钽在先进电子和半导体芯片中的应用

钽是下一代半导体中的一个重要组成部分，允许电子制造商生产越来越大的信息密度的芯片。H.C.斯塔克的解决方案are providers of high purity tantalum for use in the semiconductor industry, supplying it in several different forms designed for PVD sputtering.

为什么钽是用于半导体芯片的理想材料?

钽具有非常稳定的热、电和机械性能，可在半导体加工的广泛温度范围内使用。它与硅片和二氧化硅的兼容性是一个很大的好处。

钽主要作为铜种子层和硅之间的扩散屏障，能够在硅和铜之间产生独特的粘附特性，而不会与铜基体发生化学反应。扩散势垒通常是纯钽和反应溅射的氮化钽的多层结构。

钽的多功能性使其能够在铜互连的扩散阻挡层中大量应用。虽然原则上其他材料也可以欧洲杯足球竞彩用于同样的目的，半导体技术的快速发展和“摩尔定律”(即密集集成电路中晶体管的数量大约每两年翻一番)使钽成为高稳定性和极少加工问题的首选材料。

在某些情况下，钛已被取代，但必须仔细控制与铜的反应性。此外，铌和钨导致半导体芯片的机械，热和电性能变化。钽膜的可靠性性能特征在这种快速发展的环境中仍然是一个优势。

半导体芯片的表面。钽独特的特性使其成为先进电子产品的重要组成部分。图片提供:茹科夫/shutterstock.com.

钽在半导体技术中扮演着什么不同的角色?

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。

钽氧化物的绝缘性能在产生电容器时非常有益，并且可以使用氧 - 氮化物的稳定电阻率来形成片上电阻器。

热喷墨打印机头得益于钽的高模量和化学惰性(低腐蚀)特性，它也作为结构材料在形成墨盒本身。钽与铝合金在较老的热喷墨技术中用作加热层。

如何引入到半导体表面的钽？

在称为溅射的过程中，通过物理气相沉积（PVD）沉积钽。将钽溅射为纯金属，或作为反应溅射中的氮化物。

这有两个好处。首先是溅射靶材料的纯度保持在沉积的膜中，而第二，该过程比化学气相沉积（CVD）更容易控制。

钽具有很强的延展性，可以制作成用于平面溅射系统的扩散键合板，或形成空心阴极溅射靶或射频线圈(RF)线圈等形状。

硅晶片。PVD被用来覆盖硅，允许铜层被放置在顶部，而金属(铜)层和半导体(硅)层之间没有扩散。图片致谢:GrayMark / shutterstock.com

为什么扩散障碍是半导体芯片的重要组成部分？为什么钽经常用于这个？

扩散屏障的主要功能是防止下面的硅与导体材料的污染，无论是铜或铝。

通常，钛和铝一起使用，钽和铜一起使用。当钛与铜反应时，不可取的金属间化合物形式，而相比之下，钽和铜是完全不相容的。

钽和钛也具有良好的粘附质量，可以改善铜或铝对基材的粘附性。钽和钛可以沉积在纯金属或氮化物条件下或允许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质。

与其他竞争技术相比，如何使用钽电容器的钽和使用钽电容的优点是什么？

在具有非常高的表面积的散装电容器中，钽粉被烧结以形成导电质量，并且表面阳极氧化以形成稳定的绝缘钽氧化物层。

采用这种方法，可以在极短的导电路径下获得非常高的单位体积电容。钽的电性能随温度变化非常稳定，在实际应用范围内钽的电容变化不大。

该物业在苛刻的户外应用方面尤为重要，例如汽车和电信行业。短路传导路径允许非常快速加载和卸载，允许在所有频率的集成电路中缓冲输入和输出信号。

主板上的电容器。钽电容便于非常高的单位体积电容和短路的传导路径。图像积分：Benson He / Shutterstock.com

钽的其他化合物也用于集成电路和半导体芯片吗?如果有，它们的用途是什么?

