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        溅射靶材

        惠州天亿TYR自2004年从事真空溅射材料行业以来,一直不断发展创新,为广大客户提供全面广泛的各种靶材材料。


        溅射靶材的种类       溅射靶材的应用       溅射靶材的制备工艺


        溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子在真空中经过加速聚集而形成高速度能的离子束流轰击固体表面离子和固体表面原子发生动能交换使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料称为溅射靶材

        各种类型的溅射薄膜材料无论在半导体集成电路记录介质、平面显示以及工件表面涂层等方面都得到了广泛的应用

        溅射靶材的种类:
        溅射靶材的种类相当多即使相同材质的靶材又有不同的规格。靶材的分类有不同的方法根据形状分为长靶,方靶,厚度可按用户的要求。圆靶,根据成份可分为金属靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材,陶瓷化合物靶材根据化学组成不同可分为氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等陶瓷靶材
        根据应用领域不同又分为半导体关联陶瓷靶材、记录介质陶瓷靶材、显示陶瓷靶材、超导陶瓷靶材和巨磁电阻陶瓷靶材等
        溅射靶材按应用领域分为微电子靶材、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、其他靶材

        溅射靶材的应用:
        溅射靶材主要应用于电子及信息产业,如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等亦可应用于玻璃镀膜领域,还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。
        溅射靶材用于信息存储产业:随着IT产业的不断发展,世界对记录介质的需求量越来越大,记录介质用靶材研究与生产成为一大热点。在信息存储产业中,使用溅射靶材制备的相关薄膜产品有硬盘、磁头、光盘等。制造这些数据存储产品需要使用具有特殊结晶性与特殊成分的高品质靶材常用的有钴、铬、碳、镍、铁、贵金属、稀有金属、介质材料等

        溅射靶材用于集成电路产业:集成电路用靶材在全球靶材市场占较大份额,其溅射产品主要包括电极互连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光盘掩膜、电容器电极膜、电阻薄膜等。其中薄膜电阻器是薄膜混合集成电路中用量最多的元件,而电阻薄膜用靶材中Ni-Cr合金的用量很大。
        平面显示器产业
        平面显示器包括:(1)液晶显示(LCD);(2)等离子体显示器(PDP);(3)场致发光显示器(E-L);(4)场发射显示器(FED)。目前,在平面显示器市场中以液晶显示(LCD)为主,广泛应用于笔记本电脑显示器、台式电脑监视器到高清晰电视。目前,平面显示器的薄膜多采溅射成形。溅射用靶材主要有In2O3、SnO2、MgO、W、Mo、Ni、Cu、Cr等。
        溅射靶材在其他领域中的应用
        大面积玻璃镀膜 磁控溅射是目前制备幕墙玻璃的最好的方法,但射频电源,溅射靶的材料和制作价格都十分昂贵。玻璃镀膜采用的靶材: 纯金属:如金、银、钽、钛、铜、铬、镍、锡、硅。金属合金:如铟锡、钴铬、镍铬,不锈钢,特殊合金,电导和绝缘氧化物:如ITO,SiO2。汽车后视镜镀膜 汽车后视镜主要用靶材:Cr、A1、SnO2(反应性)、TiO2

        溅射靶材的制备按工艺可分为熔融铸造和粉末冶金两大类,除严格控制材料纯度、致密度、晶粒度以及结晶取向之外,对热处理条件、后续加工方法等亦需加以严格控制。

        熔融铸造法
        熔融铸造法是制作溅射靶材的基本方法之一。为保证铸锭中杂质元素含量尽可能低,通常其冶炼和浇注在真空或保护性气氛下进行。但铸造过程中,材料组织内部难免存在一定的孔隙率,这些孔隙会导致溅射过程中的微粒飞溅,从而影响溅射薄膜的质量。为此,需要后续热加工和热处理工艺降低其孔隙率

        粉末冶金法
        粉末冶金法制备靶材时,其关键在于:(1)选择高纯、超细粉末作为原料;(2)选择能实现快速致密化的成形烧结技术,以保证靶材的低孔隙率,并控制晶粒度;(3)制备过程严格控制杂质元素的引入

        溅射靶材制备实例
        电阻薄膜用Ni-Cr合金靶材的制备 其生产工艺流程为:原材料准备→真空冶炼→真空浇注→精整→热加工→热处理→检验→机加工→包装入库
        。这种Ni-Cr合金靶材组织内部的Ni+Cr的含量总和大于99.17%,晶粒度经过固溶处理后达到100μm左右的水平。

        电等离子烧结技术制备
        Tb-Fe-Co/Ti复合梯度磁光靶材以Tb-Fe-Co为代表的稀土-过渡族金属间化合物作为制备磁光记录介质必需的关键材料,这 类合金靶材的制备难度较大,其根本原因在于材料的本征脆性。因此采用熔炼方法制备的靶材十分易碎,而普通粉末冶金法制备的靶材尽管在力学性能上有所改善,但同时又存在密度低、杂质含量高等问题

        溅射液晶薄膜靶材

        (ITO)的制备 用于溅射液晶薄膜的靶材一般是铟锡氧化物(ITO),通常用粉末冶金方法制备,在200MPa下对In2O3和SnO2复合粉末进行冷等静压,再将压坯在1600℃烧结6h,制得了相对密度大于90%的ITO靶材。并指出烧结时要适当保持一定的氧分压,可防止靶材中In2O3的分解,利用热等静压,制备出ITO靶材的密度则在95%以上。

        解决溅射过程中的微粒飞溅 溅射镀膜的过程中,致密度较小的溅射靶受轰击时,由于靶材内部孔隙内存在的气体突然释放,造成大尺寸的靶材颗粒或微粒飞溅,或成膜之后膜材受二次电子轰击造成微粒飞溅。这些微粒的出现会降低薄膜品质。如在VLSI制作工艺过程中,每 150mm直径硅片所能允许的微粒数必须小于30个。怎样解决溅射靶材在溅射过程中的微粒飞溅也是今后研究与设计靶材的发展方向之一。一般,粉末冶金工艺制备的溅射靶材大都存在致密度低的问题,容易造成微粒飞溅。因此,对熔融铸造法制备的靶材,可采用适当的热加工或热处理来提高其致密度;而对粉末冶金溅射靶材则应提高原料粉末纯度,并采用等离子烧结、微波烧结等快速致密化技术,以降低靶材孔隙率。 解决靶材的结晶取向靶材溅射时,靶材中的原子最容易沿着密排面方向择优溅射出来,材料的结晶方向对溅射速率和溅射膜层的厚度均匀性影响较大。因此,获得一定结晶取向的靶材结构对解决上述问题至关重要。但要使靶材组织获得一定取向的结晶结构,存在较大难度,只有根据靶材的组织结构特点,采用不同的成型方法,热处理工艺进行控制。
        采用真空熔铸结合压力加工手段,制备稀土金属及合金溅射靶材,工艺合理,产品质量符合溅射靶材的特性要求,国内外用户反映良好。