Pembangunan sasaran titanium magnetron akan dikaji semula

Pembangunan magnetron sputtering sasaran titanium dikaji semula

IKS PVD, pembuatan mesin vakum vakum PVD, hubungi kami sekarang, iks.pvd @ foxmail.com

Sebagai bahan filem tipis yang penting dalam bidang maklumat elektronik, titanium kesucian yang tinggi adalah permintaan pesat dengan perkembangan pesat IC China, pameran kapal terbang, tenaga suria dan industri lain. Teknologi spontan Magnetron (PVD) merupakan salah satu teknologi utama untuk menyiapkan bahan-bahan filem tipis, dan bahan sasaran titanium yang sputtering tinggi kemurnian tinggi adalah bahan laras utama dalam teknologi magnetron sputtering, yang mempunyai prospek permohonan pasaran yang luas. Bahan sasaran Titanium sebagai bahan lapisan tambah nilai tinggi, dalam aspek seperti kemurnian kimia, prestasi organisasi mempunyai keperluan yang ketat, kandungan teknikal yang tinggi, kesukaran pemprosesan adalah besar, perusahaan pembuatan bahan sasaran di negara kita mula agak terlambat dalam bidang yang tinggi - Pengeluaran bahan sasaran, agak mundur dari segi kemurnian bahan mentah asas, teknik penyediaan seperti sasaran kawalan, teknologi teras teknologi cetakan di dalam dan luar negara juga mempunyai jurang tertentu. Menerajui aplikasi high-end hiliran, pembangunan bahan target titanium yang berkecepatan tinggi yang menjuntai adalah langkah penting untuk merealisasikan penyelidikan dan pembangunan bahan-bahan utama dalam industri pembuatan maklumat elektronik dan mempromosikan transformasi mewah dan menaik taraf industri titanium .

Keperluan permohonan dan prestasi sasaran titanium

Magnetron sputtering Ti bahan sasaran terutamanya digunakan dalam industri elektronik dan maklumat, seperti litar bersepadu, skrin paparan kapal terbang dan bidang salutan hiasan industri automotif hiasan rumah, seperti salutan hiasan kaca dan salutan hiasan hab. Keperluan bahan sasaran dari industri yang berbeza juga sangat berbeza, terutamanya termasuk: kemurnian, struktur mikro, prestasi kimpalan, ketepatan dimensi dan beberapa aspek, keperluan indeks khusus adalah seperti berikut :

1) Kesucian: litar bukan bersepadu: 99.9%; Litar bersepadu untuk: 99.995%, 99.99%.

2) Mikrostruktur: litar unintegrated: purata bijirin kurang daripada 100 mikron; Litar bersepadu: bijirin purata adalah kurang daripada 30 mikron, purata butiran ultrafine kurang daripada 10 mikron

3) Prestasi kimpalan: litar bukan bersepadu: brazing, monomer; Litar bersepadu untuk: monomer, pateri, kimpalan resapan

4) Ketepatan dimensi: untuk litar yang tidak bersepadu: 0.1mm; Untuk litar tidak bersepadu: 0.01mm.

1.1 Ti bahan sasaran untuk litar bersepadu

Keaslian bahan sasaran litar bersepadu lebih besar daripada 99.995% ke atas, dan pada masa ini ia bergantung kepada import. Pada tahun 2013, industri litar bersepadu China mencapai hasil jualan sebanyak 250.8 bilion yuan dan jumlah import sebanyak 231.3 bilion dolar AS, menjadi komoditi import terbesar China buat kali pertama. Pada tahun 2014, hasil jualan industri litar bersepadu adalah 267.2 bilion yuan, dan jumlah import masih mencapai 217.6 bilion dolar. Bahan sasaran untuk litar bersepadu menduduki sebahagian besar dalam pasaran bahan sasaran global.

Bahan-bahan sasaran: pengeluaran Ti puri tinggi terutama tertumpu di Amerika Syarikat, Jepun dan negara-negara lain, seperti Honeywell Amerika Syarikat, Jepun dan Osaka industri titanium Jepun. Sejak tahun 2010, institut penyelidikan logam nonferrous Beijing, industri zunyi titanium dan ningbo chuangrun telah melancarkan produk-produk domestik yang tinggi puri Ti, tetapi kestabilan produk masih perlu dipertingkatkan.

