Обзор напыляемых мишеней в производстве ИС
Технические требования к мишеням для напыления
К мишеням для напыления, используемым в процессе производства интегральных схем, предъявляются строгие технические требования для обеспечения оптимальной производительности и надежности. Эти мишени должны обладать высокой чистотой металла при строгом контроле содержания примесей и уровня дефектов. Чистота таких мишеней обычно составляет от 99,9 до 99,9999 % (от 3N до 6N), что гарантирует отсутствие в получаемых пленках примесей, которые могут ухудшить характеристики устройства.
В дополнение к чистоте однородность зерна и направление зёрен имеют решающее значение. Равномерность размера и ориентации зерен на поверхности мишени обеспечивает равномерное осаждение пленки, что необходимо для точного изготовления интегральных схем. Любое изменение структуры зерна может привести к неоднородности свойств пленки, что может стать причиной дефектов в конечном продукте.
Точность обработки еще одно ключевое требование. Мишени должны быть изготовлены с высокой точностью, чтобы соответствовать размерным и структурным требованиям современного оборудования для напыления. Это включает в себя соблюдение жестких допусков на такие параметры, как шероховатость поверхности, плотность и однородность состава. Например, мишени, используемые в магнетронном распылении, требуют сверхмелкого зерна и сверхвысокой плотности для достижения эффективного и равномерного покрытия.
Кроме того, необходимо состав материала и однородность ткани должны тщательно контролироваться. Это гарантирует, что осажденные пленки будут обладать желаемыми механическими, электрическими и магнитными свойствами. Например, необходимо точно контролировать содержание и размер оксидов, чтобы предотвратить негативное влияние на адгезию и целостность пленки.
Наконец, необходимо обеспечить магнитная проницаемость некоторых мишеней, особенно тех, которые используются в передовых методах напыления, таких как HIPIMS (высокомощное импульсное магнетронное напыление), играет решающую роль в эффективности и качестве процесса нанесения покрытий. Мишени с высокой магнитной проницаемостью способствуют лучшему удержанию электронов и ускорению ионов, что приводит к получению более плотных и адгезивных пленок.
Таким образом, технические требования к мишеням для напыления в производстве интегральных схем многогранны и включают в себя чистоту, однородность зерна, точность обработки, контроль состава и магнитных свойств. Эти жесткие требования обеспечивают получение высококачественных пленок, необходимых для надежного и высокопроизводительного изготовления интегральных схем.
Мишени для напыления высокой чистоты
Высокочистые мишени для напыления с чистотой от 99,9 до 99,9999 % (от 3N до 6N) являются важнейшими компонентами процесса физического осаждения из паровой фазы (PVD), используемого при производстве электронных компонентов. Эти мишени обычно изготавливаются из металлов или неметаллов и необходимы для обеспечения качества и производительности конечных продуктов.
Компания KINTEK, ведущий производитель, специализируется на производстве мишеней для напыления высокой плотности и сверхвысокой чистоты с использованием передовых технологий, таких как вакуумное плавление/литье и горячее изостатическое прессование (HIP). Эти мишени доступны в различных конфигурациях, включая моноблочные или связанные формы, с размерами до 820 мм. Они тщательно разработаны с учетом таких особенностей, как расположение отверстий, резьба, фаски, канавки и подложка, чтобы обеспечить совместимость как со стандартными пистолетами, так и с новейшим технологическим оборудованием для DC, FM, RF и HIPIMS/HPPMS методов напыления.
Помимо стандартных размеров, KINTEK также предлагает мишени исследовательского размера и индивидуальные варианты для удовлетворения специфических требований. Все мишени и материалы для испарения проходят тщательный анализ с использованием современных методов, таких как рентгенофлуоресцентный анализ (XRF), масс-спектрометрия с тлеющим разрядом (GDMS) и индуктивно-связанная плазма (ICP), чтобы гарантировать их высокую чистоту и качество.
Кроме того, KINTEK поставляет сыпучие испарительные материалы в различных формах, включая гранулы, стержни, куски, гранулы, пули, куски, слитки, дробь и конусы для осаждения, удовлетворяя широкий спектр применений в полупроводниковой промышленности.
Конкретные области применения мишеней для напыления
Мишени для алюминия (Al) и его сплавов
Высокочистые мишени из алюминия (Al) и его сплавов играют важнейшую роль в процессе металлических соединений интегральных схем, особенно в технологическом узле 0,13 мкм. Эти мишени необходимы для достижения тонкой ширины линий и высокой проводимости, требуемых в современных полупроводниковых устройствах. Чистота этих алюминиевых мишеней обычно составляет от 99,9 до 99,9999 % (от 3N до 6N), что обеспечивает минимальное количество примесей, которые могут повлиять на производительность и надежность межсоединений.
