Nykyaikaiset tekniikat ohuiden kalvojen levittämiseksi piille sirujen valmistuksen aikana ovat rajallisia materiaalivalinnoissa. Esimerkiksi metalleista valmistetuissa kalvoissa esiintyy fyysistä rasitusta, jota ei voida poistaa tulenkestäviä metalleja varten ja mikä johtaa normaalin toiminnan häiriintymiseen. Japanilaiset tutkijat pystyivät ratkaisemaan tämän ongelman ja ehdottivat tekniikkaa, joka mahdollistaisi metallikalvojen luomisen kiteille ilman rajoituksia.
Perinteisesti lastujen ohutkalvometallipinnoitteiden fyysinen rasitus poistettiin hehkuttamalla - lämmittämällä kide lämpötiloihin, joissa metalli ei ole vielä sulanut, mutta pehmenee tarpeeksi stressin lievittämiseksi. Jos nämä jännitysalueet jätetään, se johtaisi ajan myötä halkeamien ja halkeamien ilmaantumiseen, mikä saattaisi sirun epäkuntoon. Mutta tämä menetelmä ei sovellu tulenkestävistä metalleista valmistetuille ohutkalvopinnoitteille, jotka on lämmitettävä jännityksen poistamiseksi lämpötiloihin, jotka eivät ole yhteensopivia monien kiteen elementtien käyttöiän kanssa. Lisäksi lämmitys on kallista ja vaikeaa, mikä vaikuttaa mikropiirien hintaan.
On kuitenkin olemassa menetelmä ohuiden tulenkestävien metallien levittämiseksi luomatta kalvoihin merkittävää jännitettä - tämä on pulssimagnetronisputterointi (HiPIMS). Mutta tässäkin on erikoisuus. Kohteesta "haihduneiden" metalli-ionien tasaista kerrostumista varten kiteelle samanaikaisesti HiPIMS-pulssin kanssa, substraattiin on kohdistettava synkronoitu leikkauspulssi. Silloin kalvojen jännite on hyvin, hyvin alhainen eikä vaadi lisähehkutusta.
Tokyo Metropolitan Universityn tutkijat ovat ehdottaneet tekniikkaa pulssimagnetronin kerrostamiseksi sputteroimalla ilman tavanomaista leikkauspulssin soveltamista alustaan. Tutkittuaan kerrostumisprosesseja yksityiskohtaisesti tutkijat päättivät, että leikkauspulssi on käytettävä pienellä viiveellä. Heidän tapauksessaan viive oli 60 µs, mutta tämä riitti luomaan ohuen volframikalvon ennennäkemättömän pienellä 0,03 GPa:n jännityksellä, joka yleensä saavutetaan vain hehkuttamalla.
Tehokas menetelmä jännitysvapaiden kalvojen saamiseksi vaikuttaa metallointiprosesseihin ja seuraavan sukupolven lastujen tuotantoon. Tätä tekniikkaa voidaan soveltaa muihin metalleihin ja se lupaa suuria etuja elektroniikkateollisuudelle.
Lue myös:
- Tutkijat ovat ottaneet käyttöön pienimmän ja tarkimman satunnaislukugeneraattorin
- Sirujen puute voi johtaa väärennösten määrän kasvuun