一、靶材是什么材料
靶材(cai)(cai)是(shi)通過(guo)磁控濺射(she)、多弧離子(zi)鍍或其他類(lei)型(xing)的(de)鍍膜系(xi)統在適當工藝條件下濺射(she)在基板上形(xing)成各種功(gong)能薄膜的(de)濺射(she)源。簡單說(shuo)的(de)話,靶材(cai)(cai)就是(shi)高速荷能粒子(zi)轟擊(ji)的(de)目標材(cai)(cai)料,用(yong)于(yu)高能激光武器(qi)中,不(bu)(bu)同(tong)功(gong)率密度(du)、不(bu)(bu)同(tong)輸出波形(xing)、不(bu)(bu)同(tong)波長的(de)激光與不(bu)(bu)同(tong)的(de)靶材(cai)(cai)相互作用(yong)時,會產生不(bu)(bu)同(tong)的(de)殺傷破(po)壞效應。例如(ru):蒸發磁控濺射(she)鍍膜是(shi)加熱蒸發鍍膜、鋁膜等(deng)。更(geng)換(huan)不(bu)(bu)同(tong)的(de)靶材(cai)(cai)(如(ru)鋁、銅、不(bu)(bu)銹鋼、鈦、鎳(nie)靶等(deng)),即可得(de)到不(bu)(bu)同(tong)的(de)膜系(xi)(如(ru)超硬、耐磨、防腐的(de)合金膜等(deng))。
二、靶材的用途
1、用于顯示器上
靶材(cai)目(mu)前被(bei)普遍應用于平(ping)面顯(xian)示(shi)器(FPD)上(shang)。近年(nian)來,平(ping)面顯(xian)示(shi)器在市場(chang)上(shang)的(de)應用率逐年(nian)增高,同(tong)時也帶動了(le)ITO靶材(cai)的(de)技術(shu)與市場(chang)需求。ITO靶材(cai)有(you)兩種,一(yi)種是采用銦錫(xi)合金靶材(cai),另(ling)外一(yi)種是采用納米狀(zhuang)態的(de)氧化銦和氧化錫(xi)粉(fen)混合后燒結。
2、用于微電子領域
靶材(cai)也被應用于半導(dao)體產業,相(xiang)對來說半導(dao)體產業對于靶材(cai)濺射薄(bo)膜的品(pin)(pin)質要求是比較(jiao)苛(ke)刻的。現(xian)在(zai)12英寸(300衄口)的硅晶片(pian)也被制作出(chu)來,但是互連(lian)線(xian)的寬度卻在(zai)減(jian)小。目前硅片(pian)制造商對于靶材(cai)的要求都是大(da)尺寸、高純度、低偏(pian)析以及細晶粒等,對其品(pin)(pin)質要求比較(jiao)高,這就要求靶材(cai)需要具(ju)有更好的微觀結(jie)構。
3、用于存儲技術上
存儲(chu)(chu)技術行業對于靶材的(de)需(xu)求量(liang)很大(da),高密度、大(da)容量(liang)硬盤的(de)發(fa)展(zhan),離不開大(da)量(liang)的(de)巨磁阻薄膜材料,CoF~Cu多(duo)層復合(he)膜是如(ru)今應(ying)用(yong)(yong)比(bi)較廣泛的(de)巨磁阻薄膜結構。磁光盤需(xu)要的(de)TbFeCo合(he)金靶材還在(zai)進(jin)一步發(fa)展(zhan),用(yong)(yong)它制造出(chu)來(lai)的(de)磁光盤有著使(shi)用(yong)(yong)壽命長、存儲(chu)(chu)容量(liang)大(da)以及可反復無(wu)接觸擦寫的(de)特點。
三、靶材的分類有哪些
1、根據不同材質劃分
(1)金屬靶材
鎳(nie)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Ni、鈦(tai)(tai)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Ti、鋅靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Zn、鉻靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Cr、鎂靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Mg、鈮靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Nb、錫靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Sn、鋁(lv)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Al、銦靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)In、鐵靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Fe、鋯(gao)鋁(lv)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)ZrAl、鈦(tai)(tai)鋁(lv)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)TiAl、鋯(gao)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Zr、鋁(lv)硅(gui)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)AlSi、硅(gui)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Si、銅靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Cu、鉭(tan)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Ta、鍺靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Ge、銀靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Ag、鈷靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Co、金(jin)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Au、釓靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Gd、鑭(lan)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)La、釔靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Y、鈰靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Ce、不銹鋼靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、鎳(nie)鉻靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)NiCr、鉿(jia)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Hf、鉬靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)Mo、鐵鎳(nie)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)FeNi、鎢靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、W等(deng)。
