Udvikling af magnetron sputtering titan mål er gennemgået

Udvikling af magnetron forstøvning titan mål er gennemgået

IKS PVD, PVD vakuum belægning maskine fremstilling, kontakt os nu, iks.pvd @ foxmail.com

Som et vigtigt funktionelt tyndfilmmateriale inden for elektronisk information er høj renhed titanium i hurtig efterspørgsel med den hurtige udvikling af Kinas IC, flydisplay, solenergi og andre industrier. Magnetprutteringsteknologi (PVD) er en af nøgleteknologierne til fremstilling af tynde filmmaterialer, og målestoffet med høj renhed titan er det vigtigste forbrugsmateriale i magnetronsputteringsteknologi, som har en bred markedsapplikation. Titanium mål materiale som højt værditilvækst belægningsmateriale, i så henseende som kemisk renhed, organisatoriske ydeevne har strenge krav, højt teknisk indhold, forarbejdning vanskeligheder er store, målmateriel fremstillingsvirksomheder i vores land startede relativt sent inden for høj -end målmaterialefremstilling, relativt bagud med hensyn til grundlæggende råmaterialets renhed, forberedelsesteknikker som kontrolmål, kerneteknologien inden for støbe-teknologi i og udenland har også en vis forskel. Målrettet mod downstream-avancerede applikationer er udviklingen af højtydende titanforstøvningsmålsæt materiale et vigtigt middel til at realisere den uafhængige forskning og udvikling af nøglematerialer i den elektroniske informationsfremstillingsindustri og fremme high-end transformation og opgradering af titaniumindustrien .

Anvendelses- og præstationsbehov for titanmål

Magnetronsputtering Ti-målmateriale anvendes hovedsagelig i elektronik- og informationsbranchen, såsom integreret kredsløb, flydisplay og dekorationsbelægningsfelt af boligindretningsbilindustrien, såsom glasoverfladebelægning og hub dekoration belægning. Ti målmateriale krav fra forskellige industrier er også meget forskellige, primært inklusive: renhed, mikrostruktur, svejsepræstationer, dimensionsnøjagtighed og flere aspekter, de specifikke indekskrav er som følger :

1) Renhed: Ikke-integreret kredsløb: 99,9%; Integreret kredsløb til: 99,995%, 99,99%.

2) Mikrostruktur: Uintegreret kredsløb: Gennemsnitskorn mindre end 100 mikron; Integreret kredsløb: Gennemsnitskornet er mindre end 30 mikron, det gennemsnitlige ultrafine korn er mindre end 10 mikron

3) svejsepræstationer: ikke-integreret kredsløb: lodning, monomer; Integreret kredsløb til: monomer, lodning, diffusionssvejsning

4) Dimensionel nøjagtighed: Til ikke-integrerede kredsløb: 0,1 mm; For ikke-integrerede kredsløb: 0,01 mm.

1.1 Ti målmateriale til integreret kredsløb

Ti mål materiale renhed af integreret kredsløb er hovedsagelig større end 99,995% og derover, og i øjeblikket er det primært afhængig af import. I 2013 opnåede Kinas integrerede kredsløbsindustri en salgsomsætning på 250,8 milliarder yuan og en importvolumen på 231,3 milliarder dollar, der blev den største importvare i Kina for første gang. I 2014 var omsætningen på den integrerede kredsløbsindustri 267,2 milliarder yuan, og importen nåede stadig 217,6 milliarder dollar. Målmaterialet for integreret kredsløb indtager en stor andel på det globale målmaterialemarked.

Ti mål materialer: produktion af høj renhed Ti er hovedsageligt koncentreret i USA, Japan og andre lande, såsom Honeywell i USA, toho af Japan og Osaka titanium industri i Japan. Siden 2010 har Beijing ikke-jernholdige metal forskningsinstitut, zunyi titanium industri og Ningbo Chuangrun lanceret indenlandske høj renheds Ti produkter, men stabiliteten af produkter skal stadig forbedres.

