以(yi)下(xia)是(shi)关于圆(yuan)柱(zhu)钛(tai)靶材的全面(mian)解(jie)析(xi)，结合(he)其技(ji)术(shu)特(te)性(xing)、应用(yong)场(chang)景及(ji)与(yu)其他(ta)靶(ba)材的(de)对比：
1、圆(yuan)柱钛靶(ba)材(cai)的定(ding)义
圆(yuan)柱(zhu)钛(tai)靶材(cai)是一(yi)种实(shi)心(xin)圆柱(zhu)形(xing)钛(tai)金(jin)属(shu)溅(jian)射(she)靶材(cai)，外(wai)径(jing)范围(wei)通(tong)常为Φ50-300 mm，高度100-600 mm，主(zhu)要(yao)用于(yu)固定阴极(ji)磁(ci)控(kong)溅射(she)或旋(xuan)转(zhuan)溅(jian)射系(xi)统(tong)，适用(yong)于(yu)小(xiao)面(mian)积高精度(du)镀膜(mo)（如(ru)半(ban)导(dao)体(ti)晶(jing)圆、光学镜片(pian)等），其(qi)材(cai)料(liao)利用(yong)率(lv)约50-70%（介(jie)于平(ping)面(mian)靶与(yu)管(guan)靶之间）。
2、性能(neng)特(te)点
| 特(te)性 | 技术(shu)指(zhi)标/描述 | 核心优(you)势 |
| 纯度(du) | ≥99.9%（3N级(ji)），高(gao)纯级≥99.999%（5N） | 减少(shao)膜层杂质（如Fe引(yin)起的(de)电(dian)子(zi)迁移） |
| 密(mi)度(du) | ≥4.5 g/cm³（理(li)论密度(du)4.506 g/cm³） | 高(gao)溅射速(su)率(lv)（0.5-0.8 μm/min @ 5 kW） |
| 晶粒均匀性 | 晶粒尺(chi)寸(cun)≤30 μm（HIP工(gong)艺可(ke)达(da)≤15 μm） | 膜厚(hou)均匀(yun)性(xing)CV≤5%（优于(yu)平(ping)面(mian)靶的±8%） |
| 机械(xie)强(qiang)度(du) | 抗压强(qiang)度≥500 MPa（轴向加载） | 耐受高(gao)功率溅(jian)射的机械应(ying)力 |
| 热(re)导(dao)率(lv) | 21.9 W/(m·K)（20℃） | 高(gao)效散热（功(gong)率密度≤20 W/cm²） |
3、常用材(cai)质牌(pai)号
| 标准体系(xi) | 牌号 | 纯(chun)度(du) | 典型应(ying)用(yong)场景 |
| ASTM B348 | Grade 1 | 99.9% | 半导体(ti)金(jin)属化(hua)层(ceng)（Al/Ti叠层(ceng)） |
| GB/T 3620.1 | TA1 | 99.9% | 精(jing)密光(guang)学(xue)反射镜（激光陀螺(luo)仪） |
| JIS H 4650 | TP270 | 99.95% | 存(cun)储(chu)芯(xin)片阻(zu)挡(dang)层（Ta/Ti） |
| 高(gao)纯级(ji) | Ti-6N | 99.9999% | 量(liang)子(zi)计(ji)算(suan)超导(dao)薄(bao)膜 |
4、执行标(biao)准(zhun)
| 标准类(lei)型(xing) | 标(biao)准编(bian)号 | 关键要(yao)求(qiu) |
| 国(guo)际(ji)标准(zhun) | ASTM F2884 | 晶(jing)粒(li)度(du)≤ASTM 7级(ji)（晶粒(li)尺(chi)寸≤32 μm） |
| 中国标准 | GB/T 38976-2020 | 杂(za)质(zhi)总(zong)量(liang)≤0.005%（C≤50 ppm、O≤200 ppm） |
| 行(xing)业规(gui)范 | SEMI F47-0708 | 电阻(zu)率(lv)≤50 μΩ·cm（晶圆级要求(qiu)） |
5、应用(yong)领域
| 领域 | 具(ju)体应用(yong) | 性能要求 |
| 半(ban)导体(ti) | 90 nm以(yi)下(xia)节点(dian)阻挡(dang)层（Ti/TiN） | 台阶覆盖(gai)率≥95%（0.1 μm沟槽(cao)） |
| 光学(xue)器(qi)件 | 极(ji)紫外（EUV）反(fan)射镜多(duo)层膜 | 表面(mian)粗糙度(du)≤0.2 nm（RMS） |
| 工(gong)具涂层(ceng) | 刀(dao)具TiAlN超硬(ying)涂(tu)层(ceng) | 硬度(du)≥3000 HV，耐(nai)温≥800℃ |
| 新(xin)能源(yuan) | 固(gu)态(tai)电池集(ji)流体(ti)镀层(ceng) | 界面电(dian)阻≤0.1 Ω·cm² |
6、与(yu)其他靶材的(de)区别(bie)
| 参数 | 圆柱钛靶(ba)材 | 钛板(ban)靶 | 钛(tai)管(guan)靶(ba) | 镍靶(ba)块 |
