CN104195513A - 带有铜合金背板的镍铂合金靶材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有铜合金背板的镍铂合金靶材的制备方法，在铜合金背板的待焊面加工一个凹槽；对铜合金背板和镍铂合金靶材进行机加工、化学清洗、镀铬；将镀铬后的铜合金背板放在带有加压装置的加热工作台上，待焊面朝上，然后在铜合金背板的待焊面上放置一个直径等于设计焊缝厚度的铜丝，加热到200℃~250℃后保温，然后向铜合金背板的待焊面上倒液态钎料，然后再将镀铬后的镍铂合金靶材放置在倒有液态钎料的铜合金背板的凹槽中，然后进行加压焊接；关闭加压装置，冷却20~40min后清除多余的钎料，即得带有铜合金背板的镍铂合金靶材。本发明的镍铂合金靶材在低功率溅射过程中不会和背板脱开，可以正常进行溅射镀膜。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件制造领域，具体涉及一种带有铜合金背板的镍铂合金靶材及其制备方法。
背景技术
在半导体器件中，例如在Field-Effect-Transistor（缩写FET），即场效应晶体管中，NiSi是一种重要且频繁使用的接触材料，但也常常是造成半导体器件缺陷的原因。这些缺陷以在掩蔽垫片（masking spacer）边缘形成的NiSi和在FET结点（junction）方向形成的NiSi的形式出现。在自65nm后的几乎所有技术节点都观察到了这些所谓的侵占缺陷。已知在形成NiSi的过程中添加一定量的Pt可以减少或消除侵占缺陷。Ni-5at.%Pt成功地应用于65nm技术，而Ni-10at.%Pt应用于45nm技术。随着半导体器件线宽的进一步减少，很有可能需要更高Pt含量的NiPt来制备Ni（Pt）Si接触薄膜。
在形成的含铂的Ni（Pt）Si薄膜中，Pt有向薄膜上下两个表面偏析的现象。在下表面（即和Si接触的界面）偏析的Pt有减少或消除侵占缺陷的作用，而在上表面偏析的Pt则会造成Ni（Pt）Si薄膜的阻抗增加。为了减小Ni（Pt）Si硅化物整体的阻抗，IBM的专利（US20120153359 A1）采用两个步骤制造Ni（Pt）Si薄膜。第一步溅射沉积带Pt含量较高的NiPt，第二步溅射沉积Pt含量较低的NiPt甚至不含Pt的纯Ni。这样形成的Ni（Pt）Si薄膜上表面的Pt含量低，有助于减小Ni（Pt）Si硅化物整体的阻抗；而下表面的Pt含量高，利于减少或消除侵占缺陷。因此在新的技术节点里，有可能采用不同Pt含量的NiPt溅射靶材来制备Ni（Pt）Si接触薄膜。
针对市场对不同Pt含量的NiPt溅射靶材的需求，本发明采用晶粒尺寸＜100μm的镍铂合金靶材与铜合金背板进行钎焊，制得成分均匀、晶粒细小、氧含量低、结合强度高和结合后弯曲变形小的的溅射靶材。用钎焊方法制得的有铜合金背板的镍铂合金靶材适用于低功率溅射镀膜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种镍铂合金靶材与铜合金背板的钎焊方法，解决钎焊工艺中由于镍铂合金靶材和铜合金背板难以与钎料浸润熔合以及焊缝不均、靶材与背板不易对中等问题。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用上述制备方法制得的适用于低功率溅射镀膜的带有铜合金背板的镍铂合金靶材
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种带有铜合金背板的镍铂合金靶材的制备方法，包括依次进行的步骤如下：
（1）、在铜合金背板的待焊面加工一个直径大于镍铂合金靶材的直径，深度大于设计焊缝厚度的凹槽；
（2）、对加工有凹槽的铜合金背板和所述的镍铂合金靶材进行机加工，然后进行化学清洗；
（3）、在化学清洗后的铜合金背板和镍铂合金靶材的待焊面上均镀铬；
