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装饰镀膜平面显示制造领域对溅射钛靶材的技术与性能要求

发布时间:2022-09-14 22:07:00 浏览次数 :

磁控溅射是制备薄膜材料的关键技术,而钛靶材是这项技术中需要使用的镀膜材料。现在很多行业,如集成电路,装饰镀膜行业、平面显示等都需要用到磁控溅射技术,这些行业对于产品的质量要求高,且技术含量高,因此对于使用到的钛靶材的技术及性能也有十分严格的要求,宝鸡中扬金属结合对溅射钛靶材的技术及性能要求,将其整理如下:

一、溅射钛靶材的技术要求

1、纯度要求

钛靶材的纯度对溅射薄膜的性能影响很大。钛靶材的纯度越高,溅射钛薄膜的中的杂质元素粒子越少,导致薄膜性能越好,包括耐蚀性及电学、光学性能越好。不过在实际应用中,不同用途钛靶材对纯度要求不一样。例如,一般装饰镀膜用钛靶材对纯度的要求并不苛求,而集成电路、显示器体等领域用钛靶材对纯度的要求高很多。靶材作为溅射中的阴极源,材料中的杂质元素和气孔夹杂是沉积薄膜的主要污染源。气孔夹杂会在铸锭无损探伤的过程中基本去除,没有去除的气孔夹杂在溅射的过程中会产生放电现象,进而影响薄膜的质量;而杂质元素含量只能在全元素分析测试结果中体现,杂质总含量越低,钛靶材纯度就越高。随后颁布标准《YS/T 893-2013电子薄膜用高纯钛溅射靶材》,规定3个纯度钛靶材单个杂质含量及总杂质含量不同的要求。

钛靶材

2、平均晶粒尺寸要求

通常钛靶材为多晶结构,晶粒大小可由微米到毫米量级,细小尺寸晶粒靶的溅射速率要比粗晶粒靶快,在溅射面晶粒尺寸相差较小的靶,溅射沉积薄膜的厚度分布也较均匀。研究发现,若将钛靶的晶粒尺寸控制在100 pμm 以下,且晶粒大小的变化保持在20%以内,其溅射所得薄膜的质量可得到大幅度改善。集成电路用钛靶材平均晶粒尺寸要求在30μm以内,超细晶钛靶材平均晶粒尺寸在10 μm以下。

3、结晶取向要求

金属钛是密排六方结构,由于在溅射时钛靶材原子容易沿着原子六方紧密排列方向优先溅射出来,因此,为达到高溅射速率,可通过改变靶材结晶结构的方法来增加溅射速率。目前大多数集成电路钛靶材溅射面晶面族为60%以上,不同厂家生产的靶材晶粒取向略有不同,钛靶材的结晶方向对溅射膜层的厚度均匀性影响也较大。平面显示和装饰镀膜的薄膜尺寸偏厚,所以对应钛靶材对晶粒取向要求比较低。

4、结构均匀性要求

结构均匀性也是考察靶材质量的重要技术指标之一。对于钛靶材不仅要求在靶材的溅射平面,而且在溅射面的法向方向成分、晶粒取向和平均晶粒度均匀性。只有这样钛靶材在使用寿命内,在同一时间内能够得到厚度均匀、质量可靠的、晶粒大小一致的钛薄膜。

5、几何形状与尺寸要求

主要体现在加工精度和加工质量方面,如加工尺寸、表面平整度、粗糙度等。如安装孔角度偏差过大,无法正确安装;厚度尺寸偏小会影响靶材的使用寿命;密封面和密封槽尺寸过于粗糙会导致靶材安装后真空出现问题,严重的导致漏水;靶材溅射面粗糙化处理可使靶材表面布满丰富的凸起,在效应的作用下,这些凸起的电势将大大提高,从而击穿介质放电,但是过大的凸起对于溅射的质量和稳定性是不利的。

6、焊接结合要求

通常对于高熔点钛与低熔点铝材料的扩散焊接,主要是基于单向或者双向加压的真空扩散连接技术进行研究或采用热等静压技术实现钛、铝金属材料的高压中低温直接扩散连接。

二、溅射钛靶材的性能要求

不同行业钛靶材要求也有很大差别,主要包括:纯度、微观组织、 焊接性能、尺寸精度几个方面,具体性能要求如下:

1、纯度:非集成电路用99.9%;集成电路用99.995%、 99.99%。

2、微观组织:非集成电路用平均晶粒小于100μm;集成电路用平均晶粒小于30μm、超细晶平均晶粒小于10μm。

3、焊接性能:非集成电路用钎焊、单体;集成电路用单体、钎焊、扩散焊。

4、尺寸精度:非集成电路用0.1mm;集成电路用0.01mm。

以上就是溅射钛靶材的技术及性能要求,钛靶材的性能关乎着溅射薄膜的性能,可充分利用与使用靶材,也可满足需要的薄膜要求,发挥出其价值,所以钛靶材在行业中的应用,其技术和性能的要求非常的重要。

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