Utveckling av magnetronsputtering titanmål ses över

Utveckling av magnetronförstärkning titanmål är granskat

IKS PVD, PVD-vakuumbeläggningsmaskintillverkning, kontakta oss nu, iks.pvd @ foxmail.com

Som ett viktigt funktionellt tunnfilmsmaterial inom området elektronisk information, är titan med hög renhet i snabb efterfrågan med den snabba utvecklingen av Kinas IC, planskärm, solenergi och andra industrier. Magnetronsputteringsteknik (PVD) är en av de viktigaste teknikerna för att förbereda tunna filmmaterial, och titanputtering med hög renhet är det viktigaste förbrukningsmaterialet i magnetronsputteringsteknik, som har en bred marknadsapplikationsutsikter. Titan målmaterial som högt mervärde beläggningsmaterial, i sådana aspekter som kemisk renhet, organisatoriska prestanda har strikta krav, högt tekniskt innehåll, bearbetningsvården är stor, målmaterialet tillverkningsföretag i vårt land började relativt sent inom området hög -Under målmaterialtillverkning, relativt bakåt i termer av grundläggande råmaterialrenhet, förberedelsestekniker som kontrollmål, har kärntekniken för gjutteknik i och utomlands också vissa luckor. Inriktning på de avancerade avancerade applikationerna är utvecklingen av högpresterande titanförstärkningsmålmaterial en viktig åtgärd för att realisera den oberoende forskningen och utvecklingen av nyckelmaterial i den elektroniska informationsindustrin och främja den avancerade omvandlingen och uppgraderingen av titanindustrin .

Ansöknings- och prestandakrav för titanmål

Magnetronsputtering Ti-målmaterial används huvudsakligen inom elektronik- och informationsbranschen, såsom integrerad krets, planskärm och dekorationsbeläggningsfält av inredningsbilindustrin, såsom glasdekorationsbeläggning och navdekoration. Ti målmaterialkrav för olika industrier är också mycket olika, huvudsakligen inklusive: renhet, mikrostruktur, svetsprestanda, dimensionell noggrannhet och flera aspekter, de specifika indexkraven är följande :

1) Renhet: icke-integrerad krets: 99,9%; Integrerad krets för: 99,995%, 99,99%.

2) Mikrostruktur: ointegrerad krets: medelkorn mindre än 100 mikron; Integrerad krets: Medelkornet är mindre än 30 mikron, det genomsnittliga ultrafina kornet är mindre än 10 mikron

3) Svetsprestanda: icke integrerad krets: lödning, monomer; Integrerad krets för: monomer, hårdlödning, diffusionssvetsning

4) Dimensionell noggrannhet: För icke-integrerade kretsar: 0.1mm; För icke-integrerade kretsar: 0,01 mm.

1.1 Ti målmaterial för integrerad krets

Ti målmaterial renhet av integrerad krets är huvudsakligen större än 99,995% och högre, och för närvarande beror det huvudsakligen på import. År 2013 uppnådde Kinas integrerade kretsbransch en omsättning på 250,8 miljarder yuan och en importvolym på 231,3 miljarder dollar och blev för första gången den största importvaran i Kina. Under 2014 var försäljningsintäkterna för den integrerade kretsindustrin 267,2 miljarder yuan och importvolymen uppgick fortfarande till 217,6 miljarder dollar. Målmaterialet för integrerad krets upptar en stor andel på den globala målmaterialmarknaden.

Ti målmaterial: Produktionen av hög renhet Ti är huvudsakligen koncentrerad i USA, Japan och andra länder, till exempel Honeywell i USA, Japan, Japan och Osaka-titanindustrin i Japan. Sedan 2010 har Peking icke-järnhaltiga metallforskningsinstitut, zunyi-titanindustrin och Ningbo Chuangrun lanserat inhemska Ti-produkter med hög renhet, men stabiliteten hos produkterna behöver fortfarande förbättras.

