濺射靶材簡介

更新時間:2015-12-16 14:48:20    來源:互聯網

簡單說的話,靶材就是高速荷能粒子轟擊的目標材料,用于高能激光武器中,不同功率密度、不同輸出波形、不同波長的激光與不同的靶材相互作用時,會產生不同的殺傷破壞效應。例如:蒸發磁控濺射鍍膜是加熱蒸發鍍膜...鋁膜等。更換不同的靶材(如鋁、銅、不銹鋼、鈦、鎳靶等),即可得到不同的膜系(如超硬、耐磨、防腐的合金膜等)。
靶材的種類
  1. 金屬靶材
  鎳靶、Ni、鈦靶、Ti、鋅靶、Zn、鉻靶、Cr、鎂靶、Mg、鈮靶、Nb、錫靶、Sn、鋁靶、Al、銦靶、In、鐵靶、Fe、鋯鋁靶、ZrAl、鈦鋁靶、TiAl、鋯靶、Zr、鋁硅靶、AlSi、硅靶、Si、銅靶Cu、鉭靶T、a、鍺靶、Ge、銀靶、Ag、鈷靶、Co、金靶、Au、釓靶、Gd、鑭靶、La、釔靶、Y、鈰靶、Ce、鎢靶、w、不銹鋼靶、鎳鉻靶、NiCr、鉿靶、Hf、鉬靶、Mo、鐵鎳靶、FeNi、鎢靶、W等。
  2. 陶瓷靶材
  ITO靶、氧化鎂靶、氧化鐵靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化鈦靶、氧化鉻靶、氧化鋅靶、硫化鋅靶、二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化鈰靶、二氧化鋯靶、五氧化二鈮靶、二氧化鈦靶、二氧化鋯靶,、二氧化鉿靶,二硼化鈦靶,二硼化鋯靶,三氧化鎢靶,三氧化二鋁靶五氧化二鉭,五氧化二鈮靶、氟化鎂靶、氟化釔靶、硒化鋅靶、氮化鋁靶,氮化硅靶,氮化硼靶,氮化鈦靶,碳化硅靶,鈮酸鋰靶、鈦酸鐠靶、鈦酸鋇靶、鈦酸鑭靶、氧化鎳靶、濺射靶材等。
  3.合金靶材
  鐵鈷靶FeCo、鋁硅靶AlSi、鈦硅靶TiSi、鉻硅靶CrSi、鋅鋁靶ZnAl、鈦鋅靶材TiZn、鈦鋁靶TiAl、鈦鋯靶TiZr、鈦硅靶TiSi、 鈦鎳靶TiNi、鎳鉻靶NiCr、鎳鋁靶NiAl、鎳釩靶NiV、鎳鐵靶NiFe等……
  各種類型 的濺射薄膜材料 在半導體集成 電路 (VLSI ) 、光碟、平面顯示器以及工件的表面涂層等 方面都到了,泛的應用。2 0世紀 9 0年代 以來,濺 射靶材及濺射技術的同步發展,極大地滿足了各種新 型電子元器件發展的需求。例如,在半導體集成電路 制造 I : 藝過程中,以電阻率較低的銅導體薄膜代替鋁 膜布線:在平面顯示器產業中,各種顯示技術 ( 如LCD、P DP 、OLED及FED等)的同步發展,有的已 經用于電腦及計算機的顯示器制造;在信息存儲產業 中,磁性存儲器的存儲容量不斷增加,新的磁光記錄 材料不斷推陳出新 這些都對所需濺射靶材的質量提 出了越來越高的要求,需求數量也逐年增加。
  全球靶材的市場概況
  目前全球各主要靶材制造商的總部,大多設立在 美國、德國和日本。就美國而言.約有50家中小規
  模的靶材制造商及經銷商,其中最大的公司員工大約有幾百人。不過為了能更接近使用者,以便提供更完
  善的售后服務,全球主要靶材制造商通常會在客戶所 在地設立分公司。最近 ,亞洲的一些國家和地區,如
  臺灣.韓國和新加坡,就建立了越來越多制造薄膜元件或產品的工廠,如 I c、液晶顯示器及光碟制造廠。
  對靶材廠商而言,這是相當重要的新興市場。中國靶材產業發展也是與日俱增,不斷的擴大自己的規模和生產技術,國內一線生產制造靶材的品牌已經很達到了國外最頂尖的技術。例如,與中科院“863”計劃,“973”計劃合作的泛德辰。寧波江豐的集成電路用濺射達到了國內第一的使用領域。去年,日本三菱公司就在我國臺灣地區建立了光碟塒靶材的 生產基地,可以滿足臺灣 5 0 %的靶材需要。
 
