銅(Cu)とマンガン(Mn)からなる合金スパッタリングターゲット。
主にマグネトロンスパッタリング(PVD)と電子ビーム蒸着などのプロセスによって機能性薄膜を製造する。
その独特な抵抗特性、熱安定性と拡散遮断性能は、精密抵抗、半導体パッケージ、熱電材料などの分野で重要な機能を有する。
1.特性
1)制御可能な抵抗特性
・マンガンの添加は銅の抵抗率を著しく向上させ(Cu 50 Mn 50抵抗率は〜150μΩ・cmに達することができる)、精密抵抗薄膜の製造に適
している。
・抵抗温度係数(TCR)は、成分調整によってゼロ(例えばCu 60 Mn 40)に近づくことができ、高安定性抵抗素子に適している。
2)優れた拡散バリア性能
・CuMn薄膜はCuとSiまたは誘電体層の相互拡散を効果的に阻止し、先進的なパッケージで従来のTa/TaN障壁層の代わりにすること可能。
・高温アニーリングの場合、Mnは優先的に酸化してMnOx界面層(バリア層に自己形成)を形成し、熱安定性を向上させる。
3)高純度と微細構造の制御可能
・高純度CuMnターゲット(≧99.99%)は、薄膜の電気特性に対する不純物の影響を低減することができる。
・真空誘導溶解(VIM)または合金化+熱などの静圧プロセスを用いて、結晶粒サイズを50μm未満に制御することができる。
4)熱力学的安定性
・300〜500℃でアニールした後に緻密なMnOx界面層を形成し、高温耐性が純銅薄膜より優れている。
5)環境保護とコストメリット
・CuMnは、Ru、Coなどの貴金属バリア層よりもコスト効率が高く、RoHS規格に準拠している。
2.主な用途
1)半導体先進パッケージ
・銅相互接続拡散バリア層:従来のTaNの代わりに28 nm以下のプロセスに使用し、配線抵抗を低減(30%低減可能)する。
・TSV(シリコンスルーホール)技術:3 Dパッケージにおけるバリア層/シード層一体化材料として。
2)精密電子部品
・薄膜抵抗ネットワーク
高精度機器、自動車電子(例えばCu 50 Mn 50合金抵抗)用。
・歪みセンサ
低TCR特性を利用して測定安定性を向上させる。
3)熱電材料とデバイス
・マンガン銅系熱電薄膜:マイクロエネルギー収集システム(ゼーベック係数は〜100μV/Kに達することができる)に使用される。
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