Ti: struktur av målmaterial utveckling tidigt gjuteri vinst utrymme är stor, den huvudsakliga användningen av 100 ~ 150 mm magnetron sputtering maskin, och liten kraft, sputtering film tjockare, chip storlek är större, enda prestanda av målmaterial kan tillgodose användningen kravet på den tiden den integrerade kretsen med Ti-målmaterialet huvudsakligen från 100 ~ 150 mm monomer och kombination av mål, såsom typiskt typ 3180, typ 3290 målmaterial etc. Det andra steget, enligt Moores lagutveckling, chip, smal linjebredd, gjuteri använder huvudsakligen 150 ~ 200 mm sputtermaskin, för att förbättra vinstutrymmet, sputtermaskinens maskin ökar, kräver detta att målens storlek ökar, samtidigt som den höga värmeledningsförmågan håller låga priser och låga priser och en viss styrka, denna period Ti målmaterial genom diffusionssvetsning och hårdlödning av aluminiumlegering bakplåt av aluminiumlegering, två konstruktioner prioriteras, såsom den typiska TN, TTN typ, typ Endura5500 målmaterial etc. I tredje etappen, med utveckling av integrerad krets, blir smalbandets bredd smalare. Vid den här tiden använder flisbrytande fabriker huvudsakligen 200 ~ 300mm sputteringsmaskiner. För att ytterligare öka vinstutrymme ökar sputteringskraften hos maskinerna, vilket kräver att målmaterialets storlek ökas, samtidigt som den håller hög värmeledningsförmåga och tillräcklig intensitet. Under denna period är Ti-målen huvudsakligen svetsad med kopparlegeringens bakplatta, såsom det vanliga SIP-typmålet.

Ti mål material bearbetning och tillverkning aspekter: tidig marknad hemma och utomlands, av USA, Japan och andra stora tillverkare monopolmål material, efter 2000 års inhemsk tillverkningsindustri gradvis in i målmarknaden, låga mål för att börja importera hög renhet Ti råmaterial bearbetning, de senaste åren genom den snabba utvecklingen av inhemska Ti målmaterial tillverkningsföretag, marknadsandel successivt utvidgas till Taiwan, Europa och USA och andra marknader, som YouYan miljoner guld och Jiang Feng elektroniska två företag fokus fokus materialtillverkning i många år. Inhemska målproducerande företag utvecklar också målmaterial tillsammans med inhemska magnetronsputteringmaskintillverkare för att främja utvecklingen av inhemsk integrerad krets magnetronsputteringindustri.

1.2 Ti målmaterial för planvisning

Plattskärmskärmar inkluderar: LCD-skärm, plasmaskärm (PDP), fältluminescensdisplay (el), fältutslagsdisplay (FED).

För närvarande är LCD-marknaden den största på plattskärmsmarknaden med en andel på mer än 90%. LCD-skärmen antas vara den mest applikationsutsikter för plattskärmsenhet, det utökar avsevärt tillämpningsområdet för bildskärmen, den bärbara datorns bildskärmar, stationär datorskärm, högupplöst LCD-TV och mobilkommunikation, alla typer av nya LCD-produkter slår folkets levande vanor och främjar den snabba utvecklingen av informationsindustrin i världen. TFT-lcd-teknik är en typ av teknik som kombinerar mikroelektronikteknik och flytande kristallteknik skickligt. För närvarande har det blivit den vanliga tekniken för planvisning, som är uppdelad i al-mo, al-ti, cu-mo och andra processer.

Den tunna filmen med plan skärm bildas mestadels genom sputtering. Al, Cu, Ti, Mo och andra mål är de viktigaste metallsätena för planvisning för närvarande. Renheten av Ti-mål för planvisning är mer än 99,9%. Detta råmaterial kan tillverkas i Kina. TFT-lcd6-generationslinjen ANVÄNDER platt Ti-målmaterial med storleksanpassad vattenkyld backplattmål av kopparlegering används i strukturen, och CLP-panda appliceras.

För närvarande producerar världens högsta generationslinje oberoende av Kina - hejdegen 10.5 generationslinjen huvudsakligen storskalig ultrahögdisplay flytande kristallskärm (uhd) med en designkapacitet på 90 000 glasunderlag per månad. Storleken på glasunderlag är 3,370x2,940mm, med en total investering på 40 miljarder yuan. Den kommer att sättas i produktion under andra kvartalet 2018.

