高純?yōu)R射靶材應用領域主要包括半導體、面板、光伏及光學器件。集成電路、平板顯示器、太陽能電池、信息存儲、工具改性、光學器件、高檔裝飾用品等生產(chǎn)過程中均需要進行濺射鍍膜工藝,濺射靶材應用領域非常廣闊。對于靶材用量較大的行業(yè)主要有集成電路、平板顯示器、太陽能電池、磁記錄媒體、光學器件等。其中,高純?yōu)R射靶材則主要用于對材料純度、穩(wěn)定性要求更高的領域,如集成電路、平板顯示器、太陽能電池、磁記錄媒體、智能玻璃等行業(yè)。
半導體芯片對濺射靶材的技術要求極高,價格也極其昂貴,對于靶材純度和技術的要求高于平面顯示器、太陽能電池等其他應用領域。半導體芯片對濺射靶材的金屬材料純度、內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)等方面都設定了極其苛刻的標準,濺射靶材若雜質(zhì)含量過高,形成的薄膜就無法達到使用所要求的電性能,并且在濺射過程中易在晶圓上形成微粒,導致電路短路或損壞,將嚴重影響薄膜的性能。一般而言,芯片制造對濺射靶材金屬純度的要求高,通常要求達到99.9995%(5N5)以上,平板顯示器、太陽能電池分別要求達到99.999%(5N)、99.995%(4N5)以上即可。
半導體靶材:用于晶圓導電阻擋層及封裝金屬布線層制作
在晶圓制作及芯片封裝兩大環(huán)節(jié)均需要用于到濺射靶材,其中在晶圓制造環(huán)節(jié),靶材主要用于執(zhí)著晶圓導電層、阻擋層以及金屬柵極,而且在芯片封裝環(huán)節(jié),靶材用來生成凸點下金屬層、布線層等金屬材料。雖然靶材正在晶圓制造和芯片封裝領域用量不大,根據(jù)SEMI的統(tǒng)計數(shù)據(jù),靶材在晶圓制造及封裝過程成本占比均約在3%左右,但是由于濺射靶材的品質(zhì)直接影響導電層、阻擋層的均勻程度及性能,進而影響芯片傳輸速度及穩(wěn)定性,因此靶材是半導體生產(chǎn)的核心原材料之一。

在晶圓制作環(huán)節(jié),半導體用濺射靶材主要用于晶圓導電層及阻擋層和金屬柵極的制作,主要用到鋁、鈦、銅、鉭等金屬,芯片封裝用金屬靶材于晶圓制作類似,主要有銅、鋁、鈦等。其中,晶圓制作導電層使用金屬靶材主要有鋁靶和銅靶,阻擋層使用金屬靶材主要有鉭靶和鈦靶,阻擋層主要有兩個作用,一方面是阻隔與絕緣,防止導電層金屬擴散到晶圓主體材料硅中,另一方面作為黏附,用于粘結(jié)金屬和硅材料。一般來說,110nm技術節(jié)點以上晶圓分別用鋁、鈦作為導線及阻擋層的薄膜材料,110nm以下晶圓分別使用銅,鉭材料作為導線及阻擋層的薄膜材料,隨著晶圓制程的縮小,未來對銅靶、鉭靶以及制作金屬柵極用鈦靶的用量占比將不斷提升。
面板靶材:主要用于制作ITO玻璃及觸控屏電極
平板顯示行業(yè)主要在顯示面板和觸控屏面板兩個產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要使用靶材濺射鍍膜,主要用于制作ITO玻璃及觸控屏電極,用量大的是氧化銦錫(ITO)靶材,其次還有鉬、鋁、硅等金屬靶材。1)平板顯示面板的生產(chǎn)工藝中,玻璃基板要經(jīng)過多次濺射鍍膜形成ITO 玻璃,然后再經(jīng)過鍍膜,加工組裝用于生產(chǎn)LCD 面板、PDP 面板及OLED 面板等;2)觸控屏的生產(chǎn)則還需將ITO 玻璃進行加工處理、經(jīng)過鍍膜形成電極,再與防護屏等部件組裝加工而成。采用硅靶材濺鍍形成的二氧化硅膜則主要起增加玻璃與ITO 膜的附著力和平整性、表面鈍化和保護等作用,MoAlMo(鉬鋁鉬)靶材鍍膜后蝕刻主要起金屬引線搭橋的作用。此外,為了實現(xiàn)平板顯示產(chǎn)品的抗反射、消影等功能,還可以在鍍膜環(huán)節(jié)中增加相應膜層的鍍膜。
光伏靶材:用于形成太陽能薄膜電池的背電級
靶材主要用于生成太陽能薄膜電池的背電極,晶體硅太陽能電池較少用到濺射靶材。太陽能電池主要包括晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池,晶體硅太陽能電池轉(zhuǎn)化效率較高、性能穩(wěn)定,且各個產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)比較成熟,占據(jù)了太陽能電池市場的主導地位。而晶體硅太陽能電池按照生產(chǎn)工藝不同可分為硅片涂覆型太陽能電池以及PVD 工藝高轉(zhuǎn)化率硅片太陽能電池,其中硅片涂覆型太陽能電池的生產(chǎn)不使用濺射靶材,目前靶材主要用于太陽能薄膜電池領域。
靶材濺射鍍膜形成的太陽能薄膜電池的背電級主要有三個用途:第一,它是各單體電池的負極;第二,它是各自電池串聯(lián)的導電通道;第三,它可以增加太陽能電池對光的反射。太陽能薄膜電池用濺射靶材主要為方形板狀,對純度要求沒有半導體芯片用靶材要求高,一般在99.99%以上。目前制備太陽能電池較為常用的濺射靶材包括鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及ITO靶、AZO靶(氧化鋁鋅)等。其中鋁靶、銅靶用于導電層薄膜,鉬靶、鉻靶用于阻擋層薄膜,ITO靶、AZO靶用于透明導電層薄膜。
光學器件靶材:使用光學鍍膜改變光波傳導特性
光學器件需依靠光學鍍膜形成一層或多層的介電質(zhì)膜和金屬膜,通過二者組成的膜系來改變光波傳導的特性,包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改變,主要用到硅、鈮、二氧化硅、鉭等靶材。光學器件應用范圍非常廣泛,主要包括智能手機、車載鏡頭、安防監(jiān)控設備、數(shù)碼相機、光碟機、投影機等,高端的應用產(chǎn)品包括航空航天監(jiān)測鏡頭、生物識別設備、生命科學中DNA 測序等研究設備、醫(yī)療檢查儀器鏡頭、半導體檢測設備以及大視場投影鏡頭(如IMAX)、3D打印機等儀器設備所需的光學元器件及光學鏡頭。