难熔金属溅射靶材的应用及制备技术
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高纯稀土金属靶材工艺流程
高纯稀土金属靶材工艺流程
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高纯稀土金属靶材工艺流程：
①熔炼制液：采用水冷坩埚悬浮熔炼法，将稀土原料熔化为金属熔液，避免坩埚污染，保持高纯度。
②下拉铸锭：熔液经过下拉铸造成型，形成稀土金属铸锭，过程中补偿凝固收缩，减少气孔和疏松。
③锻造轧制：对铸锭进行锻造与机械加工，通过轧制等手段提升材料密度与均匀性，形成目标尺寸形态。
④精细加工：对靶材进行精密机械加工，确保尺寸精度及表面光洁度，满足镀膜应用要求。
⑤质量检测：全阶段材质分析与性能测试，包括纯度、结晶结构、密度及表面质量检验，确保达标。
⑥成品包装：合格靶材经过专业包装，防氧化防污染处理，准备出库，用于高端电子或光学镀膜等行业。
溅射技术及其发展的历程
溅射技术及其发展的历程1842年格洛夫（Grove）在实验室中发现了阴极溅射现象。
他在研究电子管阴极腐蚀问题时，发现阴极材料迁移到真空管壁上来了。
但是，真正应用于研究的溅射设备到1877年才初露端倪。
迄后70年中，由于实验条件的限制，对溅射机理的认同长期处于模糊不请状态，所以，在1950年之前有关溅射薄膜特性的技术资料，多数是不可*的。
19世纪中期，只是在化学活性极强的材料、贵金属材料、介质材料和难熔金属材料的薄膜制备工艺中，采用溅射技术。
1970年后出现了磁控溅射技术，1975年前后商品化的磁控溅射设备供应于世，大大地扩展了溅射技术应用的领域。
到了80年代，溅射技术才从实验室应用技术真正地进入工业化大量生产的应用领域。
最近15年来，进一步发展了一系列新的溅射技术，几乎到了目不暇接的程度。
在21世纪来临的时刻，回顾一下溅射技术发展的历程，寻找其中某些规律性的思路，看来是有一定意义的。
1.最初溅射技术改革的原动力主要是围绕着提高辉光等离子体的离化率，增强离化的措施包括：[1]热电子发射增强—由原始的二极溅射演变出三极溅射。
三极溅射应用的实际效果对离化率增强的幅度并不大，但是对溅射过程中，特别是在反应溅射过程中，工艺的可控性有明显地改善。
[2]电子束或电子弧柱增强—演变出四极溅射。
Balzers一直抓住这条线，形成有其特色的产品系列，最近几年推出在中心设置一个强流热电子弧柱，配合上下两个调制线圈，再加上8对孪生靶，组合成新型纳米涂层工具镀膜机。
是一个典型实例。
[3]磁控管模式的增强溅射—磁控溅射。
利用磁控管的原理，将等离子体中原来分散的电子约束在特定的轨道内运转，局部强化电离，导致靶材表面局部强化的溅射效果。
号称为“高速、低温”溅射技术。
磁控溅射得到广泛应用的原因，除了效果明显之外，结构不复杂是一个重要的因数，大面积的溅射镀膜工艺得到推广。
应该看到，靶面溅射不均匀导致靶材利用率低是其固有的缺点。
[4]最近有人推出离子束增强溅射模式。
溅射背金工艺
溅射背金工艺溅射背金工艺是一种常用于制备光学膜和薄膜材料的工艺方法。
该工艺通过将金属或化合物材料溅射到基材表面，形成一层金属膜或合金膜，具有优异的光学性能和机械性能。
溅射背金工艺在光学透镜、显示器件、太阳能电池等领域有着广泛的应用。
溅射背金工艺的基本原理是利用高能量粒子轰击金属或化合物目标材料，使其表面原子或分子脱离并沉积在基材上，形成金属膜或合金膜。
