靶材

材質分類

鎳靶Ni、鈦靶Ti、鋅靶Zn、鉻靶Cr、鎂靶Mg、鈮靶Nb、錫靶Sn、鋁靶Al、銦靶In、鐵靶Fe、鋯鋁靶ZrAl、鈦鋁靶TiAl、鋯靶Zr、鋁硅靶AlSi、硅靶Si、銅靶Cu、鉭靶Ta、鍺靶Ge、銀靶Ag、鈷靶Co、金靶Au、釓靶Gd、鑭靶La、釔靶Y、鈰靶Ce、不鏽鋼靶、鎳鉻靶NiCr、鉿靶Hf、鉬靶Mo、鐵鎳靶FeNi、鎢靶、W等。

ITO靶、氧化鎂靶、氧化鐵靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化鈦靶、氧化鉻靶、氧化鋅靶、硫化鋅靶、二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化鈰靶、二氧化鋯靶、五氧化二鈮靶、二氧化鈦靶、二氧化鋯靶，、二氧化鉿靶，二硼化鈦靶，二硼化鋯靶，三氧化鎢靶，三氧化二鋁靶五氧化二鉭，五氧化二鈮靶、氟化鎂靶、氟化釔靶、硒化鋅靶、氮化鋁靶，氮化硅靶，氮化硼靶，氮化鈦靶，碳化硅靶，鈮酸鋰靶、鈦酸鐠靶、鈦酸鋇靶、鈦酸鑭靶、氧化鎳靶、濺射靶材等。

鐵鈷靶FeCo、鋁硅靶AlSi、鈦硅靶TiSi、鉻硅靶CrSi、鋅鋁靶ZnAl、鈦鋅靶材TiZn、鈦鋁靶TiAl、鈦鋯靶TiZr、鈦硅靶TiSi、鈦鎳靶TiNi、鎳鉻靶NiCr、鎳鋁靶NiAl、鎳釩靶NiV、鎳鐵靶NiFe等。 ^[1] 

各種類型的濺射薄膜材料在半導體集成電路(VLSI)、光碟、平面顯示器以及工件的表面塗層等方面都得到了廣泛的應用。20世紀90年代以來，濺射靶材及濺射技術的同步發展，極大地滿足了各種新型電子元器件發展的需求。例如，在半導體集成電路製造過程中，以電阻率較低的銅導體薄膜代替鋁膜佈線：在平面顯示器產業中，各種顯示技術(如LCD、PDP、OLED及FED等)的同步發展，有的已經用於電腦及計算機的顯示器製造；在信息存儲產業中，磁性存儲器的存儲容量不斷增加，新的磁光記錄材料不斷推陳出新這些都對所需濺射靶材的質量提出了越來越高的要求，需求數量也逐年增加。

日本。就美國而言．約有50家中小規模的靶材製造商及經銷商，其中最大的公司員工大約有幾百人。不過為了能更接近使用者，以便提供更完善的售後服務，全球主要靶材製造商通常會在客户所在地設立分公司。近段時間，亞洲的一些國家和地區，如台灣．韓國和新加坡，就建立了越來越多製造薄膜元件或產品的工廠，如IC、液晶顯示器及光碟製造廠。

對靶材廠商而言，這是相當重要的新興市場。中國靶材產業發展也是與日俱增，不斷的擴大自己的規模和生產技術，國內一線生產製造靶材的品牌已經達到國外最頂尖的技術水平。2010年，日本三菱公司就在中國台灣地區建立了光碟塒靶材的生產基地，可以滿足台灣50%的靶材需要。