Ti: struktur bahan sasaran utama pembangunan ruang faundri awal adalah besar, penggunaan utama 100 ~ 150 mm magnetron sputtering mesin, dan kuasa kecil, filem sputtering tebal, saiz cip adalah lebih besar, prestasi tunggal bahan sasaran dapat memenuhi keperluan penggunaan mesin pada masa itu, litar bersepadu dengan bahan sasaran Ti terutamanya dari 100 ~ 150 mm monomer dan gabungan sasaran, seperti jenis tipikal 3180, jenis bahan sasaran 3290, dan lain-lain. Tahap kedua, menurut perkembangan undang-undang Moore, cip, linewidth sempit, pengecoran terutamanya menggunakan 150 ~ 200 mm sputtering mesin, untuk meningkatkan ruang keuntungan, mesin meningkatkan tenaga sputtering, ini memerlukan saiz peningkatan sasaran, sambil mengekalkan kekonduksian terma yang tinggi, harga rendah dan kekuatan tertentu, tempoh ini Ti sasaran bahan oleh aluminium aloi backplane resapan kimpalan dan mematri aloi tembaga backboard dua struktur diberi keutamaan kepada, seperti TN biasa, TTN ketik, jenis Endura5500 bahan sasaran, dll. Pada tahap ketiga, dengan pengembangan lintasan terpadu, lebar garis cip menjadi lebih sempit. Pada masa ini, kilang pengeluar cip terutamanya menggunakan mesin sputtering 200 ~ 300mm. Dalam usaha untuk meningkatkan ruang keuntungan, kuasa sputtering mesin meningkat, yang memerlukan saiz bahan sasaran untuk ditingkatkan, sambil mengekalkan kekonduksian terma yang tinggi dan intensiti yang mencukupi. Dalam tempoh ini, sasaran Ti terutamanya dikimpal dengan plat belakang aloi tembaga, seperti sasaran utama SIP arus perdana.

Ti aspek pemprosesan dan pembuatan bahan sasaran: pasaran awal di rumah dan di luar negeri, oleh Amerika Syarikat, Jepun dan pengeluar besar lain bahan sasaran monopoli, selepas 2000 tahun industri pembuatan domestik secara beransur-ansur ke dalam pasaran sasaran, sasaran akhir rendah untuk mula mengimport kemurnian tinggi Dari pemprosesan bahan mentah, dalam tahun-tahun kebelakangan ini oleh pembangunan pesat domestik Ti bahan pembuatan perusahaan sasaran, bahagian pasaran secara beransur-ansur berkembang ke Taiwan, Eropah dan Amerika Syarikat dan pasaran lain, seperti YouYan juta emas dan Jiang Feng elektronik dua fokus tumpuan perusahaan pembuatan bahan selama bertahun-tahun. Perusahaan pembuatan domestik sasaran juga membangunkan bahan sasaran bersama-sama dengan pengeluar mesin magnetron sputtering domestik untuk mempromosikan pembangunan industri domestik magnetron lenturan bersepadu.

1.2 Ti bahan sasaran untuk paparan pesawat

Memaparkan panel rata termasuk: paparan kristal cecair (LCD), paparan plasma (PDP), paparan paparan medan (el), paparan pelepasan medan (FED).

Pada masa ini, pasaran LCD adalah yang terbesar di pasaran paparan panel rata dengan bahagian lebih daripada 90%. LCD dipercayai merupakan prospek yang paling banyak digunakan dalam peranti paparan skrin rata, ia memperluaskan pelbagai aplikasi monitor, monitor komputer notebook, monitor komputer desktop, TV LCD definisi tinggi dan komunikasi mudah alih, semua jenis produk LCD jenis baru sedang memukul tabiat hidup rakyat, dan mempromosikan perkembangan pesat industri maklumat di dunia. Teknologi Tft-lcd adalah sejenis teknologi yang menggabungkan teknologi mikroelektronik dan teknologi kristal cair dengan mahir. Pada masa ini, ia telah menjadi teknologi arus perdana pameran pesawat, yang dibahagikan kepada al-mo, al-ti, cu-mo dan proses lain.

