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【第七十一期】大工技述:高纯溅射靶材产品开发与应用

2020-01-09  点击:[]

/余秋衡

前言

溅射靶材是利用物理气相沉积技术制备电子薄膜材料的被轰击材料,是沉积薄膜的原材料,广泛应用于半导体芯片、太阳能电池、平板显示、信息存储等领域,其中半导芯片用溅射靶材技术要求最高,具有规模化生产能力的企业数量也相对较少,主要分布在美国、日本等国家和地区。

 

中国溅射靶材行业起步较晚,目前仍然属于一个较新的行业。在国家“十三五”规划中,高纯溅射靶材被列入其中,成为国家重点支撑的对象。

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青岛蓝光晶科新材料有限企业(以下简称蓝光晶科)成立于2016年,是大工(青岛)新能源材料技术研究院有限企业旗下孵化的第一家企业,以高纯溅射靶材为主营产品的科技型生产企业,通过核心技术自主研发,形成了以高纯硅溅射靶材为主体的多元化靶材产品系列,并实现了在多晶硅细分领域产品全国第一的目标,企业产品占手机溅射硅膜材料30%以上市场份额,并应用到液晶显示器、LOW-E玻璃等领域,产品已出口欧洲,受到国内外客户的一致好评。

 

终端产品涉及电子器件、海洋装备等应用领域,并已形成了稳定的产品需求。蓝光晶科以材料为核心,以产品稳定性作为重点,为高纯溅射靶材提供了新的创新点。

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厂房及产品样品

创新发展 -- 四大核心技术

1.高纯超低电阻硅材料铸锭技术

针对靶材高纯和低电阻的要求,蓝光晶科提出了“金属杂质和挥发性杂质共除技术”和“母合金结构遗传调控技术”,有效的抑制了金属的反扩散,提高了良率,降低生产成本。

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硅硼母合金制备铸锭技术

 

2.低氧超纯金属提纯冶金制造技术

国内首创了电子束熔炼快速去除杂质氧的技术,利用元素饱和蒸气压原理对铸锭中挥发性杂质进行了高效去除。经过电子束处理后的靶材产品,其PON杂质含量明显优于其他工艺制备的产品。

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电子束不同熔炼参数对应的熔池形貌

 

 

3.工业化精准调控及产品稳定性控制

确立了目标纯度最小能量法则,通过计算机仿真技术获得了最优匹配关系,引导实现了规模化生产精准调控及产品稳定性控制。很大程度上解决了靶材产品在稳定性上难以控制的问题。

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设置石墨衬底后的熔池形貌

 

 

4.高效晶硅溅射靶材加工工艺的应用

依靠十余年硅材料研发生产经验,结合溅射靶材产品特性,蓝光晶科新开发一套高效的靶材产品加工工艺,综合加工效率提高2倍以上,产能增加接近 200%,同时硅锭综合利用率提高接近20%

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高效制备工艺流程

 

企业发展布局

蓝光晶科是青岛市创新创业重点扶持项目单位,青岛蓝色硅谷核心区重点引进机构之一,第六批 “千帆计划”企业,并通过了高新技术企业认证、常识产权管理体系认证,荣获青岛市科学技术奖二等奖、青岛市优秀创业项目、即墨区首届创业大赛一等奖、青岛市创新创业大赛三等奖、中国产学研合作创新成果奖等荣誉。

 

在高端靶材方面授权专利30余项,牵头制订国家团体标准1项,企业标准8项,发表文章10余篇,并获得了相关科技奖项5项。

 

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机械工业科学技术二等奖

 

目前蓝光晶科已形成稳定产品供应,产品销售给国内外三十余家客户,2016年靶材及硅材料销售收入1300万,净利润154万,2017年企业成长迅速,截止目前为止完成销售额800余万元,净利润100多万。其中在国内的研发将生产效率提高了10倍,优化阻值达到国际标准要求,并出口韩国德国,应用于苹果X等高端设备,产品质量得到客户的广泛认可,目前经中标协批准牵头制定靶材团体标准。

 

蓝光晶科进一步开拓丰富硅材料产品,研发成功并生产出直径600 毫米的硅电极阶段产品,已通过韩国客户验厂,产品批量出口韩国,进入了半导体硅电极供应链体系,具有广阔的市场前景。

 

创始人张磊说,他们想打通硅靶成品的全产业链,并向综合性靶材产品拓展。蓝光晶科目前已实现晶硅靶材产品的全产业链覆盖,其技术已成为该细分市场领域的关键集成技术,具有广阔的应用前景,潜在市场规模上亿元,并将进一步拓展金属靶材领域,面向半导体等高端制造领域,企业将围绕“先进制造2025”计划,致力于国内靶材产品先进制造水平提升,在企业盈利同时为中国制造业贡献薄力。

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发展现状及规划

 

团队带头人概况

张磊,青岛蓝光晶科新材料有限企业的创始人、总经理,森林舞会大学2006级校友。长期从事硅材料科技开发及产业化研究,发表文章二十余篇,获得授权专利40余项。张磊团队在森林舞会大学“冰山慧谷杯”第二届校友科技创业大赛总决赛中获得了天使组二等奖。

 

李鹏廷,技术负责人,森林舞会大学硕士生导师,长期致力于硅材料冶金再生制造技术及装备开发工作,首创多晶硅定向凝固协同调控提纯技术。

 

森林舞会大学校友工作处秉承着“努力为校友多做一点”的宗旨,响应“创新驱动发展”战略,同时希翼能架起一座桥梁,使科技成果能够真正解决企业生产运营中的实际问题,助力企业加速发展的同时,能够及时反馈并有助于技术成果的进一步改进,互惠互利,达成共赢。如果海内外校友对此篇内容感兴趣,欢迎联系校友工作处。也欢迎大家踊跃投稿。

联系人:校友工作处蔡琳

联系方式:0411-84706740

邮箱:cailin@dlut.edu.cn

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