BCC(BusinessCommunicationsCompany，商業諮詢公司）最新的統計報告指出，全球靶材市場將以8.8%的年平均增長率（AAGR)在今後的5年內持續增長，估計銷售額將從1999年的7.2億美元增加到2004年的11億美元。靶材是一種具有高附加價值的特種電子材料，主要使用在微電子，顯示器，存儲器以及光學鍍膜等產業上，用以濺射用於尖端技術的各種薄膜材料。BCC的報告顯示：全球的上述產業在1999年使用了2.88百萬公斤靶材。換算為面積，則濺射了363百萬平方米的薄膜。而若以單位靶材來計算，全球在1999年則大約使用了37400單位的靶材。這裏所要指出的是，隨着應用產業的不同，靶材的形狀與大小也有所差異，其直徑從15Gm到3m都有，而上述的統計資料，則是平均化後的結果。 ^[1] 

1）磁控濺射原理：

在被濺射的靶極（陰極）與陽極之間加一個正交磁場和電場，在高真空室中充入所需要的惰性氣體（通常為Ar氣），永久磁鐵在靶材料表面形成250～350高斯的磁場，同高壓電場組成正交電磁場。在電場的作用下，Ar氣電離成正離子和電子，靶上加有一定的負高壓，從靶極發出的電子受磁場的作用與工作氣體的電離幾率增大，在陰極附近形成高密度的等離子體，Ar離子在洛侖茲力的作用下加速飛向靶面，以很高的速度轟擊靶面，使靶上被濺射出來的原子遵循動量轉換原理以較高的動能脱離靶面飛向基片澱積成膜。磁控濺射一般分為二種：直流濺射和射頻濺射，其中直流濺射設備原理簡單，在濺射金屬時，其速率也快。而射頻濺射的使用範圍更為廣泛，除可濺射導電材料外，也可濺射非導電的材料，同時還可進行反應濺射製備氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射頻的頻率提高後就成為微波等離子體濺射，如今，常用的有電子迴旋共振（ECR）型微波等離子體濺射。

2）磁控濺射靶材種類：

金屬濺射鍍膜靶材，合金濺射鍍膜靶材，陶瓷濺射鍍膜靶材，硼化物陶瓷濺射靶材，碳化物陶瓷濺射靶材，氟化物陶瓷濺射靶材，氮化物陶瓷濺射靶材，氧化物陶瓷靶材，硒化物陶瓷濺射靶材，硅化物陶瓷濺射靶材，硫化物陶瓷濺射靶材，碲化物陶瓷濺射靶材，其他陶瓷靶材，摻鉻一氧化硅陶瓷靶材（Cr-SiO），磷化銦靶材（InP），砷化鉛靶材（PbAs），砷化銦靶材（InAs）。 ^[2] 

眾所周知，靶材材料的技術發展趨勢與下游應用產業的薄膜技術發展趨勢息息相關，隨着應用產業在薄膜產品或元件上的技術改進，靶材技術也應隨之變化。如Ic製造商．近段時間致力於低電阻率銅佈線的開發，預計未來幾年將大幅度取代原來的鋁膜，這樣銅靶及其所需阻擋層靶材的開發將刻不容緩。另外，近年來平面顯示器（FPD）大幅度取代原以陰極射線管（CRT）為主的電腦顯示器及電視機市場．亦將大幅增加ITO靶材的技術與市場需求。此外在存儲技術方面。高密度、大容量硬盤，高密度的可擦寫光盤的需求持續增加．這些均導致應用產業對靶材的需求發生變化。下面我們將分別介紹靶材的主要應用領域，以及這些領域靶材發展的趨勢。