(2)陶瓷靶材
ITO靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鐵靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉻靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋅(xin)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋅(xin)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、一氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈰靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋯(gao)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、五(wu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)鈮(ni)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋯(gao)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba),、二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉿靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba),二(er)硼化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba),二(er)硼化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋯(gao)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba),三氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢(wu)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba),三氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)鋁(lv)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)五(wu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)鉭,五(wu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)鈮(ni)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氟化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氟化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)釔靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、硒(xi)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋅(xin)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba),氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba),氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硼靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba),氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba),碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba),鈮(ni)酸(suan)(suan)鋰靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、鈦酸(suan)(suan)鐠(pu)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、鈦酸(suan)(suan)鋇靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、鈦酸(suan)(suan)鑭(lan)靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎳靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)、濺射靶(ba)(ba)(ba)(ba)(ba)材等。
(3)合金靶材
鐵鈷(gu)靶(ba)(ba)FeCo、鋁(lv)硅(gui)靶(ba)(ba)AlSi、鈦(tai)硅(gui)靶(ba)(ba)TiSi、鉻硅(gui)靶(ba)(ba)CrSi、鋅鋁(lv)靶(ba)(ba)ZnAl、鈦(tai)鋅靶(ba)(ba)材TiZn、鈦(tai)鋁(lv)靶(ba)(ba)TiAl、鈦(tai)鋯靶(ba)(ba)TiZr、鈦(tai)硅(gui)靶(ba)(ba)TiSi、鈦(tai)鎳靶(ba)(ba)TiNi、鎳鉻靶(ba)(ba)NiCr、鎳鋁(lv)靶(ba)(ba)NiAl、鎳釩靶(ba)(ba)NiV、鎳鐵靶(ba)(ba)NiFe等(deng)。
2、根據不同應用方向劃分
(1)半導體關聯靶材
電極、布線薄膜:鋁靶(ba)(ba)材(cai),銅(tong)靶(ba)(ba)材(cai),金(jin)靶(ba)(ba)材(cai),銀靶(ba)(ba)材(cai),鈀靶(ba)(ba)材(cai),鉑靶(ba)(ba)材(cai),鋁硅合金(jin)靶(ba)(ba)材(cai),鋁硅銅(tong)合金(jin)靶(ba)(ba)材(cai)等。
儲存器電極薄膜:鉬靶材,鎢靶材,鈦靶材等。
粘(zhan)附薄膜:鎢靶材(cai),鈦靶材(cai)等。
電容器絕緣膜薄膜:鋯鈦酸(suan)鉛靶材等。
(2)磁記錄靶材
垂直磁記錄薄膜:鈷鉻合金(jin)靶材等。