Filem nipis paparan planar kebanyakannya dibentuk oleh sputtering. Al, Cu, Ti, Mo dan sasaran lain adalah sasaran logam utama untuk pameran pesawat pada masa ini. Kemurnian Ti menargetkan untuk paparan pesawat adalah lebih daripada 99.9%. Bahan mentah ini boleh dibuat di China. Barisan generasi Tft-lcd6 MENGGUNAKAN bahan sasaran Tiang datar dengan saiz besar, bahan target plat yang disejukkan di dalam air aloi tembaga digunakan dalam struktur, dan CLP panda digunakan.

Pada masa ini, barisan generasi tertinggi di dunia yang dibina oleh China - barisan generasi 10.5 hefei terutamanya menghasilkan paparan kristal cecair ultra tinggi definisi tinggi (uhd), dengan kapasiti reka bentuk sebanyak 90,000 substrat kaca sebulan. Saiz substrat kaca adalah 3,370 x2,940mm, dengan jumlah pelaburan sebanyak 40 bilion yuan. Ia akan dimasukkan ke dalam pengeluaran pada suku kedua 2018.

2. Magnetron sputtering Ti teknologi penyediaan sasaran

Teknologi penyediaan bahan baku dan kaedah bahan sasaran mengikut proses pengeluaran dapat dibahagikan kepada (kemudian dirujuk sebagai EB billet) dan balok elektron vakum lebur dari arka listrik peleburan kelabu (kemudian dirujuk sebagai (VAR) billet) dua jenis besar, dalam proses penyediaan bahan sasaran, selain mengendalikan ketulenan bahan, ketumpatan, ukuran bijirin dan orientasi kristal, kondisi proses perlakuan panas, proses pembentukan selanjutnya perlu dikendalikan dengan ketat, untuk memastikan kualiti bahan sasaran.

Bagi bahan mentah yang mempunyai ketulenan yang tinggi Ti, unsur-unsur kekotoran dengan titik lebur yang tinggi dalam matriks Ti biasanya dikeluarkan oleh elektrolisis cair, dan selanjutnya disucikan oleh lebur rasuk elektron vakum. Peleburan rasuk elektron vakum adalah menggunakan pengeboman rasuk elektron bertenaga tinggi pada permukaan logam, dan kemudian suhu secara beransur-ansur meningkat sehingga logam cair. Unsur-unsur yang mempunyai tekanan wap yang tinggi akan menjadi yang pertama menguap, dan unsur-unsur dengan tekanan wap yang rendah akan tetap dalam cair. Semakin besar perbezaan antara unsur-unsur kekotoran dan tekanan wap matriks, semakin baik kesan pemurnian. Walau bagaimanapun, kelebihan penapisan vakum selepas lebur adalah unsur-unsur pencemaran dalam matriks Ti boleh dikeluarkan tanpa memperkenalkan kekotoran lain. Oleh itu, apabila elektrolisis Ti 99.99% elektrolisis oleh peleburan rasuk elektron dalam persekitaran vakum yang tinggi (10-4 di atas), unsur kekotoran (Fe, Co, Cu) dengan tekanan wap tepu yang lebih tinggi daripada tekanan wap ketepuan elemen Ti itu sendiri ( Fe, Co, Cu) dalam bahan mentah akan diberi keutamaan untuk gelombang, untuk mengurangkan kandungan kekotoran dalam matriks dan mencapai tujuan pemurnian. Kemurnian logam tinggi Ti dengan 99.995 + kesucian boleh diperoleh dengan menggabungkan dua kaedah.

