Modern teknik för att applicera tunna filmer på kisel under tillverkning av chips är begränsade i valet av material. Till exempel uppstår fysisk stress i filmer gjorda av metaller som inte kan tas bort för eldfasta metaller och som leder till störningar i normal drift. Forskare från Japan kunde lösa detta problem och föreslog en teknik som skulle göra det möjligt att skapa metallfilmer på kristaller utan begränsningar.
Traditionellt togs fysisk spänning i tunnfilmsmetallbeläggningar i spån bort genom glödgning - upphettning av kristallen till temperaturer där metallen ännu inte har smält, men mjuknar tillräckligt för att avlasta spänningen. Om dessa spänningsområden finns kvar, skulle det med tiden leda till uppkomsten av sprickor och sprickor, vilket skulle göra chipet ur funktion. Men denna metod är inte lämplig för tunnfilmsbeläggningar gjorda av eldfasta metaller, som måste värmas upp för att avlägsna stress till temperaturer som är oförenliga med livslängden för många element i kristallen. Dessutom är uppvärmning dyr och svår, vilket påverkar kostnaden för mikrokretsar.
Det finns dock en metod för att applicera tunna filmer av eldfasta metaller utan att skapa en betydande spänning i filmerna - detta är pulsad magnetron sputtering deposition (HiPIMS). Men även här finns en egenhet. För enhetlig avsättning av metalljoner som "avdunstat" från målet på kristallen samtidigt med HiPIMS-pulsen måste en synkroniserad skjuvpuls appliceras på substratet. Då är spänningen i filmerna väldigt, väldigt låg och kräver ingen ytterligare glödgning.
Forskare från Tokyo Metropolitan University har föreslagit en teknik för pulsad magnetronavsättning genom sputtering utan den vanliga appliceringen av en skjuvpuls på substratet. Efter att ha studerat deponeringsprocesserna i detalj, bestämde forskarna att skjuvpulsen måste appliceras med en liten fördröjning. I deras fall var fördröjningen 60 μs, men detta räckte för att skapa en tunn volframfilm med en aldrig tidigare skådad spänning på 0,03 GPa, vilket vanligtvis bara uppnås genom glödgning.
En effektiv metod för att erhålla stressfria filmer kommer att påverka metalliseringsprocesser och produktionen av nästa generations chips. Denna teknik kan appliceras på andra metaller och lovar stora fördelar för elektronikindustrin.
Läs också:
- Forskare har introducerat den minsta och mest exakta slumptalsgeneratorn
- Brist på marker kan leda till en ökning av antalet förfalskningar