Le moderne tecnologie per la deposizione di film sottili su silicio nella produzione di chip sono limitate nella scelta dei materiali. Ad esempio, nei film realizzati con metalli, si verifica uno stress fisico che non può essere rimosso per i metalli refrattari e che porta alla comparsa di difetti. I ricercatori in Giappone sono riusciti a risolvere questo problema e hanno proposto una tecnologia che avrebbe consentito la creazione di pellicole metalliche sui cristalli senza restrizioni.
Tradizionalmente, lo stress fisico nei rivestimenti metallici a film sottile nei trucioli veniva rimosso mediante ricottura, riscaldando il cristallo a temperature in cui il metallo non si era ancora sciolto, ma si ammorbidiva abbastanza da rilasciare lo stress. Lasciare queste aree di stress alla fine porterebbe a crepe e spaccature, che danneggerebbero il truciolo. Ma questo metodo non è adatto per rivestimenti a film sottile realizzati con metalli refrattari, che devono essere riscaldati per alleviare lo stress a temperature incompatibili con la vita di molti elementi di cristallo. Infine, il riscaldamento è costoso e difficile, il che incide sul costo dei microcircuiti.
Tuttavia, per la deposizione di film sottili di metalli refrattari esiste un modo senza creare stress significativi nei film: si tratta di deposizione di polverizzazione a magnetron pulsato (HiPIMS). Ma c'è una sottigliezza in questa faccenda. Per la deposizione uniforme di ioni del metallo "evaporato" dal bersaglio, contemporaneamente all'impulso HiPIMS, è necessario applicare al substrato un impulso di polarizzazione sincronizzato. Quindi la tensione nei film è molto, molto bassa e non necessita di successiva ricottura.
Gli scienziati della Tokyo Metropolitan University hanno proposto la deposizione pulsata di magnetron mediante sputtering senza la consueta applicazione di un impulso di polarizzazione al substrato. Dopo aver studiato in dettaglio i processi di deposizione, gli scienziati hanno determinato che l'impulso di spostamento deve essere applicato con un leggero ritardo. Nel loro caso, il ritardo era di 60 μs, ma questo era sufficiente per creare un sottile film di tungsteno con una tensione senza precedenti di 0,03 GPa, che di solito si ottiene solo dopo la ricottura.
Un metodo efficiente per realizzare film senza stress avrà un impatto significativo sui processi di metallizzazione e sulla produzione di chip di prossima generazione. Questa tecnologia può essere applicata ad altri metalli e presenta grandi vantaggi per l'industria elettronica.
2021-07-03 14:08:50
Autore: Vitalii Babkin