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溅射靶材的工作原理

[ 发布日期:2019-04-09 10:20:51 点击:356 来源:洛阳高新四丰电子材料有限公司 【打印此文】 【关闭窗口】]

  众所周知,靶材材料的技术发展趋势与下游应用产业的薄膜技术发展趋势息息相关,随着应用产业在薄膜产品或元件上的技术改进,靶材技术也应随之变化。而溅射靶材的要求较传统材料行业高,一般要求如,尺寸、平整度、纯度、各项杂质含量、密度、N/O/C/S、晶粒尺寸与缺陷控制;较高要求或特殊要求包含:表面粗糙度、电阻值、晶粒尺寸均匀性、成份与组织均匀性、异物(氧化物)含量与尺寸、导磁率、超高密度与超细晶粒等等。那么什么是溅射靶材?

  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,而形成高速度能的离子束流,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,被轰击的固体是制备溅射法沉积薄膜的原材料,称为溅射靶材。溅射靶材主要应用于电子及信息产业,如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等;亦可应用于玻璃镀膜领域;还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。

  溅射靶材是真空磁控溅射(PVD)镀膜所需的关键耗材,溅射靶材的工作原理是什么呢?

  溅射靶材工作原理:

  溅射靶材工作原理示意图如下:

溅射靶材工作原理示意图


  一般来说,溅射靶材主要由靶坯、背板等部分构成,其中,靶坯是高速离子束流轰击的目标材料,属于溅射靶材的核心部分,在溅射镀膜过程中,靶坯被离子撞击后,其表面原子被溅射飞散出来并沉积于基板上制成电子薄膜;由于高纯度金属强度较低,而溅射靶材需要安装在专用的机台内完成溅射过程,机台内部为高电压、高真空环境,因此,超高纯金属的溅射靶坯需要与背板通过不同的焊接工艺进行接合,背板起到主要起到固定溅射靶材的作用,且需要具备良好的导电、导热性能。

  围绕着溅射靶材的工作原理,我们不得不提的就是我国溅射靶材行业发展情况。

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  我国溅射靶材行业发展情况:

  受到发展历史和技术限制的影响,溅射靶材行业在我国起步较晚,目前仍然属于一个较新的行业。与国际知名企业生产的溅射靶材相比,我国溅射靶材研发生产技术还存在一定差距,市场影响力相对有限,尤其在半导体芯片、平板显示器、太阳能电池等领域,全球高纯溅射靶材市场依然被美国、日本的溅射靶材生产厂商所控制或垄断。随着溅射靶材朝着更高纯度、更大尺寸的方向发展,我国溅射靶材生产企业只有不断进行研发创新,具备较强的产品开发能力,研制出适用不同应用领域的溅射靶材产品,才能在全球溅射靶材市场中占得一席之地。

  半导体芯片、平板显示器、太阳能电池等下游工业对产品的品质和稳定性等方面有较高的要求,为了严格控制产品质量,下游客户尤其是全球知名厂商在选择供应商时,供应商资格认证壁垒较高,且认证周期较长。我国高纯溅射靶材企业要进入国际市场,首先要通过部分国际组织和行业协会为高纯溅射靶材设置的行业性质量管理体系标准,例如,应用于汽车电子的半导体厂商普遍要求上游溅射靶材供应商能够通过ISO/TS16949质量管理体系认证,应用于电器设备的溅射靶材生产商需要满足欧盟制定的RoHS强制性标准;其次,半导体芯片、平板显示器、太阳能电池等下游知名客户均建立了十分完善的客户认证体系,在高纯溅射靶材供应商满足行业性质量管理体系认证的基础上,下游客户往往还会根据自身的质量管理要求再对供应商进行合格供应商认证。认证过程主要包括技术评审、产品报价、样品检测、小批量试用、批量生产等几个阶段,认证过程相当苛刻,从新产品开发到实现大批量供货,整个过程一般需要2-3年时间。为了降低供应商开发与维护成本,保证产品质量的持续性,溅射靶材供应商在通过下游客户的资格认证后,下游客户会与溅射靶材供应商保持长期稳定的合作关系,不会轻易更换供应商,并在技术合作、供货份额等方面向优质供应商倾斜。

  近年来,受益于国家从战略高度持续地支持电子材料行业的发展及应用推广,我国国内开始出现少量专业从事高纯溅射靶材研发和生产的企业,并成功开发出一批能适应高端应用领域的溅射靶材,为高纯溅射靶材大规模产业化提供了良好的研发基础和市场化条件。通过将溅射靶材研发成果产业化,积极参与溅射靶材的国际化市场竞争,我国溅射靶材生产企业在技术和市场方面都取得了长足的进步,改变了高纯溅射靶材长期依赖进口的不利局面。目前,江丰股份等国内企业已经掌握了高纯溅射靶材生产的关键技术,积累了较为丰富的产业经验,拥有了一定的市场知名度,获得了全球知名客户的认可。

  了解了我国溅射靶材行业发展情况,想必目前大家最好奇的应该就是行业竞争格局了,接下来我们就为大家进行一下介绍。

  溅射靶材行业竞争格局:

  1)跨国公司竞争优势明显,处于行业领导地位

  高纯溅射靶材是伴随着半导体工业的发展而兴起的,属于典型的技术密集型产业,产品术含量高,研发生产设备专用性强。随着半导体工业技术创新的不断深化,以美国、日本为代表的半导体厂商需要加强对上游原材料的创新力度,从而最大限度地保证半导体产品的技术先进性,因此,美国、日本的半导体工业相继催生了一批高纯溅射靶材生产厂商,并于当前居于全球市场的主导地位,在一定程度上,全球半导体工业的区域集聚性造就了高纯溅射靶材生产企业的高度聚集。自诞生之日起,以美国、日本为代表的高纯溅射靶材生产企业便对核心技术执行严格的保密措施,导致溅射靶材行业在全球范围内呈现明显的区域集聚特征,生产企业主要集中在美国和日本。

  全球范围内,日矿金属、霍尼韦尔、东曹、普莱克斯、住友化学、爱发科等资金实力雄厚、技术水平领先、产业经验丰富的跨国公司居于全球高纯溅射靶材行业的领导地位,属于溅射靶材的传统强势企业,凭借其强大的技术研发实力和市场影响力牢牢占据全球溅射靶材市场的绝大部分市场份额,主导着全球溅射靶材产业的发展,推动行业技术的进步。

  2)国内专业厂商兴起,与跨国公司的差距逐步缩小

  国内市场中,高纯溅射靶材产业起步较晚,主要高纯溅射靶材生产企业均由国有资本和少数民营资本所投资。受到技术、资金和人才的限制,国内专业从事高纯溅射靶材的生产厂商数量仍然偏少,企业规模和技术水平参差不齐,多数国内厂商还处于企业规模较小、技术水平偏低、产业布局分散的状态,市场尚处于开拓初期,主要集中在低端产品领域进行竞争,在半导体芯片、液晶显示器和太阳能电池等市场还无法与国际巨头全面抗衡,但是依靠产业政策导向、产品价格优势已经在国内市场占有一定的市场份额,并逐步在个别产品或领域挤占国际厂商的市场空间。

  一个国家的强大,离不开精神的支撑,一个国家的强大更离不开先进的科学技术和人才,目前,溅射靶材产业正在经历高速发展时期,上升势头较快只有不断弥补国内同类产品的技术缺陷,进一步完善溅射靶材产业发展链条,并积极参与国际技术交流和市场竞争,才能使溅射靶材产业整体实力越来越强。

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