Überblick über Sputtertargets in der IC-Fertigung
Technische Anforderungen für Sputtering-Targets
Für Sputtertargets, die bei der Herstellung integrierter Schaltkreise verwendet werden, gelten strenge technische Anforderungen, um optimale Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.Diese Targets müssen folgende Eigenschaften aufweisen hohe Metallreinheit mit strenger Kontrolle über den Gehalt an Verunreinigungen und Defekten.Die Reinheit dieser Targets liegt in der Regel zwischen 99,9 % und 99,9999 % (3N bis 6N), wodurch sichergestellt wird, dass die entstehenden Schichten frei von Verunreinigungen sind, die die Leistung der Geräte beeinträchtigen könnten.
Zusätzlich zur Reinheit, Gleichmäßigkeit des Korns und Faserrichtung sind entscheidend.Die Einheitlichkeit der Korngröße und -ausrichtung auf der Zieloberfläche gewährleistet eine gleichmäßige Schichtabscheidung, die für die präzise Herstellung integrierter Schaltungen unerlässlich ist.Jegliche Abweichung in der Kornstruktur kann zu uneinheitlichen Schichteigenschaften führen, die möglicherweise Defekte im Endprodukt verursachen.
Verarbeitungsgenauigkeit ist eine weitere wichtige Anforderung.Die Targets müssen mit hoher Präzision hergestellt werden, damit sie den maßlichen und strukturellen Anforderungen moderner Sputteranlagen gerecht werden.Dazu gehört die Einhaltung enger Toleranzen bei Parametern wie Oberflächenrauhigkeit, Dichte und Gleichmäßigkeit der Zusammensetzung.Die beim Magnetronsputtern verwendeten Targets beispielsweise erfordern ultrafeine Körner und eine ultrahohe Dichte, um eine effiziente und gleichmäßige Beschichtung zu erreichen.
Außerdem muss die Materialzusammensetzung und Gleichmäßigkeit des Gewebes muss genauestens kontrolliert werden.Dadurch wird sichergestellt, dass die abgeschiedenen Schichten die gewünschten mechanischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften aufweisen.So müssen beispielsweise der Oxidgehalt und die Oxidgröße genau gesteuert werden, um nachteilige Auswirkungen auf die Haftung und Integrität der Schichten zu vermeiden.
Und schließlich muss die magnetische Permeabilität bestimmter Targets, insbesondere solcher, die bei fortgeschrittenen Sputterverfahren wie HIPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering) verwendet werden, spielt eine entscheidende Rolle für die Effizienz und Qualität des Beschichtungsprozesses.Targets mit hoher magnetischer Permeabilität ermöglichen einen besseren Elektroneneinschluss und eine bessere Ionenbeschleunigung, was zu dichteren und besser haftenden Schichten führt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die technischen Anforderungen an Sputtertargets für die Herstellung integrierter Schaltkreise vielfältig sind und Reinheit, Korngleichmäßigkeit, Verarbeitungsgenauigkeit, Kontrolle der Zusammensetzung und magnetische Eigenschaften umfassen.Diese strengen Anforderungen stellen sicher, dass die Targets qualitativ hochwertige Schichten liefern können, die für die zuverlässige und leistungsstarke Herstellung integrierter Schaltungen unerlässlich sind.
Hochreine Sputtering-Targets
Hochreine Sputtertargets mit Reinheitsgraden von 99,9 % bis 99,9999 % (3N bis 6N) sind kritische Komponenten im PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition), das bei der Herstellung von elektronischen Bauteilen eingesetzt wird.Diese Targets bestehen in der Regel aus Metallen oder Nichtmetallen und sind für die Gewährleistung der Qualität und Leistung der Endprodukte unerlässlich.
