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凹槽；對銅合金背板和鎳鉑合金靶材進行機加工、化學清洗、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上，待焊面朝上，然后在銅合金背板的待焊面上放置一個直徑等于設(shè)計焊縫厚度的銅絲，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程中不會和背板脫開，可以正常進行濺射鍍膜。
【專利說明】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FET)，即場效應(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（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)點都觀察到了這些所謂的侵占缺 陷。已知在形成NiSi的過程中添加一定量的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)體器件線寬的進一步 減少，很有可能需要更高Pt含量的NiPt來制備Ni (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)點里，有可能采用不同Pt含量的NiPt 濺射靶材來制備Ni (Pt) Si接觸薄膜。
[0004] 針對市場對不同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行釬焊，制得成分均勻、晶粒細小、氧含量低、結(jié)合強度高 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熔合以及焊縫不均、靶材 與背板不易對中等問題。
[0006] 本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問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，包括依次進行的步驟如下： (1) 、在銅合金背板的待焊面加工一個直徑大于鎳鉬合金靶材的直徑，深度大于設(shè)計焊 縫厚度的凹槽； (2) 、對加工有凹槽的銅合金背板和所述的鎳鉬合金靶材進行機加工，然后進行化學清 洗； (3) 、在化學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直徑等于設(shè)計焊縫厚度的銅絲，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，采用有機清洗溶劑進行所述的化學清洗，所述的有機清洗溶 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%的無鉛釬料。
[0015] 更優(yōu)選地，無鉛釬料主要是In、Sn及其合金。
[0016] 發(fā)明人經(jīng)過潛心研究，發(fā)現(xiàn)鉻和In、Sn及其合金焊料的浸潤性很好。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%的無鉛釬料。
[0020] 由于以上技術(shù)方案的實施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點： 本發(fā)明的技術(shù)方案優(yōu)點是用工藝簡單的釬焊技術(shù)，通過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】

【附圖說明】
[0021] 附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明，但本發(fā)明并不限于以下實施 例。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體使用的不同要求做進一步調(diào)整，未注明的實施 條件為本行業(yè)中的常規(guī)條件。
[0023] 實施例1 一種鎳鉬合金靶材與銅合金背板的釬焊方法，包括依次進行的如下步驟： (1 )、提供經(jīng)過機加工的直徑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)、對鎳鉬合金靶材和銅合金背板的待焊面用異丙醇IPA進行化學清洗，再在化 學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狀背板放在帶有加壓裝置的加熱工作臺上，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) 、加壓使壓強達到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上進行濺射實驗，濺射功率15kW，連續(xù)濺射2小時后，打開濺射室， 取出靶材組件，肉眼觀察，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變形，開裂，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15kW時十分可靠。
[0026] 實施例2 一種鎳鉬合金靶材與銅合金背板的釬焊方法，包括依次進行的如下步驟： (1)、提供經(jīng)過機加工的直徑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)、對鎳鉬合金靶材和銅合金背板的待焊面用異丙醇IPA進行化學清洗，再在化 學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狀背板放在帶有加壓裝置的加熱工作臺上，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) 、加壓使壓強達到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上進行濺射實驗，濺射功率15kW，連續(xù)濺射2小時后，打開濺射室， 取出靶材組件，肉眼觀察，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變形，開裂，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15kW時十分可靠。
【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：包括依次進行的步 驟如下： (1) 、在銅合金背板的待焊面加工一個直徑大于鎳鉬合金靶材的直徑，深度大于設(shè)計焊 縫厚度的凹槽； (2) 、對加工有凹槽的銅合金背板和所述的鎳鉬合金靶材進行機加工，然后進行化學清 洗； (3) 、在化學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直徑等于設(shè)計焊縫厚度的銅絲，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，采用有機清洗溶劑進行 所述的化學清洗，所述的有機清洗溶劑為異丁醇、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 為 l(T20Mpa，保壓 20?40min。
10. -種采用權(quán)利要求1至9中任一項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】C23C14/34GK104195513SQ201410424910
【公開日】2014年12月10日 申請日期: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, 趙學義 申請人:昆山海普電子材料有限公司