目(mu)前(qian),我(wo)国已(yi)发展(zhan)成世界(jie)钛工(gong)业大国(guo),钛(tai)产(chan)能与产(chan)量(liang)均位居世(shi)界(jie)首(shou)位,然而(er)国内钛(tai)材的(de)整体技(ji)术(shu)含量(liang)较低(di)、产品(pin)附加(jia)值低(di)、产能(neng)严重过剩,钛工(gong)业(ye)面临(lin)“大(da)而(er)不(bu)强(qiang)” 的(de)处(chu)境(jing),加(jia)大(da)钛材(cai)深(shen)加工(gong)及(ji)开发(fa)高附加值产(chan)品是行(xing)业(ye)摆(bai)脱(tuo)困(kun)境的关键。高(gao)纯钛作为电子信(xin)息(xi)领(ling)域(yu)重要(yao)的功能薄(bao)膜(mo)材(cai)料(liao),近(jin)年来(lai)随着(zhe)我(wo)国集(ji)成电(dian)路(lu)、平(ping)面显(xian)示(shi)、太(tai)阳(yang)能(neng)等(deng)产业的(de)快(kuai)速发(fa)展需求量快(kuai)速上升(sheng)。磁控(kong)溅射技术(PVD)技(ji)术是(shi)制(zhi)备薄(bao)膜(mo)材料的关(guan)键技术之一(yi),高纯钛溅(jian)射靶(ba)材(cai)是磁(ci)控溅射(she)工(gong)艺(yi)中的关键(jian)耗材,具(ju)有(you)广(guang)阔(kuo)的(de)市场应(ying)用(yong)前景。钛靶材作(zuo)为高(gao)附(fu)加(jia)值(zhi)的镀膜(mo)材(cai)料(liao),在化(hua)学(xue)纯(chun)度(du)、组织性能等(deng)方(fang)面(mian)具(ju)有(you)严格(ge)的要求,技(ji)术含量高、加工难度(du)大(da),我国靶材制造企(qi)业(ye)在高(gao)端靶材(cai)制造(zao)领域起步相(xiang)对(dui)较晚(wan),在基础(chu)原材料(liao)纯度(du)方面(mian)相(xiang)对落(luo)后(hou),靶材(cai)制备(bei)技(ji)术如组织(zhi)控(kong)制(zhi)、工(gong)艺(yi)成型(xing)等核心(xin)工(gong)艺技术方(fang)面与(yu)国(guo)外(wai)也(ye)存(cun)在一定(ding)的差距。针(zhen)对(dui)下游高(gao)端(duan)应用,开发(fa)高性(xing)能(neng)钛(tai)溅射靶材(cai),是(shi)实现(xian)电(dian)子信(xin)息(xi)制(zhi)造业(ye)关(guan)键材料的自主(zhu)研制(zhi)和推动钛(tai)工业向高端(duan)转型(xing)升(sheng)级的(de)重(zhong)要举措(cuo)。

1、钛靶材的(de)应(ying)用(yong)及(ji)性能要求(qiu)
磁控溅(jian)射(she)钛靶(ba)材主(zhu)要应(ying)用(yong)于电子及信(xin)息产业,如集成(cheng)电(dian)路(lu)、平(ping)面(mian)显(xian)示屏和家装(zhuang)汽(qi)车(che)行业装饰镀(du)膜(mo)领(ling)域,如(ru)玻璃装饰(shi)镀(du)膜(mo)和(he)轮毂(gu)装饰镀膜(mo)等。不(bu)同行业(ye)钛(tai)靶(ba)材(cai)要求(qiu)也有(you)很(hen)大差别(bie),主要包括(kuo):纯(chun)度(du)、微观组织、焊接性能、尺寸(cun)精度(du)几(ji)个方(fang)面,如表1所示(shi)。

1.1 集(ji)成电路(lu)用(yong)钛(tai)靶材(cai)
