Matériau cible hafnium

Les applications finales les plus importantes et les plus élevées - des matériaux cibles de Hafnium sont concentrées dans l'industrie des semi-conducteurs, qui est un matériau de base clé indispensable.

High - κ Diélectrique: Il s'agit de l'application la plus révolutionnaire des matériaux cibles de Hafnium. Au fur et à mesure que les tailles de transistor diminuent au niveau nanométrique, les diélectriques de grille de dioxyde de silicium traditionnel (SiO ₂) deviennent inutilisables en raison d'un courant de fuite excessif. En utilisant un film mince d'oxyde de hafnium pulvérisé (HFO ₂) au lieu de SiO ₂, en raison de sa constante diélectrique extrêmement élevée (valeur kappa), le même effet de capacité peut être obtenu avec une épaisseur physique plus épais, supprimant efficacement le courant de fuite des portes et permettre à la loi de Moore de continuer. Presque toutes les puces avancées modernes (comme Intel à partir de nœuds 45 nm) utilisent des supports Kappa élevés à base de hafnium.

Électrode de porte métallique: Utilisée en conjonction avec des diélectriques de porte Kappa élevés, des films minces métalliques hafnium peuvent également être utilisés comme matériaux d'électrode de grille pour les transistors.

Couche de barrière résistante à la diffusion: Dans la structure d'interconnexion des copeaux, les films minces de hafnium ou de nitrure de hafnium (HFN) peuvent servir d'excellentes couches de barrière, empêchant les atomes de cuivre (CU) de diffuser en silicium ou des couches diélectriques et des performances de dispositif dommageable.
Usure résistante et corrosion - Revêtement résistant: dans les champs des outils, des moules, des dispositifs médicaux, etc., des revêtements de nitrure de hafnium (HFN) formés par la pulvérisation (généralement jaune doré) ont une dureté, une résistance à l'usure et une stabilité chimique, qui sont utilisées pour améliorer la durée de travail.

Brève description du processus de préparation

Préparer des cibles de hafnium de qualité élevées - est un processus à forte intensité de technologie

1. Fonctionnement et purification: obtenir une pureté élevée - et des lingots uniformément composés à travers la fusion du faisceau d'électrons (EBM) ou la fusion de l'arc sous vide (VAR).
Traitement du plastique: affiner la taille des grains par le forgeage, le roulement et d'autres méthodes pour former une forme préliminaire.
2. Métallurgie de poudre (commune): le processus plus grand public est de façonner la poudre de hafnium pureté élevée - par la pression isostatique froide (CIP) ou le pressante isostatique chaude (Hip), puis le frittage sous une température élevée et un vide élevé pour obtenir une densité élevée -, fine-
3. Traitement mécanique: Traitez avec précision le blanc cible à la taille et à la forme finales souhaitées, et assurez-vous que la surface de liaison avec la plaque arrière est complètement plate.
4. Liaison: Il est fermement lié à la plaque de support (généralement du cuivre ou de l'aluminium) par le brasage ou l'adhésif conducteur pour faciliter l'installation et le refroidissement.

En tant que matériau central de la technologie de dépôt de vapeur physique élevé -, les performances de la cible Hafnium déterminent directement la qualité du film final et la fiabilité de l'appareil. Pour réaliser ses fonctionnalités, il doit répondre aux exigences de caractéristiques de base extrêmement exigeantes suivantes.

La pureté ultra élevée est l'âme des matériaux cibles du hafnium. Pour les applications de qualité semi-conducteur, la pureté du matériau cible doit généralement atteindre 99,95% (3N5) ​​ou même 99,999% (5N) ou plus. Tous les éléments d'impureté de trace, tels que le fer, le sodium, l'uranium, le thorium, etc., entreront dans le film mince pendant le processus de pulvérisation, devenant des pièges à charge ou des centres de diffusion de porteurs, détériorer sérieusement les propriétés électriques du film mince (tel qu'une diminution de la mobilité et une augmentation du courant de fuite), conduisant finalement à la performance du circuit intégré instable ou défaillant. Par conséquent, Ultra - La grande pureté est la principale condition préalable pour assurer les propriétés intrinsèques des films minces.

La haute densité et la microstructure uniforme sont la base physique pour assurer la stabilité du processus de pulvérisation. Le matériau cible doit être presque complètement dense, sans défauts tels que les pores ou les fissures à l'intérieur, et la taille des grains doit être petite et répartie uniformément. Un matériau cible qui n'est pas dense ou qui a une microstructure inégale peut provoquer des fluctuations du taux de formation des films et du micro arc pendant la pulvérisation, conduisant à l'introduction de polluants mortels de particules dans le film mince et provoquant des courtes circuits de puce. La structure des grains uniformes et fins assure la cohérence du taux de pulvérisation et la répétabilité du processus.

La composition chimique précise renforce les matériaux cibles du hafnium avec diversité fonctionnelle. Selon différents scénarios d'application, la forme chimique du matériau cible doit être conçue et contrôlée avec précision. Il peut s'agir d'une cible de hafnium en métal pur utilisé pour déposer des couches conductrices; Il peut également s'agir d'une cible d'oxyde de hafnium (HFO ₂), utilisé pour préparer des films minces de kappa élevés comme diélectriques de grille pour les transistors; Il peut également s'agir d'une cible de nitrure de hafnium (HFN) utilisée pour générer des revêtements résistants à usure de surhard - ou des barrières de diffusion. Chaque composant correspond à une fonction complètement différente et son rapport élémentaire doit être contrôlé avec précision.

Une variété de formes et de tailles est une exigence inévitable pour son application d'ingénierie. Le matériau cible Hafnium n'est pas un échantillon à l'échelle de laboratoire, mais un produit industriel qui doit être associé à des équipements de pulvérisation commerciaux. Par conséquent, il doit être transformé en formes spécifiques (le plus souvent circulaire et rectangulaire), et sa taille doit être parfaitement adaptée à la conception de la chambre, à la taille du substrat et à la plaque arrière de la machine à pulvériser pour assurer un dépôt de film mince uniforme en grande production -.

Le matériau cible de Hafnium est une force motrice clé pour l'industrie des semi-conducteurs pour se diriger vers l'ère nanométrique. Bien qu'il soit caché à l'intérieur des chambres de l'équipement de fabrication, les minuscules films minces qu'il prépare déterminent directement les performances, la consommation d'énergie et la fiabilité des processeurs et autres puces. Il s'agit de l'un des matériaux de la pierre angulaire des technologies de l'information moderne et a une valeur ajoutée technique extrêmement élevée.

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