Udvikling af Magnetron Sputtering Titanium Mål Materiale

Udvikling af magnetron sputtering titan mål materiale

IKS PVD Tilpasset suitalbe PVD vakuumcoating maskine til dig, kontakt os nu, iks.pvd@foxmail.com

Som et vigtigt funktionelt filmmateriale inden for elektronisk information er titan af høj renhed hastigt steget de seneste år med den hurtige udvikling af Kinas integrerede kredsløb, fladskærmsdisplayer og solenergiindustrier. Magnetron sputtering teknologi (PVD) teknologi er en af de vigtigste teknologier til fremstilling af tynde film materialer. High-purity titanium sputtering mål er de vigtigste forbrugsstoffer i magnetron sputtering processen og har brede markedsudsigter. Som et højt værditilvækstbelægningsmateriale har titanmålet strenge krav med hensyn til kemisk renhed og mikrostruktur. Det har højt teknisk indhold og vanskelig behandling. Kinas målfremstillingsvirksomheder startede relativt sent inden for high-end målproduktion. Renheden af råmaterialer er relativt bagud, og der er visse huller i kerneprocessen teknologier som vævskontrol og processtøbning. For de downstream-avancerede applikationer er udviklingen af højtydende titan-sputteringmål et vigtigt middel til at realisere den uafhængige forskning og udvikling af nøglematerialer i den elektroniske informationsfremstillingsindustri og fremme omdannelsen og opgraderingen af titaniumindustrien til high-end.

Titan mål applikation og ydeevne krav

Magnetron Sputtering Ti-mål anvendes hovedsagelig i elektronik- og informationsbranchen, såsom dekorative belægninger til integrerede kredsløb, fladskærmsdisplayer og forbedringer inden for automobilindustrien, såsom glas dekorative belægninger og hjul dekorative belægninger. Forskellige industrier har forskellige krav til Ti-mål, herunder: renhed, mikrostruktur, svejsepræstation og dimensionsnøjagtighed. De specifikke krav er som følger:

1) Renhed: Ikke-integreret kredsløb: 99,9%; Til integrerede kredsløb: 99,995%, 99,99%.

2) Mikrostruktur: For ikke-integrerede kredsløb: Den gennemsnitlige kornstørrelse er mindre end 100 μm; til integrerede kredsløb: den gennemsnitlige kornstørrelse er mindre end 30 μm, og den ultrafine korns gennemsnitlige kornstørrelse er mindre end 10 μm.

3) Loddeevne: For ikke-integrerede kredsløb: lodning, monomer; til integrerede kredsløb: monomer, lodning, diffusions lodning.

4) Dimensionel nøjagtighed: Ikke integreret kredsløb: 0.1mm; Integreret kredsløb: 0,01 mm.

1.1 Ti mål for integrerede kredsløb

Renheden af integrerede kredsløb Ti mål er hovedsagelig større end 99,995%, og er i øjeblikket hovedsagelig afhængig af import. I 2013 opnåede Kinas IC-industri salgsindtægter på 250,8 milliarder yuan, og importen beløb sig til 231,3 milliarder dollar, hvilket gør det til den største importerede vare i Kina for første gang. I 2014 var omsætningen på den integrerede kredsløbsindustri 267,2 milliarder yuan, og importen nåede stadig 217,6 milliarder amerikanske dollars. Mål for integrerede kredsløb tegner sig for en stor del af det globale målmarked.

Ti mål råvarer: Høj renhed Ti produktion er hovedsageligt koncentreret i USA, Japan og andre lande, såsom USA Honeywell, Japans Toho, Japans Osaka titanium industri; indenlandske start senere, efter 2010 Beijing Nonferrous Metal Research Institute, Zunyi Titanium, Ningbo Chuangrun har successivt lanceret hjemmemarkedsproducerede Ti-produkter med høj renhed, men produktets stabilitet er endnu ikke forbedret.

