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      半導體靶材淺析

      日期:2021-11-19 來源:原創 瀏覽次數:1325
      在當今及以后的半導體制造流程當中,濺射靶材無疑是重中之重的原材料,其質量和純度對半導體產業鏈的后續生產質量起著關鍵性作用。
      靶材,特別是高純度濺射靶材應用于電子元器件制造的物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition,PVD)工藝,是制備晶圓、面板、太陽能電池等表面電子薄膜的關鍵材料。
      所謂濺射,是制備薄膜材料的主要技術,也是PVD的一種。它通過在PVD設備中用離子對目標物進行轟擊,使得靶材中的金屬原子以一定能量逸出,從而在晶圓表面沉積,濺鍍形成金屬薄膜,其中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。
      相比PVD的另一種工藝——真空鍍膜,濺射鍍膜工藝可重復性好、膜厚可控制,可在大面積基板材料上獲得厚度均勻的薄膜,所制備的薄膜具有純度高、致密性好、與基板材料的結合力強等優點,已成為制備薄膜材料的主要技術。

      靶材有多種分類方法,如按化學成份分類,按形狀分類,以及按應用領域分類。本文內容主要是按應用領域分類展開的。
      靶材應用要求
      對靶材用量較大的行業主要有半導體集成電路、平板顯示器、太陽能電池、磁記錄介質、光學器件等(這些就是按應用分類的)。其中,高純度濺射靶材主要用于對材料純度、穩定性要求更高的領域,如半導體、平板顯示器、太陽能電池、磁記錄介質等。
      本文主要討論靶材在半導體當中的應用情況。
      在所有應用中,半導體對濺射靶材的技術要求和純度最 高,價格也最為昂貴,這方面的要求明顯高于平面顯示器、太陽能電池等其他應用領域。半導體芯片對濺射靶材的金屬材料純度、內部微觀結構等方面都設定了極其苛刻的標準,若濺射靶材的雜質含量過高,形成的薄膜就無法達到使用所要求的電性能,且在濺射過程中易在晶圓上形成微粒,導致電路短路或損壞,將嚴重影響薄膜的性能。
      芯片制造對濺射靶材金屬純度的要求最 高,通常要達到99.9995%以上,而平板顯示器、太陽能電池分別要求達到 99.999%、99.995%以上即可。
      除了純度之外,芯片對濺射靶材內部微觀結構等也設定了極其苛刻的標準,需要掌握生產過程中的關鍵技術,并經過長期實踐才能制成符合工藝要求的產品。
      超高純度金屬及濺射靶材是電子材料的重要組成部分,濺射靶材產業鏈主要包括金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜和終端應用等環節,其中,靶材制造和濺射鍍膜環節是整個濺射靶材產業鏈中的關鍵環節。

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