CN113199106A - 一种半导体用硅靶材的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体用硅靶材的制作方法，所述制作方法包括：对所述硅靶材的焊接面进行镀镍处理以及焊接铜丝处理；将所述靶材置于加热平台，0.4～0.5MPa加压条件下使焊料充分浸润焊接面；将所述硅靶材与背板扣合进行钎焊，冷却后完成制作。所述制作方法可以解决硅靶材在钎焊时的开裂现象，提高硅靶材与背板的焊接结合率，降低单个缺陷率。
Description
技术领域
本发明属于靶材制造领域，涉及一种半导体用硅靶材的制作方法。
背景技术
钎焊(Soldering and Brazing，简称SB)：钎焊，是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化(工件未熔化)，并借助毛细作用被吸入和充满固态工件间隙之间，液态钎料与工件金属相互扩散溶解，冷凝后即形成钎焊接头热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。
CN 104400169A公开了一种铝合金无焊片真空钎焊方法，包括以下步骤：1)选用高纯度的纯铝靶材和纯硅靶材；2)依次采用丙酮和酒精擦拭靶材和待焊件，以除去油污；3)利用磁控溅射方法，在待焊件表面沉积纯铝薄膜和纯硅薄膜；4)从真空室中取出表面沉积有薄膜的待焊件；5)装配待焊件；6)将装配的待焊件送入真空钎焊炉中，进行加热、焊接；7)待焊件冷却至室温，取出。该钎焊方法解除了现有真空钎焊技术对待焊工件焊接面必须为平面的要求，顺利实现斜面、曲面等结构的真空钎焊；避免了焊片设计、焊片切割、焊片清洗等流程。但是依然存在硅靶材与背板钎焊焊接开裂的问题。
CN 110064864A公开了一种用于多晶硅与金属连接的钎料、采用该钎料制备的焊膏与制法及用其焊接的方法，钎料包括In、Sn、Sb、Bi及Zn；焊膏包括质量比为4:1的钎料及助剂；焊膏制备时先按钎料组分配比原料，熔化成合金并制备成钎料粉末，将该钎料粉末与助剂混合配制即可；采用该焊膏进行焊接时在多晶硅和金属的结合面上各涂覆一层焊膏层，并在结合面上设置缝隙0.2～1.0mm，加热至150～200℃，熔敷、焊合即可。
虽然，现有技术中对硅靶材钎焊的焊料以及焊接方法进行了诸多改进，但是仍未完全解决硅靶材钎焊开裂的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供一种半导体用硅靶材的制作方法，所述制作方法可以解决硅靶材在钎焊时的开裂现象，提高硅靶材与背板的焊接结合率，降低单个缺陷率。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种半导体用硅靶材的制作方法，所述方法包括：
对所述硅靶材的焊接面进行镀镍处理以及焊接铜丝处理；
将所述靶材置于加热平台，0.4～0.5MPa加压条件下使焊料充分浸润焊接面；
将所述硅靶材与背板扣合进行钎焊，冷却后完成制作。
其中，加压的压力可以是0.41MPa、0.42MPa、0.43MPa、0.44MPa、0.45MPa、0.46MPa、0.47MPa、0.48MPa或0.49MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，通过镀镍处理，增加焊接面粗糙度；通过增加铜丝直径的方式，提高钎料的存储量；通过先进行加压浸润再进行扣合钎焊的方式，三种条件协同作用提高硅靶材与背板的焊接结合率。
作为本发明优选的技术方案，所述镀镍处理的方法为PVD镀镍。
作为本发明优选的技术方案，所述铜丝的直径为0.5～0.8mm，如0.55mm、0.6mm、0.65mm、0.7mm或0.75mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述加热平台的温度为200～220℃，如202℃、205℃、208℃、210℃、212℃、215℃或218℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述浸润的时间为10～30min，如12min、15min、18min、20min、22min、25min或28min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述钎焊的时间为不低于2min，如3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min或10min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述冷却为加压冷却。
作为本发明优选的技术方案，所述加压冷却的时间为10～30min，如12min、15min、18min、20min、22min、25min或28min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本申请提供一种半导体用硅靶材的制作方法，所述制作方法可以解决硅靶材在钎焊时的开裂现象，硅靶材与背板的焊接结合率可达98％以上，单个缺陷率低于1.2％。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种半导体用硅靶材的制作方法，所述方法包括：