2. Magnetron sputtering Ti målberedningsteknik

Ti råmaterialpreparationsteknik och metoder för målmaterial enligt produktionsprocessen kan delas in i (nedan kallad EB billet) och vakuumelektronstrålesmältningsräkning från elbågsugnsmältegrå (nedan kallad (VAR) billet) två typer stora, i färd med att förbereda målmaterial, förutom att strikt kontrollera materialets renhet, densitet, kornstorlek och kristallorientering, villkoret för värmebehandlingsprocessen, måste den efterföljande formningsprocessen strikt kontrolleras för att säkerställa kvaliteten på målmaterialet.

För råmaterialen med hög renhet Ti avlägsnas orenhetselementen med hög smältpunkt i Ti-matrisen vanligen genom smältelektrolys och renas därefter ytterligare genom vakuumelektronstrålsmältning. Vakuumelektronstrålsmältning är att använda hög-energi-elektronstrålebombardemang på metallytan, och sedan ökar temperaturen gradvis tills metallen smälter. Elementen med högt ångtryck är de första som avdunstar, och elementen med lågt ångtryck kommer att förbli i smältan. Ju större skillnaden mellan föroreningselementen och ångtrycket hos matrisen är desto bättre blir reningseffekten. Fördelen med vakuumraffinering efter smältning är emellertid att föroreningselement i Ti-matrisen kan avlägsnas utan införande av andra föroreningar. Därför, när 99,99% elektrolytisk Ti elektrolyseras genom elektronstrålsmältning i en högvakuummiljö (10-4 ovan), är föroreningselement (Fe, Co, Cu) med ett mättat ångtryck högre än mättnadsångtrycket hos Ti-elementet självt ( Fe, Co, Cu) i råmaterialet prioriteras att vågas, för att minska innehållet av föroreningar i matrisen och uppnå syftet med rening. Hög renhetsmetall Ti med 99,995 + renhet kan erhållas genom att kombinera de två metoderna.

För råvarorna med renhet på 99,9% Ti är klass 0-svampen Ti mestadels smält av vakuum förbrukbar elektrisk ljusbågsugn, och sedan öppnas ämnet genom smältning för att bilda småstorleken. Ti-metallråmaterial av framställningen av de två metoderna genom den termiska mekaniska deformationskontrollen är dess hela sputteringsytemikrostrukturen konsekvent, sedan bearbetad, bindande, rengöring och förpackningsprocess i framställning av integrerad krets med magnetronsputtering Ti, målmaterial för 300 mm Maskinen används för speciellt hög Ti-målmaterial, före sputtering av målmaterialytan innan packning och sputtering reduceras installerad på sputtermaskinen används för att bränna måltiden för målet (bränningsintervall).

Ti målmaterial förberedelse metod av integrerad krets har komplex teknik och relativt hög kostnad .

3. Tekniska krav för Ti-målmaterial

För att säkerställa kvaliteten på avsatt film måste kvaliteten på målmaterialet strikt kontrolleras. Efter en hel del övning är de huvudsakliga faktorerna som påverkar kvaliteten på Ti-målmaterialet renhet, medelkornstorlek, kristallorientering och strukturens jämnhet, geometrisk form och storlek etc.

3.1 Renhet

Renheten hos Ti-målmaterialet har ett stort inflytande på sputtringsfilmens egenskaper.

Ju högre renheten hos Ti-målmaterialet, desto mindre föroreningselementpartiklar i Sputtering Ti-film, vilket resulterar i bättre filmegenskaper, inklusive korrosionsbeständighet, elektriska och optiska egenskaper. I praktiska tillämpningar är dock renhetskraven för Ti-målmaterial för olika tillämpningar olika. Till exempel är den allmänna dekorationsbeläggningen med Ti-målmaterialets renhetskrav inte krävande, och integrerad krets, bildskärm och andra fält med Ti-målmaterial renhetskrav är mycket högre. Som katodkällan i sputtering är föroreningselementen och porerna de viktigaste föroreningarna. Stomatalinklusionerna kommer i grunden att avlägsnas i processen med ingot-icke-destruktiva upptäckter av fel. De obehandlade stomatalinslutningarna kommer att ge upphov till fenolutsläppfenomen (Arcing) under förstoftning, och sedan påverka kvaliteten på den tunna filmen. Emellertid kan föroreningselementets innehåll endast återspeglas i resultaten av helelementanalysen. Ju lägre totala föroreningshalten är desto högre blir Ti-målmaterialets renhet. Tidiga inhemska inte höga renhet titan sputtering mål material, hänvisar till det inhemska och utländska Ti målmaterial tillverkningsföretag, efter 2013 standard utfärdat av den elektroniska filmen YS / T893-2013 med hög renhet titan sputtering mål material, reglerar tre renhet Ti mål material enkel förorening innehåll och totala föroreningar innehåll olika krav, standard denna standard gradvis standardisera upptagen Ti renhet av målmarknadens efterfrågan.

