[发明专利]一种高纯铜靶材的扩散焊接方法

说明书

本发明提供了一种高纯铜靶材的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法包括如下步骤：准备高纯铜靶材与背板，并在背板的焊接面加工螺纹；将金属粉末均匀设置于背板的螺纹面；将高纯铜靶材与背板组合后放入金属包套，然后对金属包套进行脱气处理，然后对脱气处理后的金属包套进行密封；热等静压处理密封后的金属包套，然后冷却至室温；去除金属包套，完成高纯铜靶材与背板的扩散焊接。本发明通过在焊接面上均匀布置金属粉末，使金属粉末在热等静压过程中烧结成型，填充由于螺纹挤压变形带来的孔洞的问题，从而提高了高纯铜靶材与背板的结合率，保证了靶材组件在磁控溅射时的导电性能与导热性能。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种靶材的扩散焊接方法，尤其涉及一种高纯铜靶材的扩散焊接方法。

背景技术

溅射靶材是制造半导体芯片所必须的一种极其重要的关键材料，利用其制作器件的原理是采用物理气相沉积技术，用高压加速气态离子轰击靶材，使靶材的原子被溅射出来，以薄膜的形式沉积到硅片上，最终形成半导体芯片中复杂的配线结构。

溅射靶材具有金属镀膜的均匀性、可控性等诸多优势，被广泛应用于半导体领域。由于铜具有更高的电导率和更好的抗电迁移特性，目前铜靶材被广泛地应用在超大规模集成电路的互连线中，铜溅射靶材已成为半导体行业发展不可或缺的关键材料。

靶材的晶粒尺寸、晶粒取向对集成电路金属薄膜的制备以及性能存在着很大的影响，主要表现为：随着晶粒尺寸的增加，薄膜沉积速率趋于降低；在合适的晶粒尺寸范围内，靶材使用时的等离子体阻抗较低，薄膜沉积速率高、薄膜厚度均匀性好。因此，为了提高靶材的性能，需要严格控制靶材的晶粒尺寸，使靶材均匀地溅射在溅镀基材上。

CN 104694888 A公开了一种高纯铜靶材的制备方法，所述方法主要包括：高纯铜靶材胚料在高温下进行塑性形变，冷却后进行压延变形制备得到高纯铜靶坯，最后对靶坯进行热处理，得到组织细小均匀的高纯铜靶材，所述方法制备得到的高纯铜靶材的晶粒细小，分布均匀，满足溅射的需要。

同样，CN 103510055 A公开了一种高纯铜靶材的制备方法，所述方法包括：对纯铜锭进行预热，然后对预热过程中的高纯铜锭进行锻打并进行第一次热处理，然后对经第一次热处理后的高纯铜锭进行压延，形成铜板料并进行第二次热处理，形成铜靶材坯料，最后对铜靶材坯料进行机械加工，形成高纯铜靶材。

但是，在磁控溅射过程中，需要碱靶材与背板焊接在一起，通常，为了提高焊接强度，会在靶材和背板中选择硬度较高的一种材料，在其焊接面上加工螺纹，焊接时将螺纹嵌入到硬度较软的材料中，增加了焊接的接触面积，提高了焊接强度和焊接的结合率。

例如，CN 101648316 A公开了一种靶材与背板的焊接结构及方法，所述方法包括：提供钛靶材和铝背板；对钛靶材和铝背板进行加工，在钛靶材焊接面加工成螺纹状；采用热压方法将钛靶材和铝背板进行焊接形成靶材组件，对靶材组件进行热扩散处理然后空冷冷却。

但是，高纯铜靶材在磁控溅射时需要与背板焊接在一起，而高纯铜靶材的再结晶温度很低，在焊接过程中，为了防止高纯铜靶材的晶粒异常长大，需要将焊接温度控制在较低的范围，一般不超过350℃，此时高纯铜靶材与背板均维持在较高的硬度，在热等静压的压力下，背板上的螺纹尖端产生挤压变形，很难嵌入到高纯铜靶材中，最终造成螺纹尖端处产生孔洞，降低了焊接面的接触面积，降低了焊接强度，对靶材使用时整体的导电、导热性能存在着不良影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高纯铜靶材的扩散焊接方法，本发明通过在背板螺纹处铺设金属粉，使金属粉在热等静压处理时烧结成型，最终将螺纹尖端处的孔洞填满，保证了焊接面的接触面积，从而提高了焊接强度，保证了磁控溅射时靶材的导电与导热性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种高纯铜靶材的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法包括如下步骤：