Обзор развития магнетронного распыления титановой мишени

Развитие магнетронного распыления титановая мишень пересматривается

IKS PVD, производство вакуумных лакировочных машин PVD, свяжитесь с нами сейчас, iks.pvd @ foxmail.com

Являясь важным функциональным тонкопленочным материалом в области электронной информации, титан высокой чистоты пользуется быстрым спросом в связи с быстрым развитием китайской ИС, плоских дисплеев, солнечной энергии и других отраслей. Технология магнетронного распыления (PVD) является одной из ключевых технологий получения тонкопленочных материалов, а высокочистый материал для распыления титана является основным расходным материалом в технологии магнетронного распыления, которая имеет широкие перспективы применения на рынке. Титановый целевой материал в качестве материала покрытия с высокой добавленной стоимостью, в таких аспектах, как химическая чистота, организационные показатели предъявляют строгие требования, высокое техническое содержание, сложность обработки велика, предприятия по производству целевого материала в нашей стране начали относительно поздно в области высоких - конечное производство целевого материала, относительно отсталое с точки зрения базовой чистоты сырья, методы подготовки, такие как контрольная мишень, основная технология литья в стране и за рубежом, также имеет определенный пробел. Направленная на последующие высокопроизводительные приложения, разработка высокопроизводительного титанового материала для напыления является важной мерой для проведения независимых исследований и разработок ключевых материалов в сфере производства электронной информации и содействия высокопроизводительной трансформации и модернизации титановой промышленности. ,

Требования к применению и производительности титановой мишени

Материал мишени магнетронного распыления Ti в основном используется в электронной и информационной промышленности, например, в интегральных микросхемах, плоских экранах и декоративных покрытиях в автомобильной промышленности, например, в декоративных покрытиях для стекла и декоративных покрытиях для ступиц. Требования к целевым материалам для Ti различных отраслей промышленности также очень различаются, в основном, в том числе: чистота, микроструктура, сварочные характеристики, точность размеров и несколько аспектов, а конкретные требования к показателям следующие :

1) Чистота: неинтегрированная схема: 99,9%; Интегральная схема для: 99,995%, 99,99%.

2) Микроструктура: неинтегрированный контур: среднее зерно менее 100 мкм; Интегральная схема: среднее зерно менее 30 микрон, среднее ультрадисперсное зерно менее 10 микрон

3) Сварочные характеристики: неинтегрированная схема: пайка, мономер; Интегральная схема для: мономера, пайки, диффузионной сварки

4) точность размеров: для неинтегрированных цепей: 0,1 мм; Для неинтегрированных цепей: 0,01 мм.

1,1 Ti целевой материал для интегральной схемы

Чистота целевого материала Ti интегральной схемы в основном превышает 99,995% и выше, и в настоящее время она в основном зависит от импорта. В 2013 году выручка от продаж интегральных микросхем в Китае достигла 250,8 млрд юаней, а объем импорта составил 231,3 млрд долларов США, впервые став крупнейшим импортным товаром Китая. В 2014 году выручка от продаж в отрасли интегральных микросхем составила 267,2 млрд юаней, а объем импорта по-прежнему достиг 217,6 млрд долларов США. Целевой материал для интегральных микросхем занимает большую долю на мировом рынке целевых материалов.

Целевые материалы Ti: производство высокочистого Ti в основном сосредоточено в Соединенных Штатах, Японии и других странах, таких как Honeywell из США, toho из Японии и осакская титановая промышленность Японии. С 2010 года Пекинский научно-исследовательский институт цветных металлов, Zunyi Titanium Industry и Ningbo Chuangrun успешно начали выпуск отечественных высокочистых изделий из Ti, но стабильность продуктов все еще нуждается в улучшении.

