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集成电路制造用溅射靶材的应用及发展趋势
在半导体集成电路制造工艺过程中以具有较低电阻率的铜导体薄膜代替铝膜布线工艺; 在平面显示器产业中, 各种不同的显示器(如LCD、PDP、OL ED 及FED 等) 的同步发展, 以期有朝一日能大量取代体积大而笨重的阴极射线管显示器(CRT ) , 作为电脑及计算机的显示器; 在信息存储产业中, 磁介质记录机的存储容量不断增加, 新的光碟式记录体又不断推陈出新。这些都对所需溅射靶材的质量提出了越来越高的要求, 在需求数量方面也是逐渐增加。据统计1998 年全球使用了大约2690 t重的各类溅射靶材, 溅射出了317×1000000m ² 的薄膜; 而到了1999 年全球增加到使用了2880 t 重的各类溅射靶材, 溅射制作出了363×106m 2 的薄膜。
从我国近几年来电子信息产业的迅速发展情况来看, 6~ 12 英寸集成电路的生产线、光盘生产线及LCD、PDP 显示器生产线均有大量合资或独资企业出现。我国已逐渐成为了世界上薄膜溅射靶材的最大需求地区之一, 这一巨大市场也必然受到世界上各大溅射靶材制造厂家的极大关注。希望我们国内的有关研究机构和靶材制造企业, 对此也给予足够的重视, 积极针对不同产业使用的溅射靶材进行相关的技术开发, 逐步建立自主性的高级金属电子材料的制造产业。
集成电路产业
集成电路用靶材在全球靶材市场占较大份额,其溅射产品主要包括电极互连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光盘掩膜、电容器电极膜、电阻薄膜等。其中薄膜电阻器是薄膜昆合集成电路中用量最多的元件,而电阻薄膜用靶材中Ni—cr合金的用量很大。
一般来说,集成电路用溅射靶材的晶粒尺寸必须控制在100μ m以下,甚至其结晶取向也须控制,而在靶材的化学纯度方面, m线宽工艺,要求靶材的化学纯度为4N5(%)以上, m线宽工艺,溅射靶材的化学纯度则必须在5N(%),甚至6N(%)以上。
集成电路产业
在半导体或微电子相关产业中, 经常使用的溅射靶材如表1 所示。与其他产业相比, 集成电路产业对于溅射靶及溅射薄膜的需求是最高乃至最苛刻的。例如, 对于溅射所淀积薄膜的厚度均匀性的要求, 通常为3 倍的厚度分布标准偏差( standard deviat ion ) 应小于5%; 另外, 随着半导体布线宽度的不断减小, 对于镀膜的夹杂物(inclu sion) 及缺陷(defect) 的要求也愈来愈高。这些对镀膜质量的严格要求反映到溅射靶时, 即为溅射靶材料的微观结构及化学纯度应符合相应工艺要求。
一般来说, 溅射靶材的晶粒尺寸必须控制在100 Lm 以下, 甚至其结晶结构的趋向性也必须受到控制, 而在靶材的化学纯度方面, 对于0. 35 Lm 线宽工艺, 要求靶材的化学纯度在4 N 5 (99. 995% ) 以上, 0. 25 Lm 线宽工艺, 溅射靶材的化学纯度则必须在5N (99. 999% ) , 甚至6N (99. 9999% ) 以上。而随着晶片尺寸逐渐增大(8~ 12 英寸) , 相对来说所使用的溅射靶材尺寸也将随之增大。此外, 除上述对溅射靶材在纯度与微观组织的要求外, 靶材的形状也必须能满足溅射设备生产厂的需求(Applied Materials, Varia