第一節(jié) 濺射靶材產(chǎn)品定義及基本屬性
一、產(chǎn)品定義、性能
1、產(chǎn)品定義
磁控濺射鍍膜是一種新型的物理氣相鍍膜方式，較之較早點(diǎn)的蒸發(fā)鍍膜方式，其很多方面的優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。作為一項(xiàng)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟的技術(shù)，磁控濺射已經(jīng)被應(yīng)用于許多領(lǐng)域。
濺射是制備薄膜材料的主要技術(shù)之一，它利用離子源產(chǎn)生的離子，在真空中經(jīng)過(guò)加速聚集，而形成高速度能的離子束流，轟擊固體表面，離子和固體表面原子發(fā)生動(dòng)能交換，使固體表面的原子離開(kāi)固體并沉積在基底表面，被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料，稱為濺射靶材。
磁控濺射鍍膜靶材：
金屬濺射鍍膜靶材，合金濺射鍍膜靶材，陶瓷濺射鍍膜靶材，硼化物陶瓷濺射靶材，碳化物陶瓷濺射靶材，氟化物陶瓷濺射靶材，氮化物陶瓷濺射靶材，氧化物陶瓷靶材，硒化物陶瓷濺射靶材，硅化物陶瓷濺射靶材，硫化物陶瓷濺射靶材，碲化物陶瓷濺射靶材，其他陶瓷靶材，摻鉻一氧化硅陶瓷靶材(Cr-SiO)，磷化銦靶材(InP)，砷化鉛靶材(PbAs)，砷化銦靶材(InAs)。
高純高密度建設(shè)靶材有：
濺射靶材（純度：99.9%-99.999%）
1.金屬靶材：
鎳靶、Ni、鈦靶、Ti、鋅靶、Zn、鉻靶、Cr、鎂靶、Mg、鈮靶、Nb、錫靶、Sn、鋁靶、Al、銦靶、In、鐵靶、Fe、鋯鋁靶、ZrAl、鈦鋁靶、TiAl、鋯靶、Zr、鋁硅靶、AlSi、硅靶、Si、銅靶Cu、鉭靶T、a、鍺靶、Ge、銀靶、Ag、鈷靶、Co、金靶、Au、釓靶、Gd、鑭靶、La、釔靶、Y、鈰靶、Ce、鎢靶、w、不銹鋼靶、鎳鉻靶、NiCr、鉿靶、Hf、鉬靶、Mo、鐵鎳靶、FeNi、鎢靶、W等。
2.陶瓷靶材
ITO靶、氧化鎂靶、氧化鐵靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化鈦靶、氧化鉻靶、氧化鋅靶、硫化鋅靶、二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化鈰靶、二氧化鋯靶、五氧化二鈮靶、二氧化鈦靶、二氧化鋯靶，、二氧化鉿靶，二硼化鈦靶，二硼化鋯靶，三氧化鎢靶，三氧化二鋁靶五氧化二鉭，五氧化二鈮靶、氟化鎂靶、氟化釔靶、硒化鋅靶、氮化鋁靶，氮化硅靶，氮化硼靶，氮化鈦靶，碳化硅靶，鈮酸鋰靶、鈦酸鐠靶、鈦酸鋇靶、鈦酸鑭靶、氧化鎳靶、濺射靶材等。
2、產(chǎn)品性能要求
1）純度
純度是靶材的主要性能指標(biāo)之一，因?yàn)榘胁牡募兌葘?duì)薄膜的性能影響很大。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)靶材的純度要求也不盡相同。例如，隨著微電子行業(yè)的迅速發(fā)展，硅片尺寸由6”,8“發(fā)展到12”,而布線寬度由0.5um減小到0.25um,0.18um甚至0.13um，以前99.995%的靶材純度可以滿足0.35umIC的工藝要求，而制備0.18um線條對(duì)靶材純度則要求99.999%甚至99.9999%。
2）雜質(zhì)含量
靶材固體中的雜質(zhì)和氣孔中的氧氣和水氣是沉積薄膜的主要污染源。不同用途的靶材對(duì)不同雜質(zhì)含量的要求也不同。例如，半導(dǎo)體工業(yè)用的純鋁及鋁合金靶材，對(duì)堿金屬含量和放射性元素含量都有特殊要求。
3）密度
為了減少靶材固體中的氣孔，提高濺射薄膜的性能，通常要求靶材具有較高的密度。靶材的密度不僅影響濺射速率，還影響著薄膜的電學(xué)和光學(xué)性能。靶材密度越高，薄膜的性能越好。此外，提高靶材的密度和強(qiáng)度使靶材能更好地承受濺射過(guò)程中的熱應(yīng)力。密度也是靶材的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一。
4）晶粒尺寸及晶粒尺寸分布
通常靶材為多晶結(jié)構(gòu)，晶粒大小可由微米到毫米量級(jí)。對(duì)于同一種靶材，晶粒細(xì)小的靶的濺射速率比晶粒粗大的靶的濺射速率快；而晶粒尺寸相差較小(分布均勻)的靶濺射沉積的薄膜的厚度分布更均勻。
二、產(chǎn)品所屬行業(yè)界定
濺射靶材是利用一種新的鍍膜方式，對(duì)金屬表面進(jìn)行鍍膜，因此該行業(yè)屬于半導(dǎo)體及集成電路配套材料，也就是信息化學(xué)品制造業(yè)。
信息化學(xué)品制造指電影、照相、醫(yī)用、幻燈及投影用感光材料、沖洗套藥，磁、光記錄材料，光纖維通訊用輔助材料，及其專用化學(xué)制劑的制造。
第二節(jié) 濺射靶材產(chǎn)品應(yīng)用概況
一、產(chǎn)品主要應(yīng)用領(lǐng)域
濺射靶材產(chǎn)品應(yīng)用情況列表
二、產(chǎn)品應(yīng)用成熟度分析