Ti: структура целевого материала развития раннего литейного пространства прибыль велика, основное использование 100 ~ 150 мм магнетронного распыления машины и малой мощности, напыление пленки толще, размер чипа больше, одна производительность целевого материала может удовлетворить требования использования машины в то время, интегральная схема с мишенью Ti материала в основном из мономера 100 ~ 150 мм и комбинация мишени, такие как типовой мишень типа 3180, тип 3290 мишени и т. д. Второй этап, в соответствии с развитием закона Мура, стружка, узкая ширина линии, литейный цех в основном используют распылительную машину 150 ~ 200 мм, чтобы увеличить пространство прибыли, машину увеличения мощности распыления, это требует, чтобы размер мишени увеличивался при сохранении высокой теплопроводности, низких цен и определенная прочность, этот период материала Ti Ti путем диффузионной сварки задней панели алюминиевого сплава и пайки задней панели из медного сплава имеет приоритет, такие как типичные TN, TTN тип, тип материала Endura5500 и т. д. На третьем этапе, с развитием интегральной схемы, ширина линии микросхемы становится уже. В настоящее время на заводах по производству стружки в основном используются распылительные машины 200 ~ 300 мм. Чтобы еще больше увеличить прибыль, увеличивается мощность распыления машин, что требует увеличения размера целевого материала при сохранении высокой теплопроводности и достаточной интенсивности. В этот период мишень из Ti в основном сваривается с задней пластиной из медного сплава, такой как мишень типа SIP основного потока.

Целевые аспекты обработки и производства материала для мишени: ранний рынок внутри страны и за рубежом, со стороны Соединенных Штатов, Японии и других крупных производителей монопольного целевого материала, после 2000 лет отечественной обрабатывающей промышленности постепенно на целевой рынок, нижняя цель, чтобы начать импорт высокой чистоты Обработка сырья Ti, в последние годы благодаря быстрому развитию отечественных предприятий по производству целевого материала Ti, доля рынка постепенно расширяется на Тайвань, Европу и Соединенные Штаты, а также на другие рынки, такие как YouYan миллион золота и Jiang Feng электронные два предприятия ориентированы на цель изготовление материалов на протяжении многих лет. Отечественные целевые предприятия также разрабатывают целевые материалы совместно с отечественными производителями магнетронного распылительного оборудования, чтобы способствовать развитию отечественной промышленности магнетронного распыления на интегральных схемах.

1.2 Целевой материал Ti для отображения на плоскости

Плоские дисплеи включают в себя: жидкокристаллический дисплей (LCD), плазменный дисплей (PDP), дисплей полевой люминесценции (el), дисплей полевой эмиссии (FED).

В настоящее время рынок ЖК-дисплеев является крупнейшим на рынке плоских дисплеев с долей более 90%. Считается, что ЖК-дисплей является наиболее перспективным вариантом применения плоскопанельных дисплеев, он значительно расширяет область применения мониторов, мониторов ноутбуков, мониторов настольных компьютеров, ЖК-телевизоров высокой четкости и мобильной связи, всех видов ЖК-продуктов нового типа. бьют людей по жизненным привычкам и способствуют быстрому развитию информационной индустрии мира. Технология Tft-lcd - это технология, которая умело сочетает технологии микроэлектроники и жидкокристаллической технологии. В настоящее время она стала основной технологией отображения на плоскости, которая подразделяется на al-mo, al-ti, cu-mo и другие процессы.

Тонкая пленка плоского дисплея в основном образуется методом распыления. Al, Cu, Ti, Mo и другие цели в настоящее время являются основными металлическими целями для отображения самолета. Чистота мишеней Ti для отображения на плоскости составляет более 99,9%. Это сырье может быть сделано в Китае. Линия генерации Tft-lcd6 ИСПОЛЬЗУЕТ плоский мишень из Ti с крупными размерами, в конструкции используется медный сплав с водяным охлаждением для задней пластины, а также CLP panda.

В настоящее время линия самого высокого поколения в мире, независимо построенная Китаем, - линия генерации Hefei 10,5, в основном, производит крупноразмерные жидкокристаллические дисплеи сверхвысокой четкости с проектной мощностью 90 000 стеклянных подложек в месяц. Размер стеклянных подложек составляет 3 370 x 2940 мм, общий объем инвестиций - 40 млрд. Юаней. Он будет запущен в производство во втором квартале 2018 года.

