磁控溅射镀膜技术简介

磁控溅射镀膜是一种新型的物理气相镀膜方式,相比于蒸发镀膜方式,其在很多方面有相当明显的优势。作为一项已经发展的较为成熟的技术,磁控溅射已经被应用于许多领域。

 

 

磁控溅射镀膜是一种新型的物理气相镀膜方式,就是用电子枪系统把电子发射并聚焦在被镀的材料上,使其被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离材料飞向基片淀积成膜。这种被镀的材料就叫溅射靶材。 溅射靶材有金属,合金,陶瓷,硼化物等。溅射靶材主要应用于电子及信息产业,如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等;亦可应用于玻璃镀膜领域;还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。随着科技的不断进步,显示屏被运用到越来越多的领域,如在通讯设施、家电、办公用品等领域。

1. 磁控溅射靶材的分类

根据材料的成分不同,靶材可分为金属靶材、合金靶材、无机非金属靶材等。其中无机非金属靶材又可分为氧化物、硅化物、氮化物和氟化物等不同种类靶材。

根据几何形状的不同,靶材可分为长(正)方体形靶材、圆柱体靶材和不规则形状靶材;此外,靶材还可以分为实心和空心两种类型靶材。

目前靶材最常用的分类方法是根据靶材应用领域进行划分,主要包括半导体领域应用靶材、记录介质应用靶材、显示薄膜应用靶材、光学靶材、超导靶材等。

其中半导体领域用靶材、记录介质用靶材和显示靶材是市场需求规模最大的三类靶材。

 

2. 磁控溅射靶材的应用领域

磁控溅射靶材主要应用于电子及信息产业,如集成电路、信息储存、液晶存储、液晶显示器、电子控制器件等,亦可应用于玻璃镀膜领域,还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、化学电镀、金属泡沫材料、高档装饰用品等行业。

①信息存储产业

在信息存储产业中,使用溅射靶材制备的相关薄膜产品有硬盘、磁头、光盘(CD-R,CD,DVD)、磁光相变光盘(MO,C-RW,DVD-KAM)。

②集成电路产业

集成电路用靶材在全球靶材市场中占较大份额。其溅射产品主要包括电极互相连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光盘掩膜、电容器电极膜、电阻薄膜等。

③平面显示器产业

平面显示器包括:液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)、场致发光显示器(E-L)、场发射显示器(PED)。目前,在平面显示器市场中以液晶显示器LCD市场最大,份额高达80%。

④光学薄膜行业

玻璃镀膜采用的靶材主要有:In2O3、SnO2、Co-Cr、Cu、Cr、Ni、Sn等。汽车后镜用靶材主要有:Cr、Al、SnO2、TiO2等。

 

3. 磁控溅射靶材的制备方法

磁控溅射靶材的制备技术方法按生产工艺可分为熔融铸造法和粉末冶金法两大类,在靶材的制备过程中,除严格控制材料的纯度、致密度、晶粒度以及结晶取向之外,对热处理工艺条件、后续成型加工过程亦需要加以严格的控制,以保证靶材的质量。

①熔融铸造法

与粉末冶金法相比,熔融铸造法生产的靶材产品杂质含量低,致密度高。

②粉末冶金法

通常,熔融铸造法无法实现难熔金属溅射靶材的制备,对于熔点和密度相差较大的两种或两种以上的金属,采用普通的熔融铸造法,一般也难以获得成分均匀的合金靶材;

对于无机非金属靶材、复合靶材,熔融铸造法更是无能为力,而粉末冶金法是解决制备上述靶材技术难题的最佳途径。同时,粉末冶金工艺还具有容易获得均匀细晶结构、节约原材料、生产效率高等优点。