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ito靶材用途

溅射靶材 2020-06-03 10:23

  半导体制造材料:靶材靶材简介及应用领域高纯溅射靶材主要是指纯度为99.9%-99.9999%(3N-6N之间)的金属或非金属靶材,应用于电子元器件制造的物理气象沉积(PVD)工艺,是制备晶圆、面板、太阳能电池等表面电子薄膜的关键材料。

  溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子,在真空中经过加速聚集而形成高速的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料,称为溅射靶材。

  自19世纪中期至今,溅射镀膜技术经历了170年的沉淀与发展逐步走向成熟。

  溅射镀膜技术起源于国外,所需要的溅射材料——靶材也起源发展于国外。

  1842年格波夫在实验室中发现了阴极溅射现象,由于人们对溅射机理缺乏深入了解且溅射薄膜技术发展缓慢,商业化的磁控溅射设备直到1970年才逐渐应用于实验室和小型生产。

  自20世纪80年代,以集成电路、信息存储、液晶显示器、激光存储器、电子控制器为主的电子与信息产业开始进入高速发展时期,磁控溅射技术才从实验室应用真正进入工业化规模生产应用领域。

  近10年来,溅射技术更是取得了突飞猛进的发展。

  相比PVD另一大工艺真空镀膜,溅射镀膜工艺可重复性好、膜厚可控制,可在大面积基板材料上获得厚度均匀的薄膜,所制备的薄膜具有纯度高、致密性好、与基板材料的结合力强等优点,已成为制备薄膜材料的主要技术。

  根据应用领域的不同,靶材的材料、形状也会有所差异。

  根据形状可分为长(正)方体形、圆柱体形、无规则形以及实心、空心靶材,根据材料可分为金属材料(纯金属铝/钛/铜/钽等)、合金材料(镍铬/镍钴合金等)、无机非金属(陶瓷化合物:氧化物/硅化物/碳化物等)、复合材料靶材。

  集成电路、平板显示器、太阳能电池、信息存储、工具改性、光学器件、高档装饰用品等生产过程中均需要进行溅射镀膜工艺,溅射靶材应用领域非常广阔。

  对于靶材用量较大的行业主要有集成电路、平板显示器、太阳能电池、磁记录媒体、光学器件等。

  其中,高纯溅射靶材则主要用于对材料纯度、稳定性要求更高的领域,如集成电路、平板显示器、太阳能电池、磁记录媒体、智能玻璃等行业。

  半导体芯片对溅射靶材的技术要求最高,价格也最为昂贵,对于靶材纯度和技术的要求高于平面显示器、太阳能电池等其他应用领域。

  半导体芯片对溅射靶材的金属材料纯度、内部微观结构等方面都设定了极其苛刻的标准,溅射靶材若杂质含量过高,形成的薄膜就无法达到使用所要求的电性能,并且在溅射过程中易在晶圆上形成微粒,导致电路短路或损坏,将严重影响薄膜的性能。

  一般而言,芯片制造对溅射靶材金属纯度的要求最高,通常要求达到99.9995%(5N5)以上,平板显示器、太阳能电池分别要求达到99.999%(5N)、99.995%(4N5)以上即可。

  半导体靶材:用于晶圆导电阻挡层及封装金属布线层制作。

  其中在晶圆制造环节,靶材主要用于执着晶圆导电层、阻挡层以及金属栅极,而且在芯片封装环节,靶材用来生成凸点下金属层、布线层等金属材料。

  虽然靶材正在晶圆制造和芯片封装领域用量不大,根据SEMI的统计数据,靶材在晶圆制造及封装过程成本占比均约在3%左右,但是由于溅射靶材的品质直接影响导电层、阻挡层的均匀程度及性能,进而影响芯片传输速度及稳定性,因此靶材是半导体生产的核心原材料之一。

