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マグネトロンスパッタリングターゲット

2021年10月29日

1) マグネトロンスパッタリングの原理.
スパッタされたターゲットポールで (陰極) 直交する磁場と電場の追加の間のアノード, 必要な不活性ガスで満たされた高真空チャンバー内 (通常Arガス), の磁場を形成するためのターゲット材料表面の永久磁石 250 〜 350 ガウス, 直交電磁界を形成するための高電圧電場と. 電界の作用下, Arガスはイオン化されて陽イオンと電子になります, ターゲットに特定の負の高電圧が追加されます, ターゲットからの電子は磁場の作用を受け、作動ガスのイオン化が増加します, 高密度プラズマがカソードの近くに形成されます, Arイオンはローレンツ力の作用で加速され、ターゲット表面に向かって飛んでいきます。, 非常に高速でターゲット表面を攻撃します, ターゲットからスパッタされた原子が高い運動量変換の原理に従うようにターゲット上にスパッタされた原子は運動エネルギー変換の原理に従い、ターゲット表面から基板に向かって飛んで膜を堆積します. マグネトロンスパッタリングは一般的に2つのタイプに分けられます: DCスパッタリングとRFスパッタリング, ここで、DCスパッタリング装置の原理は単純で、金属をスパッタリングするときの速度は速いです。. RFスパッタリング, 一方で, 幅広い用途に使用でき、導電性材料に加えて非導電性材料をスパッタリングできます, 酸化物などの化合物材料の調製のための反応性スパッタリングと同様に, 窒化物および炭化物. RFの周波数を上げると、マイクロ波プラズマスパッタリングになります。, 今日, 一般的に使用されるのは電子サイクロトロン共鳴です (ECR) タイプマイクロ波プラズマスパッタリング.
2) マグネトロンスパッタリングターゲットの種類.
金属スパッタリングコーティングターゲット, 合金スパッタリングコーティングターゲット, セラミックスパッタリングコーティングターゲット, ホウ化物セラミックスパッタリングターゲット, 超硬セラミックスパッタリングターゲット, フッ化物セラミックスパッタリングターゲット, 窒化物セラミックスパッタリングターゲット, 酸化物セラミックターゲット, セレニドセラミックスパッタリングターゲット, ケイ化物セラミックスパッタリングターゲット, 硫化物セラミックスパッタリングターゲット, テルライドセラミックスパッタリングターゲット, 他のセラミックターゲット, クロムをドープした酸化ケイ素セラミックターゲット (Cr-SiO), リン化インジウムターゲット (InP), 鉛ヒ化物ターゲット (PbA), インジウムヒ素ターゲット (InAs). [2]
アプリケーションエリアエディターボイス
ご存知のとおり, ターゲット材料の技術開発動向は、下流のアプリケーション産業における薄膜技術の開発動向と密接に関連しています。, そして、アプリケーション業界が薄膜製品またはコンポーネントの技術を向上させるにつれて, ターゲット材料技術も変更する必要があります. 例えば, ICメーカー. 最近では、低抵抗率の銅配線の開発に専念しています, 今後数年間で元のアルミニウムフィルムを大幅に置き換えることが期待されています, 銅ターゲットとそれに必要なバリア層ターゲット材料の開発が急務となるように. 加えて, 近年では, フラットパネルディスプレイ (FPD) 元のブラウン管を大幅に交換 (CRT) ベースのコンピュータモニターとテレビ市場. また、ITOターゲットの技術と市場の需要を大幅に増加させます. 加えて, ストレージ技術で. 高密度, 大容量ハードディスク, 高密度の書き換え可能な光ディスクの需要は増加し続けています. これらすべてが、ターゲット材料に対するアプリケーション業界の需要に変化をもたらしました。. 以下では、対象材料の主な応用分野を紹介します。, これらの分野におけるターゲット材料開発の傾向.
マイクロエレクトロニクス
半導体業界には、あらゆるアプリケーション業界のターゲットスパッタリングフィルムに対して最も厳しい品質要件があります。. 今日, 最大のシリコンウェーハ 12 インチ (300 エピトード) 製造されています. 相互接続の幅が減少している間. 大型サイズに対するシリコンウェーハメーカーの要件, 高純度, 低偏析と微細粒子は、製造されたターゲットがより良い微細構造を持っていることを必要とします. ターゲットの結晶粒子径と均一性は、膜の堆積速度に影響を与える重要な要因として特定されています. 加えて, フィルムの純度は、ターゲットの純度に大きく依存します. 