靶材結構的製作方法

2023-05-23 22:22:41

專利名稱：靶材結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及靶材結構的製作方法。
背景技術：
一般，靶材組件是由符合濺射性能的靶材和與所述靶材結合、具有一定強度的背板構成。所述背板可以在所述靶材組件裝配至濺射基臺中起到支撐作用，並可以傳導熱量。 在濺射過程中，所述靶材組件的工作環境比較惡劣，例如，靶材組件工作溫度較高；而且，靶材組件的一側施加冷卻水強冷，而另一側處於KT9Pa的高真空環境下，由此在靶材組件的相對二側形成巨大的壓力差；再者，靶材組件處在高壓電場、磁場中，會受到各種粒子的轟擊。在如此惡劣的環境下，如果靶材組件中靶材與背板之間的結合強度不高，靶材在受熱條件下可能變形、開裂，可能與結合的背板相脫落，使得濺射無法達到濺射均勻的效果，同時還可能會對派射基臺造成損傷。因此需要一種有效的焊接方式，以使得靶材與背板實現可靠結合，滿足長期穩定生產、使用靶材的需要。異種金屬焊接是靶材生產過程中非常關鍵的一道工序，不同的靶材需要使用不同的焊接方法焊接。以鎢或鎢合金靶材為例，鎢或鎢合金因為其特殊的物理化學性質，與現今流行的各種焊料(例如銦In、錫Sn)均沒有很好的結合性能，結合強度不高，目前一般的處理方法就是採用釺焊方式將鎢或鎢合金靶材與異種金屬背板(可以是包括銅或銅合金的銅基合金背板，或者是包括鋁或鋁合金的鋁基合金背板)直接進行焊接。有關靶材的異種金屬焊接的相關技術另可參閱專利申請號為200610146033. 2、發明名稱為「一種釺焊方法」 的中國專利文件。釺料包括低溫釺料和高溫釺料，鎢或鎢合金與低溫釺料難以浸潤融合，會造成鎢或鎢合金靶材與背板的焊接結合強度不高；而使用高溫釺料對所述靶材與銅或銅合金背板進行焊接時，銅或銅合金背板又容易氧化，焊縫抗拉強度低，焊接質量不穩定，達不到半導體靶材的要求。

發明內容
本發明解決的問題是將鎢或鎢合金靶材與背板直接焊接結合強度不高，達不到半導體靶材的要求。為解決上述問題，本發明提供一種靶材組件的製作方法，包括提供靶材，所述靶材為鎢或鎢合金；對所述靶材的待焊接面進行活化處理；利用化學鍍工藝，在活化處理後的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層；將化學鍍處理後的靶材焊接至背板。可選的，在對所述靶材的待焊接面進行活化處理之前還包括對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝的步驟。
可選的，在對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝之前還包括對所述靶材的待焊接面進行拋光處理的步驟。可選的，對所述靶材的待焊接面進行活化處理的活化劑為氫氟酸與水的混合物， 所述氫氟酸與水的體積比為I : (4 9)。可選的，所述氫氟酸的質量百分比濃度為40%。可選的，對所述靶材的待焊接面進行活化處理時間為30s 40s。可選的，所述化學鍍的施鍍時間為35min 45min。可選的，所述化學鍍的化學鍍液的溫度為80°C 90°C。可選的，所述化學渡的化學鍍液的PH值為4. 6 4. 8。可選的，所述化學鍍的金屬鍍層的厚度為6 μ m 12 μ m。可選的，所述金屬鍍層的材料為鎳。可選的，所述背板材料包括銅、鋁、含有銅或鋁的合金。與現有技術相比，本發明具有以下優點在鎢或鎢合金靶材的待焊接面上化學鍍形成金屬鍍層，利用金屬鍍層作為中間媒介，使得靶材與背板焊接後實現二者的牢固結合， 具有較高的結合強度。本發明摸索出了一條穩定的在鎢或鎢合金靶材的待焊接面用化學鍍方法鍍金屬層的工藝流程，並實現了工業化生產。


圖I是本發明一個實施例製作靶材結構的流程示意圖；圖2至圖4為根據圖I所示流程製作靶材結構的示意圖；圖5是本發明的另一個實施例製作靶材結構的流程示意圖。