集成电(dian)路钛靶材(cai)纯度主要(yao)大于(yu)99.995%以(yi)上(shang),目前(qian)主要(yao)依(yi)赖(lai)进口(kou)。2013年(nian),我(wo)国集(ji)成电(dian)路(lu)产(chan)业实(shi)现(xian)销(xiao)售(shou)收入(ru)2508亿(yi)元(yuan),进(jin)口(kou)额高(gao)达2313亿美(mei)元(yuan),首次成(cheng)为我国(guo)第一(yi)大(da)进(jin)口(kou)商品(pin)。2014年,集(ji)成(cheng)电(dian)路产业(ye)销售收(shou)入(ru)为(wei)2672亿(yi)元(yuan),进(jin)口额(e)仍(reng)达(da)到2176亿美(mei)元(yuan)。集成(cheng)电(dian)路用靶(ba)材在(zai)全球靶(ba)材市场中(zhong)占较(jiao)大(da)份额。钛(tai)靶(ba)材(cai)原(yuan)材料方面(mian):高(gao)纯(chun)钛(tai)生(sheng)产主(zhu)要集(ji)中在美(mei)国、日本等(deng)国(guo)家,如美国(guo)Honeywell,日本(ben)东(dong)邦(bang)、日本大阪钛业;国(guo)内(nei)起步较晚,2010年(nian)后(hou)北(bei)京(jing)有色金(jin)属研(yan)究院、遵义(yi)钛(tai)业(ye)、宁(ning)波创润(run)等陆(lu)续(xu)推出(chu)国产(chan)的(de)高纯钛产(chan)品,但是(shi)产(chan)品稳(wen)定(ding)性还(hai)待(dai)提(ti)高(gao)。
钛(tai)靶材(cai)的(de)结(jie)构发展方面(mian):早期(qi)芯(xin)片(pian)代工(gong)厂利润空间(jian)大(da),主要使(shi)用100~150mm磁(ci)控(kong)溅(jian)射机台(tai),而且(qie)功(gong)率(lv)小(xiao),溅射(she)薄(bao)膜较厚,芯片(pian)的尺(chi)寸(cun)较(jiao)大,单(dan)体靶材的(de)性(xing)能(neng)能(neng)够满(man)足(zu)当时(shi)机台(tai)的(de)使用要(yao)求(qiu),当(dang)时(shi)集成电(dian)路用钛靶(ba)材(cai)主(zhu)要(yao)100~150mm单体(ti)和组(zu)合型靶(ba)材,如(ru)典型(xing)3180型,3290型(xing)靶(ba)材等。第(di)二(er)阶(jie)段(duan),按照摩尔(er)定(ding)律发展(zhan),芯(xin)片线宽变(bian)窄,芯片代工(gong)厂(chang)主要(yao)使用(yong)150~200mm溅射(she)机(ji)台,为(wei)提(ti)高利(li)润空(kong)间,机(ji)台的溅(jian)射(she)功(gong)率(lv)提(ti)高,这就要求靶材尺(chi)寸(cun)加大(da),同(tong)时(shi)保持高导(dao)热、低价格(ge)和(he)一(yi)定的强度,本时期钛(tai)靶材以(yi)铝合金(jin)背(bei)板(ban)扩散焊(han)接和铜(tong)合金(jin)背板钎(qian)焊(han)焊接两(liang)种结(jie)构为(wei)主,如典(dian)型(xing)TN、TTN型,Endura5500型(xing)等靶材。第三阶(jie)段(duan),随集(ji)成(cheng)电路发(fa)展(zhan),芯(xin)片(pian)线(xian)宽进(jin)一(yi)步(bu)变窄(zhai),此时(shi)芯(xin)片代工厂(chang)主要使用(yong)200~300mm溅射机台(tai),为(wei)进一(yi)步(bu)提高(gao)利(li)润空(kong)间(jian),机(ji)台的(de)溅(jian)射功(gong)率(lv)提(ti)高,这就(jiu)要求(qiu)靶(ba)材尺寸加大(da),同(tong)时(shi)保(bao)持高导热和足够(gou)的强(qiang)度(du)。本(ben)时期(qi)钛靶(ba)材以铜(tong)合金背板(ban)扩(kuo)散焊(han)接为主,如主流SIP型靶材如(ru)图(tu)1所示(shi)。

钛靶(ba)材(cai)加(jia)工制(zhi)造方(fang)面:早(zao)期国(guo)内(nei)外(wai)市(shi)场(chang)基本(ben)被(bei)美国(guo)、日(ri)本等大的(de)靶(ba)材(cai)制造(zao)商垄断,2000年后(hou)国(guo)内(nei)的制造业逐步(bu)进(jin)入(ru)靶(ba)材市(shi)场,开(kai)始(shi)进(jin)口高(gao)纯钛原(yuan)材料加工(gong)低端的靶(ba)材(cai),最近(jin)几年国内钛(tai)靶材制(zhi)造企业发展(zhan)较(jiao)快,市场份(fen)额逐(zhu)步扩(kuo)大到台(tai)湾(wan)、欧美(mei)等市(shi)场(chang),如有研(yan)亿金和(he)江(jiang)峰电(dian)子两(liang)企(qi)业专注靶(ba)材制造(zao)多(duo)年(nian)。国内(nei)的靶(ba)材制(zhi)造(zao)企业也正在(zai)和国(guo)内(nei)的(de)磁控溅射机台(tai)制(zhi)造商联(lian)合(he)开发靶(ba)材,推动国(guo)内集(ji)成(cheng)电路(lu)磁(ci)控溅射产(chan)业的发展。