Strukturudvikling af Ti-mål: Det tidlige chip-støberi har en stor fortjenstmargen, hovedsagelig ved hjælp af en 100-150 mm magnetronsputtering maskine, og strømmen er lille, forstøvningsfilmen er tykk, chipstørrelsen er stor og udførelsen af det enkelte målet er stort. Det kan opfylde kravene til brugen af maskinen på det tidspunkt. På det tidspunkt var Ti-målet for integrerede kredsløb hovedsagelig 100-150 mm monomer og kombineret mål, såsom det typiske 3180 type og 3290 type mål. I anden fase, ifølge Moores lov, er chiplinjens bredde indsnævret. Chippegodset bruger hovedsageligt en 150-200mm forstøvningsmaskine. For at øge fortjenstmargenen øges maskinens forstærkningskraft, hvilket kræver, at målestørrelsen øges. Samtidig opretholder den høj termisk ledningsevne, lav pris og bestemt styrke. Ti-målet er i denne periode hovedsageligt sammensat af aluminiumplade-plader diffusionssvejsning og kobber legering bagplade lodning og svejsning, såsom typisk TN, TTN type, Endura 5500 type og andre mål. . I tredje fase, med udviklingen af integrerede kredsløb, bliver chipbredden yderligere indsnævret. På dette tidspunkt bruger chippegodset hovedsageligt en 200-300mm sputtering maskine. For yderligere at øge fortjenstmargenen øges maskinens forstærkningskraft, hvilket kræver målet. Størrelsen øges, samtidig med at der opretholdes høj termisk ledningsevne og tilstrækkelig styrke. I denne periode er Ti-målet hovedsageligt lavet af kobberlegering bagpladens diffusionssvejsning, såsom det generelle SIP-type mål.

Ti målbehandling og fremstilling: De tidlige indenlandske og internationale markeder blev stort set monopoliseret af store målproducenter som USA og Japan. Efter 2000 kom den indenlandske fremstillingsindustri gradvist ind på målmarkedet og begyndte at importere Ti-råmaterialer med høj renhed til at behandle lave mål. I de senere år har indenlandske Ti målproducentvirksomheder udviklet sig hurtigt, og deres markedsandel er gradvist udvidet til Taiwan, Europa og USA mv. Hvis der er to virksomheder, fokuserer Yanyijin og Jiangfeng Electronics på målproduktion i mange år. Indenlandske målindustrien virksomheder arbejder også med indenlandske magnetron sputtering maskine producenter til at udvikle mål til fremme af udviklingen af den indenlandske integrerede kredsløb magnetron sputtering industrien.

1.2 Ti mål for fladskærmsvisning

På fladskærmen er der et LCD-display (LCD), en plasmaskærm (PDP), et elektroluminescerende display (EL) og et feltemissionsdisplay (FED).

I øjeblikket er LCD-markedet for flydende krystal LCD-skærme det største i markedet for fladskærmsdisplay med en andel på mere end 90%. LCD anses for at være den mest lovende fladskærmsenhed, og dens udseende har stærkt udvidet applikationsområdet for skærme. Fra bærbare skærme, stationære skærme, high-definition LCD-tv og mobilkommunikation påvirker forskellige nye LCD-produkter. Folkets levende vaner og fremme den hurtige udvikling af verdens informationsbranche. TFT-LCD-teknologi er en teknologi, som kombinerer mikroelektronisk teknologi og flydende krystalteknologi. Det er blevet den almindelige teknologi til fladskærm, og den er opdelt i AL-Mo, AL-Ti, Cu-Mo og andre processer.

Filmen på fladskærmbilledet er hovedsagelig dannet ved forstøvning. Mål som Al, Cu, Ti og Mo er de vigtigste metalmål for fladskærmsdisplayer, og renheden af Ti-mål for fladskærme er større end 99,9%. Dette råmateriale kan fremstilles i Kina. Størrelsen af det plane Ti-mål for TFT-LCD6-generationslinjen er forholdsvis stort, og strukturen anvender et vandkølet bakkerplade-mål af kobberlegering, og en CLP-panda anvendes.

På nuværende tidspunkt producerer Kinas selvbyggede verdens højeste generationslinje - Hefei 10.5 generationslinje hovedsagelig storformet ultra-high definition flydende krystaldisplay med en designkapacitet på 90.000 glasunderlag pr. Måned, glasunderlagstørrelse på 3370 × 2940mm, i alt investering på 40 milliarder yuan, 2018 Andet kvartal af året er brugen af sputtering maskiner og den tilsvarende teknologi og mål stadig usikker.

