Tantaalpoeder voor halfgeleider-sputterdoelen
Met de snelle ontwikkeling van halfgeleidertechnologie neemt de vraag naar tantaal als sputterfolie geleidelijk toe. In geïntegreerde schakelingen wordt tantaal gebruikt als diffusiebarrière. Het wordt tussen silicium- en kopergeleiders geplaatst. Veelgebruikte targets zijn over het algemeen gemaakt van tantaalstaven, maar in sommige speciale gevallen, zoals nb-siliciumlegeringstargets, kan de I/M-methode niet worden gebruikt vanwege de verschillende smeltpunten van nb en silicium en de lage taaiheid van siliciumverbindingen. Alleen poedermetallurgie kan als target worden gebruikt.
De prestatie van het doel heeft direct invloed op de prestatie van de gesputterde film. Bij de vorming van de film mogen geen stoffen aanwezig zijn die het halfgeleiderapparaat vervuilen.
Wanneer de sputterfilm wordt gevormd, worden er onzuiverheden in het tantaal (legering, verbinding) doelwit geïntroduceerd als er onzuiverheden in de sputterkamer zitten. Hierdoor hechten grove deeltjes zich aan het substraat en ontstaat er kortsluiting in het filmcircuit.
Tegelijkertijd zullen onzuiverheden ook de reden worden voor de toename van uitsteekseldeeltjes in de film. Daarom zijn er hoge eisen aan de kwaliteit van lithiumpoeder en tantaaldoelen. Hoewel de prestaties van metaaltantaal relatief stabiel zijn, is metaaltantaalpoeder met fijnere deeltjesgrootte actiever en reageert het met zuurstof, stikstof, enz. bij kamertemperatuur, wat het gehalte aan onzuiverheden zoals zuurstof en stikstof in tantaalpoeder verhoogt.
Hoewel de zuiverheid van sommige metalen tantaalproducten, zoals commercieel verkrijgbare tantaalstaven, 99,995% of zelfs hoger kan zijn, geldt: hoe fijner het tantaalpoeder, hoe hoger de bijbehorende activiteit, en het vermogen om zuurstof, stikstof, waterstof en koolstof te adsorberen neemt ook dienovereenkomstig toe. Daarom is het altijd als vrij moeilijk en lastig beschouwd om de zuiverheid van tantaalpoeder te verhogen tot meer dan 99,99%.
Het verkleinen van de deeltjesgrootte van tantaalpoeder is echter zeer noodzakelijk om de kwaliteit van tantaalpoeder en tantaaldoelen te verbeteren. Het doelmateriaalveld hoopt tantaalpoeder met een hoge zuiverheid te verkrijgen met een gemiddelde deeltjesgrootte D50<25 μm.
Momenteel gebruikt het productieproces van conventionele metallurgische tantaalpoeder de methode van gelijktijdige dehydrogenering en zuurstofreductie. Vanwege verschillende gebruiksrichtingen zijn de vereisten voor zuiverheid en deeltjesgrootte van gewone metallurgische tantaalpoeder niet hoog. Het proces van gelijktijdige dehydrogenering en zuurstofreductie kan effectief kosten besparen.
De dehydrogenering is het verhitten en ontleden van tantaalhydride om de geadsorbeerde waterstof te verwijderen. De ontledingstemperatuur van tantaalhydride is 600 graden, maar de snelheid is extreem laag.
Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de ontledingssnelheid toe. Een grote hoeveelheid waterstof begint vrij te komen boven de 800 graden. Om waterstof volledig vrij te laten komen, moet de temperatuur hoger zijn dan 800 graden. Hoe hoger de temperatuur, hoe grondiger de dehydrogenering.
