超大規(guī)模集成電路制造過程中要反復用到的濺射(Sputtering)工藝屬于PVD技術的一種,是制備電子薄膜材料的主要技術之一,它利用離子源產生的離子,在高真空中經過加速聚集,而形成高速度能的離子束流,轟擊固體表面,離子和固體表面原子發(fā)生動能交換,使固體表面的原子離開固體并沉積在基底表面,被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料,稱為濺射靶材。一般來說,濺射靶材主要由靶坯、背板等部分構成,其中,靶坯是高速離子束流轟擊的目標材料,屬于濺射靶材的主要部分,在濺射鍍膜過程中,靶坯被離子撞擊后,其表面原子被濺射飛散出來并沉積于基板上制成電子薄膜;由于高純度金屬強度較低,而濺射靶材需要安裝在特定的機臺內完成濺射過程,機臺內部為高電壓、高真空環(huán)境,因此,超高純金屬的濺射靶坯需要與背板通過不同的焊接工藝進行接合,背板起到主要起到固定濺射靶材的作用,且需要具備良好的導電、導熱性能。在顯示面板和觸控屏兩個產品生產環(huán)節(jié)需要使用靶材,主要用于ITO玻璃及觸控屏電極,用量比較大的是ITO靶材。浙江AZO陶瓷靶材生產企業(yè)
IGZO由In2O3、Ga2O3和ZnO相互摻雜得到,是一種透明金屬氧化物半導體材料。IGZO為n型半導體材料,存在3.5 eV左右的帶隙,電子遷移率比非晶硅高1~2個數量級,其比較大特點是在非晶狀態(tài)下依然具有較高的電子遷移率。由于沒有晶界的影響,非晶結構材料比多晶材料有更好的均勻性,對于大面積制備有巨大的優(yōu)勢。正因為IGZO TFT具有高遷移率、非晶溝道結構、全透明和低溫制備這四大優(yōu)勢,使得IGZO作為TFT溝道材料比多晶硅和非晶硅更符合顯示器大尺寸化、高清、柔性和低能耗的未來發(fā)展趨勢。天津ITO陶瓷靶材咨詢報價IGZO作為TFT溝道材料比多晶硅和非晶硅更符合顯示器大尺寸化、高清、柔性和低能耗的未來發(fā)展趨勢。
主要PVD方法的特點:半導體、顯示面板使用濺射鍍膜法(1)金屬提純:靶材純度要求高。金屬提純的主要方式有化學提純與物理提純,化學提純主要分為濕法提純與火法提純,通過電解、熱分解等方式析出主金屬。物理提純則是通過蒸發(fā)結晶、電遷移、真空熔融法等步驟提純得到主金屬。(2)制造加工:塑性變形、熱處理、控制晶粒取向:需要根據下游應用領域的性能需求進行工藝設計,然后進行反復的塑性變形、熱處理,需要精確地控制晶粒、晶向等關鍵指標,再經過焊接、機械加工、清洗干燥、真空包裝等工序。靶材制造涉及的工序精細繁多,技術門檻高、設備投資大,具有規(guī)?;a能力的企業(yè)數量相對較少。靶材制造的方法主要有熔煉法與粉末冶金法。熔煉法主要有真空感應熔煉、真空電弧熔煉、真空電子束熔煉等方法,通過機械加工將熔煉后的鑄錠制備成靶材,該方法得到的靶材雜質含量低、密度高、可大型化、內部無氣孔,但若兩種合金熔點、密度差異較大則無法形成均勻合金靶材。粉末冶金法主要有熱等靜壓法、熱壓法、冷壓-燒結法三種方法,通過將各種原料粉混合再燒結成形的方式得到靶材,該方法優(yōu)點是靶材成分較為均勻、機械性能好,缺點為含氧量較高。
光伏領域對靶材的使用主要是薄膜電池和HJT光伏電池。以HJT電池片為例,在HJT電池片結構中具有TCO薄膜層,該薄膜承擔著透光以及導電的重要作用。應用PVD技術,使離子和靶材表面的原子離開靶材,在基底上形成透明導電薄膜。以鈣鈦礦電池結構為例,鈣鈦礦電池是由多層薄膜以及玻璃等構成。例如ITO薄膜就需要光伏靶材進行制備。薄膜較為常用的濺射靶材包括鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及ITO靶、AZO靶(氧化鋁鋅)等,ITO靶材是當前太陽能電池主要的濺射靶材。薄膜電池中透明導電膜至關重要,承擔著透光和導電的雙重作用。從ITO靶材的優(yōu)勢來看,氧化銦錫(ITO)是N型半導體材料,具有高導電率、高可見光透過率、較強的機械硬度和良好的化學穩(wěn)定性等優(yōu)點。因此,在光伏領域中,ITO靶材為原材料所制成的ITO薄膜具有較好的光學特性和電學特性。HJT電池靶材有望快速實現國產替代國產靶材廠商有望在HJT電池時代實現靶材上的彎道超車。
主要PVD方法的特點:(3)濺射鍍膜:在濺射鍍膜過程中,濺射靶材需要安裝在機臺中完成濺射反應,濺射機臺專業(yè)性強、精密度高,市場長期被美國、日本跨國集團壟斷。(4)終端應用:1)半導體芯片:單元器件中的介質層、導體層與保護層需要鉭、鎢、銅、鋁、鈦等金屬。2)平板顯示器件:為了保證大面積膜層的均勻性,提高生產率和降低成本,濺射技術鍍膜需要鉬、鋁、ITO等材料;3)薄膜太陽能電池——第三代,濺射鍍膜工藝是被優(yōu)先選用的制備方法,靶材是不可或缺的原材料;4)計算機儲存器:磁信息存儲、磁光信息存儲和全光信息存儲等。在光盤、機械硬盤等記錄媒體,需要用鉻基、鈷基合金等金屬材料。靶材主要由靶坯、背板等部分組成。天津ITO陶瓷靶材咨詢報價
AZO薄膜與ITO薄膜方塊電阻以及電阻率之間的差距逐步縮小。浙江AZO陶瓷靶材生產企業(yè)
靶材主要用于生成太陽能薄膜電池的背電極,晶體硅太陽能電池較少用到濺射靶材。太陽能電池主要包括晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池,晶體硅太陽能電池轉化效率較高、性能穩(wěn)定,且各個產業(yè)環(huán)節(jié)比較成熟,占據了太陽能電池市場的主導地位。而晶體硅太陽能電池按照生產工藝不同可分為硅片涂覆型太陽能電池以及PVD工藝高轉化率硅片太陽能電池,其中硅片涂覆型太陽能電池的生產不使用濺射靶材,目前靶材主要用于太陽能薄膜電池領域。靶材濺射鍍膜形成的太陽能薄膜電池的背電級主要有三個用途:一,它是各單體電池的負極;二,它是各自電池串聯(lián)的導電通道;三,它可以增加太陽能電池對光的反射。太陽能薄膜電池用濺射靶材主要為方形板狀,對純度要求沒有半導體芯片用靶材要求高,一般在99.99%以上。目前制備太陽能電池較為常用的濺射靶材包括鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及ITO靶、AZO靶(氧化鋁鋅)等。其中鋁靶、銅靶用于導電層薄膜,鉬靶、鉻靶用于阻擋層薄膜,ITO靶、AZO靶用于透明導電層薄膜。浙江AZO陶瓷靶材生產企業(yè)
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