KINTEK, ein führender Hersteller, ist auf die Herstellung von hochdichten, ultrahochreinen Sputtertargets spezialisiert und setzt dabei fortschrittliche Technologien wie Vakuumschmelzen/-gießen und heißisostatisches Pressen (HIP) ein.Diese Targets sind in verschiedenen Konfigurationen erhältlich, einschließlich Monoblock- oder Verbundformen, mit Abmessungen von bis zu 820 mm.Sie sind sorgfältig mit Merkmalen wie Bohrungen, Gewinden, Abschrägungen, Rillen und Rückseiten ausgestattet, um die Kompatibilität mit Standardpistolen und den neuesten Verarbeitungsgeräten für DC-, FM-, RF- und HIPIMS/HPPMS-Sputtertechniken zu gewährleisten.
Neben den Standardgrößen bietet KINTEK auch Targets in Forschungsgröße und kundenspezifische Optionen für spezielle Anforderungen an.Alle Targets und Verdampfungsmaterialien werden mit modernsten Verfahren wie Röntgenfluoreszenz (XRF), Glimmentladungs-Massenspektrometrie (GDMS) und induktiv gekoppeltem Plasma (ICP) streng analysiert, um ihre hohe Reinheit und Qualität zu gewährleisten.
Darüber hinaus bietet KINTEK Aufdampfmaterialien in verschiedenen Formen an, darunter Pellets, Stäbe, Stücke, Granulat, Butzen, Klumpen, Barren, Schrot und Abscheidekegel, die eine breite Palette von Anwendungen in der Halbleiterindustrie abdecken.
Spezifische Anwendungen von Sputtering Targets
Targets aus Aluminium (Al) und seinen Legierungen
Targets aus hochreinem Aluminium (Al) und seinen Legierungen spielen eine entscheidende Rolle im Back-End-Metallverbindungsprozess integrierter Schaltungen, insbesondere im 0,13-µm-Technologieknoten.Diese Targets sind unerlässlich, um die feinen Linienbreiten und die hohe Leitfähigkeit zu erreichen, die in modernen Halbleiterbauelementen erforderlich sind.Der Reinheitsgrad dieser Aluminiumtargets liegt in der Regel zwischen 99,9 % und 99,9999 % (3N bis 6N), so dass nur minimale Verunreinigungen auftreten, die die Leistung und Zuverlässigkeit der Verbindungen beeinträchtigen könnten.
Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise werden Aluminium und seine Legierungen in erster Linie für die Herstellung von Metallschichten verwendet, die verschiedene Komponenten innerhalb des Chips miteinander verbinden.Der 0,13-µm-Technologieknoten stellt einen kritischen Meilenstein dar, an dem die Industrie zu fortschrittlicheren und miniaturisierten Designs übergegangen ist, was Materialien mit überlegenen elektrischen und mechanischen Eigenschaften erfordert.Die Verwendung von hochreinen Aluminiumtargets in diesem Prozess gewährleistet, dass die entstehenden Metallschichten eine ausgezeichnete Gleichmäßigkeit und geringe Fehlerraten aufweisen, was für die Aufrechterhaltung der Signalintegrität und die Verringerung des Widerstands entscheidend ist.
Die Legierung von Aluminium mit Elementen wie Kupfer (Cu) und Silizium (Si) verbessert seine Leistung in bestimmten Anwendungen weiter.So sind Aluminium-Kupfer-Legierungen beispielsweise für ihre verbesserte Elektromigrationsbeständigkeit bekannt, die in Umgebungen mit hoher Stromdichte von entscheidender Bedeutung ist.Darüber hinaus trägt die Einbindung von Silizium in Aluminiumlegierungen dazu bei, die Bildung von Hillocks und Whiskern zu verringern, die Kurzschlüsse in den Verbindungen verursachen können.