  在晶圆制作环节,半导体用溅射靶材主要用于晶圆导电层及阻挡层和金属栅极的制作,主要用到铝、钛、铜、钽等金属,芯片封装用金属靶材与晶圆制作类似,主要有铜、铝、钛等。

  其中,晶圆制作导电层使用金属靶材主要有铝靶和铜靶,阻挡层使用金属靶材主要有钽靶和钛靶,阻挡层主要有两个作用,一方面是阻隔与绝缘,防止导电层金属扩散到晶圆主体材料硅中,另一方面作为黏附,用于粘结金属和硅材料。

  一般来说,110nm技术节点以上晶圆分别用铝、钛作为导线及阻挡层的薄膜材料,110nm以下晶圆分别使用铜,钽材料作为导线及阻挡层的薄膜材料,随着晶圆制程的缩小,未来对铜靶、钽靶以及制作金属栅极用钛靶的用量占比将不断提升。

  面板靶材:主要用于制作ITO玻璃及触控屏电极平板。

  显示行业主要在显示面板和触控屏面板两个产品生产环节需要使用靶材溅射镀膜,主要用于制作ITO玻璃及触控屏电极,用量最大的是氧化铟锡(ITO)靶材,其次还有钼、铝、硅等金属靶材。

  1)平板显示面板的生产工艺中,玻璃基板要经过多次溅射镀膜形成ITO玻璃,然后再经过镀膜,加工组装用于生产LCD面板、PDP面板及OLED面板等;2)触控屏的生产则还需将ITO玻璃进行加工处理、经过镀膜形成电极,再与防护屏等部件组装加工而成。

  采用硅靶材溅镀形成的二氧化硅膜则主要起增加玻璃与ITO膜的附着力和平整性、表面钝化和保护等作用,MoAlMo(钼铝钼)靶材镀膜后蚀刻主要起金属引线搭桥的作用。

  此外,为了实现平板显示产品的抗反射、消影等功能,还可以在镀膜环节中增加相应膜层的镀膜。

  光伏靶材:用于形成太阳能薄膜电池的背电级。

  靶材主要用于生成太阳能薄膜电池的背电极,晶体硅太阳能电池较少用到溅射靶材。

  太阳能电池主要包括晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池,晶体硅太阳能电池转化效率较高、性能稳定,且各个产业环节比较成熟,占据了太阳能电池市场的主导地位。

  而晶体硅太阳能电池按照生产工艺不同可分为硅片涂覆型太阳能电池以及 PVD 工艺高转化率硅片太阳能电池,其中硅片涂覆型太阳能电池的生产不使用溅射靶材,目前靶材主要用于太阳能薄膜电池领域。

  靶材溅射镀膜形成的太阳能薄膜电池的背电级主要有三个用途:第一,它是各单体电池的负极;第二,它是各自电池串联的导电通道;第三,它可以增加太阳能电池对光的反射。

  太阳能薄膜电池用溅射靶材主要为方形板状,对纯度要求没有半导体芯片用靶材要求高,一般在99.99%以上。

  目前制备太阳能电池较为常用的溅射靶材包括铝靶、铜靶、钼靶、铬靶以及ITO靶、AZO靶(氧化铝锌)等。

  其中铝靶、铜靶用于导电层薄膜,钼靶、铬靶用于阻挡层薄膜,ITO靶、AZO靶用于透明导电层薄膜。

  光学器件靶材:使用光学镀膜改变光波传导特性。

  光学器件需依靠光学镀膜形成一层或多层的介电质膜和金属膜,通过二者组成的膜系来改变光波传导的特性,包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变,主要用到硅、铌、二氧化硅、钽等靶材。

  光学器件应用范围非常广泛,主要包括智能手机、车载镜头、安防监控设备、数码相机、光碟机、投影机等,高端的应用产品包括航空航天监测镜头、生物识别设备、生命科学中 DNA 测序等研究设备、医疗检查仪器镜头、半导体检测设备以及大视场投影镜头(如 IMAX)、3D打印机等仪器设备所需的光学元器件及光学镜头。

  4.2 技术门槛靶材的生产需要经过预处理、塑性加工、热处理、焊接、机加、净化、检测等多道工艺处理,塑性变形再结晶过程需要重复进行。

  以铝靶材为例,一般是将铝原料进行熔炼(电子束或电弧,等离子熔炼)、铸造,将得到的锭或胚料进行热锻破坏铸造组织,使气孔或偏析扩散、消失,再通过退火使其再结晶化从而提高材料组织的致密化和强度,进而经过焊接、机加和清洗等步骤最终制备成靶材。

