Viene esaminato lo sviluppo del bersaglio in titanio con sputtering di magnetron

Sviluppo di sputtering di magnetron obiettivo in titanio è rivisto

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Essendo un importante materiale funzionale a film sottile nel campo dell'informazione elettronica, il titanio ad alta purezza è in rapida domanda con il rapido sviluppo di IC, display aereo, energia solare e altri settori. La tecnologia di sputtering di magnetron (PVD) è una delle tecnologie chiave per la preparazione di materiali a film sottile e il materiale target di sputtering di titanio ad alta purezza è il materiale di consumo chiave nella tecnologia di sputtering di magnetron, che ha un'ampia prospettiva di applicazione sul mercato. Materiale di destinazione in titanio come materiale di rivestimento ad alto valore aggiunto, in aspetti come la purezza chimica, le prestazioni organizzative ha requisiti rigorosi, alto contenuto tecnico, la difficoltà di elaborazione è grande, le imprese manifatturiere di materiali target nel nostro paese hanno iniziato relativamente tardi nel campo di alta -prodotto materiale di destinazione, relativamente arretrato in termini di purezza delle materie prime di base, tecniche di preparazione come l'obiettivo di controllo, la tecnologia di base della tecnologia di stampaggio in e all'estero ha anche un certo divario. Mirando alle applicazioni di fascia alta a valle, lo sviluppo di materiale target per sputtering di titanio ad alte prestazioni è una misura importante per realizzare la ricerca indipendente e lo sviluppo di materiali chiave nell'industria di produzione di informazioni elettroniche e promuovere la trasformazione e l'aggiornamento di fascia alta dell'industria del titanio .

Requisiti di applicazione e prestazioni dell'obiettivo in titanio

Magnetron sputtering Il materiale target di Ti viene utilizzato principalmente nell'industria dell'elettronica e dell'informazione, come il circuito integrato, lo schermo di visualizzazione aereo e il campo di rivestimento decorativo dell'industria automobilistica della decorazione domestica, come il rivestimento decorativo in vetro e il rivestimento decorativo del mozzo. Anche i requisiti dei materiali target di diversi settori sono molto diversi, tra cui principalmente: purezza, microstruttura, prestazioni di saldatura, precisione dimensionale e diversi aspetti, i requisiti dell'indice specifici sono i seguenti :

1) Purezza: circuito non integrato: 99,9%; Circuito integrato per: 99,995%, 99,99%.

2) Microstruttura: circuito non integrato: grano medio inferiore a 100 micron; Circuito integrato: la grana media è inferiore a 30 micron, la grana media ultrafine è inferiore a 10 micron

3) Prestazioni di saldatura: circuito non integrato: brasatura, monomero; Circuito integrato per: monomero, brasatura, saldatura a diffusione

4) Precisione dimensionale: per circuiti non integrati: 0,1 mm; Per circuiti non integrati: 0,01 mm.

1,1 Materiale target Ti per circuito integrato

La purezza del materiale target del Ti è principalmente superiore al 99,995% e oltre, e attualmente dipende principalmente dalle importazioni. Nel 2013, l'industria cinese dei circuiti integrati ha realizzato un fatturato di 250,8 miliardi di yuan e un volume di importazioni di 231,3 miliardi di dollari USA, diventando per la prima volta il più grande prodotto di importazione della Cina. Nel 2014, il fatturato delle vendite dell'industria del circuito integrato è stato di 267,2 miliardi di yuan, e il volume delle importazioni ha raggiunto ancora 217,6 miliardi di dollari USA. Il materiale di destinazione per il circuito integrato occupa una larga fetta nel mercato dei materiali target globali.

Ti target materials: la produzione di Ti purissimo è concentrata principalmente negli Stati Uniti, in Giappone e in altri paesi, come Honeywell degli Stati Uniti, Giappone del Giappone e Osaka in Giappone. Dal 2010, l'istituto di ricerca dei metalli non ferrosi di Pechino, l'industria del titanio zunyi e il chuangrun di ningbo hanno successivamente lanciato i prodotti domestici a elevata purezza di Ti, ma la stabilità dei prodotti deve ancora essere migliorata.