Darüber hinaus ist die präzise Steuerung der Korngröße und -ausrichtung in diesen hochreinen Aluminiumtargets für das Erreichen der gewünschten mechanischen und elektrischen Eigenschaften von entscheidender Bedeutung.Diese Kontrolle wird durch fortschrittliche Fertigungstechniken erreicht, die sicherstellen, dass die Targets die strengen Anforderungen der Halbleiterindustrie erfüllen.Die Gleichmäßigkeit dieser Eigenschaften über die gesamte Oberfläche des Targets ist entscheidend für die Konsistenz der abgeschiedenen Schicht, die sich direkt auf die Ausbeute und Leistung des endgültigen integrierten Schaltkreises auswirkt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass hochreines Aluminium und seine Legierungs-Targets im 0,13-µm-Technologieknoten und darüber hinaus unverzichtbar sind, da sie die Herstellung leistungsstarker und zuverlässiger metallischer Verbindungen in integrierten Schaltungen ermöglichen.Ihre überragende Reinheit in Verbindung mit optimierten Legierungszusammensetzungen und präzisen Herstellungsprozessen gewährleistet, dass diese Targets die anspruchsvollen Standards der Halbleiterindustrie erfüllen.
Titan (Ti) Targets
Targets aus hochreinem Titan (Ti) spielen eine entscheidende Rolle bei der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), insbesondere bei der Herstellung von hochreinen Titanmetallschichten.Diese Targets werden vorwiegend in Technologieknoten von 0,13 µm und darüber verwendet, wo die strengen Reinheitsanforderungen für die Aufrechterhaltung der Integrität und Leistung der integrierten Schaltkreise wesentlich sind.
Die Hauptfunktion dieser Titantargets besteht darin, die Abscheidung gleichmäßiger und hochwertiger Titanfilme zu erleichtern, die für die Funktionalität und Zuverlässigkeit von Halbleiterbauelementen unerlässlich sind.Die hohe Reinheit dieser Targets, die in der Regel zwischen 99,9 % und 99,9999 % (3N bis 6N) liegt, gewährleistet, dass die entstehenden Schichten frei von Verunreinigungen sind, die die Leistung des Bauelements beeinträchtigen könnten.
Neben der Verwendung im 0,13-µm-Technologieknoten werden Titantargets auch in fortgeschritteneren Knoten eingesetzt, wo ihre Fähigkeit zur Herstellung konsistenter und defektfreier Schichten von größter Bedeutung ist.Dies unterstreicht die Vielseitigkeit und Robustheit von Titantargets bei der Erfüllung der sich weiterentwickelnden Anforderungen der Halbleiterherstellung.
Darüber hinaus tragen die hohe Verarbeitungsgenauigkeit und die Gleichmäßigkeit der Kornrichtung in diesen Targets zur allgemeinen Effizienz und Effektivität des PVD-Verfahrens bei.Dadurch wird sichergestellt, dass die Titanschichten gut auf dem Substrat haften und die gewünschten mechanischen und elektrischen Eigenschaften aufweisen, wodurch die Gesamtleistung der integrierten Schaltungen verbessert wird.
Kupfer (Cu) und seine Legierungsbestandteile
Kupfer hat sich als bevorzugtes metallisches Verbindungsmaterial herauskristallisiert und ersetzt ab dem 0,13-µm-Technologieknoten allmählich das Aluminium.Dieser Übergang wird durch den Bedarf an hochreinen Kupfermetalltargets vorangetrieben, die für die Aufrechterhaltung der Integrität und Leistung integrierter Schaltungen unerlässlich sind.Die Umstellung auf Kupferverbindungen ist in erster Linie auf die überlegene elektrische Leitfähigkeit und den geringeren Widerstand von Kupfer im Vergleich zu Aluminium zurückzuführen, was für die Verringerung der Signalverzögerungen und des Stromverbrauchs in modernen Halbleiterbauelementen entscheidend ist.