2 Magnetron sputtering Ti mål forberedelsesteknologi

Ifølge produktionsprocessen kan Ti-målets råmaterialeteknologi være opdelt i to kategorier: elektronstrålesmeltsmeltning (forkortelse EB-blank) og vakuumforbrugbar lysbueovnsmeltning blank (forkortelse (VAR) blank). I målpræparationsprocessen skal varmebehandlingsprocesbetingelserne og de efterfølgende støbeprocesser strikt kontrolleres for at sikre målets kvalitet, udover streng kontrol med materialets renhed, densitet, kornstørrelse og krystalorientering.

For Ti-råmaterialer af høj renhed fjernes de højsmeltende urenheder i Ti-matrixen sædvanligvis ved smeltelektrolyse og renses yderligere ved vakuumelektronstrålesmeltning. Vakuum elektronstrålesmeltning er at bombardere metaloverfladen med en høj-energi-elektronstråle, og så stiger temperaturen gradvist indtil metallet smelter. Elementet med stort damptryk vil fortrinsvis fordampe, og elementet med lille damptryk forbliver i smelten og urenhedselementet og matricen jo større forskellen i damptryk er, desto bedre er rensningsvirkningen. Vakuumraffinering efter smeltning har fordelen ved at fjerne urenheder i Ti-matricen uden at indføre andre urenheder. Når 99,99% elektrolytisk Ti smeltes ved hjælp af elektronstråle i et højvakuummiljø (10-4 eller mere), er urenhedselementet (Fe, Co, Cu), hvis mættet damptryk i råmaterialet højere end den mættede damp trykket af Ti-elementet selv vil fortrinsvis volatilisere. Indholdet af urenheder i matricen reduceres til opnåelse af formålet med rensning. En kombination af de to metoder kan tilvejebringe et højrenhedsmetal Ti med en renhed på 99,995 eller mere.

For renheden af 99,9% Ti råmaterialer smelter 0-trins svampen Ti i en vakuumforbrugbar lysbueovn, og derefter bliver smidede emner brugt til at danne et lille mellemrum. Metal Ti råmaterialerne fremstillet ved de to metoder styres ved termomekanisk deformation til at styre mikrostrukturen af hele forstøvningsoverfladen og derefter forarbejdes til et magnetronsputtering Ti mål for behandling af integrerede kredsløb gennem bearbejdning, binding, rengøring og emballeringsprocesser. For et Ti-mål med et særligt højt krav til en 300 mm maskine fortyndes også fortyndingsfladen af målet før præemballering for at reducere måltid (brændtid) for målet monteret på forstøvningsmaskinen.

Målet, der er fremstillet af den integrerede kredsløb Ti målfremstillingsmetode, har en kompliceret proces og en relativt høj omkostning.

3. Tekniske krav til Ti mål

For at sikre kvaliteten af den afsatte film skal målets kvalitet være strengt kontrolleret. Efter et stort antal praksis er de vigtigste faktorer, der påvirker Ti-målets kvalitet, renhed, gennemsnitlig kornstørrelse, krystalorientering og strukturelle ensartethed, geometri og størrelse.

3.1 renhed

Renheden af Ti-målet har en stor indflydelse på egenskaberne af den sputterede film.

Jo højere Ti-målets renhed er, desto mindre urenhederne partikler i den sputterede Ti-film, hvilket resulterer i bedre filmegenskaber, herunder korrosionsbestandighed og elektriske og optiske egenskaber. I praktiske anvendelser har forskellige anvendelser af Ti-mål imidlertid forskellige renhedskrav. Ti mål for generelle dekorative belægninger er for eksempel ikke kritiske med hensyn til renhed, og Ti-mål har et meget højere renhedskrav på områder som integrerede kredsløb og displaylegemer. Målet tjener som katodekilde i forstøvning, og urenheder og poreindeslutninger i materialet er de vigtigste kilder til kontaminering af den afsatte film. Stomatalindeslutningerne fjernes grundlæggende under den ikke-destruktivt test af gødningen. De porer, der ikke fjernes, vil forårsage spidsafladningsfænomenet (Arcing) under forstøvningsprocessen, hvilket vil påvirke filmens kvalitet. Urenhedselementets indhold kan kun analyseres i hele elementet. Testresultaterne viser, at jo lavere det totale urenhedsindhold er, jo højere er Ti-målets renhed. I de tidlige dage var der ingen standard for højrensning titan sputtering mål i Kina, som var baseret på kravene fra Ti mål producenter i ind-og udland. Efter 2013 blev standarden "YS / T893-2013 højrenhed titan sputtering mål for elektroniske film" udstedt. Kravene til forskelligt urenhedsindhold og totalt urenhedsindhold i tre renheds Ti-mål er specificeret. Denne standard er gradvist standardisering af renhedskravene i det kaotiske Ti-målmarked.

