焊接夾具及靶材組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體濺射靶材制作領(lǐng)域，尤其涉及焊接夾具及靶材組件的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體工業(yè)中，靶材組件是由符合濺射性能的靶材及能與所述靶材結(jié)合并具有一定強度的背板構(gòu)成。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，并具有傳導(dǎo)熱量的功效。
[0003]在濺射過程中，靶材組件所處的工作環(huán)境比較惡劣。靶材組件所處的環(huán)境溫度較高，例如300°C至600°C ;另外，靶材組件的一側(cè)沖以冷卻水強冷，而另一側(cè)則處于10 9Pa的高真空環(huán)境下，由此在靶材組件的相對二側(cè)形成有巨大的壓力差；再有，靶材組件處在高壓電場、磁場中，受到各種粒子的轟擊。在如此惡劣的環(huán)境下，如果靶材組件中靶材與背板之間的焊接強度較差，將導(dǎo)致靶材組件在受熱條件下變形、開裂、并與結(jié)合的背板相脫落，使得濺射無法達(dá)到濺射均勻的效果，同時還可能會對濺射基臺造成損傷。
[0004]因此，需要選擇一種有效的焊接方式，以使靶材與背板之間的焊接強度滿足實際應(yīng)用的需求。在公開號為CN1986133A(公開日:2007年6月27日)的中國專利文獻(xiàn)中還能發(fā)現(xiàn)更多的關(guān)于靶材和背板的焊接方法的信息。
[0005]隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，制備集成電路時，會需要陶瓷薄膜以進行更好的絕緣。而現(xiàn)有技術(shù)中，很難將陶瓷靶材與背板進行焊接形成陶瓷靶材組件。即使將陶瓷靶材與背板進行焊接形成靶材組件，該靶材組件的焊接結(jié)合率差、同心度低。不能滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)和使用陶瓷靶材的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)中，很難將陶瓷靶材與背板進行焊接形成陶瓷靶材組件。即使將陶瓷靶材與背板進行焊接形成靶材組件，該靶材組件的焊接結(jié)合率差、同心度低。不能滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)和使用陶瓷靶材的需要。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種焊接夾具，包括:
[0008]第一環(huán)形面，與第一環(huán)形面相對的第二環(huán)形面，與第一環(huán)形面和第二環(huán)形面連接的內(nèi)環(huán)側(cè)面，與第一環(huán)形面和第二環(huán)形面連接的外環(huán)側(cè)面；
[0009]所述內(nèi)環(huán)側(cè)面包括第一內(nèi)環(huán)側(cè)面、所述第一內(nèi)環(huán)側(cè)面與所述第一環(huán)形面連接；
[0010]所述第二環(huán)形面具有凹槽，所述凹槽底面為環(huán)形，所述凹槽底面開口尺寸大于所述第一內(nèi)環(huán)側(cè)面所圍尺寸；
[0011]所述內(nèi)環(huán)側(cè)面還包括所述第二內(nèi)環(huán)側(cè)面，所述環(huán)形底面與所述第一內(nèi)環(huán)側(cè)面通過第二內(nèi)環(huán)側(cè)面連接，所述第二內(nèi)環(huán)側(cè)面為斜面。
[0012]可選的，所述焊接夾具為圓環(huán)狀，所述第一環(huán)形面、所述第二環(huán)形面和所述凹槽底面為圓環(huán)形。
[0013]可選的，所述第一環(huán)形面、第二環(huán)形面和所述凹槽底面同軸。
[0014]本發(fā)明還提供一種靶材組件的制作方法，包括:
[0015]提供靶材、背板和上述焊接夾具；
[0016]利用釬料在所述靶材的待焊接面形成第一釬料層；
[0017]利用釬料在所述背板的待焊接面形成第二釬料層；
[0018]將形成有第一釬料層的靶材與形成第二釬料層的背板固定于所述焊接夾具上；
[0019]利用焊接工藝使第一釬料層和第二釬料層結(jié)合，以形成靶材組件。
[0020]可選的，將形成有第一釬料層的靶材與形成有第二釬料層的背板固定于所述焊接夾具上包括:
[0021]將所述背板的上部分卡設(shè)于所述焊接夾具的凹槽內(nèi)，所述凹槽底面與所述背板的待焊接面貼合，并且，所述凹槽底面露出所述第二釬料層；
[0022]將所述靶材置于所述第一內(nèi)環(huán)側(cè)面所包圍的空間內(nèi)；
[0023]所述第一釬料層與第二釬料層貼合。
[0024]可選的，所述靶材的材料為陶瓷。
[0025]可選的，所述背板的材料為銅或銅合金，所述焊接夾具的材料為45號鋼、鋁或鋁入全口 ο
[0026]可選的，所述釬料為銦釬料。
[0027]可選的，所述焊接工藝包括:
[0028]在所述靶材的頂面設(shè)置壓塊，所述壓塊的重量值與所述靶材的待焊接面積值之比為大于或等于四分之一且小于或等于二分之一；
[0029]焊接溫度為大于或等于145°C且小于或等于160°C，在所述焊接溫度和所述壓塊的壓力下保溫大于或等于2min且小于或等于5min。
[0030]可選的，所述第一釬料層的形成方法包括:
[0031]在所述靶材上放置釬料；
[0032]將所述放置釬料的靶材加熱至第一處理溫度，所述第一處理溫度為大于或等于130°C且小于或等于160°C，并且在第一處理溫度下保溫大于或等于20min且小于或等于60min ；
[0033]所述保溫大于或等于20min且小于或等于60min后，對所述釬料進行第一超聲波處理，