| 形(xing)状(zhuang) | 实心(xin)圆柱(zhu)（Φ50-300 mm） | 平面(mian)矩形(xing)/圆形 | 空(kong)心圆柱（Φ50-500 mm） | 立方体(ti)/实心圆(yuan)柱(zhu) |
| 溅(jian)射(she)方(fang)式 | 固(gu)定(ding)/旋转(zhuan)阴(yin)极 | 固(gu)定阴极(ji) | 旋转阴极(ji) | 磁控扫(sao)描溅(jian)射(she) |
| 材料(liao)利(li)用率 | 50-70% | 40-60% | 80-90% | 50-65% |
| 典(dian)型(xing)应(ying)用 | 晶圆金属(shu)化(hua)、超(chao)硬(ying)涂(tu)层(ceng) | 小(xiao)面(mian)积装(zhuang)饰(shi)镀(du)膜 | 卷绕式(shi)连(lian)续镀(du)膜 | 磁(ci)性(xing)存储(chu)薄膜(mo) |
| 成本(ben)效率 | 中（加工复杂度(du)中等） | 低 | 高 | 低(di) |
7、选(xuan)购(gou)方法
参(can)数(shu)匹配：
尺(chi)寸(cun)：直(zhi)径公差需(xu)与(yu)磁控(kong)腔体匹配(pei)（±0.1 mm），高度(du)按(an)溅(jian)射功率设(she)计（每kW功(gong)率(lv)对(dui)应靶材(cai)高(gao)度≥50 mm）。
纯度(du)：半(ban)导(dao)体(ti)级(ji)需5N以上纯(chun)度（如Ti-5N），并提(ti)供GDMS报告（Cu≤1 ppm、Cr≤5 ppm）。
质(zhi)量(liang)验(yan)证(zheng)：
金(jin)相(xiang)检(jian)测：晶粒度(du)≤ASTM 7级（晶(jing)粒尺(chi)寸(cun)≤32 μm）。
XRD分(fen)析：择(ze)优(you)取(qu)向（002）面占(zhan)比≥70%，提(ti)升(sheng)膜(mo)层致(zhi)密(mi)性(xing)。
供应商(shang)筛选：
优(you)先(xian)选择具备(bei) 真空自耗(hao)电(dian)弧(hu)炉(lu)（VAR）+热(re)等(deng)静压(ya)（HIP） 工(gong)艺的(de)厂家，确保低孔隙(xi)率（≤0.1%）。
核(he)查 ISO 17025 实(shi)验室(shi)认(ren)证，确(que)保(bao)检测数据可(ke)靠(kao)性。
8、注意(yi)事(shi)项
安(an)装(zhuang)与维护：
同(tong)心(xin)度(du)校(xiao)准：旋(xuan)转溅(jian)射时径向(xiang)跳(tiao)动≤0.03 mm，防(fang)止膜(mo)厚波动(dong)（偏(pian)差＞±5%）。
冷却设计：采(cai)用(yong)双通(tong)道水冷(leng)系(xi)统(tong)（流(liu)量≥15 L/min），靶(ba)材(cai)表面(mian)温升(sheng)≤50℃。
工艺(yi)控(kong)制(zhi)：
使(shi)用 直流(liu)脉(mai)冲(chong)电源 时(shi)，频(pin)率(lv)建(jian)议(yi)20-100 kHz，减(jian)少电(dian)弧(hu)放电（＜5次(ci)/小时(shi)）。
安(an)全规(gui)范(fan)：
粉(fen)尘防控(kong)：加工(gong)区(qu)配置湿(shi)式(shi)除(chu)尘(chen)系统（粉(fen)尘浓度＜30 g/m³），符合(he)OSHA标(biao)准。
废料(liao)处理：报(bao)废(fei)靶(ba)材按(an)重(zhong)金属(shu)废料处理(li)，禁(jin)止直(zhi)接(jie)填埋(mai)（参(can)照(zhao)EPA 40 CFR 261）。
圆柱钛靶(ba)材(cai)凭借(jie)其(qi)高(gao)致(zhi)密性(xing)与工艺适应性，在半导(dao)体（如5 nm节点TiN阻挡层）和(he)超(chao)精(jing)密光学领(ling)域不可替(ti)代。相(xiang)较(jiao)于(yu)钛(tai)管靶，其材料利用率低约20%，但更(geng)适合(he)小尺(chi)寸(cun)高精度镀(du)膜（如(ru)Φ200 mm晶圆）；对比镍(nie)靶(ba)块，钛靶的(de)耐高温性(xing)（熔点(dian)高(gao)213℃）和膜层(ceng)硬度（TiN硬(ying)度(du)达(da)2000 HV）优(you)势(shi)显(xian)著。在(zai)高(gao)端应用中，需选(xuan)择(ze)HIP工(gong)艺制(zhi)备(bei)的纳(na)米晶(jing)靶材(cai)（晶粒(li)≤15 μm），并配合离(li)子注(zhu)入(ru)辅助(zhu)沉(chen)积(ji)，可将膜(mo)层(ceng)缺(que)陷密度(du)降至≤10²/cm²，满足(zu)航空航(hang)天(tian)级(ji)器(qi)件的(de)可靠(kao)性(xing)要求。