3.2 Gennemsnitlig kornstørrelse

Normalt har Ti-målet en polykrystallinsk struktur, og kornstørrelsen kan være i størrelsesordenen mikrometer til millimeter. Sprøjtningshastigheden af det finstormede krystalmål er hurtigere end det for grove kornmål, og målet med en lille forskel i kornstørrelse på forstøvningsoverfladen sprøjtes. Tykkelsesfordelingen af den afsatte film er også forholdsvis ensartet. Det har vist sig, at hvis kornstørrelsen af titanmålet styres til at være mindre end 100 μm, og ændringen i kornstørrelse holdes inden for 20%, kan kvaliteten af filmen opnået ved forstøvning forbedres betydeligt. Den gennemsnitlige kornstørrelse af Ti-målet for integrerede kredsløb kræves generelt at være inden for 30 μm, og den gennemsnitlige kornstørrelse af det ultrafine korn Ti-mål er 10 μm eller mindre.

3.3 Krystalorientering

Metallet Ti er en tæt pakket sekskantet struktur, og da Ti-målatomer fortrinsvis sputteres i den retning, hvori atomer er tætst anbragt i forstøvningen, kan fremgangsmåden til ændring af krystalstrukturen af målet nås i orden for at opnå den højeste sputteringhastighed. Forøg fortyndingshastigheden. På nuværende tidspunkt er det meste af det integrerede kredsløb Ti-målsprutteringsfladens {1013} krystalfamilie mere end 60%, kornretningen af målet produceret af forskellige producenter er lidt anderledes, og Ti-målets krystalorientering er ensartet i forhold til tykkelsen af det sputterede filmlag. Virkningen er også større. Filmens størrelse på den flade skærm og den dekorative belægning er forholdsvis tyk, så kornretningskravene for det tilsvarende Ti-mål er forholdsvis lave.

3.4 Strukturel ensartethed

Strukturelle ensartethed er også en af de vigtige indikatorer for at undersøge kvaliteten af målene. For Ti-målet kræves ikke kun sputteringsplanet for målet, men også den normale retningskomponent, kornretningen og den gennemsnitlige kornstørrelse ensartethed af forstøvningsoverfladen. Kun på denne måde kan Ti-målet opnå en Ti-film med ensartet tykkelse og pålidelig kvalitet og ensartet kornstørrelse i samme tidsperiode.

3.5 Geometri og dimensioner

Primært afspejlet i forarbejdning nøjagtighed og behandling kvalitet, såsom forarbejdning størrelse, overflade flatness, ruhed og så videre. Hvis monteringshullets vinkelafvigelse er for stor, kan den ikke installeres korrekt; den lille tykkelse vil påvirke målets levetid; tætningsoverfladen og tætningssporens størrelse vil blive for grov, hvilket vil medføre problemer i vakuumet efter at målet er installeret og forårsager alvorlig vandlækage; Overfladebehandling af overfladen kan gøre overfladen af målet fyldt med konvekse spidser. Under spidseffektens virkning vil potentialet i disse hævede spidser blive stærkt forøget og derved bryde den dielektriske udladning, men det overdrevne fremspring er til forstøvning. Kvaliteten og stabiliteten er ugunstig.

3.6 svejsesamling

På nuværende tidspunkt er der mange papirer om forskningen i Ti / Al ulige metaldiffusionssvejsning. Generelt er diffusionssvejsningen af titan og aluminiumsmaterialer med lavt smeltepunkt hovedsageligt baseret på vakuumdiffusionsbindingsteknologi med en-vejs eller tovejs tryk eller termisk isostatik. Trykteknologien realiserer den direkte tryk mellem medium og lav temperatur direkte diffusion af titan- og aluminiummetalmaterialer. Der er mange indenlandske producenter af svejsning af Ti / Cu og Cu-legering, men der er få forskningspapirer.