在溅射背金工艺中，通常会使用高能量的离子束或电子束作为轰击源，使目标材料表面原子具有足够的能量可以脱离并沉积在基材上。
溅射背金工艺的工艺参数对最终膜层的性能具有重要影响。
例如，溅射功率、溅射时间、基材温度等参数会影响金属膜或合金膜的结晶度、结构和厚度。
通过合理调控这些工艺参数，可以获得具有良好光学性能和机械性能的膜层。
溅射背金工艺在光学膜的制备中有着重要的应用。
光学膜通常用于增强光学元器件的性能，例如增透膜、反射膜、滤波器等。
溅射背金工艺可以制备出高透过率、低反射率的光学膜，提高光学元器件的传输效率和光学性能。
除了光学膜，溅射背金工艺还在其他领域有着广泛的应用。
例如，在显示器件制备中，溅射背金工艺可以制备出具有高对比度和亮度的显示屏；在太阳能电池制备中，溅射背金工艺可以制备出高效率的吸收层。
这些应用表明了溅射背金工艺在现代科技领域的重要性和广泛应用性。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，溅射背金工艺是一种重要的薄膜制备工艺方法，具有优异的光学性能和机械性能。
通过研究和优化溅射背金工艺的工艺参数，可以制备出具有良好性能的膜层，满足不同领域光学元器件的需求。
随着科技的不断发展，相信溅射背金工艺在未来会有更广阔的应用前景。
半导体工艺溅射原理
半导体工艺溅射原理引言：半导体工艺溅射是一种常见的薄膜沉积技术，广泛应用于微电子和光电子器件的制造过程中。
本文将介绍半导体工艺溅射的原理及其在半导体工艺中的应用。
一、半导体工艺溅射的原理半导体工艺溅射是一种通过离子轰击或中性粒子轰击靶材表面，使靶材表面的原子或分子释放出来，并沉积在基片上形成薄膜的技术。
其原理如下：1. 靶材选择：根据所需的薄膜材料，选择相应的靶材。
靶材通常由目标材料制成，如金属、氧化物、氮化物等。
2. 靶材加热：将靶材加热到较高温度，使其表面原子或分子具有足够的能量来释放出来。
3. 气体环境：在溅射过程中，需要维持一定的气体环境，通常是惰性气体（如氩气），以提供离子或中性粒子的轰击源。
4. 离子轰击或中性粒子轰击：将惰性气体加速形成离子束，或使用中性粒子束轰击靶材表面，使其表面原子或分子被击出。
5. 沉积过程：被击出的原子或分子沉积在基片表面，形成薄膜。
基片通常是硅片或其他半导体材料。
二、半导体工艺溅射的应用半导体工艺溅射广泛应用于半导体工艺中的薄膜沉积过程，其应用包括但不限于以下几个方面：1. 金属薄膜沉积：通过选择不同的金属靶材，可以在基片上沉积金属薄膜，常用于电极、导线、阻焊等应用。
2. 氧化物薄膜沉积：通过选择不同的金属氧化物靶材，可以在基片上沉积氧化物薄膜，常用于介电层、绝缘层等应用。
3. 氮化物薄膜沉积：通过选择不同的金属氮化物靶材，可以在基片上沉积氮化物薄膜，常用于硬质涂层、保护层等应用。
4. 多层薄膜结构制备：通过调节溅射工艺参数，可以沉积不同材料的多层薄膜结构，常用于光电子器件中的反射镜、透镜等应用。
5. 纳米颗粒制备：通过调节溅射参数和基片温度，可以在基片上沉积纳米颗粒，常用于纳米材料的合成和研究。
结论：半导体工艺溅射是一种重要的薄膜沉积技术，其原理是通过离子轰击或中性粒子轰击靶材表面，使其表面原子或分子释放出来，并沉积在基片上形成薄膜。
半导体工艺溅射在半导体工艺中有广泛的应用，包括金属薄膜沉积、氧化物薄膜沉积、氮化物薄膜沉积、多层薄膜结构制备和纳米颗粒制备等方面。
