靶材选择规程
一、分类：1.薄膜应用分类[1]:半导体功能（HfO2）、磁记录、巨磁电阻（稀土合金或氧化物类）、显示技术（ITO）、超导（Y2BaCu3O7）；2.材料组成：金属（合金）、氧化物类（Al2O3、SiO、SiO2、TiO2、Ti2O3、ZrO2等）、氟化物类（MgF2、BaF2、YF3、Na3AlF6等）、其它化合物类（ZnS、ZnSe、PbTe等）。
二、靶材要求：成分、微观结构、密度和强度等。
1．纯度[1] [2]
陶瓷靶材的纯度对溅射薄膜的性能影响很大，陶瓷靶材的纯度越高，溅射薄膜的均匀性和批量产品质量的一致性越好。近年来随着微电子产业的迅速发展，硅器件布线宽度已发展到0．13μm，对成膜面积的薄膜均匀性要十分严格，其纯度必须大于4N。此外显示平面用的ITO靶材对纯度也要求十分严格，要求ITO的纯度都大于4N。磁性薄膜用陶瓷靶材的纯度也要不低于3N。靶材作为溅射中的阴极源，固体中的杂质是沉积薄膜的主要污染源，如：碱金属离子(Na+、K+)易在绝缘层(SiO)中成为可移动性离子，降低元器件性能，其含量须在0．01ppm(重量)以下。
薄膜理论与实践证明，一般镀膜材料纯度2N—5N，杂质单项最高不超过80ppm（0.008%），杂质总量在1000ppm（0.1%）以下(2N—3N)，均可有效使用。特殊高要求时，杂质单项最高不超过5ppm（0.0005%），杂质总量在10ppm（0.001%）以下(纯度4N—5N）。
2．密度
为了减少陶瓷靶材中的气孔，提高薄膜的性能，一般要求溅射陶瓷靶材具有高密度。通常，靶材的密度不仅影响溅射时的沉积速率、溅射膜粒子的密度和放电现象等，还影响着溅射薄膜的电学和光学性能。靶材越密实，溅射膜粒子的空间分布浓度越低，放电现象越弱，而薄膜的性能也会越好。此外，提高陶瓷靶材的致密度和强度能使靶材更好地承受溅射过程中的热应力。因此，提高靶材的密度是制备陶瓷靶材的关键技术之一。在成型加工方法中预成型压力也是重要因素，靶材的预成形压力小，相应靶坯料的密度也小，这对靶材的烧结自然十分有利，靶材氧扩散好，相转变完全，靶材内部不易产生“夹芯”，但另一方面使靶材的机械强度降低，易发生破裂，不利于薄膜工艺使用.结合薄膜工艺、靶材应用活性和靶材加工实践[3]考虑，一般情况下，靶材表观密度达理论密度控制在>55％~80%[4]即可。粉末冶金法制造的靶材, 则极有可能含有一定数量的气孔。气孔的存在会导致溅射时产生不正常放电而产生杂质粒子，另外含有气孔的靶材在搬动、运输 、安装、操作时因其密度较低，也极易发生碎裂 。由采用真空熔炼方法制造的靶材可确保块材内部无气孔存在[6]。
3．成分与结构均匀性
为了保证溅射薄膜均匀，尤其在复杂的大面积镀膜应用方面，必须做到靶材成分与结构均匀性好，这也是考察陶瓷靶材质量的重要指标之一。例如，为了保证质量，要求ITO靶中In2O3， SnO2组成均匀，都为93：7或91：9(分子比)。特别是溅射靶材的微观结构均匀性对溅射时的成膜速率、沉积薄膜的质量及厚度分布等均有很大的影响。根据有关研究表明，细晶粒（<100μm）结构溅射靶材的成膜速率大于粗晶粒靶。因此，当陶瓷靶材在靶面尺寸上的晶粒分布不均匀时，将造成沉积薄膜厚度分布的不均匀现象。
4. 解决溅射过程中的微粒飞溅[5]
溅射镀膜的过程中， 致密度较小的溅射靶受轰击时， 由于靶材内部孔隙内存在的气体突然释放， 造成大尺寸的靶材颗粒或微粒飞溅， 或成膜之后膜材受二次电子轰击造成微粒飞溅。这些微粒的出现会降低薄膜品质。如在VLSI 制作工艺过程中，每150 mm直径硅片所能允许的微粒数必须小于30个。怎样解决溅射靶材在溅射过程中的微粒飞溅也是今后研究与设计靶材的发展方向之一。一般来说， 粉末冶金工艺制备的溅射靶材大都存在致密度低的问题，容易造成微粒飞溅。因此，对熔融铸造法制备的靶材，可采用适当的热加工或热处理来提高其致密度；而对粉末冶金溅射靶材则应提高原料粉末纯度，并采用等离子烧结、微波烧结等快速致密化技术，以降低靶材孔隙率。
5. 解决靶材的结晶取向[5]
靶材溅射时， 靶材中的原子最容易沿着密排面方向择优溅射出来，材料的结晶方向对溅射速率和溅射膜层的厚度均匀性影响较大。因此， 获得一定结晶取向的靶材结构对解决上述问题至关重要。但要使靶材组织获得一定取向的结晶结构， 存在较大难度， 只有根据靶材的组织结构特点， 采用不同的成型方法， 热处理工艺进行控制。
微电子硅片引线中，铜与铝相比较，铜具有更高的抗电迁移能力及更低的电阻率 ，能够满足半导体工艺在 0.25 μm以下的亚微米布线的需要 ，但却带来了其他的问题 。铜与有机介质材料的附着强度低 并且容易发生反应 ，导致在使用过程中芯片的铜互连线被腐蚀而断路。 为了解决以上这些问题， 需要在铜与介质层之间设置阻挡层。 阻挡层材料一般采用高熔点 、高电阻率的金属及其化合物 。因此要求阻挡层厚度小于 50 nm 且与铜及介质材料的附着性能良好。 铜互连和铝互连的阻挡层材料是不同的 ，需要研制新的靶材材料。 铜互连的阻挡层用靶材包括 Ta、 W、 TaSi 、WSi 等。但是 Ta、W 都是难熔金属，制备相对困难 现在正在研究钼、铬等的合金作为替代材料 。
