CN114752899A - 一种钨钛靶材的绑定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体靶材制备技术领域，公开了一种钨钛靶材的绑定方法。所述绑定方法包括如下步骤：将钨钛靶坯加热至300～320℃保温，然后超声涂覆SnAgCu焊料层，得到金属化的靶坯；将背板加热至300～320℃保温，然后超声涂覆SnAgCu焊料层，得到金属化的背板；将熔化后的SnAgCu焊料涂覆于金属化的背板表面，并在焊料中均匀放置直径为0.1～0.5mm的铜丝；再将金属化的靶坯盖向处理后的背板进行挤压，放置压重物定位固定，降温，即得到绑定好的钨钛靶材。本发明方法可解决钨钛靶材绑定不良的问题，绑定率大于99％。

Description

一种钨钛靶材的绑定方法
技术领域
本发明属于半导体靶材制备技术领域，具体涉及一种钨钛靶材的绑定方法。
背景技术
溅射靶材分为微电子靶材、磁记录靶材、光碟靶材、贵金属靶材、薄膜电阻靶材、导电膜靶材、表面改性靶材、光罩层靶材、装饰层靶材、电极靶材、封装靶材、其他靶材。所用材料包括绝大部分金属及非金属。按靶材结构型式和功能是否通过单质材料实现来划分，靶材可以分为单体型和绑定型两种。于是，有些型号对应材料的靶材必须制造为单体型，有些型号对应材料的靶材必须制造为绑定型。
钨钛靶材应用于半导体集成电路，是一种十分重要的合金靶材，应用过程中，一般需要绑定。目前常用的绑定焊料为铟，而铟对钨钛靶材的浸润性较差，往往造成绑定不良，影响靶材的溅射性能。
专利CN 110184573 A公开了一种溅射靶材的绑定材料及绑定方法。所述绑定材料为在硅胶中掺入碳纳米管得到，碳纳米管为硅胶质量的5wt％～13wt％。所述绑定方法为：将绑定材料涂布在背板及靶材的结合面，使结合面相互接触并施以压力，在25℃～100℃温度下掺入碳纳米管的硅胶充分固化实现靶材的绑定。但该绑定材料对钨钛靶材的浸润性同样较差，无法解决钨钛靶材绑定不良的问题，且需采用价格昂贵的碳纳米管，成本较高。
专利CN 112359331 A公开了一种平面绑定靶材及一种平面靶材的绑定方法。所述平面绑定靶材依次包括：背板、第一导电粘结层、非磁性金属网、第二导电粘结层金属铟层和靶材；所述第一导电粘结层为通过PVD法镀制到所述背板上，所述第二导电粘结层为通过PVD法镀制到所述靶材上，所述铜网层为通过PVD法镀制到第一导电粘结层或第二导电粘结层上。所述平面靶材的绑定方法中，金属铟层通过PVD法涂布到背板与靶材之间，涂层均匀，且金属铟的用量仅为传统用量的1％～20％，大大节省铟的用量，节约了靶材绑定的成本。该发明技术仍采用金属铟层与靶材接触面直接结合，无法解决铟对钨钛靶材的浸润性较差的问题。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种钨钛靶材的绑定方法。本发明方法采用特定的焊料对靶坯表面和背板表面分别进行金属化处理，然后采用焊料层对金属化的靶坯和背板进行绑定，可解决钨钛靶材绑定不良的问题，绑定率大于99％。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种钨钛靶材的绑定方法，包括如下步骤：
(1)靶坯表面金属化：将钨钛靶坯加热至300～320℃保温，然后将熔化后的SnAgCu焊料超声涂覆整个靶坯表面，得到金属化的靶坯；
(2)背板表面金属化：将背板加热至300～320℃保温，然后将熔化后的SnAgCu焊料超声涂覆整个背板表面，得到金属化的背板；
(3)绑定焊料层的处理：将熔化后的SnAgCu焊料涂覆于步骤(2)金属化的背板表面，并在焊料中均匀放置直径为0.1～0.5mm的铜丝；
(4)靶材绑定：将步骤(1)处理后的靶坯盖向步骤(3)处理后的背板进行挤压，然后在靶坯表面均匀放置压重物定位固定，降温，即得到绑定好的钨钛靶材。
进一步地，步骤(1)～(3)中所述SnAgCu焊料中锡：银：铜的重量比为94％～95％:4.99％～5.99％:0.01％～0.05％。
进一步地，步骤(1)～(3)中SnAgCu焊料的熔化温度为300～320℃。
