التقنيات الحديثة لتطبيق الأغشية الرقيقة على السيليكون أثناء إنتاج الرقائق محدودة في اختيار المواد. على سبيل المثال ، يحدث الإجهاد البدني في الأفلام المصنوعة من المعادن ، والتي لا يمكن إزالتها للمعادن المقاومة للحرارة مما يؤدي إلى تعطيل التشغيل الطبيعي. تمكن باحثون من اليابان من حل هذه المشكلة واقترحوا تقنية تسمح بإنشاء أغشية معدنية على بلورات دون قيود.
تقليديا ، تمت إزالة الإجهاد المادي في الطلاءات المعدنية ذات الأغشية الرقيقة في الرقائق عن طريق التلدين - تسخين البلورة إلى درجات حرارة حيث لم يذوب المعدن بعد ، ولكن ينعم بدرجة كافية لتخفيف الضغط. إذا تركت مناطق التوتر هذه ، فسيؤدي ذلك بمرور الوقت إلى ظهور تشققات وانشقاقات ، مما يؤدي إلى إخراج الشريحة من النظام. لكن هذه الطريقة غير مناسبة لطلاءات الأغشية الرقيقة المصنوعة من معادن مقاومة للصهر ، والتي يجب تسخينها لإزالة الإجهاد لدرجات حرارة لا تتوافق مع عمر العديد من عناصر البلورة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التدفئة باهظة الثمن وصعبة ، مما يؤثر على تكلفة الدوائر الدقيقة.
ومع ذلك ، هناك طريقة لتطبيق أغشية رقيقة من المعادن المقاومة للصهر دون خلق جهد كبير في الأغشية - هذا هو ترسيب المغنطرون النبضي (HiPIMS). ولكن هنا أيضًا هناك خصوصية. من أجل الترسيب المنتظم للأيونات المعدنية "المتبخرة" من الهدف على البلورة في وقت واحد مع نبضة HiPIMS ، يجب تطبيق نبضة قص متزامنة على الركيزة. ثم يكون الجهد في الأفلام منخفضًا جدًا جدًا ولا يتطلب مزيدًا من التلدين.
اقترح علماء من جامعة طوكيو متروبوليتان تقنية ترسيب المغنطرون النبضي عن طريق الرش دون التطبيق المعتاد لنبضة القص على الركيزة. بعد دراسة عمليات الترسيب بالتفصيل ، قرر العلماء أنه يجب تطبيق نبضة القص مع تأخير طفيف. في حالتهم ، كان التأخير 60 s ، لكن هذا كان كافيًا لإنشاء طبقة رقيقة من التنجستن بضغط منخفض بشكل غير مسبوق يبلغ 0,03 جيجا باسكال ، والذي لا يتحقق عادة إلا عن طريق التلدين.
ستؤثر الطريقة الفعالة للحصول على أفلام خالية من الإجهاد على عمليات المعدن وإنتاج رقائق الجيل التالي. يمكن تطبيق هذه التقنية على معادن أخرى وتعد بفوائد كبيرة لصناعة الإلكترونيات.
اقرأ أيضا:
- قدم العلماء أصغر وأدق مولد للأرقام العشوائية
- يمكن أن يؤدي النقص في الرقائق إلى زيادة عدد القطع المقلدة