Les technologies modernes de dépôt de couches minces sur silicium dans la fabrication de puces sont limitées dans le choix des matériaux. Par exemple, dans les films en métaux, il apparaît des contraintes physiques qui ne peuvent être supprimées pour les métaux réfractaires et qui conduisent à l'apparition de défauts. Des chercheurs japonais ont réussi à résoudre ce problème et ont proposé une technologie qui permettrait la création de films métalliques sur des cristaux sans restrictions.
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'avait pas encore fondu, mais s'était suffisamment ramolli pour libérer la contrainte. Laisser ces zones de contraintes entraînerait à terme des fissures et des fentes, ce qui endommagerait la puce. Mais cette méthode n'est pas adaptée aux revêtements en couches minces en métaux réfractaires, qui doivent être chauffés pour soulager les contraintes à des températures incompatibles avec la durée de vie de nombreux éléments cristallins. Enfin, le chauffage est coûteux et difficile, ce qui affecte le coût des microcircuits.
Cependant, pour le dépôt de films minces de métaux réfractaires, il existe un moyen sans créer de contraintes significatives dans les films - il s'agit du dépôt par pulvérisation cathodique magnétron pulsée (HiPIMS). Mais il y a une subtilité dans cette affaire. Pour un dépôt uniforme d'ions du métal « évaporé » de la cible, simultanément à l'impulsion HiPIMS, une impulsion de polarisation synchronisée doit être appliquée au substrat. Ensuite, la tension dans les films est très, très faible et ne nécessite pas de recuit ultérieur.
Des scientifiques de l'Université métropolitaine de Tokyo ont proposé un dépôt de magnétron pulsé par pulvérisation cathodique sans l'application habituelle d'une impulsion de polarisation au substrat. Après avoir étudié en détail les processus de dépôt, les scientifiques ont déterminé que l'impulsion de déplacement doit être appliquée avec un léger retard. Dans leur cas, le retard était de 60 μs, mais cela suffisait pour créer un film de tungstène mince avec une tension sans précédent de 0,03 GPa, qui n'est généralement atteinte que lors du recuit.
Une méthode efficace de fabrication de films sans contrainte aura un impact significatif sur les processus de métallisation et la production de puces de nouvelle génération. Cette technologie peut être appliquée à d'autres métaux et présente de grands avantages pour l'industrie électronique.
2021-07-03 14:08:50
Auteur: Vitalii Babkin