中國粉體網訊 在半導體產業鏈里面，一個小而美的材料，那就是靶材。從名稱中不難理解，靶材就是要被射中的靶，但是這里我們所說的靶材并不是射箭的那個靶材，而是高速核能粒子，通過不同的靶材，就可得到不同的膜系。雖然靶材并不像硅片或者光刻膠一樣顯眼，但是作用不可小覷。
什么是靶材？
不少人可能對靶材比較陌生，可是它卻早早潛伏在你的生活中，比如我們形影不離的手機。芯片是手機的靈魂，那我們這里所說的靶材就是芯片的靈魂，芯片上有很多密密麻麻的金屬線，這些金屬線并不是人工焊上去的，而是必須要高純度的金屬靶材，通過濺射的方式完成。濺射是制備薄膜材料的主要技術，它利用離子源產生的離子，在真空中經過加速聚集，而形成高速度能的離子束流，轟擊固體表面，離子和固體表面原子發生動能交換，使固體表面的原子離開固體并沉積在基底表面，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。
濺射靶材的種類
濺射靶材的種類相當多，即使相同材質的靶材又有不同的規格。
按照形狀分類，長靶、方靶、圓靶
按照成分分類，金屬靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材
陶瓷化合物靶材根據化學組成及應用的組成分類，也是今天要講的重點。
按照應用分類，分為半導體關聯陶瓷靶材、顯示陶瓷靶材、磁記錄陶瓷靶材、光記錄陶瓷靶材、超導陶瓷靶材、巨磁電阻陶瓷靶材等。
按化學組成，可分為氧化物陶瓷靶材、硅化物陶瓷靶材、氮化物陶瓷靶材、氟化物陶瓷靶材和硫化物陶瓷靶材等。其中平面顯示ITO陶瓷靶材國內已廣泛生產應用。
陶瓷靶材的應用
1、ITO陶瓷靶材
ITO（氧化銦錫）靶材是濺射靶材中陶瓷靶材（化合物靶材）的一種，在顯示靶材中占比將近50%。ITO靶材就是將氧化銦和氧化錫粉末按一定比例混合后經過一系列的生產工藝加工成型，再高溫氣氛燒結（1600度，通氧氣燒結）形成的黑灰色陶瓷半導體。
在平面顯示器制造過程中，ITO陶瓷靶材是用來制作透明電極的。ITO靶材經過磁控濺射在玻璃上或其他基底形成一層100nm左右的透明導電功能薄膜（TCO），薄膜經過刻蝕后即可作為各種透明電極。目前，ITO陶瓷靶材已經在國內大規模生產。
2、柵極高電介質膜用陶瓷靶材
半導體關聯陶瓷靶材，主要應用于柵極電介質膜，隨著動態讀寫存儲器向高集成度、大容量的發展，新型高介電薄膜的研制也日益迫切。HfO2薄膜由于具有高介電常數、高介電強度、低介電損耗、低漏電流及良好的電容——電壓特性，良好的穩定性以及能與基體硅的牢固結合等優點，被認為是最有前途的新型絕緣介質膜。
3、鈣鈦礦型稀土氧化物巨磁電阻陶瓷靶材
稀土氧化物巨磁電阻材料應用領域十分廣泛，而且具有金屬多層膜巨磁電阻材料不可比擬的優點。1999年稀土氧化物巨磁電阻材料器件市場達30億美元，相應靶材市場達3億美元。隨著全球“卡式消費”時代到來，稀土氧化物巨磁電阻靶材市場將急劇增大。目前，在我國大力開發稀土錳氧化巨磁電阻陶瓷靶材將促進稀土材料向功能薄膜應用領域發展，帶動信息產業的發展，具有巨大的經濟效益和社會效益。
陶瓷靶材的特性要求
為了提高濺射效率及確保沉積薄膜的質量，經大量實驗表明，對濺射陶瓷靶材有以下要求：
純度。陶瓷靶材的純度對濺射薄膜的性能影響挺大，陶瓷靶材的純度越高，濺射薄膜的均應性和批量產品質量的一致性挺好。
密度。為了減少陶瓷靶材中的氣孔，提高薄膜的性能，一般要求濺射陶瓷靶材具有高密度。
成分與結構均勻性。為保證濺射薄膜均勻，尤其在復雜的大面積鍍膜應用方面，必須做到靶材成分與結構均勻性好，這也是考慮陶瓷靶材質量的重要指標之一。
濺射陶瓷靶材制作面臨主要技術問題
1、如何提高濺射靶材利用率
在平面磁控濺射過程中，由丁正交電磁場對濺射離子的作用關系，濺射靶在濺射過程中將產生不均勻沖蝕（Ersion）現象，從而造成濺射靶材的利用率普遍低下，只有30%左右。近年來，設備改善后靶材的利用率提高到50%左右。怎樣提高濺射靶材的利用率是今后研究設計靶材、濺射設備的主要發展方向之一。
2、解決濺射過程中的微粒飛濺
濺射鍍膜過程中，致密度較小的濺射靶受轟擊時，由于靶材內部孔隙內存在的氣體突然釋放，造成大尺寸的靶材或微粒飛濺，這些微粒的出現會降低薄膜品質。一般，粉末冶金工藝制備的濺射靶材大都存在致密度低的問題，容易造成微粒飛濺，對粉未冶金濺射靶材則應提高原料粉木純度，并采用等離子燒結、微波燒結等快速致密化技術，以降低靶材孔隙率。
3、解決靶材的結晶取向
靶材濺射時，靶材中的原子最容易沿著密排面方向擇優濺射出來。材料的結晶方向對濺射速率和濺射膜層的厚度均勻性影響較大。因此，獲得一定結晶取向的靶材結構對解決上述問題至關重要，但要使靶材組織獲得一定取向的結晶結構，存在較大難度。只有根據靶材的組織結構特點、采用不同的成型方法，熱處理工藝進行控制。
靶材發展趨勢
小靶材，大作用，作為芯片靈魂般的存在，靶材在我國的國產化率竟然不足10%，在靶材產業鏈中我國主要集中在中低端領域，靶材制造環節和靶材鍍膜環節，技術壁壘相對較低一些，國內靶材企業大多集中在這一領域。隨著國內半導體集成電路、記錄介質、平面顯示及工作表面涂層等高技術產業的發展，為中國靶材制造業的發展提供機遇和挑戰，如何解決以上問題，為國內外用戶提供高質量的濺射靶材，是擺在國內材料工作者面前的現實問題。
參考來源：
陳建軍等人：濺射靶材的種類、應用、制備及發展趨勢
吳智華等人：陶瓷靶材的 發展與應用
惠耀輝等人：高性能ITO陶瓷靶材生產技術發展趨勢
張明杰等人：ITO陶瓷靶材的制備方法及研究現狀
（中國粉體網編輯整理/空青）
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