[发明专利]一种钽靶材组件的焊接方法

说明书

本发明涉及一种钽靶材组件的焊接方法，所述焊接方法包括：对焊接面设置螺纹的钽靶材进行熔射处理，对背板的焊接面进行喷砂处理，之后将熔射处理后的钽靶材和喷砂处理后的背板进行热等静压焊接，得到钽靶材组件。本发明提供的焊接方法，通过对钽靶材表面设置螺纹并进行熔射处理同时对背板焊接面进行喷砂处理，利用二者之间的协同耦合作用实现了钽靶材组件的焊接面应力分布均匀，焊接结合率为97％以上，靶材和背板间传热性能提高10‑25％。

技术领域

本发明涉及靶材焊接领域，具体涉及一种钽靶材组件的焊接方法。

背景技术

目前，物理气相沉积是半导体芯片生产过程中最关键的工艺之一，其目的是把金属或金属的化合物以薄膜的形式沉积到硅片或其他的基板上，并随后通过光刻与腐蚀等工艺的配合，最终形成半导体芯片中复杂的配线结构。物理气相沉积是通过溅射机台来完成的，溅射靶材就是用于上述工艺中的一个非常重要的关键耗材。常见的溅射靶材有高纯度Ta，还有Ti、Al、Co或Cu等有色金属。

随着晶片尺寸从200mm增大到300mm，相应溅射靶材尺寸必须随之增大才能满足PVD镀膜的基本要求，同时，线宽从减小到45-90nm，基于导体的导电性和阻隔层的匹配性能，则溅射靶材也将从超高纯Al/Ti系转化为超高纯Cu/Ta系，Ta靶材在半导体溅射行业的重要性越来越大，同时需求量也越来越大。而靶材在使用时通常需要和背板进行焊接，如CN107511599A公开了一种钽靶材组件的焊接方法，包括：提供钽靶材和铜背板，钽靶材具有第一焊面，铜背板具有第二焊面；在第一焊面形成粘结层，粘结层的熔点小于钽靶材的熔点；在粘结层表面形成熔融的第一焊料层，粘结层的熔点大于第一焊料层的熔点；在第二焊面形成熔融的第二焊料层，粘结层的熔点大于第二焊料层的熔点；将所述钽靶材和铜背板压合，第一焊料层和第二焊料层接触；将所述钽靶材和铜背板压合后，进行冷却处理。由于在第一焊面形成粘结层，且粘结层的熔点小于钽靶材的熔点且大于第一焊料层和第二焊料层的熔点，因此使得冷却处理后钽靶材与第一焊料层和第二焊料层的焊接强度增强。从而使得钽靶材和铜背板的焊接强度增强。且使得铜背板能够重复利用。

CN110369897A一种靶材与背板的焊接方法，所述方法包括如下步骤：准备靶材与背板，在硬度较高的材料的焊接面上加工螺纹；组合靶材与背板，并将组合材料放置于金属包套中；对装入组合材料的金属包套进行脱气处理，然后将金属包套进行密封；加热密封后的金属包套至第一温度，然后加压至第一压力，随后加热至第二温度，压力随温度升高至第二压力，保温保压后冷却至室温；去除金属包套，完成靶材与背板的焊接。通过先升温再加压的方法，使螺纹更好地嵌入到硬度较小的材料中，提高了焊接面的接触面积，并能够破坏焊接面的氧化层，减少了氧化层对扩散焊接的阻挡作用，提升了焊接强度。

然而现有的焊接方法仍存在焊接面应力分布不均匀，焊接结合率较低的问题，靶材和背板间传热性能差等问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种钽靶材组件的焊接方法，通对靶材和背板焊接面的特定处理使得钽靶材组件的焊接面应力分布均匀，焊接结合率为97％以上，靶材和背板间传热性能提高10-25％。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种钽靶材组件的焊接方法，所述焊接方法包括：对焊接面设置螺纹的钽靶材进行熔射处理，对背板的焊接面进行喷砂处理，之后将熔射处理后的钽靶材和喷砂处理后的背板进行热等静压焊接，得到钽靶材组件。

本发明提供的焊接方法，通过对钽靶材表面设置螺纹并进行熔射处理同时对背板焊接面进行喷砂处理，利用二者之间的协同耦合作用实现了钽靶材组件的焊接面应力分布均匀，焊接结合率为97％以上，靶材和背板间传热性能提高10-25％。