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陶瓷靶材是比较脆的靶材,通常陶瓷靶材都会绑定背板一起使用.背板除了在溅射过程中可支撑陶瓷靶材,还可以在溅射过程中起到热传递的作用.陶瓷靶材的种类很多,应用范围广泛,主要用于微电子领域,显示器用,存储等领域.陶瓷靶材作为非金属薄膜产业发展的基础材料,已得到空前的发展.

陶瓷靶材的种类及各自应用

按应用来分,可分为半导体关联陶瓷靶材、显示陶瓷靶材、磁记录陶瓷靶材、光记录陶瓷靶材、超导陶瓷靶材、巨磁电阻陶瓷靶材等.

半导体关联陶瓷靶材(HfO,SiO,Si3N4,MoSi,TaSi,WSi,TiSi,PLZT,ITO,主要应用于栅极电介质膜.饨化膜,扩散阻挡膜,电容器绝缘膜,透明导电膜;

显示陶瓷靶材 ZnS—Mn,ZnS-Tb,ZnS-Sm,CaS-Eu,SrS-Ce,Si3N4,MgO ,主要应用于电致发光薄膜发光层,电致发光薄膜绝缘层, 磁盘等;

磁记录陶瓷靶材 Si3N4 ,主要应用于磁头,磁光盘(MO)保护;

光记录陶瓷耙材 Si3N4, 主要应用于光盘保护膜;

超导陶瓷靶材 YbaCuO, BiSrCaCuO ,主要应用于超导薄膜;

巨磁电阻陶瓷靶材, 主要应用于薄膜太阳能电池窗;

其它应用靶材 In2O3,LiNbO3, BaTiO3, PZT. ZnO ,主要应用于太阳能电池,压电薄膜

按化学组成,可分为氧化物陶瓷靶材、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.其中平面显示ITO陶瓷靶材国内已广泛生产应用.高介电绝缘膜用陶瓷靶材和巨磁电阻陶瓷靶材具有广阔的应用前景.

例:氧化物陶瓷溅射靶是高级陶瓷溅射靶中最常见的靶.氧化物陶瓷可以通过在高温下烧结而制成,其中一种或多种氧化物为主要主要成分,而其他次要氧化物为添加剂.它们分为简单氧化物陶瓷和复杂氧化物陶瓷.这种类型的常见溅射靶材包括氧化铝(Al2O3),氧化镁 (MgO),氧化铍(BeO),氧化锆 (ZrO2)等.大多数氧化物陶瓷具有高熔点,出色的绝缘性,耐热强度,抗氧化剂和腐蚀性能.因此,它们可以长时间暴露在高温和氧化环境中,值得在工程领域中广泛应用.

陶瓷靶材的制备工艺

烘料:称量前将起始原料置于烘箱中烘料3~6小时,烘料温度为100~120℃;

配料:将烘干的原料按照相应的化学计量比称量;

球磨:将称量好的原料以某种制备方式混料,混料时间为4~12小时,制成均匀浆料;

干燥:将制得的均匀浆料烘干;

煅烧:将烘干的粉料过筛并轻压成块状坯体置于马弗炉中,在800~950℃煅烧4~8小时,制成煅烧粉料;

球磨:将煅烧后的粉料研磨成细粉,再次球磨、烘干得到陶瓷粉料;

制坯:将制成的陶瓷粉料采用钢模手压成直径5~20mm、厚度约0.5~1.2mm的样片,将样片放入冷等静压机中,施加200~350MPa的压力,保压60~180s,制成所得陶瓷坯体;

烧结:将制成的陶瓷坯体置于马弗炉中,在1100~1200℃烧结4~6小时;

冷却:自然冷却至室温,即制得某种陶瓷靶材.

注:提供的温度、时间仅当做参考数据.

陶瓷靶材的特性要求

纯度:陶瓷靶材的纯度对溅射薄膜的性能影响很大,纯度越高,溅射薄膜的均匀性和批量产品的质量的一致性越好.

密度:为了减少陶瓷靶材的气孔,提高薄膜性能,要求溅射陶瓷靶材具有高密度.

成分与结构均匀性:为保证溅射薄膜均匀,尤其在复杂的大面积镀膜应用中,必须做到靶材成分与结构均匀性好.