Untuk bahan mentah dengan ketulenan 99.9% Ti, gred 0 sponge Ti kebanyakannya digunakan untuk dicelupkan oleh relau arka elektrik yang dibekalkan vakum, dan kemudian kosong dibuka dengan menempa panas untuk membentuk kosong kecil. Ti bahan baku logam penyediaan kedua-dua kaedah melalui ubah bentuk mekanikal terma haba keseluruhan mikrostruktur permukaan sputtering adalah konsisten, kemudian machined, mengikat, pembersihan dan proses pembungkusan ke dalam penyediaan litar bersepadu dengan magnetron sputtering Ti, bahan sasaran untuk 300 mm mesin digunakan untuk bahan sasaran Ti tinggi yang khusus, sebelum permukaan bahan sasaran yang rosak sebelum pembungkusan dan pemercikan mengurangkan dipasang pada mesin sputtering digunakan untuk Membakar sasaran masa sasaran (Waktu pembakaran).

Kaedah penyediaan bahan sasaran litar bersepadu mempunyai teknologi yang kompleks dan kos yang agak tinggi .

3. Keperluan teknikal untuk bahan sasaran Ti

Untuk memastikan kualiti filem yang disimpan, kualiti bahan sasaran mesti dikawal ketat. Selepas banyak amalan, faktor utama yang mempengaruhi kualiti bahan sasaran Ti termasuk kesucian, saiz bijian purata, orientasi kristal dan keseragaman struktur, bentuk dan saiz geometri, dan lain-lain.

3.1 Kemurnian

Keaslian bahan sasaran Ti mempunyai pengaruh yang besar terhadap sifat-sifat filem sputtering.

Semakin tinggi ketulenan bahan sasaran Ti, zarah-zarah unsur kurang pengotor dalam sputtering Ti filem, mengakibatkan sifat filem yang lebih baik, termasuk ketahanan kakisan, sifat elektrik dan optik. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi praktikal, keperluan ketulenan bahan sasaran Ti untuk aplikasi yang berbeza adalah berbeza. Sebagai contoh, salutan hiasan am dengan keperluan ketulenan bahan sasaran Ti tidak menuntut, dan litar bersepadu, badan paparan dan medan lain dengan keperluan bahan ketulenan target Ti jauh lebih tinggi. Oleh kerana sumber katod dalam sputtering, unsur-unsur kekotoran dan inklusi liang adalah sumber pencemaran utama. Kemasukan stomatal pada dasarnya akan dihapuskan dalam proses pengesanan kecacatan yang tidak menentu. Kemasukan stomatal yang tidak tercapai akan menghasilkan fenomena pelepasan tip (Arcing) semasa sputtering, dan kemudian menjejaskan kualiti filem nipis. Walau bagaimanapun, kandungan elemen pencemaran hanya dapat dilihat dalam hasil analisis keseluruhan elemen. Semakin rendah jumlah kandungan kotor, semakin tinggi kemurnian bahan sasaran Ti akan menjadi. Bahan-bahan sasaran awal domestik tidak tinggi tinggi titanium sputtering, merujuk kepada domestik dan asing Ti syarikat pembuatan bahan sasaran, selepas 2013 standard yang dikeluarkan oleh YS / T893-2013 filem elektronik dengan bahan-bahan sasaran titanium kemurnian tinggi kemerosotan, peraturan tiga ketulenan Ti sasaran bahan kandungan kotor tunggal dan jumlah kandungan kotor yang berbeza permintaan, standard ini secara beransur-ansur menyeragamkan kesucian Ti sibuk permintaan pasaran sasaran.

3.2 saiz bijian purata

Secara umumnya, bahan sasaran Ti adalah struktur polikristalin, dengan saiz butiran dari mikron hingga milimeter. Kadar sputtering bijirin bersaiz kecil lebih cepat daripada target bijirin kasar, dan pengedaran ketebalan filem yang dipancarkan didasari lebih seragam untuk sasaran dengan perbezaan kecil dalam ukuran butir pada permukaan sputtering. Adalah didapati bahawa jika saiz bijirin sasaran titanium dikawal di bawah 100 mikron, dan perubahan saiz butiran disimpan dalam lingkungan 20%, kualiti filem sputtering dapat bertambah baik. Saiz bijian purata Ti sasaran untuk digunakan dalam litar bersepadu biasanya diperlukan kurang daripada 30 mikron, dan saiz bijian purata kurang daripada 10 mikron.