4, Ti mål perspektiver

Globale målproduktionsbaser samles hurtigt i Asien. Med den hurtige udvikling af højteknologiske industrier som indenlandske halvleder integrerede kredsløb, fladskærmsdisplayer og dekorative belægninger, udvides Kinas målmarked, og det er efterhånden blevet et af verdens største efterspørgselsområder for tyndfilmmål. Udvikling tilbyder muligheder og udfordringer.

I de senere år, under ledelse af den integrerede kredsløbsfond, de nationale projekter inden for videnskab og teknologi (01, 02, 03) og lokale fonde, kan investeringen i den integrerede kredsløbsindustri beskrives som hot. Ifølge statistikker, kun i de to år fra 2015 til 2016, indenlandske Det har meddelt, at der er op til 44 wafer produktionslinjer under opførelse eller planlagt at starte, herunder 300mm, 18mm, 200mm20 og 150mm. Drevet af denne store efterspørgsel på markedet vil målbranchen helt sikkert tiltrække opmærksomhed og opmærksomhed fra relevante forskningsinstitutter og virksomheder i Kina og investere i arbejdskraft, materielle ressourcer og finansielle ressourcer til udvikling og produktion af magnetisk styrede sprøjtemål.

Som en unik gren af målfeltet anvendes Ti-mål i både halvleder-Al- og Cu-processer, og anvendes i vid udstrækning i flydende krystal-displayindustrien og dekorative belægningsindustrien. På nuværende tidspunkt er baserne for F & U og produktion af Ti-mål primært koncentreret i Beijing, Guangdong, Jiangsu, Zhejiang og Gansu. På grund af begrænsningerne af mål råmaterialer renhed, produktionsudstyr og proces forskning og udvikling teknologi, er Kinas Ti mål fremstillingsindustrien stadig i sin barndom. Indenlandske Ti målproduktionsvirksomheder er grundlæggende lavt i kvalitet og teknologi ved hjælp af traditionelle forarbejdningsmetoder og stole på pris at vinde. Lavkvalitetssputtering målproducenter, eller forarbejdningsvirksomheder med begrænset omkostninger. Produktionsskalaen er lille, sorten er singel, og teknologien er stadig ustabil. Indtil videre har Kina (herunder Taiwan, Kina) kun få professionelle virksomheder, der producerer mål, såsom Yanyijin, Jiangfeng Electronics osv., Der producerer Ti-mål langt. Langt fra at imødekomme behovene for markedsudvikling, skal der stadig importeres et stort antal Ti-mål fra udlandet. Råmaterialerne af høj renhed metal Ti mål har allerede opnået gennembrud, men de fleste af dem skal stole på importen.

Som et specielt formål har Ti-målet et stærkt programformål og en klar applikationsbaggrund. Metallurgisk rensningsteknologi til frigørelse af metal Ti, EB vakuumsmeltningsteknologi, ikke-destruktiv testteknologi til Ti ingots, urenhedsanalyse teknologi til høj renhed Ti, forberedelsesteknologi til Ti-mål, forberedelsesteknologi til sputtering maskine, sputtering proces og filmprestation test teknologi Undersøgelsen af Ti-målet selv giver ingen mening. Udviklingen og produktionen af Ti-mål og efterfølgende applikationsforbedringer indebærer en hel industrikæde fra upstream-råmaterialer til industrielle midstream-udstyrsfabrikanter og målproducenter til at udvikle og nedstrøms Ti-målbelægningschips. Forholdet mellem præstationen af Ti-målet og egenskaberne af den sputterede film er gavnligt for at opnå filmegenskaberne, der opfylder applikationskravene, og er også gavnlige for bedre anvendelse af målet, fuldt ud at udøve dens virkninger og fremme udviklingen af målindustrien.

På nuværende tidspunkt blomstrer den integrerede kredsløbsindustri i Kina. Muligheder og udfordringer sameksisterer. Hvis vi ikke kan benytte lejligheden til at lokalisere målproduktion, filmfremstilling og testudstyr, vil kløften mellem Kina og det internationale niveau helt sikkert blive større. Det er ikke kun muligt at genvinde det indenlandske marked, der besættes af udenlandske investorer, men også at konkurrere på det internationale marked.