Ti: struktur af målmateriale udvikling tidlige støberi overskud plads er stor, den vigtigste anvendelse af 100 ~ 150 mm magnetron sputtering maskine og små strøm, sputtering film tykkere, chip størrelse er større, enkelt præstation af mål materiale kan opfylde brugskravet af maskinen på det tidspunkt, det integrerede kredsløb med Ti målmateriale hovedsagelig fra 100 ~ 150 mm monomer og kombination af mål, såsom typiske type 3180, målgruppe 3290 mål osv. Det andet trin ifølge Moores lovudvikling, chip, smal linjebredde, støberi bruger hovedsageligt 150 ~ 200 mm sputtering maskine, for at forbedre fortjenestepladsen, sputteringens kraftforøgelse, kræver dette, at målets størrelse øges, samtidig med at den høje varmeledningsevne, lave priser og en vis styrke, denne periode Ti målmateriale ved aluminiumslegering backplane diffusionssvejsning og lodning af kobberlegering backboard to strukturer prioriteres, såsom den typiske TN, TTN type, type Endura5500 målmateriale osv. I tredje fase bliver chiplinjebredden smalere med udviklingen af integreret kredsløb. På nuværende tidspunkt bruger chipfundingsfabrikkerne hovedsageligt 200 ~ 300mm sputtering maskiner. For yderligere at forøge fortjenestepladsen øges maskinens forstærkningskraft, hvilket kræver, at målmaterialematerialets størrelse øges, samtidig med at der opnås høj termisk ledningsevne og tilstrækkelig intensitet. I denne periode er Ti-målet hovedsageligt svejset med kobberlegering-backplade, såsom det almindelige SIP-typemål.

Ti mål materiale forarbejdning og fremstilling aspekter: tidlig marked i ind-og udland, af USA, Japan og andre store producenter monopolmål materiale, efter 2000 års indenlandsk fremstillingsindustri gradvist ind i målmarkedet, lavt mål for at begynde at importere høj renhed Ti råmaterialer behandling i de seneste år af den hurtige udvikling af indenlandske Ti mål materiale fremstillingsvirksomheder, markedsandelen gradvist ekspanderet til Taiwan, Europa og USA og andre markeder, såsom YouYan millioner guld og Jiang Feng elektronisk to virksomheds fokus mål materiale fremstilling i mange år. Indenlandske målproducentvirksomheder udvikler også målmaterialer sammen med indenlandske magnetronsputteringmaskineproducenter for at fremme udviklingen af den indenlandske integrerede kredsløbs magnetronsputteringindustri.

1.2 Ti målmateriale til flydisplay

Flatpanelskærme omfatter: LCD-skærm, plasmaskærm (PDP), feltluminescensdisplay (el), feltemissionsdisplay (FED).

På nuværende tidspunkt er LCD-markedet det største på markedet for fladskærm med en andel på over 90%. LCD antages at være den mest applikationsmæssige udsigten til fladskærms-displayenhed, det udvider skærmens applikationsområde, de bærbare computerskærme, stationære computerskærme, high-definition LCD-tv og mobilkommunikation, alle former for nye LCD-produkter rammer folkens levende vaner og fremmer den hurtige udvikling af informationsindustrien i verden. TFT-lcd-teknologi er en slags teknologi, der kombinerer mikroelektronikteknologi og flydende krystalteknologi dygtigt. På nuværende tidspunkt er det blevet den almindelige teknologi for flydisplay, som er opdelt i al-mo, al-ti, cu-mo og andre processer.

Den tynde film af plan skærm er hovedsagelig dannet ved forstøvning. Al, Cu, Ti, Mo og andre mål er de vigtigste metalmål for flydisplayet i øjeblikket. Renheden af Ti mål for flydisplay er mere end 99,9%. Dette råmateriale kan fremstilles i Kina. TFT-lcd6 generationslinie ANVENDER fladt Ti-målmateriale med stor størrelse, vandkølet bagpladsmålmateriel af kobberlegering anvendes i strukturen, og CLP panda påføres.

På nuværende tidspunkt producerer verdens højeste generationslinje, der er uafhængigt af China - hefei 10.5 generationslinje, hovedsagelig storformet ultrahøjdisplay flydende krystaldisplay (uhd) med en designkapacitet på 90.000 glasunderlag pr. Måned. Størrelsen af glasunderlag er 3.370x2.940mm, med en samlet investering på 40 milliarder yuan. Den vil blive sat i produktion i andet kvartal af 2018.