1.2 平(ping)面显示器(qi)用(yong)钛(tai)靶(ba)材(cai)
平面显(xian)示(shi)器(qi)包(bao)括(kuo):液(ye)晶(jing)显(xian)示(shi)器(qi)(LCD)、等离子(zi)体显(xian)示器(PDP)、场致(zhi)发光显示(shi)器(qi)(E-L)、场(chang)发(fa)射(she)显(xian)示器(qi)(FED)。目前,在(zai)平(ping)面显(xian)示器(qi)市(shi)场中(zhong)以(yi)液晶(jing)显示器LCD市(shi)场最大(da),份额高达(da)90%以上(shang)。LCD被认为是目(mu)前(qian)最(zui)有应用前景的(de)平板显(xian)示器件,它的出(chu)现(xian)大(da)大(da)扩(kuo)展(zhan)了(le)显(xian)示(shi)器(qi)的(de)应(ying)用(yong)范围(wei),从(cong)笔(bi)记(ji)本电(dian)脑(nao)显示(shi)器(qi)、台式(shi)电(dian)脑监视器、高清晰液晶电视(shi)以(yi)及移动通(tong)信,各种新(xin)型LCD产(chan)品正(zheng)在冲击着(zhe)人(ren)们的(de)生(sheng)活习(xi)惯,并(bing)推(tui)动着世界(jie)信(xin)息(xi)产(chan)业的(de)飞速(su)发展。TFT-LCD6技(ji)术是微电(dian)子(zi)技术(shu)与液(ye)晶(jing)显(xian)示(shi)器技(ji)术巧妙结(jie)合(he)的(de)一种技(ji)术,目(mu)前已经(jing)成(cheng)为(wei)平面显示主(zhu)流(liu)技术(shu),其中又分A1-Mo、A1-Ti、Cu-Mo等工艺。平面(mian)显(xian)示器的薄膜多采用溅射(she)成(cheng)形。A1、Cu、Ti、Mo等(deng)靶材(cai)是目(mu)前平面显示(shi)器主要(yao)金属靶(ba)材(cai),平(ping)面(mian)显(xian)示器(qi)用钛靶材纯度(du)大于99.9%,此(ci)原(yuan)材(cai)料能够(gou)国产(chan)。TFT-LCD6代(dai)线(xian)用平(ping)面钛靶材尺寸(cun)比(bi)较(jiao)大,结构(gou)采用(yong)铜(tong)合(he)金(jin)水冷(leng)背板靶材(cai),如(ru)图2所示(shi),应(ying)用有(you)中电(dian)熊(xiong)猫等(deng)。目前(qian)中(zhong)国(guo)自(zi)主建设(she)的全(quan)球最(zui)高世代线(xian)-合(he)肥(fei)10.5代(dai)线主(zhu)要生(sheng)产大(da)尺寸(cun)超(chao)高(gao)清液(ye)晶显示屏(ping),设(she)计(ji)产(chan)能为(wei)每月(yue)9万片(pian)玻(bo)璃(li)基板(ban),玻璃基板(ban)尺(chi)寸(cun)为3370×2940mm,总(zong)投资400亿元,预计(ji)2018年二季(ji)度投(tou)产(chan),采用溅射(she)机(ji)台(tai)及相(xiang)应(ying)的(de)技(ji)术和(he)靶材(cai)还不(bu)确定。

2、磁控(kong)溅射(she)钛靶材制备技术(shu)
