电子靶材材料的制作

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摘要 在制造信息基础产品过程中，需要应用各种电子靶材，本文主要介绍了电子靶材应用，电子靶材特性要求，电子靶材制造工艺。

关键词 电子靶材；制作；溅射

中图分类号 TN304 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)101-0174-02

1 电子靶材应用

1.1 靶材在微电子领域的应用

在全部应用产业中，对靶材与薄膜溅射提出严格要求的是半导体业。目前已经制造出12英寸的硅圆晶片，同时互联线也在减小宽度。制造硅片商对靶材的要求是较大的尺寸、较高的纯度和细晶粒，需要靶材制造的微观结构应更好。比较铜和铝，拥有比较高的迁移抗电功能以及较低电阻率的是铜，同时符合了0.25 μm以下的半导体工艺的亚微米布线要求。可是却产生了其他一系列的问题，铜和有机介质拥有较低强度的附着能力，造成应用芯片时腐蚀了铜互连线发生断路。为了能够有效解决这个问题，应增加阻挡层在介质层和铜之间。

1.2 靶材在平面显示器中的应用

近些年来平面显示器已经大幅度进入了以阴极射线管为主要材料的电视机及电脑显示器市场，同时提出了ITO靶材的技术要求。目前ITO靶材主要包含两种，一是利用混合之后的氧化铟和氧化锡热等静压或在纳米的状态下进行烧结，一是利用合金铟锡靶材。合金铟锡靶材能够利用反应直流溅射制造薄膜，可是由于在靶表面发生氧化反应对溅射率造成的影响，并且很难获得合金大尺寸的靶材。当前通常利用第一种方式制作ITO靶材，采用溅射反应镀膜，其拥有较快的沉积速度，并且能够准确的控制膜厚度，较高的电导效率，良好的薄膜一致性，与基板具有极强的附

着力。

2 电子靶材特性要求

2.1 靶材的纯度

微电子产业近些年来出现了快速的发展，硅片自身的尺寸迅速发展为12时，布线具有的宽度也变得更小。在淀积溅射操作的整个程序中，针对淀积面积呈现的不断扩大情况，对薄膜成膜面积具有的均匀性也提出了更高的要求，这样才能保证布线在细小状态下的质量。当前0.18 μm靶材线条的制备，要求纯度达到99.999%。

因为碱金属离子存在于绝缘层时极容易变成具有可移动性的离子，这样就降低了元器件拥有的性能，钛和铀等元素就会产生射线α，致使器件出现了软击穿，铁离子则发生了增加氧元素或者是界面上的漏电等，因此生产靶材厂家必须标注其含有杂质的数量和种类。

2.2 靶材晶粒具有的尺寸

2.3 靶材结晶结构

靶材在溅射过程中原子非常容易选择六方原子排列最紧密的方向发生溅射，因此，为了能够获得溅射最高的速率，一般将靶材拥有的结晶结构进行改变以提升溅射效率。材料的不同也会拥有结晶的不同结构，因此需要利用成型的不同方法，结晶材料的方向对溅射薄膜均匀厚度也会造成比较大的影响。

3 电子靶材制造工艺

我们研究的电子靶材主要在光盘中的保护膜电介质中应用，其组成成分主要为ZnS与SiO2。

3.1 选择工艺根据

为了能够获得较高质量和均匀一致的膜层，必须拥有较高的纯度。与此同时为了提升生产效率，节约成本，满足自动化生产的要求，必须使用高密度和大尺寸的靶材。例如，作为保护光盘的介质材料非常不容易分解，材料自身既不容易达到致密化要求，并且其具有了较大的热膨胀系数及较差的导热功能，在制造过程中非常容易出现碎裂，伴随着逐渐增高的密度，也会产生极大的碎裂倾向。所以，使用一般的方法很难达到以上要求。按照生产实践能够知道，使用冷等静压进行成形处理得到的坯体具有较高的密度。热等静压操作时外部的压力能够对分解起到抑制作用，同时充分发挥了等压作用，得到的成品具有高致密度。由于靶材材料由包套包覆，在制备过程中可以减少杂质，进而得到比较高的纯度。这个工艺的另一优点是获得的材料尺寸较大，所以，双等静压操作工艺满足了制备高性能、大尺寸靶材的要求。此外，等静压工艺可以同时制作一定数量的制成品，有效提升了生产效率，节约了成本。

3.2 制造工艺过程

试制产品使用了两种工艺操作。一是冷等静压和热等静压结合的工艺：粉料、配料、配合、分筛、冷等静压、调整、包套、抽气、装封、热等静压、去除包套、加工、质检、成形。一是冷等静压与热压工艺：粉料、配料、配合、分筛、冷等静压、调整、热压、加工、质检、成形。

3.2.1 热等静压操作

①预处理粉末。ZnS粉末自身由于制作方法和纯度的问题，因此利用粉料已经吸收了一部分水分，并且分解工作十分容易。这样就很难令冷等静压成形，没有办法操作热等静压。需要对粉末实施预先的脱气处理，同时进行稳定化和去水操作。经过大量实践获得了较为理想的高真空工艺。粉末进行预处理后经过造粒、混粉及备冷之后用作静压操作。②冷等静压处理成形。操作工艺最佳压力在160到200千帕之间，并且保压20分钟，制成300 mm直径的坯体。因为冷等静压存在的局限性，造成很难压制比较规则的成形坯体，必须利用加工机器才能获得符合尺寸要求的坯体。③包套与装封。必须在包套密闭状态下进行热等静压，包套操作对制备材料质量非常重要，经过一系列实践，选择包套材料为高Ni不锈钢，使用陶瓷喷涂在其内表层。装封包套的办法是氩弧焊，保证了焊缝的密闭性与强度。⑤抽真空处理。热等静压包套密闭操作时应确保为真空情况，利用热等静压制作的关键步骤是抽真空。⑥热等静压操作。最关键的步骤就是热等静压，决定其操作参数直接影响着制造材料的各种性能。其中升降温制度、压力的大小等对于是否能够获得没有裂缝、较大尺寸、较高密度的靶材发挥了重要作用。预处理过程对热等静压也会造成极大的影响，假如没有充分排气，热等静压则会产生胀套现象。加压机假如较早操作，这时温度会比较低，材料在包套内具有较大的脆性，无法承受较大的压力冲击，容易造成裂纹。

3.2.2 热压操作

预处理粉料与成形冷等静压大体上与热等静压相同。利用高纯石墨作为模具，为了方面进行脱模，将少量BN涂在石墨模具的内表面与料发生接触的位置。石墨属于发热体，由于其感应性加热故采用双向进行加压。热压操作时，对升降温度过程中压力拥有十分严格的要求。制造符合靶材密度要求的同时，应当尽量减小靶材中的热应力，避免裂纹的出现。

3.3 试制结果

利用以上两种操作都制作了符合要求的靶材材料。

4 结束语

本文简要介绍了电子靶材的热等静压与热压工艺，经过研究两种工艺都能够生产出符合要求的靶材，满足了使用溅射的

要求。

参考文献

[1]努力古.溅射靶材的制备及发展趋势[J].新疆有色金属,2008,5.

[2]刘志坚.溅射靶材的应用及制备初探[J].南方金属,2009,6.

作者简介

陈卫飞（1978—），男，湖南株洲人，本科，工程师，研究方向：ITO、靶材、有色金属材料。