信息技术领域用钛靶材的性能要求和制备工艺

钛具有金属光泽,有延展性。声音在其中的传播速率为5090 m/s。钛的主要特点是密度小、机械强度大、容易加工。新型钛合金耐热性能好,可在600℃或更高的温度下长期使用。高纯钛作为电子信息领域重要的功能薄膜材料,近年来随着我国集成电路、平面显示、太阳能等产业的快速发展需求量快速上升。磁控溅射技术是制备薄膜材料的关键技术之一,高纯钛溅射靶材是磁控溅射工艺中的关键耗材,具有广阔的市场应用前景。开发高性能溅射钛靶材，是实现电子信息制造业关键材料的自主研制和推动钛工业向高端转型升级的重要举措。

磁控溅射-钛靶材主要应用于电子及信息产业,如集成电路、平面显示屏和家装汽车行业装饰镀膜领域,如玻璃装饰镀膜和轮毂装饰镀膜等。不同行业钛靶材要求也有很大差别,主要包括:纯度、微观组织、焊接性能、尺寸精度几个方面,具体指标要求如下:

1)纯度：非集成电路用:99。9%; 集成电路用:99。995%、99。99%

2)微观组织：非集成电路用:平均晶粒小于100μm ;集成电路用: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：非集成电路用:0.1mm; 非集成电路用:0.01mm

1、磁控溅射钛靶材制备技术

钛靶材的原材料制备技术方法按生产工艺可分为电子束熔炼坯和真空自耗电弧炉熔炼坯(两大类,在靶材制备过程 中,除严格控制材料纯度、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加以严格控制,以保证靶材的质量。

对于高纯 Ti的原材料通常先采用熔融电解的方法去除 Ti基体中高熔点的杂质元素,再采用真空电子束熔炼进一步提纯。真空电子束熔炼就是采用高能量电子束流轰击金属表面后,随后温度逐渐升高直至金属熔化,蒸气压大的元素将优先挥发,蒸气压小的元素存留于熔体中,杂质元素与基体的蒸气压相差越大,提纯的效果越好。而熔化后的真空精炼,其优点在于不引入其他杂质的前提下去除Ti基体中的杂质元素。因此,当在高真空环境下电子束熔炼99。99%电解Ti时,原料中饱和蒸气压高于Ti元素本身饱和蒸气压的杂质元素(铁、钴、铜)将优先挥发,使基体中杂质含量减少,达到提纯之目的。两种方法结合使用可以得到纯度99.995以上的高纯金属钛。

2、钛靶材的技术要求

为确保沉积薄膜的质量,靶材的质量必须严格控制,经大量实践,影响 钛靶材质量的主要因素包括纯度、平均晶粒尺寸、结晶取向与结构均匀性、几何形状与尺寸等。

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