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,對于普通大眾而言相對陌生,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,半導體芯片、平板顯示器、太陽能電池等下游工業(yè)對產(chǎn)品的品質(zhì)和穩(wěn)定性等方面有較高的要求,因此對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;由于高純度金屬強度較低,而濺射靶材需要安裝在專用的機臺內(nèi)完成濺射過程,機臺內(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電、導熱性能。
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、按應用領域分類: 半導體芯片靶材、平面顯示器靶材、太陽能電池靶材、信息存儲靶材、工具改性靶材、電子器件靶材、其他靶材
在濺射靶材應用領域中,半導體芯片對濺射靶材的金屬材料純度、內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)等方面都設定了極其苛刻的標準,需要掌握生產(chǎn)過程中的關鍵技術(shù)并經(jīng)過長期實踐才能制成符合工藝要求的產(chǎn)品,因此,半導體芯片對濺射靶材的要求是最高的,價格也最為昂貴;相較于半導體芯片,平面顯示器、太陽能電池對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,對濺射靶材的焊接結(jié)合率、平整度等指標提出了更高的要求。此外,濺射靶材需要安裝在濺射機臺內(nèi)完成濺射過程,濺射機臺專用性強,對濺射靶材的形狀、尺寸和精度也設定了諸多限制。