  根据靶材材料以及用途的不同,制备工艺主要包含熔炼铸造法和粉末烧结法两大技术路径。

  今天,市场风格稍微做了转换,主题还是科技板块,但你有没有发现,半导体以生产、设计和封装为主炒作的方向,在尾盘已开始转换了,切换到半导体材料上来,比如阿石创、有研新材等个股涨停。

  要想赚钱,就得走在市场前面,今天二叔就来挖一挖半导体材料。

  半导体材料(semiconductor material)是一类具有半导体性能(导电能力介于导体与绝缘体之间,电阻率约在1mΩ·cm~1GΩ·cm范围内)、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。

  半导体材料主要应用于晶圆制造与芯片封装环节。

  由于半导体制造与封测技术的复杂性,从晶圆裸片到芯片成品,中间需要经过氧化、溅镀、光刻、刻蚀、离子注入、以及封装等上百道特殊的工艺步骤,半导体技术的不断进步也带动了上游专用材料与设备产业的快速发展。

  就半导体材料而言,主要应用领域集中在晶圆制造与芯片封装环节(如图):

  半导体材料是半导体产业链中细分领域最多的产业链环节,其中晶圆制造材料包括硅片、光刻胶、光刻胶配套试剂、湿电子化学品、电子气体、 CMP 抛光材料、以及靶材等,芯片封装材料包括封装基板、引线框架、树脂、键合丝、锡球、以及电镀液等,同时类似湿电子化学品中又包含了酸、碱等各类试剂,细分子行业多达上百个。

  今天二叔来重点挖掘5个方面的半导体材料:

  001硅片

  硅片的生产过程非常复杂,从硅石到硅片需要经过提纯、熔铸、拉棒、切割、抛光、清洗等多道工序。

  一般而言,硅片要经过硅石的三步提纯制备出纯度为 99.9999999%的半导体级硅,再通过熔铸、拉棒等工艺流程生产成适当直径的硅锭,最后被切割、抛光、清洗并通过质检环节后,可完成的用于下游生产的薄硅片的制备。

  硅片和硅基材料是集成电路晶圆制造中占比最大的基础材料, 占半导体制造材料比重约为 36%。

  而从全球来看,硅材料具有高垄断性,全球一半以上的半导体硅材料产能集中在日本,尤其是随着尺寸越大、垄断情况就越严重。

  2016年,全球前五大半导体硅片厂份额达 92%,其中 Shin-Etsu(信越化工)、Sumco、 Global Wafers(环球晶圆)、 Siltronic、与 LG Siltron 分别占比为 27%、 26%、 17%、 13%、 9%。

  而我国自主生产的硅片以 6 英寸为主,产品主要的应用领域仍然是光伏和低端分立器件制造,而 8 英寸和 12 英寸的大尺寸集成电路级硅片依然严重依赖进口,但后者在近年也取得了重大突破。

  相关概念股:上海新阳、中环股份和晶盛电机。

  002靶材

  高纯溅射靶材主要是指纯度为 99.9%-99.9999%(3N-6N 之间)的金属或非金属靶材,应用于电子元器件制造的物理气象沉积(PVD)工艺,是制备晶圆、面板、太阳能电池等表面电子薄膜的关键材料。

  溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子,在真空中经过加速聚集而形成高速的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料,称为溅射靶材。

