溅射靶材在集成电路领域的应用及市场情况.pdf
《溅射靶材在集成电路领域的应用及市场情况.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《溅射靶材在集成电路领域的应用及市场情况.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、中国集成电路产业发展China lntegrated CircuitCIChttps:/(总第 290 期)2023 7 溅射靶材在集成电路领域的应用及市场情况侯洁娜,陈颖,赵聪鹏,刘超,黄润坤中国电子信息产业发展研究院摘要:溅射沉积是一种物理气相沉积技术,用于薄膜制备,被广泛应用于集成电路、平板显示、光伏等电子信息产业。尤其是,溅射靶材作为用于溅射沉积的关键材料,在集成电路等领域发挥了重要作用。本文基于溅射靶材在不同领域的应用,介绍了靶材相关加工技术以及靶材性能的影响等内容,阐述了不同溅射靶材在集成电路制造工艺中的不同应用,并介绍了全球半导体靶材市场的整体情况以及全球主要靶材供应商的产品情况
2、。关键词:溅射靶材;溅射沉积;集成电路Application and Market of Sputtering Targetsin Integrated Circuit FieldHOU Jie-na,CHEN Ying,ZHAO Cong-peng,LIU Chao,HUANG Run-kunChina Center for Information Industry DevelopmentAbstract:Sputtering deposition,as a kind of physical vapor deposition technology used for film preparat
3、ion,is widelyused in integrated circuit,flat panel display,photovoltaic and other electronic information industry.Sputtering target isthe key material for sputtering deposition,and it plays an important role in the field of integrated circuit.Based on theapplication of sputtering target in different
4、 fields,this paper introduces the related processing technology,the effect ofproperties and other contents of sputtering target.The paper also describes the different applications of specificsputtering targets in the manufacturing process of integrated circuits,and introduces the overall situation o
5、f the globalsemiconductor target market and the products of the main target suppliers.Keywords:sputtering target;sputtering deposition;integrated circuit23CIC中国集成电路China lntegrated Circuit产业发展(总第 290 期)2023 7 https:/0引言溅射靶材应用于溅射沉积工艺,可用于集成电路产业的高性能薄膜制备,对集成电路产业发展具有重要推动作用。在应用中需要关注的是溅射靶材的材料、制备方法、性能参数等多个方
6、面。随集成电路产业芯片产能的不断提升,集成电路用靶材市场规模也呈现增长趋势,但整体上看,集成电路用靶材市场仍呈现一定的技术垄断特征。1靶材在集成电路领域的应用1.1 溅射沉积及靶材的定义与应用(1)溅射沉积及溅射靶材。溅射沉积(sputteringdeposition)是一种物理气相沉积(physical vapordeposition,PVD)工艺,即在一定的真空环境下,利用荷能粒子轰击材料表面,使材料表面溅射出粒子并沉积在基底表面形成薄膜1-2。溅射薄膜沉积工艺可重复性好、膜厚可控,所制备的薄膜具有纯度高、致密性好等优点,且可用于在大面积基板材料上获得厚度均匀的薄膜,是制备薄膜的主要技术之