В контексте производства интегральных схем алюминий и его сплавы используются в основном для создания металлических слоев, соединяющих различные компоненты внутри микросхемы. Технологический узел 0,13 мкм представляет собой важнейшую веху, когда промышленность переходит к более совершенным и миниатюрным конструкциям, требующим материалов с превосходными электрическими и механическими свойствами. Использование высокочистых алюминиевых мишеней в этом процессе гарантирует, что получаемые металлические пленки обладают превосходной однородностью и низким уровнем дефектов, что крайне важно для поддержания целостности сигнала и снижения сопротивления.
Легирование алюминия такими элементами, как медь (Cu) и кремний (Si), еще больше улучшает его характеристики в конкретных приложениях. Например, сплавы алюминия с медью известны своей повышенной устойчивостью к электромиграции, что очень важно в средах с высокой плотностью тока. Кроме того, включение кремния в алюминиевые сплавы помогает уменьшить образование бугров и вискеров, которые могут вызывать короткие замыкания в межсоединениях.
Более того, точный контроль размера и ориентации зерен в этих высокочистых алюминиевых мишенях необходим для достижения желаемых механических и электрических свойств. Этот контроль достигается с помощью передовых технологий производства, которые обеспечивают соответствие мишеней строгим требованиям полупроводниковой промышленности. Равномерность этих свойств по всей поверхности мишени имеет решающее значение для однородности осажденной пленки, что напрямую влияет на выход и производительность конечной интегральной схемы.
Таким образом, высокочистый алюминий и мишени из его сплавов незаменимы в технологическом узле 0,13 мкм и далее, позволяя изготавливать высокопроизводительные и надежные металлические межсоединения в интегральных схемах. Превосходная чистота этих мишеней в сочетании с оптимизированными составами сплавов и точными производственными процессами обеспечивает их соответствие высоким стандартам полупроводниковой промышленности.
Титановые (Ti) мишени
Мишени из титана (Ti) высокой чистоты играют важнейшую роль в процессе физического осаждения из паровой фазы (PVD), в частности при изготовлении металлических пленок титана высокой чистоты. Эти мишени преимущественно используются в технологических узлах от 0,13 мкм и выше, где строгие требования к чистоте необходимы для поддержания целостности и производительности интегральных схем.
Основная функция этих титановых мишеней - способствовать осаждению равномерных и высококачественных титановых пленок, которые являются неотъемлемой частью функциональности и надежности полупроводниковых устройств. Высокая чистота этих мишеней, обычно составляющая от 99,9 до 99,9999 % (от 3N до 6N), гарантирует отсутствие в получаемых пленках примесей, которые могут повлиять на характеристики устройства.
Помимо использования в технологическом узле 0,13 мкм, титановые мишени применяются и в более продвинутых узлах, где их способность создавать стабильные и бездефектные пленки имеет первостепенное значение. Это подчеркивает универсальность и прочность титановых мишеней, отвечающих меняющимся требованиям производства полупроводников.
Кроме того, высокая точность обработки и равномерность направления зерен в этих мишенях способствуют повышению общей эффективности и результативности процесса PVD. Это гарантирует, что титановые пленки хорошо прилипают к подложке и демонстрируют желаемые механические и электрические свойства, тем самым повышая общую производительность интегральных схем.
Цели из меди (Cu) и ее сплавов
Медь стала предпочтительным металлическим материалом для межсоединений, постепенно вытесняя алюминий, начиная с технологического узла 0,13 мкм. Этот переход обусловлен потребностью в металлических мишенях из меди высокой чистоты, которые необходимы для поддержания целостности и производительности интегральных схем. Переход на медные межсоединения обусловлен в первую очередь превосходной электропроводностью меди и ее более низким сопротивлением по сравнению с алюминием, что имеет решающее значение для снижения задержек сигналов и энергопотребления в современных полупроводниковых устройствах.
Мишени из меди высокой чистоты, как правило, с чистотой от 99,9 до 99,9999 % (от 3N до 6N), тщательно обрабатываются, чтобы соответствовать строгим требованиям полупроводниковой промышленности. Эти мишени должны обладать высокой однородностью структуры и ориентации зерен, обеспечивая равномерное осаждение медных слоев в процессе физического осаждения из паровой фазы (PVD). Кроме того, контроль примесей и дефектов имеет решающее значение для предотвращения любого негативного влияния на производительность и надежность устройства.
