镀膜溅射靶材的工作原理

　　靶材因其成分、形状和应用领域不同， 可以采用不同的分类方法。

　　靶材主要应用在半导体、平面显示、太阳能电池等领域。 其主要性能表现在纯度、 杂质含量、密度、均匀性、尺寸等方面。 因应用领域不同靶材对金属材料的选择和性能要求存在着一定的差异，通常来说半导体靶材纯度最高，制作工艺最为复杂，平板材料次之，太阳能电池材料标准最低。

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集成电路产业中高纯金属靶材及其应用

平面显示行业镀膜工艺

　　太阳能电池用溅射靶材主要品种有铝、铜、钼、铬、 氧化铟锡（ITO）、氧化铝锌（AZO）等。太阳能电池主要包括晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。目前， PVD 镀膜工艺主要应用于制备薄膜太阳能电池，靶材纯度一般要求 4N以上。 其中，铝靶、铜靶用于导电层薄膜，钼靶、铬靶用于阻挡层薄膜， ITO靶、 AZO 靶用于透明导电层薄膜。

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溅射靶材生产工艺流程

　　（1）熔融铸造法

　　（2）粉末冶金法

　　高纯溅射靶材行业是典型的技术密集型行业，要求业内厂商具有较强的技术研发实力和先进的生产工艺，具有完善的品质控制能力。其主要技术门槛表现在以下几个方面。纯度和杂质含量控制是靶材质量最重要的指标。 靶材的纯度对溅射薄膜的性能有很大影响。若靶材中夹杂物的数量过高，在溅射过程中，易在晶圆上形成微粒，导致互连线短路或断路。靶材的成分与结构均匀性也是考察靶材质量的关键。 对于复相结构的合金靶材和复合靶材，不仅要求成分的均匀性，还要求组织结构的均匀性。晶粒晶向控制是产品研发主要攻克的方向。 溅射镀膜的过程中，致密度较小的溅射靶材受轰击时，由于靶材内部孔隙内存在的气体突然释放，造成大尺行业深度研究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。例如在极大规模集成电路制作工艺过程中，每150mm 直径硅片所能允许的微粒数必须小于 30 个。怎样控制溅射靶材的晶粒，并提高其致密度以解决溅射过程中的微粒飞溅问题是溅射靶材的研发的关键。靶材溅射时，靶材中的原子最容易沿着密排面方向优先溅射出来，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，最终影响下游产品的品质和性能。需根据靶材的组织结构特点，采用不同的成型方法，进行反复的塑性变形、热处理工艺加以控制。

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　　溅射靶材产业链主要包括金属提纯、靶材制造、溅射镀膜和终端应用等环节，其中，靶材制造和溅射镀膜环节是整个溅射靶材产业链中的关键环节。

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　　国内高纯金属产业在靶材上游率先取得突破。 2004 年以前，我国 99 %以上的高纯铝只能从美国和日本进口。近年来随着技术的发展，我国也出现了一些高纯铝生产企业，有新疆众和、包头铝业、霍煤鸿骏、山西关铝、宜都东阳光铝、中铝贵州、神火铝业等，与美、日企业的差距正在缩小。 2016 年我国国内高纯铝产量达 11.8 万吨，生产的高纯铝甚至部分返销国外。

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全球半导体用溅射靶材市场（亿美元）

国内半导体芯片用靶材市场（亿元）

　　国内靶材市场将在 2020 年翻倍。在全球处于规划或建设阶段、预计于 2017 年～2020 年间投产的 62 座半导体晶圆厂中，有 26 座设于中国，占全球总数的 42%，仅2018 年，中国大陆就会有 13 座晶圆厂建成投产。目前国内已量产的 12 寸晶圆厂共有 10 家，总产能 56.9 万片每月；而目前建设中的 12 寸晶圆厂共有 9家，总产能 54 万片/月。若上述在建产能投产，相当于国内晶圆产能增加 95%，靶材市场需求也会相应大幅增加。国产半导体靶材的市场占比将会显著提升。 随着国产溅射靶材的技术成熟，尤其是国产溅射靶材具备较高的性价比优势，并且符合溅射靶材国产化的政策导向，我国溅射靶材的市场规模将进一步扩大，在全球市场中有望获得更多客户的认可，市场份额进一步提高。

　　平板显示产业也是高纯溅射靶材的主要应用领域之一。 平板显示器主要包括液晶显示器（LCD）、等离子显示器（PDP）、有机发光二极管显示器（OLED）等，以及在 LCD 基础上发展起来的触控（TP）显示产品。镀膜是现代平板显示产业的基础环节，几乎所有类型的平板显示器件都会使用大量的镀膜材料来形成各类功能薄膜，其所使用的 PVD 镀膜材料主要为溅射靶材。柔性显示材料进一步扩大靶材的需求空间。 膜材料是实现柔性的关键，而靶材是电子薄膜材料主要原材料。未来柔性 OLED 对薄膜的使用量会大幅增加，相应的靶材需求量就会大幅增加。 2016 年全球平面显示溅射靶材市场达到 38亿美元，国内市场超过 80 亿元。2011 年以来，随着国内外平板显示厂商纷纷在中国大陆建立生产基地以及政府政策导向和产业扶植下，我国平板显示产业迅速发展，全球平板显示产业重心逐渐向中国大陆转移，我国成为全球主要 LCD 面板生产大国，并相继形成了以京东方、华星光电、深天马等为代表的市场影响力较大的 LCD 面板本土品牌。 IHS MARKIT 公司预计，到 2018 年中国将成为全球最大的平板显示器件供应国，全球市场占有率将达到 35%。

国内触控屏产品出货量（亿片）

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全球平板显示用靶材市场规模（亿美元）