ITO靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

ITO靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析ITO靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1、ITO靶材尺寸大型化隨著電視、PC等面板面積加速向大尺寸化邁進(jìn)，相應(yīng)的ITO玻璃基板也出現(xiàn)了明顯的大型化的趨勢(shì)，這使得對(duì)ITO靶材尺寸的要求越來越大。為滿足大面積鍍膜工藝要求，往往需使用多片或多節(jié)小尺寸靶材拼焊成大尺寸靶材，但焊縫的存在會(huì)導(dǎo)致靶材鍍膜質(zhì)量的下降。因此，研發(fā)大尺寸單片（單節(jié)）靶材，減少焊縫數(shù)量成為ITO靶材技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。2、ITO靶材高密度化提高靶材的密度有助于減少毒化現(xiàn)象，并降低電阻率，提高靶材的使用壽命。毒化是指濺射過程中ITO靶材表面出現(xiàn)凸起物的結(jié)瘤現(xiàn)象，毒化會(huì)導(dǎo)致靶材濺射速率降低，弧光放電頻率增加，所制備的薄膜電阻增加，透光率降低且均勻性變差，此時(shí)必須停止濺射，清理靶材表面或更換靶材。高密度ITO靶材具有較好的熱傳導(dǎo)性和較小的界面電阻，不易在濺射過程中發(fā)生熱量蓄積，可減少毒化概率。因此，高密度化成為ITO靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。3、ITO靶材提高利用率提高靶材利用率一直是靶材制備行業(yè)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。在濺射過程中，ITO平面靶材表面會(huì)形成環(huán)形磁場(chǎng)，并在環(huán)形表面進(jìn)行刻蝕，這使得環(huán)形區(qū)域的中心部分無法被濺射，導(dǎo)致平面靶材的利用率較低，目前ITO平面靶材的靶坯利用率一般不超過40%。ITO旋轉(zhuǎn)靶材相較平面靶材在利用率上有較大提升，旋轉(zhuǎn)靶材圍繞固定的條狀磁鐵組件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得整個(gè)靶面都可以被均勻刻蝕，提高了靶材的利用率，目前ITO旋轉(zhuǎn)靶材的靶坯利用率可達(dá)70%以上。提高ITO靶材利用率有助于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，因此成為ITO靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。光伏靶材應(yīng)用場(chǎng)景光伏領(lǐng)域?qū)Π胁牡氖褂弥饕潜∧る姵睾虷IT光伏電池（本征薄膜異質(zhì)結(jié)電池），目前市場(chǎng)主流的晶體硅太陽能電池較少用到濺射靶材。其中自2015年三洋的HIT專利保護(hù)結(jié)束后，技術(shù)壁壘消除，HIT電池電池開始推廣，近年來發(fā)展迅速。光伏電池用靶材形成背電極，靶材濺射鍍膜形成的太陽能薄膜電池的背電級(jí)主要有三個(gè)用途：第一，它是各單體電池的負(fù)極；第二，它是各自電池串聯(lián)的導(dǎo)電通道；第三，它可以增加太陽能電池對(duì)光的反射。目前太陽能薄膜電池用濺射靶材主要為方形板狀，純度要求一般在99．99%（4N）以上。其中薄膜電池較為常用的濺射靶材包括鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及ITO靶、AZO靶（氧化鋁鋅）等，HIT電池則主要使用ITO靶材作為其透明導(dǎo)電薄膜。鋁靶、銅靶主要用于導(dǎo)電層薄膜，鉬靶、鉻靶用于阻擋層薄膜，ITO靶、AZO靶用于透明導(dǎo)電層薄膜。濺射靶材行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀近年來我國對(duì)濺射靶材行業(yè)重視程度不斷提升，各類政策出臺(tái)推動(dòng)行業(yè)積極發(fā)展。例如2019年《十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)剛要》提出集成電路攻關(guān)方面，以重點(diǎn)裝備和高純靶材等關(guān)鍵材料為研發(fā)方向。2021年3月，財(cái)政部、海關(guān)總署等聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于支持集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)口稅收政策的通知》，明確對(duì)于國內(nèi)靶材企業(yè)進(jìn)口國內(nèi)不能生產(chǎn)、性能不滿足需求的自用生產(chǎn)性原材料及消耗品免征進(jìn)口關(guān)稅。在國內(nèi)良好的政策環(huán)境和各細(xì)分市場(chǎng)廣闊的市場(chǎng)空間下，國內(nèi)濺射靶材企業(yè)市占率提升空間大，機(jī)會(huì)逐步開啟。隨著政策利好、以及在技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)下芯片、光伏高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求不斷釋放，我國濺射靶材行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國濺射靶材市場(chǎng)規(guī)模達(dá)375．8億元，同比增長9．7%。預(yù)計(jì)2022年我國濺射靶材市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到410億元。其中高性能濺射靶材市場(chǎng)在國家戰(zhàn)略政策支持以及下游眾多應(yīng)用領(lǐng)域需求的支撐下，行業(yè)技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品性能不斷提升，帶動(dòng)市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國高性能濺射靶材市場(chǎng)規(guī)模由2016年的98．