3.3 orientasi penghabluran

Metal Ti adalah struktur heksagon yang padat. Memandangkan mudah untuk atom sasaran Ti menjadi lebih disengajakan di sepanjang arah atom heksagon yang paling rapat disusun semasa sputtering, kadar sputtering dapat ditingkatkan dengan mengubah struktur kristal bahan sasaran untuk mencapai kadar sputtering tertinggi. Pada masa ini, keluarga kristal Ti target sputtering permukaan {1013} litar paling bersepadu adalah lebih daripada 60%, orientasi bijirin bahan sasaran dihasilkan oleh pengeluar yang berbeza sedikit berbeza, dan arah kristal Ti sasaran juga mempunyai pengaruh yang besar pada ketebalan keseragaman filem sputtering. Saiz filem paparan kapal terbang dan salutan hiasan agak tebal, jadi keperluan orientasi butir bahan sasaran Ti agak rendah.

3.4 keseragaman struktur

Keseragaman struktur juga merupakan salah satu indeks penting untuk menilai kualiti bahan sasaran. Untuk sasaran Ti, bukan hanya satah sputtering bahan sasaran, tetapi juga komposisi arah normal, orientasi butir dan keseragaman ukuran butir rata-rata pada pesawat sputtering diperlukan. Hanya dengan cara ini filem Ti dengan ketebalan seragam, kualiti yang boleh dipercayai dan saiz bijirin yang konsisten diperoleh pada masa yang sama dalam kehidupan perkhidmatan bahan sasaran Ti.

3.5 bentuk dan saiz geometri

Ia terutamanya ditunjukkan dalam ketepatan dan kualiti pemesinan, seperti saiz pemesinan, kekasaran permukaan, kekasaran, dan lain-lain. Jika sisihan Sudut lubang pelekap terlalu besar, ia tidak boleh dipasang dengan betul; Ketebalan kecil akan menjejaskan hayat perkhidmatan sasaran; Saiz permukaan pengedap dan alur pengedap terlalu kasar, yang akan menyebabkan masalah vakum setelah bahan sasaran dipasang dan menyebabkan kebocoran air. Rawatan permukaan gelinciran sasaran boleh membuat permukaan bahan sasaran penuh tip cembung yang kaya, di bawah kesan kesan ujung, potensi tip cembung akan sangat bertambah baik, sehingga pelepasan media pecah, tetapi cembung yang terlalu besar sputtering dan kestabilan adalah buruk.

3.6 ikatan kimpalan

Pada masa ini mengenai kertas penyelidikan pengelasan kimpalan Ti / Al yang berbeza, biasanya untuk titik lebur tinggi titanium dan penyebaran kimpalan titik lebur rendah bahan aluminium, terutamanya berdasarkan tekanan satu arah atau tekanan dua hala atau teknologi penyebaran vakum panas teknologi menekan isostatik telah digunakan untuk merealisasikan titanium, bahan aluminium logam tekanan tinggi dalam ikatan penyebaran langsung suhu rendah. Ti / Cu dan aloi pengelasan aloi domestik mempunyai banyak aplikasi, tetapi beberapa kertas penyelidikan.

4. Prospek bahan sasaran Ti

Pangkalan pembuatan sasaran global dengan cepat mengumpul di Asia. Dengan perkembangan pesat industri berteknologi tinggi domestik seperti litar bersepadu semikonduktor, pameran kapal terbang dan salutan hiasan, pasaran bahan sasaran China berkembang dari hari ke hari, dan secara beransur-ansur menjadi salah satu kawasan permintaan terbesar di dunia untuk bahan sasaran filem tipis, yang menyediakan peluang dan cabaran untuk pembangunan industri pembuatan bahan sasaran China.