磁(ci)控溅(jian)射钛靶材(cai)的原(yuan)材(cai)料制(zhi)备(bei)技(ji)术(shu)方法按生(sheng)产工艺(yi)可(ke)分(fen)为电(dian)子(zi)束熔(rong)炼坯(简称EB坯(pi))和(he)真空(kong)自(zi)耗(hao)电(dian)弧(hu)炉熔炼坯(简(jian)称(VAR)坯(pi))两大类,在靶(ba)材制(zhi)备(bei)过程(cheng)中(zhong),除严格(ge)控制材(cai)料(liao)纯(chun)度(du)、致密度、晶(jing)粒(li)度以(yi)及结(jie)晶取(qu)向(xiang)之(zhi)外(wai),对(dui)热(re)处(chu)理工艺(yi)条(tiao)件(jian)、后(hou)续(xu)成(cheng)型(xing)加(jia)工过程亦需加(jia)以严(yan)格(ge)控制,以(yi)保证(zheng)靶(ba)材的(de)质量。
对于(yu)高纯钛(tai)的(de)原(yuan)材料通常(chang)先采(cai)用(yong)熔融电解(jie)的方(fang)法去除钛(tai)基(ji)体中(zhong)高熔(rong)点的(de)杂质元素(su),再采用(yong)真空电(dian)子(zi)束熔炼进(jin)一(yi)步(bu)提(ti)纯(chun)。真空电子束熔(rong)炼就(jiu)是(shi)采用(yong)高能量电子束(shu)流(liu)轰(hong)击金(jin)属表面(mian)后,随(sui)后(hou)温(wen)度逐渐(jian)升(sheng)高直(zhi)至金属熔(rong)化(hua),蒸(zheng)气(qi)压(ya)大(da)的(de)元素将优先挥发(fa),蒸(zheng)气(qi)压(ya)小的元(yuan)素(su)存留于熔体中(zhong),杂质元(yuan)素(su)与基体的蒸(zheng)气(qi)压相(xiang)差(cha)越(yue)大,提(ti)纯(chun)的(de)效(xiao)果(guo)越(yue)好(hao)。而(er)熔(rong)化后(hou)的(de)真(zhen)空(kong)精炼,其(qi)优点(dian)在(zai)于(yu)不(bu)引入其他(ta)杂质(zhi)的前(qian)提(ti)下(xia)去除钛基(ji)体中的(de)杂质元素(su)。因此,当在高真(zhen)空(kong)环(huan)境(jing)下(10-4以(yi)上(shang))电(dian)子束熔炼99.99%电解钛(tai)时(shi),原(yuan)料中饱(bao)和蒸气压高(gao)于钛元素本身饱(bao)和(he)蒸(zheng)气压的杂(za)质(zhi)元(yuan)素(su)(Fe、Co、Cu)将优(you)先(xian)挥发,如(ru)图(tu)3所(suo)示,使基(ji)体(ti)中杂质(zhi)含量(liang)减(jian)少(shao),达到(dao)提(ti)纯之(zhi)目的(de)。两(liang)种(zhong)方(fang)法结合(he)使(shi)用可以得到纯度99.995以(yi)上的高(gao)纯(chun)金(jin)属钛。对(dui)于(yu)纯度(du)在(zai)99.9%钛原(yuan)材料多采用(yong)0级海(hai)绵(mian)钛(tai)经真空(kong)自耗(hao)电(dian)弧炉(lu)熔(rong)炼,再经(jing)过(guo)热锻(duan)造(zao)开坯(pi)形成小尺寸的(de)坯料(liao)。这(zhe)两种方(fang)法(fa)制(zhi)备(bei)的金(jin)属钛(tai)原材(cai)料(liao)通过热(re)机械(xie)变形(xing)控制其整个溅(jian)射表(biao)面微(wei)观组织一致,然后(hou)经(jing)过机加(jia)工(gong)、绑定、清洗(xi)和包装(zhuang)等工(gong)序加(jia)工成制备集成(cheng)电(dian)路用磁控(kong)溅(jian)射(she)钛靶(ba)材。

如(ru)图(tu)4所(suo)示(shi)。对(dui)于300mm机(ji)台(tai)要求特别(bie)高(gao)的钛(tai)靶(ba)材,在包(bao)装前(qian)靶材(cai)的(de)溅射(she)面(mian)还要预(yu)溅射减(jian)少靶材(cai)安(an)装(zhuang)在(zai)溅射(she)机(ji)台上烧(shao)靶时间(Burn-ing time)。集成(cheng)电(dian)路钛(tai)靶(ba)材(cai)制(zhi)备方(fang)法(fa)制备的靶材工艺(yi)复杂,成本相(xiang)对(dui)较(jiao)高(gao)。

3、钛(tai)靶(ba)材(cai)的(de)技(ji)术(shu)要(yao)求
