帶有銅合金背板的鎳鉑合金靶材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有銅合金背板的鎳鉑合金靶材的制備方法，在銅合金背板的待焊面加工一個(gè)凹槽；對(duì)銅合金背板和鎳鉑合金靶材進(jìn)行機(jī)加工、化學(xué)清洗、鍍鉻；將鍍鉻后的銅合金背板放在帶有加壓裝置的加熱工作臺(tái)上，待焊面朝上，然后在銅合金背板的待焊面上放置一個(gè)直徑等于設(shè)計(jì)焊縫厚度的銅絲，加熱到200℃~250℃后保溫，然后向銅合金背板的待焊面上倒液態(tài)釬料，然后再將鍍鉻后的鎳鉑合金靶材放置在倒有液態(tài)釬料的銅合金背板的凹槽中，然后進(jìn)行加壓焊接；關(guān)閉加壓裝置，冷卻20~40min后清除多余的釬料，即得帶有銅合金背板的鎳鉑合金靶材。本發(fā)明的鎳鉑合金靶材在低功率濺射過(guò)程中不會(huì)和背板脫開(kāi)，可以正常進(jìn)行濺射鍍膜。
【專利說(shuō)明】帶有銅合金背板的鎳鉑合金靶材及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，具體涉及一種帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材 及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體器件中，例如在Field-Effect-Transistor (縮寫(xiě)FET)，即場(chǎng)效應(yīng)晶體管 中，NiSi是一種重要且頻繁使用的接觸材料，但也常常是造成半導(dǎo)體器件缺陷的原因。這 些缺陷以在掩蔽墊片（masking spacer)邊緣形成的NiSi和在FET結(jié)點(diǎn)（junction)方向 形成的NiSi的形式出現(xiàn)。在自65nm后的幾乎所有技術(shù)節(jié)點(diǎn)都觀察到了這些所謂的侵占缺 陷。已知在形成NiSi的過(guò)程中添加一定量的Pt可以減少或消除侵占缺陷。Ni-5at.%Pt成 功地應(yīng)用于65nm技術(shù)，而Ni-10at· %Pt應(yīng)用于45nm技術(shù)。隨著半導(dǎo)體器件線寬的進(jìn)一步 減少，很有可能需要更高Pt含量的NiPt來(lái)制備N(xiāo)i (Pt)Si接觸薄膜。
[0003] 在形成的含鉬的Ni (Pt)Si薄膜中，Pt有向薄膜上下兩個(gè)表面偏析的現(xiàn)象。在下 表面（即和Si接觸的界面)偏析的Pt有減少或消除侵占缺陷的作用，而在上表面偏析的Pt 則會(huì)造成Ni (Pt) Si薄膜的阻抗增加。為了減小Ni (Pt) Si硅化物整體的阻抗，IBM的專 利（US20120153359 A1)采用兩個(gè)步驟制造 Ni (Pt)Si薄膜。第一步濺射沉積帶Pt含量較 高的NiPt，第二步濺射沉積Pt含量較低的NiPt甚至不含Pt的純Ni。這樣形成的Ni(Pt) Si薄膜上表面的Pt含量低，有助于減小Ni (Pt) Si硅化物整體的阻抗；而下表面的Pt含 量高，利于減少或消除侵占缺陷。因此在新的技術(shù)節(jié)點(diǎn)里，有可能采用不同Pt含量的NiPt 濺射靶材來(lái)制備N(xiāo)i (Pt) Si接觸薄膜。
[0004] 針對(duì)市場(chǎng)對(duì)不同Pt含量的NiPt濺射靶材的需求，本發(fā)明采用晶粒尺寸< 100 μ m 的鎳鉬合金靶材與銅合金背板進(jìn)行釬焊，制得成分均勻、晶粒細(xì)小、氧含量低、結(jié)合強(qiáng)度高 和結(jié)合后彎曲變形小的的濺射靶材。用釬焊方法制得的有銅合金背板的鎳鉬合金靶材適用 于低功率濺射鍍膜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鎳鉬合金靶材與銅合金背板的釬焊方法， 解決釬焊工藝中由于鎳鉬合金靶材和銅合金背板難以與釬料浸潤(rùn)熔合以及焊縫不均、靶材 與背板不易對(duì)中等問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用上述制備方法制得的適用于低 功率濺射鍍膜的帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材 為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案： 一種帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材的制備方法，包括依次進(jìn)行的步驟如下： (1) 、在銅合金背板的待焊面加工一個(gè)直徑大于鎳鉬合金靶材的直徑，深度大于設(shè)計(jì)焊 縫厚度的凹槽； (2) 、對(duì)加工有凹槽的銅合金背板和所述的鎳鉬合金靶材進(jìn)行機(jī)加工，然后進(jìn)行化學(xué)清 洗； (3) 、在化學(xué)清洗后的銅合金背板和鎳鉬合金靶材的待焊面上均鍍鉻； (4) 、將鍍鉻后的銅合金背板放在帶有加壓裝置的加熱工作臺(tái)上，待焊面朝上，然 后在所述的銅合金背板的待焊面上放置一個(gè)直徑等于設(shè)計(jì)焊縫厚度的銅絲，加熱到 200°C ~250°C后保溫，然后向所述的銅合金背板的待焊面上倒液態(tài)釬料，然后再將鍍鉻后的 所述的鎳鉬合金靶材放置在倒有液態(tài)釬料的銅合金背板的凹槽中，然后進(jìn)行加壓焊接； (5) 、關(guān)閉所述的加壓裝置，冷卻2(T40min后清除多余的釬料，即得所述的帶有銅合金 背板的鎳鉬合金靶材。
