Ontwikkeling van magnetron sputtertitanium doelwit wordt beoordeeld

Ontwikkeling van magnetronsputteren titanium doelwit wordt beoordeeld

IKS PVD, PVD-fabricage van vacuümcoatingmachines, neem nu contact met ons op, iks.pvd@foxmail.com

Als een belangrijk functioneel materiaal voor dunne films op het gebied van elektronische informatie, is titanium met hoge zuiverheid snel nodig met de snelle ontwikkeling van China's IC, vlakscherm, zonne-energie en andere industrieën. Magnetron-sputtertechnologie (PVD) is een van de sleuteltechnologieën voor het vervaardigen van dunne filmmaterialen, en zeer zuiver titanium sputterdoelmateriaal is het belangrijkste verbruiksmateriaal in magnetronsputtertechnologie, dat een breed perspectief heeft op de markttoepassing. Titanium doelmateriaal als hoogwaardig toegevoegd coatingmateriaal, in aspecten zoals chemische zuiverheid, organisatorische prestaties hebben strikte eisen, hoog technisch gehalte, de verwerkingsproblemen zijn groot, de fabrikanten van targetmateriaal in ons land zijn relatief laat begonnen op het gebied van high - de productie van doelmateriaal, relatief achterwaarts in termen van basisgrondstofzuiverheid, voorbereidingstechnieken zoals controledoel, de kerntechnologie van vormtechnologie in en in het buitenland, heeft ook een zekere kloof. Met het oog op de stroomafwaartse high-end toepassingen, is de ontwikkeling van hoogwaardig titanium sputterdoelmateriaal een belangrijke maatregel om het onafhankelijke onderzoek en de ontwikkeling van belangrijke materialen in de elektronische informatieproductie-industrie te realiseren en de hoogwaardige transformatie en upgrading van de titaniumindustrie te bevorderen. .

Toepassings- en prestatievereisten van titanium doel

Magnetron-sputterend Ti-doelmateriaal wordt hoofdzakelijk gebruikt in de elektronica- en informatie-industrie, zoals geïntegreerde schakelingen, vlakke weergeefschermen en decoratiedeklagen van de automobielindustrie voor woondecoratie, zoals glasdecoratie-coating en naaf-decoratiecoating. De vereisten voor Ti-doelmateriaal van verschillende industrieën zijn ook heel verschillend, voornamelijk: zuiverheid, microstructuur, lasprestaties, maatnauwkeurigheid en verschillende aspecten, de specifieke indexvereisten zijn als volgt :

1) Zuiverheid: niet-geïntegreerd circuit: 99,9%; Geïntegreerde schakeling voor: 99,995%, 99,99%.

2) Microstructuur: ongeïntegreerde schakeling: gemiddelde korrel kleiner dan 100 micron; Geïntegreerde schakeling: de gemiddelde korrel is minder dan 30 micron, de gemiddelde ultrafijne korrel is minder dan 10 micron

3) Lassen prestaties: niet-geïntegreerde schakeling: hardsolderen, monomeer; Geïntegreerde schakeling voor: monomeer, solderen, diffusielassen

4) Dimensionale nauwkeurigheid: voor niet-geïntegreerde schakelingen: 0,1 mm; Voor niet-geïntegreerde circuits: 0,01 mm.

1.1 Ti-doelmateriaal voor geïntegreerde schakeling

De zuiverheid van het doelmateriaal van het geïntegreerde circuit is hoofdzakelijk groter dan 99.995% en hoger, en momenteel is dit voornamelijk afhankelijk van import. In 2013 realiseerde de geïntegreerde circuitindustrie van China een omzet van 250,8 miljard yuan en een importvolume van 231,3 miljard US dollar, waarmee het voor het eerst de grootste importgrondstof van China werd. In 2014 bedroeg de omzet van de geïntegreerde circuitindustrie 267,2 miljard yuan, en het importvolume bereikte nog steeds 217,6 miljard dollar. Het doelmateriaal voor geïntegreerde schakeling neemt een groot deel in de wereldwijde markt voor doelmateriaal in.