具體實施例方式現有鎢或鎢合金靶材組件的製作是將鎢或鎢合金與異種金屬(例如銅、銅合金、 鋁或鋁合金)背板直接焊接，這樣會造成二者焊接質量不穩定(例如焊接結合強度較弱)， 達不到半導體靶材要求。本發明的實施例提供一種靶材組件的製作方法，圖I是本發明一個實施例製作靶材結構的流程示意圖。如圖I所示，步驟SI I，提供靶材，所述靶材為鎢或鎢合金；步驟S12，對所述靶材的待焊接面進行活化處理；步驟S13，利用化學鍍工藝，在活化處理後的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層；步驟S14，將化學鍍處理後的靶材焊接至背板。下面結合附圖對於上述實施例進行詳細說明。結合圖I和圖2所示，如步驟Sll所述，提供靶材，所述靶材為鎢或鎢合金。提供靶材20，所述靶材20包括待焊接面200。在本實施例中，所述靶材的材料可以是純度為99. 9%或以上的鎢或鎢合金。例如為3N5(99. 95% ) ,4N5 (99. 995% )或 5N(99. 999%)。另外，靶材的形狀，根據應用環境、濺射設備的實際要求，可以為圓形、矩形、 環形、圓錐形或其他類似形狀(包括規則形狀和不規則形狀)中的任一種，本實施例中以直
4徑為310mm的圓形靶材為例，厚度為12mm，厚度會在設計尺寸上加I毫米至3毫米的加工餘量，增加加工餘量的目的是對形成靶材組件之後的加工步驟提供比較寬裕的加工空間。接著執行步驟S12，對所述靶材的待焊接面進行活化處理。本發明人發現，對靶材的待焊接面進行活化處理可以使靶材的待焊接面的化學鍍金屬層工藝順利進行，因為，對靶材的待焊接面進行活化處理增大了靶材的待焊接面的活化能，使靶材的待焊接面的反應活性增強，增加靶材的待焊接面的化學鍍金屬層的速度，避免金屬鍍層與靶材的待焊接面結合不牢的嚴重問題。活化劑的選擇與靶材材料有關，只要能增加靶材的待焊接面的活化能、使其反應活性增強的活化劑都可以。在本實施例中，以在鎢或鎢合金靶材上化學鍍鎳金屬層為例，對鎢或鎢合金靶材的待焊接面活化處理採用活化劑為氫氟酸與水的混合物，所述氫氟酸與水的體積比為 I (4 9)，所述氫氟酸的質量百分比濃度為40%。活化時間為30s 40s。活化時間如果小於30s，活化劑沒有起到完全活化的作用；如果活化時間大於40s，氫氟酸溶液會腐蝕鎢或鎢合金靶材。在執行步驟S12中，可以將鎢或鎢合金靶材全部表面或者僅將鎢或鎢合金靶材的待焊接面進行活化處理。接著對所述活化處理後的靶材的待焊接面進行清洗處理。具體過程為用純淨水或者去離子水衝洗靶材的待焊接面Imin 2min，目的是為了將靶材的待焊接面的酸液清洗乾淨，防止殘留在靶材的待焊接面的酸液汙染後續的化學鍍液。可以將鎢或鎢合金靶材全部表面或者僅將鎢或鎢合金靶材的待焊接面進行清洗處理。接著執行步驟S13，利用化學鍍工藝，在活化處理後的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層。金屬鍍層22的材料可以是鎳金屬，但並不以此為限，在其他實施例中，金屬鍍層22 也可以是其他的金屬。結合圖I和圖3所示，在本實施例中，採用化學鍍鎳工藝，在靶材20的待焊接面 200上形成金屬鍍層22，金屬鍍層22為鎳金屬鍍層。具體工藝包括將活化後的鎢或鎢合金焊接靶材的所有表面浸入化學鍍槽裡的化學鍍液中，所述化學鍍槽和化學鍍液都為上海新陽半導體材料股份有限公司製造。所述化學鍍液中含有鎳離子，在本實施例中，提供金屬鎳離子的可溶性鎳鹽為硫酸鎳(NiSO4 · 7H20)，其相對分子質量為280. 88，綠色結晶，100°C 時在IOOg水中的溶解度為478. 5g，配成的溶液為深綠色，pH值為4. 5。本實施例中，化學鍍鎳溶液配方中硫酸鎳(NiSO4 · 7H20)的濃度維持在20 40g/ L，或者說含Ni 4 8g/L。