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高纯金属材料的应用和发展

Date:2018-12-27 16:58

高纯钨

        纯度达到99.999%(5N)和99.9999%(6N)的纯钨材料,称之为高纯钨。高纯钨的总杂质元素含量应被控制在1 ppm~10 ppm(10-6~10-5)之间,对于某些特别杂质元素的含量,如放射性元素、碱金属元素、重金属元素和气体元素等还分别有特殊的要求。由于放射性元素U和Th具有a 射线,在记忆回路中可引起“软误差”而影响电路的质量和性能,所以在高纯钨的杂质元素中,要求U和Th的含量应特别低,一般来说应低至1 ppb(即1×10-9)以下,最低达到0.1 ppb(1×10-10)。另外,高纯钨对于碱金属元素(K、Na、Li)的含量也分别有严格要求。高纯钨主要被制备成纯金属靶材或合金靶材,通过磁控溅射的方式得到符合要求的功能薄膜。由于高纯钨(5 N或6 N)具有对电子迁移的高电阻、高温稳定性以及能形成稳定的硅化物,在电子工业中以薄膜形式用作栅极、连接和障碍金属。高纯钨及钨硅、钨钛溅射靶材常被施以薄膜形式用于超大规模集成电路作为电阻层、扩散阻挡层、过渡层等以及在金属氧化物半导体型晶体管中作为门材料及连接材料等。现代电子、半导体、光伏产业的飞速发展,对材料特别是金属材料的纯度要求近乎苛刻完美。高纯钨由于其极高的性能表现而在其中扮演着十分重要的角色。
 

高纯钼  

        纯度达到99.99%(4N)和99.999%(5N)的纯钼材料,称之为高纯钼。高纯钼的总杂质元素含量相应被控制在100 ppm~10 ppm(10-4~10-5)之间。和高纯钨一样,对于高纯钼中某些特别杂质元素的含量,如放射性元素、碱金属元素、重金属元素和气体元素等也分别有特殊的要求。由于高纯钼主要应用于靶材领域,所以一般要求U +Th和碱金属的含量十分低。由于高纯钼材料的实验开发较晚,工业化制造更是无从说起,其用途在几年前还往往被工业级或粉冶级的普通钼材料代替。然而,近年来半导体产业的突飞猛进以及高精密电子产品快速升级换代,大大促进了对基础材料更高更新的要求。和高纯钨一样,高纯钼主要被制备成纯金属靶材或合金靶材,通过磁控溅射的方式得到符合要求的功能薄膜。溅射的工作原理是用高速粒子轰击靶材,使靶材表面的金属原子脱离靶材,以薄膜的形式沉积到玻璃或其他基板上,最终形成复杂的配线结构。相对于普通钼靶而言,高纯钼溅射靶材由于其杂质含量极少、化学纯度很高,从而可形成更高品质的薄膜材料,现已广泛用于制造薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD);半导体工业大规模集成电路的配线材料;太阳能工业新型薄膜系太阳能电池;以及其它高新材料领域。半导体等大型集成电路对金属材料的纯度要求极高,高纯钼由于其极优的性能表现而在现代电子、半导体、光伏产业中成为首选的高端优质材料。
 

溅射靶材

Sputter 磁控溅镀原理
         Sputter 在辞典中意思为:(植物)溅散。此之所谓溅镀乃指物体以离子撞击时,被溅射飞散出。因被溅射飞散的物体附著于目标基板上而制成薄膜。在日光灯的插座附近常见的变黑现象,即为身边最赏见之例,此乃因日光灯的电极被溅射出而附著于周围所形成。溅镀现象,自19 世纪被发现以来,就不受欢迎,特别在放电管领域中尤当防止。近年来被引用于薄膜制作技术效效佳,将成为可用之物。薄膜制作的应用研究,当初主要为Bell Lab.及Western Electric 公司,于1963 年制成全长10m 左右的连续溅镀装置。1966 年由IBM 公司发表高周波溅镀技术,使得绝缘物之薄膜亦可制作。后经种种研究至今已达“不管基板的材料为何,皆可被覆盖任何材质之薄膜”目的境地。而若要制作一薄膜,至少需要有装置薄膜的基板及保持真空状况的道具(内部机构)。这种道具即为制作一空间,并使用真空泵将其内气体抽出的必要。Sputter 溅镀定义:在一相对稳定真空状态下,阴阳极间产生辉光放电,极间气体分子被离子化而产生带电电荷,其中正离子受阴极之负电位加速运动而撞击阴极上之靶材,将其原子等粒子溅出,此溅出之原子则沉积于阳极之基板上而形成薄膜,此物理现象即称溅镀。

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