Các công nghệ hiện đại để áp dụng các màng mỏng trên silicon trong quá trình sản xuất chip bị hạn chế trong việc lựa chọn vật liệu. Ví dụ, ứng suất vật lý xảy ra trong màng làm bằng kim loại, không thể loại bỏ được đối với kim loại chịu lửa và dẫn đến gián đoạn hoạt động bình thường. Các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản đã có thể giải quyết vấn đề này và đề xuất một công nghệ cho phép tạo màng kim loại trên tinh thể mà không bị hạn chế.
Theo truyền thống, ứng suất vật lý trong lớp phủ kim loại màng mỏng trong chip được loại bỏ bằng cách ủ - nung tinh thể đến nhiệt độ mà kim loại chưa nóng chảy, nhưng đủ mềm để làm giảm ứng suất. Nếu những khu vực căng thẳng này được để lại, thì theo thời gian, nó sẽ dẫn đến sự xuất hiện của các vết nứt và tách, làm cho phoi không theo trật tự. Nhưng phương pháp này không thích hợp đối với các lớp phủ màng mỏng làm bằng kim loại chịu lửa, chúng phải được nung nóng để loại bỏ ứng suất đến nhiệt độ không tương thích với tuổi thọ của nhiều phần tử của tinh thể. Ngoài ra, việc gia nhiệt rất tốn kém và khó khăn, điều này ảnh hưởng đến giá thành của vi mạch.
Tuy nhiên, có một phương pháp để áp dụng các màng mỏng của kim loại chịu lửa mà không tạo ra điện áp đáng kể trong màng - đó là lắng đọng phún xạ magnetron xung (HiPIMS). Nhưng ở đây cũng có một đặc thù. Để lắng đọng đồng đều các ion kim loại "bay hơi" khỏi mục tiêu trên tinh thể đồng thời với xung HiPIMS, một xung cắt đồng bộ phải được áp dụng cho chất nền. Khi đó điện áp trong màng rất rất thấp và không cần ủ thêm.
Các nhà khoa học từ Đại học Tokyo Metropolitan đã đề xuất một công nghệ lắng đọng magnetron xung bằng cách phún xạ mà không cần ứng dụng thông thường của xung cắt vào chất nền. Sau khi nghiên cứu chi tiết các quá trình lắng đọng, các nhà khoa học xác định rằng xung cắt phải được áp dụng với độ trễ nhỏ. Trong trường hợp của họ, độ trễ là 60 µs, nhưng điều này đủ để tạo ra một màng vonfram mỏng với ứng suất thấp chưa từng có là 0,03 GPa, điều này thường chỉ đạt được bằng cách ủ.
Một phương pháp hiệu quả để thu được màng không bị căng sẽ ảnh hưởng đến quá trình kim loại hóa và việc sản xuất chip thế hệ tiếp theo. Công nghệ này có thể được áp dụng cho các kim loại khác và hứa hẹn những lợi ích to lớn cho ngành công nghiệp điện tử.
Đọc thêm:
- Các nhà khoa học đã giới thiệu máy tạo số ngẫu nhiên nhỏ nhất và chính xác nhất
- Sự thiếu hụt chip có thể dẫn đến sự gia tăng số lượng hàng giả