进一步地，步骤(1)中所述加热过程是以4～6℃/min的升温速率升温至120～180℃，保温20～30min，再以3～4℃/min的升温速率升温至300～320℃，保温90～120min。
进一步地，步骤(2)中所述加热过程是以5～8℃/min的升温速率升温至300～320℃，保温90～120min。
进一步地，步骤(4)中所述压重物的重量为0.05～0.1kg/cm2。
进一步地，步骤(4)中所述降温是指按1～2℃/min的降温速率降温至室温。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明方法采用特定的焊料对靶坯表面和背板表面分别进行金属化处理，然后采用焊料层对金属化的靶坯和背板进行绑定，可解决钨钛靶材绑定不良的问题，绑定率大于99％。
(2)本发明方法通过在焊料中均匀放置直径为0.1～0.5mm的铜丝，在后续挤压及放置压重物定位固定的过程中可以控制绑定焊料层的厚度，提高绑定稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)靶坯表面金属化：将靶坯置于靶坯加热平台上，将靶坯以4℃/min的升温速率升温至180℃，保温25min，再以3.5℃/min的升温速率升温至310℃，保温100min，然后将熔化后的SnAgCu焊料(重量比锡：银：铜＝95％:4.99％:0.01％)倒入靶坯表面，熔化温度为310℃，将焊料刮平覆盖整个靶坯表面，开启超声涂布机，涂布探头接触靶坯表面，按从外到里连续性的涂刷靶坯表面多次，得到金属化的靶坯。
(2)背板表面金属化：将背板置于背板加热平台上，将背板以5℃/min的升温速率升温至310℃，保温100min，然后将熔化后的SnAgCu焊料倒入背板表面，熔化温度为310℃，将焊料刮平覆盖整个背板表面，再开启超声涂布机，涂布探头接触背板表面，按从外到里连续性的涂刷背板表面多次，得到金属化的背板。
(3)绑定焊料层的处理：将熔化后的SnAgCu焊料倒入步骤(2)处理后的背板表面，熔化温度为310℃，将焊料刮平覆盖整个背板表面，并将表面氧化层刮掉，在焊料中均匀放置若干根直径为0.2mm的铜丝，以使后续挤压及定位固定后焊料层的厚度控制为0.2mm。
(4)靶材绑定：将步骤(1)处理后的靶坯盖向步骤(3)处理后的背板进行挤压，然后在靶坯表面均匀放置压重物，重量为0.05kg/cm2，定位固定；将固定的靶坯和背板按1℃/min的降温速率降温至室温，即得到绑定好的钨钛靶材。
实施例2
(1)靶坯表面金属化：将靶坯置于靶坯加热平台上，将靶坯以5℃/min的升温速率升温至160℃，保温20min，再以3℃/min的升温速率升温至300℃，保温120min，然后将熔化后的SnAgCu焊料(重量比锡：银：铜＝94％:5.98％:0.02％)倒入靶坯表面，熔化温度为300℃，将焊料刮平覆盖整个靶坯表面，开启超声涂布机，涂布探头接触靶坯表面，按从外到里连续性的涂刷靶坯表面多次，得到金属化的靶坯。
(2)背板表面金属化：将背板置于背板加热平台上，将背板以8℃/min的升温速率升温至300℃，保温90min，然后将熔化后的SnAgCu焊料倒入背板表面，熔化温度为300℃，将焊料刮平覆盖整个背板表面，再开启超声涂布机，涂布探头接触背板表面，按从外到里连续性的涂刷背板表面多次，得到金属化的背板。
(3)绑定焊料层的处理：将熔化后的SnAgCu焊料倒入步骤(2)处理后的背板表面，熔化温度为300℃，将焊料刮平覆盖整个背板表面，并将表面氧化层刮掉，在焊料中均匀放置若干根直径为0.5mm的铜丝，以使后续挤压及定位固定后焊料层的厚度控制为0.5mm。
(4)靶材绑定：将步骤(1)处理后的靶坯盖向步骤(3)处理后的背板进行挤压，然后在靶坯表面均匀放置压重物，重量为0.1kg/cm2，定位固定；将固定的靶坯和背板按1.5℃/min的降温速率降温至室温，即得到绑定好的钨钛靶材。
实施例3
