Moderne technologieën voor het aanbrengen van dunne films op silicium tijdens de productie van chips zijn beperkt in de materiaalkeuze. Fysische spanning treedt bijvoorbeeld op in films gemaakt van metalen, die niet kunnen worden verwijderd voor vuurvaste metalen en die leidt tot verstoring van de normale werking. Onderzoekers uit Japan wisten dit probleem op te lossen en stelden een technologie voor die het mogelijk zou maken om zonder beperkingen metaalfilms op kristallen te maken.
Traditioneel werd fysieke spanning in dunne-film metaalcoatings in chips verwijderd door gloeien - het kristal verwarmen tot temperaturen waarbij het metaal nog niet gesmolten is, maar voldoende zacht wordt om de spanning te verlichten. Als deze spanningsgebieden achterblijven, zou dit na verloop van tijd leiden tot het verschijnen van scheuren en spleten, waardoor de chip niet meer in orde zou zijn. Maar deze methode is niet geschikt voor dunnefilmcoatings gemaakt van vuurvaste metalen, die moeten worden verwarmd om spanning te verwijderen tot temperaturen die onverenigbaar zijn met de levensduur van veel elementen van het kristal. Bovendien is verwarming duur en moeilijk, wat de kosten van microschakelingen beïnvloedt.
Er is echter een methode om dunne films van vuurvaste metalen aan te brengen zonder een significante spanning in de films te creëren - dit is pulsed magnetron sputtering deposition (HiPIMS). Maar ook hier is er een eigenaardigheid. Voor de uniforme afzetting van metaalionen "verdampt" van het doelwit op het kristal gelijktijdig met de HiPIMS-puls, moet een gesynchroniseerde afschuifpuls op het substraat worden toegepast. Dan is de spanning in de films zeer, zeer laag en hoeft niet verder te worden uitgegloeid.
Wetenschappers van de Tokyo Metropolitan University hebben een technologie voorgesteld van gepulseerde magnetronafzetting door sputteren zonder de gebruikelijke toepassing van een afschuifpuls op het substraat. Na de depositieprocessen in detail te hebben bestudeerd, hebben de wetenschappers vastgesteld dat de schuifpuls met een kleine vertraging moet worden toegepast. In hun geval was de vertraging 60 µs, maar dit was genoeg om een dunne wolfraamfilm te creëren met een ongekend lage spanning van 0,03 GPa, wat meestal alleen bereikt wordt door uitgloeien.
Een effectieve methode om spanningsvrije films te verkrijgen, zal van invloed zijn op metallisatieprocessen en de productie van chips van de volgende generatie. Deze technologie is toepasbaar op andere metalen en belooft grote voordelen voor de elektronica-industrie.
Lees ook:
- Wetenschappers hebben de kleinste en meest nauwkeurige generator voor willekeurige getallen geïntroduceerd
- Een tekort aan chips kan leiden tot een toename van het aantal vervalsingen