靶材在半导体制造中是关键材料之一，主要用于通过溅射工艺（物理气相沉积，PVD）在晶圆表面形成薄膜。其核心应用包括以下方面：

1. 金属电极与互连线

- 铝（Al）靶：传统用于金属层（如铝铜合金），作为互连线材料。

- 铜（Cu）靶：因导电性优异，在90nm以下制程中广泛替代铝，减少电阻损耗。

- 钨（W）靶：用于通孔填充，连接不同金属层。

2. 栅极材料

- 多晶硅靶：早期MOSFET栅极的主要材料。

- 金属栅极靶（如钽、钛、钌等）：在先进制程（如FinFET、GAA）中替代多晶硅，优化载流子迁移率和阈值电压控制。

3. 阻挡层与扩散层

- 钛（Ti）靶/钽（Ta）靶：在铜互连中作为阻挡层，防止铜扩散至硅基底。

- 氮化钛（TiN）靶：用于金属层与绝缘层之间的粘附层和扩散阻挡。

4. 绝缘层与介质层

- 二氧化硅（SiO₂）靶：用于形成绝缘层或浅沟槽隔离（STI）。

- 氮化硅（Si₃N₄）靶：作为硬掩膜或钝化层。

- 高k电介质靶（如HfO₂、Al₂O₃）：替代传统SiO₂，减少栅极漏电流，提升晶体管性能。

5. 其他功能层

- 光刻胶剥离后的金属残留去除：通过溅射特定材料（如碳）辅助工艺。

- 传感器与存储器件：例如磁阻RAM（MRAM）中的磁性靶材（如铁钴硼）。

关键技术要求

- 高纯度：杂质含量需低于ppm级，避免影响器件性能。

- 高密度与均匀性：确保溅射薄膜的致密性和厚度一致性。

- 定制化设计：根据制程需求开发合金或复合材料（如铜钌合金靶）。

挑战与趋势

- 先进制程适配：在2nm以下工艺中，需开发新型材料（如二维材料）和更精确的溅射控制技术。

- 环保与成本：靶材利用率提升及回收技术成为行业关注点。

靶材的性能直接影响芯片的集成度、速度和可靠性，是半导体制造中不可替代的核心材料。