2. Magnetron sputtering Ti mål forberedelsesteknologi

Ti råmaterialetilberedningsteknologi og metoder til målmateriale ifølge produktionsprocessen kan opdeles i (herefter benævnt EB-billet) og vakuumelektronstrålesmeltende billet fra elbueovn smeltegrå (i det følgende betegnet (VAR) billet) to typer store, der er i færd med at forberede målmateriale, ud over at strengt kontrollere materialets renhed, densitet, kornstørrelse og krystalorientering, tilstanden af varmebehandlingsprocessen, skal den efterfølgende formningsproces strengt styres for at sikre kvaliteten af målmaterialet.

For råmaterialerne med høj renhed Ti fjernes urenhederne med høj smeltepunkt i Ti-matrix sædvanligvis ved smeltelektrolyse og renses derefter yderligere ved vakuumelektronstrålesmeltning. Vakuum elektron stråle smeltning er at bruge høj-energi elektronstråle bombardement på metaloverfladen, og derefter stigningen temperaturen gradvist indtil metal smelter. Elementerne med højt damptryk er de første til at fordampe, og elementerne med lavt damptryk forbliver i smelten. Jo større forskellen mellem urenhedselementerne og damptrykket i matrixen er, desto bedre vil rensningsvirkningen være. Fordelen ved vakuumraffinering efter smeltning er imidlertid, at urenheder i Ti matrix kan fjernes uden at indføre andre urenheder. Derfor, når 99,99% elektrolytisk Ti elektrolyseres ved elektronstrålingsmeltning i et højvakuummiljø (10-4 ovenfor), er urenhedselementer (Fe, Co, Cu) med et mætningsdamptryk højere end mætningsdamptrykket i selve Ti-elementet ( Fe, Co, Cu) i råmaterialet prioriteres bølge for at reducere indholdet af urenheder i matrixen og opnå formålet med rensning. Høj renhedsmetal Ti med 99,995 + renhed kan opnås ved at kombinere de to metoder.

For råmaterialerne med en renhed på 99,9% Ti er klasse 0-svamp Ti mest brugt til at blive smeltet af vakuumforbruget lysbueovn, hvorefter blancet åbnes ved varm smedning til dannelse af småstortemne. Ti metalråmateriale af fremstillingen af de to metoder gennem den termiske mekaniske deformationskontrol dens hele sputteringoverflademikrostruktur er konsistent, derefter bearbejdet, bindende, rengørings- og emballeringsproces i fremstillingen af integreret kredsløb med magnetronsputtering Ti, målmateriale til 300 mm Maskinen bruges til specielt højt Ti-målmateriale, inden sputtering målmaterialeoverflade, inden pakning og sputtering reduceres installeret på forstøvningsmaskinen, bruges til at brænde måltidspunktet for målet (brændtid).

Ti mål materiale forberedelse metode af integreret kredsløb har kompleks teknologi og relativt høje omkostninger .

3. Tekniske krav til Ti-målmaterialer

For at sikre kvaliteten af deponeret film skal kvaliteten af målmaterialet styres strengt. Efter en masse øvelse er de vigtigste faktorer, der påvirker kvaliteten af Ti målmateriale, renhed, gennemsnitlig kornstørrelse, krystalorientering og struktur ensartethed, geometrisk form og størrelse mv.

3.1 Renhed

Renheden af Ti-målmaterialet har en stor indflydelse på sputteringfilmens egenskaber.

Jo højere Ti-målmaterialets renhed er, desto mindre urenhedselementpartikler i sputtering Ti-film, hvilket resulterer i bedre filmegenskaber, herunder korrosionsbestandighed, elektriske og optiske egenskaber. Imidlertid er renhedskravene til Ti-målmaterialer til forskellige anvendelser forskellige i praktiske anvendelser. For eksempel kræver den generelle dekorationsbelægning med Ti-målmaterialets renhedskrav ikke, og integreret kredsløb, displaylegeme og andre felter med Ti-målmaterialets renhedskrav er meget højere. Som katodekilden i forstøvning er forureningselementerne og poreindeslutningerne de vigtigste forureningskilder. Stomatalindeslutningerne fjernes grundlæggende i processen med ikke-destruktiv fejldetektion. De uhindrede stomatale indeslutninger vil frembringe spidsafladning fænomen (Arcing) under forstøvning, og derefter påvirke kvaliteten af den tynde film. Imidlertid kan indholdet af urenheder kun afspejles i resultaterne af helelementanalyse. Jo lavere det totale urenhedsindhold er, desto højere er renheden af Ti-målmaterialet. Tidlige hjemlige ikke-høj-renhed titan sputtering mål materialer er en henvisning til det indenlandske og udenlandske Ti mål materiale fremstillingsvirksomhed, efter 2013 standard udstedt af YS / T893-2013 elektroniske film med høj renhed titan sputtering mål materialer, regler tre renhed Ti mål materiale enkelt urenhed indhold og samlede urenhed indhold forskellige krav, denne standard er gradvist standardisere travlt Ti renhed af målmarkedet efterspørgsel.