Ti-doelmaterialen: de productie van Ti met hoge zuiverheid is voornamelijk geconcentreerd in de Verenigde Staten, Japan en andere landen, zoals Honeywell in de Verenigde Staten, toho van Japan en Osaka, de titaniumindustrie van Japan. Sinds 2010 hebben het non-ferro-metaalonderzoeksinstituut Beijing, de zunyi-titaniumindustrie en ningbo chuangrun achtereenvolgens binnenlandse hoogzuivere Ti-producten gelanceerd, maar de stabiliteit van producten moet nog worden verbeterd.

Ti: structuur van doelmateriaal ontwikkeling vroege gieterij winstruimte is groot, het belangrijkste gebruik van 100 ~ 150 mm magnetron sputtermachine, en klein vermogen, sputterfilm dikker, de chipgrootte is groter, enkele prestatie van doelmateriaal kan voldoen aan de gebruikseis van de machine op dat moment, de geïntegreerde schakeling met Ti doelmateriaal voornamelijk van 100 ~ 150 mm monomeer en combinatie van doelwit, zoals de typische type 3180, type 3290 doelmateriaal, etc. De tweede fase, volgens Moore's wet ontwikkeling, chip, smalle lijnbreedte, gieterij voornamelijk gebruik 150 ~ 200 mm sputter machine, om de winst ruimte te verbeteren, de machine van het sputtervermogen vergroten, dit vereist dat de grootte van het doel te verhogen, met behoud van de hoge thermische geleidbaarheid, lage prijzen en een zekere sterkte, deze periode Ti-doelmateriaal door diffusie lassen van aluminiumlegering en diffusielassen en hardsolderen van backboard twee structuren van koperlegeringen krijgt prioriteit, zoals de typische TN, TTN type, type Endura5500 doelmateriaal, etc. In de derde fase, met de ontwikkeling van een geïntegreerd circuit, wordt de breedte van de chiplijn smaller. Op dit moment gebruiken chip zinkende fabrieken voornamelijk 200 ~ 300mm sputtermachines. Om de winstruimte verder te vergroten, neemt het sputtervermogen van de machines toe, hetgeen vereist dat de afmeting van het doelmateriaal wordt verhoogd, terwijl een hoge thermische geleidbaarheid en voldoende intensiteit worden gehandhaafd. In deze periode wordt het Ti-doel hoofdzakelijk gelast met een backplate van een koperlegering, zoals het doel van het reguliere SIP-type.

Ti-doel materiaal verwerking en productie-aspecten: vroege markt in binnen-en buitenland, door de Verenigde Staten, Japan en andere grote fabrikanten monopolie doelmateriaal, na 2000 jaar binnenlandse industrie geleidelijk aan in de doelmarkt, low-end doel om te beginnen met het importeren van hoge zuiverheid Ti grondstof verwerking, in de afgelopen jaren door de snelle ontwikkeling van de binnenlandse Ti-doel materiaal verwerkende bedrijven, het marktaandeel geleidelijk uitgebreid tot Taiwan, Europa en de Verenigde Staten en andere markten, zoals YouYan miljoen goud en Jiang Feng elektronische twee onderneming focus doel materiaalproductie voor vele jaren. Binnenlandse doelproducerende ondernemingen ontwikkelen ook doelmaterialen samen met fabrikanten van huishoudelijke magnetronsputmachines om de ontwikkeling van de magnetronspattend industrie voor huishoudchrijnen te bevorderen.

1.2 Ti-doelmateriaal voor vlakke weergave

Flat panel displays zijn onder meer: liquid crystal display (LCD), plasma display (PDP), veld luminescentie display (el), field emission display (FED).

Op dit moment is de LCD-markt de grootste in de flat panel display-markt met een marktaandeel van meer dan 90%. LCD wordt verondersteld het meeste toepassingsvooruitzicht van vlak-paneel weergaveapparaat te zijn, het breidt het toepassingsbereik van de monitor, de notebook-computerschermen, desktop-computermonitor, high-definition LCD TV en mobiele communicatie, allerlei nieuwe type LCD-producten aanzienlijk uit raken de leefgewoonten van mensen en bevorderen de snelle ontwikkeling van de informatie-industrie van de wereld. Tft-lcd-technologie is een soort technologie die op een vakkundige manier micro-elektronische technologie en vloeibare kristaltechnologie combineert. Op dit moment is het de mainstream-technologie van vlakke weergave geworden, die is onderverdeeld in al-mo, al-ti, cu-mo en andere processen.