除了反应溅射氧化物、氮化物或氧氮化物之外，钽金属合金的应用很少。

氧化钽是一种很好的绝缘体，具有很高的折射率。虽然钽很容易与钨、铌或钌合金，但使用纯钽的最大好处之一是回收机会。50%以上用于溅射靶的钽返回到半导体材料工艺流中。

h。c。斯塔克解决方案公司以什么不同的形式供应钽?

H.C.斯塔克的解决方案offers various grades of capacitor powders, crystallographic texture controlled plates, discs and shaped products for three dimensional sputter targets in purities ranging from 3N to 5N5.

此外，我们还为半导体、磁性数据存储、平板、LED和太阳能应用提供溅射靶板。Starck Solutions公司还以各种形式为非半导体应用提供钽及其合金:锭、粉末、轧制带材、焊接管、合金添加剂、棒、板、薄板和棒。

默认的规格是ASTM或AMS，但更详细的规格可以根据应用程序提供，以确保符合客户的严格要求。

钽中的主要杂质是铌，它自然与钽一起存在于矿石中。根据无冲突采购倡议(CFSI)进行的定期独立第三方审计，H.C. Starck Solutions的钽和钨供应链已被宣布不含“冲突矿物”。这是电子产业公民联盟(EICC)和全球电子可持续发展倡议(GeSI)的共同努力。

H.C.斯塔克解决方案以许多不同的形式供应钽。图像积分：beejung / shutterstock.com

半导体芯片中钽的质量有多重要?斯塔克解决方案公司如何确保他们提供的钽质量足够高?

随着芯片技术的进步，沉积层的厚度变薄和稀释剂，需要改善金属溅射均匀性和无颗粒过程一致性。

沉积的厚度现在小于50纳米，因此杂质对层性能直接影响。减少钽处理过程中的杂质水平是H.C的基石。Starck解决方案的成功。

除了EICC认证外，主要行业要求是与化学稠度相关的“船舶控制”。H.C.斯塔克的解决方案manages the input material chemistry from ore extraction through all the downstream operations in order to guarantee the chemical consistency of the cast ingot.

熔化参数被仔细监测，以确保净化过程消除不良元素，并保持对批次的严格统计控制。EB熔化后，严格控制热机械加工，以发展所需的组织，提供一致的溅射沉积性能。

一致的化学性质、细小的晶粒尺寸和一致的晶体结构是h·c·斯塔克的钽溅射靶的特征。

H.C.斯塔克的解决方案' strategy for procuring raw materials is based on two principles: the purchase of raw materials exclusively from suppliers with environmentally and socially sound business practices, and the continuous expansion of recycling activities.

我们的责任供应链管理系统(RSCM)中详细列出了严格的、全球适用的采购指南，保证了Starck Solutions只从符合环境保护、职业安全和社会责任严格要求的供应商那里购买原材料。欧洲杯足球竞彩

我们采取电子产业公民联盟(EICC)和经济合作与发展组织(OECD)提出的立场。

关于我们的回收活动，H.C. Starck Solutions是世界上少数几个有能力通过回收过程回收所有技术金属的公司之一。我们在钽回收方面处于世界领先地位。我们的专业知识是基于多年的发展和独特的过程，并允许我们提供环境无害的回收而不损失质量。

通过我们的闭环供应链，几乎所有的H.C. Starck解决方案的产品在使用后都可以回收利用。对于电子工业来说，含有钽的电容器以及钽和钼溅射靶同样是可回收的。

H.C.Starck Solutions辅助客户在含有薯片的产品开发阶段的客户开发阶段，或为特定应用提供定制的钽产品吗？

是的，H.C.Starck Solutions在钽冶金和溅射过程中的应用以及电容器，航空航天，国防和化学工艺行业应用方面拥有高技能研发和先进的工程人员。

钽具有一系列有益的特性，可用于解决关键问题。它的高熔点和强度加上它的耐化学腐蚀性能使它成为半导体应用的完美选择。

除了制造能力，我们在H.C.Starck Solutions开发了我们最先进的实验室中提供的有限元建模，结晶和冶金分析，机械测试和薄膜沉积资源等其他能力，以帮助客户开发钽，钼，钨的钽的所需特征，铌或合金产品。

一种晶体散射模式。Starck Solutions还提供一系列的研发服务，包括结晶学和冶金分析。图片致谢:kois00kois / shutterstock.com

您的客户是否将钽用于其他令人兴奋的应用?

