Miksi erittäin puhdas kupari on puolijohde- ja ohutkalvotuotannon selkäranka?

Mitä puhtausasteet todella tarkoittavat korkean puhtauden Cu:lle

Erittäin puhtaiden materiaalien teollisuudessa käytetty "N"-merkintä kuvaa yhdeksän lukumäärää puhtausprosentissa. Jokainen askel ylöspäin edustaa metallisten epäpuhtauksien kokonaismäärän kymmenkertaista vähenemistä – hyppy, jolla on todellisia seurauksia sähköiseen suorituskykyyn, kalvon tasaisuuteen ja laitteen pitkäaikaiseen luotettavuuteen.

CRNMC toimittaa Cu-harkkoja, kohteita ja haihdutusmateriaaleja, joiden puhtaus on jopa 99,99999 % (7N), harkon enimmäismitat 600 mm ja paino jopa 3 tonnia – luvut ovat tärkeitä suurissa tuotantomäärissä, joissa ei voida neuvotella yhtenäisyydestä suurissa erissä.

Korkean puhtauden Cu:n rooli puolijohteiden valmistuksessa

Kupari korvasi alumiinin hallitsevana liitosmetallina kehittyneissä logiikkasiruissa 1990-luvun lopulta alkaen. Syy: Cu:lla on noin 40 % pienempi resistiivisyys kuin Al:lla (1,68 vs. 2,65 mikroohm-cm), mikä vähentää suoraan RC-viivettä – aikaa, joka kuluu signaalien kulkemiseen transistorien välillä. Solmujen koon kutistuessa alle 5 nm:n tämä etu tulee vieläkin ratkaisevammaksi.

Suorituskyvyn paraneminen toteutuu kuitenkin vain, kun käytetty kupari on aitoa puolijohdelaatua. Keskeisiä huolenaiheita ovat:

• Alkalimetallit (Na, K): Yli 0,1 ppm:n pitoisuudet voivat aiheuttaa kynnysjännitteen muutosta MOSFET-laitteissa siirtymällä hilaeristeiden läpi.
• Siirtymämetallit (Fe, Ni, Cr): Syvän tason piin ansat, jotka heikentävät vähemmistön kantoaallon käyttöikää ja vähentävät aurinkokennojen ja DRAM-muistin suorituskykyä.
• Happipitoisuus: Korkealaatuiset Cu-sputterointikohteet vaativat alle 1 ppm:n happipitoisuuksia, jotta estetään oksidien pääsy kerrostettuihin kalvoihin.

CRNMC:n puolijohdelaatuiset Cu-tuotteet kattavat puhtauden 99,99–99,99999 %, ja ne on pakattu vientistandardin mukaisiin puulaatikoihin, joissa on kaksikerroksinen tyhjiötiiviste ja helmipuuvillapehmuste – suojaavat hapettumiselta ja mekaanisilta vaurioilta tehtaalta tehtaalta.

Cu-sputterointikohteet: ohutkalvon laatua edistävät tekniset tiedot

Sputterointi on hallitseva PVD-menetelmä kupariohutkalvojen kerrostamiseen puolijohde- ja litteänäyttöjen valmistuksessa. Sputterointijärjestelmässä argon-ionit pommittavat Cu-kohdepintaa ja irrottavat atomeja, jotka kulkevat substraatille ja päällystävät sen. Saostetun kalvon laatu on suora funktio kohteen puhtaudesta ja mikrorakenteesta.

Kaksi mikrorakenteen ominaisuutta määräävät tavoitesuorituskyvyn:

• Raekoko: Hienot, tasaiset rakeet (tyypillisesti 50–150 mikrometriä) tuottavat tasaisen sputterointinopeuden ja tasaisen kalvon paksuuden suurilla substraattialueilla – kriittistä G8.5-sukupolven LCD-paneeleille, joiden mitat ovat yli 2,2 x 2,5 metriä.
• Tiheys: Kohteiden on saavutettava lähes teoreettinen tiheys (yli 99 %) kyhmyjen muodostumisen minimoimiseksi – hiukkasvauriot, jotka aiheuttavat kipinöintiä ja kalvon reikiä.

CRNMC saavuttaa nämä spesifikaatiot monivaiheisella prosessilla: erittäin puhtaat Cu-harkot jalostetaan useilla elektrolyysillä ja vyöhykepuhdistuskierroksilla, minkä jälkeen ne muodostetaan takomalla, valssaamalla ja kontrolloidulla lämpökäsittelyllä raerakenteen jalostamiseksi ennen lopullista tarkkuustyöstöä. Kohteita on saatavana tasomaisissa muodoissa (jopa 820 mm), käännettävissä kokoonpanoissa ja mukautetuissa geometrioissa, mukaan lukien pyöreät, suorakaiteen ja rengasmaiset muodot.

