[发明专利]一种高性能铁磁性靶材的制备方法

说明书

本发明公开了属于靶材制备技术领域的一种高性能铁磁性靶材的制备方法，所述方法包括，首先准备靶坯和背板，将靶坯加工至成品厚度尺寸，然后采用温差法焊接，保证靶材平面度，通过振动时效消除焊接内应力，最后通过加工背板完成靶材成品制备，所述方法适用于制备直径为Φ300‑450mm的大面积靶坯。采用本发明所述方法制备的大面积高纯铁磁性金属靶材厚度均匀性好，焊接应力小，透磁率分布均匀，靶材溅射薄膜均匀性好。

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，具体涉及一种高性能铁磁性靶材的制备方法。本发明内容提供的高纯铁磁性溅射靶材适用于半导体及集成电路制造领域。

背景技术

随着半导体制造技术的不断进步，半导体集成电路的前道逻辑电路的线宽已经普遍达到 90-28nm，未来将进一步普及到14-10nm的深纳米级。随着线宽减小，金属Co、Ni(Pt)硅化物取代了Ti硅化物用作电接触层(Contactor)，例如，CMOS器件中的应变硅技术和新型FinFET 中的调制功函数技术所使用的钴靶、镍铂合金靶材等，通过PVD形成电接触层。由于这些靶材具有铁磁性，磁性能的分布均匀性成为影响溅射薄膜均匀性的关键。

影响铁磁性靶材磁性能均匀性的因素有很多，主要包括微观组织织构、厚度及内应力分布均匀性。如果靶材厚度分布不均匀，会导致靶材表面磁场分布不均匀。另外，靶材焊接应力较大，会导致靶材加工过程中厚度均匀性不好控制。所以，铁磁性靶材的加工过程对于靶材的溅射性能影响较大。对于要求较高的8-12英寸铁磁性金属靶材，由于靶面直径过大(＞300mm)，靶材焊接后，通常有1-2mm整体变形。采用普通的调平方法调平后，靶材平面度仍然较大(＞ 0.2mm)，因此，需要采用特殊的方法来保证靶材焊接较低的焊接应力，从而具有较高的厚度均匀性(＜0.2mm)。

温差法可用于消除焊接应力与变形，温差法包括火焰喷水法、感应加热法、散热法等。据报道美国的Hervey实验室在1968年研究了用控制焊接热分布形式的方法业减少铝件的变弯曲。其原理是采用深冷液体和辅助热源形成一个畸变温度场，使焊缝附近的金属产生收缩和膨胀,以抵消焊接产生的膨胀和收缩。但以上这些方法主要用在对焊结构中，无法解决大面积薄板平面焊接所产生的变形，并且现有技术振动时效多用于小工件，所以急需一种技术方案解决大面积铁磁性靶材的焊接变形并消除内应力的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种高性能铁磁性靶材的制备方法，包括如下步骤：

1)首先准备靶坯和背板；

2)将靶坯加工至成品靶材厚度尺寸；

3)将加工后的靶坯和背板采用温差法焊接，保证靶材平面度和低应力，得到焊接组件；

4)将焊接组件通过振动时效消除焊接残余内应力，得到坯料；

5)将坯料加工成所需规格尺寸，得到成品靶材。

步骤1)中所述靶坯为钎焊型铁磁性靶材。

步骤1)中所述靶坯直径为Φ300-450mm。

步骤2)所述靶坯加工方式为高精度加工。

步骤3)中所述温差法焊接为通过加热靶坯，使靶坯与背板之间变形减小。

步骤3)中所述温差法焊接为通过加热器控制靶坯降温速度，使靶坯降温速度控制在1-2℃ /min。

步骤3)中所述温差法焊接为通过冷却板控制靶坯1降温速度，使背板降温速度控制在3-10℃ /min。

步骤4)中所述振动时效时间为10-20min。

步骤5)中所述靶材为8英寸或12英寸晶圆用铁磁性靶材。

根据所述方法制备的高性能铁磁性靶材，靶材平面度≤0.2mm，薄膜均匀性≤2.2％，靶材溅射面透磁率分布均匀。