一種帶有銅合金背板的鎳鉑合金靶材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有銅合金背板的鎳鉑合金靶材的制備方法，包括依次進行的步驟如下：對鉑含量在5~20at.%之間的鎳鉑合金靶材坯料和銅合金板坯的表面進行機械加工，然后進行化學清洗；將銅合金板坯和鎳鉑合金靶材坯料依次裝入包套容器中，然后將包套容器封焊，并在包套容器上焊接一個出氣管；通過出氣管對包套容器抽真空，然后將出氣管焊死；然后進行熱等靜壓處理；然后去除包套容器，并對焊接成一體的鎳鉑合金靶材坯料和銅合金板坯進行機加工，從而獲得帶有銅合金背板的鎳鉑合金靶材。本發(fā)明的技術方案的優(yōu)點是用工藝簡單的熱等靜壓技術，通過原子之間的擴散進行焊接，通過擴散焊接獲得的有銅合金背板的鎳鉑合金靶材適用于高功率濺射鍍膜。
【專利說明】一種帶有銅合金背板的鎳鉑合金靶材及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體器件制造領域，具體涉及一種帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材及其制備方法。

【背景技術】
[0002]在半導體器件中，例如在Field-Effect-Transistor (縮寫FET),即場效應晶體管中，NiSi是一種重要且頻繁使用的接觸材料，但也常常是造成半導體器件缺陷的原因。這些缺陷以在掩蔽墊片(masking spacer)邊緣形成的NiSi和在FET結點(junct1n)方向形成的NiSi的形式出現(xiàn)。在自65nm后的幾乎所有技術節(jié)點都觀察到了這些所謂的侵占缺陷。已知在形成NiSi的過程中添加一定量的Pt可以減少或消除侵占缺陷。N1-5at.%Pt成功地應用于65nm技術，而N1-lOat.%Pt應用于45nm技術。隨著半導體器件線寬的進一步減少，很有可能需要更高Pt含量的NiPt來制備Ni (Pt)Si接觸薄膜。
[0003]在形成的含鉬的Ni (Pt)Si薄膜中，Pt有向薄膜上下兩個表面偏析的現(xiàn)象。在下表面(即和Si接觸的界面)偏析的Pt有減少或消除侵占缺陷的作用，而在上表面偏析的Pt則會造成Ni (Pt) Si薄膜的阻抗增加。為了減小Ni (Pt) Si硅化物整體的阻抗，IBM的專利(US20120153359 Al)采用兩個步驟制造Ni (Pt)Si薄膜。第一步濺射沉積帶Pt含量較高的NiPt，第二步濺射沉積Pt含量較低的NiPt甚至不含Pt的純Ni。這樣形成的Ni(Pt)Si薄膜上表面的Pt含量低，有助于減小Ni (Pt) Si硅化物整體的阻抗；而下表面的Pt含量高，利于減少或消除侵占缺陷。因此在新的技術節(jié)點里，有可能采用不同Pt含量的NiPt濺射靶材來制備Ni (Pt) Si接觸薄膜。
[0004]針對市場對不同Pt含量的NiPt濺射靶材的需求，本發(fā)明采用晶粒尺寸< 100 μ m的鎳鉬合金靶材坯料與銅合金板坯進行擴散焊接，制得成分均勻、晶粒細小、氧含量低、結合強度高和結合后彎曲變形小的的濺射靶材。用擴散焊接方法制得的有銅合金背板的鎳鉬合金靶材適用于高功率濺射鍍膜。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種適用于高功率濺射鍍膜的帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材的制備方法。
[0006]本發(fā)明所要解決的另一技術問題是提供上述制備方法制得的帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材。
[0007]為解決以上技術問題，本發(fā)明采取如下技術方案:
一種帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材的制備方法，包括依次進行的步驟如下:
(1)、對鉬含量在5~20at.%之間的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯的表面進行機械加工，然后進行化學清洗；
(2)、將經(jīng)過步驟(1)處理后的銅合金板坯和鎳鉬合金靶材坯料依次裝入包套容器中，然后將所述的包套容器封焊，并在所述的包套容器上焊接一個出氣管；(3)、通過所述的出氣管對所述的包套容器抽真空，然后將所述的出氣管焊死；
(4)、然后進行熱等靜壓處理；
(5)、熱等靜壓處理后去除所述的包套容器，并對焊接成一體的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯進行機加工，從而獲得所述的帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材。
[0008]優(yōu)選地，步驟(1)中，所述的鉬含量在5~20at.%之間的鎳鉬合金靶材坯料的晶粒尺寸小于100 μ m。
[0009]優(yōu)選地，步驟(1)中，所述的機械加工后的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯之間的粘接面的光潔度為0.5^2 μ m0