各種類型的濺射薄膜材料無(wú)論在半導(dǎo)體集成電路、記錄介質(zhì)、平面顯示以及工件表面涂層等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。因此，對(duì)濺射靶材這一具有高附加值的功能材料需求逐年增加。近年來(lái)我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，集成電路、光盤及顯示器生產(chǎn)線均有大量合資或獨(dú)資企業(yè)出現(xiàn)，我國(guó)已逐漸成為了世界上薄膜靶材的最大需求地區(qū)之一，濺射靶材產(chǎn)品的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟。略……
第三節(jié) 濺射靶材產(chǎn)品發(fā)展歷程
1842年格洛夫在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了陰極濺射現(xiàn)象，但隨后70年中，對(duì)濺射機(jī)理的認(rèn)同以及有關(guān)濺射薄膜特性的技術(shù)發(fā)展緩慢。19世紀(jì)中期，只是在化學(xué)活性極強(qiáng)的材料、貴金屬材料、介質(zhì)材料和難熔金屬材料的薄膜制備工藝中采用濺射技術(shù)。
1970年后出現(xiàn)了磁控濺射技術(shù)，商品化的磁控濺射設(shè)備陸續(xù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)和小型生產(chǎn)。到了上世紀(jì)80年代，濺射技術(shù)才從實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用技術(shù)真正地進(jìn)人工業(yè)化大量生產(chǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域。最近15年來(lái)，進(jìn)一步發(fā)展了一系列新的濺射技術(shù)，目前濺射技術(shù)以及薄膜制備是金屬材料學(xué)研究的一大熱點(diǎn)。
金屬和合金作為濺射靶材在電子電工和光學(xué)領(lǐng)域中有很多的應(yīng)用，靶材是濺射過(guò)程中的基本耗材，不僅使用量大而且靶材質(zhì)量的好壞對(duì)金屬薄膜材料的性能起著至關(guān)重要的決定作用。因此，靶材是濺射過(guò)程的關(guān)鍵材料。近幾年來(lái)，濺射靶材(Sputte-ring Targets)已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)金屬相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高度關(guān)注，特別是高純金屬靶材的研制與使用已成為研究熱點(diǎn)之一。
第四節(jié) 濺射靶材行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈概述
上游產(chǎn)業(yè)為金屬產(chǎn)業(yè)、金屬合金產(chǎn)業(yè)、非金屬化合物；濺射靶材主要應(yīng)用于電子及信息產(chǎn)業(yè)，如集成電路、信息存儲(chǔ)、液晶顯示屏、激光存儲(chǔ)器、電子控制器件等；亦可應(yīng)用于玻璃鍍膜領(lǐng)域；還可以應(yīng)用于耐磨材料、高溫耐蝕、高檔裝飾用品等行業(yè)。
濺射靶材行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)圖
第五節(jié) 濺射靶材上游行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r分析
按其組成可分為純金屬、合金和化合物靶材三大類。
靶材種類
因此，濺射靶材的上游產(chǎn)業(yè)為金屬產(chǎn)業(yè)、金屬合金產(chǎn)業(yè)、非金屬化合物。
一、上游原材料生產(chǎn)情況分析
（一）主要原材料產(chǎn)量情況
2005-2009年濺射靶材上游主要原材料產(chǎn)量增長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)表
單位：噸
二、上游原材料需求情況分析
（一）鋁的應(yīng)用
鋁廣泛用於各種建筑中，如撟梁、塔樓和儲(chǔ)罐等。雖然結(jié)構(gòu)鋼型材與板材的基建投資費(fèi)用較低，但當(dāng)人們考慮到工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、獨(dú)特的建筑設(shè)計(jì)、質(zhì)輕和(或)抗腐蝕性時(shí)，就采用了鋁。
鋁可用於撟梁與公路的輔助結(jié)構(gòu)上，如撟梁欄桿、公路護(hù)欄、照明標(biāo)準(zhǔn)件、交通指揮塔、交通標(biāo)志和連接圍欄等。鋁也普遍用於撟梁結(jié)構(gòu)上，特別是長(zhǎng)墩距撟梁或活動(dòng)撟梁的平衡裝置和嶺升撟的施工中。
腳手架、爬梯、變電所構(gòu)筑物及其他公用工程構(gòu)筑物，常使用的鋁材形式主要是結(jié)構(gòu)型材和特殊擠壓型材。吊車、輸送機(jī)和重載裝卸系統(tǒng)包含了大量的鋁材。儲(chǔ)水大罐常用鋁合金建造，以增強(qiáng)抗腐蝕性并形成引人注意的外觀。
