集(ji)成电路(lu)用(yong)钛靶(ba)材(cai)需(xu)达(da)4N5（99.995%）以上纯(chun)度，先(xian)进(jin)制(zhi)程甚(shen)至(zhi)要求(qiu)5N级(ji)，严控杂质(zhi)与(yu)氧(yang)含(han)量(liang)以(yi)保障(zhang)器件(jian)性能(neng)。其晶(jing)体结构(gou)需控制晶粒尺(chi)寸在30μm以下，通(tong)过(guo)(002)或(huo)(110)择(ze)优(you)取(qu)向实现(xian)溅射均(jun)匀性(xing)。制造工(gong)艺(yi)涵(han)盖(gai)电(dian)子(zi)束(shu)熔(rong)炼、热等静(jing)压(ya)等(deng)多道(dao)精密(mi)工序，经纳米级(ji)磨削(xue)与(yu)超(chao)净处(chu)理，确(que)保平面度(du)≤0.01mm/200mm，表面粗(cu)糙(cao)度(du)Ra≤0.02μm。在逻(luo)辑(ji)芯(xin)片(pian)中，钛(tai)靶材(cai)用(yong)于铜(tong)互(hu)连阻(zu)挡(dang)层与电极界(jie)面(mian)层(ceng)；存(cun)储(chu)芯片内(nei)，Ti-W合金靶实现高(gao)深宽比(bi)台(tai)阶(jie)覆(fu)盖；功率器件(jian)依赖其(qi)作(zuo)为(wei)欧姆(mu)接(jie)触层(ceng)；显示(shi)面(mian)板(ban)与(yu)传感器则(ze)利用其制备透(tou)明导(dao)电(dian)层(ceng)和(he)电极层。不(bu)同(tong)场(chang)景(jing)对(dui)钛靶(ba)材(cai)的导电(dian)性(xing)、结合力、耐温性等(deng)性能提出(chu)差异化(hua)需(xu)求(qiu)。
未(wei)来钛靶材朝(chao)着(zhe)超高(gao)纯度（7N级）、纳(na)米(mi)晶结构发展，适配(pei)2nm以(yi)下(xia)芯片(pian)制(zhi)程。制造(zao)工艺(yi)向(xiang)大(da)尺(chi)寸(cun)化、绿(lv)色(se)化升(sheng)级(ji)，同(tong)时复合(he)二维材(cai)料(liao)提(ti)升(sheng)散热等功(gong)能，并借助(zhu)AI实现(xian)晶粒取(qu)向(xiang)智能调(diao)控(kong)。低(di)温溅射技术的进(jin)步(bu)也(ye)将(jiang)推动其在(zai)柔(rou)性(xing)基(ji)板领域的应用(yong)。国际上(shang)，日(ri)本(ben)JX金(jin)属、美(mei)国(guo)霍尼(ni)韦尔等企业(ye)凭(ping)借技(ji)术(shu)优(you)势(shi)主导(dao)高(gao)端市场(chang)。国内江(jiang)丰(feng)电子(zi)、有研新(xin)材已实现7nm节点钛(tai)靶(ba)量(liang)产(chan)，国(guo)产(chan)化(hua)率提升(sheng)至65%，但(dan)高端产(chan)品仍依(yi)赖(lai)进(jin)口。国(guo)家大基(ji)金与政策支(zhi)持下(xia)，国(guo)内(nei)企(qi)业(ye)正(zheng)加(jia)速技(ji)术攻关(guan)，以(yi)应对国(guo)际(ji)竞(jing)争(zheng)与供应(ying)链(lian)风险(xian)。
集(ji)成(cheng)电(dian)路用钛(tai)靶材(cai)是半(ban)导体产业(ye)的战略(lve)材料，其技术(shu)体系围(wei)绕“超纯、超均匀、超(chao)稳定(ding)”展开(kai)。国际巨头凭借(jie)技术(shu)积(ji)累(lei)与(yu)规(gui)模优(you)势(shi)主导市(shi)场，而国内(nei)企(qi)业(ye)通(tong)过(guo)政策(ce)支持(chi)与(yu)技术(shu)创(chuang)新(xin)逐(zhu)步缩小差(cha)距，在5N级(ji)靶材领域(yu)实现(xian)突(tu)破。未来(lai)需聚(ju)焦7N级(ji)高纯(chun)靶(ba)材、大(da)尺(chi)寸制(zhi)造、复合(he)功能(neng)化(hua)等方(fang)向(xiang)，同时应(ying)对国际(ji)竞(jing)争(zheng)与(yu)供应链(lian)风险(xian)，构建(jian)自主可控(kong)的(de)产(chan)业生态。以(yi)下(xia)是(shi)凯(kai)泽金属针(zhen)对(dui)集(ji)成(cheng)电(dian)路(lu)用钛(tai)靶(ba)材的(de)技术(shu)体(ti)系(xi)分(fen)析，将其材(cai)质(zhi)特性、制(zhi)造(zao)工(gong)艺(yi)、应(ying)用(yong)场(chang)景及(ji)发(fa)展(zhan)趋(qu)势(shi)等，整(zheng)理(li)如(ru)下：