绝对地！钽与铜和高延展性的不混溶可用作A15超导体材料的扩散屏障以及用作超导线和电缆中的强化和加强元件。欧洲杯足球竞彩

例如，h·c·斯塔克解决方案公司的钽是一种合格的扩散阻挡材料，用于ITER(一个主要的国际核聚变项目)中的超导导线。

钽可以与钨合金化，使其更加强大，仍然保持高度延展性，使其在高性能化学和航空航天应用中的各种用途。

它是化学惰性，特别是在室温附近，使钽与人体相容，这意味着它可以用于医疗植入物。钽还具有独特的机械性能，可以进行微调的防御应用。

钽可以作为合金，固体或多孔结构提供。

钽可以深拉形成多种形状，用于许多应用。钽粉可用于多种增材制造工艺，包括激光床、电子束和冷喷涂沉积，从而带来更令人兴奋的可能性。

Starck Solutions公司最近建立了专门为3D打印工艺设计的低间隙球形钽粉的供应能力。

斯塔克解决方案公司的钽被用作ITER实验性核聚变反应堆的关键部件。图片来源:ITER组织

我们的读者可以从哪里找到更多关于钽和H.C. Starck Solutions的信息?

我们有关于Azo欧洲杯猜球平台m的文章以及我们的H.C.Starck Solutions网站。在网站上找到了这两个小册子和产品数据表，可以下载。有关更多信息，请直接与我们联系[电子邮件受保护]

关于H.C.斯塔克解决方案

Starck集团是全球领先的技术金属和高级陶瓷供应商。公司在欧洲、美洲和亚洲拥有现代化的生产设施，服务于电子、化工、汽车、医疗技术、航空航天、能源技术和环境技术等新兴行业，以及工程公司和工具制造商。

截至2017年12月31日，Starck集团在美国、加拿大、英国、德国、中国、日本和泰国拥有2600名员工。

H.C.斯塔克’s products are predominantly based on technology metals: Tantalum, Niobium, Tungsten, and Molybdenum.

制造的产品部门通过压制，烧结，轧制，熔化和热机械加工和表面处理将技术金属粉末转换为定制的半成品和成品。

钨业为机械工程和工具制造、汽车和能源工业、航空工业和化学工业提供高性能产品，例如:

• 硬质合金工具和磨损部件用硬质合金
• 石油和天然气钻井用钨和铸造碳化钨
• 用于重金属合金的钨金属粉末
• 用作催化剂前体的钨化学品

先进的陶瓷部件（CER）部门制造专业技术陶瓷零件和薄膜。CER生产诸如密封环，功能部件的工程部件，包括用于固体氧化物燃料电池（SOFC）系统和用于牙科应用的产品的燃料电池以及用于铠装和磨损保护。此外，CER侧重于技术发展，以扩展组合对半导体行业的产品应用。

2018年，H.C. Starck将表面技术和陶瓷粉末部门出售给瑞典Höganäs集团，3月1日生效，将钽和铌部门出售给JX Nippon Mining & Metals Group, 7月1日生效。

该小组由两个成员的执行委员会领导:Dr. Jens Knöll(执行委员会主席)，Dr. Jan Lösch(执行委员会成员)。

斯塔克于1920年在柏林成立。自2007年以来，该公司由金融投资者Advent International和Carlyle Group所有。

Starck在德国Goslar注册，集团总部位于德国慕尼黑。

该信息的来源、审查和改编自H.C. Starck Solutions提供的材料。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问H.C.斯塔克的解决方案．