Cu-sputterointikohteiden ensisijaisia sovelluksia ovat:

• Puolijohdesirujen liitäntäkerrokset (logiikka ja muisti)
• Kosketusnäytön johdot ja suojakalvot
• Aurinkokennon valoa absorboivat kerrokset
• Litteän näytön (FPD) elektrodipinnoitus
• Koristeelliset ja toiminnalliset optiset pinnoitteet

Cu-haihdutusmateriaalit: pelletit, rakeet ja prosessien yhteensopivuus

Haihdutusmateriaaleja käytetään lämpöhaihdutus- ja elektronisuihku (E-beam) PVD-järjestelmissä – prosesseissa, jotka lämmittävät lähdemateriaalia, kunnes se höyrystyy ja tiivistyy substraatille ohuena kalvona. Kuparin tärkeimmät fysikaaliset parametrit ovat sulamispiste 1 083 astetta C ja höyrynpaine 10-4 Torr 1 017 asteessa, mikä tekee siitä hyvin soveltuvan sekä lämpö- että E-palkkiprosesseihin.

Erittäin puhtaita Cu-haihdutusmateriaaleja toimitetaan useissa muodoissa sopimaan erilaisiin haihdutuslähteiden kokoonpanoihin:

CRNMC pakkaa Cu-haihdutusmateriaaleja kaksikerroksisiin tyhjiösuljettuihin pusseihin, joissa on PEF-pehmuste puisten laatikoiden sisällä – kokoonpano, joka ylläpitää pinnan puhtautta ja estää ilman saastumisen ennen kuin materiaali saavuttaa pinnoituskammioon.

Erittäin puhdas Cu superseos- ja ilmailukonteksteissa

Puolijohde- ja näyttösovellukset hallitsevat puhtaimpien laatuluokkien kysyntää, mutta erittäin puhtaalla Cu:lla on myös tärkeä tukirooli superseosten valmistuksessa ja ilmailukomponenteissa. Kupari on keskeinen seosaine nikkelipohjaisissa superseoksissa, joita käytetään turbiinien siivissä ja polttokammioissa, joissa lejeeringin valmistuksen aikana tapahtuva epäpuhtauksien hallinta määrittää korkeiden lämpötilojen väsymiskestävyyden ja hapettumiskäyttäytymisen.

Näihin sovelluksiin on tyypillisesti määritelty 99,99 % (4N) - 99,999 % (5N) Cu-massa, ja rikkiä, vismuttia ja lyijyä valvotaan tiukasti – elementtejä, jotka haurastavat raerajoja korkeissa lämpötiloissa. CRNMC:n kuparimateriaalit ilmailu- ja teollisuussovelluksiin on pakattu argon-puhdistettuihin galvanoituihin tynnyreihin, joiden puhtaussertifikaatit ovat jäljitettävissä erätason ICP-MS-analyysiin.

Korkean puhtauden Cu:n määrittäminen: Käytännön tarkistuslista

Kun tilaat puolijohdelaatuista Cua tai erittäin puhdasta Cu:ta mihin tahansa edistyneeseen sovellukseen, seuraavat spesifikaatiot tulee vahvistaa toimittajaltasi ennen ostotilauksen tekemistä:

• Puhtausaste ja sertifiointimenetelmä: Vahvista ICP-MS- tai GDMS-analyysi, ei vain GDOES, jos epäpuhtauksien määrä määritetään jäljessä alle 1 ppm:n.
• Happipitoisuus: Sputterointikohteissa pyydä happea alle 1 ppm; haihdutusmateriaaleille alle 5 ppm on yleensä hyväksyttävä.
• Muototekijä: Harkko, kohdeaihio, pelletti, rake, putki tai räätälöity koneistettu osa – varmista, että toimittaja pystyy käsittelemään lopullisen geometrian.
• Mittojen toleranssit: Kriittinen kiinnitetyille kohteille ja haihdutusveneille; varmista tasaisuus, pinnan karheus (Ra) ja yhdensuuntaisuusvaatimukset.
• Pakkaus ja säilyvyys: Tyhjiösuljetut kaksikerroksiset pakkaukset ovat vähintään 5N:n ja sitä suuremmat; vahvista säilyvyysaika laitoksesi säilytysolosuhteissa.
• Tulli- ja vientiasiakirjat: Kansainvälisten hankintojen osalta vahvista HS-koodi, alkuperämaatodistus ja materiaaliturvallisuustiedotteen saatavuus.