þekkingu

Hafníum, silfurhvítur umbreytingarmálmur, hefur fengið verulega mikilvægi á sviði þunnfilmuútfellingar, sérstaklega í sputtering forritum. Einstakir eiginleikar þess gera það tilvalið efni fyrir hafníum sputtering skotmörk, sem eru nauðsynlegir þættir í ýmsum atvinnugreinum, þar á meðal hálfleiðaraframleiðslu, sjónhúðun og háþróaðar efnisrannsóknir. Þessi bloggfærsla mun kanna ástæðurnar á bak við vinsældir hafnium við að sputtera skotmörk og kafa ofan í notkun þess og kosti.

 

Hverjir eru einstakir eiginleikar hafníums sem gera það hentugt til að sputtera skotmörk?

Hafnium hefur nokkra áberandi eiginleika sem gera það að frábæru vali til að sputtera skotmörk. Þessir eiginleikar stuðla að virkni þess í þunnfilmuútfellingarferlum og gera kleift að framleiða hágæða húðun. Við skulum skoða nokkra lykileiginleika sem aðgreina hafníum:

1. Hátt bræðslumark: Hafnium hefur bræðslumark um það bil 2,233°C (4,051°F), sem er umtalsvert hærra en mörg önnur efni sem notuð eru í sputtering skotmörk. Þetta háa bræðslumark gerir hafníum kleift að standast mikinn hita sem myndast við sputtering ferli án þess að brotna niður eða afmyndast.
2. Frábær hitastöðugleiki: Til viðbótar við háa bræðslumarkið sýnir hafníum ótrúlegan hitastöðugleika. Þessi eiginleiki tryggir að skotmarkið viðheldur uppbyggingu heilleika sínum og samsetningu jafnvel við langvarandi útsetningu fyrir háum hita meðan á sputtering stendur.
3. Lágur gufuþrýstingur: Hafnium hefur tiltölulega lágan gufuþrýsting, sem er hagkvæmt í sputtering forritum. Þessi eiginleiki hjálpar til við að lágmarka mengun útfelldu filmunnar með því að draga úr líkum á óæskilegri uppgufun eða sublimation markefnisins.
4. Hár þéttleiki: Með þéttleika um það bil 13.31 g/cm³ er hafníum þétt efni. Þessi mikli þéttleiki stuðlar að skilvirkum úðahraða og gerir kleift að framleiða einsleitar og þéttar þunnar filmur.
5. Efnafræðilegur stöðugleiki: Hafnium er þekkt fyrir framúrskarandi efnafræðilegan stöðugleika, sérstaklega viðnám gegn tæringu og oxun. Þessi eiginleiki tryggir að sputtering markið haldist stöðugt við geymslu og notkun, viðheldur hreinleika og afköstum með tímanum.
6. Samhæfni við önnur efni: Auðvelt er að blanda Hafnium eða sameina það með öðrum frumefnum, sem gerir það fjölhæft til að búa til samsett eða fjölþátta sputtering skotmörk. Þessi samhæfni gerir kleift að sníða marksamsetningar til að uppfylla sérstakar kröfur um þunnfilmu.

Þessir einstöku eiginleikar stuðla sameiginlega að því að hafníum henti sem sputterandi markefni. Hæfni þess til að standast háan hita, viðhalda stöðugleika og framleiða hágæða þunnar filmur gerir það aðlaðandi val fyrir ýmis forrit í hálfleiðara- og rafeindaiðnaði.

Hvernig er hafníum í samanburði við önnur efni sem notuð eru í sputtering skotmörk?