Ti: struttura dello sviluppo del materiale target Lo spazio iniziale del profitto della fonderia è grande, l'uso principale di una macchina sputtering di magnetron 100 ~ 150 mm e una piccola potenza, film sputtering più spesso, la dimensione del chip è maggiore, la singola prestazione del materiale target può soddisfare il requisito di utilizzo della macchina in quel momento, il circuito integrato con materiale target di Ti principalmente da 100 ~ 150 mm di monomero e combinazione di target, come il tipico tipo 3180, materiale target di tipo 3290, ecc. Il secondo stadio, secondo lo sviluppo della legge di Moore, chip, narrow linewidth, fonderia usano principalmente spettrofotometri 150 ~ 200 mm, al fine di migliorare lo spazio di profitto, la macchina della potenza di polverizzazione aumenta, questo richiede che le dimensioni del target aumentino, mantenendo l'alta conduttività termica, prezzi bassi e un certo punto di forza, questo materiale target Ti di lega di backplane lega di saldatura diffusione e brasatura del backboard in lega di rame due strutture è data priorità a, come il tipico TN, TTN type, type Endura5500 target material, ecc. Nella terza fase, con lo sviluppo del circuito integrato, la larghezza della linea del chip si restringe. In questo momento, le fabbriche di fonderie di chip utilizzano principalmente macchine sputtering da 200 ~ 300 mm. Per aumentare ulteriormente lo spazio utile, aumenta la potenza di sputtering delle macchine, che richiede di aumentare la dimensione del materiale target, mantenendo al contempo un'elevata conduttività termica e una sufficiente intensità. In questo periodo, l'obiettivo Ti è principalmente saldato con piastra posteriore in lega di rame, come il target di tipo SIP mainstream.

Ti obiettivo materiali di elaborazione e aspetti produttivi: mercato iniziale in patria e all'estero, dagli Stati Uniti, Giappone e altri materiali di monopolio di grandi produttori, dopo 2000 anni di industria manifatturiera nazionale gradualmente nel mercato di destinazione, obiettivo di fascia bassa per iniziare l'importazione di elevata purezza Ti lavorazione delle materie prime, negli ultimi anni dal rapido sviluppo delle imprese manifatturiere nazionali di materiali di destinazione Ti, la quota di mercato gradualmente estesa a Taiwan, Europa e Stati Uniti e altri mercati, come YouYan milioni di oro e Jiang Feng elettronico due focus obiettivo aziendale produzione materiale per molti anni. Le imprese manifatturiere nazionali target stanno inoltre sviluppando materiali obiettivo insieme ai produttori di macchine per sputtering di magnetron per promuovere lo sviluppo dell'industria domestica dello sputtering del magnetron a circuito integrato.

1.2 Materiale bersaglio Ti per la visualizzazione del piano

I display a schermo piatto includono: display a cristalli liquidi (LCD), display al plasma (PDP), display a luminescenza di campo (el), display a emissione di campo (FED).

Allo stato attuale, il mercato LCD è il più grande nel mercato dei display a schermo piatto con una quota di oltre il 90%. Si ritiene che il display LCD sia il più adatto per l'applicazione di dispositivi di visualizzazione a schermo piatto, espande notevolmente la gamma di monitor, monitor per notebook, monitor per computer desktop, TV LCD ad alta definizione e comunicazione mobile, tutti i nuovi tipi di prodotti LCD stanno colpendo le abitudini di vita delle persone e promuovere il rapido sviluppo dell'industria dell'informazione nel mondo. La tecnologia Tft-lcd è un tipo di tecnologia che combina abilmente tecnologia microelettronica e tecnologia a cristalli liquidi. Allo stato attuale, è diventata la tecnologia principale del display aereo, che è divisa in al-mo, al-ti, cu-mo e altri processi.

Il film sottile di display planare è per lo più formato da sputtering. Al, Cu, Ti, Mo e altri bersagli sono i principali bersagli metallici per la visualizzazione del piano al momento. La purezza degli obiettivi Ti per la visualizzazione del piano è superiore al 99,9%. Questa materia prima può essere prodotta in Cina. Linea di produzione Tft-lcd6 UTILIZZA il materiale target piatto Ti con materiale retroriflettente in lega di rame di grandi dimensioni, raffreddato ad acqua, utilizzato nella struttura e applicato il panda CLP.

Attualmente, la linea di generazione più alta del mondo costruita in modo indipendente dalla Cina - la linea di produzione hefei 10,5 produce principalmente display a cristalli liquidi ad altissima definizione (uhd) di grandi dimensioni, con una capacità di progettazione di 90.000 substrati di vetro al mese. La dimensione dei substrati di vetro è 3.370x2.940mm, con un investimento totale di 40 miliardi di yuan. Sarà messo in produzione nel secondo trimestre del 2018.

