การใช้วัสดุเป้าหมายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จอแสดงผล และสาขาอื่นๆ

ดังที่เราทุกคนทราบกันดีว่าแนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีวัสดุเป้าหมายมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับแนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีฟิล์มในอุตสาหกรรมแอปพลิเคชันขั้นปลายน้ำ ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีของผลิตภัณฑ์ฟิล์มหรือส่วนประกอบในอุตสาหกรรมแอพพลิเคชั่น เทคโนโลยีเป้าหมายก็ควรเปลี่ยนแปลงเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิต Ic ได้มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาสายไฟทองแดงที่มีความต้านทานต่ำเมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งคาดว่าจะเข้ามาแทนที่ฟิล์มอะลูมิเนียมแบบเดิมอย่างมีนัยสำคัญในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ดังนั้นการพัฒนาเป้าหมายที่เป็นทองแดงและเป้าหมายอุปสรรคที่จำเป็นจึงเป็นเรื่องเร่งด่วน

นอกจากนี้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จอแบน (FPD) ได้เข้ามาแทนที่ตลาดจอคอมพิวเตอร์และโทรทัศน์ที่ใช้หลอดรังสีแคโทด (CRT) เป็นส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังจะเพิ่มความต้องการทางเทคนิคและตลาดสำหรับเป้าหมาย ITO อย่างมาก แล้วก็มีเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูล ความต้องการฮาร์ดไดรฟ์ความจุสูงและความหนาแน่นสูงและดิสก์แบบลบข้อมูลได้ความหนาแน่นสูงยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทั้งหมดนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความต้องการวัสดุเป้าหมายในอุตสาหกรรมการใช้งาน ต่อไปนี้ เราจะแนะนำขอบเขตการใช้งานหลักของเป้าหมายและแนวโน้มการพัฒนาของเป้าหมายในสาขาเหล่านี้

　　1. ไมโครอิเล็กทรอนิกส์

ในอุตสาหกรรมการใช้งานทั้งหมด อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์มีข้อกำหนดด้านคุณภาพที่เข้มงวดที่สุดสำหรับฟิล์มสปัตเตอร์เป้าหมาย ขณะนี้มีการผลิตเวเฟอร์ซิลิคอนขนาด 12 นิ้ว (300กำมือ) ความกว้างของการเชื่อมต่อระหว่างกันลดลง ข้อกำหนดของผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนสำหรับวัสดุเป้าหมายคือขนาดใหญ่ มีความบริสุทธิ์สูง มีการแยกตัวต่ำและมีเมล็ดละเอียด ซึ่งต้องการให้วัสดุเป้าหมายมีโครงสร้างจุลภาคที่ดีกว่า เส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคผลึกและความสม่ำเสมอของวัสดุเป้าหมายถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่ออัตราการสะสมของฟิล์ม

เมื่อเปรียบเทียบกับอลูมิเนียม ทองแดงมีความต้านทานการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้าสูงกว่าและมีความต้านทานต่ำกว่า ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของเทคโนโลยีตัวนำในการเดินสายไฟระดับต่ำกว่าไมครอนที่ต่ำกว่า 0.25um แต่กลับนำมาซึ่งปัญหาอื่น ๆ เช่น ความแข็งแรงการยึดเกาะต่ำระหว่างทองแดงและวัสดุตัวกลางอินทรีย์ ยิ่งไปกว่านั้น ยังง่ายต่อการตอบสนอง ซึ่งนำไปสู่การกัดกร่อนของการเชื่อมต่อระหว่างทองแดง และการแตกหักของวงจรระหว่างการใช้ชิป เพื่อแก้ปัญหานี้ ควรวางชั้นกั้นระหว่างทองแดงกับชั้นอิเล็กทริก

วัสดุเป้าหมายที่ใช้ในชั้นกั้นของการเชื่อมต่อระหว่างทองแดง ได้แก่ Ta, W, TaSi, WSi เป็นต้น แต่ Ta และ W เป็นโลหะทนไฟ การผลิตค่อนข้างยาก และมีการศึกษาโลหะผสม เช่น โมลิบดีนัมและโครเมียมเป็นวัสดุทดแทน

　　2.สำหรับการแสดงผล

จอแบน (FPD) ส่งผลกระทบอย่างมากต่อตลาดจอคอมพิวเตอร์และโทรทัศน์ที่ใช้หลอดรังสีแคโทด (CRT) อย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา และจะขับเคลื่อนเทคโนโลยีและความต้องการของตลาดสำหรับวัสดุเป้าหมายของ ITO อีกด้วย ปัจจุบันเป้าหมาย ITO มีสองประเภท หนึ่งคือการใช้สถานะนาโนเมตรของอินเดียมออกไซด์และผงดีบุกออกไซด์หลังจากการเผาผนึก อีกประการหนึ่งคือการใช้เป้าหมายโลหะผสมดีบุกอินเดียม ฟิล์ม ITO สามารถประดิษฐ์ได้โดยการสปัตเตอร์ปฏิกิริยา DC บนเป้าหมายโลหะผสมอินเดียมดีบุก แต่พื้นผิวเป้าหมายจะออกซิไดซ์และส่งผลต่ออัตราการสปัตเตอร์ และเป็นการยากที่จะได้เป้าหมายโลหะผสมขนาดใหญ่