硫酸鎳(NiSO4 ·7Η20)的濃度過高，會導致有一部分游離的Ni2+ 存在於化學鍍液中時，化學鍍液的穩定性下降，得到的金屬鍍層常常顏色發暗，且色澤不均勻；硫酸鎳(NiSO4 · 7Η20)的濃度過低，化學鍍液的鍍速(化學鍍液的沉積速度)下降而且形成的金屬鍍層不夠緻密。化學鍍液中還包括還原劑。本實施例所述還原劑為次磷酸鈉，它含有兩個或多個活性氫，還原Ni2+就是靠還原劑的催化脫氫進行的。用次磷酸鈉得到Ni-P合金鍍層，而且 Ni-P合金鍍層性能優良。隨著次磷酸鹽濃度的增加，鎳的沉積速度上升，但次磷酸鹽的濃度也有限制，它與硫酸鎳濃度的摩爾比，不應大於4，否則容易造成金屬鍍層粗糙，甚至誘發化學鍍液瞬時分解。本實施例中次磷酸鈉的含量為20 40g/L。這樣才能保證化學鍍液既有最大的沉積速度，又有良好的穩定性。
化學鍍鎳工藝的影響因素主要包括化學鍍液的溫度、化學鍍液的pH值、化學鍍液的裝載量和施鍍時間。化學鍍液的沉積速度隨溫度升高而增快，一般溫度每升高10°C，沉積速度就加快一倍；但需要指出的是，化學鍍液溫度過高，又會使化學鍍液不穩定，容易發生自分解。溫度除了影響化學鍍液沉積速度之外，還會影響金屬鍍層的質量，溫度升高，化學鍍液沉積速度快，金屬鍍層中含磷量下降，金屬鍍層的應力和孔隙率增加，耐蝕性能降低。本實施例中，所述化學鍍液的溫度為86°C 90°C。另外，化學鍍鎳過程中溫度控制均勻十分重要，最好維持溶液的工作溫度變化在±2°C內，若施鍍過程中溫度波動過大，會產生片狀金屬鍍層，影響金屬鍍層的結合力。化學鍍液的pH值對化學鍍液的沉積速度及金屬鍍層含磷量具有重大的影響。隨 PH值上升，鎳的沉積速度加快，同時金屬鍍層的含磷量下降。PH值變化還會影響金屬鍍層中應力分布，PH值高的鍍液得到的金屬鍍層含磷低，表現為拉應力，反之，pH值低的鍍液得到的金屬鍍層含磷高，表現為壓應力。對每一個具體的化學鍍鎳溶液，都有一個最理想的PH 值範圍。例如，在本實施方式中，pH範圍為4. 6 4. 8。而化學鍍鎳施鍍過程中，隨著Ni-P合金鍍層不斷的沉積，H+不斷生成，化學鍍液的 PH值不斷下降。因此，生產過程中必須及時調整，維持化學鍍液的pH值，使其波動範圍控制在±0.2範圍之內。調整化學鍍液pH值的方法為使用稀釋過的氨水(通常情況下，用40ml 分析純的氨水稀釋至100ml，也可以用其他濃度的氨水，只要使得溶液的總pH值在4. 6 4. 8範圍內)或氫氧化鈉溶液(通常情況下，以lmol/1的NaOH作為粗調，O. lmol/1的NaOH 作為微調，也可以用其他濃度的氫氧化鈉溶液，只要使得溶液的總pH值在4. 6 4. 8範圍內)，調整化學鍍液的PH值要在攪拌的情況下進行。化學鍍液的裝載量在O. 5dm2/L I. 5dm2/L。裝載量過大，即催化表面過大，則沉積反應劇烈，易生成亞磷酸鎳沉澱而影響化學鍍液的穩定性和金屬鍍層性能；裝載量過小， 化學鍍液中微小的雜質顆粒便會成為催化活性中心而引發沉積，容易導致化學鍍液分解。本實施例中，化學鍍的施鍍時間可以為35min 45min,此時金屬鍍層質量最佳， 所得金屬鍍層光亮，胞狀組織均勻緻密，耐腐蝕性強，並具有較高的硬度，鎢或鎢合金靶材的待焊接面所鍍金屬鍍層的厚度為6 μ m 12 μ m，所述金屬鍍層為鎳金屬鍍層。然後將所述鎢或鎢合金靶材取出，進行清洗。包括將所述鎢或鎢合金靶材取出， 以純淨水或者去離子水清洗，可以將鎢或鎢合金靶材全部表面或者僅將鎢或鎢合金靶材的待焊接面進行清洗處理；在純淨水或者去離子水中浸潤，烘乾。所述在純淨水或者去離子水中浸潤的時間為Imin 3min，溫度為35°C 45°C ;然後將清洗後的鎢或鎢合金靶材取出， 用氣槍吹乾。在其他實施例中，也可以對其進行空幹或者是風乾。特別地，若化學鍍鎳後，鎢或鎢合金靶材不是直接與背板釺焊而需存儲一段時間時，還可以包括將清洗後的電鍍有金屬鍍層的鎢或鎢合金靶材予以真空包裝的步驟。鎢或鎢合金靶材表面(包括待焊接面)如果不進行真空包裝，暴露於外界環境下， 會出現例如氧化、受潮等問題，使得鎢或鎢合金靶材難以發生濺射，並且容易發生電弧放電，因而會造成濺射鍍膜的質量下降。