9億元增長至241．8億元，預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)288．1億元。ITO靶材市場(chǎng)容量也在不斷擴(kuò)張。有數(shù)據(jù)顯示，2019-2021年，我國ITO靶材市場(chǎng)容量從639噸增長到1002噸，年復(fù)合增長率為25．22%。預(yù)計(jì)2022年我國ITO靶材市場(chǎng)容量能達(dá)到1067噸。靶材制備濺射靶材上游原材料為高純金屬，若金屬雜質(zhì)含量過高，則形成的薄膜無法達(dá)到使用所要求的電性能，且在濺射過程中易在晶圓上形成微粒，導(dǎo)致電路短路或損壞，嚴(yán)重影響薄膜的性能。而這對(duì)金屬提純的要求極高，且提純后往往還需配比其他金屬元素才能投入使用，這個(gè)過程中需經(jīng)過熔煉、合金化和鑄造等步驟，對(duì)配比和工藝控制都有極高要求，因此目前高純銅、高純鉭等原材料都很大程度上由海外廠商把控，國內(nèi)靶材廠商的采購容易受到限制。繼上游高純金屬原材料環(huán)節(jié)后，在濺射靶材制造環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行反復(fù)的塑性變形、熱處理，需要精確地控制晶粒、晶向等關(guān)鍵指標(biāo)，再經(jīng)過焊接、機(jī)械加工、清洗干燥、真空包裝等工序，工序繁多且精細(xì)，工序流程管理及制造工藝水平將直接影響到濺射靶材的質(zhì)量和良品率。濺射靶材是一種新型的物理氣相鍍膜方式，主要是指用電子槍系統(tǒng)把電子發(fā)射并聚焦在被鍍的材料上，使其被濺射出來的原子遵循動(dòng)量轉(zhuǎn)換原理以較高的動(dòng)能脫離材料飛向基片淀積成膜。濺射靶材的要求較行業(yè)高，一般要求如，尺寸、純度、各項(xiàng)雜質(zhì)含量、密度、N/O/、尺寸與缺陷控制；較高要求或特殊要求包含、電阻值、晶粒尺寸均勻性、成份與組織均勻性、異物（氧化物）含量與尺寸、超高密度與超細(xì)晶粒等等。濺射靶材根據(jù)形狀分，可分為方靶，圓靶，異型靶；根據(jù)成份分，可分為金屬靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材；根據(jù)應(yīng)用不同分，可分為半導(dǎo)體關(guān)聯(lián)陶瓷靶材、記錄介質(zhì)陶瓷靶材、顯示陶瓷靶材、超導(dǎo)陶瓷靶材和巨磁電阻陶瓷靶材等；根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域分，可分為微電子靶材、磁記錄靶材、光碟靶材、貴金屬靶材、薄膜電阻靶材、導(dǎo)電膜靶材、表面改性靶材、光罩層靶材、裝飾層靶材、電極靶材、封裝靶材、其他靶材。濺射靶材應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用于電子及信息產(chǎn)業(yè)，如集成電路、、、激光存儲(chǔ)器、電子控制器件等；亦可應(yīng)用于領(lǐng)域；還可以應(yīng)用于、高溫耐蝕、高檔裝飾用品等行業(yè)。濺射靶材種類和規(guī)格按材質(zhì)可分為金屬靶材（純金屬鋁、鈦、銅、鉭等）、合金靶材（鎳鉻合金、鎳鈷合金等）、陶瓷化合物靶材（氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等）。按下游終端應(yīng)用可分為半導(dǎo)體靶材、平板顯示靶材、太陽能電池靶材、記錄存儲(chǔ)靶材等，四大板塊約合占比97%。按形狀分類可分為長靶、方靶、圓靶和管靶。其中常見的靶材多為方靶、圓靶，均為實(shí)心靶材。近年來，空心圓管型濺射靶材由于具有較高的回收利用率，也在國內(nèi)外得到了一定推廣。在鍍膜作業(yè)中，圓環(huán)形的永磁體在靶材的表面產(chǎn)生的磁場(chǎng)為環(huán)形，會(huì)發(fā)生不均勻沖蝕現(xiàn)象，濺射的薄膜厚度均勻性不佳，靶材的使用效率大約只有20%～30%。目前，為了提高靶材的利用率，國內(nèi)外都在推廣可圍繞固定的條狀磁鐵組件旋轉(zhuǎn)的空心圓管型濺射靶材，此種靶材由于靶面360°都可被均勻刻蝕，因而利用率可由通常的20%～30%提高到75%～80%。不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ跒R射靶材的材料和性能要求存在一定差異。如半導(dǎo)體芯片對(duì)于靶材的純度和精度要求最高，技術(shù)難度也最高，通常為圓靶；而面板則要求材料面積大、均勻性好，技術(shù)難度不如芯片但要求也很高，形狀常為長靶。濺射靶材上游分析2021年國內(nèi)共生產(chǎn)高純鋁14．6萬噸，同比增長9．77%，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年中國的高純鋁產(chǎn)量為11．8萬噸，2020年增至13．3萬噸，年均復(fù)合增長率為3．0%。2021年全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇疊加新能源汽車需求爆發(fā)，下游需求旺盛，高純鋁產(chǎn)量再創(chuàng)新高。預(yù)計(jì)2022年高純鋁產(chǎn)量將繼續(xù)保持增長，將達(dá)15．4萬噸。以純銅或銅合金制成各種形狀包括棒、線、板、帶、條、管、箔等統(tǒng)稱銅材。近年來中國銅材產(chǎn)量整體保持增長趨勢(shì)，2022年9月中國銅材產(chǎn)量222．1萬噸，同比增長9．5%；1-9月累計(jì)產(chǎn)量1636．6萬噸，同比下降0．5%。記錄媒體靶材應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可分為光存儲(chǔ)、磁存儲(chǔ)與半導(dǎo)體存儲(chǔ)，近年來半導(dǎo)體存儲(chǔ)發(fā)展迅速。從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量來看，目前磁記錄仍然占據(jù)主導(dǎo)記錄。按記錄媒體的機(jī)械形狀和驅(qū)動(dòng)方式的不同，磁記錄可分為磁鼓、磁帶（錄音機(jī)、錄像機(jī)、數(shù)據(jù)記錄）、磁盤