1、高端制造应用，市场前景广阔

目前，在半导体结构表面形成电极膜通常采用溅射的方法。 溅射是一种物理气相淀积（PVD）的镀膜方式，其是用带电粒子轰击靶材，使靶材发生表面原子碰撞并发生能量和动量的转移，靶材原子从表面逸出并淀积在衬底上的过程。 利用溅射工艺可在衬底表面形成金属、合金或电介质薄膜。

图1 PVD台式磁控溅射系统

由于带电粒子轰击靶材的方向是不确定的，导致从靶材表面逸出的靶材原子的方向性较差，即靶材原子会从各个角度脱离靶材表面，之后沿直线到达衬底表面，进而使得靶材原子对衬底表面内接触孔或通孔的底部和侧壁覆盖能力差，以及对台阶的侧壁覆盖能力也很差，因此为了在接触孔或通孔的底部和侧壁以及台阶的侧壁取得较好的覆盖效果，通常采用准直溅射。

准直溅射是在靶材和衬底之间设置1个溅射环，所述溅射环通常接地，用于将等离子体中的粒子聚集在一定范围内，若从靶材上被溅射出的靶材粒子角度较大，有可能这些靶材粒子会淀积在准直器上，被聚集后的靶材粒子将通过溅射环淀积在接触孔或通孔的底部和侧壁。

用于溅射的真空容器中包含有溅射靶材和靠近溅射靶材处放置的磁控溅射环件，参见图1。容器中的电场使惰性气体产生电离，并从靶材上撞击出原子，以将溅射靶材料沉积到晶片上。同时，溅射靶材料上被撞击出的原子为漫反射状，需要对其加以约束。磁控溅射环件就是配合平面靶材溅射使用的部件，其主要作用是通过其产生的电磁场对溅射出的靶材料原子运动进行约束，同时吸附溅射过程中有可能出现的大的颗粒。

图2 溅射靶材、溅射环、晶圆衬底的相对位置示意图

高纯钽磁控溅射环用于集成电路芯片制造用Ta、TaN薄膜制备。使用钽溅射靶材制备的电子薄膜可作为防止铜扩散的阻挡层。在高纯钽磁控溅射环使用过程中，钽溅射环通过电场约束Ta溅射原子轨迹，并起到吸附较大颗粒的作用。

2、关键技术突破，推进产业发展

近年来随着微电子产业的迅速发展，硅片尺寸迅速由6英寸、8英寸发展到12英寸，布线宽度由0.5μm减小到0.25μm、45nm甚至14nm；在溅射沉积过程中，对于如此不断扩大的沉积面积，对成膜面积的薄膜均匀性要求必须提高，才能确保如此细小的布线质量。以前99.995%（4N5）的靶材纯度可满足0.35μm IC的工艺要求，现在制备0.18μm线条的靶材纯度则要求在99.999%（5N）及以上。因此，钽溅射环的纯度越高，所含杂质越少，电学性能越优异，越能运用在线宽更窄的半导体产品上，意味着集成度更高，技术更高端。因而应尽可能降低钽溅射环中的杂质含量，控制材料的纯度，才能提升和保证钽金属薄膜电子产品的品质。

高纯钽磁控溅射环的加工过程主要包括：锯切割、压力加工、焊接工艺、机械加工等过程，在严格控制靶材纯度的基础上，通过选择不同的压力加工过程、热处理条件、焊接工艺参数、机械加工条件，调整溅射环的几何尺寸、晶粒尺寸、硬度等，最终满足溅射工艺的要求。

3、推进标准进程，保护知识产权

我国政府高度重视电子制造业新材料产业的发展，在《“十四五”原材料工业发展规划》、《中国制造2025》和《新材料产业发展指南》等国家层面的相关规划中均将“高纯金属及合金等新材料”作为重点领域急需突破的材料。但迄今为止，市场上已有多家企业可提供该类产品，但由于未对高纯钽磁控溅射环制定相应的标准，也未检索到相应的国际标准或国外先进标准，因此严重制约了国内外高纯钽磁控溅射环用户对高纯钽磁控溅射环制造商的产品实力、技术成熟度的评判。因此需要建立我国高纯钽磁控溅射环行业标准，促进现有产品质量的提高，确保产品生产、检验和验收的规范和统一。

