靶材的应用领域
时间：2024-06-23
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众所周知，靶材材料的技术发展趋势与下游应用产业的薄膜技术发展趋势息息相关，随着应用产业在薄膜产品或元件上的技术改进，靶材技术也应随之变化。如Ic制造商．近段时间致力于低电阻率铜布线的开发，预计未来几年将大幅度取代原来的铝膜，这样铜靶及其所需阻挡层靶材的开发将刻不容缓。另外，近年来平面显示器（F P D）大幅度取代原以阴极射线管（CRT）为主的电脑显示器及电视机市场．亦将大幅增加ITO靶材的技术与市场需求。此外在存储技术方面。高密度、大容量硬盘，高密度的可擦写光盘的需求持续增加．这些均导致应用产业对靶材的需求发生变化。
微电子领域
在所有应用产业中，半导体产业对靶材溅射薄膜的品质要求是最苛刻的。如今12英寸（3 0 0衄口）的硅晶片已制造出来．而互连线的宽度却在减小。硅片制造商对靶材的要求是大尺寸、高纯度、低偏析和细晶粒，这就要求所制造的靶材具有更好的微观结构。靶材的结晶粒子直径和均匀性已被认为是影响薄膜沉积率的关键因素。另外，薄膜的纯度与靶材的纯度关系极大，过去99.995 %（4 N5）纯度的铜靶，或许能够满足半导体厂商0.3 5pm 工艺的需求，但是却无法满足如今0.2 5um的工艺要求，而未米的 0.18um }艺甚至0.13m工艺，所需要的靶材纯度将要求达到5甚至 6N以上。铜与铝相比较，铜具有更高的抗电迁移能力及更低的电阻率，能够满足！导体工艺在0 .25um 以下的亚微米布线的需要但却带米了其他的问题：铜与有机介质材料的附着强度低．并且容易发生反应，导致在使用过程中芯片的铜互连线被腐蚀而断路。为了解决以上这些问题，需要在铜与介质层之间设置阻挡层。阻挡层材料一般采用高熔点、高电阻率的金属及其化合物，因此要求阻挡层厚度小于50n m，与铜及介质材料的附着性能良好。铜互连和铝互连的阻挡层材料是不同的．需要研制新的靶材材料。铜互连的阻挡层用靶材包括 T a、W、T a S i 、WS i 等．但是T a 、W 都是难熔金属．制作相对困难，如今正在研究钼、铬等的台金作为替代材料。
显示器用
平面显示器（FPD) 这些年来大幅冲击以阴极射线管 (CRT) 为主的电脑显示器及电视机市场，亦将带动ITO靶材的技术与市场需求。如今的i T O靶材有两种．一种是采用纳米状态的氧化铟和氧化锡粉混合后烧结，一种是采用铟锡合金靶材。铟锡台金靶材可以采用直流反应溅射制造 I T O薄膜，但是靶表面会氧化而影响溅射率，并且不易得到大尺寸的台金靶材。如今一般采取第一种方法生产 I T O 靶材，利用L } I R F反应溅射镀膜．它具有沉积速度快．且能精确控制膜厚，电导率高，薄膜的一致性好，与基板的附着力强等优点 l。但是靶材制作困难，这是因为氧化铟和氧化锡不容易烧结在一起。一般采用 Z r O2 、B i 2 O 3 、 C e O 等作为烧结添加剂，能够获得密度为理论值的 9 3 %~9 8 %的靶材，这种方式形成的 I T O薄膜的性能与添加剂的关系极大。日本的科学家采用 B i z o 作为添加剂，B i 2 O3 在 8 2 0 C r 熔化，在 l 5 0 0℃的烧结温度超出部分已经挥发，这样能够在液相烧结条件下得到比较纯的 I T O靶材。而且所需要的氧化物原料也不一定是纳米颗粒，这样可以简化前期的工序。采川这样的靶材得到的 I T O 薄膜的屯阻率达到 8 ． 1 ×1 0 n- c m，接近纯的 I T O薄膜的电阻率。F P D和导电玻璃的尺寸都相当火，导电玻璃的宽度甚至可以达到 3 1 3 3 _ ，为了提高靶材的利用率，开发了不同形状的I T O靶材，如圆柱形等。2 0 0 0年，国家发展计划委员会、科学技术部在《当前优先发展的信息产业重点领域指南》中， I T O大型靶材也列入其中。
存储用
在储存技术方面，高密度、大容量硬盘的发展，需要大量的巨磁阻薄膜材料，CoF ~Cu多层复合膜是如今应用广泛的巨磁阻薄膜结构。磁光盘需要的 T b F e C o合金靶材还在进一步发展，用它制造的磁光盘具有存储容量大，寿命长，可反复无接触擦写的特点。如今开发出来的磁光盘，具有 T b F e C o / T a和 T b F e C o / Al 的层复合膜结构， T bF eCo/AI结构的Kerr 旋转角达到5 8，而T b F e Co f F a 则可以接近0.8。经过研究发现，低磁导率的靶材高交流局部放电电压 l 抗电强度。