上述情況最終會造成產品合格率及生產效率下降。上述真空包裝可以是單層包裝，也可以對鎢或鎢合金靶材進行多層包裝。需要說明的，金屬鍍層既可以形成在鎢或鎢合金靶材的各個表面上(圖未示)，用機械加工的方法將除待焊接面以外的其他金屬鍍層去除，也可以僅形成在鎢或鎢合金靶材的待焊接面上。如果金屬鍍層形成在鎢或鎢合金靶材的各個表面上，則對鎢或鎢合金靶材進行化學鍍之前需要將鎢或鎢合金靶材的各個表面進行活化處理；如果金屬鍍層僅形成在鎢或鎢合金靶材的待焊接面上，僅對待焊接面以外的其他表面進行保護，使得其他表面不進行上述一系列操作。本實施例中，所述靶材的形狀為圓形，金屬鍍層形成在所述靶材的兩個圓形表面， 其他表面用耐酸鹼膠帶進行保護而進行上述系列操作。接著執行步驟S14，將化學鍍處理後的靶材焊接至背板。結合圖I和圖4所示，提供背板24，對靶材20和背板24進行焊接，本實施例採用釺焊，將靶材20焊接至背板24形成靶材組件。背板24的材料與所述靶材20的材料不同。在步驟S14中，具體可以包括化學鍍處理後的所述鎢或鎢合金靶材20，用機械加工的方法除去所述靶材20上的金屬鍍層效果不好的一面，然後對所述靶材20進行預熱，將釺料均勻分布在所述靶材的金屬鍍層效果較好的待焊接面200上；對銅或銅合金背板24的待焊接面進行打磨處理，並進行預熱，將釺料均勻分布在銅或銅合金背板24的待焊接面上；讓鎢或鎢合金靶材20的待焊接面200 (待焊接面200具有金屬鍍層22，所述金屬鍍層22為鎳金屬鍍層)與銅或銅合金背板24的待焊接面接觸，在高溫高壓作用下，將鎢或鎢合金靶材20焊接至銅或銅合金背板24形成靶材組件。可以推知，由於步驟S14中，在鎢或鎢合金靶材20的待焊接面200上已形成有易與銅或銅合金相結合的金屬鍍層22，利用金屬鍍層22作為中間媒介，經過釺焊作業，可以使得鎢或鎢合金靶材20牢固的結合在銅或銅合金背板24上，符合靶材組件的製作要求。下面對本發明的另一個實施例做詳細的說明，與上一個實施例的不同之處是在提供鎢或鎢合金靶材的步驟(參考圖I的步驟Sll)之後和對所述靶材的待焊接面進行活化處理(參考圖I的步驟S12)之前依次增加了拋光和噴砂處理的工藝步驟。可以使後續的處理步驟效果更好，進而使得鎢或鎢合金靶材與靶背之間更好的結合。與上一個實施例的另一個不同之處是將化學鍍處理後的靶材焊接至背板形成靶材組件後對所述靶材組件進行粗加工和精加工處理，最後加工成尺寸合格的濺射靶材產品O圖5是本發明的另一個實施例製作靶材結構的流程示意圖，參考圖5，包括如下步驟步驟S51，提供靶材，所述靶材為鎢或鎢合金；步驟S52，對所述靶材的待焊接面進行拋光處理；步驟S53，對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝；步驟S54，對所述靶材的待焊接面進行活化處理；步驟S55，利用化學鍍工藝，在活化處理後的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層；步驟S56，將化學鍍處理後的靶材焊接至背板形成靶材組件；步驟S57，對所述靶材組件進行粗加工處理；步驟S58，對所述靶材組件進行精加工處理。
下面結合附圖對於上述實施例進行詳細說明。結合圖5和圖2，如步驟S51所述，提供靶材，所述靶材為鎢或鎢合金。具體對靶材的要求可以參考上一個實施例中提供的靶材20。接著執行步驟S52，對所述靶材的待焊接面進行拋光處理。對所述鎢或鎢合金靶材的待焊接面進行拋光處理目的是將該靶材的氧化皮去除並且使得該靶材的待焊接面平整光亮。對所述鎢或鎢合金靶材的待焊接面進行拋光處理可以採用打磨、車床或者是車削等機械加工方法。本實施例中，對所述鎢或鎢合金靶材的待焊接面進行拋光處理是用由粗到細的水性砂紙進行打磨。