De dunne film van vlakke weergave wordt meestal gevormd door sputteren. Al, Cu, Ti, Mo en andere doelen zijn de belangrijkste metalen doelen voor vlakke weergave op dit moment. De zuiverheid van Ti-doelen voor vlakweergave is meer dan 99,9%. Deze grondstof kan in China worden gemaakt. Tft-lcd6-generatielijn GEBRUIKT vlak Ti-doelmateriaal met groot formaat, watergekoeld rugplaatmateriaal met een koperlegering wordt gebruikt in de structuur en CLP-panda wordt toegepast.

Op dit moment is 's werelds hoogste generatie lijn onafhankelijk gebouwd door China - Hefei 10,5-generatielijn produceert voornamelijk grootformaat ultra-high-definition liquid crystal display (uhd), met een ontwerpcapaciteit van 90.000 glassubstraten per maand. De grootte van glassubstraten is 3,370x2,940 mm, met een totale investering van 40 miljard yuan. Het zal in het tweede kwartaal van 2018 in productie worden genomen.

2. Magnetron sputteren Ti-doel voorbereiding technologie

Ti grondstofvoorbereidingstechnologie en werkwijzen van doelmateriaal volgens het productieproces kunnen worden onderverdeeld in (hierna EB-staaf genoemd) en smeltbaan voor onder vacuüm-elektronenbundels van elektriciteitsboogovensmeltgrijs (hierna aangeduid als (VAR) knuppel) twee soorten grote, in het proces van voorbereiding van doelmateriaal, naast strikt controle de materiaalzuiverheid, dichtheid, korrelgrootte en kristaloriëntatie, de voorwaarde van hittebehandelingsproces, het verdere vormingsproces zal strikt moeten worden gecontroleerd, om de kwaliteit van het doelmateriaal.

Voor de grondstoffen van Ti met hoge zuiverheid worden de verontreinigingselementen met een hoog smeltpunt in de Ti-matrix gewoonlijk verwijderd door smeltelektrolyse en vervolgens verder gezuiverd door smelten met een vacuüm-elektronenbundel. Vacuüm-elektronenbundelsmelt is om een hoogenergetisch elektronenstraalbombardement op het metaaloppervlak te gebruiken, en dan neemt de temperatuur geleidelijk toe totdat het metaal smelt. De elementen met hoge dampdruk zullen als eerste verdampen en de elementen met lage dampdruk zullen in de smelt blijven. Hoe groter het verschil tussen de verontreinigingselementen en de dampdruk van de matrix, hoe beter het zuiveringseffect zal zijn. Het voordeel van vacuümraffinage na het smelten is echter dat verontreinigingselementen in Ti-matrix kunnen worden verwijderd zonder andere onzuiverheden te introduceren. Daarom, wanneer 99,99% elektrolytisch Ti wordt geëlectrolyseerd door elektronenbundelsmelt in een hoogvacuümomgeving (10-4 hierboven), verontreinigingselementen (Fe, Co, Cu) met een verzadigingsdampdruk hoger dan de verzadigingsdampdruk van het Ti-element zelf ( Fe, Co, Cu) in het uitgangsmateriaal krijgt voorrang aan golf, om het gehalte aan onzuiverheden in de matrix te verminderen en het doel van zuivering te bereiken. Het hoge zuiverheidsmetaal Ti met 99,995 + zuiverheid kan worden verkregen door de twee methoden te combineren.