(1)靶坯表面金属化：将靶坯置于靶坯加热平台上，将靶坯以6℃/min的升温速率升温至120℃，保温30min，再以4℃/min的升温速率升温至320℃，保温90min，然后将熔化后的SnAgCu焊料(重量比锡：银：铜＝94.5％:5.49％:0.01％)倒入靶坯表面，熔化温度为320℃，将焊料刮平覆盖整个靶坯表面，开启超声涂布机，涂布探头接触靶坯表面，按从外到里连续性的涂刷靶坯表面多次，得到金属化的靶坯。
(2)背板表面金属化：将背板置于背板加热平台上，将背板以6℃/min的升温速率升温至320℃，保温90min，然后将熔化后的SnAgCu焊料倒入背板表面，熔化温度为320℃，将焊料刮平覆盖整个背板表面，再开启超声涂布机，涂布探头接触背板表面，按从外到里连续性的涂刷背板表面多次，得到金属化的背板。
(3)绑定焊料层的处理：将熔化后的SnAgCu焊料倒入步骤(2)处理后的背板表面，熔化温度为320℃，将焊料刮平覆盖整个背板表面，并将表面氧化层刮掉，在焊料中均匀放置若干根直径为0.3mm的铜丝，以使后续挤压及定位固定后焊料层的厚度控制为0.3mm。
(4)靶材绑定：将步骤(1)处理后的靶坯盖向步骤(3)处理后的背板进行挤压，然后在靶坯表面均匀放置压重物，重量为0.05kg/cm2，定位固定；将固定的靶坯和背板按1.5℃/min的降温速率降温至室温，即得到绑定好的钨钛靶材。
对比例1
本对比例与实施例3相比，将SnAgCu焊料替换为常规的铟焊料，熔化温度为185℃，其他不变。
对以上实施例及对比例中钨钛靶材的绑定率进行测试(水浸超声波C扫描检测)，结果如下表1所示。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
绑定率 99.3％ 99.1％ 99.5％ 88.5％
由表1结果可见，本发明方法采用特定的SnAgCu焊料对靶坯表面和背板表面分别进行金属化处理，然后采用SnAgCu焊料层对金属化的靶坯和背板进行绑定，可解决钨钛靶材绑定不良的问题，绑定率大于99％。显著高于常规以铟作为绑定焊料的绑定率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钨钛靶材的绑定方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)靶坯表面金属化：将钨钛靶坯加热至300～320℃保温，然后将熔化后的SnAgCu焊料超声涂覆整个靶坯表面，得到金属化的靶坯；
(2)背板表面金属化：将背板加热至300～320℃保温，然后将熔化后的SnAgCu焊料超声涂覆整个背板表面，得到金属化的背板；
(3)绑定焊料层的处理：将熔化后的SnAgCu焊料涂覆于步骤(2)金属化的背板表面，并在焊料中均匀放置直径为0.1～0.5mm的铜丝；
(4)靶材绑定：将步骤(1)处理后的靶坯盖向步骤(3)处理后的背板进行挤压，然后在靶坯表面均匀放置压重物定位固定，降温，即得到绑定好的钨钛靶材。
2.根据权利要求1所述的一种钨钛靶材的绑定方法，其特征在于，步骤(1)～(3)中所述SnAgCu焊料中锡：银：铜的重量比为94％～95％:4.99％～5.99％:0.01％～0.05％。
3.根据权利要求2所述的一种钨钛靶材的绑定方法，其特征在于，步骤(1)～(3)中SnAgCu焊料的熔化温度为300～320℃。
4.根据权利要求1所述的一种钨钛靶材的绑定方法，其特征在于，步骤(1)中所述加热过程是以4～6℃/min的升温速率升温至120～180℃，保温20～30min，再以3～4℃/min的升温速率升温至300～320℃，保温90～120min。
5.根据权利要求1所述的一种钨钛靶材的绑定方法，其特征在于，步骤(2)中所述加热过程是以5～8℃/min的升温速率升温至300～320℃，保温90～120min。
6.根据权利要求1所述的一种钨钛靶材的绑定方法，其特征在于，步骤(4)中所述压重物的重量为0.05～0.1kg/cm2。
7.根据权利要求1所述的一种钨钛靶材的绑定方法，其特征在于，步骤(4)中所述降温是指按1～2℃/min的降温速率降温至室温。
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