[发明专利]一种对于粉末压结类靶材焊接面的镀镍方法

说明书

本发明涉及一种对于粉末压结类靶材焊接面的镀镍方法，所述镀镍方法包括：将表面处理后的粉末压结类靶材放入物理气相沉积炉内，对粉末压结类靶材焊接面先采用钛靶进行PVD轰击处理，再采用镍靶进行PVD镀膜处理，得到带有镍膜的粉末压结类靶材。本发明所述镀镍方法采用物理气相沉积镀镍膜，一方面，物理气相沉积过程处于高温高真空度环境，不仅未使用任何液体，还可以除去粉末压结类靶材内部的气体或液体杂质，另一方面，采用物理气相沉积可以得到致密性较高的镍膜，可以有效隔绝粉末压结类靶材与焊料层，并且物理气相沉积对待镀膜的表面粗糙度无要求，无需进行喷砂处理，可以有效避免粉末压结类靶材发生变形与破裂。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种对于粉末压结类靶材焊接面的镀镍方法。

背景技术

粉末压结类靶材一般指的是采用粉末冶金制备得到的靶材，而粉末冶金是一种将金属粉末实施成形和烧结进而制备得到多孔、半致密或全致密产品的工艺方法。目前，一般采用钎焊将粉末压结类靶材和背板进行焊接，通过将熔化的焊料对焊接面进行浸润处理，提高粉末压结类靶材与背板的焊接结合率。例如CN105436644A公开了一种靶材组件的焊接方法，包括：提供背板与靶材；在所述背板的焊接面上设置熔化的焊料；采用钢刷对所述背板的焊接面以及熔化的焊料进行浸润处理，采用超声波对所述背板的焊接面以及熔化的焊料进行处理；采用钢刷对靶材的焊接面进行处理；将所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面相贴合，进而使所述靶材与背板相互焊接。所述焊接方法增加了熔化的焊料与背板焊接面之间的接触面积，有利于熔化的焊料浸润背板焊接面的表面，使得靶材与背板的焊接质量更高。

然而，一些特殊材质的粉末压结类靶材却无法进行浸润处理或者浸润效果不佳，如钨靶材、硅靶材、钼靶材、铬硅靶材、钨硅靶材、碳化硼靶材等，因为上述靶材与铟等焊料几乎没有结合性能，如果直接将上述靶材与背板通过铟等焊料进行焊接，无法得到具有目标结合率和结合强度的靶材组件。为此，研究者们对上述靶材的焊接面采用化学方法镀一层易浸润层，一般为镍膜，以此来提高焊接面浸润性，从而使得特殊材质的粉末压结类靶材达到焊接条件。例如CN105331938A公开了一种钨硅靶材组件的制备方法，包括：对钨硅靶材的待焊接面依次进行喷砂处理、冲洗处理、除油处理、活化处理，然后利用化学镀工艺在所述钨硅靶材的待焊接面上形成金属镍膜，利用金属镍膜将所述钨硅靶材与背板焊接在一起，使得钨硅靶材与背板之间的结合强度达到5MPa左右，完全满足磁控溅射的质量要求。可以看出，化学镀镍不仅需要对靶材的焊接面进行喷砂处理，以此达到粗糙度要求，还需要将整个靶材完全浸没在化学试剂中，添加还原剂，进而形成镍-磷层。但是，对于钨靶材等质脆易变形的靶材，在进行高冲击力的喷砂处理后，会导致靶材的焊接面产生微观裂纹，甚至导致靶材变形、破裂等严重问题，从而导致无法进行后续的焊接；对于钨硅靶材等孔隙率较大的靶材，在将整个靶材完全浸没进行化学镀镍的过程中，靶材会吸收水汽、试剂等杂质，这些杂质会在熔化焊料浸润的过程中污染焊料层，进而导致焊接结合率不达标。

除了化学镀镍，研究者们还研究了采用电解镀镍的方法在靶材的焊接面上镍膜，虽然电解镀镍省略了喷砂处理，但是电解镀镍同样需要将靶材整体浸没在电解液中，仍然会导致孔隙率较大的靶材被电解液污染。而且，化学镀镍与电解镀镍形成的镍膜，均存在附着力低，致密度低等问题，导致焊接强度不达标的问题。

综上所述，目前亟需开发一种对于粉末压结类靶材焊接面的镀镍方法，从而提高铟等焊料对于粉末压结类靶材焊接面的浸润性，进而提高粉末压结类靶材与背板之间的焊接结合率，满足靶材磁控溅射的质量要求。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种对于粉末压结类靶材焊接面的镀镍方法，采用物理气相沉积镀镍膜，一方面，物理气相沉积过程处于高温高真空度环境，不仅未使用任何液体，还可以除去粉末压结类靶材内部的气体或液体杂质，另一方面，采用物理气相沉积可以得到致密性较高的镍膜，可以有效隔绝粉末压结类靶材与焊料层，并且物理气相沉积对待镀膜的表面粗糙度无要求，无需进行喷砂处理，可以有效避免粉末压结类靶材发生变形与破裂。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：