1.純度

靶材的純度對(duì)濺射薄膜的性能影響很大。靶材的純度越高,濺射薄膜的性能越好。以純鋁靶為例,純度越高,濺射鋁膜的耐蝕性及電學(xué)、光學(xué)性能越好。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中,不同用途靶材對(duì)純度要求不一樣。例如,一般工業(yè)用靶材對(duì)純度要求并不苛求,而半導(dǎo)體、顯示器體等領(lǐng)域用靶材對(duì)純度要求十分嚴(yán)格;磁性薄膜用靶材的純度要求一般為99.9%以上,ITO靶中In2O3和SnO2的純度則要求不低于99.99%

2.雜質(zhì)含量

靶材作為濺射中的陰極源,材料中的雜質(zhì)和氣孔中的氧和水分是沉積薄膜的主要污染源。靶材對(duì)純度的要求也是對(duì)雜質(zhì)總含量的要求。雜質(zhì)總含量越低,純度就越高。此外,不同用途靶材對(duì)單個(gè)雜質(zhì)含量也有不同要求。例如,半導(dǎo)體電極布線用W、Mo、Ti等靶材對(duì)U、Th等放射性元素的含量要求低于3*10-9;光盤(pán)反射膜用的Al合金靶材則要求要含量低于2*10-4。

3.致密度

為了減少靶材固體中的氣孔,提高濺射薄膜的性能,一般要求濺射靶材具有較高的致密度。通常,靶材的致密度不僅影響濺射時(shí)的沉積速率、濺射粒子的密度和放電現(xiàn)象等,還影響著濺射薄膜的電學(xué)和光學(xué)性能。靶材越致密,濺射膜粒子的密度越低,放電現(xiàn)象越弱,而薄膜的性能越好。靶材的密度主要取決于靶材制備工藝。一般而言,熔融鑄造法制備的靶材致密度高,而粉末冶金法制備的靶材致密度則相對(duì)較低。因此,提高靶材的致密度是粉末冶金燒結(jié)法制備靶材必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

4.晶粒尺寸及尺寸分布

通常靶材為多晶結(jié)構(gòu),晶粒大小可由微米到毫米量級(jí),同一成分的靶材,細(xì)小尺寸晶粒靶的濺射速率要比粗晶粒靶快;而晶粒尺寸相差較小的靶,淀積薄膜的厚度也比較均勻。據(jù)日本Energy公司研究發(fā)現(xiàn),若將鈦靶的晶粒尺寸控制在100um以下,且晶粒大小的變化保持在20%以內(nèi),其濺射所得的薄膜的質(zhì)量可得到大幅度的改善。采用真空熔煉方法制造的靶材可確保靶材內(nèi)部無(wú)氣孔存在,但粉末冶金制造的靶材,則極有可能含有一定數(shù)量的氣孔。氣孔的存在會(huì)導(dǎo)致濺射時(shí)產(chǎn)生不正常的放電而產(chǎn)生雜質(zhì)粒子。另外,含有氣孔的靶材在搬動(dòng)、運(yùn)輸、安裝、操作時(shí),因其密度較低,也極易發(fā)生碎裂。

5.結(jié)晶取向

由于在濺射時(shí)靶材原子容易沿著原子六方最緊密排列方向優(yōu)先濺射出來(lái),因此,為達(dá)到最高濺射速率,可通過(guò)改變靶材結(jié)晶結(jié)構(gòu)的方法來(lái)增加濺射速率。不同材料具有不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu),因而應(yīng)采用不同的成型方法和熱處理方法。材料的結(jié)晶方向?qū)R射膜的厚度均勻性影響也較大。

    6.成分與結(jié)構(gòu)均勻性

成分與結(jié)構(gòu)均勻性也是考察靶材質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。對(duì)于復(fù)相結(jié)構(gòu)的合金靶材和復(fù)合靶材,不僅要求成分的均勻性,還要求組織結(jié)構(gòu)的均勻性。例如,ITO靶為In2O3-SnO2的混合燒結(jié)物,為了保證ITO靶的質(zhì)量,要求ITO靶中的In2O3-SnO2組成均勻,分子比應(yīng)為93:7或91:9。

7.幾何形狀與尺寸

主要體現(xiàn)在加工精度和加工質(zhì)量方面,如表面平整度、粗糙度等。如靶材粗糙化處理可使靶材表面布滿豐富的凸起尖端,在尖端效應(yīng)的作用下,這些凸起尖端的電勢(shì)將大大提高,從而擊穿介質(zhì)放電,但是過(guò)大的凸起對(duì)于濺射的質(zhì)量和穩(wěn)定性是不利的。