薄膜堆積技術に広く応用されている高性能材料であり、主にマグネトロンスパッタリング(PVD)技術によってWTi合金薄膜を製造する
1.特性
1)高純度と低不純物
・工業用WTiターゲットの純度は通常≧99.9%、ハイエンド半導体応用要求≧99.995%、さらに99.999%(例えば超高純度WTi 10ターゲット)−O<500 ppm、C<30ppm,薄膜欠陥を低減する。
2)高誘起密度(≧99%)
・熱間等方圧加圧法(HIP)または真空熱圧プロセスを用いて、気孔がなく、結晶粒が小さい(<100μm)ターゲット材を確保する。
3)優れた拡散バリア性能
・WTi合金薄膜は、Cu/Al配線層とSi基板との相互拡散を効果的に阻止し、金属シリサイドの形成による回路障害を防止することができる。
・Ti(10%〜30 wt%)は粒界拡散障壁能力を改善し、Wは低い拡散率を提供する。
4)低抵抗率と高熱安定性
・WTi合金は電気抵抗率が低く(純Wに近い)、高電流密度用途(例えばパワーデバイス)に適している。
・高温(>1000°C)に強く、耐酸化性が高く、航空エンジンコーティングなどの高温環境に適している。
5)調整可能成分と微細構造
・一般的な配合比:W 90 Ti 10(原子比70:30)、高W含有量は低抵抗特性を維持する。
・Tiリッチ相(β1相)含有量を制御する必要があり、多すぎるとスパッタリング不安定性と薄膜ムラを引き起こす。
2.主な用途
1)半導体集積回路
・拡散バリア層:110 nm以上のプロセスに使用されるAl/Cu配線技術(自動車用電子チップなど)。
・接触層:マイクロエレクトロニクスデバイスにおいて金属化層として、導電性と電気移動防止性能を向上させる。
2)太陽電池
・CIGS薄膜太陽電池のバリア層として、光電変換効率と長期安定性を向上させる。
3)光学と表示技術
・Low-E(低放射)ガラスコーティング、断熱性と光透過率の強化に使用する。
・タッチスクリーン(ITOガラス)における導電層性能の最適化。
4)高温と耐摩耗コーティング
・航空エンジン部品:タービンブレードのような高温保護コーティング(WTi基合金)。
・切削工具:WTiNコーティングは硬度と耐摩耗性を向上させる。
5)新応用分野
・ガスセンサ:WTi−O薄膜は環境検出に使用される。
・エレクトロクロミック素子:WTiベース薄膜はインテリジェントな調光を実現する。
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