钽在先进电子和半导体芯片中的应用

钽是下一代半导体的重要组成部分,使电子制造商能够生产信息密度越来越高的芯片。

为什么钽是半导体芯片用的理想材料?

钽具有非常稳定的热、电和力学性质,可用于半导体加工的温度范围很广。它与硅片和二氧化硅的兼容性是一个很大的好处。

钽主要起到铜种子层和硅之间的扩散屏障的作用,在不与铜基体发生化学反应的情况下产生硅和铜的独特粘附性能。扩散势垒通常是一种多层结构的纯钽,氮化钽。

钽的多功能性使其能够在铜互连线的扩散屏障应用中大量采用。虽然其他材料原则上可以用于同样的目的,但半导体技术的迅速发展和摩尔定律”(一种在密集集成电路中晶体管数目大约每两年增加一倍的观察)使钽成为稳定性高、加工问题很少的首选材料。


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半圆晶片的表面。钽独特的特性使它成为先进电子产品的重要组成部分

 

钽在半导体技术中扮演的不同角色是什么?

除了铜互连线的扩散屏障作用外,钽还可以作为纯金属、氧化物或氮化物沉积。

氧化钽的绝缘性能在制造电容器时是非常有益的,氮氧化物的稳定电阻率可以用来形成片上电阻。

钽是如何引入半导体表面的?

使用艾因斯(北京)钽应用科技有限公司的CVD气相沉积与CVI气相渗入技术延伸出的钽离子注入新工艺制备钽离子注入层。


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硅片。钽离子注入硅,允许在金属()和半导体()层之间不扩散地将铜层放置在顶部。

 

为什么扩散障碍是半导体芯片的重要组成部分?为什么钽常用于这个?

扩散屏障的主要功能是防止底层硅受到导体材料(铜或铝)的污染。

通常,钛和铝一起使用,钽和铜一起使用。当钛与铜发生反应时,金属间化合物形成不良,而钽和铜则完全不相容。

钽和钛对硅也有很好的粘接性能,改善了铜或铝在基体上的粘着性。钽和钛都可以在纯金属或氮化物条件下沉积,也可以结合硅和铜或铝之间的界面进行微调,以控制沉积的种子材料的性能。

钽是如何在电容器中使用的,与其他相互竞争的技术相比,钽电容器的优点是什么?

在具有很高比表面积的大容量电容器中,烧结钽粉形成导电质量,表面阳极氧化形成稳定的绝缘氧化钽层。

用这种方法可以在极短的导电路径下获得很高的单位体积电容。由于钽的电性能随温度的变化非常稳定,在实际使用范围内电容变化不大。

在要求户外应用方面,如汽车和电信行业,这一特性变得尤为重要。短传导路径允许非常快的加载和卸载,允许在所有频率上缓冲来自集成电路的输入和输出信号。


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主板上的电容器。钽电容器每单位体积有很高的电容和较短的传导路径。


钽在其他令人兴奋的应用中的使用!

钽与铜的不相容性和高延性可作为A15超导体材料的扩散屏障,也可作为超导体导线和电缆中的强化和加强元件。

钽可以与钨合金化,使其更加坚固,而且仍保持高度延展性,在高性能化学和航空航天应用中具有多种用途。

钽的化学惰性,特别是接近室温,使钽与人体兼容,这意味着它可以用于医疗植入物。钽还具有独特的力学性能,可用于国防应用。

钽可以作为合金、固体或多孔结构供应。

钽可以被深拉形成各种形状,用于许多应用。钽粉可用于各种添加剂制造工艺。