具體來說，首先使用粗砂紙(本實施例為160#水性砂紙)打磨靶材的表面(將靶材全部表面或者僅將靶材的待焊接面進行拋光處理)，打磨時間一般可以為IOmin左右；然後使用細砂紙(本實施例為400#水性砂紙)繼續打磨靶材的表面 (將靶材全部表面或者僅將靶材的待焊接面進行拋光處理)，打磨時間一般可以為5min lOmin，這樣就可以得到平整光亮的磨麵。在打磨時，水性砂紙貼在砂輪機的轉盤上，按住靶材(把需要打磨的表面朝向砂紙)在砂紙上磨。砂輪機轉速可以為400 500轉/分鐘 (r/min)。進一步優化地，還可以在拋光之後對所述靶材的待焊接面進行清洗。對拋光處理後的靶材進行清洗是為了清洗粉塵和汙潰(將靶材全部表面或者僅將靶材的待焊接面進行清洗)。具體過程為常溫中，用大量的純淨水或者去離子水將靶材的待焊接面衝洗 3min 5min,然後吹乾。接著執行步驟S53，對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝。對靶材的待焊接面進行噴砂工藝的作用主要是使得鎢或鎢合金靶材在進行化學鍍時待焊接面所形成的金屬鍍層是一個不連續鍍層，降低金屬鍍層表面張力、增加靶材的待焊接面的粗糙度，提高金屬鍍層與靶材的待焊接面的結合力，使得金屬鍍層不容易從靶材的待焊接面上脫落。噴砂是採用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料，如銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂，高速噴射到需要處理的鎢或鎢合金的待焊接面，使鎢或鎢合金的待焊接面的微觀形貌發生變化，在噴料對鎢或鎢合金的待焊接面的衝擊和切削的作用下，使鎢或鎢合金的待焊接面被清潔和具有一定的粗糙度，使鎢或鎢合金的待焊接面的機械性能、抗疲勞性獲得提高，增加鎢或鎢合金的待焊接面和金屬鍍層之間的附著力，延長金屬鍍層的耐久性。影響噴砂工藝質量的主要因素有砂粒材料、砂粒大小、空氣壓力、噴射角度、噴射距離。任何一個參數的變化都會不同程度地影響噴砂工藝的效果，其中對於砂粒材料、砂粒大小、空氣壓力尤其重要。本實施例中選擇每平方英寸內含有46粒白剛玉的46號白剛玉作為使用的砂粒。 之所以使用46號白剛玉，與鎢或鎢合金的硬度較大有關。將46號白剛玉倒入噴砂機，噴砂機空氣壓力範圍控制在O. 4MPa O. 6MPa，空氣壓力若大於O. 6MPa，則噴砂的動力太大，使鎢或鎢合金靶材的待焊接面坑的平均深度(深度要求為6 μ m 10 μ m)加大，影響後續的金屬鍍層與靶材的待焊接面的結合力。如果空氣壓力小於O. 4MPa，則噴砂的動力不足，使靶材的待焊接面坑的平均深度太小，同樣影響後續的金屬鍍層與靶材的待焊接面的結合力。
本實施例中，噴砂槍的噴嘴到靶材的待焊接面的距離範圍為5cm 15cm，噴嘴噴出46號白剛玉的方向與靶材的待焊接面的夾角為非垂直夾角關係(即除了 90度，其它小於180度的夾角均可)，較佳角度範圍為30度 60度，這樣噴砂的均勻性和覆蓋範圍更有保證。噴砂工藝後在鎢或鎢合金靶材的待焊接面形成平均深度為6 μ m 12 μ m的粗糙層。在步驟S53中，可以將鎢或鎢合金靶材的全部表面或者僅將鎢或鎢合金靶材的待焊接面進行噴砂工藝處理。進一步優化地，在噴砂工藝之後還可以對鎢或鎢合金靶材的全部表面或者是待焊接面進行清洗，比如可以採用去離子水或者純淨水進行清洗，清洗時間為Imin 2min。接著執行步驟S54，對所述靶材的待焊接面進行活化處理。 在本實施例中，在鎢或鎢合金的靶材上化學鍍鎳之前，對鎢或鎢合金活化處理採用活化劑為氫氟酸與水的混合物，所述氫氟酸與水的體積比為I : (4 9)，所述氫氟酸的質量百分比濃度為40%，活化時間為30s 40s。具體過程可以參考上一個實施例，本實施例中，可以對靶材的待焊接面進行活化處理，也可以對靶材的各個表面進行活化處理。接著對所述靶材的待焊接面進行清洗處理。具體過程為用純淨水或者去離子水衝洗靶材的待焊接面Imin 2min，目的是為了將靶材的待焊接面的酸液清洗乾淨，防止殘留在靶材的待焊接面的酸液汙染後續的化學鍍液。