×
29.05.2019
219.017.682a

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИТОЙ МИШЕНИ ИЗ СПЛАВА НА ОСНОВЕ ТАНТАЛА ДЛЯ МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002454483
Дата охранного документа
27.06.2012
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургического производства распыляемых металлических мишеней для микроэлектроники, а также к изготовлению интегральных схем и тонкопленочных конденсаторов на основе тантала и его сплавов. Заявлены способ производства литой мишени для магнетронного распыления из сплава на основе тантала и мишень, полученная этим способом. Способ включает получение слитка сплава на основе тантала. Предварительно получают слиток тантала высокой чистоты путем глубокого вакуумного рафинирования электронно-лучевым капельным переплавом заготовки, изготовленной прессованием порошков тантала высокой чистоты, также получают слитки интерметаллидов TaFe и YFeсплавлением тантала с железом и иттрия с железом, затем осуществляют дуговой вакуумный переплав слитка тантала высокой чистоты со слитками интерметаллидов TaFe и YFe при их соотношении, мас.%: ТаFе 3,0-10,0, YFe 0,3-3,0, Та - остальное, с получением слитка сплава на основе тантала состава Та + 1 мас.% Fe + 0,1 мас.% Y, который подвергают механической обработке. Технический результат - повышение качества распыляемых мишеней для повышения выхода годных тонкопленочных конденсаторов за счет улучшения воспроизводимости элементного состава материала на основе тантала с иттрием и железом, а также за счет уменьшения потерь, связанных с испарением иттрия и железа при их введении в тантал. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургического производства распыляемых металлических мишеней для микроэлектроники, а также к материаловедению, разработке и изготовлению интегральных схем и тонкопленочных конденсаторов на основе тантала и его сплавов. В настоящее время основной промышленной технологией нанесения тонкопленочных конденсаторов и многих элементов интегральных схем является магнетронное распыление мишеней.

Выбор тантала в качестве исходного материала во многом объясняется тем, что в зависимости от условий получения танталовых пленок они могут иметь различную структуру, и, соответственно, появляется возможность в широких пределах изменять как удельное сопротивление пленки, так и его температурный коэффициент. По кристаллическому строению и электрофизическим свойствам к массивному образцу наиболее близки пленки тантала с объемно-центрированной кубической решеткой, имеющие крупнокристаллическую структуру и сравнительно невысокое удельное сопротивление (20-40 мкОм·см). Другая модификация тантала имеет тетрагональную мелкокристаллическую структуру и удельное сопротивление 160-200 мкОм·см и в массивных образцах не встречается. Эта метастабильная модификация тантала характерна только для тонких пленок.

Из уровня техники известно, что на основе тантала можно обеспечить групповое изготовление пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, соединительных проводников и контактных площадок) как с сосредоточенными, так и с распределенными параметрами, которые по своей сложности не уступают элементам, изготовленным на основе других материалов, но при том обладают значительно большей точностью, стабильностью и надежностью. Универсальность тантала и отсутствие необходимости использовать другие материалы свидетельствует о том, что на основе «танталовой технологии» может изготовляться подавляющее большинство пассивных элементов интегральных схем [Seki S. et al. "Formation of high-quality, magnetron-sputtered Та2O5 films by controlling the transition region at the Та2O5/Si Interface", J. Vac. Sci. Technol., 1987, v.5(4), pp.1771-1774]. Одним из существенных недостатков тонких пленок из чистого тантала является непредсказуемая адгезия к различным материалам и неудовлетворительная структура пленок, что вынудило исследователей искать сплавы тантала с другими химическими элементами, например с алюминием или хромом, улучшающими структурные и адгезионные свойства тантала при сохранении остальных его преимуществ.

Технической задачей изобретения является повышение структурного и химического качества распыляемых мишеней с целью увеличения выхода годных тонкопленочных конденсаторов за счет улучшения воспроизводимости элементного состава материала и уменьшения потерь, связанных с испарением иттрия и железа при их введении в тантал.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Указанная задача решается благодаря тому, что используется способ производства литой мишени для магнетронного распыления из сплава на основе тантала, включающий получение слитка сплава на основе тантала. При этом предварительно получают слиток тантала высокой чистоты путем глубокого вакуумного рафинирования электронно-лучевым капельным переплавом заготовки, изготовленной прессованием порошков тантала высокой чистоты, также получают слитки интерметаллидов TaFe2 и YFe3 сплавлением тантала с железом и иттрия с железом, затем осуществляют дуговой вакуумный переплав слитка тантала высокой чистоты со слитками интерметаллидов TaFe2 и YFe3 при их соотношении, мас.%: TaFe2 3,0-10,0, YFe3 0,3-3,0, Та - остальное, с получением слитка сплава на основе тантала состава Та+1 мас.% Fe+0,1 мас.% Y, который подвергают механической обработке.