2. Magnetron sputtering Ti tecnologia di preparazione target

La tecnologia di preparazione delle materie prime di Ti e i metodi del materiale target in base al processo di produzione possono essere divisi in (billetta EB) e billetta del fascio di elettroni del vuoto dalla billetta del forno ad arco elettrico (di seguito denominata (VAR) billetta) due tipi grandi, nel processo di preparazione del materiale di destinazione, oltre a controllare rigorosamente la purezza del materiale, densità, granulometria e orientamento del cristallo, la condizione del processo di trattamento termico, il processo di formazione successivo dovrà essere strettamente controllato, per garantire il qualità del materiale di destinazione.

Per le materie prime di Ti ad elevata purezza, gli elementi di impurità con alto punto di fusione nella matrice Ti vengono solitamente rimossi mediante elettrolisi del fuso e quindi ulteriormente purificati mediante fusione del fascio di elettroni in vuoto. La fusione del fascio di elettroni sotto vuoto consiste nell'utilizzare il bombardamento del fascio di elettroni ad alta energia sulla superficie metallica, quindi la temperatura aumenta gradualmente fino a quando il metallo non si scioglie. Gli elementi ad alta pressione di vapore saranno i primi ad evaporare e gli elementi a bassa tensione di vapore rimarranno nel fuso. Maggiore è la differenza tra gli elementi di impurità e la tensione di vapore della matrice, migliore sarà l'effetto di purificazione. Tuttavia, il vantaggio della raffinazione sotto vuoto dopo la fusione è che gli elementi di impurità nella matrice Ti possono essere rimossi senza introdurre altre impurità. Pertanto, quando il 99,99% di Ti elettrolitico viene elettrolizzato mediante fusione a fascio di elettroni in un ambiente ad alto vuoto (10-4 sopra), elementi di impurità (Fe, Co, Cu) con una pressione di vapore di saturazione superiore alla pressione di vapore di saturazione dell'elemento Ti stesso ( Fe, Co, Cu) nella materia prima verrà data priorità all'onda, in modo da ridurre il contenuto di impurità nella matrice e raggiungere lo scopo della purificazione. Il metallo Ti ad alta purezza con purezza 99.995 + può essere ottenuto combinando i due metodi.

Per le materie prime con purezza del 99,9% di Ti, la spugna di grado 0 viene usata principalmente per essere fusa dal forno ad arco elettrico consumabile sotto vuoto, e quindi lo sbozzato viene aperto mediante stampaggio a caldo per formare uno sbozzato di piccole dimensioni. Ti metallo materia prima della preparazione dei due metodi attraverso la deformazione meccanica termica controlla tutta la sua microstruttura superficiale sputtering è consistente, quindi lavorato, vincolante, pulizia e processo di confezionamento nella preparazione del circuito integrato con sputtering Ti di magnetron, materiale target per 300 mm La macchina viene utilizzata per materiale speciale con target Ti elevato, prima della polverizzazione del materiale del bersaglio prima che il carico e la polverizzazione riduttiva installati sulla macchina sputtering vengano utilizzati per bruciare il tempo target di destinazione (Burning).

Il metodo di preparazione del materiale target di Ti del circuito integrato ha una tecnologia complessa e costi relativamente elevati .

3. Requisiti tecnici per materiali target Ti

Al fine di garantire la qualità del film depositato, la qualità del materiale target deve essere rigorosamente controllata. Dopo un sacco di pratica, i principali fattori che influenzano la qualità del materiale target di Ti includono purezza, granulometria media, orientamento e uniformità della struttura del cristallo, forma e dimensioni geometriche, ecc.

3.1 Purezza

La purezza del materiale target Ti ha una grande influenza sulle proprietà dei film sputtering.

Maggiore è la purezza del materiale target Ti, minore è la presenza di particelle di elementi di impurità nella pellicola di sputtering Ti, con il risultato di migliori proprietà del film, inclusa la resistenza alla corrosione, proprietà elettriche e ottiche. Tuttavia, nelle applicazioni pratiche, i requisiti di purezza dei materiali target di Ti per diverse applicazioni sono diversi. Ad esempio, il rivestimento decorativo generale con requisiti di purezza del materiale target di Ti non è impegnativo, e il circuito integrato, il corpo dello schermo e altri campi con requisiti di purezza del materiale target di Ti sono molto più elevati. Come fonte catodica nello sputtering, gli elementi di impurità e inclusioni dei pori sono le principali fonti di inquinamento. Le inclusioni stomatiche saranno sostanzialmente rimosse nel processo di rilevamento dei difetti non distruttivi del lingotto. Le inclusioni stomatiche non rimosse produrranno un fenomeno di scarica di punta (Arcing) durante lo sputtering, e quindi influenzeranno la qualità del film sottile. Tuttavia, il contenuto degli elementi di impurità può essere riflesso solo nei risultati dell'analisi di elementi interi. Più basso è il contenuto totale di impurezze, maggiore sarà la purezza del materiale target di Ti. I primi materiali di destinazione per sputtering di titanio non di elevata purezza domestica, è riferimento alla società manifatturiera di materiali di destinazione Ti nazionale e straniera, dopo il 2013 emessa dal film elettronico YS / T893-2013 con materiali di destinazione di polverizzazione di titanio di elevata purezza, normative tre materiale di destinazione Ti di purezza contenuto di impurità singola e contenuto di impurità totale diverse richieste, questo standard è gradualmente standardizzare la purezza di Ti occupata della domanda del mercato target.