包裝業(yè)一直是用鋁的市場(chǎng)之一，且發(fā)展最快。包裝業(yè)產(chǎn)品包括家用包裝材料、軟包裝和食品容器、瓶蓋、軟管、飲料罐與食品罐。鋁箔頗適用於包裝，箔制盒，包用於盛食品與藥劑，并可作家用。
變形鋁制品和鑄造鋁制品在汽車結(jié)構(gòu)中應(yīng)用頗廣。每臺(tái)汽車的典型鋁用量約70kg(150lb)，此數(shù)可望急劇增加，因?yàn)槠毡榈墓?jié)省燃料的要求迫使如此，而且人們還不斷強(qiáng)調(diào)回收鋁的重要性。
1、卡車
由於重量的限制及人們想增加有效載重量的愿望，制造商已增加鋁在駕駛室、拖車和卡車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。由於使用擠壓的車身縱梁、車架下梁和橫梁，卡車自重已減小。擠壓的或模板及鍛造的駕駛盤已常見(jiàn)。
2、鐵路車輛
鋁用於制造鐵路底卸年、冷凍車和槽車。鋁亦廣泛用於鐵路客車，特別是那些公共交通系統(tǒng)的車輛。
3、海上應(yīng)用
鋁普及於各種各樣的海上應(yīng)用中，包括船舶的主要受力構(gòu)件如船體與艙面室，以及其他應(yīng)用如煙囪外殼、艙蓋、窗框、空氣出口、舷梯、通道、船尾、甲板、通風(fēng)設(shè)備、船用家具、以鋁代用的五金器材、燃料罐及面表光亮的平整件。航空航天鋁實(shí)際上用於飛機(jī)、導(dǎo)彈和宇宙飛船工業(yè)的所有部分 制造機(jī)身、引擎、附件、液體燃料和氧化劑的容器設(shè)備。鋁因其高強(qiáng)度/密度之比率、抗腐蝕性和重量功效而得到廣泛應(yīng)用，特別是用在壓縮的設(shè)計(jì)中。
4、耐用消費(fèi)品：家用電器
由於鋁制品質(zhì)量輕、外觀美觀、具有對(duì)各種形式加工的適應(yīng)性以及便宜的制造加工費(fèi)用，因此鋁廣泛應(yīng)用於家用器具中，質(zhì)輕是它重要的特性，可適應(yīng)於真空吸塵器、電熨斗、便沬式洗碟機(jī)及食品加工機(jī)與攪拌器的要求。
家具質(zhì)輕、低維護(hù)費(fèi)用、抗蝕、經(jīng)久耐用和美麗的外觀是鋁制家具的主要優(yōu)點(diǎn)。
5、機(jī)械與設(shè)備
鋁材也被廣泛地應(yīng)用在:
加工設(shè)備、紡織設(shè)備、煤礦機(jī)械、移動(dòng)式灌溉管與工具。鋁及其合金可以用已知的所有方法澆鑄成鑄件或加工成材。鋁及其合金的加工產(chǎn)品可以劃分為兩類：一類是通用產(chǎn)品，包括薄板、厚板、箔、棒材、線材、管材以及結(jié)構(gòu)型材，其中板材可細(xì)分為圓棒和非圓形棒，其中管材可細(xì)分為標(biāo)準(zhǔn)圓管和非標(biāo)準(zhǔn)圓形管。另一類是非通用的產(chǎn)品，這是為了某個(gè)特定用途而設(shè)定的產(chǎn)品，包括擠壓型材、鍛件、沖擠件、鑄件、沖壓件、粉末冶金(P/M)零件、機(jī)加工件和鋁基復(fù)合材料。擠壓件其是擠壓固體金屬通過(guò)開(kāi)孔模而生產(chǎn)出來(lái)的。具有軸對(duì)稱的設(shè)計(jì)件特別適合於用擠壓形式生產(chǎn)。使用現(xiàn)行的工藝，也能擠壓復(fù)雜的、有心軸的和不對(duì)稱的外形，精密擠壓可顯出非同尋常的嚴(yán)格和表面光潔度，工件的主要 通常不需要機(jī)加工；擠壓後產(chǎn)品的精度可容許用簡(jiǎn)單的切割、孔、擴(kuò)孔和其他小量的機(jī)加工來(lái)達(dá)到。擠壓、擠壓與拉撥結(jié)合生產(chǎn)的無(wú)縫管可與機(jī)械制造的有縫管和焊接管相匹敵。
（二）鋁合金的應(yīng)用
目前鋁合金廣泛用于建筑工程結(jié)構(gòu)和建筑裝飾，如屋架、屋面板、幕墻、門窗框、活動(dòng)式隔墻、頂棚、暖氣片、陽(yáng)臺(tái)和樓梯扶手以及其他室內(nèi)裝修及建筑五金等。如日本的高層建筑98%采用了鋁合金門窗。美國(guó)已用鋁合金制造了跨度為66m的飛機(jī)庫(kù)，其全部建筑物的重量?jī)H為鋼結(jié)構(gòu)的1/7。略……
第六節(jié) 濺射靶材下游行業(yè)發(fā)展情況分析
一、下游主要行業(yè)發(fā)展情況分析
濺射靶材主要應(yīng)用于電子及信息產(chǎn)業(yè)，如集成電路、信息存儲(chǔ)、液晶顯示屏、激光存儲(chǔ)器、電子控制器件等。
（一）下游主要行業(yè)發(fā)展概述
1、集成電路產(chǎn)業(yè)
1）集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖贁U(kuò)大
1998年我國(guó)集成電路產(chǎn)量達(dá)到22.2億塊，銷售規(guī)模為58.5億元。
到2007年，我國(guó)集成電路產(chǎn)量達(dá)到411.7億塊，銷售額為1251.3億元，10年間產(chǎn)量和銷售額分別擴(kuò)大18.5倍與21倍之多，年均增速分別達(dá)到38.3%與40.5%，銷售額增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同期全球年均6.4%的增速。
