1) Die Theorie des Magnetron-Sputterns.
In die Targetmaterialoberfläche eingebettete Permanentmagnete erzeugen ein Magnetfeld von 250–350 Gauss, das mit dem elektrischen Hochspannungsfeld kombiniert wird, um ein orthogonales elektromagnetisches Feld im gesputterten Targetpol (Kathode) und der Anode zu erzeugen. Dies geschieht in einer Hochvakuumkammer, die mit dem erforderlichen Inertgas (typischerweise Ar-Gas) gefüllt ist. Das Target wird mit einer bestimmten negativen Hochspannung beaufschlagt, die Elektronen aus dem Target werden der Wirkung des Magnetfelds und der Ionisation ausgesetzt des Arbeitsgases steigt. Dann bildet sich in der Nähe der Kathode ein hochdichtes Plasma, in dem die Ar-Ionen unter dem Einfluss der Lorentz-Kraft beschleunigt werden und auf die Targetoberfläche zufliegen, wobei sie die Targetoberfläche mit einem sehr hochenergetischen Teilchen bombardieren, so dass die Atome aus der Oberfläche sputtern Das Target folgt dem Prinzip der Impulsumwandlung mit hoher Präzision. Unter Verwendung des Prinzips der kinetischen Energieumwandlung fliegen die gesputterten Atome auf dem Target von der Oberfläche weg und in Richtung des Substrats, um eine Schicht abzuscheiden. Magnetron-Sputtern wird häufig in zwei Typen unterteilt: DC-Sputtern und HF-Sputtern. DC-Sputtergeräte arbeiten unkompliziert und sputtern Metalle mit hoher Geschwindigkeit. Im Gegensatz zum reaktiven Sputtern, das zur Herstellung von Verbundmaterialien einschließlich Oxiden, Nitriden und Karbiden verwendet wird, hat das HF-Sputtern ein breiteres Anwendungsspektrum und kann neben elektrisch leitenden auch nichtleitende Materialien sputtern Prozess verwandelt sich in Mikrowellen-Plasma-Sputtern. Heutzutage wird am häufigsten Mikrowellen-Plasma-Sputtern vom Typ Elektronenzyklotronresonanz (ECR) verwendet.
2) Magnetron-Sputtering-Target-Typen.
Targets für Metall-, Legierungs- und Keramik-Sputtern umfassen Metall-, Legierungs- und Keramik-Sputterbeschichtungstargets sowie Boridkeramik-Sputtertargets, Carbidkeramik-Sputtertargets, Fluoridkeramik-Sputtertargets, Nitridkeramik-Sputtertargets, Oxidkeramik-Targets, Selenidkeramik-Sputtering Targets, Silicid-Keramik-Sputtering-Targets, Sulfid-Keramik-Sputtering (InAs).
Editor Voice, [2] Anwendungsbereiche
Wir alle wissen, dass der Entwicklungstrend der Dünnschichttechnologie der nachgelagerten Anwendungsindustrie und der Entwicklungstrend der Zielmaterialtechnologie eng miteinander verbunden sind. Wenn also die Anwendungsindustrie die Technologie von Dünnschichtkomponenten oder -produkten vorantreibt, sollte sich auch die Zielmaterialtechnologie weiterentwickeln. Hersteller von IC, als Beispiel. In jüngster Zeit auf die Entwicklung von Kupferverdrahtungen mit niedrigem Widerstand konzentriert, wird erwartet, dass der ursprüngliche Aluminiumfilm in einigen Jahren weitgehend ersetzt wird, was die dringende Entwicklung von Kupfertargets und dem erforderlichen Barriereschicht-Targetmaterial erforderlich macht. Außerdem wurde der ursprünglich auf Kathodenstrahlröhren (CRT) basierende Computermonitor- und Fernsehmarkt in den letzten Jahren weitgehend durch Flachbildschirme (FPD) verdrängt. Auch wird der Markt und die technologische Nachfrage nach ITO-Targets stark ansteigen. Außerdem in der Speichertechnik. Die Nachfrage nach High-Density-, High-Capacity-Festplatten und High-Density-wiederbeschreibbaren optischen Discs steigt. Durch all dies hat sich die Nachfrage nach Targetmaterialien im Applikationsgeschäft verändert. Die primären Anwendungen für Zielmaterialien werden in den folgenden Abschnitten diskutiert, zusammen mit den Entwicklungstrends für diese Anwendungen.
3) Mikroelektronik
Von allen Anwendungsbranchen hat die Halbleiterindustrie die strengsten Qualitätsstandards für Target-Sputtering-Filme. Derzeit werden Siliziumwafer mit einer Länge von bis zu 12 Zoll (300 Epitoden) hergestellt, obwohl die Verbindungsbreiten schmaler werden. Die hergestellten Targets müssen aufgrund der Forderungen der Siliziumwaferhersteller nach großen Größen, hoher Reinheit, reduzierter Segregation und feinen Körnern eine bessere Mikrostruktur aufweisen. Es hat sich herausgestellt, dass ein signifikanter Faktor, der die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der der Film abgeschieden wird, die Homogenität des Targets und der kristalline Partikeldurchmesser sind. Außerdem hat die Reinheit des Targets einen erheblichen Einfluss auf die Reinheit des Films. Eine Targetreinheit von 99,995 % (4N5) Kupfer hätte in der Vergangenheit ausreichen können, um die Anforderungen der Halbleiterhersteller für die {{10} zu erfüllen. }.35 pm-Prozess, aber der 0,25-um-Prozess von heute und sogar der 0,18-um-Kunstprozess für nicht gemessene Geräte erfordern eine Zielreinheit von 5 oder sogar 6 N oder mehr. Kupfer hat einen geringeren spezifischen Widerstand und einen stärkeren Widerstand gegen Elektromigration als Aluminium! Der Leiteransatz erfordert Submikrometerdraht, der kleiner als 0,25 µm ist, hat aber auch zusätzliche Nachteile, wie die schwache Bindung von Kupfer an organische Dielektrika. Und reagieren schnell, was dazu führt, dass die Kupferverbindungsleitung des Chips korrodiert und bricht. Es ist notwendig, eine Barriereschicht zwischen der Kupfer- und der dielektrischen Schicht zu schaffen, um diese Probleme anzugehen. Die meisten Sperrschichtmaterialien haben hohe Schmelzpunkte und hohe Widerstände für das Metall und seine Verbindungen, was zu einer Schichtdicke von weniger als 50 nm und einer effektiven Haftung zwischen Kupfer und dielektrischen Materialien führt. Die Konnektivität des Sperrschichtmaterials zwischen Kupfer und Aluminium ist unterschiedlich. Es ist notwendig, frische Zielmaterialien zu erstellen. Konnektivität von Kupfer zwischen der Sperrschicht und den Zielmaterialien Ta, W, TaSi, WSi usw. Es existieren jedoch hochschmelzende Metalle Ta und W. Angesichts der Schwierigkeiten bei der Herstellung untersuchen Forscher derzeit andere Materialien, darunter Molybdän, Chrom und Gold aus Taiwan.