Литая мишень для магнетронного распыления из сплава на основе тантала, при этом она получена заявленным способом.

Нижний предел выбранного соотношения ограничен низкой адгезией предлагаемого сплава, когда содержание TaFe2 и YFе3 при сплавлении с высокочистым танталом оказывалось менее 3,0 мас.% и 0,3 мас.%, соответственно. Верхний предел содержания этих соединений при сплавлении с танталом ограничен необходимостью иметь низкое удельное электросопротивление предлагаемого материала, а также невозможностью воспроизводимого получения тонкопленочных элементов.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ осуществляют следующим образом. Исходную заготовку, приготовленную прессованием порошков тантала высокой чистоты, помещают в плавильную камеру электронно-лучевой печи, производят откачку камеры для создания вакуума и затем постепенно расплавляют заготовку, подводя под электронный луч, создаваемый аксиальной пушкой. Скорость электронно-лучевого переплава составляет 0,5-0,6 кг/мин. Затем вдоль полученного слитка тантала высокой чистоты через каждые 100 мм с помощью тонкой танталовой проволоки крепят тонкие слитки интерметаллидов ТаFе2 и YFe3 и производят его переплав в электродуговой установке с интенсивным электромагнитным перемешиванием расплава. Вращение расплава способствует усреднению химического состава по железу и иттрию, устранению температурных градиентов и получению мелкозернистой литой структуры вследствие разрушения кристаллитов.

Пример реализации способа.

Реализацию способа осуществили при изготовлении литых мишеней из сплава на основе тантала. В качестве исходного материала для получения слитков тантала высокой чистоты использовали заготовки, полученные прессованием и спеканием порошков тантала высокой чистоты. Вакуумную плавку проводили на электронно-лучевой установке в вертикальных кристаллизаторах, в результате чего получали поликристаллические слитки тантала высокой чистоты. Интерметаллиды TaFe2 и YFe3, предназначенные для легирования тантала высокой чистоты железом и иттрием, получали методом высокочастотной левитации в атмосфере чистого гелия. Полученные слитки сложного интерметаллида (ТаFе2+YFе3) крепили танталовой проволокой диаметром 2 мм к расходуемому слитку-электроду из тантала высокой чистоты диаметром 80 мм. Плавку в электродуговой печи проводили в атмосфере гелия с использованием электромагнитного перемешивания расплава для усреднения химического состава. В результате, после удаления затравочной и головной частей получали слитки диаметром 200 мм и высотой 140-200 мм. Из слитков изготавливали магнетронные мишени диаметром 187 мм и толщиной 3 мм, которые распыляли методом магнетронного распыления для получения тонкопленочных конденсаторов.

Сравнительные результаты по воспроизводимости элементного состава сплавов на основе тантала с добавками железа и иттрия приведены в Таблице 1. Видно, что данный способ позволяет получать материал с более воспроизводимым элементным составом, чем по традиционному способу, состоящему в прямом сплавлении всех трех компонентов.

Таблица 1.
Сравнительные результаты по воспроизводимости элементного состава сплавов на основе тантала с добавками железа и иттрия
Состав шихты* Состав сплава** (мас. %) Угар, %
Ожидаемый Полученный
Традиционным способом Предлагаемым способом Традиционным способом Предлагаемым способом
245 г YFe3
4240 г TaFe2
Остальное Та
Ta+0,01%Y+
+1%Fе
Ta+0,03%Y+
+0,75%Fе
Ta+0,01%Y+
+1%Fе
Fе - 2,86
Y - 33,3
Fе - 2,0
Y - 9,1
2450 г YFe3
2800 г TaFe2
Остальное Та
Ta+0,1%Y+
+1%Fе
Ta+0,45%Y+
+0,6%Fе
Ta+0,105%Y+
+1%Fе
Fе - 3,33
Y - 2,22
Fе - 2,0
Y - 9,52
2450 г YFe3 Ta+0,01%Y+ Ta+0,027%Y+ Ta+0,105%Y+ Fе - 3,12 Fе - 2
6800 г TaFe2 +2%Fе +1,28%Fе +2%Fе Y - 37,04 Y - 9,52
Остальное Та
245 г YFe3 Ta+0,01%Y+ Ta+0,0035%Y+ Ta+0,01%Y+ Fе - 2,58 Fе - 1,95
8640 г TaFe2 +2%Fе +1,55%Fе +2,5%Fе Y - 28,57 Y - 10
Остальное Та
*Шихта рассчитана на массу слитка 83400 г. Корректировка по содержанию Та проводилась изменением длины расходуемой части электрода.
**По результатам нейтронно-активационного анализа, среднее из трех плавок.