2）設(shè)計(jì)、制造和封裝測(cè)試業(yè)三業(yè)并舉，半導(dǎo)體設(shè)備和材料的研發(fā)水平和生產(chǎn)能力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。
經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，我國(guó)已初步形成了設(shè)計(jì)、芯片制造和封測(cè)三業(yè)并舉、較為協(xié)調(diào)的發(fā)展格局，產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。2001年我國(guó)設(shè)計(jì)業(yè)、芯片制造業(yè)、封測(cè)業(yè)的銷售額分別為11億元、27.2億元、161.1億元，分別占全年總銷售額的5.6%、13.6%、80.8%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理。最近5年來(lái)，在產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步趨于合理，設(shè)計(jì)業(yè)和芯片制造業(yè)在產(chǎn)業(yè)中的比重顯著提高。到2007年我國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)、芯片制造業(yè)、封測(cè)業(yè)的銷售額分別為225.5億元、396.9億元、627.7億元，分別占全年總銷售額的18.0%、31.7%、50.2%。
半導(dǎo)體設(shè)備材料的研發(fā)和生產(chǎn)能力不斷增強(qiáng)。在設(shè)備方面，100納米等離子刻蝕機(jī)和大角度等離子注入機(jī)等設(shè)備研發(fā)成功，并投入生產(chǎn)線使用。隨著國(guó)產(chǎn)太陽(yáng)能電池制造設(shè)備的大量應(yīng)用，近幾年國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷售額大幅增長(zhǎng)。在材料方面，已研發(fā)出8英寸和12英寸硅單晶，硅晶圓和光刻膠的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和供應(yīng)能力不斷增強(qiáng)。
3）技術(shù)水平快速提升
技術(shù)創(chuàng)新能力不斷提高，與國(guó)外先進(jìn)水平差距不斷縮小。從改革開(kāi)放之初的3英寸生產(chǎn)線，發(fā)展到目前的12英寸生產(chǎn)線，IC制造工藝向深亞微米挺進(jìn)，研發(fā)了不少工藝模塊，先進(jìn)加工工藝已達(dá)到80nm。封裝測(cè)試水平從低端邁向中高端，在SOP、PGA、BGA、FC和CSP以及SiP等先進(jìn)封裝形式的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)方面取得了顯著成績(jī)。IC設(shè)計(jì)水平大大提升，設(shè)計(jì)能力小于等于0.5微米企業(yè)比例已超過(guò)60%，其中設(shè)計(jì)能力在0.18微米以下企業(yè)占相當(dāng)比例，部分企業(yè)設(shè)計(jì)水平已經(jīng)達(dá)到90nm的先進(jìn)水平。設(shè)計(jì)能力在百萬(wàn)門規(guī)模以上的國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)企業(yè)比例已上升到20%以上，最大設(shè)計(jì)規(guī)模已經(jīng)超過(guò)5000萬(wàn)門級(jí)。
隨著技術(shù)創(chuàng)新能力的提升，涌現(xiàn)出一批自主開(kāi)發(fā)的IC產(chǎn)品。在金卡工程的帶動(dòng)下，經(jīng)過(guò)政府、企業(yè)等各方共同努力，以二代身份證、手機(jī)SIM卡等為代表的IC卡芯片實(shí)現(xiàn)了突破。“龍芯”、移動(dòng)應(yīng)用處理器、基帶芯片、數(shù)字多媒體、音視頻處理、高清數(shù)字電視、圖像處理、功率管理以及存儲(chǔ)卡控制等許多IC產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成功，相當(dāng)一批IC已投入量產(chǎn)，不僅滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，有的還進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
2、液晶顯示屏產(chǎn)業(yè)
與2008年的液晶顯示器遭遇的“寒冬”不同，2009年的液晶顯示器市場(chǎng)可以說(shuō)進(jìn)入了全面的回暖期，除了“電腦下鄉(xiāng)”等政策面上的支持以外，在這一年“面板的暴漲，技術(shù)的升級(jí)，16:9產(chǎn)品的興起，3D顯示器的推出以及LED背光的崛起”都可以看做是2009年液晶顯示器行業(yè)的幾大關(guān)鍵字，正是這些關(guān)鍵字的出現(xiàn)也使得2009年的液晶顯示器市場(chǎng)表現(xiàn)出了繁榮的跡象。
