Les technologies modernes d'application de couches minces sur silicium lors de la fabrication de puces sont limitées dans le choix des matériaux. Par exemple, des contraintes physiques se produisent dans des films constitués de métaux, qui ne peuvent pas être éliminés pour les métaux réfractaires et qui entraînent une perturbation du fonctionnement normal. Des chercheurs japonais ont pu résoudre ce problème et ont proposé une technologie qui permettrait de créer des films métalliques sur des cristaux sans limitations.
Traditionnellement, la contrainte physique dans les revêtements métalliques en couche mince des puces était éliminée par recuit - en chauffant le cristal à des températures où le métal n'a pas encore fondu, mais se ramollit suffisamment pour soulager la contrainte. Si ces zones de tension sont laissées, cela entraînerait avec le temps l'apparition de fissures et de fissures, ce qui mettrait la puce en panne. Mais cette méthode n'est pas adaptée aux revêtements en couches minces constitués de métaux réfractaires, qui doivent être chauffés pour éliminer les contraintes à des températures incompatibles avec la durée de vie de nombreux éléments du cristal. De plus, le chauffage est coûteux et difficile, ce qui impacte le coût des microcircuits.
Cependant, il existe une méthode pour appliquer des films minces de métaux réfractaires sans créer de tension significative dans les films - il s'agit du dépôt par pulvérisation magnétron pulsée (HiPIMS). Mais là aussi il y a une particularité. Pour le dépôt uniforme des ions métalliques "évaporés" de la cible sur le cristal simultanément avec l'impulsion HiPIMS, une impulsion de cisaillement synchronisée doit être appliquée au substrat. Ensuite, la tension dans les films est très, très faible et ne nécessite pas de recuit supplémentaire.
Des scientifiques de l'Université métropolitaine de Tokyo ont proposé une technologie de dépôt de magnétron pulsé par pulvérisation sans l'application habituelle d'une impulsion de cisaillement sur le substrat. Après avoir étudié en détail les processus de dépôt, les scientifiques ont déterminé que l'impulsion de cisaillement devait être appliquée avec un léger retard. Dans leur cas, le retard était de 60 µs, mais cela était suffisant pour créer un film mince de tungstène avec une contrainte sans précédent de 0,03 GPa, qui n'est généralement obtenue que par recuit.
Une méthode efficace pour obtenir des films sans contrainte affectera les processus de métallisation et la production de puces de nouvelle génération. Cette technologie peut être appliquée à d'autres métaux et promet de grands avantages pour l'industrie électronique.
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