镍钒合金靶应用及特点

时间：2022-09-16

镍钒合金靶材的特点及应用

镍钒合金靶材主要用于太阳能行业, 电子行业等领域.镍钒靶材的应用及要求的纯度如表 1 所示.

1)光存储 .

2) 太阳薄膜电池.

3) 平板显示器镀膜.

4) 电子及半导体领域.

5) 建筑玻璃.

镍钒合金溅射靶材的特性要求

溅射镍钒靶材要求纯度高、杂质少, 化学成分均匀、无偏析, 无气孔, 晶粒组织均匀, 晶粒尺寸大小为微米级, 单个溅射靶材中要求晶粒尺寸尽量相差越小越好.这样在磁控溅射不容易产生放电现象, 磁控溅射薄膜均匀.

2. 1 纯度

溅射靶材首先是要纯度高, 因为溅射靶材中的杂质对磁控溅射薄膜的性能影响较大, 所以应尽可能降低溅射靶中杂质含量, 国内外很多半导体或电子产品制造企业对溅射靶材杂质含量提出很高要求.

2. 2 杂质含量

溅射靶材中的杂质要求严格, 镍钒合金溅射靶材中 Cr、Al、 Mg 杂质的含量不**过 10ppm, **过 10ppm, 腐蚀性能变差. U、 Th 的含量不**过 1 ppb,Pb 和 Bi 的含量小于0.1 ppb, **过这个含量, 对电子电荷产生不良影响, 将会发生故障. N 含量在 1 -1 00ppm 之间, N 含量增加, 腐蚀性能差, 所以要严格控制杂质的含量.

2. 3 密度

溅射靶材对内部气孔要求很严格, 因为靶材中气孔会影响溅射薄膜的各方面性能, 磁控溅射过程中产生不正常放电, 会对磁控溅射薄膜光电学性能有影响. 因此要求靶材有较高的密度. 此外, 高密度、高强度溅射靶材更能承受磁控溅射中产生的热应力.镍钒溅射靶材制备工艺一般分为粉末冶金法和熔炼法. 粉末冶金法制备的溅射靶材, 气孔数量多, 密度低. 熔炼方法分为普通熔炼法和真空熔炼. 普通熔炼法, 在熔炼过程中,大气中的气体很容易进入熔体, 造成熔炼的铸锭气体含量不能满足溅射靶材要求. 所以镍钒溅射靶材合金制备一般采用真空熔炼法, 可确保材料内部无气孔.

2. 4 晶粒尺寸及晶粒尺寸分布

镍钒靶材需要经过多道次冷热加工工序, 制备好的靶坯为多晶结构, 晶粒尺寸大小要求严格, 晶粒应控制在100微米以内. 从溅射性能方面考虑, 对于化学成分相同的磁控溅射靶材, 晶粒细小比晶粒大的溅射速率快, 同时靶材内部晶粒越均匀, 溅射到带硅晶圆上的薄膜厚度越均匀.

镍钒合金靶材的制备

镍钒合金中, 钒的量稍微改变, 都会很明显的改变镍钒合金的性能. 从而使得 Ni-V 合金不能够经过后续加工获得溅射靶材, 典型的镍钒合金成分是 Ni-7V. 生产高纯Ni-V 合金, 其关键在于:

1 ) 必须用高品位的金属原料镍和钒, 纯度必须在 99.95wt% 以上 , 其中镍原料的纯度达到4N5( 99.995wt%) 甚至 5N 都没问题, 但是钒原料的纯度一般只有 2N5-3N( 99.5wt%-99.9wt%), 钒的纯度限制了镍钒合金的纯度.

2)钒熔点 1 91 9± 2℃, 属于难熔金属, 并且镍、钒熔点相差很大 ( 约 336℃ ), 所以采用一般的熔炼方法很难制备出成分均匀的靶材用铸锭. 在特殊的应用领域, 首先需将镍、钒用真空熔融方法( 电子束或真空电弧重熔( VAR) 或真空感应熔炼 (VIM)) 获得铸锭, 经过多次重复真空熔炼提高合金铸锭的总纯度;

3) 制备过程严格控制杂质元素的引入. 镍钒合金生产工艺流程图.

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