靶材市場的現狀與發(fā)展趨勢

靶材市場的現狀與發(fā)展趨勢

各種應用于半夏電路（vlasi）、cd、平面檢測器和件的表面涂層。20世紀90年代以來,濺射靶材及濺射技術的同步發(fā)展,極大地滿足了各種新型電子元器件發(fā)展的需求。例如,在半導體集成電路制造工藝過程中,以電阻率較低的銅導體薄膜代替鋁膜布線;在平面顯示器產業(yè)中,各種顯示技術(如LCD、PDP、OLED及FED等)的同步發(fā)展,有的已經用于電腦及計算機的顯示器制造;在信息存儲產業(yè)中,磁性存儲器的存儲容量不斷增加,新的磁光記錄材料不斷推陳出新。這些都對所需濺射靶材的質量提出了越來越高的要求,需求數量也逐年增加。隨著電子產業(yè)和多媒體碟片(CD、VCD、DVD)的蓬勃發(fā)展,濺射靶材的使用率逐漸提高,消耗量也不斷增加,迫切需要開發(fā)更多的優(yōu)質靶材。1靶材使用單一化BCC(BusinessCommunicationsCompany,商業(yè)咨詢公司)最新的統(tǒng)計報告指出,全球靶材市場將以8.8%的年平均增長率(AAGR)在今后的5年內持續(xù)增長,估計銷售額將從1999年的7.2億美元增加到2004年的11億美元。靶材是一種具有高附加價值的特種電子材料,主要使用在微電子,顯示器,存儲器以及光學鍍膜等產業(yè)上,用以濺射用于尖端技術的各種薄膜材料。BCC的報告顯示:全球的上述產業(yè)在1999年大約使用了2.88百萬公斤靶材。換算為面積,則濺射了363百萬平方米的薄膜。而若以單位靶材來計算,全球在1999年則大約使用了374000單位的靶材。這里所要指出的是,隨著應用產業(yè)的不同,靶材的形狀與大小也有所差異,其直徑從15cm到3m都有,而上述的統(tǒng)計資料,則是平均化后的結果。若依照每年的靶材消耗重量來看,光學鍍膜產業(yè)由于大多使用靶材在大面積的鍍膜玻璃上,無疑是最大的應用市場,其1999年消費的靶材重量大約占全球消耗量的73%。其次則為微電子業(yè),1999年的市場占有率大約為12%。至于光磁存儲器產業(yè)則占8%,平面顯示器目前僅占6%,但這是一個增長型的產業(yè)。有趣的是,若不是以重量而以消費單位來統(tǒng)計,則情況完全不同,微電子業(yè)和存儲媒體產業(yè)所使用的單位總和幾乎涵蓋了全球市場的95%,這是因為相對較小的使用面積,加上利用率的限制,導致需要極大數量的靶材單位。一般而言,微電子業(yè)及存儲媒體業(yè)鍍膜面積的直徑大多小于20cm,而玻璃鍍膜或平面顯示器則可能達到3m直徑。在未來的幾年內,可以預見濺射鍍膜技術仍是幾個應用市場的主流技術之一。BCC預測全球利用濺射鍍膜生產的薄膜,在2004年面積將達到764百萬平方米,年平均增長率大約可達16%。相對于鍍膜面積的大幅增長,靶材消耗在未來5年內的增長將較為緩慢,這是因為近年來主要應用產業(yè)在鍍膜技術上的進步,使得所鍍的薄膜厚度大幅度降低,這樣濺鍍相同面積所需消耗的靶材也就大為減少。目前在靶材的使用上,每單位靶材僅大約25%能有效濺鍍于基材上,而其余75%的材料則由于陰極電場的設計,導致靶材表面的形狀或性質發(fā)生改變,從而影響欲鍍薄膜的品質,只能被回收或廢棄。靶材使用者目前面臨的最大課題是努力提高靶材的使用壽命和靶材的利用率,進而改進濺射效率及降低成本。基于上述原因,BCC預測全球的靶材消耗量在未來5年的年平均增長率是6.0%,不會像靶材的濺射面積那樣達到16%的大幅增長,預計2004年需求量為3.85百萬公斤或大約510000單位的靶材消耗量。2薄膜元件或元件的技術應用將成為主流目前全球各主要靶材制造商的總部,大多設立在美國、德國和日本。就美國而言,大約有50家中小規(guī)模的靶材制造商及經銷商,其中最大的公司員工大約有幾百人。不過為了能更接近使用者,以便提供更完善的售后服務,全球主要靶材制造商通常會在客戶所在地設立分公司。最近,亞洲的一些國家和地區(qū),如臺灣,韓國和新加坡,就建立了越來越多制造薄膜元件或產品的工廠,如IC、液晶顯示器及光碟制造廠。對靶材廠商而言,這是相當重要的新興市場。去年,日本三菱公司就在我國臺灣地區(qū)建立了光碟用靶材的生產基地,可以滿足臺灣50%的靶材需要。眾所周知,靶材材料的技術發(fā)展趨勢與下游應用產業(yè)的薄膜技術發(fā)展趨勢息息相關,隨著應用產業(yè)在薄膜產品或元件上的技術改進,靶材技術也應隨之變化。如IC制造商,最近致力于低電阻率銅布線的開發(fā),預計未來幾年將大幅度取代原來的鋁膜工藝,這樣銅靶及其所需阻擋層靶材的開發(fā)將刻不容緩。另外,近年來平面顯示器(FPD)大幅度取代原以陰極射線管(CRT)為主的電腦顯示器及電視機市場,亦將大幅增加ITO靶材的技術與市場需求。