Þegar hafníum er borið saman við önnur efni sem almennt eru notuð í sputtering skotmörk koma nokkrir þættir inn í. Til að skilja stöðu hafníums í stigveldi sputtering markefna er nauðsynlegt að íhuga frammistöðu þess miðað við valkosti eins og títan, tantal og sirkon. Við skulum kanna hvernig hafnium er í samanburði á ýmsum sviðum:

1. Bræðslumark: Hátt bræðslumark Hafníums (2,233°C) er sambærilegt við tantal (3,017°C) og hærra en títan (1,668°C) og sirkon (1,855°C). Þetta háa bræðslumark gerir hafníummarkmiðum kleift að viðhalda heilleika sínum meðan á aflvirkum sputterferlum stendur.
2. Sputtering ávöxtun: Sputteringsafrakstur hafníums er almennt lægri en léttari frumefna eins og títan en hærri en þyngri frumefna eins og tantal. Þessi miðlungs afrakstur gerir ráð fyrir stýrðum útfellingarhraða og góðri einsleitni filmu.
3. Þéttleiki: Þéttleiki Hafniums (13.31 g/cm³) er hærri en títan (4.51 g/cm³) og sirkon (6.52 g/cm³) en lægri en tantal (16.69 g/cm³). Þessi tiltölulega mikli þéttleiki stuðlar að skilvirkri skriðþungaflutningi meðan á sputtering stendur og hjálpar til við að ná góðri viðloðun filmu.
4. Efnafræðileg hvarfgirni: Í samanburði við títan og sirkon er hafníum minna hvarfgjarnt, sem getur verið hagkvæmt í ákveðnum forritum þar sem óskað er eftir lágmarks samskiptum við leifar af lofttegundum í sputtering hólfinu. Hins vegar er það hvarfgjarnara en eðalmálmar eins og platínu eða gull.
5. Kostnaður: Hafníum er almennt dýrara en títan og sirkon en ódýrara en sumir góðmálmar sem notaðir eru í sputtering skotmörk. Verðpunktur þess staðsetur það oft sem úrvalsefni fyrir sérhæfða notkun.
6. Rafmagnsviðnám: Hafnium hefur hærri rafviðnám samanborið við leiðandi málma eins og kopar eða ál. Þessi eiginleiki getur verið gagnlegur í ákveðnum rafrænum forritum þar sem meiri viðnám er krafist.
7. Oxunarþol: Hafnium myndar stöðugt oxíðlag sem veitir góða oxunarþol. Þessi eiginleiki er svipaður og sirkon en betri en títan í háhita notkun.

Þegar þú velur sputtering mark efni verður að hafa í huga sérstakar kröfur umsóknarinnar. Einstök samsetning eiginleika Hafnium gerir það sérstaklega hentugur fyrir notkun í hálfleiðaraiðnaðinum, þar sem krafist er hágæða, há-k dielektrískra filma. Hæfni þess til að mynda stöðug oxíð með háum rafstuðlum gefur því forskot á efni eins og títan eða ál í tilteknum rafeindabúnaði.

Ennfremur gerir samhæfni hafníums við önnur efni kleift að búa til málmblöndur, eins og hafníum-kísil eða hafníum-tantal, sem hægt er að sníða til að uppfylla sérstakar kröfur um þunnfilmusamsetningu. Þessi fjölhæfni í málmblöndur stækkar enn frekar notkunarsvið þess samanborið við einþátta skotmörk.

Í stuttu máli, á meðan hvert efni hefur sína styrkleika, þá hefur hafníum sérstöðu á litrófinu sputtering markefna. Jafnvægi þess á hitastöðugleika, miðlungs sputtering ávöxtun og efnafræðilegum eiginleikum gerir það að frábæru vali fyrir forrit sem krefjast hágæða, stöðugra þunnra filma, sérstaklega í háþróaðri hálfleiðara- og rafeindatækjaframleiðslu.

Hver eru helstu notkun hafníumsputtingsmarkmiða í hálfleiðaraiðnaðinum?