Таким образом, использование предлагаемого способа получения распыляемых мишеней из высокочистого тантала, легированного железом и иттрием, позволяет заметно повысить качество напыляемых тонких пленок. Применение сплава Ta+1%Fe+0,1%Y (мас.%), полученного по данному способу, позволяет увеличить процент выхода годных конденсаторов на 10%.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 91.
10.01.2013
№216.012.1846

Устройство для получения массивов углеродных нанотрубок на металлических подложках

Изобретение относится к нанотехнологии. Устройство для получения массивов углеродных нанотрубок (УНТ) на металлических подложках состоит из двух электродов 7 и 8, расположенных соосно и перемещаемых навстречу друг другу водоохлаждаемыми штоками 8 и 9, скользящих графитовых токоподводов 11 и 12,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471706
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.2477

Устройство и способ с речевым интерфейсом определения водолазом направления на источник тонального звукового сигнала

Использование: для определения водолазом направления на источник тонального звукового сигнала. Сущность: сигнал источника принимается на две ненаправленные антенны, расстояние между которыми λ/4. Сигнал от первой антенны подается на вход сумматора, сигнал от второй антенны последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474837
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.04.2013
№216.012.3480

Способ определения глубины погружения приводняющегося объекта

Использование: для измерения глубины погружения приводняющегося объекта с использованием гидролокатора ближнего действия, установленного на движущемся носителе относительно горизонта его движения. Сущность: с помощью гидролокатора производят излучение зондирующих сигналов гидролокатором, прием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478983
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.06.2013
№216.012.4cb3

Способ получения монокристаллов теллурида галлия (ii)

Изобретение относится к технологии получения кристаллов GaTe, которые могут быть использованы в нелинейной оптике, а именно для оптических преобразователей частоты ИК и ТГц диапазонов. Кристаллы теллурида галлия (II) выращивают вертикальной зонной плавкой в графитовых тиглях под давлением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485217
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4cb4

Способ получения кристаллов вольфрамата натрия-висмута

Изобретение относится к области выращивания из расплава нелегированных кристаллов вольфрамата натрия-висмута NaBi(WO), являющегося перспективным материалом для Черепковских детекторов. Выращивание кристаллов осуществляют методом Чохральского в воздушной атмосфере со скоростью вытягивания 4-5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485218
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.10.2013
№216.012.783c

Крионаконечник с сапфировым хладопроводом-облучателем

Изобретение относится к хирургическим инструментам, применяемым для локального замораживания и деструкции выделенных участков биологической ткани, и может быть использовано в общей и детской хирургии, в онкологии, дерматологии, отоларингологии, гинекологии, косметологии. Крионаконечник с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496442
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.01.2014
№216.012.98be

Устройство для визуализации электрических полей свч в пространстве

Использование: относится к области визуализации распределения в пространстве электрических полей СВЧ диапазона. Сущность: в установке визуализации СВЧ полей применены измерительная камера «открытого» типа из двух расположенных горизонтально параллельных медных дисков, антенна-зонд,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504801
Дата охранного документа: 20.01.2014
27.03.2014
№216.012.adf5

Способ удаления опухолей мозга с выделением границ опухоли флуоресцентной диагностикой с одновременной коагуляцией и аспирацией и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к медицине. Устройство включает сапфировый зонд с продольными каналами, в которых размещены оптические волокна, одни из которых предназначены для подачи излучения, возбуждающего флуоресценцию и коагулирующего излучения в зону деструкции ткани от присоединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510248
Дата охранного документа: 27.03.2014
10.06.2014
№216.012.d04b

