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精华 | 磁控溅射靶材全解
靶材的定义
溅射是制备薄膜材料的主要技术之一.用加速的离子轰击固体表面,离子和固体表面原子交换动量,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,这一过程称为溅射.被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的源(source)材料,通常称为靶材.
靶材的分类
靶材的分类方法很多.
根据材料的种类,靶材包括金属及合金靶材、无机非金属靶材和复合靶材等.
无机非金属靶材又分为氧化物、硅化物、氮化物和氟化物等不同种类.
根据不同的几何形状,靶材分为圆靶和矩形靶.
目前最常用的分类方法则根据靶材的应用进行划分,主要包括半导体领域应用靶材、记录介质用靶材、显示薄膜用靶材、光学靶材、超导靶材等.
图1
半导体关联靶材
半导体领域应用靶材主要包括电极布线膜用靶材、阻挡膜用靶材、粘附膜用靶材、欧姆接触膜用靶材和电阻膜用靶材.
通常,纯Al和Al合金靶材用于集成电路和功耗较小的分立器件中Au靶材则主要用于功率晶体管和微波器件等阻挡膜用靶材主要是W,Mo等难熔金属和难熔金属硅化物粘附膜用靶材主要有Ti,W等电阻膜用靶材有NiCr,MoSi2,WSi等记录介质用靶材
记录介质用靶材分为磁记录介质用靶材、光记录介质用靶材两类.
磁记录介质用靶材主要有钴铬系合金和铁及铁的氧化物靶材;光记录介质常见的膜层有反射膜、记录膜、保护膜等.
反射膜用纯Al或Al合金靶材溅射沉积制成
记录膜用稀土2过渡金属靶材溅射沉积制成,如GdCo,GdFe,DyFe,GdTbFe,FeTbCo等保护膜则用Si靶在N2气氛中反应溅射沉积获得.
显示器件用靶材
透明导电膜包括以金属基、氧化物半导体基为主的各种材料.
目前,ITO靶作为制备高性能透明导电膜的最好材料,还没有其他材料可代替.
除ITO靶外,用于制备显示器件薄膜的靶材还包括:
制备电极布线膜用的难熔金属
制备电极布线膜和遮光薄膜的Al及Al合金靶材
制备电致发光薄膜发光层的ZnS-Mn靶材
制备电致发光薄膜绝缘层的Y2O3和BaTiO3等靶材.
靶材的技术要求
一、纯度
靶材的纯度对溅射薄膜的性能影响很大.靶材的纯度越高 ,溅射薄膜的性能越好.
图2
中诺新材提供高纯度靶材,普遍纯度在99.99%以上,部分常用产品如铝靶、铜靶、钨靶、硅靶等纯度能达到99.999%.
二、杂质含量
靶材作为溅射中的阴极源,其中的杂质和气孔中的O2和H2O是沉积薄膜的主要污染源.不同用途靶材对单个杂质含量也有不同的要求,下图列出了几种高纯难熔金属靶材的杂质含量.
图3
中诺新材靶材生产中通常采用如下方法检测杂质通过ICP,GDMS等设备检测分析,金属杂质含量,确保纯度达标;通过碳硫分析仪,氮氧分析仪等设备对非金属杂质含量进行检测.
三、密实度
为了减少靶材固体中的气孔,提高薄膜的性能,一般要求溅射靶材具有较高的密实度.靶材的密实度主要取决于制备工艺.一般而言,铸造靶材的密实度高,而烧结靶材的密实度则相对较低.
中诺新材为保证靶材的密实度,通常选取高品质原材料,采取熔炼铸锭的方式铸造靶材,并在靶材成型后通过探伤设备检测靶材,确保产品内部无缺陷、缩孔,确保靶材致密性良好.
四、成分与结构均匀性
对于复相结构的合金靶材和混合靶材,不仅要求成分的均匀性,还要求组织结构的均匀性五、几何形状与尺寸
主要体现在加工精度和质量方面,如表面平整度、粗糙度等中诺新材的靶材产品在成型后会通过千分尺、精密卡尺来测量尺寸,以确保符合要求;尺寸确定完成后通过表面清洁度仪测量产品表面光洁度及清洁程度,保证靶材表面平整.

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