此外在存儲技術方面,高密度、大容量硬盤,高密度的可擦寫光盤的需求持續(xù)增加,這些均導致應用產業(yè)對靶材的需求發(fā)生變化。下面我們將分別介紹靶材的主要應用領域,以及這些領域靶材發(fā)展的趨勢。2.1銅及介質材料的連續(xù)工藝在所有應用產業(yè)中,半導體產業(yè)對靶材和濺射薄膜的品質要求是最苛刻的。現在12英寸(300㎜)的硅圓晶片已制造出來,而互連線的寬度卻在減小。硅片制造商對靶材的要求是大尺寸、高純度、低偏析和細晶粒,這就要求所制造的靶材具有更好的微觀結構。靶材的結晶粒子直徑和均勻性已被認為是影響薄膜沉積率的關鍵因素。另外,薄膜的純度與靶材的純度關系極大,過去99.995%(4N5)純度的銅靶,或許能夠滿足半導體廠商0.35μm工藝的需求,但是卻無法滿足目前0.25μm的工藝要求,而未來的0.18μm工藝甚至0.13μm工藝,所需要的靶材純度將要求達到5N甚至6N以上。銅與鋁相比較,銅具有更高的抗電遷移能力及更低的電阻率,能夠滿足半導體工藝在0.25μm以下的亞微米布線的需要。但卻帶來了其他的問題:銅與有機介質材料的附著強度低,并且容易發(fā)生反應,導致在使用過程中芯片的銅互連線被腐蝕而斷路。為了解決以上這些問題,需要在銅與介質層之間設置阻擋層。阻擋層材料一般采用高熔點、高電阻率的金屬及其化合物,因此要求阻擋層厚度小于50nm,與銅及介質材料的附著性能良好。銅互連和鋁互連的阻擋層材料是不同的,需要研制新的靶材材料。銅互連的阻擋層用靶材包括Ta、W、TaSi、WSi等,但是Ta、W都是難熔金屬,制備相對困難?，F在正在研究鉬、鉻等的合金作為替代材料。2.2ito靶材的生產平面顯示器(FPD)近年來大幅沖擊以陰極射線管(CRT)為主的電腦顯示器及電視機市場,亦將帶動ITO靶材的技術與市場需求?，F在的ITO靶材有兩種,一種是采用納米狀態(tài)的氧化銦和氧化錫粉混合后燒結,另一種是采用銦錫合金靶材。銦錫合金靶材可以采用直流反應濺射制造ITO薄膜,但是靶表面會氧化而影響濺射率,并且不易得到大尺寸的合金靶材。現在一般采用第一種方法生產ITO靶材,利用RF反應濺射鍍膜,它具有沉積速度快,且能精確控制膜厚,電導率高,薄膜的一致性好,與基板的附著力強等優(yōu)點。但是靶材制作困難,這是因為氧化銦和氧化錫不容易燒結在一起。一般采用ZrO2、Bi2O3、CeO2等作為燒結添加劑,能夠獲得密度為理論值的93%~98%的靶材,這種方式形成的ITO薄膜的性能與添加劑的關系極大。日本的科學家采用Bi2O3作為添加劑,Bi2O3在820℃下熔化,在1500℃的燒結溫度下大部分已經揮發(fā),這樣能夠在液相燒結條件下得到比較純的ITO靶材。而且所需要的氧化物原料也不一定是納米顆粒,這樣可以簡化前期的工序。采用這樣的靶材得到的ITO薄膜的電阻率達到8.1×10-4ù·cm,接近純的ITO薄膜的電阻率。FPD和導電玻璃的尺寸都相當大,導電玻璃的寬度甚至可以達到3m,為了提高靶材的利用率,開發(fā)了不同形狀的ITO靶材,如圓柱形等。2000年,國家發(fā)展計劃委員會、科學技術部在《當前優(yōu)先發(fā)展的信息產業(yè)重點領域指南》中,ITO大型靶材也列入其中。廣西柳州華錫公司和寧夏九○五集團已完成了ITO靶材的研究工作,即將投入生產。2.3feco合金靶材在儲存技術方面,高密度、大容量硬盤的發(fā)展,需要大量的巨磁阻薄膜材料,CoFe/Cu多層復合膜是現在應用最廣泛的巨磁阻薄膜結構。磁光盤需要的TbFeCo合金靶材還在進一步發(fā)展,用它制造的磁光盤具有存儲容量大,壽命長,可反復無接觸擦寫的特點?，F在開發(fā)出來的磁光盤,具有TbFeCo/Ta和TbFeCo/Al的雙層復合膜結構,TbFeCo/Al結構的Kerr旋轉角達到0.58°,而TbFeCo/Ta則可以接近0.8°。經過研究發(fā)現,低磁導率的靶材(Tb22Fe70Co8,μr=5)(上接第17頁)高交流局部放電電壓和抗電強度。其具體措施和內容就是本實用新型的低噪聲技術。3.4tbfeco合金低噪聲系列金屬化聚丙烯電容器分別采用多種不同的形式的內部結構和外部結構,以適應和滿足不同用途的金屬化聚丙烯交流電容器的要求。采用正確、合理的結構,運用本實用新型的電容器低噪聲技術,選擇較好原材料和零件,采取合理的工藝措施和較好的工藝裝置,對產品生產全過程進行嚴格質量控制。與現有技術比較,本實用新型有以下優(yōu)點:(1)在1.5~2倍額定交流電壓下,基本不存在局部放電聲和自愈聲,只有電容器在交流電壓作用下,和高磁導率的成分(Tb20.7Fe71Co8.3,μr=40)相比,沉積的膜厚更加均勻,并且所形成的薄膜具有矯頑力更低和寫入能量更小等特點。因此,對TbFeCo合金靶材的成分和結構進行