陶瓷靶材是比較脆的靶材,通常陶瓷靶材都會綁定背板一起使用.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,應用范圍廣泛,主要用于微電子領域,顯示器用,存儲等領域.陶瓷靶材作為非金屬薄膜產業發展的基礎材料,已得到空前的發展。
陶瓷靶材的種類及各自應用
按應用來分,可分為半導體關聯陶瓷靶材、顯示陶瓷靶材、磁記錄陶瓷靶材、光記錄陶瓷靶材、超導陶瓷靶材、巨磁電阻陶瓷靶材等.
半導體關聯陶瓷靶材(HfO,SiO,Si3N4,MoSi,TaSi,WSi,TiSi,PLZT,ITO,主要應用于柵極電介質膜.飩化膜,擴散阻擋膜,電容器絕緣膜,透明導電膜;
顯示陶瓷靶材 ZnS—Mn,ZnS-Tb,ZnS-Sm,CaS-Eu,SrS-Ce,Si3N4,MgO ,主要應用于電致發光薄膜發光層,電致發光薄膜絕緣層, 磁盤等;
磁記錄陶瓷靶材 Si3N4 ,主要應用于磁頭,磁光盤(MO)保護;
光記錄陶瓷耙材 Si3N4, 主要應用于光盤保護膜;
超導陶瓷靶材 YbaCuO, BiSrCaCuO ,主要應用于超導薄膜;
巨磁電阻陶瓷靶材, 主要應用于薄膜太陽能電池窗;
其它應用靶材 In2O3,LiNbO3, BaTiO3, PZT. ZnO ,主要應用于太陽能電池,壓電薄膜
按化學組成,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陶瓷靶材國內已廣泛生產應用.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用前景.
例:氧化物陶瓷濺射靶是高級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.大多數氧化物陶瓷具有高熔點,出色的絕緣性,耐熱強度,抗氧化劑和腐蝕性能.因此,它們可以長時間暴露在高溫和氧化環境中,值得在工程領域中廣泛應用.
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,烘料溫度為100~120℃;
配料:將烘干的原料按照相應的化學計量比稱量;
球磨:將稱量好的原料以某種制備方式混料,混料時間為4~12小時,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,制成煅燒粉料;
球磨:將煅燒后的粉料研磨成細粉,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中,施加200~350MPa的壓力,保壓60~180s,制成所得陶瓷坯體;
燒結:將制成的陶瓷坯體置于馬弗爐中,在1100~1200℃燒結4~6小時;
冷卻:自然冷卻至室溫,即制得某種陶瓷靶材.
注:提供的溫度、時間僅當做參考數據.
陶瓷靶材的特性要求
純度:陶瓷靶材的純度對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品的質量的一致性越好.
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.
成分與結構均勻性:為保證濺射薄膜均勻,尤其在復雜的大面積鍍膜應用中,必須做到靶材成分與結構均勻性好.