为(wei)确保沉积薄(bao)膜(mo)的质(zhi)量,靶材的(de)质量(liang)必须严格(ge)控(kong)制(zhi),经大量实践(jian),影响(xiang)钛(tai)靶(ba)材(cai)质量(liang)的主(zhu)要(yao)因素包括纯(chun)度、平(ping)均晶粒(li)尺(chi)寸(cun)、结晶(jing)取(qu)向与(yu)结构均(jun)匀(yun)性(xing)、几(ji)何(he)形状(zhuang)与(yu)尺(chi)寸(cun)等(deng)。
3.1 纯度(du)
钛靶(ba)材的(de)纯度(du)对(dui)溅射(she)薄膜的(de)性能(neng)影响很(hen)大(da)。钛靶材(cai)的纯度越(yue)高(gao),溅(jian)射(she)钛(tai)薄(bao)膜的(de)中的杂质(zhi)元(yuan)素(su)粒(li)子(zi)越少(shao),导致(zhi)薄膜性能(neng)越(yue)好,包括(kuo)耐蚀(shi)性(xing)及电学、光学(xue)性(xing)能越(yue)好。不(bu)过(guo)在实(shi)际(ji)应用(yong)中(zhong),不(bu)同用途钛靶材(cai)对纯(chun)度要求(qiu)不一样。例如,一(yi)般装饰镀膜用(yong)钛(tai)靶材对(dui)纯度的(de)要求并(bing)不(bu)苛(ke)求,而(er)集(ji)成电(dian)路、显(xian)示器(qi)体等领(ling)域用(yong)钛靶(ba)材(cai)对纯度(du)的要求(qiu)高(gao)很(hen)多。靶材作为溅射中的阴极(ji)源,材料(liao)中(zhong)的杂质元(yuan)素(su)和气(qi)孔夹(jia)杂是沉积薄膜的主(zhu)要(yao)污(wu)染源(yuan)。气(qi)孔(kong)夹杂(za)会在铸(zhu)锭无(wu)损(sun)探伤的过(guo)程中基本(ben)去除,没有去除(chu)的(de)气孔夹(jia)杂在(zai)溅射的(de)过程中(zhong)会(hui)产生(sheng)尖(jian)端放电(dian)现象(xiang)(Arcing),进(jin)而(er)影响(xiang)薄膜的质(zhi)量;而(er)杂(za)质(zhi)元(yuan)素(su)含量(liang)只能在(zai)全(quan)元(yuan)素(su)分析测试(shi)结(jie)果(guo)中体现(xian),杂质总含量(liang)越(yue)低,钛靶(ba)材(cai)纯度(du)就(jiu)越(yue)高。早(zao)期国(guo)内(nei)没(mei)有高(gao)纯钛(tai)溅射(she)靶(ba)材的标(biao)准,都(dou)是参照(zhao)国内(nei)外的(de)钛(tai)靶材(cai)制(zhi)造(zao)公司(si)的要(yao)求,2013年(nian)后颁(ban)布(bu)标(biao)准《YS/T 893-2013电(dian)子薄膜(mo)用(yong)高(gao)纯(chun)钛溅(jian)射(she)靶(ba)材(cai)》,规定(ding)3个纯度(du)钛靶(ba)材单(dan)个杂(za)质(zhi)含(han)量(liang)及(ji)总(zong)杂(za)质含量不(bu)同的(de)要(yao)求,此标准(zhun)正在(zai)逐(zhu)步(bu)规范繁(fan)乱(luan)钛(tai)靶材(cai)市场纯度(du)需(xu)求。
3.2 平(ping)均(jun)晶粒尺(chi)寸(cun)
通(tong)常(chang)钛靶(ba)材为多(duo)晶结(jie)构,晶粒大小(xiao)可由微米(mi)到(dao)毫米(mi)量级,细小(xiao)尺(chi)寸晶粒(li)靶的溅(jian)射(she)速(su)率(lv)要比(bi)粗(cu)晶粒(li)靶(ba)快,在(zai)溅射面晶粒(li)尺寸(cun)相差较(jiao)小(xiao)的靶,溅射(she)沉积(ji)薄(bao)膜的厚度(du)分(fen)布(bu)也(ye)较(jiao)均匀(yun)。研究发现,若(ruo)将(jiang)钛(tai)靶的(de)晶粒尺(chi)寸(cun)控(kong)制(zhi)在100μm以(yi)下(xia),且(qie)晶(jing)粒大小的变(bian)化(hua)保持在20%以内,其溅射所(suo)得(de)薄(bao)膜的质量可得到大幅度改善(图5)。集成(cheng)电路(lu)用钛靶材平(ping)均晶粒尺(chi)寸一(yi)般要求在330μm以(yi)内,超细(xi)晶(jing)钛(tai)靶(ba)材(cai)平均晶(jing)粒尺寸在10μm以(yi)下。

