Proszek tantalu do celów rozpylania półprzewodników
Wraz z szybkim rozwojem technologii półprzewodnikowej, popyt na tantal stosowany jako warstwa rozpylająca stopniowo wzrasta. W układach scalonych tantal jest stosowany jako bariera dyfuzyjna. Jest umieszczany pomiędzy przewodnikami krzemowymi i miedzianymi. Powszechnie stosowane cele są zazwyczaj wykonane z wlewków tantalu, ale w niektórych szczególnych przypadkach, takich jak cele ze stopu nb-krzem, metoda I/M nie może być stosowana ze względu na różne temperatury topnienia nb i krzemu oraz niską wytrzymałość związków krzemu. Jako cele można stosować tylko metalurgię proszkową.
Wydajność celu bezpośrednio wpływa na wydajność rozpylonej warstwy. Podczas formowania warstwy nie mogą występować żadne substancje zanieczyszczające urządzenie półprzewodnikowe.
Jeśli w tarczy z tantalu (stopu, związku) znajdują się zanieczyszczenia, podczas formowania się powłoki natryskowej dostaną się one do komory natryskowej, powodując przywieranie grubych cząstek do podłoża i zwarcie obwodu powłoki.
Jednocześnie zanieczyszczenia staną się również powodem wzrostu cząstek wystających w filmie. Dlatego też istnieją wysokie wymagania co do jakości proszku litu i tarcz tantalowych. Chociaż wydajność metalicznego tantalu jest stosunkowo stabilna, proszek metalicznego tantalu o drobniejszych cząsteczkach jest bardziej aktywny i reaguje z tlenem, azotem itp. w temperaturze pokojowej, co zwiększa zawartość zanieczyszczeń, takich jak tlen i azot w proszku tantalu.
Chociaż czystość niektórych metalicznych produktów tantalowych, takich jak komercyjnie dostępne sztabki tantalu, może osiągnąć 99,995% lub nawet więcej, im drobniejszy proszek tantalu, tym wyższa odpowiadająca mu aktywność, a zdolność do adsorpcji tlenu, azotu, wodoru i węgla również odpowiednio wzrasta. Dlatego zawsze uważano, że zwiększenie czystości proszku tantalu do ponad 99,99% jest dość trudne i trudne.
Jednakże zmniejszenie wielkości cząstek proszku tantalu jest bardzo konieczne, aby poprawić jakość proszku tantalu i tarcz tantalowych. Dziedzina materiałów tarczowych ma nadzieję uzyskać proszek tantalu o wysokiej czystości ze średnią wielkością cząstek D50<25 μm.
Obecnie proces produkcji konwencjonalnego metalurgicznego proszku tantalu przyjmuje metodę równoczesnego odwodornienia i redukcji tlenu. Ze względu na różne kierunki użytkowania, wymagania dotyczące czystości i wielkości cząstek zwykłego metalurgicznego proszku tantalu nie są wysokie. Proces równoczesnego odwodornienia i redukcji tlenu może skutecznie obniżyć koszty.
Dehydrogenacja polega na ogrzaniu i rozłożeniu wodorku tantalu w celu usunięcia zaadsorbowanego wodoru. Temperatura rozkładu wodorku tantalu wynosi 600 stopni, ale prędkość jest niezwykle niska.
Wraz ze wzrostem temperatury, wzrasta szybkość rozkładu. Duża ilość wodoru zaczyna być uwalniana powyżej 800 stopni. Aby całkowicie uwolnić wodór, temperatura musi być wyższa niż 800 stopni. Im wyższa temperatura, tym dokładniejsza dehydrogenacja.