ปัจจุบันวิธีแรกถูกนำมาใช้โดยทั่วไปในการผลิตวัสดุเป้าหมาย ITO ซึ่งเป็นการเคลือบสปัตเตอร์โดยปฏิกิริยาสปัตเตอร์แมกนีตรอน มีอัตราการสะสมที่รวดเร็ว สามารถควบคุมความหนาของฟิล์มได้อย่างแม่นยำ ค่าการนำไฟฟ้าสูง ความสม่ำเสมอของฟิล์มดี และการยึดเกาะของพื้นผิวมีความแข็งแรง แต่วัสดุเป้าหมายนั้นผลิตได้ยาก เนื่องจากอินเดียมออกไซด์และดีบุกออกไซด์ไม่สามารถเผารวมกันได้ง่าย โดยทั่วไป ZrO2, Bi2O3 และ CeO จะถูกเลือกเป็นสารเติมแต่งสำหรับการเผาผนึก และสามารถรับวัสดุเป้าหมายที่มีความหนาแน่น 93%~98% ของค่าทางทฤษฎีได้ ประสิทธิภาพของฟิล์ม ITO ที่เกิดขึ้นในลักษณะนี้มีความสัมพันธ์ที่ดีกับสารเติมแต่ง

ความต้านทานการปิดกั้นของฟิล์ม ITO ที่ได้จากการใช้วัสดุเป้าหมายดังกล่าวมีค่าถึง 8.1×10n-cm ซึ่งใกล้เคียงกับความต้านทานของฟิล์ม ITO บริสุทธิ์ ขนาดของ FPD และกระจกนำไฟฟ้ามีขนาดค่อนข้างใหญ่ และความกว้างของกระจกนำไฟฟ้าสามารถเข้าถึงได้ถึง 3133 มม. เพื่อที่จะปรับปรุงการใช้ประโยชน์ของวัสดุเป้าหมาย จึงได้มีการพัฒนาวัสดุเป้าหมาย ITO ที่มีรูปร่างแตกต่างกัน เช่น รูปร่างทรงกระบอก ในปี พ.ศ. 2543 คณะกรรมการวางแผนการพัฒนาแห่งชาติและกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีได้รวมเป้าหมายขนาดใหญ่ของ ITO ไว้ในแนวปฏิบัติสำหรับประเด็นสำคัญของอุตสาหกรรมสารสนเทศที่ปัจจุบันได้รับการจัดลำดับความสำคัญเพื่อการพัฒนา

　　3. การใช้พื้นที่เก็บข้อมูล

ในแง่ของเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูล การพัฒนาฮาร์ดดิสก์ที่มีความหนาแน่นสูงและความจุสูงนั้นจำเป็นต้องใช้วัสดุฟิล์มฝืนขนาดยักษ์จำนวนมาก ฟิล์มคอมโพสิตหลายชั้น CoF~Cu เป็นโครงสร้างที่ใช้กันอย่างแพร่หลายของฟิล์มฝืนขนาดยักษ์ วัสดุเป้าหมายโลหะผสม TbFeCo ที่จำเป็นสำหรับจานแม่เหล็กยังอยู่ในการพัฒนาเพิ่มเติม แผ่นแม่เหล็กที่ผลิตด้วย TbFeCo มีลักษณะพิเศษคือความจุขนาดใหญ่ อายุการใช้งานยาวนาน และสามารถลบแบบไม่ต้องสัมผัสซ้ำๆ ได้

หน่วยความจำเปลี่ยนเฟส (PCM) ที่ใช้พลวงเจอร์เมเนียมเทลลูไรด์แสดงให้เห็นศักยภาพทางการค้าที่สำคัญ กลายเป็นส่วนหนึ่งของหน่วยความจำแฟลช NOR และตลาด DRAM กลายเป็นเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลทางเลือก อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานได้ลดขนาดลงอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น หนึ่งในความท้าทายบนท้องถนนที่มีอยู่คือ ขาดการรีเซ็ต การผลิตในปัจจุบันสามารถลดลงได้อีกหน่วยที่ปิดผนึกอย่างสมบูรณ์ การลดกระแสการรีเซ็ตจะช่วยลดการใช้พลังงานหน่วยความจำ ยืดอายุแบตเตอรี่ และปรับปรุงแบนด์วิธข้อมูล ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญทั้งหมดในอุปกรณ์ผู้บริโภคที่พกพาสะดวกและเน้นข้อมูลเป็นศูนย์กลางในปัจจุบัน