溅射钛靶材的技术及性能要求有哪些？

溅射钛靶材的技术及性能要求有哪些？

磁控溅射是制备薄膜材料的关键技术，钛靶材是该技术所需的涂层材料。目前，许多行业，如集成电路、装饰涂料行业、平面显示等，都需要磁控溅射技术。这些行业对产品质量要求高，技术含量高。因此，对钛靶材的技术和性能也有非常严格的要求。让我们来看看溅射钛靶材的技术和性能要求。

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，溅射钛膜杂质元素颗粒越少，导致膜性能越好，包括耐腐蚀性、电学和光学性能。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/T893-2013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。

2、平均晶粒尺寸要求

通常钛靶材为多晶结构，晶粒尺寸可从微米到mm量级。小晶粒靶的溅射速率快于粗晶粒靶。溅射沉积膜的厚度分布也相对均匀。研究发现，若将钛靶的晶粒尺寸控制在100pμm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10μm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。薄膜尺寸较厚，对应钛靶材对晶粒取向要求较低。

4、结构均匀性要求

结构均匀性也是检验靶材质量的重要技术指标之一。钛靶材不仅需要在靶材的溅射平面上，还需要在溅射表面的方向成分、晶粒取向和平均晶粒度均匀性。只有这样，钛靶材才能获得厚度均匀、质量可靠、晶粒尺寸相同的钛膜。

5、几何形状与尺寸要求

主要体现在加工精度和质量上，如加工尺寸、表面平整度、粗糙度等。如果安装孔角偏差过大，安装不正确，厚度小会影响目标材料的使用寿命；密封面和密封槽尺寸过厚会导致真空问题和严重泄漏；目标溅射表面的粗糙处理可以使目标表面充满丰富的凸起效果下，突出电高，突破介质放电，但过度凸起不利于溅射的质量和稳定性。

6、焊接结合要求

通常，高熔点钛与低熔点铝材料的扩散焊接主要基于单向或双向压力的真空扩散连接技术，或采用热静压技术实现钛、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

钛靶材在不同行业的要求也有很大差异，主要包括：纯度、微组织、焊接性能、尺寸精度等，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、微组织:非集成电路平均晶粒小于100μm；集成电路平均晶粒小于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0.1mm，集成电路0.01mm。

以上是溅射钛目标材料的技术和性能要求。钛目标材料的性能与溅射膜的性能有关，可以充分利用和使用目标材料，也可以满足所需的膜要求，发挥其价值。因此，钛目标材料在行业中的应用，其技术和性能要求非常重要。