3.3 结(jie)晶(jing)取(qu)向
金(jin)属钛是密排(pai)六方(fang)结构,由(you)于在(zai)溅射(she)时(shi)钛(tai)靶材(cai)原(yuan)子容(rong)易(yi)沿着原子(zi)六方(fang)最紧(jin)密排(pai)列(lie)方(fang)向优先溅射出来,因此(ci),为达(da)到最高(gao)溅射速率,可通(tong)过改变靶(ba)材结晶(jing)结构(gou)的(de)方(fang)法(fa)来增加溅(jian)射速率。目前(qian)大(da)多数(shu)集成电(dian)路(lu)钛(tai)靶材(cai)溅射(she)面(mian){1013}晶(jing)面(mian)族(zu)为(wei)60%以上,不(bu)同厂(chang)家(jia)生产(chan)的靶材晶(jing)粒取向略有不同(tong),钛靶(ba)材的结(jie)晶(jing)方向(xiang)对(dui)溅射膜层的(de)厚度(du)均匀(yun)性(xing)影(ying)响(xiang)也(ye)较大(图(tu)6)。平(ping)面显示和装饰镀膜(mo)的薄膜尺寸偏厚(hou),所(suo)以对应(ying)钛(tai)靶(ba)材(cai)对(dui)晶粒(li)取(qu)向要(yao)求(qiu)比较(jiao)低(di)。

3.4 结(jie)构均(jun)匀(yun)性
结(jie)构均(jun)匀(yun)性也(ye)是(shi)考(kao)察靶材质(zhi)量的重要指标(biao)之(zhi)一(yi)。对(dui)于(yu)钛靶(ba)材(cai)不(bu)仅(jin)要(yao)求(qiu)在靶材(cai)的(de)溅(jian)射(she)平面(mian),而且在(zai)溅射面的(de)法向(xiang)方向成(cheng)分、晶(jing)粒(li)取(qu)向(xiang)和平均(jun)晶粒度(du)均(jun)匀性。只有这(zhe)样(yang)钛(tai)靶材在(zai)使用(yong)寿命内,在(zai)同一时(shi)间(jian)内能够得(de)到厚(hou)度(du)均匀(yun)、质(zhi)量可(ke)靠的(de)、晶(jing)粒(li)大(da)小一(yi)致(zhi)的(de)钛薄膜(mo)。
3.5 几何形状与(yu)尺(chi)寸(cun)
主要(yao)体(ti)现(xian)在加(jia)工精度和加(jia)工质量(liang)方面(mian),如(ru)加工尺(chi)寸(cun)、表(biao)面平(ping)整(zheng)度(du)、粗(cu)糙度(du)等。如安装孔角(jiao)度(du)偏差过大,无(wu)法(fa)正确(que)安(an)装;厚度(du)尺寸偏(pian)小会影(ying)响靶材的(de)使(shi)用(yong)寿命(ming);密(mi)封(feng)面(mian)和密封(feng)槽尺寸过(guo)于(yu)粗糙会(hui)导(dao)致(zhi)靶材(cai)安(an)装(zhuang)后真空(kong)出(chu)现问(wen)题(ti),严(yan)重的(de)导(dao)致(zhi)漏(lou)水(shui);靶材(cai)溅射面(mian)粗糙化(hua)处理可使(shi)靶(ba)材(cai)表(biao)面布满丰富的凸(tu)起(qi)尖(jian)端,在尖端效应的作用(yong)下,这(zhe)些凸(tu)起尖(jian)端(duan)的电(dian)势(shi)将大大提(ti)高(gao),从而击(ji)穿(chuan)介质放(fang)电,但是过(guo)大(da)的凸(tu)起(qi)对(dui)于溅射(she)的(de)质(zhi)量和(he)稳(wen)定(ding)性(xing)是不利的(de)。
3.6 焊接结(jie)合
