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Alvos de pulverização magnética

2021年10月29日

1) Princípio de pulverização catódica de magnetron.
No pólo alvo estalado (cátodo) e o ânodo entre a adição de um campo magnético e elétrico ortogonal, em uma câmara de alto vácuo preenchida com o gás inerte necessário (geralmente gás Ar), ímãs permanentes na superfície do material alvo para formar um campo magnético de 250 ~ 350 Gauss, com o campo elétrico de alta tensão para formar um campo eletromagnético ortogonal. Sob a ação do campo elétrico, o gás Ar é ionizado em íons positivos e elétrons, o alvo é adicionado com uma certa alta tensão negativa, os elétrons do alvo estão sujeitos à ação do campo magnético e a ionização do gás de trabalho aumenta, um plasma de alta densidade é formado perto do cátodo, os Ar íons são acelerados sob a ação da força de Lorentz e voam em direção à superfície alvo, bombardeando a superfície do alvo com uma velocidade muito alta, de modo que os átomos espalhados para fora do alvo seguem o princípio de conversão de momento com um alto Os átomos pulverizados no alvo seguem o princípio de conversão de energia cinética e voam para fora da superfície alvo em direção ao substrato para depositar um filme. A pulverização catódica do magnetron é geralmente dividida em dois tipos: Pulverização catódica DC e pulverização catódica RF, onde o princípio do equipamento de pulverização catódica DC é simples e a taxa é rápida ao pulverizar metais. RF sputtering, por outro lado, pode ser usado em uma ampla gama de aplicações e pode pulverizar materiais não condutores, além de materiais eletricamente condutores, bem como pulverização catódica reativa para a preparação de materiais compostos, como óxidos, nitretos e carbonetos. Se a frequência de RF é aumentada, torna-se pulverização catódica de plasma de micro-ondas, hoje, comumente usados ​​são a ressonância cíclotron de elétrons (ECR) tipo sputtering de plasma de micro-ondas.
2) Tipos de alvos de pulverização catódica de magnetron.
Alvo de revestimento de pulverização de metal, alvo de revestimento por pulverização catódica de liga, alvo de revestimento cerâmico, alvo de pulverização catódica de cerâmica de boreto, alvo de carboneto de cerâmica para pulverização catódica, alvo de pulverização catódica de cerâmica de flúor, nitreto cerâmico alvo de pulverização catódica, alvo cerâmico de óxido, alvo de pulverização catódica de cerâmica de seleneto, alvo de pulverização catódica de cerâmica silicida, alvo de pulverização catódica de cerâmica de sulfeto, alvo de pulverização de cerâmica telureto, outros alvos de cerâmica, alvos cerâmicos de óxido de silício dopados com cromo (Cr-SiO), alvos de fosfeto de índio (InP), alvos de arsenieto de chumbo (PbAs), alvos de arsenieto de índio (InAs). [2]
Voz do Editor de Áreas de Aplicação
Como todos sabemos, a tendência de desenvolvimento de tecnologia de materiais alvo está intimamente relacionada à tendência de desenvolvimento de tecnologia de filme fino na indústria de aplicação downstream, e à medida que a indústria de aplicação melhora a tecnologia em produtos ou componentes de película fina, a tecnologia do material alvo também deve mudar. Por exemplo, Fabricantes de ic. Nos últimos tempos, dedicado ao desenvolvimento de fiação de cobre de baixa resistividade, espera-se que substitua substancialmente o filme de alumínio original nos próximos anos, de modo que o desenvolvimento de alvos de cobre e seu material alvo de camada de barreira necessária será urgente. Além disso, nos últimos anos, a tela plana (FPD) substituiu significativamente o tubo de raios catódicos original (CRT) monitor de computador baseado e mercado de televisão. Também aumentará significativamente a demanda de tecnologia e mercado para alvos de ITO. Além disso, na tecnologia de armazenamento. Alta densidade, disco rígido de alta capacidade, a demanda por discos ópticos regraváveis ​​de alta densidade continua a aumentar. Tudo isso levou a mudanças na demanda da indústria de aplicação por materiais de destino. A seguir, apresentaremos as principais áreas de aplicação dos materiais alvo, e a tendência de desenvolvimento de materiais de destino nessas áreas.
Microeletrônica
A indústria de semicondutores tem os requisitos de qualidade mais exigentes para filmes de pulverização catódica alvo de qualquer indústria de aplicação. Hoje, wafers de silício de até 12 polegadas (300 epítodos) são fabricados. enquanto a largura das interconexões está diminuindo. Os requisitos dos fabricantes de wafer de silício para tamanhos grandes, alta pureza, baixa segregação e grãos finos exigem que os alvos fabricados tenham uma melhor microestrutura. O diâmetro da partícula cristalina e a uniformidade do alvo foram identificados como um fator chave que afeta a taxa de deposição do filme. Além disso, a pureza do filme é altamente dependente da pureza do alvo. No passado, uma 99.995% (4N5) alvo de cobre puro pode ser capaz de atender às necessidades dos fabricantes de semicondutores para o processo de 0,35pm, mas