在所有應用產業中，半導體產業對靶材濺射薄膜的品質要求是最苛刻的。如今12英寸（300衄口）的硅晶片已製造出來．而互連線的寬度卻在減小。硅片製造商對靶材的要求是大尺寸、高純度、低偏析和細晶粒，這就要求所製造的靶材具有更好的微觀結構。靶材的結晶粒子直徑和均勻性已被認為是影響薄膜沉積率的關鍵因素。另外，薄膜的純度與靶材的純度關係極大，過去99.995%（4N5）純度的銅靶，或許能夠滿足半導體廠商0.35pm工藝的需求，但是卻無法滿足如今0.25um的工藝要求，而未來的0.18um}藝甚至0.13m工藝，所需要的靶材純度將要求達到5甚至6N以上。銅與鋁相比較，銅具有更高的抗電遷移能力及更低的電阻率，能夠滿足！導體工藝在0.25um以下的亞微米佈線的需要但卻帶米了其他的問題：銅與有機介質材料的附着強度低．並且容易發生反應，導致在使用過程中芯片的銅互連線被腐蝕而斷路。為了解決以上這些問題，需要在銅與介質層之間設置阻擋層。阻擋層材料一般採用高熔點、高電阻率的金屬及其化合物，因此要求阻擋層厚度小於50nm，與銅及介質材料的附着性能良好。銅互連和鋁互連的阻擋層材料是不同的．需要研製新的靶材材料。銅互連的阻擋層用靶材包括Ta、W、TaSi、WSi等．但是Ta、W都是難熔金屬．製作相對困難，如今正在研究鉬、鉻等的台金作為替代材料。

平面顯示器（FPD）這些年來大幅衝擊以陰極射線管(CRT)為主的電腦顯示器及電視機市場，亦將帶動ITO靶材的技術與市場需求。如今的iTO靶材有兩種．一種是採用納米狀態的氧化銦和氧化錫粉混合後燒結，一種是採用銦錫合金靶材。銦錫合金靶材可以採用直流反應濺射製造ITO薄膜，但是靶表面會氧化而影響濺射率，並且不易得到大尺寸的台金靶材。如今一般採取第一種方法生產ITO靶材，利用L}IRF反應濺射鍍膜．它具有沉積速度快．且能精確控制膜厚，電導率高，薄膜的一致性好，與基板的附着力強等優點。但是靶材製作困難，這是因為氧化銦和氧化錫不容易燒結在一起。一般採用ZrO2、Bi2O3、CeO等作為燒結添加劑，能夠獲得密度為理論值的93%~98%的靶材，這種方式形成的ITO薄膜的性能與添加劑的關係極大。日本的科學家採用Bizo作為添加劑，Bi2O3在820Cr熔化，在1500℃的燒結温度超出部分已經揮發，這樣能夠在液相燒結條件下得到比較純的ITO靶材。而且所需要的氧化物原料也不一定是納米顆粒，這樣可以簡化前期的工序。採川這樣的靶材得到的ITO薄膜的屯阻率達到8.1×10n-cm，接近純的ITO薄膜的電阻率。FPD和導電玻璃的尺寸都相當火，導電玻璃的寬度甚至可以達到3133mm，為了提高靶材的利用率，開發了不同形狀的ITO靶材，如圓柱形等。2000年，國家發展計劃委員會、科學技術部在《當前優先發展的信息產業重點領域指南》中，ITO大型靶材也列入其中。

在儲存技術方面，高密度、大容量硬盤的發展，需要大量的巨磁阻薄膜材料，CoF~Cu多層複合膜是如今應用廣泛的巨磁阻薄膜結構。磁光盤需要的TbFeCo合金靶材還在進一步發展，用它製造的磁光盤具有存儲容量大，壽命長，可反覆無接觸擦寫的特點。如今開發出來的磁光盤，具有TbFeCo/Ta和TbFeCo/Al的層複合膜結構，TbFeCo/AI結構的Kerr旋轉角達到58，而TbFeCofFa則可以接近0.8。經過研究發現，低磁導率的靶材高交流局部放電電壓l抗電強度。

基於鍺銻碲化物的相變存儲器(PCM)顯示出顯著的商業化潛力,是NOR型閃存和部分DRAM市場的一項替代性存儲器技術，不過,在實現更快速地按比例縮小的道路上存在的挑戰之一,便是缺乏能夠生產可進一步調低復位電流的完全密閉單元。降低復位電流可降低存儲器的耗電量,延長電池壽命和提高數據帶寬,這對於當前以數據為中心的、高度便攜式的消費設備來説都是很重要的特徵。 ^[3]