3,2 granulometria media

Generalmente, il materiale target Ti è di struttura policristallina, con granulometria che varia da micron a millimetro. La velocità di polverizzazione del bersaglio granulometrico di piccole dimensioni è più veloce di quella del bersaglio a grana grossa e la distribuzione dello spessore del film depositato per polverizzazione è più uniforme per gli obiettivi con una piccola differenza nella dimensione del grano sulla superficie dello sputtering. Si trova che se la dimensione del grano del bersaglio di titanio è controllata al di sotto di 100 micron e il cambiamento della dimensione del grano è mantenuto entro il 20%, la qualità dei film di polverizzazione può essere notevolmente migliorata. Le dimensioni medie dei grani degli obiettivi Ti da utilizzare nei circuiti integrati devono generalmente essere inferiori a 30 micron e le dimensioni medie dei grani inferiori a 10 micron.

3.3 Orientamento alla cristallizzazione

Metal Ti è una struttura esagonale densamente organizzata. Poiché è facile che gli atomi di Ti siano preferibilmente spruzzati lungo la direzione degli atomi esagonali più strettamente organizzati durante lo sputtering, la velocità di sputtering può essere aumentata cambiando la struttura cristallina del materiale target per ottenere il più alto tasso di sputtering. Allo stato attuale, la famiglia di cristalli di Ti target sputtering surface {1013} della maggior parte dei circuiti integrati è superiore al 60%, l'orientamento del grano dei materiali target prodotti da diversi produttori è leggermente diverso, e la direzione del cristallo del target Ti ha anche una grande influenza sull'uniformità dello spessore del film sputtering. La dimensione del film del display piano e del rivestimento decorativo è relativamente spessa, quindi il fabbisogno di orientamento dei grani del materiale target Ti è relativamente basso.

3.4 uniformità della struttura

L'uniformità della struttura è anche uno degli indici importanti per valutare la qualità del materiale target. Per il target Ti, non sono richiesti solo il piano di polverizzazione del materiale target, ma anche la normale composizione di direzione, l'orientamento della granulometria e l'uniformità della granulometria media sul piano dello sputtering. Solo in questo modo è possibile ottenere allo stesso tempo film Ti con spessore uniforme, qualità affidabile e granulometria costante entro la durata utile del materiale target Ti.

3.5 forma geometrica e dimensioni

Si riflette principalmente nella precisione e qualità della lavorazione, come dimensioni di lavorazione, planarità della superficie, rugosità, ecc. Se la deviazione dell'angolo del foro di montaggio è troppo grande, non può essere installata correttamente; Un piccolo spessore influirà sulla durata del bersaglio; La dimensione della superficie di tenuta e la scanalatura di tenuta sono troppo ruvide, il che porterà a problemi di vuoto dopo l'installazione del materiale target e provocherà perdite d'acqua. Il trattamento di irruvidimento superficiale con polverizzazione target può rendere la superficie del materiale target piena di ricche punte convesse, sotto l'effetto dell'effetto punta, il potenziale di queste punte convesse sarà notevolmente migliorato, quindi la scarica media dei detriti, ma una qualità convessa e spettrale troppo grande la stabilità è sfavorevole.

3,6 saldatura di saldatura

Allo stato attuale della carta di ricerca per la saldatura di diffusione di metalli dissimili Ti / Al più, solitamente per alto punto di fusione del titanio e saldatura a diffusione di basso punto di fusione del materiale di alluminio, principalmente basato sulla tecnologia di incollaggio a pressione unidirezionale o bidirezionale di caldo La tecnologia di pressatura isostatica è stata adottata per realizzare materiali in titanio, alluminio e metallo di alta pressione nel processo di diffusione diretta a bassa temperatura. I produttori nazionali di saldatura di lega Ti / Cu e Cu hanno molte applicazioni, ma pochi documenti di ricerca.