  在晶圆制作环节,半导体用溅射靶材主要用于晶圆导电层及阻挡层和金属栅极的制作,主要用到铝、钛、铜、钽等金属,芯片封装用金属靶材和晶圆制作类似,主要有铜、铝、钛等。

  国内高纯溅射靶材产业总体表现出数量偏少,企业规模偏小和技术水平偏低的特征。

  近年来国家制定了一系列产业政策包括 863 计划、02 专项等来加速溅射靶材供应的本土化进程,推动国产靶材在多个应用领域实现从0 到 1 的跨越。

  相关概念股:江丰电子、 有研新材、阿石创、 隆华节能。

  003封装基板

  封装基板是芯片封装体的重要组成材料,主要起承载保护芯片与连接上层芯片和下层电路板作用。

  完整的芯片由裸芯片(晶圆片)与封装体(封装基板及固封材料、引线等)组合而成。

  封装基板作为芯片封装的核心材料,一方面能够保护、固定、支撑芯片,增强芯片导热散热性能,保证芯片不受物理损坏,另一方面封装基板的上层与芯片相连,下层和印刷电路板相连,以实现电气和物理连接、功率分配、信号分配,以及沟通芯片内部与外部电路等功能。

  封装基板已经成为封装材料细分领域销售占比最大的原材料,占封装材料比重超过 50%,全球市场规模接近百亿美金。

  相关概念股:深南电路、兴森科技、丹邦科技。

  004湿电子化学品

  湿电子化学品(Wet Chemicals)指为微电子、光电子湿法工艺(主要包括湿法刻蚀、湿法清洗)制程中使用的各种电子化工材料。

  湿电子化学品按用途可分为通用化学品(又称超净高纯试剂)和功能性化学品(以光刻胶配套试剂为代表)。

  相关概念股:江化微、晶瑞股份。

  005电子气体

  电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体,应用范围十分广泛。

  按其本身化学成分可分为:硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。

  电子特种气体从生产到分离提纯以及运输供应阶段都存在较高的技术壁垒,市场准入条件高,全球市场主要被几家跨国巨头垄断。

  包括美国空气化工、普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社等公司占据了全球电子特气 90%以上的市场份额。

  在政策支持和技术进步推动下,我国特种气体行业在 2006 年后进入快速发展阶段, 2010 年后国内特种气体企业不断冲击国外巨头技术垄断的格局。

  近年来,随着国家对半导体产业的支持力度不断加大,02 专项科研等项目推动着中国本土的电子特种气体产品水平在不断提升。

  伴随国内科研院所和特气企业不断的投入和研发,中国终于结束国产电子气体无法大规模批量稳定使用的历史,电子特气逐渐实现国产化,稀有气体产量和质量都有较大提升,氢能源开发也紧跟日本的步伐,以硅烷、高纯氨、***、**、砷烷等为代表的国产电子特气,逐渐开始渗透国内市场,相应的厂商也不断涌现。

  相关概念股:雅克科技、南大光电、巨化股份、凯美特气。

  品名:ITO靶材实验炉 高温箱式实验电炉

  炉膛材料全部采用进口摩根纤维制作而成,节能效果是老式电炉80%以上。

  (微电脑控制)可编程,全自动升温,控温精度±1℃

  用途:

  广泛用于陶瓷、冶金、电子、玻璃、化工、机械、耐火材料、新材料开发、特种材料、建材等领域。

  特点:

  1、控制精度:±1℃ 炉温均匀度:±2℃(根据加热室大小而定)

  2、微电脑控制,多路控制,实现了多路同时升温保温降温,操作方便。

  3、升温快

  4、进口耐火材料,保温性能好,耐温高,耐急冷急热

  5、炉门电动丝杠升降

  6、电动液压升降系统

  7、多路检测保护

  国家高新技术开发区内,是一家以研发、生产、销售各类高新材料为主的高科技企业,主要产品以各类溅射靶材,真空镀膜料,高纯金属,高纯无机化合物材料,高纯镀膜基片和各类高纯晶体材料为主。

  产品运用领域广泛,主要运用于航天航空,武器制导,工业镀膜,太阳能光电,装饰镀膜和通讯储存等领域。

  国材科技拥有自主进出口权,业务涉及国际和国内市场,下属国材科技研发中心,集聚了一大批***科研工程人员,为企业提供持续的研发动力和可靠的技术保障。

  国材科技设有国外事业部,国内事业部,国材科技研发中心和批量生产基地。

  国材科技,靶材品种齐全,技术成熟,提供定制服务。

  专业做靶材,专心做企业。

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