Voor de grondstoffen met een zuiverheid van 99,9% Ti, wordt het sponsje Ti van graad 0 meestal gebruikt om te worden gesmolten door een vacuümverbruikbare elektrische boogoven, en vervolgens wordt de plano geopend door warm smeden om een blanco van kleine afmetingen te vormen. Ti-metaal grondstof van de voorbereiding van de twee methoden door de thermische mechanische vervorming controle zijn gehele sputteroppervlak microstructuur is consistent, dan machinaal, bindend, reinigings- en verpakkingsproces in de voorbereiding van geïntegreerde schakeling met magnetron sputtering Ti, doelmateriaal voor 300 mm machine wordt gebruikt voor speciaal materiaal met een hoog Ti-doel, voordat het oppervlak van het sputterdoelmateriaal wordt aangebracht voordat de verpakking en het sputteren worden verminderd geïnstalleerd op de sputtermachine wordt gebruikt om de doeltijd van het doel te verbranden (Brandtijd).

Ti-doelmateriaalbereidingswerkwijze van geïntegreerde schakeling heeft complexe technologie en relatief hoge kosten .

3. Technische vereisten voor Ti-doelmaterialen

Om de kwaliteit van de afgezette film te waarborgen, moet de kwaliteit van het doelmateriaal strikt worden gecontroleerd. Na veel oefenen, zijn de belangrijkste factoren die van invloed zijn op de kwaliteit van Ti-doelmateriaal onder meer zuiverheid, gemiddelde korrelgrootte, kristaloriëntatie en uniformiteit van de structuur, geometrische vorm en grootte, enz.

3.1 Zuiverheid

De zuiverheid van Ti-doelmateriaal heeft een grote invloed op de eigenschappen van sputterfilms.

Hoe hoger de zuiverheid van het Ti-doelmateriaal, des te minder deeltjes van het verontreinigingselement in de sputterende Ti-film, hetgeen resulteert in betere filmeigenschappen, waaronder corrosieweerstand, elektrische en optische eigenschappen. In praktische toepassingen zijn de zuiverheidseisen van Ti-doelmaterialen voor verschillende toepassingen echter verschillend. Bijvoorbeeld, de algemene decoratiecoating met zuiverheidseisen voor het Ti doelmateriaal is niet veeleisend, en de geïntegreerde schakeling, weergavebehuizing en andere velden met zuiverheidsvereisten voor het Ti doelmateriaal zijn veel hoger. Als de kathodebron bij sputteren zijn de verontreinigingselementen en poriëninsluitsels de belangrijkste verontreinigingsbronnen. De stomatale insluitsels zullen fundamenteel worden verwijderd tijdens het proces van niet-destructieve foutdetectie. De niet-verdoofde stomatale insluitsels produceren een uiteinde-ontlading (boogvorming) tijdens sputteren en beïnvloeden vervolgens de kwaliteit van de dunne film. Het gehalte aan onzuiverheidselementen kan echter alleen worden weerspiegeld in de resultaten van analyse van gehele elementen. Hoe lager het totale gehalte aan onzuiverheden, hoe hoger de zuiverheid van het doelmateriaal van Ti zal zijn. Vroege binnenlandse niet-hoge zuiverheid titanium sputtertrefplaatmaterialen, is een verwijzing naar het binnenlandse en buitenlandse Ti-doel materiaal productiebedrijf, na 2013 standaard uitgegeven door de YS / T893-2013 elektronische film met hoge zuiverheid titanium sputtering doel materialen, voorschriften drie zuiverheid Ti doelmateriaal enkele onzuiverheid inhoud en totale onzuiverheid inhoud verschillende eisen, deze norm is geleidelijk aan het standaardiseren drukke Ti zuiverheid van doelmarktvraag.

3.2 gemiddelde korrelgrootte

Over het algemeen is het doelmateriaal van Ti van polykristallijne structuur, met een korrelgrootte in het bereik van micron tot millimeter. De sputtersnelheid van een klein korrelig doelwit is sneller dan die van een grofkorrelig doel en de dikteverdeling van de door sputteren afgezette film is meer uniform voor doelen met een klein verschil in korrelgrootte op het sputteroppervlak. Het is gebleken dat als de korrelgrootte van het titaniumdoel onder de 100 micron wordt geregeld en de verandering van korrelgrootte binnen 20% wordt gehouden, de kwaliteit van sputterfilms aanzienlijk kan worden verbeterd. De gemiddelde korrelgrootten van Ti-doelen die in geïntegreerde schakelingen moeten worden gebruikt, zijn in het algemeen minder dan 30 micron en de gemiddelde korrelgrootten moeten kleiner dan 10 micron zijn.