可以將靶材全部表面或者僅將靶材的待焊接面進行清洗。接著執行步驟S55，利用化學鍍工藝，在活化處理後的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層。本實施例中，利用化學鍍工藝，在鎢或鎢合金靶材上的待焊接面形成金屬鍍層，所述金屬鍍層為鎳金屬鍍層。需要說明的是，本實施例在鎢或鎢合金靶材的各個表面上形成金屬鍍層，需要用機械拋光的方法去除靶材待焊接面以外的其他金屬鍍層。接著執行步驟S56，將化學鍍處理後的靶材焊接至背板形成靶材組件。本實施例中，是將化學鍍鎳後的鎢或鎢合金靶材焊接至銅或銅合金背板，具體參考上一個實施例中的S14步驟。接著執行步驟S57，對所述靶材組件進行粗加工處理。對所述靶材組件進行粗加工處理是為了除掉S56步驟中靶材組件表面多餘的焊錫。粗加工可以採用車削等工藝。接著執行步驟S58，對所述靶材組件進行精加工處理。對所述靶材組件進行精加工處理是對所述粗加工處理的靶材組件尺寸進行加工， 形成尺寸合格的濺射靶材產品。下面以3N5、4N5或5N的鎢或鎢合金靶材為例來說明本發明的工藝步驟及結果(I)將鶴或鶴合金祀材(直徑為310mm,厚度為12mm)的兩個圓形表面進行拋光處理，其他表面用耐酸鹼膠帶進行保護。首先使用160#水性砂紙打磨該靶材的兩個圓形表面 IOmin ;然後使用400#水性砂紙繼續打磨該靶材的兩個圓形表面8min，這樣可以得到平整光亮的磨麵；(2)將打磨後的鎢或鎢合金靶材的兩個圓形表面用純淨水或者去離子水清洗 5min,吹乾；(3)對乾燥後的所述鎢或鎢合金靶材兩個圓形表面進行噴砂工藝，其他表面用耐酸鹼膠帶進行保護。採用46號白剛玉，空氣壓力為O. 4MPa，噴砂槍的噴嘴到該靶材的兩個圓形表面的距離為15cm,噴嘴噴出46號白剛玉的方向與祀材兩個圓形表面的夾角都為60 度，噴砂後在靶材的兩個圓形表面形成平均深度為10 μ m的粗糙層；(4)用純淨水或者去離子水衝洗該鎢或鎢合金靶材各個表面5min ；(5)把所述鎢或鎢合金靶材的全部浸泡在氫氟酸與水的混合物中，所述氫氟酸與水的體積比為I : (4 9)，所述氫氟酸的質量百分比濃度為40%，活化時間為30s;(6)將活化後鎢或鎢合金靶材用純淨水衝洗靶材各個表面2min ；(7)將活化後的鎢或鎢合金靶材在化學鍍槽裡面的化學鍍液中進行化學鍍工藝處理；該化學鍍工藝處理的是鎢或鎢合金靶材的兩個圓形表面，所述化學鍍槽和化學鍍液都為上海新陽半導體材料股份有限公司製造。化學鍍鎳溶液中硫酸鎳(NiSO4 · 7H20)的濃度維持在30g/L、次磷酸鈉的含量為 30g/L ;化學鍍液的裝載量在ldm2/L ;所述化學鍍液的溫度為88°C，化學鍍鎳過程中維持溶液的工作溫度變化在±2°C內；調節並維持所述化學鍍液pH值為4. 7 ;施鍍持續時間為 40min,最後在祀材的各個表面形成厚度為8μηι的金屬鎳層；(8)將完成化學鍍的所述鎢或鎢合金靶材取出，採用大量的純淨水或者去離子水進行清洗；(9)將所述鎢或鎢合金靶材在純淨水或者去離子水中浸潤，浸潤的時間為2min左右，溫度為40°C左右；(10)將經過浸潤的所述鎢或鎢合金靶材取出並烘乾；(11)將耐酸鹼膠帶去除，然後用機械加工的方法將金屬鍍層較好的一個圓形表面以外的表面的金屬鍍層去除；(12)提供銅背板，對鎢或鎢合金靶材和銅背板進行釺焊(用純銦In焊料)，形成靶材組件；(13)對靶材組件進行粗加工；(14)對靶材組件進行精加工。如果直接將鎢或鎢合金靶材與銅背板用純銦(In)焊料進行焊接，鎢或鎢合金靶材與銅背板並不能很好的與銦進行界面潤溼從而結合，即此時銦焊的焊接強度基本為OMPa 左右(基本沒有結合力)。通過上述各步驟，可以使得所述鎢或鎢合金靶材在化學鍍處理後的待焊接面形成有金屬鍍層，從而使得經過銦焊作業後的鎢或鎢合金靶材與銅背板具有很高的結合強度，即此時銦焊的焊接強度基本為5MPa左右(其結合強度為最高極限結合強度)，因此通過上述步驟能夠製作出高質量的靶材組件，最後再通過粗加工和精加工製作出尺寸合格的濺射靶材產品。