Hafnium sputtering skotmörk hafa fundið fjölmarga notkun í hálfleiðaraiðnaðinum, fyrst og fremst vegna einstakra eiginleika þeirra og hágæða þunnra filma sem þeir geta framleitt. Notkun hafníums á þessu sviði hefur aukist mikið á undanförnum árum, sérstaklega þar sem iðnaðurinn færist í átt að smærri og skilvirkari rafeindatækjum. Við skulum kanna nokkrar af helstu notum hafníumsputtingsmarkmiða í hálfleiðaraframleiðslu:

1. Há-k raforkulög: Ein mikilvægasta notkun hafníums í hálfleiðaraiðnaðinum er í framleiðslu á há-k dielektrískum lögum. Þar sem smári hafa haldið áfram að minnka, hafa hefðbundin kísildíoxíð hlið rafstraumar náð eðlisfræðilegum mörkum sínum. Hafníum-undirstaða raforkuefni, eins og hafníumoxíð (HfO2), hafa komið fram sem frábær valkostur vegna hærri rafstuðuls. Þessi eiginleiki gerir ráð fyrir þykkari eðlislögum á meðan sömu rafmagnseiginleikum er viðhaldið, dregur úr lekastraumi og bætir heildarafköst tækisins.
2. Metal hlið rafskaut: Til viðbótar við há-k dielectrics, hafníum er einnig notað í málm hlið rafskaut. Þegar það er sameinað öðrum málmum getur hafníum hjálpað til við að búa til hliðarskaut með viðeigandi vinnuvirkni fyrir bæði NMOS og PMOS smára. Þetta forrit skiptir sköpum í þróun háþróaðrar CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) tækni.
3. Dreifingarhindranir: Hafnium og efnasambönd þess geta þjónað sem áhrifaríkar dreifingarhindranir í hálfleiðaratækjum. Þessar hindranir koma í veg fyrir flutning atóma á milli mismunandi laga tækisins, sem er nauðsynlegt til að viðhalda heilleika og afköstum samþættra rafrása.
4. Optísk húðun: Þó ekki sé eingöngu um hálfleiðaranotkun að ræða, eru þunnar filmur sem eru byggðar á hafníum notaðar við framleiðslu á ljóshúðun fyrir framleiðslubúnað fyrir hálfleiðara. Þessi húðun getur aukið afköst og endingu ljósfræðilegra íhluta sem notaðir eru í steinþrykkjakerfum og öðrum hálfleiðaravinnsluverkfærum.
5. Viðnámsminni tæki: Hafníumoxíð hefur sýnt loforð í þróun viðnámstækja með handahófi aðgengisminni (RRAM). Þessi næstu kynslóð minnistækni gæti hugsanlega boðið upp á meiri geymsluþéttleika og minni orkunotkun miðað við núverandi minnistækni.
6. Rafmagnstæki: Nýlegar rannsóknir hafa leitt í ljós að ákveðnir fasar hafníumoxíðs sýna járnrafmagnseiginleika. Þessi uppgötvun hefur opnað nýja möguleika fyrir hafníum í þróun ferrolectric field-effect transistors (FeFETs) og önnur ný tæki.
7. Lyfjagjöf og málmblöndur: Hafnium er hægt að nota sem íblöndunarefni eða málmblöndur í ýmsum hálfleiðurum til að breyta raf-, sjón- eða byggingareiginleikum þeirra. Þessi fjölhæfni gerir kleift að fínstilla efniseiginleika til að uppfylla sérstakar kröfur tækisins.

Notkun hafníum sputtering skotmörk í þessum forritum býður upp á nokkra kosti:

• Bætt afköst tækis: Hafnium-undirstaða há-k rafstraumar og málmhlið gera áframhaldandi mælikvarða á smára, sem leiðir til hraðari og orkunýtnari tækja.
• Aukinn áreiðanleiki: Stöðugleiki og endingartími kvikmynda sem byggir á hafníum stuðlar að auknum áreiðanleika tækisins og lengri endingartíma.
• Samhæfni við núverandi ferla: Oft er hægt að samþætta Hafnium inn í núverandi hálfleiðara framleiðsluferli með lágmarksbreytingum, sem auðveldar upptöku þess í framleiðsluumhverfi.
• Sveigjanleiki: Þar sem hálfleiðaraiðnaðurinn heldur áfram að þrýsta á smærri hnútastærðir, hafa hafníum-undirstaða efni sýnt góðan sveigjanleika, sem gerir þau hentug fyrir framtíðartæknihnúta.

