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靶材是高速荷能粒子轟擊的目標(biāo)材料，通常用于磁控濺射、多弧離子鍍或其他類型的鍍膜系統(tǒng)中，以濺射形成各種功能薄膜。在激光武器中，靶材與不同功率密度、不同輸出波形、不同波長的激光相互作用時會產(chǎn)生不同的殺傷破壞效應(yīng)。靶材
高速荷能粒子轟擊的目標(biāo)材料
鍍膜靶材是通過磁控濺射、多弧離子鍍或其他類型的鍍膜系統(tǒng)在適當(dāng)工藝條件下濺射在基板上形成各種功能薄膜的濺射源。簡單說的話，靶材就是高速荷能粒子轟擊的目標(biāo)材料，用于高能激光武器中，不同功率密度、不同輸出波形、不同波長的激光與不同的靶材相互作用時，會產(chǎn)生不同的殺傷破壞效應(yīng)。
例如：蒸發(fā)磁控濺射鍍膜是加熱蒸發(fā)鍍膜、鋁膜等。更換不同的靶材（如鋁、銅、不銹鋼、鈦、鎳靶等），即可得到不同的膜系（如超硬、耐磨、防腐的合金膜等）。
基本信息
| 中文名 | 靶材 |
| 外文名 | target material |
| 材質(zhì)分類2 | 陶瓷靶材 |
| 材質(zhì)分類3 | 合金靶材 |
| 材質(zhì)分類1 | 金屬靶材 |
簡介
材質(zhì)分類
?金屬靶材
鎳靶Ni、鈦靶Ti、鋅靶Zn、鉻靶Cr、鎂靶Mg、鈮靶Nb、錫靶Sn、鋁靶Al、銦靶In、鐵靶Fe、鋯鋁靶ZrAl、鈦鋁靶TiAl、鋯靶Zr、鋁硅靶AlSi、硅靶Si、銅靶Cu、鉭靶Ta、鍺靶Ge、銀靶Ag、鈷靶Co、金靶Au、釓靶Gd、鑭靶La、釔靶Y、鈰靶Ce、不銹鋼靶、鎳鉻靶NiCr、鉿靶Hf、鉬靶Mo、鐵鎳靶FeNi、鎢靶、W等。
?陶瓷靶材
ITO靶、氧化鎂靶、氧化鐵靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化鈦靶、氧化鉻靶、氧化鋅靶、硫化鋅靶、二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化鈰靶、二氧化鋯靶、五氧化二鈮靶、二氧化鈦靶、二氧化鋯靶，、二氧化鉿靶，二硼化鈦靶，二硼化鋯靶，三氧化鎢靶，三氧化二鋁靶五氧化二鉭，五氧化二鈮靶、氟化鎂靶、氟化釔靶、硒化鋅靶、氮化鋁靶，氮化硅靶，氮化硼靶，氮化鈦靶，碳化硅靶，鈮酸鋰靶、鈦酸鐠靶、鈦酸鋇靶、鈦酸鑭靶、氧化鎳靶、濺射靶材等。
?合金靶材
發(fā)展
各種類型的濺射薄膜材料在半導(dǎo)體集成電路(VLSI)、光碟、平面顯示器以及工件的表面涂層等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)90年代以來，濺射靶材及濺射技術(shù)的同步發(fā)展，極大地滿足了各種新型電子元器件發(fā)展的需求。例如，在半導(dǎo)體集成電路制造過程中，以電阻率較低的銅導(dǎo)體薄膜代替鋁膜布線：在平面顯示器產(chǎn)業(yè)中，各種顯示技術(shù)(如LCD、PDP、OLED及FED等)的同步發(fā)展，有的已經(jīng)用于電腦及計算機(jī)的顯示器制造；在信息存儲產(chǎn)業(yè)中，磁性存儲器的存儲容量不斷增加，新的磁光記錄材料不斷推陳出新這些都對所需濺射靶材的質(zhì)量提出了越來越高的要求，需求數(shù)量也逐年增加。
市場概況
日本。就美國而言．約有50家中小規(guī)模的靶材制造商及經(jīng)銷商，其中最大的公司員工大約有幾百人。不過為了能更接近使用者，以便提供更完善的售后服務(wù)，全球主要靶材制造商通常會在客戶所在地設(shè)立分公司。近段時間，亞洲的一些國家和地區(qū)，如臺灣．韓國和新加坡，就建立了越來越多制造薄膜元件或產(chǎn)品的工廠，如IC、液晶顯示器及光碟制造廠。
對靶材廠商而言，這是相當(dāng)重要的新興市場。中國靶材產(chǎn)業(yè)發(fā)展也是與日俱增，不斷的擴(kuò)大自己的規(guī)模和生產(chǎn)技術(shù)，國內(nèi)一線生產(chǎn)制造靶材的品牌已經(jīng)達(dá)到國外最頂尖的技術(shù)水平。2010年，日本三菱公司就在中國臺灣地區(qū)建立了光碟塒靶材的生產(chǎn)基地，可以滿足臺灣50%的靶材需要。
