کاربرد مواد هدف در الکترونیک، نمایشگر و سایر زمینه ها

همانطور که همه می دانیم، روند توسعه فناوری مواد هدف ارتباط نزدیکی با روند توسعه فناوری فیلم در صنعت کاربرد پایین دستی دارد. با پیشرفت تکنولوژیکی محصولات یا اجزای فیلم در صنعت کاربرد، فناوری هدف نیز باید تغییر کند. به عنوان مثال، تولیدکنندگان Ic اخیراً بر توسعه سیم‌کشی مسی با مقاومت کم تمرکز کرده‌اند، که انتظار می‌رود در چند سال آینده به طور قابل توجهی جایگزین فیلم آلومینیومی اصلی شود، بنابراین توسعه اهداف مسی و اهداف مانع مورد نیاز آنها ضروری خواهد بود.

علاوه بر این، در سال های اخیر، نمایشگر صفحه تخت (FPD) تا حد زیادی جایگزین بازار نمایشگر کامپیوتر و تلویزیون مبتنی بر لوله اشعه کاتدی (CRT) شده است. همچنین تقاضای فنی و بازار برای اهداف ITO را تا حد زیادی افزایش خواهد داد. و سپس فن آوری ذخیره سازی وجود دارد. تقاضا برای هارد دیسک های با چگالی بالا و ظرفیت بالا و دیسک های پاک شدنی با چگالی بالا همچنان در حال افزایش است. همه اینها منجر به تغییر در تقاضا برای مواد هدف در صنعت کاربرد شده است. در ادامه به معرفی اصلی ترین زمینه های کاربردی هدف و روند توسعه هدف در این زمینه ها می پردازیم.

　　1. میکروالکترونیک

در تمام صنایع کاربردی، صنعت نیمه هادی سخت ترین شرایط کیفی را برای فیلم های کندوپاش هدف دارد. ویفرهای سیلیکونی 12 اینچی (300 اپیستاکسی) در حال حاضر تولید شده است. عرض اتصال در حال کاهش است. الزامات تولیدکنندگان ویفر سیلیکونی برای مواد هدف، مقیاس بزرگ، خلوص بالا، تفکیک کم و دانه ریز است که به مواد مورد نظر نیاز به ریزساختار بهتری دارد. قطر ذرات کریستالی و یکنواختی ماده مورد نظر به عنوان عوامل کلیدی موثر بر نرخ رسوب فیلم در نظر گرفته شده است.

در مقایسه با آلومینیوم، مس دارای مقاومت الکتریکی بالاتر و مقاومت کمتری است، که می تواند الزامات فناوری رسانا را در سیم کشی زیر میکرون کمتر از 0.25um برآورده کند، اما مشکلات دیگری را به همراه دارد: استحکام چسبندگی کم بین مس و مواد آلی متوسط. علاوه بر این، واکنش آسان است که منجر به خوردگی اتصال مسی و قطع شدن مدار در هنگام استفاده از تراشه می شود. برای حل این مشکل باید یک لایه مانع بین مس و لایه دی الکتریک قرار داد.

مواد هدف مورد استفاده در لایه مانع اتصالات مسی عبارتند از Ta, W, TaSi, WSi و ... اما Ta و W فلزات نسوز هستند. ساخت آن نسبتاً دشوار است و آلیاژهایی مانند مولیبدن و کروم به عنوان مواد جایگزین در حال مطالعه هستند.

　　2. برای نمایش

نمایشگر صفحه تخت (FPD) در طول سال ها بر بازار مانیتور کامپیوتر و تلویزیون مبتنی بر لوله اشعه کاتدی (CRT) تأثیر زیادی گذاشته است و همچنین باعث افزایش فناوری و تقاضای بازار برای مواد هدف ITO خواهد شد. امروزه دو نوع هدف ITO وجود دارد. یکی استفاده از حالت نانومتری از اکسید ایندیم و پودر اکسید قلع پس از تف جوشی، دیگری استفاده از آلیاژ قلع ایندیم هدف. فیلم ITO را می توان با کندوپاش واکنشی DC روی هدف آلیاژ ایندیم-قلع ساخت، اما سطح هدف اکسید می شود و بر سرعت کندوپاش تأثیر می گذارد و به دست آوردن هدف آلیاژی با اندازه بزرگ دشوار است.

امروزه، اولین روش به طور کلی برای تولید مواد هدف ITO، که پوشش کندوپاش توسط واکنش کندوپاش مگنترون است، اتخاذ شده است. نرخ رسوب سریع دارد. ضخامت فیلم را می توان با دقت کنترل کرد، رسانایی بالا است، قوام فیلم خوب است، و چسبندگی بستر قوی است. اما ساختن ماده مورد نظر دشوار است، زیرا اکسید ایندیم و اکسید قلع به راحتی با هم زینتر نمی شوند. به طور کلی، ZrO2، Bi2O3 و CeO به عنوان افزودنی های تف جوشی انتخاب می شوند و ماده مورد نظر با چگالی 93٪ تا 98٪ از مقدار نظری را می توان به دست آورد. عملکرد فیلم ITO که به این شکل شکل گرفته است، رابطه بسیار خوبی با افزودنی ها دارد.

مقاومت مسدودکننده فیلم ITO به دست آمده با استفاده از چنین مواد هدف به 8.1×10n-cm می رسد که نزدیک به مقاومت فیلم ITO خالص است. اندازه FPD و شیشه رسانا بسیار بزرگ است و عرض شیشه رسانا حتی می تواند به 3133 میلی متر برسد. به منظور بهبود استفاده از مواد هدف، مواد هدف ITO با اشکال مختلف، مانند شکل استوانه ای، توسعه یافته است. در سال 2000، کمیسیون برنامه‌ریزی توسعه ملی و وزارت علوم و فناوری، اهداف بزرگ ITO را در دستورالعمل‌های حوزه‌های کلیدی صنعت اطلاعات که در حال حاضر در اولویت توسعه قرار دارند، گنجانده‌اند.

　　3. استفاده از ذخیره سازی

از نظر فن آوری ذخیره سازی، توسعه هارد دیسک های با چگالی بالا و ظرفیت بالا به تعداد زیادی از مواد غول پیکر فیلم نیاز دارد. فیلم کامپوزیت چند لایه CoF~Cu یک ساختار پرکاربرد از فیلم عدم تمایل غول پیکر است. مواد هدف آلیاژ TbFeCo مورد نیاز برای دیسک مغناطیسی هنوز در حال توسعه بیشتر است. دیسک مغناطیسی تولید شده با TbFeCo دارای ویژگی های ظرفیت ذخیره سازی زیاد، عمر طولانی و قابلیت پاک شدن بدون تماس مکرر است.

حافظه تغییر فاز مبتنی بر تلورید آنتیموان (PCM) پتانسیل تجاری قابل توجهی را نشان داد، به بخشی از حافظه فلش NOR و بازار DRAM تبدیل به یک فناوری ذخیره‌سازی جایگزین می‌شود، با این حال، در پیاده‌سازی سریع‌تر کاهش می‌یابد یکی از چالش‌های موجود در جاده، عدم تنظیم مجدد است. تولید فعلی را می توان کاهش داد و واحد کاملاً مهر و موم شده است. کاهش جریان تنظیم مجدد، مصرف انرژی حافظه را کاهش می‌دهد، عمر باتری را افزایش می‌دهد و پهنای باند داده را بهبود می‌بخشد، همه ویژگی‌های مهم در دستگاه‌های مصرفی امروزی با محوریت داده و بسیار قابل حمل.