  BCC( Business Communications Company ,商業咨詢公司)最新的統計報告指出,全球靶材市場將以 8 .8 %的年平均增長率( A AGR ) 在今后的 5年內持續增 長, 估計銷售額將從 1 9 9 9年的 7 . 2億美元增加到 2 0 0 4 年的 1 1 億美元 。 靶材是一種具有高附加價值的特種電子材料,主要使用在微電子,顯示器,存儲器 以及光學鍍膜等產 業上,用以濺射用于尖端技術的各種薄膜材料。BCC的報告顯示:全球的上述產業在 1 9 9 9年使用了2 . 8 8百萬公斤靶材。換算為面積,則濺射了 3 6 3百萬平方米的薄膜。而若以單位靶材來計算,全 球在 1 9 9 9年則大約使用了3 7 4 0 0 0單位的靶材。這里 所要指出的是,隨著應用產業的不同,靶材的形狀與 大小也有所差異,其直徑從 1 5 G m到 3m都有,而上述的統計資料,則是平均化后的結果。
 
  磁控濺射靶材
  1)磁控濺射原理:
  在被濺射的靶極(陰極)與陽極之間加一個正交磁場和電場,在高真空室中充入所需要的惰性氣體(通常為Ar氣),永久磁鐵在靶材料表面形成250~350高斯的磁場,同高壓電場組成正交電磁場。在電場的作用下,Ar氣電離成正離子和電子,靶上加有一定的負高壓,從靶極發出的電子受磁場的作用與工作氣體的電離幾率增大,在陰極附近形成高密度的等離子體,Ar離子在洛侖茲力的作用下加速飛向靶面,以很高的速度轟擊靶面,使靶上被濺射出來的原子遵循動量轉換原理以較高的動能脫離靶面飛向基片淀積成膜。 磁控濺射一般分為二種:支流濺射和射頻濺射,其中支流濺射設備原理簡單,在濺射金屬時,其速率也快。而射頻濺射的使用范圍更為廣泛,除可濺射導電材料外,也可濺射非導電的材料,同時還司進行反應濺射制備氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射頻的頻率提高后就成為微波等離子體濺射,目前常用的有電子回旋共振(ECR)型微波等離子體濺射。
  2)磁控濺射靶材種類:
  金屬濺射鍍膜靶材,合金濺射鍍膜靶材,陶瓷濺射鍍膜靶材,硼化物陶瓷濺射靶材,碳化物陶瓷濺射靶材,氟化物陶瓷濺射靶材 ,氮化物陶瓷濺射靶材 ,氧化物陶瓷靶材,硒化物陶瓷濺射靶材 ,硅化物陶瓷濺射靶材 ,硫化物陶瓷濺射靶材 ,碲化物陶瓷濺射靶材 ,其他陶瓷靶材,摻鉻一氧化硅陶瓷靶材(Cr-SiO),磷化銦靶材(InP),砷化鉛靶材(PbAs),砷化銦靶材(InAs)。
編輯本段應用領域
  眾所周知,靶材材料的技術發展趨勢與下游應用 產業的薄膜技術發展趨勢息息相關,隨著應用產業在
  薄膜產品或元件上的技術改進,靶材技術也應隨之變 化。如Ic制造商.最近致力于低電阻率銅布線的開發, 預計未來幾年將大幅度取代原來的鋁膜,這樣銅靶及其所需阻擋層靶材的開發將刻不容緩。另外,近 年來平面顯示器( F P D)大幅度取代原 以陰極射線管(CRT )為主的屯腦顯示器及電視機市場.亦將人幅增 加ITO靶材的技術與市場需求。 此外在存儲技術方面。高密度、大容量硬盤,高密度的可擦寫光盤的需求持 續增加. 這些均導致應用產業對靶材的需求發生變化。下面我們將分別介紹靶材的主要應用領域,以及這些領域靶材發展的趨勢。
2.1微電子領域