BCC(BusinessCommunicationsCompany，商業(yè)咨詢公司）最新的統(tǒng)計報告指出，全球靶材市場將以8.8%的年平均增長率（AAGR)在今后的5年內(nèi)持續(xù)增長，估計銷售額將從1999年的7.2億美元增加到2004年的11億美元。靶材是一種具有高附加價值的特種電子材料，主要使用在微電子，顯示器，存儲器以及光學(xué)鍍膜等產(chǎn)業(yè)上，用以濺射用于尖端技術(shù)的各種薄膜材料。BCC的報告顯示：全球的上述產(chǎn)業(yè)在1999年使用了2.88百萬公斤靶材。換算為面積，則濺射了363百萬平方米的薄膜。而若以單位靶材來計算，全球在1999年則大約使用了37400單位的靶材。這里所要指出的是，隨著應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的不同，靶材的形狀與大小也有所差異，其直徑從15Gm到3m都有，而上述的統(tǒng)計資料，則是平均化后的結(jié)果。
制作工藝
1）磁控濺射原理：
在被濺射的靶極（陰極）與陽極之間加一個正交磁場和電場，在高真空室中充入所需要的惰性氣體（通常為Ar氣），永久磁鐵在靶材料表面形成250～350高斯的磁場，同高壓電場組成正交電磁場。在電場的作用下，Ar氣電離成正離子和電子，靶上加有一定的負(fù)高壓，從靶極發(fā)出的電子受磁場的作用與工作氣體的電離幾率增大，在陰極附近形成高密度的等離子體，Ar離子在洛侖茲力的作用下加速飛向靶面，以很高的速度轟擊靶面，使靶上被濺射出來的原子遵循動量轉(zhuǎn)換原理以較高的動能脫離靶面飛向基片淀積成膜。磁控濺射一般分為二種：直流濺射和射頻濺射，其中直流濺射設(shè)備原理簡單，在濺射金屬時，其速率也快。而射頻濺射的使用范圍更為廣泛，除可濺射導(dǎo)電材料外，也可濺射非導(dǎo)電的材料，同時還可進(jìn)行反應(yīng)濺射制備氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射頻的頻率提高后就成為微波等離子體濺射，如今，常用的有電子回旋共振(ECR）型微波等離子體濺射。
2）磁控濺射靶材種類：
應(yīng)用領(lǐng)域
眾所周知，靶材材料的技術(shù)發(fā)展趨勢與下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的薄膜技術(shù)發(fā)展趨勢息息相關(guān)，隨著應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在薄膜產(chǎn)品或元件上的技術(shù)改進(jìn)，靶材技術(shù)也應(yīng)隨之變化。如Ic制造商．近段時間致力于低電阻率銅布線的開發(fā)，預(yù)計未來幾年將大幅度取代原來的鋁膜，這樣銅靶及其所需阻擋層靶材的開發(fā)將刻不容緩。另外，近年來平面顯示器（FPD）大幅度取代原以陰極射線管（CRT）為主的電腦顯示器及電視機(jī)市場．亦將大幅增加ITO靶材的技術(shù)與市場需求。此外在存儲技術(shù)方面。高密度、大容量硬盤，高密度的可擦寫光盤的需求持續(xù)增加．這些均導(dǎo)致應(yīng)用產(chǎn)業(yè)對靶材的需求發(fā)生變化。下面我們將分別介紹靶材的主要應(yīng)用領(lǐng)域，以及這些領(lǐng)域靶材發(fā)展的趨勢。
微電子領(lǐng)域
在所有應(yīng)用產(chǎn)業(yè)中，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對靶材濺射薄膜的品質(zhì)要求是最苛刻的。如今12英寸（300衄口）的硅晶片已制造出來．而互連線的寬度卻在減小。硅片制造商對靶材的要求是大尺寸、高純度、低偏析和細(xì)晶粒，這就要求所制造的靶材具有更好的微觀結(jié)構(gòu)。靶材的結(jié)晶粒子直徑和均勻性已被認(rèn)為是影響薄膜沉積率的關(guān)鍵因素。另外，薄膜的純度與靶材的純度關(guān)系極大，過去99.995%（4N5）純度的銅靶，或許能夠滿足半導(dǎo)體廠商0.35pm工藝的需求，但是卻無法滿足如今0.25um的工藝要求，而未米的0.18um}藝甚至0.13m工藝，所需要的靶材純度將要求達(dá)到5甚至6N以上。