4) Zur Veranschaulichung
Der Markt für Computermonitore und Fernsehgeräte wurde erheblich von Flachbildschirmen (FPD) beeinflusst, hauptsächlich in Form von Kathodenstrahlröhren (CRT), die auch den technischen und Marktbedarf für ITO-Targets vorantreiben werden. iTO-Targets gibt es heutzutage in zwei verschiedenen Varianten. Eines beinhaltet die Verwendung eines Targets aus einer Indium-Zinn-Legierung, während das andere das Mischen und Sintern von Indiumoxid- und Zinnoxidpulver im Nanozustand beinhaltet. Durch die Verwendung von DC-reaktivem Sputtern können Indium-Zinn-Legierungs-Targets für ITO-Dünnfilme verwendet werden, jedoch oxidiert die Targetoberfläche und beeinflusst die Sputterrate, und es ist schwierig, große taiwanesische Goldtargets zu finden.
Heutzutage wird der reaktive L-IRF-Sputterbeschichtungsprozess typischerweise verwendet, um ITO-Targets zu erzeugen. Die Abscheidungsgeschwindigkeit ist schnell. Und kann neben anderen Eigenschaften die Filmdicke, hohe Leitfähigkeit, gute Gleichmäßigkeit und starke Haftung am Substrat präzise steuern. Die Herstellung des Targetmaterials steht jedoch vor Herausforderungen, da es schwierig ist, Indiumoxid und Zinnoxid zusammenzusintern. ZrO2, Bi2O3 und CeO werden häufig als Sinteradditive verwendet und können Targets mit Dichten zwischen 93 Prozent und 98 Prozent des theoretischen Werts erzeugen. Die Additive haben einen erheblichen Einfluss darauf, wie gut so hergestellte ITO-Folien funktionieren. Bi2O3, das bei 820 Grad schmilzt und bereits jenseits der Sintertemperatur von 500 Grad zu verdampfen beginnt, wird von japanischen Wissenschaftlern als Additiv verwendet. Dadurch ist es möglich, beim Flüssigphasensintern ein vergleichsweise reines ITO-Target herzustellen. Außerdem vereinfacht sich die Vorraussetzung dadurch, dass es sich bei dem notwendigen oxidischen Rohstoff nicht notwendigerweise um Nanopartikel handeln muss. In dem im Jahr 2000 von der Nationalen Entwicklungsplanungskommission und dem Ministerium für Wissenschaft und Technologie veröffentlichten „Leitfaden für wichtige Bereiche der aktuellen vorrangigen Entwicklung der Informationsindustrie“ wird das Hauptzielmaterial von ITO ebenfalls erwähnt.
5) zum Halten
CoFCu-Mehrschicht-Verbundfilm ist heutzutage eine beliebte riesige magnetoresistive Filmstruktur. Auf dem Gebiet der Speichertechnologie erfordert die Entwicklung von Festplatten mit hoher Dichte und hoher Kapazität eine beträchtliche Anzahl von Materialien für riesige magnetoresistive Filme. Magnetscheiben aus dem noch in der Entwicklung befindlichen Targetmaterial TbFeCo-Legierung haben eine hohe Speicherkapazität, eine lange Lebensdauer und die Möglichkeit, wiederholt berührungslos abgewischt zu werden. TbFeCo/Ta und TbFeCo/Al bilden die Schichten der Verbundfilmstruktur, die in heutigen Magnetplatten verwendet wird. Der Kerr-Rotationswinkel der TbFeCo/Al-Struktur kann 58 erreichen, während der von TbFeCofFa nur 0,8 betragen kann. Es wurde entdeckt, dass die geringe magnetische Permeabilität des Targetmaterials und die hohe AC-Teilentladungsspannung als elektrische Widerstände wirken.
Auf Germanium-Antimon-Tellurid basierende Phasenwechselspeicher (PCMs) haben ein beträchtliches kommerzielles Potenzial als Ersatzspeichertechnologie für Flash vom NOR-Typ und als eine Komponente des DRAM-Marktes gezeigt. Eines der Hindernisse für eine schnellere Skalierung ist jedoch der Mangel an vollständig hermetischen Zellen, die hergestellt werden können, um den Rücksetzstrom weiter zu senken. Für die heutigen datenzentrierten, hochportablen Verbraucher können niedrigere Reset-Ströme die Datenbandbreite erhöhen, die Batterielebensdauer verlängern und den Stromverbrauch des Speichers reduzieren.