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明的技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種靶材結構的製作方法，其特徵在於，所述方法包括提供靶材，所述靶材為鎢或鎢合金；對所述靶材的待焊接面進行活化處理；利用化學鍍工藝，在活化處理後的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層；將化學鍍處理後的靶材焊接至背板。
2.根據權利要求I所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，在對所述靶材的待焊接面進行活化處理之前還包括對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝的步驟。
3.根據權利要求2所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，在對所述靶材的待焊接面進行噴砂工藝之前還包括對所述靶材的待焊接面進行拋光處理的步驟。
4.根據權利要求I所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，對所述靶材的待焊接面進行活化處理的活化劑為氫氟酸與水的混合物，所述氫氟酸與水的體積比為I : (4 9)。
5.根據權利要求4所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，所述氫氟酸的質量百分比濃度為40%。
6.根據權利要求I所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，對所述靶材的待焊接面進行活化處理時間為30s 40s。
7.根據權利要求I所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，所述化學鍍的施鍍時間為 35min 45min。
8.根據權利要求I所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，所述化學鍍的化學鍍液的溫度為80°C 90°C。
9.根據權利要求I所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，所述化學鍍的化學鍍液的PH值為4. 6 4. 8。
10.根據權利要求I所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，所述化學鍍的金屬鍍層的厚度為6 μ m 12 μ m。
11.根據權利要求10所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，所述金屬鍍層的材料為鎳。
12.根據權利要求招、含有銅或招的合金。I所述的靶材結構的製作方法，其特徵在於，所述背板材料包括銅全文摘要
一種靶材結構的製作方法，所述方法包括提供靶材，所述靶材為鎢或鎢合金；對所述靶材的待焊接面進行活化處理；利用化學鍍工藝，在活化處理後的靶材的待焊接面上形成金屬鍍層；將化學鍍處理後的靶材焊接至背板。在鎢或鎢合金靶材的待焊接面上化學鍍形成金屬鍍層，利用金屬鍍層作為中間媒介，使得靶材與背板焊接後實現二者的牢固結合，具有較高的結合強度。本發明摸索出了一條穩定的在鎢或鎢合金靶材的待焊接面用化學鍍方法鍍金屬層的工藝流程，並實現了工業化生產。
文檔編號C23C14/34GK102586743SQ20111039137
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者姚力軍, 宋佳, 潘傑, 王學澤 申請人:餘姚康富特電子材料有限公司