3.3 kristallisatie oriëntatie

Metal Ti is een dicht op elkaar geplaatste zeshoekige structuur. Aangezien Ti-doel-atomen gemakkelijk kunnen worden gesputterd langs de richting van de meest gerangschikte hexagonale atomen tijdens sputteren, kan de sputtersnelheid worden verhoogd door de kristalstructuur van het doelmateriaal te veranderen om de hoogste sputtersnelheid te bereiken. Op dit moment is de kristalfamilie van het Ti-doelsputteroppervlak {1013} van de meeste geïntegreerde schakelingen meer dan 60%, de korreloriëntatie van de doelmaterialen geproduceerd door verschillende fabrikanten is enigszins verschillend, en de kristalrichting van het Ti-doel heeft ook een grote invloed op de dikte-uniformiteit van sputterfilm. De filmafmetingen van vlakke weergave- en decoratiecoating zijn relatief dik, zodat de vereiste korreloriëntatie van Ti-doelmateriaal relatief laag is.

3.4 uniformiteit van structuur

Structuuruniformiteit is ook een van de belangrijke indices om de kwaliteit van het doelmateriaal te evalueren. Voor het Ti-doel zijn niet alleen het sputtervlak van het doelmateriaal, maar ook de samenstelling van de normale richting, korreloriëntatie en gemiddelde uniformiteit van de korrelgrootte op het sputtervlak vereist. Alleen op deze manier kan Ti-film met uniforme dikte, betrouwbare kwaliteit en consistente korrelgrootte tegelijkertijd worden verkregen binnen de levensduur van Ti-doelmateriaal.

3.5 geometrische vorm en grootte

Dit komt vooral tot uiting in de precisie en kwaliteit van de bewerking, zoals de bewerkingsmaat, de vlakheid van het oppervlak, de ruwheid, enz. Als de hoekafwijking van het montagegat te groot is, kan deze niet correct worden geïnstalleerd; Kleine dikte heeft invloed op de levensduur van het doelwit; De afmeting van het afdichtoppervlak en de afdichtingsgroef is te ruw, wat leidt tot vacuümproblemen nadat het doelmateriaal is geïnstalleerd en tot waterlekkage leidt. Doelwit sputtering oppervlakteruwingsbehandeling kan het oppervlak van het doelmateriaal vol rijke convexe punten maken, onder het effect van tipeffect, zal het potentieel van deze convexe uiteinden aanzienlijk worden verbeterd, aldus afbraakmediumontlading, maar te grote convexe sputterkwaliteit en stabiliteit is nadelig.

3.6 lassen lassen

Op dit moment meer over Ti / Al anders metaal diffusie lassen onderzoek papier meer, meestal voor hoog smeltpunt van titanium en diffusie lassen van laag smeltpunt van aluminium materiaal, voornamelijk gebaseerd op eenrichtings- of tweerichtingsdruk of vacuüm diffusie bonding technologie van hot isostatische perstechnologie werd toegepast om titaan, aluminium metaalmaterialen van hoge druk bij lage temperatuur directe diffusiebinding te realiseren. De huishoudelijke fabrikanten van Ti / Cu en Cu-legeringen hebben veel toepassingen, maar weinig onderzoekspapers.

4. Vooruitzicht op Ti-doelmaterialen

De productie-eenheden voor wereldwijde doelgroepen komen snel bijeen in Azië. Met de snelle ontwikkeling van binnenlandse hightechindustrieën zoals geïntegreerde halfgeleidercircuits, vlakvertoning en decoratieve coating, breidt de Chinese markt voor doelmateriaal zich van dag tot dag uit en is geleidelijk uitgegroeid tot een van 's werelds grootste vraaggebieden voor dunnefilm-doelmateriaal, biedt kansen en uitdagingen voor de ontwikkeling van de Chinese doelsmateriaalindustrie.