高纯钽磁控溅射环的产品标准的建立，将树立我国自主知识产权的标准，补充我国在高纯钽磁控溅射环领域标准的缺失，填补国内空白，建立符合我国的高纯钽供应产业链，补齐我国在该领域的短板，实现国产高纯钽磁控溅射环的自主可控。

1、规定了高纯钽磁控溅射环的要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、储存及质量证书与合同（或订货单）内容。

2、本标准适用于微电子行业用的高纯钽磁控溅射环。

项目建议性质为推荐性。

1、国内外产业技术情况

随着我国微电子信息产业的飞速发展，我国已逐渐成为电子薄膜材料需求量最大的国家，中国的高纯钽磁控溅射环市场也随之日益扩大，高纯钽溅射靶材及高纯钽磁控溅射环更多地应用在高端产线，包含8英寸及12英寸产线，大陆客户群体如中芯国际（SMIC）、上海华力、青岛芯恩、广州粤芯、中电48所等；同时，国外市场也有大量应用，如Silterra等。通常高纯钽磁控溅射环由国外厂家供应，近年来国内研发和生产的高纯钽磁控溅射环质量不断提升，已经可以替代国外进口产品。

在集成电路制备过程中，溅射靶材用于制备互联线薄膜和阻挡层薄膜。目前集成电路制造用的最多的互联线材料是Al及Al合金，相应的阻挡层金属是Ti。随着集成电路技术进入甚大规模集成电路（ULSI）时代，当器件特征尺寸缩小到深亚微米以下时，由于铝线的抗电迁移和抗应力迁移能力较差，易形成布线空洞，造成电路失效，使铝金属互连的线互相干扰，低电阻还意味着提高了芯片速度。目前世界上几乎每个生产130nm逻辑器件的公司都在使用铜工艺。铜互连采用的阻挡层金属材料为钽。

因此高纯钽磁控溅射环产品市场广阔，全球年产量超过3万件/年，随着我国高端集成电路生产线的大规模投入使用，我国高纯钽磁控溅射环市场将快速增加，预计年增速可达10%以上，我国高纯钽磁控溅射环市场规模超过1万件/年；经济效益和社会效益可观。

图3. 12英寸（规格300mm）高纯钽磁控溅射环外观

图4. 8英寸（规格200mm）高纯钽磁控溅射环外观

2、国内企业情况

目前国内有多家高纯钽靶材及高纯钽溅射环生产企业，现已突破高纯钽磁控溅射环制备的关键核心技术。经过多年的前期投入大量的研发经费用于高纯钽磁控溅射环的研发生产，经过几年的努力，现已攻克高纯钽溅射环产品内部组织控制、焊接技术、精加工技术、表面清洁处理技术等高纯钽磁控溅射环产业化方面的关键技术，目前高纯钽磁控溅射环可以实现批量化生产。

除有研亿金新材料有限公司外，目前我国国内已有数家靶材制造企业也纷纷加入高纯钽磁控溅射环制造行业，如宁波江丰电子材料股份有限公司、睿宁高新技术材料（赣州）有限公司，各项技术不断被研究摸索并取得重要突破，打破长期以来高纯钽磁控溅射环需从国外进口的局面，实现国产化。从长期来看，高纯钽行业势必会有更好的发展，进一步带动高纯钽溅射靶材及溅射环等下游加工产品的发展进程。

目前全世界集成电路芯片制造用高纯钽磁控溅射环的生产企业主要集中在美国及日本，国外技术相对成熟，但美国材料协会标准、日本电子协会标准、欧盟标准中均没有高纯钽磁控溅射环的相关标准，因此高纯钽磁控溅射环产品标准的制定对该产品技术水平的不断提高起到一定作用。高纯钽磁控溅射环标准制定是根据多年产品的生产经验和使用要求，积累一定数据的基础上制定的，充分考虑了标准的先进性、适应性和可操作性。

3、该标准项目无相关的国家标准和相关行业标准。

4、本标准未发现有知识产权的问题。