溅射靶材的性能是评估其质量和适用性的关键指标,主要包括以下几个方面:
一、高纯度
溅射靶材通常需要具备高纯度,这是影响薄膜质量和性能的关键因素。高纯度靶材可以减少薄膜中的杂质,提高器件的性能。不同应用领域对靶材纯度的要求有所不同,但一般都在99.99%(4N)以上,部分应用甚至要求达到99.9999%(6N)或更高。
二、良好的物理性能
机械强度和韧性:溅射过程中,靶材需要承受高速离子的持续撞击,因此需要具备良好的机械强度和韧性,以保持形状和尺寸的稳定性。
密度与孔隙率:高密度靶材具有更高的机械强度和热导率,有助于提高溅射效率和膜层致密性。同时,低孔隙率靶材能够减少气体在溅射过程中释放,避免膜层中产生气孔和缺陷,从而提高膜层的致密性和均匀性。
热膨胀系数和热导率:靶材的热膨胀系数和热导率对溅射过程和膜层质量也有重要影响。高热导率靶材能够迅速散热,保持靶材和溅射设备的稳定温度,防止过热导致的靶材熔化或结构变化。
三、良好的化学稳定性
靶材在溅射过程中应具有良好的化学稳定性,以防止与反应室内的其他材料发生不良反应,影响薄膜的纯度和性能。这要求靶材材料本身具有稳定的化学性质,不易与其他物质发生反应。
四、良好的溅射性能
靶材的溅射性能直接影响到薄膜的质量和厚度分布。良好的溅射性能包括高的溅射速率、均匀的溅射产物以及稳定的溅射过程等。这要求靶材材料具有良好的溅射特性和适应性,能够满足不同溅射工艺的需求。
五、电学性能
对于需要通电加热的溅射工艺,靶材需要有良好的导电性和导热性,以确保溅射过程的效率和均匀性。高导电性靶材能够在施加电场时迅速产生并传导电流,形成稳定的等离子体,从而提高溅射速率和均匀性。
六、其他特殊性能
根据具体应用领域的不同,溅射靶材还可能需要具备其他特殊性能,如磁导率、表面粗糙度、电阻值、晶粒尺寸均匀性、成份与组织均匀性等。这些性能的要求取决于靶材的应用场景和工艺需求。
综上所述,溅射靶材的性能包括高纯度、良好的物理性能(机械强度和韧性、密度与孔隙率、热膨胀系数和热导率)、良好的化学稳定性、良好的溅射性能以及良好的电学性能等。这些性能共同决定了溅射靶材的质量和适用性,也影响了薄膜的质量和性能。