濺鍍靶材指南：積體電路的關鍵材料
高純度濺鍍靶材 主要指純度為99.9%至99.9999%（3N至6N）的金屬或非金屬靶材，用於物理氣相沉積（PVD）製程製造電子元件。它們是製造積體電路晶片、平板顯示器、光伏太陽能電池和其他電子薄膜的關鍵材料。
物理氣相沉積（PVD）是一種利用離子源產生的離子進行沉積的技術。這些離子在真空中加速形成高速離子束，轟擊靶材表面。入射離子與靶材表面原子之間的能量交換使原子從固體中脫離並沉積到基底表面，使其成為製備薄膜材料的主要技術之一。
積體電路的製造流程對靶材的純度、雜質和缺陷的控制、晶粒尺寸和取向的均勻性以及加工精度都有嚴格的要求，在所有靶材應用中，其技術要求最高。靶材技術的發展與積體電路薄膜技術的進步密切相關。
隨著積體電路製造技術的不斷進步，晶片性能的提高越來越依賴材料技術和系統整合技術的發展，從而推動了各種高純度金屬、新型合金和功能化合物薄膜的不斷開發。
這些新材料的應用在製造具有更高運行速度、更強性能和更低功耗的積體電路元件方面發揮著至關重要的作用。目前，積體電路製造所使用的靶材主要包括鋁靶、鈦靶、銅靶、鉭靶及其合金，以及鈷靶、鎳靶等。 合金靶材以及其他貴金屬目標。
- 鋁（Al）及其合金靶材
高純度鋁（Al）及其合金靶材主要有以下應用：在製程節點大於0.13µm的製程中，主要用於積體電路製造的後端金屬互連製程；在45nm及28nm製程節點的兩個平面CMOS製程中，用作高k金屬閘極製程中的功函數材，調節器件的閾值電壓在所有製程節點上，鋁及其鋁材板材的鋁材（Alp合金製程的鋁材； Pad）使用，透過鋁焊盤與外部電路形成金屬連接。根據不同的應用需求，鋁及其合金靶材主要包括純度為 5N 至 5N5（99.999% 至 99.9995%）的純鋁、Al-0.5%Cu、Al-1%Si 和 Al-1%Si-0.5%Cu 等。此外，鋁及其合金靶材也應用於晶片封裝工藝，包括純度為 5N 和 5N5 的純鋁、Al-0.5%Cu 和 Al-4%Cu。
- 鈦（Ti）靶材
高純度鈦（Ti）靶材 這些材料用於高純度鈦金屬薄膜的PVD濺鍍。在製程節點大於0.25µm的製程中，鈦通常會採用SIP（自電離等離子體）PVD技術進行濺鍍。隨著半導體技術的進步，IMP（電離金屬等離子體）PVD技術主要應用於製程節點小於0.18µm的製程。由於鈦具有良好的台階覆蓋率和沈積速率，因此主要用於後端全局互連，例如製程節點大於0.13µm的鋁金屬互連，以及各種製程節點上的接觸孔局部互連。鈦及其氮化物薄膜可組合用作金屬互連阻擋層。在製程節點小於45nm的製程中，鈦金屬氮化物也可用作後端銅金屬互連製程中的硬掩模材料，從而實現對互連通孔和溝槽精細結構的精確控制。在大於 0.25µm 的製程中，鈦可透過物理氣相沉積 (PVD) 技術在源漏區和閘極區域形成矽化物 (TiSi)，用於自對準應用，有效降低接觸電阻。此外，鈦靶材也應用於晶片封裝製程。鈦靶材的純度通常在 4N5 到 5N 之間（99.995% 到 99.999%）。
- 銅（Cu）及其合金靶材
在大規模積體電路互連過程中，隨著製程節點的不斷縮小，鋁線較弱的抗電遷移能力和應力遷移能力容易導致線孔缺陷的形成，進而造成電路失效。為了提高鋁金屬互連的導電性和可靠性，從0.13µm製程節點開始，銅逐漸被用作鋁的替代互連材料。這項改變使得裝置可以做得更小、更密集，銅線也可以做得更細，進而降低互連間的阻抗幹擾。然而，由於銅的蝕刻難度較大，銅互連通常採用嵌入式工藝，特別是大馬士革工藝。該製程包括在蝕刻槽內濺鍍擴散阻擋層和銅籽晶層，然後透過電鍍將銅填充到槽內，最後透過化學機械拋光（CMP）實現平坦化。銅籽晶層的濺鍍需要使用高純度的銅靶。隨著整合電路路徑寬的日益精細化，為了減少銅原子擴散造成的金屬污染，需要根據產品設計和製程要求，選擇性地選用含有微量鋁（0.11% wt Al）和錳（0.5-10% wt Mn）的銅合金靶材。此外，電沉積銅需要使用含磷銅（CuP）作為陽極。通常，高純銅靶材的純度要求為6N（99.9999%）或更高，而CuP陽極中的磷含量要求在400至650 ppm範圍內。
- 鎢（W）及合金靶材。
高純度鎢（W） 金屬主要用於邏輯元件和儲存晶片的接觸孔製程。當線寬較大時，可採用PVD濺鍍製程進行製備。隨著技術的快速發展，自0.25µm技術節點以來，邏輯元件的製造流程已全面採用填充能力較高的CVD技術。然而，在某些記憶體應用中，對運行速度的要求不如邏輯裝置那麼嚴格，接觸孔的線寬往往較大，因此仍採用PVD濺鍍技術，並使用高純度鎢靶材來填充接觸孔薄膜。但是，隨著三維記憶體對互連性能的要求不斷提高，未來接觸孔填充技術也可能過渡到CVD沉積方法。鎢鈦（W-10wt%Ti）合金靶材可用於後續封裝阻擋層。 鎢矽（WSi） 合金可用作儲存閘極堆疊結構中的閘極勢壘層。鎢和鎢合金靶材的純度通常高於5N（99.999%）。