過去に, NS 99.995% (4N5) 純銅ターゲットは、0.35pmプロセスに対する半導体メーカーのニーズを満たすことができる可能性があります, しかし、それは今日の0.25umプロセスの要件を満たすことができません, 0.18um} アートまたは計量されていない場合の0.13mプロセスでさえ、目標純度が必要になります 5 または6N以上. アルミニウムと比較した銅, 銅はエレクトロマイグレーションに対する耐性が高く、抵抗率が低いため、! 導体プロセスには0.25um未満のサブミクロン配線が必要ですが、他の問題が発生します: 有機誘電体への銅の接着強度が低い. そして反応しやすい, チップ銅配線の使用につながる腐食と破損. これらの問題を解決するために, 銅層と誘電体層の間にバリア層を設定する必要性. ブロッキング層材料は一般的に高融点で使用されます, 金属とその化合物の高い抵抗率, したがって、ブロッキング層の厚さは50nm未満です。, 銅と誘電体の接着性能は良好です. ブロッキング層材料の銅配線とアルミニウム配線が異なります. 新しいターゲット材料を開発する必要があります. ブロッキング層とTaを含むターゲット材料との銅配線, W, TaSi, WSi, 等. しかし、タ, Wは高融点金属です. 生産は比較的難しい, 現在、モリブデンを研究しています, 代替材料としてのクロムおよびその他の台湾の金.
ディスプレイ用
フラットパネルディスプレイ (FPD) 何年にもわたってコンピュータモニターとテレビ市場に大きな影響を与えてきました, 主にブラウン管の形で (CRT), これはまた、ITOターゲットの技術と市場の需要を促進します. 現在利用可能なiTOターゲットには2つのタイプがあります. 1つは、ナノ状態の酸化インジウムと酸化スズの粉末を混合して焼結したものを使用することです。, 1つはインジウムスズ合金ターゲットの使用です. インジウムスズ合金ターゲットは、DC反応性スパッタリングによるITO薄膜に使用できます。, しかし、ターゲット表面は酸化し、スパッタリング速度に影響を与えます, 大きなサイズの台湾の金ターゲットを入手するのは簡単ではありません. 現在, 最初の方法は、ITOターゲットを作成するために一般的に採用されています, Lを使用}IRF反応性スパッタリングコーティング. 堆積速度が速い. そして、フィルムの厚さを正確に制御することができます, 高導電率, フィルムの一貫性が良い, 基板への強い接着, 等. l. しかし、ターゲット材料の生産の難しさ, これは、酸化インジウムと酸化スズを一緒に焼結するのが容易ではないためです。. ZrO2, Bi2O3とCeOは一般に焼結添加剤として使用され、密度が 93% に 98% 理論値の. このように形成されたITOフィルムの性能は、添加剤に大きく依存します. 日本の科学者は添加剤としてBizoを使用しています, Bi2O3は820Crで溶融し、1500°Cの焼結温度を超えて揮発しました。. これにより、液相焼結条件下で比較的純粋なITOターゲットを得ることができます。. さらに, 必要な酸化物原料は必ずしもナノ粒子である必要はありません, これにより、準備プロセスが簡素化されます. の 2000, 国家開発計画委員会, 科学技術省科学技術省 “情報産業の主要分野ガイドの現在の優先開発”, ITO大型ターゲット素材も含まれています.
保管用
ストレージテクノロジー, 高密度の開発, 大容量ハードディスクには、多数の巨大磁気抵抗膜材料が必要です, CoF〜Cu多層複合膜は、今日広く使用されている巨大磁気抵抗膜構造です。. 磁性ディスクに必要なTbFeCo合金ターゲット材料はまだ開発中です, そしてそれから作られた磁気ディスクは高い記憶容量を持っています, 長寿命で、接触せずに繰り返し消去できます. 今日開発された磁気ディスクは、TbFeCo / TaとTbFeCo / Alの層状複合膜構造を持っています. TbFeCo / AI構造のカー回転角が 58, TbFeCofFaはに近いことができますが 0.8. ターゲット材料の透磁率が低く、AC部分放電電圧lが高いと、電気的強度に抵抗することがわかっています。.
ゲルマニウム三テルル化アンチモンベースの相変化メモリ (PCM) NORタイプのフラッシュおよびDRAM市場の一部の代替メモリ技術として大きな商業的可能性を示しています, でも, より高速なスケーリングへの道の課題の1つは、リセット電流をさらに削減するために生成できる完全に密閉されたセルの欠如です。. リセット電流を低くすると、メモリの消費電力を削減できます, バッテリー寿命を延ばし、データ帯域幅を増やします, 今日のデータ中心のすべての重要な機能, ポータブル性の高い消費者

 

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