硬盤用薄(bo)膜:鈷鉻(ge)鉭(tan)合(he)金(jin)靶材(cai),鈷鉻(ge)鉑合(he)金(jin)靶材(cai),鈷鉻(ge)鉭(tan)鉑合(he)金(jin)靶材(cai)等。
薄膜磁(ci)頭:鈷鉭鉻合金(jin)靶材(cai),鈷鉻鋯合金(jin)靶材(cai)等。
人工晶體薄膜:鈷(gu)鉑合金靶材,鈷(gu)鈀合金靶材等。
(3)光記錄靶材
相變光盤記錄(lu)薄膜(mo):硒(xi)化(hua)碲(di)靶材,硒(xi)化(hua)銻靶材,鍺銻碲(di)合金(jin)靶材,鍺碲(di)合金(jin)靶材等(deng)。
磁光(guang)盤記(ji)錄薄(bo)膜:鏑鐵鈷合(he)金靶(ba)材(cai),鋱(te)鏑鐵合(he)金靶(ba)材(cai),鋱(te)鐵鈷合(he)金靶(ba)材(cai),氧(yang)化鋁靶(ba)材(cai),氧(yang)化鎂靶(ba)材(cai),氮(dan)化硅靶(ba)材(cai)等。
四、靶材的性能和指標
靶材制(zhi)約著濺鍍薄膜的(de)物理,力學性能,影響鍍膜質(zhi)量,因而要(yao)求靶材的(de)制(zhi)備應(ying)滿足(zu)以下要(yao)求:
1、純度:要求雜質含量低純度高,靶材的(de)純(chun)度(du)(du)影響薄膜(mo)的(de)均勻性(xing),以純(chun)Al靶(ba)為例,純(chun)度(du)(du)越高(gao),濺射Al膜(mo)的(de)耐蝕性(xing)及(ji)電學(xue)、光(guang)學(xue)性(xing)能越好。不過不同(tong)用(yong)(yong)途的(de)靶(ba)材(cai)(cai)對(dui)純(chun)度(du)(du)要求也不同(tong),一(yi)般工業用(yong)(yong)靶(ba)材(cai)(cai)純(chun)度(du)(du)要求不高(gao),但就半導體、顯(xian)示器件等(deng)領域用(yong)(yong)靶(ba)材(cai)(cai)對(dui)純(chun)度(du)(du)要求是十分嚴格的(de),磁性(xing)薄膜(mo)用(yong)(yong)靶(ba)材(cai)(cai)對(dui)純(chun)度(du)(du)的(de)要求一(yi)般為99.9%以上,ITO中的(de)氧(yang)化銦以及(ji)氧(yang)化錫(xi)的(de)純(chun)度(du)(du)則要求不低于99.99%。
2、雜質(zhi)含(han)量:靶(ba)(ba)(ba)材作(zuo)為濺射中(zhong)的(de)陰極源(yuan),固體(ti)中(zhong)的(de)雜質(zhi)和氣(qi)孔中(zhong)的(de)O2和H2O是(shi)沉積薄膜(mo)的(de)主(zhu)要(yao)污染(ran)源(yuan),不同用途的(de)靶(ba)(ba)(ba)材對單個雜質(zhi)含(han)量的(de)要(yao)求也不同,如:半(ban)導體(ti)電極布線用的(de)W,Mo,Ti等(deng)靶(ba)(ba)(ba)材對U,Th等(deng)放射性元素的(de)含(han)量要(yao)求低于3*10-9,光盤(pan)反射膜(mo)用的(de)Al合金靶(ba)(ba)(ba)材則要(yao)求O2的(de)含(han)量低于2*10-4。
3、高(gao)致密(mi)度(du)(du):為(wei)了減少靶(ba)(ba)(ba)材(cai)中的(de)(de)(de)氣(qi)孔,提(ti)高(gao)薄膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)性能(neng)一(yi)般要(yao)求靶(ba)(ba)(ba)材(cai)具有(you)較高(gao)的(de)(de)(de)致密(mi)度(du)(du),靶(ba)(ba)(ba)材(cai)的(de)(de)(de)致密(mi)度(du)(du)不(bu)僅(jin)影響(xiang)濺(jian)射(she)(she)時(shi)的(de)(de)(de)沉積(ji)速率(lv)、濺(jian)射(she)(she)膜(mo)(mo)粒(li)子(zi)的(de)(de)(de)密(mi)度(du)(du)和(he)放電(dian)(dian)現象等,還影響(xiang)濺(jian)射(she)(she)薄膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)學(xue)和(he)光學(xue)性能(neng)。致密(mi)性越(yue)(yue)好,濺(jian)射(she)(she)膜(mo)(mo)粒(li)子(zi)的(de)(de)(de)密(mi)度(du)(du)越(yue)(yue)低(di)(di),放電(dian)(dian)現象越(yue)(yue)弱。高(gao)致密(mi)度(du)(du)靶(ba)(ba)(ba)材(cai)具有(you)導電(dian)(dian)、導熱性好,強度(du)(du)高(gao)等優點(dian),使(shi)用這種靶(ba)(ba)(ba)材(cai)鍍膜(mo)(mo),濺(jian)射(she)(she)功率(lv)小,成(cheng)膜(mo)(mo)速率(lv)高(gao),薄膜(mo)(mo)不(bu)易開裂,靶(ba)(ba)(ba)材(cai)的(de)(de)(de)使(shi)用壽命長,且濺(jian)鍍薄膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)阻率(lv)低(di)(di),透(tou)光率(lv)高(gao)。靶(ba)(ba)(ba)材(cai)的(de)(de)(de)致密(mi)度(du)(du)主要(yao)取決于(yu)制備工(gong)藝(yi)。一(yi)般而言,鑄造靶(ba)(ba)(ba)材(cai)的(de)(de)(de)致密(mi)度(du)(du)高(gao)而燒結(jie)靶(ba)(ba)(ba)材(cai)的(de)(de)(de)致密(mi)度(du)(du)相對較低(di)(di),因此提(ti)高(gao)靶(ba)(ba)(ba)材(cai)的(de)(de)(de)致密(mi)度(du)(du)是燒結(jie)制備靶(ba)(ba)(ba)材(cai)的(de)(de)(de)技(ji)術關鍵之(zhi)一(yi)。
4、成分(fen)與組織結(jie)構均(jun)(jun)勻(yun),靶(ba)材(cai)成分(fen)均(jun)(jun)勻(yun)是鍍(du)膜質(zhi)量穩定的(de)(de)重(zhong)要(yao)保證,尤(you)其是對于復(fu)相結(jie)構的(de)(de)合金靶(ba)材(cai)和混合靶(ba)材(cai)。如ITO,為了保證膜質(zhi)量,要(yao)求(qiu)靶(ba)中In2O3-SnO2組成均(jun)(jun)勻(yun),都為93:7或91:9(分(fen)子(zi)比(bi))。
5、晶粒尺(chi)寸細(xi)小(xiao),靶材(cai)的(de)晶粒尺(chi)寸越細(xi)小(xiao),濺鍍薄膜的(de)厚度分布越均(jun)勻,濺射速率(lv)越快(kuai)。