7、一3。被轰击的目标材料称为溅射靶材,是目前市场上应用量最大的 PVD 镀膜材料3。(2)溅射靶材的应用和分类。如表 1 所示,溅射靶材可应用于半导体、平板显示、光伏、记录存储等多个领域。就其分类:按照形状不同,溅射靶材可分为圆形靶、矩形靶和管状靶。按照材质不同,溅射靶材可以分为纯金属靶材(铝、钛、铜、钽等)、合金靶材(镍铬合金、镍钴合金等)、陶瓷化合物靶材(氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等)4。(3)靶材的制备方法。靶材的制备方法主要有熔炼铸锭法、粉末冶金法等8。其中,熔炼铸锭法通过熔炼铸造坯料,经过热锻、退火等工序使气孔或偏析扩散、消失,提高组织的致密性和强度,最终通过精加工获得靶材8-9。
8、用熔炼方法制备的靶材杂质含量较低,致密程度较好10,但晶粒尺寸和织构取向均匀性较难控制,易产生带状织构9,贵金属易在熔炼过程中挥发10或在机械加工中产生损耗。难熔贵金属钌及其合金或熔点、密度相差较大的贵金属复合靶材,由于采用普通熔炼法难以使成分均匀,一般采用粉末冶金法制备10。粉末冶金法将金属或非金属粉末混合均匀后,经过压制、烧结、退火、精加工等工序获得靶材9。粉末冶金法能压制成最终尺寸的压坯,机械加工产生的损耗少,可降低成本11,但工艺不当时易产生孔隙10。(4)溅射靶材性能的影响。如表 2 所示,影响靶材性能的因素有纯度、晶粒尺寸、晶面取向、磁透率、致密度、焊接性能、表面质量、形状等多个方
9、面,对溅射过程稳定性、薄膜沉积速率、薄膜均匀性等溅射工艺效果产生影响。不同应用领域对于溅射靶材的性能具有不同要求,例如在形状方面,集成电路领域一般选用圆形靶,而平板显示面板镀膜由于有面积大表 1 溅射靶材在不同领域的应用5-7表 2 靶材的主要性能对溅射薄膜的影响8,1024中国集成电路产业发展China lntegrated CircuitCIChttps:/(总第 290 期)2023 7 图 1 全球半导体晶圆制造及封装测试用溅射靶材市场规模变化情况21-22(单位:亿美元)和均匀性要求,常使用长矩形靶4;在纯度方面,半导体领域应用对靶材性能要求最高,集成电路用贵金属靶材的纯度一般要求在
10、 5N(99.999%)甚至 6N(99.9999%)以上10等。(5)靶材结构。靶材主要分为单体靶材和复合靶材。其中,复合靶材由溅射靶坯和背板复合而成12,背板固定有助于提供较大的机械强度和导热性13。复合靶材的靶坯与背板接合方式,主要有焊料接合(solderbonding)、扩散接合(diffusion bonding)等14。其中,焊料接合使用铟、锡合金等作为焊料;扩散接合不使用焊料,将靶材与背板在高温下施加高压,使两种材料原子相互扩散形成键合。扩散接合的强度较高,但背板不能直接回收用于重复使用14。1.2 靶材在集成电路产业的应用金属靶材在集成电路工艺的主要应用是晶圆制造及芯片封装环节
11、的金属化工艺12。在芯片制造中,金属化的主要应用有制备金属互连线、接触层、阻挡层、粘附层等16-17,铜靶、钽靶、铝靶、钛靶等部分金属溅射靶材的部分应用如表 3 所示。在芯片封装中,金属靶材可用于底部凸块金属化(UBM)、重布线层(RDL)、硅通孔(TSV)等,实现晶圆级芯片封装(WLCSP)、系统级封装(SIP)等高密度封装集成18。陶瓷化合物靶材在集成电路工艺中可用于制备栅极电介质膜等,例如铪基氧化物在栅极高介电薄膜制备中的应用20等。在市场应用环节,由于芯片制造商对靶材性能要求较高,集成电路用靶材产品存在一定的认证壁垒。芯片制造企业对靶材供应商的认证一般需要 2至 3 年以上,且不同制造
12、企业的认证方式有所不同。例如日本、韩国制造企业需要由其本国中间商进行间接供应,英特尔的靶材供应商需要通过应用材料公司的推荐,台积电的靶材供应商需要通过其客户的认可等15。所以,较为复杂的认证过程一定程度上影响了新进靶材制造企业产品进入市场,使靶材行业存在一定的市场壁垒。2全球集成电路用靶材行业情况2.1 市场规模据统计21,晶圆制造材料中溅射靶材约占芯片制造材料市场 2.6%,封装测试材料中溅射靶材约占封装材料市场 2.7%。据报道22,SEMI(国际半导体产业协会)预计 2022 年全球晶圆材料市场为 451 亿美元、全球封装材料市场为 248 亿美元22。据此计算可得,2022 年全球半导
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 溅射 集成电路 领域 应用 市场 情况
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。