09年1月－09年5月液晶面板價(jià)格走勢(shì)
液晶顯示器最為核心的部件就是液晶面板，而液晶面板幾乎占到了整個(gè)液晶顯示器成本的80%，這就使得液晶顯示器的價(jià)格在很大程度上要與液晶面板價(jià)格“接軌”，而2009年液晶顯示器價(jià)格的漲幅之巨恐怕超出了所有人的預(yù)計(jì)，也正是因?yàn)橐壕姘宓木薮鬂q幅使得2009年的液晶顯示器的價(jià)格不斷創(chuàng)出新高。
09年4月－09年7月液晶面板價(jià)格走勢(shì)
分析2009年面板漲價(jià)的原因無(wú)外乎經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響使得面板廠商控制產(chǎn)能，而市場(chǎng)需求并沒(méi)有減弱，供求關(guān)系的不平衡應(yīng)該是說(shuō)導(dǎo)致液晶面板價(jià)格漲幅如此之快的重要原因，自09年2季度開(kāi)始液晶面板的價(jià)格就象座上了“過(guò)山車”，漲幅之大，速度之快也超出了所有人的預(yù)期。
19英寸寬屏面板從60美元最高漲到了86美元，22英寸寬屏面板從84美元最高漲到了104美元，甚至18.5英寸的液晶面板從53美元最高漲幅到了83美元，20多美元的漲幅顯然超出了所有人的市場(chǎng)的預(yù)期，經(jīng)濟(jì)危機(jī)的到來(lái)對(duì)于終端市場(chǎng)的需求似乎并沒(méi)有明顯的影響，旺盛的需求使得液晶面板廠商不得不通過(guò)漲價(jià)的方式來(lái)應(yīng)對(duì)，“液晶面板持續(xù)漲價(jià)，幅度之大讓人“汗顏”可以說(shuō)非常形象的形容了09年液晶面板產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況。
09年8月－09年10月液晶面板價(jià)格走勢(shì)
09年10月－10年01月液晶面板價(jià)格走勢(shì)
（二）下游各行業(yè)近幾年增長(zhǎng)情況
2005-2009年下游行業(yè)（集成電路）產(chǎn)量增長(zhǎng)情況統(tǒng)計(jì)表
單位：億塊
二、下游主要行業(yè)對(duì)濺射靶材的應(yīng)用現(xiàn)狀分析
（一）行業(yè)1
2009年中國(guó)主要領(lǐng)域集成電路市場(chǎng)情況
單位：億元
（二）行業(yè)2
LCD領(lǐng)域隨著技術(shù)的突破而不斷拓展，七十年代出現(xiàn)TN－LCD產(chǎn)品，主要用于電子數(shù)字手表、計(jì)算器、數(shù)字化儀器儀表、游戲機(jī)等產(chǎn)品，初步展示出液晶顯示的優(yōu)點(diǎn)。八十年代推出STN產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了筆記本電腦VGA顯示，但在點(diǎn)陣顯示的響應(yīng)速度、對(duì)比度、灰度級(jí)上還有其自身的局限性。九十年代初，TFT（THIN FILM TRANSISTOR，薄膜晶體管）產(chǎn)品面世，其分辨率由CGA（320×200）提高到UXGA（1600×1200），目前已由第一代發(fā)展到第四代，其發(fā)展速度完全符合經(jīng)典的摩爾定律。由于TFT－LCD顯示器大量引用真彩顯示技術(shù)、增大視角技術(shù)、數(shù)字接口技術(shù)、顯示存貯器技術(shù)、新型液晶材料等高新技術(shù)和材料，使液晶顯示器在屏幕增大的同時(shí)，性能也獲得很大改善，如可視角增大、反應(yīng)較快等，一些產(chǎn)品上下左右視角還可達(dá)到160度。隨著20英寸以下TFT－LCD生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟，TFT價(jià)格與STN的價(jià)格差距越來(lái)越小，TFT－LCD應(yīng)用逐步普及，市場(chǎng)占有率上升很快，現(xiàn)已成為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品，在筆記本電腦上TFT－LCD基本上全面取代了STN，增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域還包括臺(tái)式PC液晶顯示器、車載設(shè)備、工業(yè)監(jiān)視器、PDA、車載導(dǎo)航系統(tǒng)、攝像機(jī)監(jiān)視器、攝像機(jī)取景器、數(shù)字照相機(jī)、投影顯示器、游戲機(jī)、尋呼機(jī)、移動(dòng)電話機(jī)以及下一代電視等，另外在大型商用領(lǐng)域，如股市信息交互系統(tǒng)、銀行匯兌系統(tǒng)也得到了廣泛應(yīng)用。最新的TFT－LCD已做到省電、大型化與寬視角，再加上節(jié)省空間、無(wú)輻射、無(wú)閃爍等特征，均是未來(lái)顯示器發(fā)展的一個(gè)新方向，具有強(qiáng)大生命力，最有望取代CRT（即陰極射線管顯示器）。