反应rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜及其介电损耗
一、介绍：rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜及其介电损耗在材料研究领域，氧化铝薄膜的制备及其介电性能一直是一个备受关注的课题。
而rf磁控溅射法作为一种常用的制备方法，对于氧化铝薄膜的制备具有重要意义。
介电性能作为一种重要的材料性能指标，也对氧化铝薄膜的应用具有重要影响。
二、rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜的步骤1. 材料准备：首先需要准备高纯度的氧化铝靶材和基底材料。
2. 溅射工艺：通过rf电源和磁场的作用，将氧化铝靶材表面的原子溅射到基底材料上，形成氧化铝薄膜。
3. 处理工艺：对溅射薄膜进行退火、晶化等处理，以提高薄膜的结晶度和致密性。
三、rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜的特点1. 高纯度：使用高纯度的氧化铝靶材和精密的溅射工艺，可以得到高纯度、低缺陷的氧化铝薄膜。
2. 薄膜致密性好：由于溅射工艺的特性，制备出的氧化铝薄膜致密性好，具有良好的机械性能和耐腐蚀性。
3. 薄膜厚度可控：通过调节溅射工艺的参数，可以实现对氧化铝薄膜的厚度精确控制。
四、rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜的介电损耗在实际应用中，氧化铝薄膜的介电损耗是一个重要的性能指标。
rf磁控溅射法制备的氧化铝薄膜，由于其致密性好、结晶度高等特点，具有较低的介电损耗。
通过控制溅射工艺参数和薄膜后处理工艺，还可以进一步降低氧化铝薄膜的介电损耗，提高其在电子器件、光学器件等领域的应用性能。
五、结论rf磁控溅射法制备的氧化铝薄膜具有高纯度、致密性好、厚度可控等特点，在介电损耗方面表现出良好的性能。
在实际应用中具有广阔的应用前景。
随着材料制备技术的不断进步，相信rf磁控溅射法制备的氧化铝薄膜将在电子、光学等领域发挥重要作用。
个人观点我认为，rf磁控溅射法制备的氧化铝薄膜在介电损耗方面具有潜力，但在实际应用中还需要进一步研究和优化，以满足不同领域的需求。
希望未来能够有更多的研究投入到这一领域，推动氧化铝薄膜技术的发展，为电子、光学器件等领域的发展贡献更多的可能性。
在撰写本文的过程中，我对rf磁控溅射法制备氧化铝薄膜及其介电损耗有了更深入的理解。
钨靶的原理和应用
钨靶的原理和应用1. 钨靶的原理钨靶是由纯钨材料制成的靶材，它在材料研究和电子学领域有着广泛的应用。
钨靶的原理主要涉及以下几个方面：1.1 钨的性质钨是一种重金属，具有高熔点、高密度、高强度和高熔融温度等优良的物理和化学性质。
其熔点达到3422摄氏度，密度为19.3克/立方厘米，具有良好的耐腐蚀性和抗辐射能力。
1.2 钨靶的制备钨靶的制备一般采用热压或化学气相沉积等方法。
热压工艺包括粉末冶金和热压熔融等方法，可以获得高密度、高纯度的钨靶；而化学气相沉积工艺则能制备出表面平整、晶粒细小的薄膜靶材。
1.3 钨靶的物理性质钨靶具有良好的热导性和机械强度，并且能够耐受高温和高能粒子轰击。
这些性质使得钨靶成为理想的靶材，可以用于高功率激光器、X射线管、等离子体反应堆等领域。