对所述硅靶材的焊接面进行PVD镀镍处理以及焊接铜丝处理，所述铜丝的直径为0.5mm；
将所述靶材置于加热平台，所述加热平台的温度为200℃，加压0.5MPa条件下使焊料充分浸润焊接面30min；
将所述硅靶材与背板扣合进行钎焊2min，加压冷却10min后完成制作。
实施例2
本实施例提供一种半导体用硅靶材的制作方法，所述方法包括：
对所述硅靶材的焊接面进行PVD镀镍处理以及焊接铜丝处理，所述铜丝的直径为0.8mm；
将所述靶材置于加热平台，所述加热平台的温度为220℃，加压0.4MPa条件下使焊料充分浸润焊接面10min；
将所述硅靶材与背板扣合进行钎焊5min，加压冷却30min后完成制作。
实施例3
本实施例提供一种半导体用硅靶材的制作方法，所述方法包括：
对所述硅靶材的焊接面进行PVD镀镍处理以及焊接铜丝处理，所述铜丝的直径为0.6mm；
将所述靶材置于加热平台，所述加热平台的温度为215℃，加压0.42MPa条件下使焊料充分浸润焊接面25min；
将所述硅靶材与背板扣合进行钎焊3min，加压冷却25min后完成制作。
实施例4
本实施例提供一种半导体用硅靶材的制作方法，所述方法包括：
对所述硅靶材的焊接面进行PVD镀镍处理以及焊接铜丝处理，所述铜丝的直径为0.7mm；
将所述靶材置于加热平台，所述加热平台的温度为205℃，加压0.48MPa条件下使焊料充分浸润焊接面20min；
将所述硅靶材与背板扣合进行钎焊5min，加压冷却20min后完成制作。
实施例5
本实施例提供一种半导体用硅靶材的制作方法，所述方法包括：
对所述硅靶材的焊接面进行PVD镀镍处理以及焊接铜丝处理，所述铜丝的直径为0.5mm；
将所述靶材置于加热平台，所述加热平台的温度为210℃，加压0.45MPa条件下使焊料充分浸润焊接面15min；
将所述硅靶材与背板扣合进行钎焊2min，加压冷却15min后完成制作。
对比例1
本对比例除了不进行镀镍处理外，其余条件均与实施例5相同。
对比例2
本对比例除了铜丝的直径为0.3mm外，其余条件均与实施例5相同。
对比例3
本对比例除了加热平台的温度为250℃外，其余条件均与实施例5相同。
对比例4
本对比例除了浸润时在常压条件下完成外，其余条件均与实施例5相同。
实施例1-5以及对比例1-4使用的硅靶材为5N纯度，背板为铜背板，电导率范围：14～16ms/m。采用C-SCAN检测验证焊接效果，其检测条件如表1所示，结果如表2所示。
表1
表2
| 整体结合率/％ | 单个缺陷率/％ | |
| 实施例1 | 98.6 | 1.2 |
| 实施例2 | 99.1 | 0.5 |
| 实施例3 | 98.8 | 1.0 |
| 实施例4 | 99.0 | 0.6 |
| 实施例5 | 99.1 | 0.5 |
| 对比例1 | 93.7 | 2.1 |
| 对比例2 | 95.3 | 1.9 |
| 对比例3 | 95.5 | 1.8 |
| 对比例4 | 96.2 | 1.5 |
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种半导体用硅靶材的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
对所述硅靶材的焊接面进行镀镍处理以及焊接铜丝处理；
将所述靶材置于加热平台，0.4～0.5MPa加压条件下使焊料充分浸润焊接面；
将所述硅靶材与背板扣合进行钎焊，冷却后完成制作。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述镀镍处理的方法为PVD镀镍。
3.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，所述铜丝的直径为0.5～0.8mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制作方法，其特征在于，所述加热平台的温度为200～220℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制作方法，其特征在于，所述浸润的时间为10～30min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制作方法，其特征在于，所述钎焊的时间为不低于2min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制作方法，其特征在于，所述冷却为加压冷却。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述加压冷却的时间为10～30min。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
对所述硅靶材的焊接面进行PVD镀镍处理以及焊接铜丝处理，所述铜丝的直径为0.5～0.8mm；
将所述靶材置于加热平台，所述加热平台的温度为200～220℃，加压0.4～0.5MPa条件下使焊料充分浸润焊接面10～30min；
将所述硅靶材与背板扣合进行钎焊不低于2min，加压冷却10～30min后完成制作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210803 |