2. Технология подготовки мишеней для магнетронного распыления Ti

Технологию подготовки исходного сырья и способы получения целевого материала в соответствии с производственным процессом можно разделить на (заготовку, обозначенную в дальнейшем как EB-заготовка) и вакуумную электронно-лучевую плавку заготовки из электрической дуговой печи, выплавляемой серой (далее - заготовка (VAR)), два виды большие, в процессе подготовки целевого материала, в дополнение к строгому контролю чистоты материала, плотности, размера зерна и ориентации кристаллов, условия процесса термообработки, последующий процесс формования необходимо будет строго контролировать, чтобы обеспечить качество целевого материала.

Для сырья высокой чистоты Ti примесные элементы с высокой температурой плавления в матрице Ti обычно удаляют электролизом в расплаве, а затем дополнительно очищают вакуумной электронно-лучевой плавкой. Вакуумная электронно-лучевая плавка заключается в использовании высокоэнергетической электронно-лучевой бомбардировки на поверхности металла, а затем температура постепенно увеличивается, пока металл не расплавится. Элементы с высоким давлением пара будут испаряться первыми, а элементы с низким давлением пара останутся в расплаве. Чем больше разница между примесными элементами и давлением паров матрицы, тем лучше будет эффект очистки. Однако преимущество вакуумного рафинирования после плавления состоит в том, что примесные элементы в матрице Ti могут быть удалены без введения других примесей. Следовательно, когда электролитический Ti на 99,99% электролизуется путем электронно-лучевой плавки в среде с высоким вакуумом (см. Выше 10-4), примесные элементы (Fe, Co, Cu) с давлением паров насыщения выше, чем давление паров насыщения самого элемента Ti ( Fe, Co, Cu) в сырье будут отдавать предпочтение волнам, чтобы уменьшить содержание примесей в матрице и достичь цели очистки. Металл Ti высокой чистоты с чистотой 99,995+ может быть получен путем объединения двух методов.

Для сырья с чистотой 99,9% Ti в основном используется губка Ti, предназначенная для плавки в вакуумно-расходной электродуговой печи, а затем заготовка открывается горячей ковкой с образованием заготовки небольшого размера. Ti металлическое сырье для подготовки двух методов через термомеханический контроль деформации всей микроструктуры поверхности распыления является последовательным, затем механическая обработка, связывание, очистка и упаковка процесса в подготовку интегральной схемы с магнетронным распылением Ti, целевой материал на 300 мм. Машина используется для специального мишеневого материала с высоким содержанием титана, перед тем как распылять поверхность материала мишени до того, как на упаковке и распылительном редукторе, установленном на распылительной машине, используется для сжигания целевого времени цели (время горения).

Способ получения целевого материала из интегральной микросхемы имеет сложную технологию и относительно высокую стоимость .

3. Технические требования к материалам мишени Ti

Чтобы гарантировать качество напыленной пленки, качество целевого материала должно строго контролироваться. После большой практики основные факторы, влияющие на качество материала мишени Ti, включают чистоту, средний размер зерна, ориентацию кристаллов и однородность структуры, геометрическую форму и размер и т. Д.

3.1 Чистота

Чистота материала мишени Ti оказывает большое влияние на свойства напыляемых пленок.