第七節(jié) 濺射靶材基本生產(chǎn)技術(shù)、工藝或流程
1、濺射靶材加工過(guò)程
集成電路制造用濺射靶材的加工過(guò)程主要包括：熔煉、均勻化處理、壓力加工、機(jī)械加工等過(guò)程，在嚴(yán)格控制靶材純度的基礎(chǔ)上，通過(guò)選擇不同的壓力加工過(guò)程、熱處理?xiàng)l件、機(jī)械加工條件，調(diào)整靶材的晶粒取向、晶粒尺寸等，最終滿足濺射過(guò)程的要求。下圖給出了Al合金靶材的生產(chǎn)過(guò)程。
高純Al合金靶材的生產(chǎn)過(guò)程
2、靶材中夾雜物的控制
若靶材中夾雜物的數(shù)量過(guò)高，在濺射過(guò)程中，易在晶園上形成微粒（particle），導(dǎo)致互連線短路或斷路，嚴(yán)重影響薄膜的性能。靶材中夾雜物絕大部分是在熔煉和鑄造過(guò)程形成，主要是由氧化物組成，還包括氮化物、碳化物、氫化物、硫化物、硅化物等。因此，在熔煉和鑄造過(guò)程中，應(yīng)選用由還原材料制造的坩堝、內(nèi)澆道、鑄模等，并在鑄造前徹底清除熔體表面的氧化物和其他熔渣。一般采用在真空或無(wú)氧環(huán)境下熔煉和鑄造。
3、靶材晶粒尺寸和晶粒取向的控制
靶材的晶粒尺寸、晶粒取向?qū)呻娐方饘俦∧さ闹苽浜托阅苡泻艽蟮挠绊?。采用不同晶粒組織的Al合金靶材進(jìn)行濺射鍍膜試驗(yàn)，對(duì)濺射薄膜的均勻性、沉積率進(jìn)行考察，結(jié)果表明晶粒尺寸和取向?qū)Π胁牡男阅苡泻艽蟮挠绊?，主要表現(xiàn)在：（1）隨著晶粒尺寸的增加，薄膜沉積速率趨于降低；（2）在合適的晶粒尺寸范圍內(nèi)，靶材使用時(shí)的等離子體阻抗較低，薄膜沉積速率高和薄膜厚度均勻性好；（3）在合適的晶粒尺寸范圍內(nèi)，晶粒取向越均勻越好；（4）當(dāng)靶材晶粒尺寸超過(guò)合適的晶粒尺寸范圍時(shí)，為提高靶材的性能，必須嚴(yán)格控制靶材的晶粒取向。
靶材的晶粒尺寸和晶粒取向主要通過(guò)均勻化處理、熱機(jī)械加工、再結(jié)晶退火進(jìn)行調(diào)整和控制。隨著晶園尺寸由8英寸向12英寸發(fā)展，濺射靶材的尺寸也逐步增大，為了保證晶園的薄膜質(zhì)量及成品率，必須嚴(yán)格控制靶材加工過(guò)程參數(shù)及參數(shù)的一致性，保證同一靶材上微觀結(jié)構(gòu)與組織的均勻性，以及不同批靶材之間質(zhì)量的一致性。略……
第八節(jié) 濺射靶材新技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用情況
1、濺射方法
濺射技術(shù)的成膜方法較多，典型方法有直流二極濺射、三極(或四極)濺射與磁控濺射等。
(一)二極濺射
二極濺射是最早采用，并且是目前最簡(jiǎn)單的基本濺射方法。
直流二極濺射裝置由陰、陽(yáng)極組成。用膜材(導(dǎo)體)制成的靶作為陰極，放置被鍍件的工件架作為陽(yáng)極(接地)，兩極間距一般為數(shù)厘米至十厘米左右。當(dāng)真空室內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定值后，兩極間產(chǎn)生異常輝光放電。等離子區(qū)中的Ar+離子被加速而轟擊陰極靶，被濺射出的靶材原子在基體上沉積形成薄膜。
如采用射頻電源作為靶陰極電源，又可做成二極射頻濺射裝置，這種裝置可以濺射絕緣材料。
(二)三極濺射
二極濺射方法雖然簡(jiǎn)單，但放電不穩(wěn)定，而且沉積速率低。為了提高濺射速率以及改善膜層質(zhì)量，人們?cè)诙O濺射裝置的基礎(chǔ)上附加熱陰極，制作出三極濺射裝置。
三極濺射中，等離子體的密度可以通過(guò)改變電子發(fā)射電流和加速電壓來(lái)控制。離子對(duì)靶材的轟擊能量可以用靶電壓加以控制，從而解決了二極濺射中靶電壓、靶電流和氣壓之間相互制約的矛盾。
三極濺射的缺點(diǎn)在于放電不穩(wěn)定，等離子體密度不均勻引起的膜厚不均勻。為此，在三極濺射的基礎(chǔ)上又加了一個(gè)輔助陽(yáng)極，這就形成了四極濺射。
(三)磁控濺射
磁控濺射又稱為高速低溫濺射。在磁場(chǎng)約束及增強(qiáng)下的等離子體中的工作氣體離子(如Ar+)，在靶陰極電場(chǎng)的加速下，轟擊陰極材料，使材料表面的原子或分子飛離靶面，穿越等離子體區(qū)以后在基片表面淀積、遷移最終形成薄膜。
與二極濺射相比較，磁控濺射的沉積速率高，基片升溫低，膜層質(zhì)量好，可重復(fù)性好，便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。它的發(fā)展引起了薄膜制備工藝的巨大變革。
磁控濺射源在結(jié)構(gòu)上必須具備兩個(gè)基本條件：
(1)建立與電場(chǎng)垂直的磁場(chǎng)；
(2)磁場(chǎng)方向與陰極表面平行，并組成環(huán)形磁場(chǎng)。