[0034]所述第二釬料層的形成方法包括:
[0035]在所述背板上放置釬料；
[0036]將所述放置釬料的背板加熱至第二處理溫度，所述第二處理溫度為大于或等于130°C且小于或等于160°C，并且在第二處理溫度下保溫大于或等于20min且小于或等于60min ；
[0037]所述保溫大于或等于20min且小于或等于60min后，對所述釬料進行第二超聲波處理。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0039]本發(fā)明的焊接夾具用于靶材與背板的焊接。其中靶材的待焊接面具有第一釬料層，背板的待焊接面具有第二釬料層。將形成有第一釬料層的靶材與形成有第二釬料層的背板固定在所述焊接夾具上，限定了靶材與背板的焊接位置，從而增加了第一釬料與第二釬料的對齊度，提高了靶材與背板的同心度，從而提高焊接結(jié)合率。
[0040]進一步的，將背板的上部分卡設(shè)于所述焊接夾具的凹槽內(nèi)，所述凹槽底面與所述背板的待焊接面貼合，并且，所述凹槽底面露出所述第二釬料層；將所述靶材置于所述第一內(nèi)環(huán)側(cè)面所包圍的空間內(nèi)；所述第一釬料層與所述第二釬料層貼合。
[0041]焊接夾具中的凹槽限定了背板的位置，第一內(nèi)環(huán)側(cè)面限定了靶材在背板上的位置，從而限定了靶材與背板的焊接位置，可以增加第一釬料與第二釬料的對齊度，提高了靶材與背板的同心度，從而提高焊接結(jié)合率。
[0042]進一步的，焊接夾具中的第二內(nèi)環(huán)側(cè)面與靶材側(cè)壁、背板的待焊接面組成一個環(huán)形角狀空隙。第一釬料層與第二釬料層在貼合的過程中，同時受到靶材重力的影響，第一釬料層與第二釬料層中的釬料會從靶材的待焊接面與背板的待焊接面被擠出。被擠出的釬料會流入上述環(huán)形角狀空隙。在焊接的過程中，即使因為背板膨脹在釬料中出現(xiàn)小孔現(xiàn)象。被擠出的、在環(huán)形角狀位置處的釬料會重新流入靶材的待焊接面與背板的待焊接面之間，對靶材的待焊接面與背板的待焊接面之間的釬料進行填充，以大大減小所述小孔的數(shù)量，從而減小焊接缺陷，進而提高后續(xù)形成的靶材組件的焊接強度。
【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明實施例一中的焊接夾具的俯面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2是圖1中的焊接夾具沿AA方向和沿BB方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖3是本發(fā)明的形成有第一釬料層的靶材與形成有第二釬料層的背板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖4是應(yīng)用實施例一中的焊接夾具固定圖3中的靶材與背板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0047]經(jīng)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)和分析，現(xiàn)有的陶瓷靶材與背板進行高溫焊接的過程中，背板會發(fā)生膨脹，而釬料不會發(fā)生膨脹。這樣，位于靶材待焊接面與背板待焊接面間的釬料呈收縮狀并出現(xiàn)多個小孔。該小孔處并沒有釬料，屬于焊接缺陷，會嚴(yán)重影響靶材與背板的焊接結(jié)合率。
[0048]另外，沒有一個合適的焊接方法與焊接參數(shù)可以提高陶瓷靶材組件的焊接結(jié)合率。
[0049]為了解決上述技術(shù)問題，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。
[0050]實施例一
[0051]本發(fā)明提供以一種焊接夾具1，用于靶材與背板的焊接。具體結(jié)構(gòu)如下:
[0052]第一環(huán)形面11，與第一環(huán)形面11相對的第二環(huán)形面12，與第一環(huán)形面11和第二環(huán)形面12連接的內(nèi)環(huán)側(cè)面13,與第一環(huán)形面11和第二環(huán)形面12連接的外環(huán)側(cè)面14,
[0053]所述內(nèi)環(huán)側(cè)面13包括第一內(nèi)環(huán)側(cè)面131、所述第一內(nèi)環(huán)側(cè)面131與所述第一環(huán)形面11連接；
[0054]所述第二環(huán)形面12具有凹槽15，所述凹槽底面151為環(huán)形，所述凹槽底面151開口尺寸大于所述第一內(nèi)環(huán)側(cè)面131所圍尺寸；
[0055]所述內(nèi)環(huán)側(cè)面13還包括所述第二內(nèi)環(huán)側(cè)面132，所述凹槽底面151與所述第一內(nèi)環(huán)側(cè)面131通過第二內(nèi)環(huán)側(cè)面132連接，所述第二內(nèi)環(huán)側(cè)面132為斜面。
[0056]本發(fā)明的焊接夾具用于靶材與背板的焊接。其中靶材的待焊接面具有第一釬料層，背板的待焊接面具有第二釬料層。將背板的上部分卡設(shè)于所述焊接夾具的凹槽內(nèi)，所述凹槽底面與所述背板的待焊接面貼合，并且，所述凹槽底面露出所述第二釬料層；將所述靶材置于所述第一內(nèi)環(huán)側(cè)面所包圍的空間內(nèi)；所述第一釬料層與所述第二釬料層貼合。
[0057]焊接夾具中的凹槽限定了背板的位置，第一內(nèi)環(huán)側(cè)面限定了靶材在背板上的位置，從而限定了靶材與背板的焊接位置，可以增加第一釬料與第二釬料的對齊度，提高了靶材與背板的同心度，從而提高焊接結(jié)合率。
[0058]焊接夾具中的