Moderne teknologier til påføring af tynde film på silicium under produktionen af chips er begrænset i valget af materialer. For eksempel opstår der fysisk stress i film fremstillet af metaller, som ikke kan fjernes for ildfaste metaller, og som fører til afbrydelse af normal drift. Forskere fra Japan var i stand til at løse dette problem og foreslog en teknologi, der ville gøre det muligt at skabe metalfilm på krystaller uden begrænsninger.
Traditionelt blev fysisk stress i tyndfilmsmetalbelægninger i spåner fjernet ved udglødning - opvarmning af krystallen til temperaturer, hvor metallet endnu ikke er smeltet, men blødgør nok til at aflaste spændingen. Hvis disse spændingsområder er tilbage, vil det over tid føre til udseendet af revner og spalter, hvilket ville bringe chippen ud af funktion. Men denne metode er ikke egnet til tyndfilmsbelægninger lavet af ildfaste metaller, som skal opvarmes for at fjerne stress til temperaturer, der er uforenelige med levetiden af mange elementer i krystallen. Derudover er opvarmning dyrt og vanskeligt, hvilket påvirker prisen på mikrokredsløb.
Der er dog en metode til at påføre tynde film af ildfaste metaller uden at skabe en væsentlig spænding i filmene - dette er pulseret magnetron sputtering deposition (HiPIMS). Men også her er der en ejendommelighed. For ensartet aflejring af metalioner "fordampet" fra målet på krystallen samtidigt med HiPIMS-impulsen, skal en synkroniseret forskydningsimpuls påføres substratet. Så er spændingen i filmene meget, meget lav og kræver ikke yderligere udglødning.
Forskere fra Tokyo Metropolitan University har foreslået en teknologi til pulseret magnetronaflejring ved sputtering uden den sædvanlige påføring af en forskydningsimpuls på substratet. Efter at have studeret aflejringsprocesserne i detaljer, besluttede forskerne, at forskydningsimpulsen skal påføres med en lille forsinkelse. I deres tilfælde var forsinkelsen 60 µs, men dette var nok til at skabe en tynd wolframfilm med en hidtil uset lav spænding på 0,03 GPa, som normalt kun opnås ved udglødning.
En effektiv metode til at opnå stressfri film vil påvirke metalliseringsprocesser og produktionen af næste generations chips. Denne teknologi kan anvendes på andre metaller og lover store fordele for elektronikindustrien.
Læs også:
- Forskere har introduceret den mindste og mest nøjagtige tilfældige talgenerator
- Mangel på chips kan føre til en stigning i antallet af forfalskninger