יישום חומר מטרה באלקטרוניקה, תצוגה ותחומים נוספים

כפי שכולנו יודעים, מגמת הפיתוח של טכנולוגיית חומרי יעד קשורה קשר הדוק למגמת הפיתוח של טכנולוגיית הסרטים בתעשיית היישומים במורד הזרם. עם השיפור הטכנולוגי של מוצרי סרטים או רכיבים בתעשיית היישומים, גם טכנולוגיית היעד צריכה להשתנות. לדוגמה, יצרני Ic התמקדו לאחרונה בפיתוח חיווט נחושת בעל התנגדות נמוכה, שצפוי להחליף משמעותית את סרט האלומיניום המקורי בשנים הקרובות, כך שפיתוח מטרות הנחושת ויעדי המחסום הנדרשים שלהם יהיה דחוף.

בנוסף, בשנים האחרונות, הצג השטוח (FPD) החליפה במידה רבה את שוק תצוגת המחשב והטלוויזיה המבוססת על צינורות קתודית (CRT). זה גם יגדיל מאוד את הביקוש הטכני והשוק למטרות ITO. ואז יש את טכנולוגיית האחסון. הדרישה לכוננים קשיחים בצפיפות גבוהה ובנפח גדול ודיסקים מחיקים בצפיפות גבוהה ממשיכה לעלות. כל אלה הובילו לשינויים בביקוש לחומרי מטרה בתעשיית היישומים. בהמשך, נציג את תחומי היעד העיקריים של היישומים ואת מגמת הפיתוח של היעד בתחומים אלו.

　　1. מיקרואלקטרוניקה

בכל תעשיות היישומים, לתעשיית המוליכים למחצה יש את דרישות האיכות המחמירות ביותר לסרטי מקרטעת מטרה. כעת יוצרו פרוסות סיליקון בגודל 12 אינץ' (300 אפיסטקסיס). רוחב החיבור הולך ופוחת. הדרישות של יצרני פרוסות סיליקון לחומרי מטרה הן בקנה מידה גדול, טוהר גבוה, הפרדה נמוכה ודגנים עדינים, מה שמחייב את חומרי המטרה בעלי מבנה מיקרו טוב יותר. קוטר החלקיקים הגבישיים והאחידות של חומר המטרה נחשבו כגורמי המפתח המשפיעים על קצב השקעת הסרט.

בהשוואה לאלומיניום, לנחושת יש התנגדות לניידות חשמלית גבוהה יותר והתנגדות נמוכה יותר, שיכולה לעמוד בדרישות של טכנולוגיית מוליכים בחיווט תת-מיקרון מתחת ל-0.25um, אך היא מביאה לבעיות אחרות: חוזק הידבקות נמוך בין נחושת לחומרים בינוניים אורגניים. יתר על כן, קל להגיב, מה שמוביל לקורוזיה של חיבור הנחושת ולשבירת המעגל במהלך השימוש בשבב. על מנת לפתור בעיה זו, יש להגדיר שכבת מחסום בין הנחושת לשכבה הדיאלקטרית.

חומרי המטרה המשמשים בשכבת המחסום של חיבור הנחושת כוללים Ta, W, TaSi, WSi וכו'. אבל Ta ו-W הם מתכות עקשניות. יחסית קשה לייצור, וסגסוגות כמו מוליבדן וכרום נחקרות כחומרים חלופיים.

　　2. לתצוגה

תצוגת לוח שטוח (FPD) השפיעה רבות על שוק צגי המחשב והטלוויזיה המבוססים על צינורות קתודית (CRT) לאורך השנים, וגם תניע את הטכנולוגיה והביקוש בשוק לחומרי יעד של ITO. ישנם שני סוגים של יעדי ITO כיום. האחד הוא להשתמש במצב ננומטרי של תחמוצת אינדיום ואבקת תחמוצת פח לאחר סינטרה, השני הוא להשתמש במטרה מסגסוגת פח אינדיום. סרט ITO יכול להיות מפוברק על ידי קריזה תגובתית של DC על מטרת סגסוגת אינדיום-פח, אך משטח המטרה יתחמצן וישפיע על קצב הקפיצה, וקשה להשיג יעד סגסוגת בגודל גדול.

כיום, השיטה הראשונה מאומצת בדרך כלל לייצור חומר מטרה של ITO, שהוא ציפוי מקרטעת על ידי תגובת קפיצת מגנטרון. יש לו קצב שקיעה מהיר. ניתן לשלוט במדויק על עובי הסרט, המוליכות גבוהה, העקביות של הסרט טובה וההידבקות של המצע חזקה. אבל חומר היעד קשה לייצור, כי תחמוצת אינדיום ותחמוצת בדיל לא מתכרבלים בקלות יחד. בדרך כלל, ZrO2, Bi2O3 ו-CeO נבחרים כתוספי סינטר, וניתן להשיג את חומר המטרה עם צפיפות של 93% ~ 98% מהערך התיאורטי. לביצועים של סרט ITO שנוצר בצורה זו יש קשר נהדר עם התוספים.

התנגדות החסימה של סרט ITO המתקבלת על ידי שימוש בחומר מטרה כזה מגיעה ל-8.1×10n-cm, שזה קרוב להתנגדות של סרט ITO טהור. הגודל של FPD וזכוכית מוליכה הוא די גדול, ורוחב הזכוכית המוליכה יכול להגיע אפילו ל-3133 מ"מ. על מנת לשפר את ניצול חומרי המטרה, מפתחים חומרי מטרה של ITO בעלי צורות שונות, כגון צורה גלילית. בשנת 2000, הוועדה הלאומית לתכנון פיתוח ומשרד המדע והטכנולוגיה כללו יעדים גדולים של ITO בהנחיות לתחומי מפתח של תעשיית המידע המועדפים כיום לפיתוח.

　　3. שימוש באחסון

במונחים של טכנולוגיית אחסון, פיתוח של דיסקים קשיחים בעלי צפיפות גבוהה וקיבולת גדולה דורש מספר רב של חומרי סרט סרבנות ענקיים. הסרט המרוכב CoF~Cu רב-שכבתי הוא מבנה בשימוש נרחב של סרט סרבנות ענק. חומר המטרה מסגסוגת TbFeCo הדרוש לדיסק מגנטי עדיין בפיתוח נוסף. הדיסק המגנטי המיוצר עם TbFeCo הוא בעל מאפיינים של קיבולת אחסון גדולה, חיי שירות ארוכים ומחיקה חוזרת ללא מגע.

זיכרון פאזה לשינוי שלב (PCM) מבוסס אנטימון גרמניום (PCM) הראה פוטנציאל מסחרי משמעותי, הופך לחלק NOR זיכרון פלאש ו-DRAM משווקים טכנולוגיית אחסון אלטרנטיבית, עם זאת, ביישום שהופחת מהר יותר אחד האתגרים בדרך להתקיים הוא חוסר איפוס ניתן להוריד את הייצור הנוכחי עוד יותר יחידה אטומה לחלוטין. הפחתת זרם האיפוס מפחיתה את צריכת החשמל של הזיכרון, מאריכה את חיי הסוללה ומשפרת את רוחב הפס של הנתונים, כל התכונות החשובות במכשירי הצרכן ממוקדי הנתונים והניידים של ימינו.