以下是關(guān)于圓柱鈦靶材的全面解析，結(jié)合其技術(shù)特性、應(yīng)用場(chǎng)景及與其他靶材的對(duì)比：
1、圓柱鈦靶材的定義
圓柱鈦靶材是一種實(shí)心圓柱形鈦金屬濺射靶材，外徑范圍通常為Φ50-300 mm，高度100-600 mm，主要用于固定陰極磁控濺射或旋轉(zhuǎn)濺射系統(tǒng)，適用于小面積高精度鍍膜（如半導(dǎo)體晶圓、光學(xué)鏡片等），其材料利用率約50-70%（介于平面靶與管靶之間）。
2、性能特點(diǎn)
| 特性 | 技術(shù)指標(biāo)/描述 | 核心優(yōu)勢(shì) |
| 純度 | ≥99.9%（3N級(jí)），高純級(jí)≥99.999%（5N） | 減少膜層雜質(zhì)（如Fe引起的電子遷移） |
| 密度 | ≥4.5 g/cm3（理論密度4.506 g/cm3） | 高濺射速率（0.5-0.8 μm/min @ 5 kW） |
| 晶粒均勻性 | 晶粒尺寸≤30 μm（HIP工藝可達(dá)≤15 μm） | 膜厚均勻性CV≤5%（優(yōu)于平面靶的±8%） |
| 機(jī)械強(qiáng)度 | 抗壓強(qiáng)度≥500 MPa（軸向加載） | 耐受高功率濺射的機(jī)械應(yīng)力 |
| 熱導(dǎo)率 | 21.9 W/(m·K)（20℃） | 高效散熱（功率密度≤20 W/cm2） |
3、常用材質(zhì)牌號(hào)
| 標(biāo)準(zhǔn)體系 | 牌號(hào) | 純度 | 典型應(yīng)用場(chǎng)景 |
| ASTM B348 | Grade 1 | 99.9% | 半導(dǎo)體金屬化層（Al/Ti疊層） |
| GB/T 3620.1 | TA1 | 99.9% | 精密光學(xué)反射鏡（激光陀螺儀） |
| JIS H 4650 | TP270 | 99.95% | 存儲(chǔ)芯片阻擋層（Ta/Ti） |
| 高純級(jí) | Ti-6N | 99.9999% | 量子計(jì)算超導(dǎo)薄膜 |
4、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
| 標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型 | 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào) | 關(guān)鍵要求 |
| 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) | ASTM F2884 | 晶粒度≤ASTM 7級(jí)（晶粒尺寸≤32 μm） |
| 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) | GB/T 38976-2020 | 雜質(zhì)總量≤0.005%（C≤50 ppm、O≤200 ppm） |
| 行業(yè)規(guī)范 | SEMI F47-0708 | 電阻率≤50 μΩ·cm（晶圓級(jí)要求） |
5、應(yīng)用領(lǐng)域
| 領(lǐng)域 | 具體應(yīng)用 | 性能要求 |
| 半導(dǎo)體 | 90 nm以下節(jié)點(diǎn)阻擋層（Ti/TiN） | 臺(tái)階覆蓋率≥95%（0.1 μm溝槽） |
| 光學(xué)器件 | 極紫外（EUV）反射鏡多層膜 | 表面粗糙度≤0.2 nm（RMS） |
| 工具涂層 | 刀具TiAlN超硬涂層 | 硬度≥3000 HV，耐溫≥800℃ |
| 新能源 | 固態(tài)電池集流體鍍層 | 界面電阻≤0.1 Ω·cm2 |
6、與其他靶材的區(qū)別
| 參數(shù) | 圓柱鈦靶材 | 鈦板靶 | 鈦管靶 | 鎳靶塊 |
| 形狀 | 實(shí)心圓柱（Φ50-300 mm） | 平面矩形/圓形 | 空心圓柱（Φ50-500 mm） | 立方體/實(shí)心圓柱 |
| 濺射方式 | 固定/旋轉(zhuǎn)陰極 | 固定陰極 | 旋轉(zhuǎn)陰極 | 磁控掃描濺射 |
| 材料利用率 | 50-70% | 40-60% | 80-90% | 50-65% |
| 典型應(yīng)用 | 晶圓金屬化、超硬涂層 | 小面積裝飾鍍膜 | 卷繞式連續(xù)鍍膜 | 磁性存儲(chǔ)薄膜 |
| 成本效率 | 中（加工復(fù)雜度中等） | 低 | 高 | 低 |
7、選購(gòu)方法
參數(shù)匹配：
尺寸：直徑公差需與磁控腔體匹配（±0.1 mm），高度按濺射功率設(shè)計(jì)（每kW功率對(duì)應(yīng)靶材高度≥50 mm）。
純度：半導(dǎo)體級(jí)需5N以上純度（如Ti-5N），并提供GDMS報(bào)告（Cu≤1 ppm、Cr≤5 ppm）。
質(zhì)量驗(yàn)證：
金相檢測(cè)：晶粒度≤ASTM 7級(jí)（晶粒尺寸≤32 μm）。
XRD分析：擇優(yōu)取向（002）面占比≥70%，提升膜層致密性。
供應(yīng)商篩選：
優(yōu)先選擇具備 真空自耗電弧爐（VAR）+熱等靜壓（HIP） 工藝的廠家，確保低孔隙率（≤0.1%）。
核查 ISO 17025 實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠性。
8、注意事項(xiàng)
安裝與維護(hù)：
同心度校準(zhǔn)：旋轉(zhuǎn)濺射時(shí)徑向跳動(dòng)≤0.03 mm，防止膜厚波動(dòng)（偏差＞±5%）。
冷卻設(shè)計(jì)：采用雙通道水冷系統(tǒng)（流量≥15 L/min），靶材表面溫升≤50℃。
工藝控制：
使用 直流脈沖電源 時(shí)，頻率建議20-100 kHz，減少電弧放電（＜5次/小時(shí)）。
安全規(guī)范：
粉塵防控：加工區(qū)配置濕式除塵系統(tǒng)（粉塵濃度＜30 g/m3），符合OSHA標(biāo)準(zhǔn)。
廢料處理：報(bào)廢靶材按重金屬?gòu)U料處理，禁止直接填埋（參照EPA 40 CFR 261）。
圓柱鈦靶材憑借其高致密性與工藝適應(yīng)性，在半導(dǎo)體（如5 nm節(jié)點(diǎn)TiN阻擋層）和超精密光學(xué)領(lǐng)域不可替代。相較于鈦管靶，其材料利用率低約20%，但更適合小尺寸高精度鍍膜（如Φ200 mm晶圓）；對(duì)比鎳靶塊，鈦靶的耐高溫性（熔點(diǎn)高213℃）和膜層硬度（TiN硬度達(dá)2000 HV）優(yōu)勢(shì)顯著。在高端應(yīng)用中，需選擇HIP工藝制備的納米晶靶材（晶粒≤15 μm），并配合離子注入輔助沉積，可將膜層缺陷密度降至≤102/cm2，滿足航空航天級(jí)器件的可靠性要求。
