濺射靶材的靶極濺射制備按工藝可分為熔融法和粉末冶金兩大類。高純金屬如Al、Ti、Ni、Cu、Co等具有良好塑性,使用熔融法制備,將一定成分配比的合金原料熔煉電子束或電弧、等離子熔煉等,再將合金熔液澆注于模具中,形成鑄錠,最后將得到的錠進行熱處理和機械加工,制成靶材。
為保證鑄錠中雜質元素含量盡可能低, 通常其冶煉和澆注在真空或保護性氣氛下進行。但鑄造過程中, 材料組織內部難免存在一定的孔隙率, 這些孔隙會導致濺射過程中的微粒飛濺, 從而影響濺射薄膜的質量。為此, 需要后續熱加工和熱處理工藝降低其孔隙率。通常該法制備的靶材雜質含量(特別是氣體雜質含量)低,密度高,可大型化生產;但是仍存在靶材晶粒尺寸和晶粒織構取向均勻性較難控制的缺點。
對于W、Mo和R等難熔金屬及合金材料,通常采用粉末燒結法制備濺射靶極。粉末冶金法是將一定成分配比的合金原料熔煉, 澆注成鑄錠后再粉碎, 將粉碎形成的粉末經等靜壓成形, 再高溫燒結, 最終形成靶材。常用的粉末冶金工藝包括冷壓、真空熱壓和熱等靜壓等。粉末冶金法適合于難熔金屬如鎢、鉬靶材及陶瓷靶材的制備。優點是靶材成分均勻,可獲得超細晶粒;缺點是雜質含量高,同時密度低,容易造成微粒飛濺。
高純濺射靶材是伴隨著半導體工業的發展而興起的,研發生產設備專用性強,涉及測試平臺精密度高。全球半導體工業的區域集聚性造就了高純濺射靶材生產企業的高度聚集。濺射鍍膜工藝起源于國外,西方國家投入較早。目前,全球半導體濺射靶材研制和生產主要集中在美國、日本少數幾家公司。以霍尼韋爾(美國)、日礦金屬(日本)、東曹(日本)等跨國集團為代表的濺射靶材生產商較早涉足該領域,經過幾十年的技術積淀,憑借其雄厚的技術力量、精細的生產控制和過硬的產品質量居于全球濺射靶材市場的主導地位,占據絕大部分市場份額。
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