3,2 gennemsnitlig kornstørrelse

Generelt er Ti målmateriale af polykrystallinsk struktur med kornstørrelse i området fra mikron til millimeter. Sputteringshastigheden for små kornmål er hurtigere end det grove kornmål, og tykkelsesfordelingen af sputtering aflejret film er mere ensartet for mål med lille forskel i kornstørrelse på sputteringoverfladen. Det konstateres, at hvis kornstørrelsen af titanmålet styres under 100 mikron, og ændringen af kornstørrelse holdes inden for 20%, kan kvaliteten af forstøvningsfilmene forbedres betydeligt. De gennemsnitlige kornstørrelser af Ti-mål, der skal anvendes i integrerede kredsløb, kræves generelt at være mindre end 30 mikron, og de gennemsnitlige kornstørrelser skal være mindre end 10 mikron.

3,3 krystalliseringsorientering

Metal Ti er en tæt arrangeret sekskantet struktur. Da det er let at Ti-targetatomer fortrinsvis sputteres langs retningen af de tætst anbragte sekskantede atomer under sputtering, kan forstøvningshastigheden forøges ved at ændre krystalstrukturen af målmaterialet for at opnå den højeste sputteringshastighed. I øjeblikket er krystalfamilien af Ti-målsprutteringsoverfladen {1013} af de fleste integrerede kredsløb mere end 60%, kornretningen af målmaterialer produceret af forskellige producenter er lidt anderledes, og krystalretningen af Ti-mål har også stor indflydelse på tykkelsen ensartethed af forstøvning film. Filstørrelsen af flydisplay og dekorationscoating er forholdsvis tyk, så kornorienteringskravet for Ti-målmateriale er relativt lavt.

3,4 ensartethed af struktur

Strukturens ensartethed er også et af de vigtige indeks for at vurdere kvaliteten af målmaterialet. For Ti-mål er ikke kun sputterplanet af målmateriale, men også den normale retningssammensætning, kornorientering og gennemsnitlig kornstørrelse ensartethed på forstøvningsplanet påkrævet. Kun på denne måde kan Ti-film med ensartet tykkelse, pålidelig kvalitet og ensartet kornstørrelse opnås samtidig med Ti-målmaterialets levetid.

3,5 geometrisk form og størrelse

Det afspejles hovedsageligt i bearbejdningsprecision og -kvalitet, såsom bearbejdningstørrelse, overfladefladhed, ruhed osv. Hvis monteringshullets vinkelafvigelse er for stor, kan den ikke installeres korrekt; Lille tykkelse vil påvirke målets levetid; Størrelsen på tætningsoverfladen og tætningssporet er for grov, hvilket vil medføre vakuumproblemer, efter at målmaterialet er installeret og føre til vandlækage. Target sputtering overfladeforarbejdning kan gøre overfladen af målmaterialet fuld af rige konvekse tips. Effekten af disse konvekse spidser vil blive forbedret betydeligt, hvilket betyder, at der er stor udledning af mediet, men for stor konvekse sputteringskvalitet og stabilitet er negativ.

3.6 svejsebinding

På nuværende tidspunkt om Ti / Al-forskelligt metaldiffusionssvejsningsforskningspapir mere, sædvanligvis til højtsmeltningspunkt for titan og diffusionssvejsning af lavt smeltepunkt af aluminiummateriale, der hovedsagelig er baseret på envejs- eller tovejs-tryk eller vakuumdiffusionsbindende teknologi af varmt isostatisk presseteknologi blev vedtaget for at realisere titanium-, aluminiummetalmaterialer med højt tryk i direkte temperaturdiffusionbinding. Ti / Cu og Cu legeringssvejsning indenlandske producenter har mange applikationer, men få forskningsdokumenter.