銅與鋁相比較，銅具有更高的抗電遷移能力及更低的電阻率，能夠滿足！導(dǎo)體工藝在0.25um以下的亞微米布線的需要但卻帶米了其他的問題：銅與有機(jī)介質(zhì)材料的附著強(qiáng)度低．并且容易發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致在使用過程中芯片的銅互連線被腐蝕而斷路。為了解決以上這些問題，需要在銅與介質(zhì)層之間設(shè)置阻擋層。阻擋層材料一般采用高熔點、高電阻率的金屬及其化合物，因此要求阻擋層厚度小于50nm，與銅及介質(zhì)材料的附著性能良好。銅互連和鋁互連的阻擋層材料是不同的．需要研制新的靶材材料。銅互連的阻擋層用靶材包括Ta、W、TaSi、WSi等．但是Ta、W都是難熔金屬．制作相對困難，如今正在研究鉬、鉻等的臺金作為替代材料。
顯示器用
平面顯示器（FPD)這些年來大幅沖擊以陰極射線管(CRT)為主的電腦顯示器及電視機(jī)市場，亦將帶動ITO靶材的技術(shù)與市場需求。如今的iTO靶材有兩種．一種是采用納米狀態(tài)的氧化銦和氧化錫粉混合后燒結(jié)，一種是采用銦錫合金靶材。銦錫合金靶材可以采用直流反應(yīng)濺射制造ITO薄膜，但是靶表面會氧化而影響濺射率，并且不易得到大尺寸的臺金靶材。如今一般采取第一種方法生產(chǎn)ITO靶材，利用L}IRF反應(yīng)濺射鍍膜．它具有沉積速度快．且能精確控制膜厚，電導(dǎo)率高，薄膜的一致性好，與基板的附著力強(qiáng)等優(yōu)點l。但是靶材制作困難，這是因為氧化銦和氧化錫不容易燒結(jié)在一起。一般采用ZrO2、Bi2O3、CeO等作為燒結(jié)添加劑，能夠獲得密度為理論值的93%~98%的靶材，這種方式形成的ITO薄膜的性能與添加劑的關(guān)系極大。日本的科學(xué)家采用Bizo作為添加劑，Bi2O3在820Cr熔化，在l500℃的燒結(jié)溫度超出部分已經(jīng)揮發(fā)，這樣能夠在液相燒結(jié)條件下得到比較純的ITO靶材。而且所需要的氧化物原料也不一定是納米顆粒，這樣可以簡化前期的工序。采川這樣的靶材得到的ITO薄膜的屯阻率達(dá)到8．1×10n-cm，接近純的ITO薄膜的電阻率。FPD和導(dǎo)電玻璃的尺寸都相當(dāng)火，導(dǎo)電玻璃的寬度甚至可以達(dá)到3133_，為了提高靶材的利用率，開發(fā)了不同形狀的ITO靶材，如圓柱形等。2000年，國家發(fā)展計劃委員會、科學(xué)技術(shù)部在《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)重點領(lǐng)域指南》中，ITO大型靶材也列入其中。
存儲用
在儲存技術(shù)方面，高密度、大容量硬盤的發(fā)展，需要大量的巨磁阻薄膜材料，CoF~Cu多層復(fù)合膜是如今應(yīng)用廣泛的巨磁阻薄膜結(jié)構(gòu)。磁光盤需要的TbFeCo合金靶材還在進(jìn)一步發(fā)展，用它制造的磁光盤具有存儲容量大，壽命長，可反復(fù)無接觸擦寫的特點。如今開發(fā)出來的磁光盤，具有TbFeCo/Ta和TbFeCo/Al的層復(fù)合膜結(jié)構(gòu)，TbFeCo/AI結(jié)構(gòu)的Kerr旋轉(zhuǎn)角達(dá)到58，而TbFeCofFa則可以接近0.8。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，低磁導(dǎo)率的靶材高交流局部放電電壓l抗電強(qiáng)度。
基于鍺銻碲化物的相變存儲器(PCM)顯示出顯著的商業(yè)化潛力，是NOR型閃存和部分DRAM市場的一項替代性存儲器技術(shù)，不過，在實現(xiàn)更快速地按比例縮小的道路上存在的挑戰(zhàn)之一，便是缺乏能夠生產(chǎn)可進(jìn)一步調(diào)低復(fù)位電流的完全密閉單元。降低復(fù)位電流可降低存儲器的耗電量，延長電池壽命和提高數(shù)據(jù)帶寬，這對于當(dāng)前以數(shù)據(jù)為中心的、高度便攜式的消費設(shè)備來說都是很重要的特征。
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作者
