[发明专利]一种硅靶材组件的钎焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体溅射领域，特别是涉及一种硅靶材组件的钎焊方法。

背景技术

磁控溅射是一种利用带电粒子轰击靶材，使靶材原子从表面逸出并均匀沉积在衬底上的基片镀膜工艺。磁控溅射以其溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、优异的金属镀膜的均匀和可控性强等优势成为了最优异的基片镀膜工艺，因而广泛地应用于集成电路制造工艺。

靶材组件是由符合溅射性能的靶材和与所述靶材结合、具有一定强度的背板构成。背板可以在所述靶材组件装配至溅射机台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。靶材组件是通过将靶材和背板焊接在一起形成的，需使其既可以可靠地安装在溅射机台上，同时又可以在磁场、电场作用下有效控制进行溅射。

在靶材和背板的焊接工艺中，钎焊是一种利用熔点比母材（被钎焊材料）熔点低的填充金属（称为钎料或焊料），在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下同时加热母材和焊料，致使焊料熔化后，润湿、并填满母材连接的间隙，钎料与母材相互扩散形成牢固连接的焊接方法。磁控溅射过程中，采用钎焊制备的靶材组件，其钎焊层连接结构使得靶材和背板连接界面具有良好的热传导性能，其可有效提高靶材组件的散热性能；而且磁控溅射结束后，可采用适当的温度熔化靶材和背板间的钎料层，从而使背板得以重复利用，节约靶材的制备成本。

然而在硅靶材和背板的钎焊工艺中，由于高纯度的硅材料难以与钎料充分浸润融合而无法使得靶材和背板充分结合，无法达到焊接要求。使得在磁控溅射的高温、高压条件下，硅靶材和背板结合部易开裂、致使背板脱落从而使得溅射无法达到溅射均匀的效果，同时还可能会对溅射机台造成损伤。因而如何提高硅靶材和背板的钎焊效果，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅靶材组件的钎焊方法。本发明中，以纯铟材料作为钎料，在靶材与背板的焊接面均形成一层铟钎料层，在将所述靶材与背板的焊接面贴合完成钎焊后，可获取硅靶材和背板高强度结合的硅靶材组件，从而满足磁控溅射对于硅靶材组件的要求。

具体地，本发明所提供的硅靶材组件的钎焊方法包括以下步骤:

提供硅靶材和背板；

分别在所述硅靶材和背板的焊接面上涂覆一层铟钎料层；

将涂覆有所述铟钎料层的所述硅靶材和背板的焊接面贴合，进行钎焊，将所述硅靶材焊接至所述背板上，形成硅靶材组件；

冷却所述硅靶材组件。

可选地，在所述硅靶材和背板的焊接面上涂覆一层铟钎料层过程中，控制所述硅靶材和背板的温度于190~250℃之间，充分熔化所述硅靶材和背板的焊接面上放置的铟钎料，从而形成所述铟钎料层。

可选地，待所述铟钎料熔化后，以超声波处理使所述铟钎料均匀的分散于所述硅靶材和背板的焊接面上。

可选地，所述超声波处理的工艺参数为超声波振荡器的输出功率为15KHz至30KHz。

可选地，在将涂覆有所述铟钎料层的所述硅靶材和背板的焊接面贴合前，在所述背板或硅靶材的焊接面上放置用于聚集焊接面上熔化后钎料的钎料聚合丝杆，所述硅靶材和背板贴合后，所述钎料聚合丝杆夹于所述硅靶材和背板之间。

可选地，所述钎料聚合丝杆直径为0.2~1.0mm。

可选地，所述钎料聚合丝杆采用铜制成。

可选地，所述钎料聚合丝杆放置于所述背板的中间部分。

可选地，在所述背板或硅靶材的焊接面上放置多根直径相同的钎料聚合丝杆；所述多根钎料聚合丝杆完全位于所述硅靶材和背板的焊接面范围内，且互不相交。

可选地，在所述硅靶材组件冷却时，在所述硅靶材与背板之间均匀施加500~900N的压力，以加强所述硅靶材和背板的连接强度的同时，防止所述硅靶材和背板冷却过程中发生形变。

可选地，在所述硅靶材和背板的焊接面上涂覆铟钎料层以及所述钎焊过程中，控制操作环境的空气湿度小于等于40%。

可选地，所述背板为铜背板。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明硅靶材组件的钎焊方法以纯铟为钎焊材料，在硅靶材和背板的焊接面上分别涂覆一层铟钎料层，之后将涂覆有铟钎料层的硅靶材和背板的焊接面相贴合，进行钎焊，形成靶材组件。经检验，采用本发明制得的硅靶材组件中，硅靶材和背板的结合率达到95%以上，其完全满足磁控溅射过程中，对于硅靶材和背板高强度结合的要求。