陶瓷靶材是比較脆的靶材,通常陶瓷靶材都會(huì)綁定背板一起使用.背板除了在濺射過程中可支撐陶瓷靶材,還可以在濺射過程中起到熱傳遞的作用.陶瓷靶材的種類很多,應(yīng)用范圍廣泛,主要用于微電子領(lǐng)域,顯示器用,存儲(chǔ)等領(lǐng)域.陶瓷靶材作為非金屬薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)材料,已得到空前的發(fā)展。
陶瓷靶材的種類及各自應(yīng)用
按應(yīng)用來分,可分為半導(dǎo)體關(guān)聯(lián)陶瓷靶材、顯示陶瓷靶材、磁記錄陶瓷靶材、光記錄陶瓷靶材、超導(dǎo)陶瓷靶材、巨磁電阻陶瓷靶材等.
半導(dǎo)體關(guān)聯(lián)陶瓷靶材(HfO,SiO,Si3N4,MoSi,TaSi,WSi,TiSi,PLZT,ITO,主要應(yīng)用于柵極電介質(zhì)膜.飩化膜,擴(kuò)散阻擋膜,電容器絕緣膜,透明導(dǎo)電膜;
顯示陶瓷靶材 ZnS—Mn,ZnS-Tb,ZnS-Sm,CaS-Eu,SrS-Ce,Si3N4,MgO ,主要應(yīng)用于電致發(fā)光薄膜發(fā)光層,電致發(fā)光薄膜絕緣層, 磁盤等;
磁記錄陶瓷靶材 Si3N4 ,主要應(yīng)用于磁頭,磁光盤(MO)保護(hù);
光記錄陶瓷耙材 Si3N4, 主要應(yīng)用于光盤保護(hù)膜;
超導(dǎo)陶瓷靶材 YbaCuO, BiSrCaCuO ,主要應(yīng)用于超導(dǎo)薄膜;
巨磁電阻陶瓷靶材, 主要應(yīng)用于薄膜太陽能電池窗;
其它應(yīng)用靶材 In2O3,LiNbO3, BaTiO3, PZT. ZnO ,主要應(yīng)用于太陽能電池,壓電薄膜
按化學(xué)組成,可分為氧化物陶瓷靶材、硅化物陶瓷靶材、氮化物陶瓷靶材、氟化物陶瓷靶材和硫化物陶瓷靶材等.其中平面顯示ITO陶瓷靶材國內(nèi)已廣泛生產(chǎn)應(yīng)用.高介電絕緣膜用陶瓷靶材和巨磁電阻陶瓷靶材具有廣闊的應(yīng)用前景.
例:氧化物陶瓷濺射靶是高級(jí)陶瓷濺射靶中最常見的靶.氧化物陶瓷可以通過在高溫下燒結(jié)而制成,其中一種或多種氧化物為主要主要成分,而其他次要氧化物為添加劑.它們分為簡單氧化物陶瓷和復(fù)雜氧化物陶瓷.這種類型的常見濺射靶材包括氧化鋁(Al2O3),氧化鎂 (MgO),氧化鈹(BeO),氧化鋯 (ZrO2)等.大多數(shù)氧化物陶瓷具有高熔點(diǎn),出色的絕緣性,耐熱強(qiáng)度,抗氧化劑和腐蝕性能.因此,它們可以長時(shí)間暴露在高溫和氧化環(huán)境中,值得在工程領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用.
陶瓷靶材的制備工藝
烘料:稱量前將起始原料置于烘箱中烘料3~6小時(shí),烘料溫度為100~120℃;
配料:將烘干的原料按照相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比稱量;
球磨:將稱量好的原料以某種制備方式混料,混料時(shí)間為4~12小時(shí),制成均勻漿料;
干燥:將制得的均勻漿料烘干;
煅燒:將烘干的粉料過篩并輕壓成塊狀坯體置于馬弗爐中,在800~950℃煅燒4~8小時(shí),制成煅燒粉料;
球磨:將煅燒后的粉料研磨成細(xì)粉,再次球磨、烘干得到陶瓷粉料;
制坯:將制成的陶瓷粉料采用鋼模手壓成直徑5~20mm、厚度約0.5~1.2mm的樣片,將樣片放入冷等靜壓機(jī)中,施加200~350MPa的壓力,保壓60~180s,制成所得陶瓷坯體;
燒結(jié):將制成的陶瓷坯體置于馬弗爐中,在1100~1200℃燒結(jié)4~6小時(shí);
冷卻:自然冷卻至室溫,即制得某種陶瓷靶材.
注:提供的溫度、時(shí)間僅當(dāng)做參考數(shù)據(jù).
陶瓷靶材的特性要求
純度:陶瓷靶材的純度對(duì)濺射薄膜的性能影響很大,純度越高,濺射薄膜的均勻性和批量產(chǎn)品的質(zhì)量的一致性越好.
密度:為了減少陶瓷靶材的氣孔,提高薄膜性能,要求濺射陶瓷靶材具有高密度.
成分與結(jié)構(gòu)均勻性:為保證濺射薄膜均勻,尤其在復(fù)雜的大面積鍍膜應(yīng)用中,必須做到靶材成分與結(jié)構(gòu)均勻性好.