（4）、将镀铬后的铜合金背板放在带有加压装置的加热工作台上，待焊面朝上，然后在所述的铜合金背板的待焊面上放置一个直径等于设计焊缝厚度的铜丝，加热到200℃~250℃后保温，然后向所述的铜合金背板的待焊面上倒液态钎料，然后再将镀铬后的所述的镍铂合金靶材放置在倒有液态钎料的铜合金背板的凹槽中，然后进行加压焊接；
（5）、关闭所述的加压装置，冷却20~40min后清除多余的钎料，即得所述的带有铜合金背板的镍铂合金靶材。
优选地，所述的镍铂合金靶材的铂含量为5~20at.%。
优选地，步骤（1）中，所述铜合金背板的凹槽的深度为1~2mm，凹槽的直径比镍铂合金靶材坯料的直径大1~2mm。
在本步骤中使用凹槽的目的是方便为镍铂合金靶材定位，并阻止大部分钎料外流，从而能够获得足够高的焊接率。
优选地，步骤（2）中，机加工后所述镍铂合金靶材和铜合金背板的待焊面的粗糙度为1.2~1.6μm。
优选地，步骤（2）中，采用有机清洗溶剂进行所述的化学清洗，所述的有机清洗溶剂为异丁醇、异丙醇、混丙醇中的任一种。
更优选地，所述的有机清洗溶剂为异丙醇。
优选地，步骤（3）中，镀铬形成的镀铬层的厚度为50~100nm。
优选地，步骤（4）中，所述钎料为纯度为99.9%的无铅钎料。
更优选地，无铅钎料主要是In、Sn及其合金。
发明人经过潜心研究，发现铬和In、Sn及其合金焊料的浸润性很好。因此，本发明采用在靶材和背板的待焊面上镀铬的方法来提高焊接质量。
优选地，步骤（4）中，所述的加压焊接的压强为10~20Mpa，保压20~40min。
一种采用上述制备方法制得的带有铜合金背板的镍铂合金靶材。
优先地，步骤（3）中，所述钎料为纯度为99.9%的无铅钎料。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明的技术方案优点是用工艺简单的钎焊技术，通过钎料连接镍铂合金靶材和铜合金背板，制得的镍铂合金靶材适用于低功率溅射镀膜。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。
实施例1
一种镍铂合金靶材与铜合金背板的钎焊方法，包括依次进行的如下步骤：
（1）、提供经过机加工的直径280mm，厚度10mm的Ni-5at.%Pt合金靶材和直径330mm和厚度为15mm铜合金背板，铜合金背板的待焊面具有一个直径282mm，深度2mm的凹槽，该凹槽在背板上的位置即为焊接完成后靶材所处的位置；镍铂合金靶材和铜合金背板待焊面的粗糙度为Ra=1.6μm。
（2）、对镍铂合金靶材和铜合金背板的待焊面用异丙醇IPA进行化学清洗，再在化学清洗完的镍铂合金靶材坯料和铜合金板坯的待焊面上溅射镀铬，镀铬层厚度约100nm；
（3）、把镀铬的铜合金圆盘状背板放在带有加压装置的加热工作台上，待焊面朝上，在待焊面上合适位置放置直径1mm的铜丝，温度加热到200℃后保温，接着往待焊面上倒液态金属铟作为钎料，后在其上放置镍铂合金靶材，使其位于背板凹槽中心；
（4）、加压使压强达到10MPa，然后关闭加热装置，冷却靶材组件20~40min；
（5）、清除靶材组件上多余的钎料，获得有铜合金背板的镍铂合金靶材。
利用超声波c扫描（c-scan）检测焊接粘接率，其焊接粘接率至少99%。将镍铂靶材组件安装在溅射基台上进行溅射实验，溅射功率15kW，连续溅射2小时后，打开溅射室，取出靶材组件，肉眼观察，没有发现明显的变形，开裂，脱落等现象。结果表面，采用本发明钎焊焊接的镍铂靶材组件焊接性能在溅射功率不超过15kW时十分可靠。
实施例2
一种镍铂合金靶材与铜合金背板的钎焊方法，包括依次进行的如下步骤：
（1）、提供经过机加工的直径280mm，厚度10mm的Ni-15at.%Pt合金靶材和直径330mm和厚度为15mm铜合金背板，铜合金背板的待焊面具有一个直径282mm，深度2mm的凹槽，该凹槽在背板上的位置即为焊接完成后靶材所处的位置；镍铂合金靶材和铜合金背板待焊面的粗糙度为Ra=1.6μm。