[0010]優(yōu)選地，步驟(1)中，使用有機清洗溶劑進行所述的化學清洗。
[0011]更優(yōu)選地，所述的有機清洗溶劑為異丁醇、異丙醇、混丙醇中的任一種。
[0012]最優(yōu)選地，所述的有機清洗溶劑為異丙醇。
[0013]優(yōu)選地，所述的銅合金板坯的直徑大于所述的鎳鉬合金靶材坯料的直徑。
[0014]優(yōu)選地，所述的包套容器的材質為不銹鋼、碳鋼或鈦。
[0015]優(yōu)選地，步驟(4)中，升溫至575°C~800°C，充入氬氣至10(T200Mpa下進行所述的熱等靜壓處理，保溫保壓時間為5~7小時。
[0016]一種采用上述制備方法制得的帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材。
[0017]由于以上技術方案的實施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:
本發(fā)明的技術方案的優(yōu)點是用工藝簡單的熱等靜壓技術，通過原子之間的擴散進行焊接，通過擴散焊接獲得的有銅合金背板的鎳鉬合金靶材適用于高功率濺射鍍膜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0019]發(fā)明人專心研究和多次的實踐改進得到最優(yōu)的焊接鎳鉬合金靶材坯料與銅合金背板的方法，其工藝流程如圖1所示。
[0020] 實施例1
主要包括以下步驟:
(I)、提供成分均勻、晶粒細小、氧含量低、晶粒尺寸< 100 μ m、厚度為1mm的鉬含量為5at.%的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯，對鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯的表面進行機械加工使之光亮，尤其使兩者的接觸面光潔度達到0.5 μ m，以便兩者緊密的貼合，防止焊接過程中形成突起或者凹槽等缺陷。然后用異丙醇進行化學清洗，去除表面的可溶性雜質，利于鎳和銅或鎳鉬和銅原子間的有效擴散，同樣可以防止焊接過程中的缺陷形成。
[0021 ] ( 2 )、將經(jīng)過步驟(1)處理后的銅合金板坯和直徑較小的鎳鉬合金靶材坯料依次裝入包套容器中，要求各坯料之間緊密結合，保證在任意一個方向上，坯料之間的間隙之和不大于1_，并且任意一側包套內壁跟與之相鄰的坯料之間的間隙不大于1.5_，包套容器采用不銹鋼制成，然后用氬弧焊機或等離子焊機將包套容器封焊，并在包套容器上焊接一個出氣管。
[0022](3)、通過出氣管對包套容器抽真空，然后將出氣管焊死。
[0023](4)、然后放入熱等靜壓爐中進行熱等靜壓處理，升溫至575°C，充入氬氣至200Mpa，然后保溫保壓6小時。
[0024](5)、熱等靜壓處理后去除包套容器，并對焊接成一體的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯進行機加工，從而獲得帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材。
[0025]利用超聲波c掃描(c-scan)檢測焊接粘接率,該由鎳鉬合金祀材還料和銅合金板坯所組成的靶材組件其焊接粘接率>99%，靶材組件的缺陷率〈0.3% ;測試其抗拉伸強度，其擴散焊接的平均強度>100MPa，結果表明，采用本發(fā)明所述熱等靜壓擴散焊接方法所取得的靶材組件焊接性能十分可靠。
[0026]實施例2
主要包括以下步驟:
(I)、提供成分均勻、晶粒細小、氧含量低、晶粒尺寸< 100 μ m、厚度為1mm的鉬含量為15at.%的鎳鉬合金祀材還料和銅合金板還,對鎳鉬合金祀材還料和銅合金板還的表面進行機械加工使之光亮，尤其使兩者的接觸面光潔度達到1.5μπι，以便兩者緊密的貼合，防止焊接過程中形成突起或者凹槽等缺陷。然后用異丙醇進行化學清洗，去除表面的可溶性雜質，利于鎳和銅或鎳鉬和銅原子間的有效擴散，同樣可以防止焊接過程中的缺陷形成。
[0027]( 2 )、將經(jīng)過步驟(1)處理后的銅合金板坯和直徑較小的鎳鉬合金靶材坯料依次裝入包套容器中，要求各坯料之間緊密結合，保證在任意一個方向上，坯料之間的間隙之和不大于1_，并且任意一側包套內壁跟與之相鄰的坯料之間的間隙不大于1.5_，包套容器采用不銹鋼制成，然后用氬弧焊機或等離子焊機將包套容器封焊，并在包套容器上焊接一個出氣管。
[0028](3)、通過出氣管對包套容器抽真空，然后將出氣管焊死。
[0029](4)、然后放入熱等靜壓爐中進行熱等靜壓處理，升溫至650°C，充入氬氣至150Mpa，然后保溫保壓5小時。
[0030](5)、熱等靜壓處理后去除包套容器，并對焊接成一體的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯進行機加工，從而獲得帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材。
[0031]利用超聲波c掃描(c-scan)檢測焊接粘接率，該由鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯所組成的靶材組件其焊接粘接率>99%，靶材組件的缺陷率〈0.3% ;測試其抗拉伸強度，其擴散焊接的平均強度>100MPa ，結果表明，采用本發(fā)明所述熱等靜壓擴散焊接方法所取得的靶材組件焊接性能十分可靠。
