溅射靶材集中用于信息存储、集成电路、显示器、汽车后视镜等产业[1]，主要用于磁控溅射各种薄膜材料。磁控溅射是一种制备薄膜材料的方法，利用离子源产生的离子，在真空中加速聚集成高速离子流, 被加速的粒子流轰击到待沉积薄膜的物体表面，离子和待沉积薄膜的物体表面的原子发生动能交换，在待沉积薄膜的物体表面沉积上了纳米( 或微米) 薄膜。而被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料, 称为溅射靶材[2]。
在集成电路制作中一般用纯金作表面导电层，但金与硅晶圆容易生成AuSi 低熔点化合物，导致金与硅界面粘结不牢固，人们提出了在金和硅晶圆的表面增加一粘结层, 常用纯镍作粘结层，但镍层和金导电层之间也会形成扩散，因此需要再有一阻挡层，来防止金导电层和镍粘结层之间的扩散。阻挡层需要采用熔点高的金属，还要承受较大的电流密度，高纯金属钒能满足该要求[3]。所以在集成电路制作中会用到镍溅射靶材、钒溅射靶材、金溅射靶材等。
镍钒溅射靶材是在制备镍钒和金的过程中，在镍熔体中加入钒，使制备出的合金更有利于磁控溅射，结合了镍溅射靶材和钒溅射靶材的优点，可一次完成溅射镍层（粘结层）和钒层（阻挡层）。镍钒合金无磁性，有利于磁控溅射[3]。在电子及信息产业中，已完全替代了纯镍溅射靶材。
1、镍钒合金靶材的特点及应用
镍钒合金靶材主要用于太阳能行业，电子行业等领域。
镍- 钒靶材的应用及要求的纯度如表1 所示。
1）钢铁研究总院开发出母盘用的关键耗材—镍钒靶现已在国内几个知名光盘复制企业得到应用，产品成分均匀，组织细小，完全能够达到国外同类产品的水平，用户对产品反应良好。2）太阳薄膜电池：世界上越来越多的国家意识到要保持社会的可持续发展，应尽可能地用洁净能源。对可更新资源的广泛需求促使光伏发电产业的迅猛发展，太阳能发电
也凭借着其强吸收性、高利用率、易储存性等特点，在太阳能发电领域得到广泛运用，它们的发展大大提高了市场上对高质量溅射靶材的需求。3）平板显示器镀膜。4）广泛用于电子及半导体领域；如集成电路、背板金属化、光电子等应用。5）建筑玻璃用。溅射靶材被广泛应用于大型建筑 玻璃、汽车玻璃及其他特殊领域玻璃的镀膜，能达到抗静电、增透、防反射等效果。
2、镍钒合金溅射靶材的特性要求[4]
溅射镍钒靶材要求纯度高、杂质少，化学成分均匀、无偏析，无气孔，晶粒组织均匀，晶粒尺寸大小为微米-毫米级，单个溅射靶材中要求晶粒尺寸尽量相差越小越好。
这样在磁控溅射不容易产生放电现象，磁控溅射薄膜均匀。
2.1 纯度
溅射靶材首先是要纯度高，因为溅射靶材中的杂质对磁控溅射薄膜的性能影响最大，所以应尽可能降低溅射靶材中杂质含量，国内外很多半导体或电子产品制造企业对溅射靶材杂质含量提出。
2.2 杂质含量
溅射靶材中的杂质要严格，镍钒合金溅射靶材，Cr、Al、Mg 杂质的含量不超过10ppm，超过10ppm, 腐蚀性能变差。U、Th 的含量不超过1ppb,Pb 和Bi 的含量小于0.1ppb，超过这个含量，对电子电荷产生不良影响，将会发生故障。N 含量在1-100ppm 之间，N 含量增加，腐蚀性能差，所以要严格控制杂质的含量。
2.3 密度
溅射靶材对内部气孔要求很严格，因为靶材中气孔会影响溅射薄膜的各方面性能，磁控溅射过程中产生不正常放电，会对磁控溅射薄膜光电学性能有影响。因此要求靶材有较高的密度。此外，高密度、高强度溅射靶材更能承受磁控溅射中产生的热应力。
溅射靶材制备工艺一般分为粉末冶金法和熔炼法。粉末冶金法制备的溅射靶材，气孔数量多，密度低。熔炼方法普通熔炼法和真空熔炼。普通熔炼法，在熔炼过程中，大气中的气体很容易进入熔体，造成熔炼的铸锭气体含量不能满足溅射靶材要求。所以溅射靶材和金制备一般采用真空熔炼法，可确保材料内部无气孔。
2.4 晶粒尺寸及晶粒尺寸分布
靶材需要经过多道次冷热加工工序，制备好的靶坯为多晶结构，晶粒尺寸大小要求不是很严格，晶粒小到几微米，大到几毫米。但从溅射性能方面考虑，对于化学成分相同的磁控溅射靶材，晶粒细小溅射速率比晶粒大的溅射速率快，靶材内部晶粒越均匀，靶溅磁控溅射到带硅晶圆上的薄膜厚度越均匀。
3、镍钒合金靶材的制备[5]
镍钒合金中，钒的量稍微改变，都会很明显的改变镍钒合金的性能。从而使得Ni-V 合金不能够经过后续加工获得溅射靶材，典型的镍钒合金成分是Ni-7V。生产高纯Ni-V 合金，其关键在于：1）必须用高品位的金属原料镍和钒，纯度必须在99wt% 以上, 其中镍原料的纯度达到4N5（99.995wt%）甚至5N 都没问题，但是钒原料的纯度一般只有2N5（99.5wt%）甚至更低，钒的纯度限制了镍钒合金的纯度，所以现在也需要提高金属钒的纯度。2）钒熔点1919±2℃，属于难熔金属，并且镍、钒熔点相差很大( 约336℃ )，所以采用一般的熔炼方法很难制备出成分均匀的靶材用铸锭。在特殊的应用领域，首先需将镍、钒用真空熔融方法（电子束或真空电弧重熔（VAR）或真空感应熔炼(VIM)）获得铸锭，经过多次重复真空熔炼提高合金铸锭的总纯度；3）制备过程严格控制杂质元素的引入。
图1 是镍钒合金生产工艺流程图。
4、结 语
本文简要介绍了镍钒合金溅射靶材的应用与制备情况，以及溅射靶材的特性要求。随着社会的进步，半导体产业的发展，中国市场对靶材的需求量会越来越大，国内外企业对镍钒合金及靶的关注也越来越密切，这使得镍钒合金靶市场越来越受到各方的关注。随着中国市场的高速发展，镍钒溅射靶材在今后几年的销量也将会有快速的增长，具有好的市场前景。
参考文献
[1] 陈建军, 杨庆山, 贺丰收等. 溅射靶材的种类、应用、制备及发展趋势[J]. 湖南有色金属,2006,22(4):38-41
[2] 田民波, 刘德令. 薄膜科学与技术手册[M]. 北京:机械工业出版社,1992:5-15.
[3] 夏慧，真空磁控溅射靶Ni-V 合金的均匀性研究[J]. 稀有金属，1994 年, 第18 卷第6 期.
[4] 储志强，国内外磁控溅射靶材的现状及发展趋势[J]. 金属材料与冶金工程，2011 年，第39 卷第4 期.
[5]Y u i c h i r o S h i n d o , I b a r a k i ( J P ) ; Y a s u h i r o Yamakoshi,Ibaraki(JP).High-purity Ni-V alloy,target therefrom,high-purity Ni-V alloy thin film and process for producing high-purity Ni-V alloy[P].US 7,938,918 B2,2011.5.10.
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