3,2 genomsnittlig kornstorlek

I allmänhet är Ti-målmaterialet av polykristallinsk struktur, med kornstorlek som sträcker sig från mikron till millimeter. Sprängningshastigheten för små kornmål är snabbare än den för grova kornmålet och tjockleksfördelningen av sputtering avsatt film är mer enhetlig för mål med liten skillnad i kornstorlek på sputterytan. Det är konstaterat att om kornstorleken för titanmålet styrs under 100 mikron och förändringen av kornstorleken hålls inom 20%, kan kvaliteten på förstoftningsfilmerna förbättras avsevärt. De genomsnittliga kornstorlekarna för Ti-mål som skall användas i integrerade kretsar måste generellt vara mindre än 30 mikron och de genomsnittliga kornstorlekarna är mindre än 10 mikron.

3,3 kristalliseringsorientering

Metall Ti är en tätt anordnad hexagonal struktur. Eftersom det är lätt att Ti-målatomer företrädesvis sputteras längs riktningen för de närmast inriktade hexagonala atomer under sputtering, kan förstoftningshastigheten ökas genom att man ändrar kristallstrukturen hos målmaterialet för att uppnå den högsta sputtermängden. För närvarande är kristallfamiljen av Ti-målsprutningsytan {1013} av de flesta integrerade kretsarna mer än 60%, kornorienteringen av målmaterial som produceras av olika tillverkare är något annorlunda och kristallriktningen hos Ti-målet har också ett stort inflytande på tjockleken enhetlighet av sputtering film. Filmstorleken för planskärm och dekorationsbeläggning är relativt tjock, så kornriktningsbehovet hos Ti-målmaterialet är relativt lågt.

3,4 enhetlighet av struktur

Strukturuniformitet är också ett viktigt index för att utvärdera kvaliteten på målmaterialet. För Ti-mål krävs inte bara förstoftningsplanet för målmaterialet utan även den normala riktningskompositionen, kornorienteringen och den genomsnittliga kornstorleksformigheten på sputterplanet. Endast på detta sätt kan Ti-film med jämn tjocklek, pålitlig kvalitet och konsekvent kornstorlek uppnås samtidigt inom Ti-målmaterialets livslängd.

3,5 geometrisk form och storlek

Det återspeglas huvudsakligen i maskinbearbetnings precision och kvalitet, till exempel bearbetningsstorlek, ytplanhet, grovhet etc. Om monteringshålets vinkelavvikelse är för stor kan den inte installeras korrekt. Liten tjocklek kommer att påverka målets livslängd. Storleken på tätningsytan och tätningsspåret är för grov, vilket leder till vakuumproblem efter att målmaterialet är installerat och leder till vattenläckage. Målning av ytbehandling av ytbehandling kan göra att ytan på målmaterialet är full av rika konvexa spetsar. Effekten av dessa konvexa spetsar förbättras kraftigt, vilket resulterar i att utloppsutsläppet avbryts, men för stor konvex sputteringskvalitet och stabiliteten är negativ.

3.6 svetsbindning

För närvarande om Ti / Al olikt metalldiffusionssvetsningsforskningspapper mer, vanligtvis för hög smältpunkt av titan och diffusionssvetsning med låg smältpunkt av aluminiummaterial, huvudsakligen baserat på enkelriktad eller dubbelriktad tryck eller vakuumdiffusionsbindningsteknik av het isostatisk pressteknik antogs för att realisera titan, aluminiummetallmaterial av högt tryck i direktdiffusionsbindning med låg temperatur. Ti / Cu och Cu-legering svetsning inhemska tillverkare har många applikationer, men få forskningspapper.