In de afgelopen jaren, in de geïntegreerde circuit industrie fondsen, nationale wetenschap en technologie grote projecten (01, 02, 03) en lokale fondsen, teamleiders, de investering in geïntegreerde circuit industrie is een grote hitte, volgens de statistieken, alleen 2015, 2016 twee jaar, de binnenlandse heeft verklaard in aanbouw of van plan om te starten wafer productielijn is maximaal 44, 300 van hen mm18 artikel, artikel 200 mm20, 6 150 mm. Gedreven door de enorme marktvraag, zal de doelmateriaalindustrie zeker de aandacht en aandacht trekken van relevante wetenschappelijke onderzoeksinstituten en ondernemingen in China, en hebben we menselijke, materiële en financiële middelen geïnvesteerd in het onderzoek en de ontwikkeling en productie van magneetgestuurde splash doelwit.

Ti-trefplaatmateriaal, als een unieke tak van doelmateriaalveld, is toegepast in zowel halfgeleider-Al-werkwijze als Cu-werkwijze, en is op grote schaal gebruikt in LCD-industrie en decoratieve coatingindustrie. Op dit moment, Ti doel materiaal r & d en productie-bases zijn voornamelijk geconcentreerd in Beijing, Guangdong, Jiangsu, Zhejiang, Gansu en andere plaatsen. Vanwege de grondstofzuiverheid van het doelwit, de beperking van productieapparatuur en technologische onderzoeks- en ontwikkelingstechnologie, is de Ti-doelmateriaalproductie-industrie in ons land nog in de kinderschoenen, de binnenlandse productie-onderneming voor Ti-doelmateriaal behoort tot de kwaliteit en de basis technische drempel is laag, de traditionele verwerkingsmethode, op prijs om het lage niveau van producenten van sputtertrefmaterialen te winnen, of winst beperkte OEM-fabriek. Enkele kleine productieschaal, variëteit, technologie is ook niet stabiel, tot nu toe, China (inclusief Taiwan), slechts een paar bedrijven gespecialiseerd in de productie van doelmateriaal, zoals YouYan miljoen goud, Jiang Feng elektronische onderneming, de productie van Ti-doelmateriaal ver kan niet voldoen aan de behoeften van de ontwikkeling van de markt, een groot aantal Ti-doelmateriaal moet nog steeds uit het buitenland worden ingevoerd, grondstoffen van zeer zuiver metalen Ti-doelmateriaal hebben een doorbraak, maar de meeste moeten nog steeds op import vertrouwen.

Ti-doelmateriaal, als een soort materiaal met een speciaal doel, heeft een sterk toepassingsdoel en een duidelijke applicatieachtergrond. Metallurgische zuiveringstechnologie gescheiden van metaal Ti, EB vacuüm smelttechnologie, Ti ingot niet-destructieve foutdetectietechnologie, onzuiverheidsanalysetechnologie van Ti met hoge zuiverheid, bereidingstechnologie van Ti-doel, sputtertechniek voorbereidingstechnologie, sputtertechnologie en dunne filmprestatietesttechnologie eenvoudigweg bestudering van Ti doel zelf heeft geen betekenis. De r & d en productie van Ti-doelmateriaal en de daaropvolgende verbetering van de toepassing omvatten een volledige industriële keten van stroomopwaartse grondstoffen tot middenstroomapparatuurfabrikanten en fabrikanten van doelmateriaal en stroomafwaartse Ti-doelcoating-chiptoepassing. De relatie tussen de eigenschappen van Ti-doelmateriaal en de eigenschappen van de sputterfilm is niet alleen bevorderlijk voor het verkrijgen van filmeigenschappen die voldoen aan de toepassingsvereisten, maar ook voor een beter gebruik van het doelmateriaal, het volledig vervullen van zijn rol en het bevorderen van de ontwikkeling van de doelmateriaalindustrie.

Is momenteel in de IC-industrie op het vasteland van het Chinese vasteland, de kansen en uitdagingen bestaan naast elkaar, als je de kans niet kunt aangrijpen om zich te richten op materiaalproductie, filmproductie en testapparatuur, zal de kloof tussen ons land en internationaal niveau groter en groter worden , niet alleen niet in staat om de buitenlandse bezetting van de binnenlandse markt te herwinnen, meer kan niet deelnemen aan de internationale marktconcurrentie.