Polvo de tantalio para objetivos de pulverización catódica de semiconductores
Con el rápido desarrollo de la tecnología de semiconductores, la demanda de tantalio utilizado como película de pulverización catódica está aumentando gradualmente. En los circuitos integrados, el tantalio se utiliza como barrera de difusión. Se coloca entre los conductores de silicio y cobre. Los objetivos de uso común generalmente están hechos de lingotes de tantalio, pero en algunos casos especiales, como los objetivos de aleación de nb-silicio, el método I/M no se puede utilizar debido a los diferentes puntos de fusión del nb y el silicio y la baja tenacidad de los compuestos de silicio. Solo se puede utilizar la pulvimetalurgia como objetivos.
El rendimiento del objetivo afecta directamente al rendimiento de la película pulverizada. En la formación de la película no pueden existir sustancias que contaminen el dispositivo semiconductor.
Cuando se forma la película de pulverización catódica, si hay impurezas en el objetivo de tantalio (aleación, compuesto), se introducirán impurezas en la cámara de pulverización catódica, lo que provocará que partículas gruesas se adhieran al sustrato y provoquen un cortocircuito en el circuito de la película.
Al mismo tiempo, las impurezas también se convertirán en la razón del aumento de partículas salientes en la película. Por lo tanto, existen altos requisitos para la calidad del polvo de litio y los objetivos de tantalio. Aunque el rendimiento del tantalio metálico es relativamente estable, el polvo de tantalio metálico con un tamaño de partícula más fino es más activo y reacciona con oxígeno, nitrógeno, etc. a temperatura ambiente, lo que aumenta el contenido de impurezas como oxígeno y nitrógeno en el polvo de tantalio.
Aunque la pureza de algunos productos de tantalio metálico, como los lingotes de tantalio disponibles comercialmente, puede alcanzar el 99,995 % o incluso más, cuanto más fino sea el polvo de tantalio, mayor será la actividad correspondiente y, en consecuencia, también aumentará la capacidad de adsorber oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y carbono. Por lo tanto, siempre se ha considerado bastante difícil y complicado aumentar la pureza del polvo de tantalio a más del 99,99 %.
Sin embargo, es muy necesario reducir el tamaño de las partículas del polvo de tantalio para mejorar la calidad del polvo de tantalio y de los objetivos de tantalio. En el campo de los materiales de los objetivos se espera obtener polvo de tantalio de alta pureza con un tamaño de partícula promedio de D50.<25 μm.
En la actualidad, el proceso de producción de polvo de tantalio de grado metalúrgico convencional adopta el método de deshidrogenación y reducción de oxígeno simultáneas. Debido a las diferentes direcciones de uso, los requisitos de pureza y tamaño de partícula del polvo de tantalio de grado metalúrgico ordinario no son altos. El proceso de deshidrogenación y reducción de oxígeno simultáneas puede ahorrar costos de manera efectiva.
La deshidrogenación consiste en calentar y descomponer el hidruro de tantalio para eliminar el hidrógeno adsorbido. La temperatura de descomposición del hidruro de tantalio es de 600 grados, pero la velocidad es extremadamente lenta.
A medida que aumenta la temperatura, aumenta la velocidad de descomposición. Se empieza a liberar una gran cantidad de hidrógeno por encima de los 800 grados. Para liberar completamente el hidrógeno, la temperatura debe ser superior a los 800 grados. Cuanto más alta sea la temperatura, más completa será la deshidrogenación.