1.4 钨靶的化学性质钨靶对大多数气体和液体都具有良好的化学稳定性，能够抵抗腐蚀和氧化。
这使得钨靶在高温高压的环境中有稳定的性能，适用于高温化学反应、材料表面处理等应用。
2. 钨靶的应用钨靶广泛应用于材料科学、电子学和能源领域，具有以下几个主要应用方面：2.1 材料科学钨靶可以作为材料研究中的实验工具，用于制备新型材料、研究材料性能和表征材料结构。
例如，钨靶可以通过热蒸发或离子束沉积技术制备出薄膜材料，并用于表面改性、纳米材料制备等方面的研究。
2.2 电子学钨靶在电子学领域有着重要的应用。
钨靶可以作为发射材料使用，用于制造电子管、阴极射线管和电子显微镜等设备。
此外，钨靶还可以用于制造场发射显示器、钨丝灯等光电器件。
2.3 能源领域在能源领域，钨靶被广泛应用于核聚变实验和核反应堆技术中。
钨靶可以用作等离子体聚变反应堆中的靶材，承受来自高能粒子束的冲击并产生所需的聚变反应。
此外，钨靶还可以用于核燃料循环中的液态金属冲击实验。
2.4 其他应用除了上述应用领域，钨靶还可以在电火花加工、热喷涂、航空航天等领域中发挥重要作用。
例如，在电火花加工中，钨靶可以作为阳极材料，用于制造高能电火花放电设备。
难熔高熵合金粉末
难熔高熵合金粉末全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：难熔高熵合金是一种相对比较新颖的材料，其由多种不同原子尺寸的金属元素组成，这种合金在加热时可以保持其结构的稳定性。
难熔高熵合金的晶体结构和晶格比传统的合金更加复杂，这也使得其具有更好的力学性能和耐热性能。
难熔高熵合金可以应用于航空航天、汽车、生物医学等领域，具有非常广泛的应用前景。
难熔高熵合金粉末则是难熔高熵合金的一种形式，其具有更细小的颗粒尺寸和更大的比表面积，使得其在加工和制造过程中具有更大的灵活性和可塑性。
难熔高熵合金粉末可以通过多种方法制备，例如化学气相沉积、机械合金化、凝固法等。
难熔高熵合金粉末的制备方法决定了其微观结构和颗粒大小，进而影响了其力学性能和热学性能。
难熔高熵合金粉末的制备过程中需要严格控制合金元素的配比、加工温度和压力等参数，以确保最终产品的质量和性能。
难熔高熵合金粉末可以应用于3D打印、喷射成形、热喷涂等制造技术，其具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和耐磨损性能，可以用于制造耐高温、高压环境下的零部件。
难熔高熵合金粉末的应用还在不断拓展，科研人员正在积极研究其在生物医学领域、能源领域、电子领域的应用，例如用于制造人工骨骼、生物医学植入物、燃料电池等产品。
难熔高熵合金粉末的应用潜力巨大，有望在未来取代传统的合金材料，成为新一代的工程材料。
难熔高熵合金粉末具有独特的微观结构和优异的性能特点，其在航空航天、汽车、生物医学等领域具有广阔的应用前景。
难熔高熵合金粉末的制备方法和应用技术还有待进一步研究和发展，相信随着科技的不断进步，难熔高熵合金粉末将会有更广泛的应用和更高的发展潜力。
【2000字】第二篇示例：难熔高熵合金粉末是一种新型材料，具有优异的性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
随着科技的不断发展，难熔高熵合金粉末的制备技术也在不断完善，其在材料科学领域的研究也越来越受到重视。