目(mu)前(qian)关(guan)于(yu)Ti/A1异(yi)种金属扩散焊(han)接研究(jiu)的(de)论(lun)文较多(duo),通(tong)常(chang)对(dui)于(yu)高熔(rong)点(dian)钛(tai)与(yu)低(di)熔(rong)点(dian)铝材(cai)料的扩(kuo)散焊(han)接,主(zhu)要(yao)是(shi)基(ji)于单向或(huo)者双向(xiang)加压的(de)真(zhen)空(kong)扩(kuo)散(san)连接(jie)技(ji)术进(jin)行(xing)研究(jiu)或采用(yong)热(re)等(deng)静压(ya)技(ji)术(shu)实(shi)现(xian)钛(tai)、铝(lv)金属(shu)材料的(de)高(gao)压(ya)中(zhong)低温直(zhi)接(jie)扩散(san)连(lian)接(jie)。Ti/Cu及Cu合(he)金(jin)焊(han)接(jie)国(guo)内厂(chang)商应(ying)用很(hen)多,但(dan)是研(yan)究(jiu)论(lun)文(wen)较少(shao)。钛(tai)靶(ba)材(cai)不同(tong)焊(han)接(jie)类(lei)别的焊接性(xing)能及(ji)应用如表(biao)2所示。

4、钛靶(ba)材(cai)展(zhan)望
为(wei)了(le)更(geng)能接近磁控(kong)溅(jian)射靶(ba)材的使用(yong)者,以(yi)便(bian)提(ti)供更(geng)完(wan)善的售后(hou)服(fu)务(wu),全球主(zhu)要(yao)靶材制造(zao)商通(tong)常会在客(ke)户所(suo)在地设立(li)分公司(si)。目前(qian),亚洲(zhou)的一(yi)些国家和地区,如台(tai)湾、韩(han)国和(he)新加(jia)坡(po)就(jiu)建(jian)立(li)了(le)越来越(yue)多制造(zao)薄(bao)膜元(yuan)件等(deng)产(chan)品(pin)的(de)工(gong)厂,如IC、液(ye)晶显示(shi)器制造厂(chang),对靶材厂商而(er)言,这(zhe)是(shi)相(xiang)当重(zhong)要的新(xin)兴(xing)市场。因(yin)此,全(quan)球靶(ba)材(cai)制(zhi)造基地正(zheng)在快速(su)向亚(ya)洲地区聚集。随(sui)着国(guo)内(nei)半(ban)导体集成电路、平(ping)面(mian)显示及装饰镀(du)膜等高技(ji)术(shu)产业的(de)迅(xun)猛(meng)发展(zhan),中国的(de)靶材(cai)市(shi)场(chang)日益(yi)扩大(da),已(yi)逐(zhu)渐成(cheng)为世(shi)界薄膜(mo)靶(ba)材的最(zui)大(da)需(xu)求(qiu)地(di)区之一(yi),这(zhe)为(wei)中(zhong)国靶材制(zhi)造(zao)业的发展提(ti)供(gong)了(le)机(ji)遇(yu)和(he)挑(tiao)战(zhan)。近几(ji)年,在集成(cheng)电路产业基金(jin)、国家(jia)科技重大专(zhuan)项(xiang)(01、02、03)及地(di)方(fang)基金等(deng)国(guo)家队的(de)带动(dong)下,集(ji)成电(dian)路产业投资(zi)可(ke)谓(wei)大(da)热,据(ju)统(tong)计(ji),仅(jin)2015-2016两(liang)年(nian)间(jian),国(guo)内(nei)已经(jing)宣布(bu)在建或(huo)计(ji)划(hua)开工(gong)的晶圆生产(chan)线就(jiu)多(duo)达44条(tiao),其中300mm 18条,200mm 20条,150mm 6条(tiao)。在(zai)此巨(ju)大市场需(xu)求(qiu)的(de)拉(la)动(dong)下,靶材(cai)产业必(bi)将引(yin)起(qi)了我国(guo)有关科研(yan)院所和企业的重视(shi)和关注,纷(fen)纷投(tou)入人力、物(wu)力(li)、财力(li)从(cong)事(shi)磁(ci)控(kong)溅靶材(cai)的研(yan)发(fa)和(he)生(sheng)产(chan)。钛(tai)靶(ba)材作(zuo)为(wei)靶材(cai)领(ling)域(yu)的独(du)特一个分(fen)支(zhi)无(wu)论(lun)在(zai)半(ban)导体(ti)A1工(gong)艺(yi)或Cu工艺(yi)下都(dou)有(you)应(ying)用,同时(shi)在液晶(jing)显(xian)示器(qi)行(xing)业和装(zhuang)饰镀膜(mo)行(xing)业有着(zhe)广泛(fan)的(de)应(ying)用(yong)。目前(qian)钛靶材(cai)研发(fa)生产的(de)基(ji)地(di)主要集中(zhong)在北(bei)京、广东(dong)地(di)区(qu)、江浙、甘肃等(deng)地。