[0007] 優(yōu)選地，所述的鎳鉬合金祀材的鉬含量為5~20at. %。
[0008] 優(yōu)選地，步驟（1)中，所述銅合金背板的凹槽的深度為l~2mm，凹槽的直徑比鎳鉬 合金祀材述料的直徑大1~2_。
[0009] 在本步驟中使用凹槽的目的是方便為鎳鉬合金靶材定位，并阻止大部分釬料外 流，從而能夠獲得足夠1?的焊接率。
[0010] 優(yōu)選地，步驟（2 )中，機(jī)加工后所述鎳鉬合金靶材和銅合金背板的待焊面的粗糙度 為 1. 2?1. 6 μ m。
[0011] 優(yōu)選地，步驟（2)中，采用有機(jī)清洗溶劑進(jìn)行所述的化學(xué)清洗，所述的有機(jī)清洗溶 劑為異丁醇、異丙醇、混丙醇中的任一種。
[0012] 更優(yōu)選地，所述的有機(jī)清洗溶劑為異丙醇。
[0013] 優(yōu)選地，步驟（3)中，鍍鉻形成的鍍鉻層的厚度為5(Tl00nm。
[0014] 優(yōu)選地，步驟（4)中，所述釬料為純度為99. 9%的無(wú)鉛釬料。
[0015] 更優(yōu)選地，無(wú)鉛釬料主要是In、Sn及其合金。
[0016] 發(fā)明人經(jīng)過(guò)潛心研究，發(fā)現(xiàn)鉻和In、Sn及其合金焊料的浸潤(rùn)性很好。因此，本發(fā)明 采用在靶材和背板的待焊面上鍍鉻的方法來(lái)提高焊接質(zhì)量。
[0017] 優(yōu)選地，步驟（4)中，所述的加壓焊接的壓強(qiáng)為l(T20Mpa，保壓2(T40min。
[0018] 一種采用上述制備方法制得的帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材。
[0019] 優(yōu)先地，步驟（3)中，所述釬料為純度為99. 9%的無(wú)鉛釬料。
[0020] 由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明的技術(shù)方案優(yōu)點(diǎn)是用工藝簡(jiǎn)單的釬焊技術(shù)，通過(guò)釬料連接鎳鉬合金靶材和銅合 金背板，制得的鎳鉬合金靶材適用于低功率濺射鍍膜。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施 例。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體使用的不同要求做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施 條件為本行業(yè)中的常規(guī)條件。
[0023] 實(shí)施例1 一種鎳鉬合金靶材與銅合金背板的釬焊方法，包括依次進(jìn)行的如下步驟： (1 )、提供經(jīng)過(guò)機(jī)加工的直徑280mm，厚度10mm的Ni-5at. %Pt合金靶材和直徑330mm和 厚度為15mm銅合金背板，銅合金背板的待焊面具有一個(gè)直徑282mm，深度2mm的凹槽，該凹 槽在背板上的位置即為焊接完成后靶材所處的位置；鎳鉬合金靶材和銅合金背板待焊面的 粗糙度為Ra=1.6ym。
[0024] (2)、對(duì)鎳鉬合金靶材和銅合金背板的待焊面用異丙醇IPA進(jìn)行化學(xué)清洗，再在化 學(xué)清洗完的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯的待焊面上濺射鍍鉻，鍍鉻層厚度約lOOnm ; (3) 、把鍍鉻的銅合金圓盤(pán)狀背板放在帶有加壓裝置的加熱工作臺(tái)上，待焊面朝上，在 待焊面上合適位置放置直徑1mm的銅絲，溫度加熱到200°C后保溫，接著往待焊面上倒液態(tài) 金屬銦作為釬料，后在其上放置鎳鉬合金靶材，使其位于背板凹槽中心； (4) 、加壓使壓強(qiáng)達(dá)到lOMPa，然后關(guān)閉加熱裝置，冷卻靶材組件2(T40min ; (5) 、清除靶材組件上多余的釬料，獲得有銅合金背板的鎳鉬合金靶材。
[0025] 利用超聲波c掃描（c-scan)檢測(cè)焊接粘接率，其焊接粘接率至少99%。將鎳鉬靶 材組件安裝在濺射基臺(tái)上進(jìn)行濺射實(shí)驗(yàn)，濺射功率15kW，連續(xù)濺射2小時(shí)后，打開(kāi)濺射室， 取出靶材組件，肉眼觀察，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的變形，開(kāi)裂，脫落等現(xiàn)象。結(jié)果表面，采用本發(fā)明 釬焊焊接的鎳鉬靶材組件焊接性能在濺射功率不超過(guò)15kW時(shí)十分可靠。