难熔高熵合金粉末是一种由5种或更多元素组成的均匀分布的合金，其特点是具有高熵和高熔点，因此被称为“难熔高熵合金”。
钽靶材用途
钽靶材用途
钽靶材通常称为裸靶，首先将其与铜背靶进行焊接，然后进行半导体或光学溅射，将钽原子以氧化物形成淀积在基板材料上，实现溅射镀膜；钽靶材主要应用于半导体镀膜、光学镀膜等行业。
在半导体工业中，目前主要使用金属钽(Ta)通过物理气相沉积法(PVD)镀膜并形成阻挡层作为靶材。
随着科技的快速发展，半导体工业的发展是整个高科技产业的核心，是衡量一个国家科技水平和创新能力的制高点，因而受到多个国家的高度重视，同时也是技术封锁的重中之重；目前半导体技术的前沿是极大规模集成电路制造技术。
我国已出现一批掌握前沿技术的高科技公司，如中芯国际、华为等。
氧化铟锡靶
氧化铟锡靶
氧化铟锡靶材（ITO）是一种将氧化铟和锡层结合在一起的新型夹层结构高熔点合金材料。
它具有良好的耐腐蚀性、高熔点和久化抗摩擦性能。
由于其特性，氧化铟锡靶材被广泛应用于电子工业中，可以用于制造各种不同类型的电子元件，如电容器、电阻器等。
这些元件的低摩擦系数、良好的耐腐蚀性和强度使它们能够提高电子元件的可靠性和性能。
在氧化铟锡靶材的制造过程中，主要采用了真空热压法、热等静压法等成型方法。
这些工艺利用了热能和机械能对陶瓷材料进行致密化，从而得到高质量的靶材。
此外，溅射靶材是以高纯金属铟、锡为原料生产的，用于制作透明导电膜。
总的来说，氧化铟锡靶材是一种重要的电子材料，在电子工业中具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，氧化铟锡靶材的制造工艺和应用领域也将不断拓展和完善。
氧化铁 硅 溅射
氧化铁硅溅射
氧化铁和硅溅射是一种常见的表面处理技术，常用于改善材料的性能和外观。
在这种处理过程中，氧化铁和硅被喷射到基材表面，形成一层均匀的薄膜。
氧化铁是一种重要的金属氧化物，具有多种用途。
它可以用作催化剂、电池材料和磁性材料等。
在氧化铁溅射过程中，将氧化铁靶材加热到高温，然后通过高能粒子轰击将其喷射到基材表面。
这种技术能够在基材上形成均匀、致密的氧化铁薄膜，改善材料的性能，如硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
硅溅射是一种将硅材料喷射到基材表面的技术。
硅是一种常见的半导体材料，广泛应用于电子器件制造中。
通过硅溅射技术，可以在基材表面形成一层致密的硅薄膜，提高材料的导电性和机械强度。
此外，硅溅射还可以用于制备光学薄膜，如反射镜和透镜。
氧化铁和硅溅射技术在许多领域都有广泛的应用。
例如，在太阳能电池制造中，氧化铁和硅溅射技术可以用于制备光电转换层和保护层，提高太阳能电池的效率和稳定性。
在涂层技术中，氧化铁和硅溅射可以用于制备防腐蚀涂层和装饰膜，提供材料的保护和美观性。
氧化铁和硅溅射技术是一种重要的表面处理技术，可以改善材料的性能和外观。
通过将氧化铁和硅喷射到基材表面，可以形成均匀、致密的薄膜，提高材料的导电性、机械强度和耐腐蚀性。
这种技术
在许多领域都有广泛的应用，为各行各业提供了更好的材料解决方案。
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第34卷第1期2019年2月灾燥造援34，晕燥援1
Feb.圆园19悦澡蚤灶葬栽怎灶早泽贼藻灶陨灶凿怎泽贼则赠