一(yi)、材(cai)质牌号与化学(xue)成(cheng)分(fen)
1.常用(yong)材质分(fen)类(lei)
高纯(chun)钛（5N级）：纯(chun)度≥99.999%，氧(yang)含(han)量(liang)≤50ppm，用于90nm以下先(xian)进(jin)制程(cheng)的(de)导电层和(he)阻挡层(ceng)。
钛合(he)金靶(ba)材：
钛钨(wu)合(he)金(jin)（Ti-W）：含钨(wu)10%-30%，提(ti)升薄(bao)膜的(de)阻(zu)隔(ge)性(xing)和(he)热稳定性(xing)。
钛氮化(hua)合(he)物（TiN）：陶(tao)瓷(ci)靶材(cai)，用于硬质(zhi)掩膜(mo)和(he)扩(kuo)散阻(zu)挡(dang)层(ceng)。
2.名(ming)义成分(fen)与国际(ji)牌号(hao)对应
| 国内(nei)牌(pai)号(hao) | 国际(ji)对(dui)应牌(pai)号 | 主要成分 | 应(ying)用场景 |
| 5N-Ti | UHP Ti (美国(guo)) | Ti≥99.999%，O≤50ppm | 逻辑(ji)芯片铜(tong)互连阻挡层(ceng) |
| Ti-W70/30 | W-Ti (日(ri)本) | W: 70wt%，Ti: 30wt% | DRAM存储电极 |
| TiN | TiN (德(de)国(guo)) | N: 33-35at%，余(yu)量Ti | 蚀刻(ke)停止层 |
注(zhu)：5N级(ji)钛(tai)靶需控制Al、Fe、Cr等杂质总量＜0.5ppm。
二(er)、物理(li)与(yu)机(ji)械性能(neng)
| 性能指标(biao) | 参(can)数值 | 技术(shu)要(yao)求(qiu) |
| 密度(du) | 4.51 g/cm³ | 影响溅(jian)射(she)膜层均(jun)匀(yun)性(xing) |
| 热(re)膨胀系(xi)数 | 8.6×10⁻⁶/℃ (20-100℃) | 需匹(pi)配(pei)硅基(ji)片(pian)（2.6×10⁻⁶/℃） |
| 显微(wei)硬(ying)度(du) | 80-120 HV | 过(guo)高(gao)导致(zhi)溅(jian)射(she)裂(lie)纹(wen)，过低易变(bian)形(xing) |
| 晶(jing)粒(li)尺(chi)寸 | ≤100μm | 晶(jing)粒粗大(da)引(yin)发(fa)溅射飞(fei)溅(jian)（缺(que)陷率(lv)↑30%） |
| 导电(dian)率(lv) | 2.38×10⁶ S/m | 影响薄(bao)膜电(dian)阻(zu)均匀性(xing) |
特(te)殊要求：靶材(cai)织(zhi)构(gou)需满足(zu){0001}取向占(zhan)比＞80%，以提升溅射速率20%。
三(san)、制造(zao)工艺(yi)与(yu)流(liu)程(cheng)创(chuang)新(xin)
1.核(he)心(xin)工艺流(liu)程(cheng)
熔炼技术：三次EB熔(rong)炼（纯(chun)度(du)＞99.999%），真(zhen)空度(du)≤10⁻³ Pa。
塑(su)性(xing)加工：
锻伸(shen)预热(re)460-480℃，拔(ba)长(zhang)与(yu)墩粗交(jiao)替(ti)4次(ci)，晶粒细化至50μm以下(xia)。
轧制(zhi)温(wen)度(du)控制：β相区（880℃）大(da)变形→α+β相(xiang)区（750℃）精(jing)轧(ya)。
表面(mian)处理：抛(pao)光(guang)后(hou)粗(cu)糙度Ra≤0.8μm，平(ping)面度(du)≤0.2mm/300mm。
2.先(xian)进工艺(yi)突(tu)破
纳(na)米晶(jing)调(diao)控(kong)：