4. Prospettiva di materiali target di Ti

Le basi manifatturiere target globali si stanno rapidamente accumulando in Asia. Con il rapido sviluppo delle industrie high-tech nazionali come il circuito integrato dei semiconduttori, il display aereo e il rivestimento decorativo, il mercato dei materiali target cinesi si sta espandendo giorno dopo giorno, diventando gradualmente una delle aree di domanda più importanti al mondo per materiali a film sottile, che offre opportunità e sfide per lo sviluppo dell'industria manifatturiera dei materiali di destinazione della Cina.

Negli ultimi anni, nel settore del circuito integrato fondi, progetti nazionali di scienza e tecnologia (01, 02, 03) e fondi locali, team leader, l'investimento nel settore dei circuiti integrati è un grande caldo, secondo le statistiche, solo 2015, 2016 due anni, il domestico ha dichiarato in costruzione o in programma di iniziare la linea di produzione di wafer è fino a 44, 300 di loro articolo mm18, articolo 200 mm20, 6 150 mm. Spinto dall'enorme domanda del mercato, l'industria dei materiali di destinazione è destinata ad attirare l'attenzione e l'attenzione di importanti istituti di ricerca scientifica e imprese in Cina, e ha investito risorse umane, materiali e finanziarie nella ricerca, sviluppo e produzione di schizzi a controllo magnetico bersaglio.

Il materiale target di Ti, come unico ramo del campo del materiale target, è stato applicato sia nel processo Al semiconduttore che nel processo Cu ed è stato ampiamente utilizzato nell'industria LCD e nell'industria dei rivestimenti decorativi. Allo stato attuale, la ricerca e la produzione di materiali destinati al settore Ti sono principalmente concentrati a Pechino, Guangdong, Jiangsu, Zhejiang, Gansu e in altri luoghi. A causa della purezza della materia prima obiettivo, la limitazione delle attrezzature di produzione e tecnologia di ricerca e sviluppo tecnologico, l'industria manifatturiera dei materiali di destinazione Ti nel nostro paese è ancora nella fase iniziale, l'impresa di produzione di materiali di destinazione Ti nazionale appartiene alla qualità e la base la soglia tecnica è bassa, il metodo di lavorazione tradizionale, il prezzo per vincere il basso livello di produttori di materiali target per lo sputtering o la fabbrica OEM con profitto limitato. Singola piccola scala di produzione, varietà, la tecnologia anche non è stabile, finora, la Cina (compresa Taiwan), solo poche società specializzate nella produzione di materiale di destinazione, come YouYan milioni di oro, Jiang Feng impresa elettronica, produzione di materiale target di Ti molto lontano non può soddisfare le esigenze dello sviluppo del mercato, un gran numero di materiale target di Ti deve ancora importare dall'estero, le materie prime di metallo di elevata purezza che il materiale target di Ti ha sfondato, ma la maggior parte deve ancora fare affidamento sulle importazioni.

Il materiale target di Ti, come una sorta di materiale con uno scopo speciale, ha un forte scopo applicativo e uno sfondo chiaro. Tecnologia di purificazione metallurgica separata dalla tecnologia di fusione del metallo Ti, EB, tecnologia di rilevamento non distruttivo di Ti ingot, tecnologia di analisi delle impure di elevata purezza Ti, tecnologia di preparazione del target Ti, tecnologia di preparazione della macchina di sputtering, tecnologia di sputtering e tecnologia di test delle prestazioni del film sottile semplicemente studiando Ti l'obiettivo stesso non ha alcun significato. La ricerca e la produzione di materiale target di Ti e il conseguente miglioramento dell'applicazione coinvolgono un'intera catena industriale, dalle materie prime upstream ai produttori di apparecchiature mid-stream e ai produttori di materiali target, e l'applicazione di chip di rivestimento target a valle Ti. La relazione tra le proprietà del materiale target di Ti e le proprietà del film sputtering non è solo favorevole all'ottenimento di proprietà del film che soddisfano i requisiti applicativi, ma anche a un migliore utilizzo del materiale target, dando pieno gioco al suo ruolo e promuovendo lo sviluppo del settore dei materiali target.

Attualmente è nell'industria IC nella fase di boom della Cina continentale, le opportunità e le sfide coesistono, se non puoi cogliere l'opportunità di indirizzare la produzione di materiali, la produzione di film e le apparecchiature di prova, il divario tra il nostro paese e il livello internazionale sarà più grande e più grande , non solo non è in grado di riconquistare l'occupazione straniera del mercato interno, più non può partecipare alla competizione del mercato internazionale.