4. Udsigt over Ti målmaterialer

Globale målproduktionsbaser samles hurtigt i Asien. Med den hurtige udvikling af indenlandske højteknologiske industrier, såsom integreret halvlederkreds, flydisplay og dekorative belægninger, udvides Kinas målmaterialemarked dag for dag og er efterhånden blevet et af verdens største efterspørgselsområder for tyndfilmmålsmateriale, hvilket giver muligheder og udfordringer for udviklingen af Kinas målmaterialeindustri.

I de seneste år er de integrerede kredsløbsinvesteringer i de integrerede kredsløbsfonde, nationale videnskab og teknologi store projekter (01, 02, 03) og lokale fonde, ledende, en stor varme ifølge statistikkerne, kun 2015, 2016 to år har den indenlandske erklæret under opførelse eller planlægger at starte wafer produktionslinje er op til 44, 300 af dem mm18 artikel, artikel 200 mm20, 6 150 mm. Drevet af den store efterspørgsel på markedet er målindustrien nødt til at tiltrække opmærksomhed og opmærksomhed hos relevante videnskabelige forskningsinstitutter og virksomheder i Kina og har investeret menneskelige, materielle og finansielle ressourcer i forskning og udvikling og produktion af magnetisk styret sprøjt mål.

Ti målmateriale, som en unik filial af målmaterialefelt, er blevet anvendt i både halvleder Al-proces og Cu-proces, og har været meget anvendt i LCD-industrien og dekorative belægningsindustrien. På nuværende tidspunkt er Ti mål materiale R & D og produktionsbaser hovedsageligt koncentreret i Beijing, Guangdong, Jiangsu, Zhejiang, Gansu og andre steder. På grund af målets råmaterialets renhed er begrænsningen af produktionsudstyr og teknologiforsknings- og udviklingsteknologi, Ti-målmaterialeindustrien i vores land stadig i det tidlige stadium, den indenlandske Ti-målmaterialeproduktion er en del af kvaliteten og den grundlæggende Teknisk tærskelværdi er lav, den traditionelle forarbejdningsmetode, på pris for at vinde det lave niveau af sputtering målmaterialeproducenter eller overskudsbegrænset OEM-fabrik. En lille produktionskala, sortiment, teknologi er heller ikke stabil, hidtil har Kina (herunder Taiwan) kun et par firmaer specialiseret i produktion af målmateriale, såsom YouYan millioner guld, Jiang Feng elektronisk virksomhed, produktion af Ti-målmateriale langt langt kan ikke tilfredsstille markedets udvikling, et stort antal Ti-målmateriale skal stadig importeres fra udlandet, råmaterialer af højrenhedsmetal Ti-målmateriale har gennembrud, men de fleste må stadig stole på importen.

Ti målmateriale, som en slags materiale med specielt formål, har stærkt anvendelsesformål og klar applikationsbaggrund. Metallurgisk rensningsteknologi adskilt fra metal Ti, EB-vakuumsmeltningsteknologi, Ti ingot ikke-destruktiv fejldetekteringsteknologi, urenhedsanalyseteknologi med høj renhed Ti, forberedelsesteknologi for Ti-mål, sputteringsteknisk forberedelsesteknologi, sputteringsteknologi og tyndfilmprøveteknologi, der simpelthen studerer Ti målet selv har ingen betydning. R & D og produktion af Ti-målmateriale og dets efterfølgende applikationsforbedring involverer en hel industrikæde fra opstrømsråmaterialer til midstream-strømforsyningsproducenter og målmaterialefabrikanter og nedstrøms Ti-målbelægningschipsapplikation. Forholdet mellem Ti-målmaterialeegenskaber og sputteringfilmegenskaber er ikke kun befordrende for at opnå filmegenskaber, der opfylder applikationskravene, men også til bedre brug af målmateriale, hvilket giver fuld rolle for dets rolle og fremme udviklingen af målmaterialebranchen.

Er i øjeblikket i IC-industrien i det kinesiske blomstrende stadium, mulighederne og udfordringerne eksisterer sammen, hvis du ikke kan benytte lejligheden til at målrette materialefremstilling, filmfremstilling og testudstyr, vil kløften mellem vores land og det internationale niveau blive større og større , ikke kun ude af stand til at genvinde udenlandsk besættelse af hjemmemarkedet, kan flere ikke deltage i den internationale konkurrence på markedet.