Способ эксфолиации слоистых кристаллических материалов

Изобретение относится к нанотехнологиям. Способ включает эксфолиацию заготовок из слоистых кристаллических материалов, закрепленных с одной стороны на опоре из глипталя, с использованием клейкой ленты, глипталь по окончании эксфолиации растворяют в ацетоне, где образуется взвесь кристаллических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519094
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.06.2014
№216.012.d5ae

Способ получения слоев карбида кремния

Изобретение относится к области получения карбида кремния, используемого в полупроводниковой промышленности в качестве материала для радиопоглощающих покрытий, диодов, светодиодов, солнечных элементов и силовых вентилей. Карбид кремния получают перемещением ленты углеродной фольги в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520480
Дата охранного документа: 27.06.2014
Показаны записи 1-10 из 15.
10.04.2019
№219.017.08a7

Способ получения иглы из монокристаллического вольфрама для сканирующей туннельной микроскопии

Изобретение относится к области физики поверхности, а именно к способам получения острий из монокристаллического вольфрама для сканирующей туннельной микроскопии. Способ заключается в том, что электрохимическое травление монокристаллической заготовки с поперечным сечением 0,5×0,5 мм проводят в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002437104
Дата охранного документа: 20.12.2011
29.05.2019
№219.017.6829

Способ производства литой мишени для магнетронного распыления из сплава на основе молибдена

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве распыляемых металлических мишеней для нанесения тонкопленочной металлизации различного назначения в микроэлектронике и других высоких технологиях. Заявлены способ производства литой мишени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454484
Дата охранного документа: 27.06.2012
29.05.2019
№219.017.69ae

Способ получения кристаллов фуллерена с особой чистоты

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к выращиванию кристаллов из парогазовой фазы. Способ включает низкотемпературную обработку порошка фуллерена С в динамическом вакууме 10 Па при температуре 720 K в течение 3 часов, затем обработанный порошок подвергают сублимации в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442847
Дата охранного документа: 20.02.2012
09.06.2019
№219.017.7db1

Способ получения составной мишени для распыления из сплава вольфрам-титан-кремний

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства распыляемых мишеней. Заявлены способ производства составной мишени для получения пленок магнетронным распылением и мишень, полученная этим способом. Способ включает изготовление диска из слитка поликристаллического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454481
Дата охранного документа: 27.06.2012
09.06.2019
№219.017.7db3

Способ получения составной мишени для распыления из сплава вольфрам-титан-рений

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства распыляемых мишеней. Заявлены способ производства составной мишени для получения пленок магнетронным распылением и мишень, полученная этим способом. Способ включает изготовление диска из слитка поликристаллического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454482
Дата охранного документа: 27.06.2012
09.06.2019
№219.017.7f1a

Способ получения сверхпроводящего трехкомпонентного борида

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих борсодержащих соединений. Сверхпроводящий трехкомпонентный борид, содержащий литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при температуре 27 К получают твердофазным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002443627
Дата охранного документа: 27.02.2012
09.06.2019
№219.017.7f4e

Способ получения сверхпроводящего соединения кальций-фосфор-кислород

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих соединений в области высоких давлений от 17 ГПа до 160 ГПа. Проводят синтез механической смеси кальция с оксидом фосфора РO или кальция с фосфатом кальция Са(РO). Смеси кальция с оксидом фосфора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442749
Дата охранного документа: 20.02.2012
29.06.2019
№219.017.a0c0

Устройство для получения газообразного хлора

Изобретение может быть использовано в области неорганической химии. Устройство для получения газообразного хлора включает реактор, термостат, устройство для очистки хлора и устройство для регулирования температуры. В качестве накопителя хлора установлена демпфирующая емкость с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436728
Дата охранного документа: 20.12.2011
29.06.2019
№219.017.a0d8

Способ получения высокочистого кобальта для распыляемых мишеней

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к способу получения высокочистого кобальта для распыляемых мишеней. Способ включает восстановление хлорида кобальта водородом при нагревании до получения металлического кобальта в виде порошка или губки. После...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002434955
Дата охранного документа: 27.11.2011
29.06.2019
№219.017.a146

Способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе натрий-оксид натрия

Изобретение относится к технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл-оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами. Поверхность образца металлического натрия окисляют в реакторе в потоке осушенного кислорода,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002441933
Дата охранного документа: 10.02.2012
+ добавить свой РИД