（2）、对镍铂合金靶材和铜合金背板的待焊面用异丙醇IPA进行化学清洗，再在化学清洗完的镍铂合金靶材坯料和铜合金板坯的待焊面上溅射镀铬，镀铬层厚度约50nm；
（3）、把镀铬的铜合金圆盘状背板放在带有加压装置的加热工作台上，待焊面朝上，在待焊面上合适位置放置直径1mm的铜丝，温度加热到250℃后保温，接着往待焊面上倒液态金属铟作为钎料，后在其上放置镍铂合金靶材，使其位于背板凹槽中心；
（4）、加压使压强达到20MPa，然后关闭加热装置，冷却靶材组件20~40min；
（5）、清除靶材组件上多余的钎料，获得有铜合金背板的镍铂合金靶材。
利用超声波c扫描（c-scan）检测焊接粘接率，其焊接粘接率至少99%。将镍铂靶材组件安装在溅射基台上进行溅射实验，溅射功率15kW，连续溅射2小时后，打开溅射室，取出靶材组件，肉眼观察，没有发现明显的变形，开裂，脱落等现象。结果表面，采用本发明钎焊焊接的镍铂靶材组件焊接性能在溅射功率不超过15kW时十分可靠。
Claims (10)
1. 一种带有铜合金背板的镍铂合金靶材的制备方法，其特征在于：包括依次进行的步骤如下：
（1）、在铜合金背板的待焊面加工一个直径大于镍铂合金靶材的直径，深度大于设计焊缝厚度的凹槽；
（2）、对加工有凹槽的铜合金背板和所述的镍铂合金靶材进行机加工，然后进行化学清洗；
（3）、在化学清洗后的铜合金背板和镍铂合金靶材的待焊面上均镀铬；
（4）、将镀铬后的铜合金背板放在带有加压装置的加热工作台上，待焊面朝上，然后在所述的铜合金背板的待焊面上放置一个直径等于设计焊缝厚度的铜丝，加热到200℃~250℃后保温，然后向所述的铜合金背板的待焊面上倒液态钎料，然后再将镀铬后的所述的镍铂合金靶材放置在倒有液态钎料的铜合金背板的凹槽中，然后进行加压焊接；
（5）、关闭所述的加压装置，冷却20~40min后清除多余的钎料，即得所述的带有铜合金背板的镍铂合金靶材。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的镍铂合金靶材的铂含量为5~20at.%。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述铜合金背板的凹槽的深度为1~2mm，凹槽的直径比镍铂合金靶材坯料的直径大1~2mm。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，机加工后所述镍铂合金靶材和铜合金背板的待焊面的粗糙度为1.2~1.6μm。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，采用有机清洗溶剂进行所述的化学清洗，所述的有机清洗溶剂为异丁醇、异丙醇、混丙醇中的任一种。
6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的有机清洗溶剂为异丙醇。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，镀铬形成的镀铬层的厚度为50~100nm。
8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述钎料为纯度为99.9%的无铅钎料。
9. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述的加压焊接的压强为10~20Mpa，保压20~40min。
10. 一种采用权利要求1至9中任一项所述的制备方法制得的带有铜合金背板的镍铂合金靶材。
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