Hochreine Kupfertargets, in der Regel mit einem Reinheitsgrad von 99,9 % bis 99,9999 % (3N bis 6N), werden sorgfältig hergestellt, um die strengen Anforderungen der Halbleiterindustrie zu erfüllen.Diese Targets müssen eine hohe Gleichmäßigkeit in der Kornstruktur und -ausrichtung aufweisen, um eine gleichmäßige Abscheidung von Kupferschichten während des PVD-Verfahrens (Physical Vapor Deposition) zu gewährleisten.Darüber hinaus ist die Kontrolle von Verunreinigungen und Defekten von entscheidender Bedeutung, um nachteilige Auswirkungen auf die Leistung und Zuverlässigkeit des Bauteils zu verhindern.
Die Verwendung von Kupferverbindungen ist in verschiedenen Technologieknoten weit verbreitet, von 0,13 µm und darunter, wo es eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Geschwindigkeit und Effizienz integrierter Schaltungen spielt.Da die Technologie weiter voranschreitet, wird die Nachfrage nach hochreinen Kupfertargets wahrscheinlich steigen und die Position von Kupfer als Schlüsselmaterial in der Halbleiterfertigung weiter festigen.
Tantal (Ta) Targets
Hochreine Tantal-Metalltargets spielen eine zentrale Rolle bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen, insbesondere als Sperrschicht für Kupfer (Cu)-Verbindungen.Diese Targets sind für Technologieknoten von 130µm und darunter unerlässlich, wo die Integrität und Zuverlässigkeit der Verbindungen entscheidend sind.Die Hauptfunktion von Tantal besteht in diesem Zusammenhang darin, die Diffusion von Kupfer in die dielektrischen Schichten zu verhindern und so die strukturelle Integrität und die elektrische Leistung des Chips zu erhalten.
In der Halbleiterindustrie ist die Nachfrage nach hochreinen Tantal-Targets aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften stark angestiegen.Der hohe Schmelzpunkt und die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Tantal machen es zu einem idealen Material für diese Anwendung.Die Reinheitsanforderungen für diese Targets liegen in der Regel zwischen 99,9 % und 99,9999 % (3N bis 6N), so dass nur minimale Verunreinigungen auftreten, die die Leistung der integrierten Schaltungen beeinträchtigen könnten.
Die Verwendung von Tantal-Targets beschränkt sich nicht nur auf die Funktion als Sperrschicht.Sie tragen auch zur Gesamtleistung und Langlebigkeit der Geräte bei.So gewährleistet beispielsweise die gleichmäßige Abscheidung von Tantalschichten durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) gleichbleibende elektrische Eigenschaften auf dem gesamten Chip.Diese Einheitlichkeit ist entscheidend für die Einhaltung der hohen Standards der modernen Halbleiterfertigung.
Außerdem hat die Integration von Tantal-Targets in den Herstellungsprozess zu Fortschritten bei der Miniaturisierung von Chips geführt.Mit der Verkleinerung der Technologieknoten wird der Bedarf an Materialien, die die zunehmende Komplexität und Dichte der Verbindungen effektiv bewältigen können, immer deutlicher.Die Fähigkeit von Tantal, eine stabile und wirksame Barriere in diesen kleineren Maßstäben zu bilden, macht es zu einem unverzichtbaren Bestandteil bei der Herstellung moderner integrierter Schaltungen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass hochreine Tantal-Metalltargets nicht nur eine passive Komponente im Halbleiterherstellungsprozess sind; sie tragen aktiv zur Leistung, Zuverlässigkeit und Miniaturisierung von integrierten Schaltkreisen bei.Ihre einzigartigen Eigenschaften und strengen Reinheitsanforderungen machen sie zu einem kritischen Element im ständigen Streben nach technologischer Innovation in der Halbleiterindustrie.
Kobalt (Co) Targets
Kobaltsilicid (CoSi₂) ist für seine außergewöhnliche Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen bekannt, die dafür sorgt, dass es seine strukturelle Integrität auch unter extremen Bedingungen beibehält.Diese Eigenschaft ist vor allem bei der Herstellung integrierter Schaltkreise von entscheidender Bedeutung, wo die Werkstoffe den harten Bedingungen der Hochtemperaturverarbeitung standhalten müssen.Darüber hinaus weist Kobaltsilicid eine lobenswerte elektrische und thermische Leitfähigkeit auf, was es zu einer idealen Wahl für Anwendungen macht, die eine effiziente Wärmeableitung und zuverlässige elektrische Leistung erfordern.
