1、定義
純鈦靶是以鈦金屬為主要成分，純度通常在 99.95%（3N5級）以上 的濺射靶材，用于物理氣相沉積（PVD）或化學(xué)氣相沉積（CVD）工藝，通過濺射或蒸發(fā)在基材表面形成功能性薄膜。其核心用途是為半導(dǎo)體、光學(xué)器件、裝飾鍍層等領(lǐng)域提供高性能鈦基薄膜。
2、性能特點
高純度：雜質(zhì)（Fe、O、C等）含量極低（≤500 ppm），確保薄膜性能穩(wěn)定。
高密度：≥4.5 g/cm3，減少濺射顆粒飛濺，提升成膜均勻性。
優(yōu)異耐腐蝕性：鈦的鈍化膜（TiO?）賦予其在酸、堿及高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性。
低電阻率：純鈦薄膜電阻率約為 420 nΩ·m，適合導(dǎo)電層應(yīng)用。
高溫適應(yīng)性：熔點達(dá) 1668°C，可在高溫濺射工藝中使用。
3、材質(zhì)與制造工藝
材質(zhì)：
純度等級： 3N5（99.95%）至5N（99.999%），常見牌號為 ASTM Grade 1 或定制高純鈦。
形態(tài)：鍛造靶材（致密）、粉末冶金靶材（復(fù)雜形狀）。
制造工藝：
原料提純：電子束熔煉（EBM）或真空電弧熔煉（VAR），去除揮發(fā)性雜質(zhì)。
塑性加工：熱軋/冷軋→退火處理→精密切割。
表面處理：鏡面拋光（Ra≤0.4 μm）→超聲波清洗→真空封裝。
4、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
| 標(biāo)準(zhǔn)類型 | 具體標(biāo)準(zhǔn) |
| 國際標(biāo)準(zhǔn) | ASTM B348（鈦及鈦合金棒材/板材）、SEMI F47（半導(dǎo)體靶材通用規(guī)范） |
| 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) | GB/T 3620.1（鈦及鈦合金牌號）、GB/T 5193（雜質(zhì)檢測方法） |
| 行業(yè)規(guī)范 | 顯示面板廠商定制標(biāo)準(zhǔn)（如京東方對氧含量≤300 ppm的要求） |
5、應(yīng)用領(lǐng)域
半導(dǎo)體制造：銅互連阻擋層（Ti/TiN）、電極材料。
光學(xué)鍍膜：增透膜、高反射鏡（紫外-紅外波段）。
裝飾鍍層：手機中框、腕表的氮化鈦（TiN）金色涂層。
新能源：鋰離子電池集流體鍍層、燃料電池雙極板。
醫(yī)療器械：生物相容性鍍層（如骨科植入物表面處理）。
6、與其他靶材的異同對比
| 特性 | 高純鈦靶 | 鈦合金靶（如Ti6Al4V） | 純鋯靶 | 純鎳靶 |
| 成分 | ≥99.95% Ti | Ti + Al（6%）、V（4%）等 | ≥99.5% Zr | ≥99.9% Ni |
| 密度（g/cm3） | 4.51 | 4.43 | 6.52 | 8.90 |
| 熔點（°C） | 1668 | 1604-1660 | 1855 | 1455 |
| 薄膜特性 | 高耐蝕、低電阻 | 高硬度、耐磨 | 耐高溫氧化、中子吸收 | 高導(dǎo)電性、磁性 |
| 典型應(yīng)用 | 半導(dǎo)體阻擋層、裝飾鍍層 | 航空部件耐磨涂層 | 核反應(yīng)堆涂層、耐腐蝕薄膜 | 磁性存儲、電池電極 |
| 成本 | 高（提純工藝復(fù)雜） | 中等 | 極高（鋯資源稀缺） | 低 |
7、選購方法與注意事項
選購方法
純度驗證：
要求供應(yīng)商提供 GDMS（輝光放電質(zhì)譜） 或 ICP-MS 檢測報告，重點關(guān)注 Fe、O、C 含量。
例如：4N5級鈦靶要求 Fe ≤50 ppm，O ≤300 ppm。
微觀結(jié)構(gòu)檢測：
通過 SEM（掃描電鏡） 觀察晶粒尺寸（目標(biāo) <50 μm）及氣孔率（≤0.1%）。
尺寸適配性：
匹配濺射設(shè)備腔體，如 直徑200-300 mm、厚度6-10 mm 的圓形靶材。
供應(yīng)商評估：
優(yōu)先選擇具備 EBM熔煉+熱等靜壓（HIP） 技術(shù)的廠商，確保靶材致密度。
注意事項
儲存條件：
真空鋁箔袋封裝，充氬氣保護(hù)，避免吸氧（儲存濕度 <30% RH）。
使用優(yōu)化：
預(yù)濺射處理：功率 5-10 W/cm2，時間 15-30分鐘，去除表面氧化層。
濺射參數(shù)：氬氣壓力 0.3-0.5 Pa，基片溫度 ≤300°C（避免晶粒粗化）。
維護(hù)與回收：
定期翻轉(zhuǎn)靶材（使用率 ≥80% 時），剩余靶材可回收重熔（需檢測雜質(zhì)累積）。
純鈦靶以其超低雜質(zhì)含量和優(yōu)異成膜性能，成為高端制造領(lǐng)域的核心材料。與鈦合金靶相比，其純度更高但硬度較低；與純鋯靶相比，成本更低但耐高溫性稍遜；與純鎳靶相比，耐腐蝕性更優(yōu)但導(dǎo)電性不足。選購時需嚴(yán)格把控純度與微觀結(jié)構(gòu)，并結(jié)合應(yīng)用場景優(yōu)化濺射工藝，以最大化靶材利用率與薄膜性能。