由(you)于靶材(cai)原(yuan)料(liao)纯度、生产(chan)装(zhuang)备(bei)和(he)工艺研(yan)发技术(shu)的限制(zhi),我(wo)国(guo)钛(tai)靶(ba)材制(zhi)造业还(hai)处(chu)于初(chu)创期(qi),国(guo)内(nei)钛(tai)靶材(cai)生(sheng)产企(qi)业(ye)基本(ben)属于(yu)质(zhi)量(liang)和技术(shu)门(men)槛较低、采用(yong)传统加工方(fang)法(fa)、依靠(kao)价格取胜(sheng)的(de)低档次(ci)溅(jian)射靶材(cai)生产(chan)者(zhe),或获利有(you)限的代(dai)工型加(jia)工(gong)厂(chang)。生产规(gui)模(mo)小(xiao),品种单一,技术(shu)还不(bu)稳(wen)定(ding),迄(qi)今为止(zhi),中国(guo)(包(bao)括中(zhong)国台湾)仅(jin)有(you)几家生产(chan)靶(ba)材的专(zhuan)业公司(si),如(ru)有(you)研(yan)亿(yi)金(jin)、江峰(feng)电(dian)子等(deng)企业(ye),生产的(de)钛靶材(cai)远远不能(neng)满足(zu)市场(chang)发展(zhan)的(de)需要,大量(liang)钛靶(ba)材还需(xu)从国(guo)外进口,高(gao)纯(chun)度金(jin)属钛靶材(cai)的原材料已经获(huo)得(de)突破(po),但(dan)是(shi)大(da)部分(fen)还(hai)不(bu)得不(bu)依赖进(jin)口。钛(tai)靶(ba)材(cai)作为一种具有(you)特(te)殊(shu)用途的材料(liao),具有(you)很强的(de)应(ying)用目(mu)的和明(ming)确(que)的(de)应(ying)用(yong)背(bei)景。脱离(li)金(jin)属钛的(de)冶金(jin)提纯技(ji)术、EB真空(kong)熔(rong)炼(lian)技术(shu)、钛锭无(wu)损探(tan)伤技术(shu)、高(gao)纯钛(tai)的杂(za)质(zhi)分(fen)析技术(shu)、钛(tai)靶材(cai)的制备技(ji)术(shu)、溅(jian)射(she)机(ji)台(tai)制备(bei)技术(shu)、溅射工艺(yi)和(he)薄(bao)膜性(xing)能测试(shi)技术单(dan)纯地研究钛(tai)靶材(cai)本(ben)身(shen)没有任(ren)何(he)意(yi)义(yi)。钛(tai)靶材(cai)的研(yan)发(fa)生(sheng)产及(ji)后(hou)续的(de)应(ying)用(yong)改进(jin)涉及(ji)一(yi)个从上游(you)原材料到产业(ye)中(zhong)游设(she)备制(zhi)造(zao)商和靶材制造(zao)商共(gong)同(tong)研(yan)发(fa)、下(xia)游钛靶(ba)材(cai)镀膜(mo)芯(xin)片应用(yong)的(de)整(zheng)个产业(ye)链。钛(tai)靶(ba)材性能与溅射(she)薄(bao)膜(mo)性(xing)能之(zhi)间的关(guan)系(xi),既(ji)有(you)利(li)于获得(de)满(man)足应(ying)用(yong)需要(yao)的薄膜性能,又有(you)利(li)于更(geng)好的(de)使用(yong)靶(ba)材,充分(fen)发(fa)挥其作用(yong),促进靶材产(chan)业发展。目前正处(chu)在集成(cheng)电(dian)路产业(ye)在中国(guo)大(da)陆(lu)蓬(peng)勃(bo)发展(zhan)的(de)阶(jie)段(duan),机(ji)遇(yu)和挑(tiao)战并存,如果(guo)不(bu)能抓住(zhu)机(ji)遇(yu)把(ba)靶材(cai)制造、薄(bao)膜(mo)制造和(he)检测(ce)设(she)备国(guo)产化(hua),我国与国际水(shui)平(ping)的差距(ju)必(bi)将越(yue)来(lai)越大(da),不仅(jin)不(bu)能夺(duo)回(hui)由(you)外(wai)商(shang)占(zhan)领的国内(nei)市(shi)场,更(geng)无法(fa)参与国际(ji)市(shi)场的竞(jing)争。
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