Im Bereich der Halbleiterherstellung werden Kobaltsilizid-Targets in einer Reihe von Technologieknoten eingesetzt, die vom 0,18-µm-Knoten bis zum 90-nm-Knoten reichen.Diese Vielseitigkeit unterstreicht die Bedeutung des Materials in der Branche, in der Fortschritte bei den Technologieknotenpunkten Materialien erfordern, die sich an schrumpfende Geometrien anpassen können, ohne Kompromisse bei der Leistung einzugehen.Die Fähigkeit des Materials, sich nahtlos in diese fortschrittlichen Prozesse zu integrieren, unterstreicht seinen Wert für die moderne Herstellung integrierter Schaltungen.
Darüber hinaus erhöht die Kompatibilität von Kobaltsilicid mit verschiedenen Abscheidungstechniken, wie der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), seinen Nutzen weiter.Diese Kompatibilität gewährleistet, dass es gleichmäßig auf Substrate aufgebracht werden kann, was zur Herstellung hochwertiger, zuverlässiger Halbleiterbauelemente beiträgt.Da die Halbleiterindustrie die Grenzen der Miniaturisierung immer weiter vorantreibt, ist Kobaltsilicid ein beständiges Material, das den sich entwickelnden Anforderungen bei der Herstellung integrierter Schaltkreise gewachsen ist.
Nickel (Ni)-Legierungs-Targets
Nickelsilizide werden durch die präzise Wechselwirkung eines hochreinen Nickelmetalltargets mit einem Siliziumsubstrat synthetisiert, was durch das PVD-Sputterverfahren (Physical Vapor Deposition) erleichtert wird.Diese Methode ist von zentraler Bedeutung für die Herstellung integrierter Schaltkreise, insbesondere für die Technologieknoten bei 65nm und darunter.Die hohe Reinheit des Nickel-Targets, die in der Regel zwischen 99,9 % und 99,9999 % (3N bis 6N) liegt, gewährleistet die Bildung einer gleichmäßigen und fehlerfreien Nickel-Silicid-Schicht, die für die Leistung und Zuverlässigkeit moderner Halbleiterbauelemente entscheidend ist.
Beim PVD-Sputterverfahren wird das Nickel-Target mit hochenergetischen Teilchen beschossen, wodurch es in einen Dampf zerfällt, der dann auf dem Siliziumsubstrat kondensiert und eine dünne Schicht bildet.Diese Technik ermöglicht nicht nur eine genaue Kontrolle der Schichtdicke, sondern gewährleistet auch, dass die entstehende Nickelsilicidschicht hervorragende elektrische und thermische Eigenschaften aufweist.Diese Eigenschaften sind für den effizienten Betrieb der integrierten Schaltungen, insbesondere in Hochgeschwindigkeits- und Hochtemperaturumgebungen, unerlässlich.
Im Zusammenhang mit der Halbleiterherstellung ist die Verwendung von Nickelsilizid-Targets besonders wichtig für den Back-End-Metall-Verbindungsprozess.Hier wirkt die Nickel-Silizid-Schicht als Barriere- und Diffusionsschicht, die die Vermischung verschiedener Metallschichten verhindert und die Gesamtstabilität der Verbindungsstruktur erhöht.Dies ist besonders wichtig bei den Technologieknotenpunkten von 65 nm und darunter, wo die Miniaturisierung von Komponenten Materialien mit überlegenen Leistungsmerkmalen erfordert.
