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高纯溅射靶材与金属靶材研发生产采用提纯化和物理提纯法

高纯溅射靶材是伴随着半导体工业的发展而兴起的,研发生产设备专用性强,涉及测试平台精密度高,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。另外金属靶材是高纯溅射靶材重要的生产来源,金属靶材的制备中包括材料纯化和靶材制备两个过程,提纯化过程中确保降低靶材中杂志含量,制备过程确保靶材表面平整程度。

电热合金

高纯溅射靶材与金属靶材料提纯化过程中主要方法包括化学提纯化和物理提纯法。化学提纯法分为湿法提纯和火法提纯,湿法提纯包括离子交换、溶剂萃取、置换沉淀和电解精炼等;火法提纯包括氯化精馏、碘化热分解、金属有机物热分解、歧化分解、熔析精炼和熔盐电解等。目前应用最多的是电解精炼提纯,其原理是在电解过程中,利用杂质金属和主金属在阴极上析出电位差异从而达到提纯目的。常见的如高纯Cu、Co、Ni、Ag和Ti。

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高纯溅射靶材的物理提纯法利用主体金属与杂质物理性质差异,采用蒸发、凝固、结晶、扩散、电迁移等物理过程去除杂质,具体方法包括区域熔融法、偏析提纯法、真空蒸馏法、单晶法和电迁移法,一般此类提纯在真空条件下进行,一些吸气性很强的金属需要在高正空和超高真空条件下完成提纯,其原理是在此条件下降低气体分子在金属中溶解度从而实现提纯,对于低熔点的Al、Cu、Au和Ag等金属及其合金等采用真空感应熔炼制备;对于高熔点的Ti、Co、Ta和Ni等金属采用真空电子束炉或电弧熔炼制备。

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目前高纯溅射靶材技术不断进行改进和生产,在过去几十年中溅射镀膜工艺起源于国外,西方国家投入较早。目前,全球半导体溅射靶材研制和生产主要集中在美国、日本少数几家公司。以霍尼韦尔(美国)、日矿金属(日本)、东曹(日本)等跨国集团为代表的溅射靶材生产商较早涉足该领域,经过几十年的技术积淀,凭借其雄厚的技术力量、精细的生产控制和过硬的产品质量居于全球溅射靶材市场的主导地位,占据绝大部分市场份额。


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