Чем выше чистота материала мишени Ti, тем меньше частиц примесного элемента в распыляемой пленке Ti, что приводит к лучшим свойствам пленки, включая коррозионную стойкость, электрические и оптические свойства. Однако при практическом применении требования к чистоте титановых целевых материалов для различных применений различны. Например, обычное декоративное покрытие с требованиями чистоты целевого материала Ti не является требовательным, и интегральная схема, корпус дисплея и другие поля с требованиями чистоты целевого материала Ti намного выше. В качестве источника катодного распыления примесные элементы и поры являются основными источниками загрязнения. Стоматальные включения в основном удаляются в процессе неразрушающего дефекта слитка. Не удаленные включения в устье будут вызывать явление разряда в наконечнике (искрение) во время распыления, а затем влияют на качество тонкой пленки. Однако содержание примесных элементов может быть отражено только в результатах анализа всего элемента. Чем ниже общее содержание примесей, тем выше будет чистота материала мишени Ti. Ранние отечественные целевые материалы для распыления титана с низкой степенью чистоты, являются ссылкой на отечественную и зарубежную компанию-изготовитель целевого материала Ti после стандарта 2013 года, выпущенного электронной пленкой YS / T893-2013 с высокочистыми титановыми материалами для распыления, регламентируют три целевых материала Ti чистоты. Отдельные примеси и общее содержание примесей различные требования, этот стандарт постепенно стандартизировать занятую чистоту Ti целевого рыночного спроса.

3.2 средний размер зерна

Обычно материал мишени Ti имеет поликристаллическую структуру с размером зерна в диапазоне от микрона до миллиметра. Скорость распыления мелкозернистой мишени выше, чем у крупнозернистой мишени, а распределение по толщине напыляемой напыляемой пленки является более равномерным для мишеней с небольшой разницей в размере зерна на поверхности распыления. Обнаружено, что если размер зерна титановой мишени контролируется ниже 100 мкм, а изменение размера зерна сохраняется в пределах 20%, качество напыляемых пленок может быть значительно улучшено. Средние размеры зерен мишеней из Ti, предназначенных для использования в интегральных схемах, обычно должны быть менее 30 микрон, а средние размеры зерен - менее 10 микрон.

3.3 ориентация кристаллизации

Металл Ti представляет собой плотно расположенную гексагональную структуру. Так как атомы мишени Ti легко распыляются вдоль направления наиболее близко расположенных гексагональных атомов во время распыления, скорость распыления может быть увеличена путем изменения кристаллической структуры материала мишени для достижения самой высокой скорости распыления. В настоящее время семейство кристаллов Ti-мишени для распыления мишени {1013} большинства интегральных схем составляет более 60%, ориентация зерен материалов-мишеней, производимых различными производителями, немного отличается, и направление кристалла мишени Ti также оказывает большое влияние по однородности толщины напыляемой пленки. Размер пленки плоского дисплейного и декоративного покрытия относительно толстый, поэтому требование к ориентации зерен для материала мишени Ti относительно низкое.

3.4 однородность структуры

Однородность структуры также является одним из важных показателей для оценки качества целевого материала. Для мишени Ti требуются не только плоскость распыления материала мишени, но также состав с нормальным направлением, ориентация зерен и однородность среднего размера зерен на плоскости распыления. Только таким способом можно получить пленку Ti одинаковой толщины, надежного качества и постоянного размера зерна в течение срока службы материала мишени Ti.

3.5 геометрическая форма и размер

Это в основном отражается на точности и качестве обработки, таких как размер обработки, плоскостность поверхности, шероховатость и т. Д. Если отклонение угла монтажного отверстия слишком велико, его нельзя установить правильно; Небольшая толщина повлияет на срок службы мишени; Размер уплотнительной поверхности и уплотнительной канавки слишком грубый, что приведет к проблемам с вакуумом после установки целевого материала и к утечке воды. Обработка шероховатости поверхности мишени для распыления может сделать поверхность целевого материала насыщенной выпуклыми наконечниками, под действием эффекта наконечника потенциал этих выпуклых наконечников будет значительно улучшен, что приведет к разрушению разряженной среды, но слишком высокому качеству выпуклого распыления и стабильность неблагоприятна.

3.6 сварочные соединения

В настоящее время о бумаге для исследований диффузионной сварки разнородных металлов Ti / Al больше, обычно для высокой температуры плавления титана и диффузионной сварки с низкой температурой плавления алюминиевого материала, в основном на основе технологии одностороннего или двустороннего давления или вакуумного диффузионного соединения горячей Технология изостатического прессования была принята для реализации титана, алюминиевых металлических материалов высокого давления при низкотемпературном прямом диффузионном соединении. Сварка Ti / Cu и Cu сплавов отечественных производителей имеет множество применений, но мало исследовательских работ.