  在所有應用產業中,半導體產業對靶材 I 濺射薄 膜的品質要求是晟苛刻的。現在 l 2英寸 ( 3 0 0衄 口 )的 硅劂晶片已制造出來.而互連線的寬度卻在減小。硅 片制造商對靶材的要求是大尺寸、高純度、低偏析和 細晶粒, 這就要求所制造的靶材具有更好的微觀結構.靶材的結晶粒子直徑和均勻性 已被認為是影響薄膜沉 積率的關鍵因素。另外,薄膜的純度與靶材的純度關 系極大,過去99.995 %( 4 N5 ) 純度的銅靶,或許能夠滿 足半導體廠商0.3 5pm 工藝的需求,但是卻無法滿 足 目前0.2 5um的工藝要求, 而未米的 0.18um }藝甚至0.13m工藝,所需要的靶材純度將要求達 到5甚至 6N以上。銅與鋁相比較,銅具有更高的抗電遷移能力及更 低的電阻率,能夠滿足! 導體工藝在0 .25um 以下 的亞微米布線的需要但卻帶米了其他的問題:銅與 有機介質材料的附著強度低.并且容易發生反應,導 致在使過程中芯片的銅互連線被腐蝕而斷路。為了解決以上這些問題,需要在銅與介質層之間設置阻擋 層。阻擋層材料一般采用高熔點、高電阻率的金屬及其化合物,因此要求阻擋層厚度小于50n m,與銅及介質材料的附著性能良好。銅互連和鋁互連的阻擋層 材料是不同的.需要研制新的靶材材料。銅互連的阻 擋層用靶材包括 T a 、W、T a S i 、WS i 等 .但是T a 、W 都是難熔金屬.制各相對困難,現在正在研究鉬、鉻 等的臺金作為替代材料。
2.2平面顯示器用靶材
  平面顯示器( FPD) 近年來大幅沖 以陰極射線管 (CRT) 為主的電腦顯示器及電視機市場,亦將帶動ITO靶材的技術與市場需求。現在的1 T O靶材有兩種.一 種是采用納米狀態的氧化銦和氧化錫粉混合后燒結,一種是采用銦錫合金靶材。銦錫臺金靶材可以采用 直流反應濺射制造 1 T O薄膜,但是靶表面會氧化而影 響濺射率,并且不易得到大尺寸的臺金靶材。 現在一般采剛第一種方法生產 I T O 靶材,利, L } I R F反應濺射鍍膜. 它具有沉積速度快.且能精確控制膜厚,電導率高,薄膜的一致性好,與基板的附著力強等優點 l 。但是靶材制作困難,這是因為氧化銦和 氧化錫不容易燒結在一起。一般采用 Z r O2 、B i 2 O 3 、 C e O 等作為燒結添加劑,能夠獲得密度為理論值的 9 3 %~9 8 %的靶材,這種方式形成的 I T O薄膜的性能 與添加劑的關系極人。日本的科學家采用 B i z o 作為 添加劑,B i 2 O3 在 8 2 0 C r 熔化,在 l 5 0 0℃的燒結
  溫度 人部分已經揮發,這樣能夠在液相燒結條件下 得到比較純的 I T O靶材。而且所需要的氧化物原料也 不一定是納米顆粒,這樣可以簡化前期的工序。采川 這樣的靶材得到的 I T O 薄膜的屯阻率達到 8 . 1 ×1 0 n- c m,接近純的 I T O薄膜 的電阻率 。 F P D和導電玻璃的尺寸都相當火,導電玻璃的寬 度甚至可以達到 3 1 3 3 _ ,為了提高靶材的利用率,開發 了不同形狀的I T O靶材,如圓柱形等。2 0 0 0年,國家 發展計劃委員會、科學技術部在 《 當前優先發展的信 息產業重點領域指南》中, I T O大型靶材也列入其中。 廣 柳州華錫公司和寧夏九0五集團已完成了ⅡD靶材的研究工作 ,即將投入生產 。
2. 3存儲技術用靶材
 
  在儲存技術方面,高密度、大容量硬盤的發展,需要人鼉的巨磁阻薄膜材料,CoF ~Cu多層復合膜是 現在應朋展廣泛的巨磁阻薄膜結構。磁光盤需要的 T b F e C o合金靶材還在進一步發展,用它制造的磁光 盤具有存儲容量大,壽命長,可反復無接觸擦寫的特 點。現在開發山來的磁光盤,具有 T b F e C o / T a和 T b F e C o / Al 的 層復臺膜結構, T bF eCo/AI結構的Kerr 旋轉角達到5 8,而T b F e Co f F a 則可以接近0.8。經過研究發現, 低磁導率的靶材高交流局部放電電壓 l 抗電強度。
 
國內知名濺射靶材制造商:寶雞宏遠特種金屬材料有限公司,專業提供各種金屬濺射靶材及各類金屬合金材料。
 
 
 
 
 
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