[发明专利]一种钨靶材扩散焊接方法及靶材组件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体靶材技术领域，尤其是涉及一种钨靶材扩散焊接方法及靶材组件。

背景技术

半导体溅射用的钨靶材一般需要强度较高、电导率较高的铜合金材料作为背板与其焊接。钨材料是一种脆性材料，如遇到撞击或者变形过程中容易出现裂纹，而铜合金背板是一种膨胀系数较大的材料，如果与钨靶材直接焊接会在升温和降温过程中因为两者膨胀系数差别较大使产品出现应力变形，从而导致钨出现裂纹。且钨与铜合金背板间需要较高的焊接温度才能扩散在一起。由于半导体用钨靶材难以与铜合金背板扩散焊接，相关专利中，在钨靶材和铜合金背板中间添加一纯铝中间层，用铝合金材质较软容易释放应力的特性，在焊接升降温过程中，释放钨和铜合金应力，使钨靶材不容易出现变形，但纯铝不易与铜合金及钨靶材扩散焊接。

现有的技术存在以下问题：

1、钨靶材直接与铜合金背板焊接容易出现裂纹；

2、钨靶材与铝中间层，铝中间层和铜合金之间不易扩散焊接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨靶材扩散焊接方法及靶材组件，以缓解现有技术中存在的钨靶材直接与铜合金背板焊接容易出现裂纹，以及钨靶材与铝中间层，铝中间层和铜合金之间不易扩散焊接的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种钨靶材扩散焊接方法，

在钨靶材的焊接面镀上一层钛金属膜形成镀钛钨靶材；

在铝中间层的上下两个焊接面均镀上一层钛金属膜形成镀钛铝中间层；

在铜合金背板的焊接面镀上一层钛金属膜形成镀钛铜合金背板；

装配所述镀钛钨靶材、所述镀钛铝中间层和所述镀钛铜合金背板以形成装配体，在装配状态下，所述镀钛铝中间层位于所述镀钛钨靶材和所述镀钛铜合金背板之间。

更进一步地，

在所述镀钛钨靶材的上表面放置第一钢板。

更进一步地，

在所述镀钛铜合金背板的下表面放置第二钢板。

更进一步地，

对安装有第一钢板和第二钢板的装配体进行包套焊接，并对包套抽真空，真空度为≤10^-3Pa。

更进一步地，

包套焊接完成后，进行HIP焊接，HIP焊接的温度为350摄氏度，压力为50-150MPa，保温2-5h。

更进一步地，

钨靶材的焊接面镀的钛金属膜的厚度为2-20um。

更进一步地，

铝中间层的上下两个焊接面镀的钛金属膜的厚度为2-20um。

更进一步地，

铜合金背板的焊接面镀的钛金属膜的厚度为2-20um。

更进一步地，

所述铝中间层的厚度为2-7mm。

一种靶材组件，用于半导体溅射，包括：

自上至下依次设置的第一钢板、钨靶材、铝中间层、铜合金背板和第二钢板；

所述钨靶材和所述铝中间层之间，以及所述铝中间层和所述铜合金背板之间设置有钛金属层。

结合上述技术方案，本发明能够达到的有益效果在于：

本发明提供了一种钨靶材扩散焊接方法，首先在钨靶材的焊接面镀上一层钛金属膜形成镀钛钨靶材、在铝中间层的上下两个焊接面均镀上一层钛金属膜形成镀钛铝中间层、在铜合金背板的焊接面镀上一层钛金属膜形成镀钛铜合金背板。然后装配镀钛钨靶材、镀钛铝中间层和镀钛铜合金背板以形成装配体，其中镀钛铝中间层位于镀钛钨靶材和镀钛铜合金背板之间。

由于钛金属膜易于和铜合金及纯铝等进行扩散，因此铜合金背板通过钛金属膜有效与铝中间层连接，钨靶材通过钛金属膜有效与铝中间层连接。又由于铝合金材质较软容易释放应力的特性，在焊接升降温过程中，有效释放钨和铜合金应力，使钨靶材不容易出现变形，不易产生裂纹。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的装配体的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的装配体安装有第一钢板和第二钢板的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的钨靶材扩散焊接方法的原理图。

图标：100－钨靶材；200－铝中间层；300－铜合金背板；400－钛金属膜；500－第一钢板；600－第二钢板。