Использование медных межсоединений получило широкое распространение в различных технологических узлах, начиная с 0,13 мкм и ниже, где они играют ключевую роль в повышении скорости и эффективности интегральных схем. По мере развития технологий спрос на мишени из меди высокой чистоты будет расти, что еще больше укрепит позиции меди как ключевого материала в полупроводниковом производстве.
Мишени из тантала (Ta)
Металлические мишени из тантала высокой чистоты играют ключевую роль в производстве микросхем интегральных схем, особенно в качестве барьерного слоя для медных (Cu) межсоединений. Эти мишени необходимы для технологических узлов 130 мкм и ниже, где целостность и надежность межсоединений имеют решающее значение. Основная функция тантала в этом контексте - предотвращать диффузию меди в диэлектрические слои, тем самым сохраняя структурную целостность и электрические характеристики чипа.
В полупроводниковой промышленности спрос на танталовые мишени высокой чистоты резко возрос благодаря их уникальным свойствам. Высокая температура плавления тантала и его отличная устойчивость к коррозии делают его идеальным материалом для этих целей. Требования к чистоте таких мишеней обычно составляют от 99,9 до 99,9999 % (от 3N до 6N), что обеспечивает минимальное количество примесей, которые могут повлиять на производительность интегральных схем.
Применение танталовых мишеней не ограничивается только использованием в качестве барьерного слоя. Они также способствуют повышению общей производительности и долговечности устройств. Например, равномерное осаждение танталовых пленок с помощью процессов физического осаждения из паровой фазы (PVD) обеспечивает стабильность электрических свойств микросхемы. Такая однородность крайне важна для поддержания высоких стандартов современного полупроводникового производства.
Кроме того, интеграция танталовых мишеней в процесс производства привела к миниатюризации чипов. По мере уменьшения технологических узлов возрастает потребность в материалах, способных эффективно управлять растущей сложностью и плотностью межсоединений. Способность тантала формировать стабильный и эффективный барьер при таких малых масштабах делает его незаменимым компонентом при производстве передовых интегральных схем.
Таким образом, металлические мишени из тантала высокой чистоты - это не просто пассивный компонент в процессе производства полупроводников; они вносят активный вклад в производительность, надежность и миниатюризацию чипов интегральных схем. Их уникальные свойства и строгие требования к чистоте делают их критически важным элементом в постоянном стремлении к технологическим инновациям в полупроводниковой промышленности.
Цели из кобальта (Co)
Силицид кобальта (CoSi₂) славится своей исключительной устойчивостью к высокотемпературному окислению, что позволяет ему сохранять структурную целостность даже в экстремальных условиях. Это свойство особенно важно при изготовлении интегральных схем, где материалы должны выдерживать жесткие условия высокотемпературной обработки. Кроме того, силицид кобальта обладает превосходной электро- и теплопроводностью, что делает его идеальным выбором для приложений, требующих эффективного отвода тепла и надежных электрических характеристик.
В сфере производства полупроводников мишени из силицида кобальта используются в различных технологических узлах, начиная с 0,18 мкм и заканчивая 90 нм. Такая универсальность подчеркивает его важность для отрасли, где развитие технологических узлов требует материалов, способных адаптироваться к уменьшающимся геометриям без ущерба для производительности. Способность материала легко интегрироваться в эти передовые процессы подчеркивает его ценность в современном производстве интегральных схем.
Кроме того, совместимость силицида кобальта с различными методами осаждения, такими как физическое осаждение из паровой фазы (PVD), еще больше повышает его полезность. Такая совместимость обеспечивает равномерное нанесение на подложки, что способствует производству высококачественных и надежных полупроводниковых устройств. Поскольку полупроводниковая промышленность продолжает расширять границы миниатюризации, силицид кобальта остается неизменным материалом, готовым удовлетворить растущие требования к производству интегральных схем.
Мишени из сплавов никеля (Ni)
Силициды никеля синтезируются путем точного взаимодействия высокочистой металлической мишени из никеля с кремниевой подложкой с помощью процесса физического осаждения из паровой фазы (PVD). Этот метод играет ключевую роль в производстве интегральных схем, особенно для технологических узлов 65 нм и ниже. Высокая чистота никелевой мишени, обычно составляющая от 99,9 до 99,9999 % (от 3N до 6N), обеспечивает формирование равномерного и бездефектного слоя силицида никеля, что имеет решающее значение для производительности и надежности современных полупроводниковых устройств.