在平面磁控靶結(jié)構(gòu)原理圖中可以看出，磁控濺射源實(shí)質(zhì)上是在二極濺射的陰極靶后面設(shè)置了磁鐵，磁鐵在靶面上產(chǎn)生水平分量的磁場(chǎng)。離子轟擊靶材時(shí)放出二次電子，這些電子的運(yùn)動(dòng)路徑很長(zhǎng)，被電磁場(chǎng)束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)沿跑道轉(zhuǎn)圈，在該區(qū)中通過(guò)頻繁地碰撞電離出大量Ar+用以轟擊靶材，從而實(shí)現(xiàn)了高速濺射。電子經(jīng)數(shù)次碰撞后能量逐漸降低，逐步遠(yuǎn)離靶面，最終以很低的能量飛向陽(yáng)極基體，這使得基體的升溫也較低。由于增加了正交電磁場(chǎng)對(duì)電子的束縛效應(yīng)，故其放電電壓(500～600V)和氣壓(10-1Pa)都遠(yuǎn)低于直流二極濺射。
1）反應(yīng)磁控濺射
以金屬、合金、低價(jià)金屬化合物或半導(dǎo)體材料作為靶陰極，在濺射過(guò)程中或在基片表面沉積成膜過(guò)程中與氣體粒子反應(yīng)生成化合物薄膜，這就是反應(yīng)磁控濺射[3]。反應(yīng)磁控濺射廣泛應(yīng)用于化合物薄膜的大批量生產(chǎn)，這是因?yàn)椋?/p>
(1)反應(yīng)磁控濺射所用的靶材料(單元素靶或多元素靶)和反應(yīng)氣體(氧、氮、碳?xì)浠衔锏?純度很高，因而有利于制備高純度的化合物薄膜。
(2)通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)磁控濺射中的工藝參數(shù),可以制備化學(xué)配比或非化學(xué)配比的化合物薄膜，通過(guò)調(diào)節(jié)薄膜的組成來(lái)調(diào)控薄膜特性。
(3)反應(yīng)磁控濺射沉積過(guò)程中基板升溫較小，而且制膜過(guò)程中通常也不要求對(duì)基板進(jìn)行高溫加熱，因此對(duì)基板材料的限制較少。
(4)反應(yīng)磁控濺射適于制備大面積均勻薄膜，并能實(shí)現(xiàn)單機(jī)年產(chǎn)上百萬(wàn)平方米鍍膜的工業(yè)化生產(chǎn)。
但是，直流反應(yīng)濺射的反應(yīng)氣體會(huì)在靶表面非侵蝕區(qū)形成絕緣介質(zhì)層，造成電荷積累放電，導(dǎo)致沉積速率降低和不穩(wěn)定，進(jìn)而影響薄膜的均勻性及重復(fù)性，甚至損壞靶和基片。為了解決這一問(wèn)題，近年來(lái)發(fā)展了一系列穩(wěn)定等離子體以控制沉積速率，提高薄膜均勻性和重復(fù)性的輔助技術(shù)。
(1)采用雙靶中頻電源解決反應(yīng)磁控濺射過(guò)程中因陽(yáng)極被絕緣介質(zhì)膜覆蓋而造成的等離子體不穩(wěn)定現(xiàn)象，同時(shí)還解決了電荷積累放電的問(wèn)題。
(2)利用等離子發(fā)射譜監(jiān)測(cè)等離子體中的金屬粒子含量，調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體流量使等離子體放電電壓穩(wěn)定，從而使沉積速率穩(wěn)定。
(3)使用圓柱形旋轉(zhuǎn)靶減小絕緣介質(zhì)膜的覆蓋面積。
(4)降低輸入功率，并使用能夠在放電時(shí)自動(dòng)切斷輸出功率的智能電源抑制電弧。
(5)反應(yīng)過(guò)程與沉積過(guò)程分室進(jìn)行，既能有效提高薄膜沉積速率，又能使反應(yīng)氣體與薄膜表面充分反應(yīng)生成化合物薄膜。
2）交流磁控濺射
和直流濺射相比交流磁控濺射采用交流電源代替直流電源，解決了靶面的異常放電現(xiàn)象。
交流濺射時(shí)，靶對(duì)真空室壁不是恒定的負(fù)電壓,而是周期一定的交流脈沖電壓。設(shè)脈沖電壓的周期為T，在負(fù)脈沖T—△T時(shí)間間隔內(nèi)，靶面處于放電狀態(tài)，這一階段和直流磁控濺射相似；靶面上的絕緣層不斷積累正電荷，絕緣層上的場(chǎng)強(qiáng)逐步增大；當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)增大至一定限度后靶電位驟降為零甚至反向，即靶電位處于正脈沖△T階段。在△T時(shí)間內(nèi)，放電等離子體中的負(fù)電荷─電子向靶面遷移并中和了絕緣層表面所帶的正電荷，使絕緣層內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)恢復(fù)為零，從而消除了靶面異常放電的可能性。
在靶面平均功率一定的前提下，負(fù)脈沖期間可以給靶施加更大的脈沖功率，因此交流濺射還可以在不改變靶的冷卻條件下增強(qiáng)基片附近的等離子體密度。
交流濺射(脈沖濺射)的電壓波形可以是對(duì)稱的，也可以是不對(duì)稱的。通常將輸出電壓波形為不對(duì)稱的矩形波的交流濺射方式稱為脈沖濺射(常用于單靶濺射)；而將輸出波形為對(duì)稱方波或正弦波的濺射方式稱為交流濺射(常用于對(duì)靶濺射)。當(dāng)交流濺射技術(shù)用于對(duì)靶濺射時(shí)，一個(gè)周期中每塊靶輪流充當(dāng)陰極和陽(yáng)極，形成良好的“自清潔”效應(yīng)。在沉積多元合金或化合物薄膜時(shí)，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)交變脈沖電壓的占空比來(lái)改變薄膜的組分。
3）非平衡磁控濺射