[0026] 實(shí)施例2 一種鎳鉬合金靶材與銅合金背板的釬焊方法，包括依次進(jìn)行的如下步驟： (1)、提供經(jīng)過(guò)機(jī)加工的直徑280mm，厚度10mm的Ni-15at. %Pt合金靶材和直徑330mm 和厚度為15mm銅合金背板，銅合金背板的待焊面具有一個(gè)直徑282mm，深度2mm的凹槽，該 凹槽在背板上的位置即為焊接完成后靶材所處的位置；鎳鉬合金靶材和銅合金背板待焊面 的粗糙度為Ra=1.6ym。
[0027] (2)、對(duì)鎳鉬合金靶材和銅合金背板的待焊面用異丙醇IPA進(jìn)行化學(xué)清洗，再在化 學(xué)清洗完的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯的待焊面上濺射鍍鉻，鍍鉻層厚度約50nm ; (3) 、把鍍鉻的銅合金圓盤(pán)狀背板放在帶有加壓裝置的加熱工作臺(tái)上，待焊面朝上，在 待焊面上合適位置放置直徑1mm的銅絲，溫度加熱到250°C后保溫，接著往待焊面上倒液態(tài) 金屬銦作為釬料，后在其上放置鎳鉬合金靶材，使其位于背板凹槽中心； (4) 、加壓使壓強(qiáng)達(dá)到20MPa，然后關(guān)閉加熱裝置，冷卻靶材組件2(T40min ; (5) 、清除靶材組件上多余的釬料，獲得有銅合金背板的鎳鉬合金靶材。
[0028] 利用超聲波c掃描（c-scan)檢測(cè)焊接粘接率，其焊接粘接率至少99%。將鎳鉬靶 材組件安裝在濺射基臺(tái)上進(jìn)行濺射實(shí)驗(yàn)，濺射功率15kW，連續(xù)濺射2小時(shí)后，打開(kāi)濺射室， 取出靶材組件，肉眼觀察，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的變形，開(kāi)裂，脫落等現(xiàn)象。結(jié)果表面，采用本發(fā)明 釬焊焊接的鎳鉬靶材組件焊接性能在濺射功率不超過(guò)15kW時(shí)十分可靠。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材的制備方法，其特征在于：包括依次進(jìn)行的步 驟如下： (1) 、在銅合金背板的待焊面加工一個(gè)直徑大于鎳鉬合金靶材的直徑，深度大于設(shè)計(jì)焊 縫厚度的凹槽； (2) 、對(duì)加工有凹槽的銅合金背板和所述的鎳鉬合金靶材進(jìn)行機(jī)加工，然后進(jìn)行化學(xué)清 洗； (3) 、在化學(xué)清洗后的銅合金背板和鎳鉬合金靶材的待焊面上均鍍鉻； (4) 、將鍍鉻后的銅合金背板放在帶有加壓裝置的加熱工作臺(tái)上，待焊面朝上，然 后在所述的銅合金背板的待焊面上放置一個(gè)直徑等于設(shè)計(jì)焊縫厚度的銅絲，加熱到 200°C ~250°C后保溫，然后向所述的銅合金背板的待焊面上倒液態(tài)釬料，然后再將鍍鉻后的 所述的鎳鉬合金靶材放置在倒有液態(tài)釬料的銅合金背板的凹槽中，然后進(jìn)行加壓焊接； (5) 、關(guān)閉所述的加壓裝置，冷卻2(T40min后清除多余的釬料，即得所述的帶有銅合金 背板的鎳鉬合金靶材。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述的鎳鉬合金靶材的鉬含量為 5?20at. %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（1)中，所述銅合金背板的凹槽 的深度為l~2mm，凹槽的直徑比鎳鉬合金靶材坯料的直徑大l~2mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（2)中，機(jī)加工后所述鎳鉬合金 靶材和銅合金背板的待焊面的粗糙度為1. 2~1. 6 μ m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（2)中，采用有機(jī)清洗溶劑進(jìn)行 所述的化學(xué)清洗，所述的有機(jī)清洗溶劑為異丁醇、異丙醇、混丙醇中的任一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述的有機(jī)清洗溶劑為異丙醇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（3)中，鍍鉻形成的鍍鉻層的厚 度為50?100nm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（4)中，所述釬料為純度為 99. 9%的無(wú)鉛釬料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（4)中，所述的加壓焊接的壓強(qiáng) 為 l(T20Mpa，保壓 20?40min。
10. -種采用權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的制備方法制得的帶有銅合金背板的鎳鉬 合金祀材。
【文檔編號(hào)】C23C14/34GK104195513SQ201410424910
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】邵玲, 王廣欣, 趙學(xué)義 申請(qǐng)人:昆山海普電子材料有限公司