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Tungsten W Evaporation Process Notes


Tungsten (W) General Information

Wolfram ist eines der dichtesten Elemente der Welt. Es hat eine Dichte von 19,3 g/cm³, einen Schmelzpunkt von 3.410 °C und einen Dampfdruck von 10-4 Torr bei 2.757 °C. Es ist glänzend und grau-weiß. Es ist bekannt, dass es den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle hat und seine charakteristische Härte kann es sehr schwierig machen, es in reiner Form zu bearbeiten und zu schmieden. Wolfram wird üblicherweise zur Herstellung von elektrischen Filamenten verwendet. Wolframkarbid findet man in Bohrern, Sägen und Schmuck. Wolfram wird unter Vakuum für die Herstellung von Halbleitern, Brennstoffzellen und Sensoren verdampft.

Tungsten W Specifications

WerkstofftypWolfram
SymbolW
Atomares Gewicht183,84
Ordnungszahl74
Farbe und AussehenGrauweiß, glänzend, metallic
Wärmeleitfähigkeit174 W/m.K
Schmelzpunkt (°C)3.410
Wärmeausdehnungskoeffizient4,5 x 10-6/K
Theoretische Dichte (g/cm³)19,25
SputterGleichspannung
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
100*
Art des BondingIndium, Elastomer
Z-Verhältnis0,163
ElektronenstrahlGut
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzDirekt aus dem Pocket
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-8:  2.117
10-6:  2.407
10-4:  2.757
BemerkungenBildet flüchtige Oxide. Dünnfilme sind hart und haften gut.

* 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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