4. Перспектива Ti целевых материалов

Глобальные целевые производственные базы стремительно собираются в Азии. В связи с быстрым развитием отечественных высокотехнологичных отраслей, таких как полупроводниковые интегральные схемы, плоские дисплеи и декоративные покрытия, рынок целевых материалов в Китае расширяется день ото дня и постепенно становится одной из крупнейших в мире областей спроса на тонкопленочные целевые материалы, которые предоставляет возможности и проблемы для развития целевой индустрии производства материалов в Китае.

В последние годы, в фондах промышленности интегральных микросхем, крупных национальных проектах в области науки и техники (01, 02, 03) и местных фондах, руководит командами, инвестиции в отрасли интегральных микросхем являются большой проблемой, согласно статистике, только 2015, 2016 два года отечественный объявил строящийся или планирующий начать производство вафельной линии до 44, из них 300 мм18, артикул 200 мм20, 6 150 мм. Вследствие огромного рыночного спроса целевая отрасль материалов должна привлекать внимание и внимание соответствующих научно-исследовательских институтов и предприятий в Китае и инвестировать людские, материальные и финансовые ресурсы в исследования, разработку и производство магнитно-контролируемых брызг. цель.

Материал мишени Ti, как уникальная отрасль области материала мишени, применяется как в полупроводниковом Al-процессе, так и в Cu-процессе, и широко используется в ЖК-промышленности и в производстве декоративных покрытий. В настоящее время научно-исследовательские и производственные базы для производства целевого материала Ti в основном сосредоточены в Пекине, Гуандуне, Цзянсу, Чжэцзяне, Ганьсу и других местах. Из-за чистоты сырья целевого, ограничения производственного оборудования и технологии исследований и разработок, промышленность по производству целевого материала Ti в нашей стране все еще находится на ранней стадии, отечественное предприятие по производству целевого материала Ti относится к качеству и основным технический порог низкий, традиционный метод обработки, по цене, чтобы выиграть низкий уровень распыления целевых производителей материалов, или фабрика OEM с ограниченной прибылью. Один небольшой производственный масштаб, разнообразие, технология также не является стабильным, пока, Китай (включая Тайвань), только несколько компаний, специализирующихся на производстве целевого материала, такого как миллион золота YouYan, электронное предприятие Цзян Фэн, производство целевого материала Ti далеко не может удовлетворить потребности развития рынка, большое количество Ti целевого материала все еще необходимо импортировать из-за рубежа, сырье из высокочистого металлического Ti целевого материала имеет прорыв, но большинство все еще должны полагаться на импорт.

Материал мишени Ti, как вид материала специального назначения, имеет сильную цель применения и четкую основу применения. Технология металлургической очистки отделена от металлического Ti, технология вакуумной плавки EB, технология неразрушающего дефекта слитка Ti, технология анализа примесей высокой чистоты Ti, технология подготовки мишени Ti, технология подготовки распылительной машины, технология распыления и технология испытания производительности тонких пленок, просто изучающие Ti Сама цель не имеет значения. НИОКР и производство целевого материала Ti и его последующее усовершенствование применения включают в себя целую производственную цепочку от первичного сырья до производителей оборудования среднего класса и производителей целевых материалов, а также последующего нанесения чипа для нанесения покрытия из Ti. Взаимосвязь между свойствами целевого материала Ti и свойствами напыляемой пленки не только способствует получению свойств пленки, соответствующих требованиям к применению, но и более эффективному использованию целевого материала, в полной мере задействуя его роль и содействуя развитию промышленности целевого материала.

В настоящее время в индустрии ИС в материковом Китае наступает бум, возможности и проблемы сосуществуют, если вы не можете воспользоваться возможностью нацеливаться на производство материалов, производство пленки и испытательное оборудование, разрыв между нашей страной и международным уровнем будет все больше и больше , не только не в состоянии восстановить иностранную оккупацию внутреннего рынка, больше не могут участвовать в конкуренции на международном рынке.