江丰电(dian)子(zi)开(kai)发“低温大(da)变(bian)形+阶梯退火(huo)”工(gong)艺（390℃退(tui)火(huo)60min），晶(jing)粒尺寸(cun)降至(zhi)20μm，溅(jian)射(she)膜均匀性(xing)提(ti)升15%。
焊接(jie)技(ji)术(shu)：
异(yi)种金属大(da)面积焊接（钛(tai)-铜背(bei)板(ban)），热膨胀失(shi)配率＜5%，用于(yu)300mm靶材(cai)7。
四(si)、执(zhi)行(xing)标准(zhun)与产(chan)品(pin)规(gui)格
1.国(guo)内(nei)外(wai)核(he)心(xin)标(biao)准(zhun)
| 标准(zhun)号(hao) | 名称 | 关键(jian)技(ji)术(shu)要求 |
| T/ZZB 0093-2016 | 集(ji)成电(dian)路用高(gao)纯钛(tai)溅(jian)射(she)靶(ba)材(cai) | 纯度≥99.995%，氧(yang)≤150ppm |
| ASTM F660-83 | 溅射靶材洁净(jing)度规范 | 表(biao)面颗粒(li)≤0.1μm/㎡ |
| SEMI F72-1108 | 12寸(cun)靶材(cai)尺(chi)寸公(gong)差(cha) | 直(zhi)径公(gong)差±0.05mm |
2.常(chang)见产品规(gui)格
圆靶(ba)：直(zhi)径(jing)200mm（8寸(cun)）、300mm（12寸），厚(hou)度(du)6-15mm。
矩(ju)形(xing)靶(ba)：最大(da)尺(chi)寸1500×300mm（OLED用(yong)），平面(mian)度≤0.3mm。
五(wu)、与其他(ta)电(dian)子工(gong)业靶材的差(cha)异
| 靶材类型 | 核(he)心优(you)势 | 集(ji)成(cheng)电(dian)路应用局限 | 成本对(dui)比(bi) |
| 钛靶(ba) | 高(gao)附着力(li)、优(you)异(yi)阻(zu)挡(dang)性(xing)能(neng) | 电(dian)阻率较(jiao)高（43μΩ·cm） | 中(zhong)高（$300/kg） |
| 铜靶(ba) | 低(di)电(dian)阻率(lv)（1.7μΩ·cm） | 易扩(kuo)散至硅层，需(xu)加阻挡(dang)层(ceng) | 高(gao)（$450/kg） |
| 钽(tan)靶 | 极(ji)佳(jia)扩散(san)阻(zu)挡性 | 加(jia)工(gong)难(nan)度(du)大(da)，成(cheng)品(pin)率低 | 极高(gao)（$800/kg） |
| 铝(lv)靶(ba) | 低(di)成(cheng)本，易加(jia)工 | 耐(nai)热性(xing)差（≤450℃） | 低(di)（$100/kg） |
功(gong)能互(hu)补(bu)性(xing)：
28nm以(yi)下节点采(cai)用(yong)“钛(tai)+钽(tan)”双(shuang)层(ceng)靶，钛(tai)层提升(sheng)附(fu)着(zhe)力，钽层阻隔(ge)铜扩(kuo)散。
六、核心应用与(yu)产(chan)业(ye)化突破(po)
1.应用(yong)领(ling)域(yu)
逻辑芯片：5nm制(zhi)程(cheng)中(zhong)钛靶(ba)用(yong)于(yu)钴(gu)互(hu)连(lian)层(ceng)的(de)黏附层，降(jiang)低(di)接(jie)触电(dian)阻(zu)15%。
存储(chu)芯片(pian)：Ti-W靶(ba)沉积(ji)于DRAM电(dian)容(rong)电极(ji)，耐热性(xing)提(ti)升至600℃。
封(feng)装(zhuang)领域(yu)：钛(tai)靶镀于(yu)TSV通(tong)孔(kong)侧(ce)壁，防(fang)止(zhi)铜离子(zi)迁(qian)移(yi)。
2.国(guo)产化突破案(an)例
江(jiang)丰电子(zi)：
14nm钛靶通过中芯(xin)国(guo)际验(yan)证(zheng)，纯度达99.9995%，替代(dai)日(ri)本东(dong)曹(cao)进(jin)口。
有(you)研(yan)新材(cai)：
钛钴复(fu)合靶(ba)用(yong)于(yu)台积(ji)电(dian)3nm GAA晶(jing)体(ti)管，薄膜均匀(yun)性(xing)±1.5%（国(guo)际(ji)领先）。