Процесс PVD-напыления включает в себя бомбардировку никелевой мишени высокоэнергетическими частицами, в результате чего она распадается на пары, которые затем конденсируются на кремниевой подложке, образуя тонкую пленку. Эта технология позволяет не только точно контролировать толщину пленки, но и гарантирует, что полученный слой силицида никеля обладает превосходными электрическими и тепловыми свойствами. Эти свойства необходимы для эффективной работы интегральных схем, особенно в высокоскоростных и высокотемпературных условиях.
В контексте производства полупроводников использование мишеней из силицида никеля особенно важно в процессе обратной металлической разводки. Здесь слой силицида никеля выступает в качестве барьерного и диффузионного слоя, предотвращая смешение различных металлических слоев и повышая общую стабильность структуры межсоединений. Это особенно важно для технологических узлов 65 нм и ниже, где миниатюризация компонентов требует материалов с превосходными эксплуатационными характеристиками.
Изготовление силицидов никеля методом PVD-напыления - сложный, но высококонтролируемый процесс, требующий тщательного внимания к чистоте и однородности никелевой мишени. Получаемые слои силицида никеля являются неотъемлемой частью функциональности современных полупроводниковых устройств, способствуя повышению их эффективности, надежности и долговечности.
Мишени из вольфрама (W) и сплавов
Высокочистый металл вольфрам (W) является краеугольным камнем в производстве логических устройств и чипов памяти, где его исключительные свойства используются для достижения критически важных функциональных возможностей. Чистота вольфрама, используемого в этих приложениях, обычно превышает 5N (99,999%), что обеспечивает минимальный уровень примесей, которые могут нарушить целостность интегральных схем.
В контексте производства интегральных схем вольфрам преимущественно используется в процессе изготовления контактных отверстий. Этот процесс имеет ключевое значение для создания электрических соединений между различными слоями микросхемы, обеспечивая беспрепятственный поток электрических сигналов. Высокая чистота вольфрамовых мишеней необходима для предотвращения возможных электрических замыканий или утечек, которые могут возникнуть из-за наличия примесей.
Более того, строгие требования к чистоте вольфрамовых мишеней - это не просто вопрос предотвращения дефектов; они также имеют решающее значение для поддержания однородности и надежности осажденных вольфрамовых пленок. Однородность этих пленок имеет решающее значение для обеспечения стабильных электрических характеристик по всему чипу, что крайне важно для общей функциональности и выхода интегральных схем.
Таким образом, высокочистые вольфрамовые мишени играют важнейшую роль в процессе изготовления контактных отверстий, обеспечивая надежность и производительность логических устройств и микросхем памяти. Строгие стандарты чистоты, как правило, выше 5N, необходимы для удовлетворения высоких требований современного производства интегральных схем.
Мишени из редких и драгоценных металлов и специальных сплавов
Мишени из редких драгоценных металлов, включая платину (Pt), рутений (Ru) и иридий (Ir), а также мишени из специальных сплавов играют ключевую роль в изготовлении микросхем логических устройств интегральных схем. Эти материалы незаменимы при формировании высокоэффективных металлических пленок, которые необходимы для сложных процессов, связанных с производством полупроводников.
Спрос на высокоплотные и высокоэффективные покрытия обуславливает необходимость использования этих редких и драгоценных металлов, поскольку они обладают такими превосходными свойствами, как отличная проводимость, высокие температуры плавления и устойчивость к коррозии. Однако производство этих материалов сопряжено с рядом трудностей, в частности с обеспечением чистоты и однородности, необходимых для точного осаждения тонких пленок.
Помимо добычи и очистки сырья, эти мишени должны выдерживать различные макроскопические режимы разрушения, что может существенно повлиять на контроль и воспроизводимость процесса. Сложность этих материалов подчеркивает критическую роль, которую они играют в обеспечении надежности и эффективности интегральных схем, что делает их краеугольным камнем в развитии полупроводниковой технологии.
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ ДЛЯ БЕСПЛАТНОЙ КОНСУЛЬТАЦИИ
Продукты и услуги KINTEK LAB SOLUTION получили признание клиентов по всему миру. Наши сотрудники будут рады помочь с любым вашим запросом. Свяжитесь с нами для бесплатной консультации и поговорите со специалистом по продукту, чтобы найти наиболее подходящее решение для ваших задач!