DOI：10.3969/j.issn.员园园9原062圆.2019.01.010
难熔金属溅射靶材的应用及制备技术王晖袁夏明星袁李延超袁刘啸锋袁蔡小梅袁白润袁张新（西北有色金属研究院，陕西西安710016）
摘要：应用于微电子、集成电路、光伏电池、平面显示器、装饰镀膜玻璃等行业的溅射靶材需求量逐年增大，这些
行业对溅射用难熔金属靶材的纯度、致密度、尺寸精度、微观组织、结晶取向等性能提出了更高的要求。综述了磁控溅射用W、Mo、Ta、Nb靶材的主要应用研发生产单位和制备技术，介绍了靶材组织、纯度等因素对薄膜性质的影响。关键词：难熔金属；磁控溅射；靶材；集成电路；太阳能电池
中图分类号：TB43文献标识码：A
收稿日期：2019-01-09
作者简介：王晖（1978-），男，陕西杨凌人，高级工程师，主要从事难熔金属材料研究工作。
0前言磁控溅射镀膜属于物理气相沉积，离子在电场加速下高速轰击阴极靶材，靶材原子被溅射出来后沉积到被镀膜体表面而形成薄膜，是用来制备薄膜材料的一种主要方法[1]。它的基本原理是：真空环境中电场加速离子后形成具有高动能的离子束流，碰撞固体表面，固体表面的原子被溅射出并离开固体沉积在被镀膜体表面，被离子高速碰撞的固体就是产生薄膜的来源，被称之为溅射靶材[2]。溅射法是一种先进的薄膜材料制备技术，这种方法具有速度高和温度低两大特点[3]。自20世纪80年代，信息存储、集成电路、激光存储器、液晶显示器、电子控制器等产业开始进入高速发展时期，磁控溅射技术才从实验室真正进入工业化规模生产[4]。我国已经逐渐成为薄膜靶材需求大国，在全球市场需求的拉动下，我国有很多材料领域的科研院所及企业，开展了溅射靶材的研发和生产工作，并取得了很大的进展。难熔金属，一般包括钨、钽、钼、铌、铪、锆和钛，其熔点都在1600益以上。钨、钼等合金材料高温强度和蠕变性能好，被广泛用于微电子，照明光源、武器系统、原子能等行业。钽铌极其合金具有较低蒸气压、低热膨胀系数、优秀的抗腐蚀性能，被广泛用于航空航天、化工装备、集成电路、核能部门[5]。将难熔金属制作成靶材可将其优秀性能以薄膜的形式利用。表1给出了几种难熔金属靶材的应用领域。
表1几种难熔金属靶材的应用领域Tab.1Applicationsofseveralrefractorymetaltargets
1难熔金属靶材的类型及应用溅射用靶材有如下几种分类方法：如按材质分靶材可分为金属靶、高分子陶瓷非金属靶和复合材料靶等。如按外形尺寸可分为圆柱形、长方形、正方形板靶和管靶，见图1。因为一般常见的方靶圆靶都为实心，在镀膜作业中，圆环形的永磁体在靶的表面产生的磁场为环形，会发生不均匀冲蚀现象，溅射的薄膜厚度均匀性不佳，靶材的使用效率大约只有20%～30%。而目前被推广的空心管靶可绕固定的条状磁铁组件一定周期旋转运动，360毅靶面可被均匀刻蚀，优势明显，将利用率提高到80%[6]。
使用靶材应用领域W、W-Si、W-Ti微电子、半导体存储电极、半导体电极布线、集成电路阻挡层、装饰镀膜
Mo、Mo-Si、太阳能电池、平板显示器、微电子、半导体存储电极、半导体电极布线、
Ta、Ta-Al电子器件镀膜、电容器电极膜、LCD电极
Nb船舶、化工耐腐蚀、工业玻璃、光学镜头、等离子显示屏、触屏
Ti微电子、显示器电极布线膜、存储电极、集成电路阻挡层、装饰镀膜第1期1.1W靶W是难熔金属熔点最高的一种，具有稳定的高