Window等人在1985年首先引入了非平衡磁控濺射的概念，并給出了非平衡磁控濺射平面靶的原理性設(shè)計(jì)。對(duì)于一個(gè)磁控濺射靶，其外環(huán)磁場(chǎng)強(qiáng)度與中部磁極的磁場(chǎng)強(qiáng)度相等或接近，稱為“平衡磁控濺射靶”；如果某一磁極的磁場(chǎng)相對(duì)于另一極性相反的部分增強(qiáng)或減弱，就形成了“非平衡磁控濺射靶”。
非平衡磁控濺射法通過(guò)附加磁場(chǎng)，將陰極靶面的等離子體引到濺射靶前200mm到300mm的范圍內(nèi)，使基片沉浸在等離子體中。這樣一方面濺射出來(lái)的粒子沉積在基片表面形成薄膜，另一方面等離子體轟擊基片，起到離子輔助的作用，極大的改善了膜層質(zhì)量。非平衡磁控濺射除了具有較高的濺射速率外，能夠向鍍膜區(qū)輸出更多的離子，離子濃度正比于濺射靶的放電電流。目前，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于制備各種硬質(zhì)薄膜。
非平衡磁控濺射的磁場(chǎng)又分閉合場(chǎng)和非閉合場(chǎng)兩種。閉合的磁場(chǎng)能夠控制電子只在磁場(chǎng)內(nèi)沿磁力線移動(dòng)，避免了電子在真空室壁上的損失。
在靶面附近差別不大。在內(nèi)外磁極之間，通過(guò)橫向磁場(chǎng)對(duì)電子的約束，形成了電離度很高的等離子體區(qū)，在這個(gè)等離子區(qū)內(nèi)正離子對(duì)靶面有強(qiáng)烈的濺射作用。而在鍍膜區(qū)域內(nèi)，兩者的磁場(chǎng)分布的差別就大了。由于鏡像靶對(duì)兩個(gè)靶磁場(chǎng)的相互排斥作用，縱向磁場(chǎng)向真空室壁彎曲，電子在真空室壁上損失掉，進(jìn)而降低了離子的數(shù)量。而閉合磁場(chǎng)靶對(duì)在鍍膜區(qū)域的縱向磁場(chǎng)是閉合的，避免了電子的損失，從而增加了離子濃度。如果安排四個(gè)非平衡靶構(gòu)成閉合磁場(chǎng)，則可以進(jìn)一步提高等離子區(qū)的離子濃度和離子分布的均勻性。
2、濺射鍍膜技術(shù)的應(yīng)用
1）制備薄膜磁頭的耐磨損氧化膜
硬盤磁頭進(jìn)行讀寫操作時(shí)與硬盤表面產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，為了減小摩擦力及提高磁頭壽命，目前磁頭正向薄膜化方向發(fā)展。
絕緣膜和保護(hù)膜(即AL2O3、SiO2氧化物薄膜)是薄膜磁頭主要構(gòu)成成份。對(duì)薄膜磁頭的耐磨損膜的要求是耐沖擊性好，耐磨性好，有適當(dāng)?shù)目杉庸ば砸约凹庸ぷ冃涡?，通常采用反?yīng)濺射法制備該種薄膜。為了防止基片升溫過(guò)高，濺射鍍膜過(guò)程中要對(duì)基片進(jìn)行冷卻。
2）制備硬質(zhì)薄膜
目前廣泛使用的硬化膜是水溶液電鍍鉻。電鍍會(huì)使鋼發(fā)生氫脆，而且電鍍速度慢，造成環(huán)境污染。如果采用金屬Cr靶，在N2氣氛中進(jìn)行非平衡磁控濺射鍍膜，可以在工件上鍍覆Cr、CrNX等鍍層，代替水溶液電鍍用于旋轉(zhuǎn)軸和其它運(yùn)動(dòng)部件。
3）制備切削刀具和模具的超硬膜
采用普通化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備TiN、TiC等超硬鍍層，溫度要在1000℃左右，這已經(jīng)超過(guò)了高速鋼的回火溫度，對(duì)于硬質(zhì)合金來(lái)說(shuō)還可能使鍍層晶粒長(zhǎng)大。而采用對(duì)向靶濺射沉積單相TiN薄膜，濺射時(shí)間只需10～15min，基片溫度不超過(guò)150℃，得到的TiN薄膜硬度最高可達(dá)HV3800。利用非平衡磁控濺射法制備的TiN鍍膜，通過(guò)膜層硬度和臨界載荷實(shí)驗(yàn)以及摩擦實(shí)驗(yàn)，表明膜層硬度已經(jīng)達(dá)到和超過(guò)其它離子鍍膜的效果。
4）制備固體潤(rùn)滑膜
固體潤(rùn)滑膜如MoS2薄膜已成功應(yīng)用于真空工業(yè)設(shè)備、原子能設(shè)備以及航空航天領(lǐng)域，對(duì)于工作在高溫環(huán)境的機(jī)械設(shè)備也是畢不可少的。雖然MoS2可用化學(xué)反應(yīng)鍍膜法制備，但濺射鍍膜發(fā)得到的MoS2薄膜致密性好，膜基附著力大，添加Au(5wt%)的MoS2膜，其致密性和附著性更好，摩擦系數(shù)更小。
5）制備光學(xué)薄膜
濺射法是目前工業(yè)生成中制備光學(xué)薄膜的一種主要的工藝。長(zhǎng)期以來(lái)，反應(yīng)磁控濺射技術(shù)主要用于工具表面鍍制TiN等超硬膜以及建筑玻璃、汽車玻璃、透明導(dǎo)電膜等單層或簡(jiǎn)單膜層。近年來(lái)，光通信，顯示技術(shù)等方面對(duì)光學(xué)薄膜的巨大需求，刺激了將該技術(shù)用于光學(xué)薄膜工業(yè)化生產(chǎn)的研究。略……
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