[0032]實施例3
主要包括以下步驟:
(I)、提供成分均勻、晶粒細小、氧含量低、晶粒尺寸< 100 μ m、厚度為1mm的鉬含量為20at.%的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯，對鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯的表面進行機械加工使之光亮，尤其使兩者的接觸面光潔度達到2 μ m，以便兩者緊密的貼合，防止焊接過程中形成突起或者凹槽等缺陷。然后用異丙醇進行化學清洗，去除表面的可溶性雜質，利于鎳和銅或鎳鉬和銅原子間的有效擴散，同樣可以防止焊接過程中的缺陷形成。
[0033]( 2 )、將經(jīng)過步驟(1)處理后的銅合金板坯和直徑較小的鎳鉬合金靶材坯料依次裝入包套容器中，要求各坯料之間緊密結合，保證在任意一個方向上，坯料之間的間隙之和不大于1_，并且任意一側包套內壁跟與之相鄰的坯料之間的間隙不大于1.5_，包套容器采用不銹鋼制成，然后用氬弧焊機或等離子焊機將包套容器封焊，并在包套容器上焊接一個出氣管。
[0034](3)、通過出氣管對包套容器抽真空，然后將出氣管焊死。
[0035](4)、然后放入熱等靜壓爐中進行熱等靜壓處理，升溫至800°C，充入氬氣至200Mpa，然后保溫保壓7小時。
[0036](5)、熱等靜壓處理后去除包套容器，并對焊接成一體的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯進行機加工，從而獲得帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材。
[0037]利用超聲波c掃描(c-scan)檢測焊接粘接率，該由鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯所組成的靶材組件其焊接粘接率>99%，靶材組件的缺陷率〈0.3% ;測試其抗拉伸強度，其擴散焊接的平均強度>100MPa，結果表明，采用本發(fā)明所述熱等靜壓擴散焊接方法所取得的靶材組件焊接性能十分可靠。
【權利要求】
1.一種帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材的制備方法，其特征在于:包括依次進行的步驟如下: (1)、對鉬含量在5~20at.%之間的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯的表面進行機械加工，然后進行化學清洗； (2)、將經(jīng)過步驟(1)處理后的銅合金板坯和鎳鉬合金靶材坯料依次裝入包套容器中，然后將所述的包套容器封焊，并在所述的包套容器上焊接一個出氣管； (3)、通過所述的出氣管對所述的包套容器抽真空，然后將所述的出氣管焊死； (4)、然后進行熱等靜壓處理； (5)、熱等靜壓處理后去除所述的包套容器，并對焊接成一體的鎳鉬合金靶材坯料和銅合金板坯進行機加工，從而獲得所述的帶有銅合金背板的鎳鉬合金靶材。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述的鉬含量在5^20at.%之間的鎳鉬合金靶材坯料的晶粒尺寸小于100 μ m。
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述的機械加工后的鎳鉬合金祀材還料和銅合金板還之間的粘接面的光潔度為0.5^2 μ m。
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，使用有機清洗溶劑進行所述的化學清洗。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述的有機清洗溶劑為異丁醇、異丙醇、混丙醇中的任一種。
6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述的有機清洗溶劑為異丙醇。
7.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的銅合金板坯的直徑大于所述的鎳鉬合金靶材坯料的直徑。
8.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的包套容器的材質為不銹鋼、碳鋼或鈦。
9.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)中，升溫至575°C^SOO0C,充入氬氣至10lOOMpa下進行所述的熱等靜壓處理，保溫保壓時間為5~7小時。
10.一種采用權利要求1至9中任一項所述的制備方法制得的帶有銅合金背板的鎳鉬合金祀材。
【文檔編號】C23C14/34GK104178739SQ201410424946
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權日:2014年8月11日
【發(fā)明者】邵玲, 王廣欣, 趙學義 申請人:昆山海普電子材料有限公司