4. Utsikt över Ti-målmaterial

Globala målproduktionsbaser samlas snabbt i Asien. Med den snabba utvecklingen av inhemska högteknologiska industrier som halvledarintegrerad krets, planskärm och dekorativ beläggning expanderar Kinas målmaterialmarknad dag för dag och har gradvis blivit ett av världens största efterfråganområden för tunna filmmålmaterial, vilket ger möjligheter och utmaningar för utvecklingen av Kinas målmaterialindustri.

Under de senaste åren har den integrerade kretsindustrins investeringar varit en stor värme, enligt statistiken, endast 2015, 2016 i de integrerade kretsbranschens medel, nationell vetenskap och teknik, stora projekt (01, 02, 03) och lokala fonder, år har den inhemska förklarat under uppbyggnad eller planerar att starta wafer produktionslinjen är upp till 44, 300 av dem mm18 artikel, artikel 200 mm20, 6 150 mm. Driven av den enorma efterfrågan på marknaden är målmaterialindustrin bunden att locka uppmärksamhet och uppmärksamhet hos relevanta vetenskapliga forskningsinstitut och företag i Kina och har investerat mänskliga, materiella och finansiella resurser i forskning och utveckling och produktion av magnetstyrd stänk mål.

Ti målmaterial, som en unik gren av målmaterialfält, har applicerats i både halvledar Al-processen och Cu-processen, och har använts i stor utsträckning i LCD-industrin och dekorativa beläggningsindustrin. För närvarande är Ti målmaterial FoU och produktions baser huvudsakligen koncentrerade i Peking, Guangdong, Jiangsu, Zhejiang, Gansu och andra platser. På grund av målets råmaterial renhet, begränsningen av produktionsutrustning och teknik forskning och utvecklingsteknik, Ti målmaterial tillverkningsindustrin i vårt land är fortfarande i tidigt skede, den inhemska Ti målmaterial produktionsföretag tillhör kvaliteten och den grundläggande teknisk tröskel är låg, den traditionella bearbetningsmetoden, på pris för att vinna den låga nivån av sputtering målmaterialproducenter eller vinstbegränsad OEM-fabrik. En enda liten produktion skala, sort, teknik är inte heller stabil, hittills Kina (inklusive Taiwan), bara ett fåtal företag specialiserat på produktion av målmaterial, som YouYan miljoner guld, Jiang Feng elektronisk företag, produktion av Ti mål material långt långt kan inte tillgodose behoven av utvecklingen av marknaden, måste ett stort antal Ti-målmaterial fortfarande importeras från utlandet, råmaterial av hög renhetsmetall Ti målmaterial har genombrott, men de flesta måste fortfarande lita på importen.

Ti målmaterial, som ett slags material med speciellt ändamål, har ett starkt applikations syfte och tydlig tillämpningsbakgrund. Metallurgisk reningsteknik separerad från metall Ti, EB-vakuumsmältningsteknik, Ti ingots icke-destruktiva feldetekteringsteknik, föroreningsanalyssteknik med hög renhet Ti, preparatteknik för Ti-mål, sputteringsteknikberedningsteknik, sputteringsteknik och testfilm för tunna filmprestanda studerar helt enkelt Ti målet själv har ingen betydelse. R & D och produktion av Ti-målmaterial och dess efterföljande applikationsförbättring innebär en hel industrikedja från uppströms råmaterial till tillverkare av midstream-strömtillverkare och målmaterialtillverkare och nedströms Ti-målbeläggnings-chipapplikation. Förhållandet mellan Ti-målmaterialegenskaper och sputterfilmegenskaper bidrar inte bara till att erhålla filmegenskaper som uppfyller applikationskraven utan även bättre användning av målmaterial, vilket ger full roll till sin roll och främjar utvecklingen av målmaterialindustrin.

Är för närvarande i IC-industrin i det kinesiska blomstrandet, möjligheterna och utmaningarna sameksisterar, om du inte kan utnyttja möjligheten att rikta sig till materialtillverkning, filmtillverkning och testutrustning kommer klyftan mellan vårt land och internationell nivå att bli större och större , inte bara oförmögen att återfå den utländska ockupationen av hemmamarknaden, fler kan inte delta i den internationella marknaden konkurrensen.