新材料之高純?yōu)R射靶材行業(yè)
濺射靶材作為一種新材料,對(duì)于普通大眾而言相對(duì)陌生,但我們?nèi)粘K玫碾娮赢a(chǎn)品大多都含有這類新材料。其中,半導(dǎo)體芯片、平板顯示器、太陽能電池等下游工業(yè)對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)和穩(wěn)定性等方面有較高的要求,因此對(duì)濺射靶材也提出了較高質(zhì)量要求。目前,我國該行業(yè)發(fā)展落后于美國和日本等國家。
一、濺射靶材簡介
超大規(guī)模集成電路制造過程中要反復(fù)用到的濺射(Sputtering)工藝屬于物理氣相沉積(PVD)技術(shù)的一種,是制備電子薄膜材料的主要技術(shù)之一,它利用離子源產(chǎn)生的離子,在高真空中經(jīng)過加速聚集,而形成高速度能的離子束流,轟擊固體表面,離子和固體表面原子發(fā)生動(dòng)能交換,使固體表面的原子離開固體并沉積在基底表面,被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料,稱為濺射靶材。一般來說,濺射靶材主要由靶坯、背板等部分構(gòu)成,其中,靶坯是高速離子束流轟擊的目標(biāo)材料,屬于濺射靶材的核心部分,在濺射鍍膜過程中,靶坯被離子撞擊后,其表面原子被濺射飛散出來并沉積于基板上制成電子薄膜;由于高純度金屬強(qiáng)度較低,而濺射靶材需要安裝在專用的機(jī)臺(tái)內(nèi)完成濺射過程,機(jī)臺(tái)內(nèi)部為高電壓、高真空環(huán)境,因此,超高純金屬的濺射靶坯需要與背板通過不同的焊接工藝進(jìn)行接合,背板起到主要起到固定濺射靶材的作用,且需要具備良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。
濺射靶材的種類較多,即使相同材質(zhì)的濺射靶材也有不同的規(guī)格。按照不同的分類方法,能夠?qū)R射靶材分為不同的類別,主要分類情況如下:
1、按形狀分類:長靶、方靶、圓靶
2、按化學(xué)成份分類: 金屬靶材(純金屬鋁、鈦、銅、鉭等)、合金靶材(鎳鉻合金、鎳鈷合金等)、陶瓷化合物靶材(氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等)
3、按應(yīng)用領(lǐng)域分類: 半導(dǎo)體芯片靶材、平面顯示器靶材、太陽能電池靶材、信息存儲(chǔ)靶材、工具改性靶材、電子器件靶材、其他靶材
在濺射靶材應(yīng)用領(lǐng)域中,半導(dǎo)體芯片對(duì)濺射靶材的金屬材料純度、內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)等方面都設(shè)定了極其苛刻的標(biāo)準(zhǔn),需要掌握生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)并經(jīng)過長期實(shí)踐才能制成符合工藝要求的產(chǎn)品,因此,半導(dǎo)體芯片對(duì)濺射靶材的要求是最高的,價(jià)格也最為昂貴;相較于半導(dǎo)體芯片,平面顯示器、太陽能電池對(duì)于濺射靶材的純度和技術(shù)要求略低一籌,但隨著靶材尺寸的增大,對(duì)濺射靶材的焊接結(jié)合率、平整度等指標(biāo)提出了更高的要求。此外,濺射靶材需要安裝在濺射機(jī)臺(tái)內(nèi)完成濺射過程,濺射機(jī)臺(tái)專用性強(qiáng),對(duì)濺射靶材的形狀、尺寸和精度也設(shè)定了諸多限制。