Die Herstellung von Nickelsiliziden durch PVD-Sputtern ist ein komplexer, aber hochgradig kontrollierter Prozess, bei dem die Reinheit und Einheitlichkeit des Nickel-Targets genauestens beachtet werden muss.Die entstehenden Nickelsilizidschichten sind ein wesentlicher Bestandteil der Funktionalität moderner Halbleiterbauelemente und tragen zu deren Effizienz, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit bei.
Targets aus Wolfram (W) und Legierungen
Hochreines Wolfram (W)-Metall ist ein Eckpfeiler bei der Herstellung von Logikbausteinen und Speicherchips, bei denen seine außergewöhnlichen Eigenschaften genutzt werden, um kritische Funktionalitäten zu erreichen.Der Reinheitsgrad des in diesen Anwendungen verwendeten Wolframs übersteigt in der Regel 5N (99,999 %) und gewährleistet minimale Verunreinigungen, die die Integrität der integrierten Schaltungen beeinträchtigen könnten.
Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise wird Wolfram vor allem für das Kontaktlochverfahren verwendet.Dieser Prozess ist von zentraler Bedeutung für die Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen den verschiedenen Schichten des Chips und ermöglicht den nahtlosen Fluss elektrischer Signale.Der hohe Reinheitsgrad von Wolframtargets ist wichtig, um mögliche Kurzschlüsse oder Lecks zu vermeiden, die durch Verunreinigungen entstehen könnten.
Darüber hinaus sind die strengen Reinheitsanforderungen für Wolframtargets nicht nur eine Frage der Vermeidung von Defekten; sie sind auch entscheidend für die Aufrechterhaltung der Einheitlichkeit und Zuverlässigkeit der abgeschiedenen Wolframschichten.Die Gleichmäßigkeit dieser Schichten ist entscheidend für die Gewährleistung einer gleichmäßigen elektrischen Leistung auf dem gesamten Chip, was für die Gesamtfunktionalität und den Ertrag der integrierten Schaltkreise von entscheidender Bedeutung ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die hochreinen Wolframtargets eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von Kontaktlöchern spielen und die Zuverlässigkeit und Leistung von Logikbausteinen und Speicherchips gewährleisten.Die anspruchsvollen Reinheitsstandards, die in der Regel über 5N liegen, sind unerlässlich, um die hohen Anforderungen der modernen Fertigung integrierter Schaltkreise zu erfüllen.
Targets aus seltenen Metallen, Edelmetallen und Speziallegierungen
Targets aus seltenen Edelmetallen wie Platin (Pt), Ruthenium (Ru) und Iridium (Ir) sowie spezielle Legierungs-Targets spielen bei der Herstellung von Chips für integrierte Schaltkreise eine entscheidende Rolle.Diese Materialien sind unverzichtbar für die Bildung von Hochleistungsmetallschichten, die für die komplizierten Prozesse bei der Halbleiterherstellung unerlässlich sind.
Die Nachfrage nach hochdichten und leistungsstarken Beschichtungen macht den Einsatz dieser seltenen und kostbaren Metalle erforderlich, da sie hervorragende Eigenschaften wie ausgezeichnete Leitfähigkeit, hohe Schmelzpunkte und Korrosionsbeständigkeit bieten.Die Herstellung dieser Targets stellt jedoch eine Reihe von Herausforderungen dar, insbesondere die Aufrechterhaltung der Reinheit und Gleichmäßigkeit, die für eine präzise Dünnschichtabscheidung erforderlich sind.
Neben der Gewinnung und Reinigung des Rohmaterials müssen diese Targets auch verschiedenen makroskopischen Fehlerarten standhalten, was die Prozesskontrolle und Wiederholbarkeit erheblich beeinträchtigen kann.Die Komplexität dieser Materialien unterstreicht die entscheidende Rolle, die sie bei der Gewährleistung der Zuverlässigkeit und Effizienz integrierter Schaltkreise spielen, was sie zu einem Eckpfeiler bei der Weiterentwicklung der Halbleitertechnologie macht.
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