温特性、抗电子迁移能力和较高的电子发射系数等诸多优点。钨及钨合金靶在微电子、集成电路等行业中被大量使用。Al、Cu，Ag目前是集成电路制造用得最多的互连线材料，一般来说介质层是Si或SiO2，Al、Cu，Ag会向介质中扩散而形成硅化物，从而使金属连线的电流强度急剧变弱，整个布线系统功能可能会因此而崩溃。最好的解决方案是在布线与介质之间再进行屏蔽来阻挡扩散层，阻挡层金属是WTi。大量试验证明，WTi合金（Ti占10%～30%）作为阻挡层已被成功地应用于Al、Cu和Ag布线技术。由于金属W在其他金属中原子的扩散率较低，可阻挡扩散，Ti可有效地阻止晶界扩散，另一方面也提高了阻挡层的黏结力和抗腐蚀性能[7-8]。钨靶还被应用于装饰镀膜行业，如手表、眼镜、卫生洁具、五金零件等产品，不仅能美化外观，同时也具有抗磨损、腐蚀等功能。近些年来装饰镀膜用靶材的需求量日益扩大[9]。国内研发W靶材的主要单位有上海钢铁研究所、北京安泰科技、西北有色金属研究院、株洲硬质合金集团等。1.2Mo靶Mo具有高熔点、较低的比阻抗、高电导率、较好的耐腐蚀性而被广泛用于LCD显示屏、光伏电池中的配线、电极。还有集成电路的阻挡层材料。金属Cr曾是LCD显示屏配线的首选材料，如今超大型、高精度LCD显示屏发展迅速，这对材料的比阻抗提出了更高的要求。此外，环境保护也必须兼顾。金属Mo的膜应力的比阻抗只有铬的一半，且不会污染环境，诸多优势使金属Mo成为LCD显示屏溅射靶材的最佳材料之一[10]。铜铟镓硒（简称“CIGS”）薄膜太阳电池是一种最具有发展前景的薄膜太阳能电池，具有光电转换效率高、无衰退、性能稳定、成本低廉等诸多优点。在光伏领域，国内外学者们对CIGS产生了极大的关注。CIGS薄膜太阳能电池的第五层就是背电极，电池的性能受背电极材料直接影响。Mo溅射的薄膜热稳定性良好、电阻率较低、还能与CIGS层结合形成良好的欧姆接触。同时金属Mo薄膜还具有与上下玻璃层和CIGS近似的热膨胀系数等特点，已成为薄膜太阳电池背电极的必选材料[11]。图2是Mo在薄膜太阳能电池中的位置[5]。近些年来，全球的太阳能电池需求量激增，每年递增40%以上。据报道，目前世
图2CIGS化合物太阳能电池中的钼Fig.2MolybdenuminCIGScompoundsolarcells
图1几种常见形状的金属靶材Fig.1Severalmetaltargetswithcommonshapes
衬底玻璃Mo背电极层铜铟镓硒吸收层CdS缓冲层ZnO窗口层盖板玻璃
王晖袁等院难熔金属溅射靶材的应用及制备技术65第34卷
界薄膜太阳能电池年发电总量约为660MW[10]。国内研发Mo靶的主要单位有金堆城钼业、北京安泰科技、洛阳高新四丰等。安泰科技公司采用压制-烧结-热等静压法制备的了大量钼及其合金靶材，相对密度逸99%[12]。1.3Ta靶当大规模集成电路进入到深亚微米时代时，Al线对应力迁移和电迁移的抵抗能力相对较弱，这将造成布线空洞，导致电路系统完全失效。因此，金属Cu布线将成为主流。Cu比Al具有更高的抗电迁移能力和更低的电阻率，这意味着更小、更密集的连线可以承载更强的电流。低电阻提高了芯片速度。目前全球130nm、90nm及以下的器件生产商已经采用Cu互连工艺，Ta成为Cu互连的阻挡层。目前，超大规模集成电路已逐渐发展为Cu/Ta系[13-14]。因为Cu和Si的化学活性高，扩散速度快，易形成铜硅合金（Cu-Si），铜在硅中形成深的空穴，设备的性能被严重影响，最终导致系统失效。