七(qi)、国内外(wai)产(chan)业(ye)化(hua)对(dui)比与技(ji)术挑(tiao)战(zhan)
| 维度(du) | 国(guo)际(ji)先进(jin)（美/日） | 国(guo)内(nei)水平(ping) | 差距分(fen)析(xi) |
| 纯度(du)控(kong)制 | 6N级(ji)（99.9999%） | 5N5级（99.9995%） | 杂质(zhi)检(jian)测精(jing)度(du)低0.5个(ge)数量(liang)级(ji) |
| 大(da)尺(chi)寸(cun)靶材(cai) | 12寸(cun)靶良率(lv)＞95% | 12寸(cun)靶(ba)良(liang)率约85% | 热等静压均匀(yun)性(xing)不(bu)足(zu) |
| 设(she)备依(yi)赖 | 自(zi)主开(kai)发(fa)超(chao)高纯(chun)熔炼(lian)炉(lu) | 进口(kou)设(she)备(bei)占比70% | 核(he)心装(zhuang)备(bei)卡脖子(zi) |
| 市场份额(e) | 全(quan)球(qiu)80%（霍尼(ni)韦(wei)尔(er)、日(ri)矿） | 全球15% | 高端(duan)市场渗(shen)透(tou)率不(bu)足 |
技术挑战(zhan)：
溅(jian)射(she)飞(fei)溅控(kong)制：晶界(jie)杂质引发(fa)颗粒(li)污染(ran)（＞0.1μm缺(que)陷导(dao)致(zhi)芯片良率(lv)↓5%）。
焊接可(ke)靠(kao)性：钛(tai)-铜背板(ban)热(re)循(xun)环后(hou)开(kai)裂(lie)（温(wen)差(cha)＞200℃时失效(xiao)风(feng)险↑30%）。
成本(ben)瓶颈：5N钛靶(ba)材制备能耗(hao)为铜靶的3倍(bei)，制(zhi)约(yue)普(pu)及(ji)。
八、前(qian)沿(yan)趋势展(zhan)望(wang)
材料创新(xin)
高(gao)熵(shang)合(he)金(jin)靶材(cai)：Ti-Zr-Hf-Nb系(xi)，耐(nai)热(re)性提升至800℃，用于2nm以下(xia)节点。
纳(na)米(mi)复合靶：TiN-SiC陶(tao)瓷(ci)靶，硬度(du)提升至2500HV，寿(shou)命(ming)延(yan)长2倍。
工艺智(zhi)能(neng)化
数字孪(luan)生(sheng)工(gong)艺控制(zhi)：实(shi)时(shi)监(jian)测熔(rong)炼温度波动（±5℃），晶粒(li)均匀(yun)性提(ti)升(sheng)20%。
AI缺(que)陷预(yu)测(ce)：基(ji)于(yu)机器视觉(jue)的靶材(cai)表(biao)面缺(que)陷检出率＞99.9%5。
绿色(se)制造(zao)
废(fei)靶再生技术：等(deng)离子(zi)弧重(zhong)熔回收(shou)钛(tai)屑(xie)，利(li)用率达(da)80%（较(jiao)传统工(gong)艺+40%）。
集(ji)成化(hua)应(ying)用(yong)
原子层(ceng)沉积（ALD）复合(he)靶：钛-有(you)机前(qian)驱(qu)体一体化(hua)设计，实(shi)现(xian)3D结(jie)构(gou)保(bao)形(xing)镀(du)膜(mo)。
总结(jie)
集成电路(lu)用(yong)钛靶(ba)材正(zheng)向“超(chao)高(gao)纯化(hua)”（6N级(ji)）、“大(da)尺(chi)寸化”（450mm）、“复(fu)合功能(neng)化”（高熵合(he)金）演(yan)进。短(duan)期(qi)需突破晶界(jie)控(kong)制与(yu)焊(han)接(jie)可(ke)靠性瓶颈(jing)，中(zhong)期依托(tuo)智(zhi)能(neng)化制造降本(ben)增效(xiao)，长(zhang)期通过材料-设(she)备-工(gong)艺(yi)协(xie)同实现全产(chan)业链自主(zhu)化(hua)。随着(zhe)中(zhong)国晶(jing)圆产(chan)能扩张（2025年(nian)自(zi)给率(lv)70%），国产钛(tai)靶(ba)市(shi)场占比(bi)有(you)望(wang)从(cong)15%提(ti)升(sheng)至(zhi)40%，成(cheng)为高端芯片(pian)制(zhi)造的(de)“核(he)心材(cai)料担当”。
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