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Tantalum Ta Evaporation Process Notes


Tantalum (Ta) General Information

Tantal wird im Periodensystem als Übergangsmetall eingestuft und gilt als eines der hochkorrosionsbeständigen Refraktärmetalle. Tantal hat einen Schmelzpunkt von 3.017 °C, eine Dichte von 16,6 g/cc und einen Dampfdruck von 10-4 Torr bei 2.590 °C. Es ist metallisch grau-blau mit auffallend ähnlichen chemischen Eigenschaften wie Niob. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von chirurgischen Implantaten verwendet, da es nicht toxisch ist. Es wird auch als Kondensator für die Elektronik verwendet und kann mit anderen Metallen legiert werden, um Festigkeit und Haltbarkeit zu erhöhen. Tantal wird zusammen mit seinen Legierungen und Verbindungen unter Vakuum zu Halbleitern, optischen Beschichtungen, magnetischen Speichermedien sowie verschleiß- und korrosionsbeständigen Beschichtungen verdampft.

Tantalum Ta Specifications

WerkstofftypTantal
SymbolTa
Atomares Gewicht180,94788
Ordnungszahl73
Farbe und AussehenGraublau, metallisch
Wärmeleitfähigkeit57 W/m.K
Schmelzpunkt (°C)3.017
Wärmeausdehnungskoeffizient6,3 x 10-6/K
Theoretische Dichte (g/cm³)16,6
SputterGleichspannung
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
100*
Art des BondingIndium, Elastomer
Z-Verhältnis0,262
ElektronenstrahlExzellent
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzFABMATE®, Graphite
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-8:  1.960
10-6:  2.240
10-4:  2.590
BemerkungenBildet gute Schichten.

* Dies ist eine Empfehlung, die auf unserer Erfahrung mit diesen Materialien in KJLC-Sputterkanonen basiert. Die Raten basieren auf nicht-gebondeten Targets und sind materialspezifisch. Gebondete Targets sollten mit geringerer Leistung betrieben werden, um ein Versagen des Bondings zu vermeiden. Gebondete Targets sollten je nach Material mit 20 Watt/Quadratzoll oder niedriger betrieben werden.

Z-Faktoren

Empirische Bestimmung des Z-Faktors

Leider sind der Z-Faktor und das Schubmodul für viele Werkstoffe nicht ohne weiteres verfügbar. In diesem Fall kann der Z-Faktor auch empirisch unter Verwendung der folgenden Verfahren bestimmt werden:

  • Legen Sie den Werkstoff ab, bis die Lebensdauer des Kristalls bei 50 % oder kurz vor dem Ende der Lebensdauer des Kristalls liegt, je nachdem, was früher eintritt.
  • Legen Sie ein neues Substrat neben den verwendeten Quarzsensor.
  • Stellen Sie die QCM Dichte auf den kalibrierten Wert ein; Werkzeug auf 100 %.
  • Nehmen Sie eine Null-Kalibrierung der Schichtdickenmessung vor.
  • Dampfen Sie ungefähr 1000 bis 5000 A des Werkstoffs auf das Substrat auf.
  • Verwenden Sie ein Profilometer oder Interferometer, um die tatsächliche Dicke der Substratschicht zu messen.
  • Stellen Sie den Z-Faktor des Instruments ein, bis der korrekte Dickenwert angezeigt wird.

Eine weitere Alternative besteht darin, die Kristalle häufig zu wechseln und den Fehler zu ignorieren. Die folgende Grafik zeigt den %-Fehler in der Rate bzw. Dicke bei Verwendung des falschen Z-Faktors. Bei einem Kristall mit einer Lebensdauer von 90 % ist der Fehler vernachlässigbar, selbst für große Fehler in dem programmierten gegenüber dem tatsächlichen Z-Faktor.

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