Ta及Ta的化合物具有高热稳定性、高导电性和对外来原子的阻挡作用。Cu和Ta以及Cu和N之间不反应，不扩散形成化合物，因此Ta和Ta基膜成为阻挡层可有效防止铜的扩散[15]。我国Ta储量资源丰富，但在过去对半导体溅射靶材缺乏最基本的认识，从而限制了高纯Ta靶材的技术发展。在很长一段时间内，我国生产溅射靶材用的高纯Ta原料主要依赖进口。宁夏东方钽业通过多年研发，掌握了高纯Ta溅射靶材原料生产工艺方法，填补了国内空白。宁波江丰电子材料股份有限公司也生产出了300mm高纯Ta溅射靶材[14]。西安诺博尔稀贵金属公司也掌握高纯Ta靶的生产工艺[16]。1.4Nb靶近些年，光电技术的发展迅速，Nb薄膜材料已广泛应用于与人们现代生活密切相关的LCD、TFT等离子显示屏、相机镜头镀膜、光学镜头镀膜、汽车和建筑工业用玻璃的制造中[17]。铌靶材还用于表面工程材料，如化工耐腐蚀、船舶、耐热、电子成像、信息储存、高导电等镀膜行业[18]。由于高的利用率，旋转空心圆管磁控溅射靶目前在业内得到广泛推广，铌管靶主要应用于平面显示器、先进触控屏和节能玻璃的表面镀膜等行业，对玻璃屏幕起抗反射作用[19]。我国研发Nb靶的主要单位有宁夏东方钽业、西北有色金属研究院等。据笔者了解，宝鸡佳军公司通过熔炼挤压方式生产出了外径152mm，内径125mm，长度为3900mm的大型铌管靶，平均晶粒尺寸达到了75.5滋m。2靶材的技术要求
为了确保沉积薄膜的质量和提高溅射效率，靶材的品质成为关键因素。经过国内外大量研究得出，对溅射靶材质量影响最大的几个因素分别为：纯净度、致密度、尺寸精度、晶粒度、织构等。2.1纯度
溅射靶材的纯度是影响镀膜效果的首要因素。靶材中的杂质和气孔中的氧和水分是沉积薄膜的主要污染源。要提高溅射薄膜的性能，就应尽可能降低靶材中杂质含量，提高纯度，减少污染源，提高沉积薄膜的均匀性[2]。不同应用领域的靶材对纯度要求不同，普通镀膜用靶材要求纯度达到99%以上即能满足要求。对靶材纯度要求较为苛刻的是微电子、显示器等领域用，需要至少分析40个以上的杂质元素，纯度为99.95%（3N5）以上方可使用[20]。2.2致密度
溅射靶材的内部如不是非常致密，或存积气体，那么在溅射过程中气体释放将会产生微粒直接影响镀膜质量。气孔同时会导致溅射时产生不正常放电，而产生杂质粒子。为了保证薄膜的质量和性能，必须使溅射靶材的致密度要达到较高水平。靶材致密度越高，其导电、导热性越好，强度越高等。高致密度靶材镀膜有诸多优点：靶材使用寿命长，溅射功率小，成膜速率高，薄膜不易开裂，透光率高。2.3微观组织
溅射速度直接受晶粒尺寸的影响，晶粒粗大靶材的溅射速率要比晶粒细小的靶材慢很多，晶粒尺寸变小，薄膜沉积速率增大。而同一块靶材的晶粒尺寸整体差异较小，沉积薄膜的厚度分布就更为均匀。金堆城钼业研发的钼靶材平均晶粒尺寸达到50滋m，属国内领先水平[21]。一般情况下，因为变形量等因素影响，平面靶的晶粒尺寸比管状靶材更容易细小、均匀。当靶材在溅射时，其原子会沿着六方密排面优先溅射出来，因此，为了提高溅射镀膜速率，可以尽可能调整靶材结构使具有一定的晶体取向。在晶粒尺寸合适的范围内，晶粒取向越均匀越好。靶材晶粒取向还会对薄膜的厚度、均匀性都会产生较大影响。要使靶材的微观组织具有一定的结晶取向，就要根据靶材金属的微观组织特征，采用不同的压力加工方式，再结合适当的热处理进行调整和控制。国内许多单位已对不同加工方式对结晶取向的影响做了大量研究。