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靶材的那些事(一)

发布时间:2023年07月25日 | 围观人数:336

靶材是什么?

靶材是制作薄膜的材料,利用高速荷能力子轰击的目标材料,通过不同的激光(离子光束)和不同的靶材相互作用得到不同的膜系,实现导电和阻挡的功能。

所以靶材又称作“溅射靶材”,它的工作原理就是利用离子源产生的离子,在真空中聚集并提速,用形成的高速离子束流来轰击靶材表面,发生动能交换,让靶材表面的原子沉积在基底。

一块靶材是由“靶坯”和“背板”组成,靶坯是由高纯金属制作而来,是高速离子束流轰击的目标。背板通过焊接工艺和靶坯连接,起到固定靶坯的作用,并且背板需要具备导电导热性。

薄膜沉积

薄膜沉积是必不可少的环节,分为PVD(物理气相沉积)和CVD(化学气相沉积),通俗来说就是分为物理沉积和化学沉积。

物理沉积是指在真空条件下,运用物理方法将材料源转化为气态粒子沉积在基板上。常见的PVD方法有溅射和蒸镀两种。溅射主要包含直流物理气相沉积、射频物理气相沉积、离子化物理气相沉积、磁控溅射;蒸镀包含真空蒸镀、电子束蒸镀。

化学沉积是指含有薄膜元素的几种气相化合物或单质在衬底表面进行化学反应生成薄膜的方法。常见的CVD方法有化学气相沉积和原子层沉积。化学气相沉积包括常压化学气相沉积、低压化学气相沉积、金属化学气相沉积、光化学气相沉积、激光化学气相沉积;原子层沉积可看作变相的CVD化学沉积。

靶材产业链

靶材产业链可大致分为4个环节,分别是金属提纯、靶材制造、溅射镀膜、终端应用。从高纯金属提炼出靶材再采用溅射工艺镀膜后,被芯片、平板显示器、太阳能电池、存储、光学等领域应用。

靶材产业链的4个环节中,技术要求严格的是金属提纯和溅射镀膜。

金属提纯的意思是将不规则的金属通过化学的电解、热分解或物理的蒸发结晶、电迁移、真空熔融等方法得到更纯、更规则的主金属。

现有金属提纯产能普遍集中于日本、美国等国家,他们高纯金属的资源和产能更集中。国内靶材厂商大多依赖进口,只有个别的高纯金属材料可以自给。

靶材制作是靶材厂商要做的事,下游对靶材纯度的要求相当高。一般来说,太阳能电池和平板显示器对靶材的要求是4N,集成电路芯片对靶材的要求是6N,纯度更高。

溅射镀膜是代工厂商的事,也就是台积电、中芯国际这类公司。

目前国内靶材厂商分为两类,一类是内部负责金属提纯,原材料是从金属粉末、金属、非金属、合金、化合物等材料开始,厂商自己提纯后再把靶材制作出来;另一类是内部不负责金属提纯,原材料从靶坯开始,厂商只负责焊接、机加、检测、清洗等工作将靶材制作出来。

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靶材产业链的终端应用主要有5大类,分别是显示面板靶材(LCD)、半导体靶材、太阳能电池靶材(光伏)、磁记录靶材(机械键盘)、节能玻璃靶材。这其中平板显示(28%)、记录媒体(30%)、和太阳能电池(27%)占大头,半导体用靶材(9%)比例较小。


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