não pode atender aos requisitos do processo atual de 0,25um, enquanto o 0,18um} arte ou mesmo processo de 0,13 m para o não medido exigirá uma pureza alvo de 5 ou mesmo 6N ou mais. Cobre em comparação com alumínio, cobre tem uma maior resistência à eletromigração e menor resistividade para atender! O processo do condutor requer fiação sub-mícron abaixo de 0,25um, mas traz consigo outros problemas: a força de adesão do cobre a materiais dielétricos orgânicos é baixa. E fácil de reagir, resultando no uso da linha de interconexão de cobre com chip está corroída e quebrada. Para resolver esses problemas, a necessidade de configurar uma camada de barreira entre a camada de cobre e dielétrica. Os materiais da camada de bloqueio são geralmente usados ​​com alto ponto de fusão, alta resistividade do metal e seus compostos, então a espessura da camada de bloqueio é inferior a 50 nm, e o desempenho de adesão de cobre e material dielétrico é bom. A interconexão de cobre e a interconexão de alumínio do material da camada de bloqueio são diferentes. Novos materiais de destino precisam ser desenvolvidos. Interconexão de cobre da camada de bloqueio com materiais alvo, incluindo Ta, C, TaSi, WSi, etc.. Mas ta, W são metais refratários. A produção é relativamente difícil, agora está estudando molibdênio, cromo e outro ouro de Taiwan como materiais alternativos.
Para monitores
Monitores de tela plana (FPD) tiveram um impacto significativo no mercado de monitores de computador e televisão ao longo dos anos, principalmente na forma de tubos de raios catódicos (CRT), que também impulsionará a demanda de tecnologia e mercado para alvos de ITO. Existem dois tipos de alvos iTO disponíveis hoje. Um é o uso de óxido de índio e óxido de estanho em pó misturado e sinterizado, um é o uso de alvo de liga de índio e estanho. Alvos de liga de índio-estanho podem ser usados ​​para filmes finos de ITO por pulverização catódica reativa DC, mas a superfície do alvo irá oxidar e afetar a taxa de pulverização catódica, e não é fácil obter grandes quantidades de alvos de ouro de Taiwan. Hoje em dia, o primeiro método é geralmente adotado para produzir metas de ITO, usando L}Revestimento de pulverização catódica reativa IRF. Tem uma velocidade de deposição rápida. E pode controlar com precisão a espessura do filme, alta condutividade, boa consistência do filme, e forte adesão ao substrato, etc. eu. Mas as dificuldades de produção de material de destino, porque o óxido de índio e o óxido de estanho não são fáceis de sinterizar. ZrO2, Bi2O3 e CeO são geralmente usados ​​como aditivos de sinterização e são capazes de obter alvos com uma densidade de 93% para 98% do valor teórico. O desempenho dos filmes ITO formados desta forma é altamente dependente dos aditivos. Cientistas japoneses usam Bizo como um aditivo, Bi2O3 derrete a 820Cr e volatilizou além da temperatura de sinterização de 1500 ° C. Isso permite que um alvo de ITO relativamente puro seja obtido sob condições de sinterização de fase líquida. além disso, a matéria-prima de óxido necessária não precisa necessariamente ser nanopartículas, o que simplifica o processo preliminar. Em 2000, a Comissão Nacional de Planejamento do Desenvolvimento, o Ministério da Ciência e Tecnologia Ministério da Ciência e Tecnologia no “atual desenvolvimento prioritário do guia das áreas-chave da indústria da informação”, O material alvo grande ITO também está incluído.
Para armazenamento
Em tecnologia de armazenamento, o desenvolvimento de alta densidade, disco rígido de alta capacidade requer um grande número de materiais de filme magnetorresistivo gigante, e CoF ~ Cu filme composto multicamadas é uma estrutura de filme magnetorresistivo gigante amplamente utilizada hoje. O material alvo da liga TbFeCo necessário para discos magnéticos ainda está sendo desenvolvido, e os discos magnéticos feitos a partir dele têm alta capacidade de armazenamento, longa vida e pode ser apagado repetidamente sem contato. Os discos magnéticos desenvolvidos hoje têm uma estrutura de filme composto de camada de TbFeCo / Ta e TbFeCo / Al. O ângulo de rotação Kerr da estrutura TbFeCo / AI atinge 58, enquanto TbFeCofFa pode estar perto de 0.8. Verificou-se que a baixa permeabilidade magnética do material alvo, alta tensão AC de descarga parcial l, resiste à força elétrica.
Memórias de mudança de fase baseadas em telureto de germânio e antimônio (PCM) têm mostrado potencial comercial significativo como uma tecnologia de memória alternativa para flash do tipo NOR e parte do mercado de DRAM, no entanto, um dos desafios no caminho para um escalonamento mais rápido é a falta de células totalmente herméticas que podem ser produzidas para reduzir ainda mais a corrente de reinicialização. Correntes de reinicialização mais baixas podem reduzir o consumo de energia da memória, estenda a vida da bateria e aumente a largura de banda de dados, todos os recursos importantes para o centrado em dados de hoje, consumidor altamente portátil

 

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