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, dalam dana industri litar bersepadu, projek-projek utama sains dan teknologi negara (01, 02, 03) dan dana tempatan, mengetuai pasukan, pelaburan industri litar bersepadu adalah panas besar, menurut statistik, hanya 2015, 2016 dua tahun, domestik telah diisytiharkan dalam pembinaan atau perancangan untuk memulakan talian pengeluaran wafer sehingga 44, 300 daripada mereka mm18 artikel, artikel 200 mm20, 6 150 mm. Didorong oleh permintaan pasaran yang besar, industri bahan sasaran terikat untuk menarik perhatian dan perhatian institut penyelidikan saintifik yang relevan dan perusahaan di China, dan telah melaburkan sumber manusia, bahan dan kewangan dalam penyelidikan dan pembangunan dan pengeluaran percikan magnetik sasaran.

Ti bahan sasaran, sebagai cawangan unik bidang bahan sasaran, telah digunakan dalam kedua proses semikonduktor Al dan proses Cu, dan telah digunakan secara meluas dalam industri LCD dan industri salutan hiasan. Pada masa ini, bahan sasaran R & d dan asas produksi terutamanya tertumpu di Beijing, guangdong, jiangsu, zhejiang, gansu dan tempat-tempat lain. Oleh kerana ketulenan bahan baku sasaran, keterbatasan peralatan pengeluaran dan penyelidikan teknologi dan teknologi pembangunan, Ti industri bahan pembuatan bahan sasaran di negara kita masih di peringkat awal, domestik produksi bahan sasaran Ti milik kepunyaan kualiti dan asas ambang teknikal rendah, kaedah pemprosesan tradisional, pada harga untuk memenangi pengeluar bahan sasaran yang rendah, atau keuntungan OEM yang terhad. Skala pengeluaran tunggal tunggal, pelbagai, teknologi juga tidak stabil, setakat ini, China (termasuk Taiwan), hanya beberapa syarikat khusus dalam pengeluaran bahan sasaran, seperti YouYan juta emas, Jiang Feng elektronik perusahaan, produksi bahan sasaran Ti jauh tidak dapat memenuhi keperluan pembangunan pasaran, sejumlah besar bahan sasaran TI masih perlu untuk mengimport dari luar negeri, bahan baku bahan ketulenan tinggi Ti bahan sasaran mempunyai penemuan, tetapi kebanyakan masih perlu bergantung pada impor.

Ti bahan sasaran, sebagai sejenis bahan dengan tujuan khas, mempunyai tujuan permohonan yang kuat dan latar belakang aplikasi yang jelas. Teknologi pemurnian metalurgi yang dipisahkan dari teknologi Ti, teknologi pengoksidaan vakum EB, teknologi pengesanan kecacatan Ti ingot yang tidak terancam, teknologi penularan kecacatan ketulinan yang tinggi Ti, teknologi penyediaan sasaran Ti, teknologi penyediaan mesin sputtering, teknologi sputtering dan teknologi ujian prestasi tipis filem yang hanya mengkaji Ti sasarannya sendiri tidak mempunyai kepentingan. R & d dan pengeluaran bahan sasaran Ti dan peningkatan aplikasi seterusnya melibatkan rantaian keseluruhan industri dari bahan mentah hulu ke pengeluar peralatan pertengahan aliran dan pengeluar bahan sasaran, dan aplikasi cip lapisan hiliran Ti. Hubungan antara ciri-ciri bahan sasaran Ti dan sifat-sifat filem sputtering tidak hanya kondusif untuk mendapatkan sifat filem yang memenuhi keperluan aplikasi, tetapi juga untuk menggunakan bahan sasaran yang lebih baik, memberikan permainan penuh kepada peranannya dan mempromosikan pembangunan industri bahan sasaran.

Saat ini di industri IC di China berkembang pesat, peluang dan cabaran berdampingan, jika Anda tidak dapat merebut peluang untuk menargetkan pembuatan bahan, peralatan pembuatan dan pengujian film, jurang antara negara dan tingkat internasional akan menjadi lebih besar dan lebih besar , bukan sahaja tidak dapat mengembalikan pendudukan asing pasaran domestik, lebih banyak tidak dapat ikut serta dalam persaingan pasar internasional.