基于锗锑碲化物的相变存储器(PCM)显示出显著的商业化潜力,是NOR型闪存和部分DRAM市场的一项替代性存储器技术，不过,在实现更快速地按比例缩小的道路上存在的挑战之一,便是缺乏能够生产可进一步调低复位电流的完全密闭单元。降低复位电流可降低存储器的耗电量,延长电池寿命和提高数据带宽,这对于当前以数据为中心的、高度便携式的消费设备来说都是很重要的特征。
微电子领域
在所有应用产业中，半导体产业对靶材溅射薄膜的品质要求是最苛刻的。如今12英寸（3 0 0衄口）的硅晶片已制造出来．而互连线的宽度却在减小。硅片制造商对靶材的要求是大尺寸、高纯度、低偏析和细晶粒，这就要求所制造的靶材具有更好的微观结构。靶材的结晶粒子直径和均匀性已被认为是影响薄膜沉积率的关键因素。另外，薄膜的纯度与靶材的纯度关系极大，过去99.995 %（4 N5）纯度的铜靶，或许能够满足半导体厂商0.3 5pm 工艺的需求，但是却无法满足如今0.2 5um的工艺要求，而未米的 0.18um }艺甚至0.13m工艺，所需要的靶材纯度将要求达到5甚至 6N以上。铜与铝相比较，铜具有更高的抗电迁移能力及更低的电阻率，能够满足！导体工艺在0 .25um 以下的亚微米布线的需要但却带米了其他的问题：铜与有机介质材料的附着强度低．并且容易发生反应，导致在使用过程中芯片的铜互连线被腐蚀而断路。为了解决以上这些问题，需要在铜与介质层之间设置阻挡层。阻挡层材料一般采用高熔点、高电阻率的金属及其化合物，因此要求阻挡层厚度小于50n m，与铜及介质材料的附着性能良好。铜互连和铝互连的阻挡层材料是不同的．需要研制新的靶材材料。铜互连的阻挡层用靶材包括 T a、W、T a S i 、WS i 等．但是T a 、W 都是难熔金属．制作相对困难，如今正在研究钼、铬等的台金作为替代材料。
显示器用
平面显示器（FPD) 这些年来大幅冲击以阴极射线管 (CRT) 为主的电脑显示器及电视机市场，亦将带动ITO靶材的技术与市场需求。如今的i T O靶材有两种．一种是采用纳米状态的氧化铟和氧化锡粉混合后烧结，一种是采用铟锡合金靶材。铟锡台金靶材可以采用直流反应溅射制造 I T O薄膜，但是靶表面会氧化而影响溅射率，并且不易得到大尺寸的台金靶材。如今一般采取第一种方法生产 I T O 靶材，利用L } I R F反应溅射镀膜．它具有沉积速度快．且能精确控制膜厚，电导率高，薄膜的一致性好，与基板的附着力强等优点 l。但是靶材制作困难，这是因为氧化铟和氧化锡不容易烧结在一起。一般采用 Z r O2 、B i 2 O 3 、 C e O 等作为烧结添加剂，能够获得密度为理论值的 9 3 %~9 8 %的靶材，这种方式形成的 I T O薄膜的性能与添加剂的关系极大。日本的科学家采用 B i z o 作为添加剂，B i 2 O3 在 8 2 0 C r 熔化，在 l 5 0 0℃的烧结温度超出部分已经挥发，这样能够在液相烧结条件下得到比较纯的 I T O靶材。而且所需要的氧化物原料也不一定是纳米颗粒，这样可以简化前期的工序。采川这样的靶材得到的 I T O 薄膜的屯阻率达到 8 ． 1 ×1 0 n- c m，接近纯的 I T O薄膜的电阻率。F P D和导电玻璃的尺寸都相当火，导电玻璃的宽度甚至可以达到 3 1 3 3 _ ，为了提高靶材的利用率，开发了不同形状的I T O靶材，如圆柱形等。2 0 0 0年，国家发展计划委员会、科学技术部在《当前优先发展的信息产业重点领域指南》中， I T O大型靶材也列入其中。
存储用
在储存技术方面，高密度、大容量硬盘的发展，需要大量的巨磁阻薄膜材料，CoF ~Cu多层复合膜是如今应用广泛的巨磁阻薄膜结构。磁光盘需要的 T b F e C o合金靶材还在进一步发展，用它制造的磁光盘具有存储容量大，寿命长，可反复无接触擦写的特点。如今开发出来的磁光盘，具有 T b F e C o / T a和 T b F e C o / Al 的层复合膜结构， T bF eCo/AI结构的Kerr 旋转角达到5 8，而T b F e Co f F a 则可以接近0.8。经过研究发现，低磁导率的靶材高交流局部放电电压 l 抗电强度。
基于锗锑碲化物的相变存储器(PCM)显示出显著的商业化潜力,是NOR型闪存和部分DRAM市场的一项替代性存储器技术，不过,在实现更快速地按比例缩小的道路上存在的挑战之一,便是缺乏能够生产可进一步调低复位电流的完全密闭单元。降低复位电流可降低存储器的耗电量,延长电池寿命和提高数据带宽,这对于当前以数据为中心的、高度便携式的消费设备来说都是很重要的特征。