Le moderne tecnologie per l'applicazione di film sottili su silicio durante la produzione di chip sono limitate nella scelta dei materiali. Ad esempio, lo stress fisico si verifica nei film di metalli, che non possono essere rimossi per i metalli refrattari e che portano all'interruzione del normale funzionamento. I ricercatori giapponesi sono stati in grado di risolvere questo problema e hanno proposto una tecnologia che consentirebbe di creare film metallici sui cristalli senza restrizioni.
Tradizionalmente, lo stress fisico nei rivestimenti metallici a film sottile nei chip veniva rimosso mediante ricottura, riscaldando il cristallo a temperature in cui il metallo non si è ancora fuso, ma si ammorbidisce abbastanza da alleviare lo stress. Se queste aree di tensione vengono lasciate, nel tempo porterebbero alla comparsa di crepe e spaccature, che porterebbero il chip fuori servizio. Ma questo metodo non è adatto per rivestimenti a film sottile realizzati con metalli refrattari, che devono essere riscaldati per rimuovere lo stress a temperature incompatibili con la vita di molti elementi del cristallo. Inoltre, il riscaldamento è costoso e difficile, il che influisce sul costo dei microcircuiti.
Tuttavia, esiste un metodo per applicare film sottili di metalli refrattari senza creare una tensione significativa nei film: questa è la deposizione di sputtering magnetron pulsato (HiPIMS). Ma anche qui c'è una particolarità. Per la deposizione uniforme di ioni metallici "evaporati" dal bersaglio sul cristallo contemporaneamente all'impulso HiPIMS, è necessario applicare al substrato un impulso di taglio sincronizzato. Quindi la tensione nei film è molto, molto bassa e non richiede ulteriore ricottura.
Gli scienziati della Tokyo Metropolitan University hanno proposto una tecnologia di deposizione pulsata di magnetron mediante sputtering senza la consueta applicazione di un impulso di taglio al substrato. Dopo aver studiato in dettaglio i processi di deposizione, gli scienziati hanno stabilito che l'impulso di taglio deve essere applicato con un leggero ritardo. Nel loro caso, il ritardo era di 60 µs, ma questo è stato sufficiente per creare una sottile pellicola di tungsteno con una sollecitazione senza precedenti di 0,03 GPa, che di solito si ottiene solo mediante ricottura.
Un metodo efficace per ottenere film senza stress influenzerà i processi di metallizzazione e la produzione di chip di prossima generazione. Questa tecnologia può essere applicata ad altri metalli e promette grandi vantaggi per l'industria elettronica.
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