Þegar hálfleiðaraiðnaðurinn heldur áfram að þróast, er hlutverk hafníum sputtering skotmörk er líklegt til að stækka enn frekar. Áframhaldandi rannsóknir á nýjum hafníum-byggðum efnum og búnaðarbyggingum lofar að opna enn fleiri forrit fyrir þennan fjölhæfa þátt á sviði háþróaðrar rafeindatækni og hálfleiðaraframleiðslu.

Hjá SHAANXI CXMET TECHNOLOGY CO., LTD, erum við stolt af víðtæku vöruúrvali okkar, sem kemur til móts við fjölbreyttar þarfir viðskiptavina. Fyrirtækið okkar er búið framúrskarandi framleiðslu- og vinnslugetu, sem tryggir hágæða og nákvæmni vöru okkar. Við erum staðráðin í nýsköpun og kappkostum stöðugt að þróa nýjar vörur og halda okkur í fremstu röð í iðnaði okkar. Með leiðandi tækniþróunargetu getum við aðlagast og þróast á markaði sem breytist hratt. Ennfremur bjóðum við upp á sérsniðnar lausnir til að mæta sérstökum kröfum viðskiptavina okkar. Ef þú hefur áhuga á vörum okkar eða vilt læra meira um flóknar upplýsingar um tilboð okkar skaltu ekki hika við að hafa samband við okkur á sales@cxmet.com. Lið okkar er alltaf tilbúið til að aðstoða þig.

 

Meðmæli

1. Wang, X., o.fl. (2018). Hafnium-undirstaða há-k hlið raforku. Í Handbook of Thin Film Deposition (bls. 283-326). William Andrew Publishing.
2. Kaloyeros, AE, & Eisenbraun, E. (2000). Ofurþunnar dreifingarhindranir/fóður fyrir gígaskala koparmálmvinnslu. Annual Review of Materials Science, 30(1), 363-385.
3. Miikkulainen, V., o.fl. (2013). Kristallleiki ólífrænna filma sem vaxið er með atómlagsútfellingu: Yfirlit og almennar stefnur. Journal of Applied Physics, 113(2), 021301.
4. Robertson, J. (2006). Hár rafstuðull hliðaroxíð fyrir málmoxíð Si smára. Skýrslur um framfarir í eðlisfræði, 69(2), 327.
5. Böscke, TS, o.fl. (2011). Ferrómagn í þunnum filmum úr hafníumoxíði. Applied Physics Letters, 99(10), 102903.
6. Tan, YN, o.fl. (2007). Hafníum-dópaðar tantaloxíð há-k dielektrískar filmur fyrir CMOS forrit. Journal of Applied Physics, 102(10), 104101.
7. Choi, JH, o.fl. (2018). Hafníumoxíð-undirstaða viðnámsrofaefni og tæki fyrir taugamótunartölvu. Journal of Materials Chemistry C, 6(23), 6146-6161.
8. Kittl, JA, o.fl. (2009). Há-k raforku fyrir framtíðarkynslóð minnistæki. Microelectronic Engineering, 86(7-9), 1789-1795.
9. Wong, HSP og Salahuddin, S. (2015). Minni leiðir leiðina til betri tölvunar. Nature Nanotechnology, 10(3), 191-194.
10. Jiang, B., o.fl. (2018). Hafnium-undirstaða þunna filmur í há-k hliði raforkuforritum: endurskoðun. Applied Physics Review, 5(2), 021303.