チップの製造においてシリコン上に薄膜を堆積するための最新の技術は、材料の選択に制限があります。たとえば、金属製のフィルムでは、高融点金属では除去できない物理的応力が発生し、欠陥が発生します。日本の研究者たちはこの問題を解決することができ、結晶上に制限なく金属膜を作ることができる技術を提案しました。
従来、チップの薄膜金属コーティングの物理的応力は、アニーリングによって除去されていました。つまり、金属がまだ溶けていない温度まで結晶を加熱しましたが、応力を解放するのに十分なほど柔らかくなりました。これらの応力領域を離れると、最終的には亀裂や割れが発生し、チップが損傷します。しかし、この方法は、多くの結晶元素の寿命と相容れない温度まで応力を緩和するために加熱する必要がある高融点金属で作られた薄膜コーティングには適していません。最後に、加熱は高価で困難であり、マイクロ回路のコストに影響を与えます。
ただし、高融点金属の薄膜の堆積には、膜に大きな応力を発生させない方法があります。これは、パルスマグネトロンスパッタリング堆積（HiPIMS）です。しかし、この問題には微妙な点があります。ターゲットから「蒸発した」金属のイオンを均一に堆積させるには、HiPIMSパルスと同時に、同期バイアスパルスを基板に印加する必要があります。その場合、フィルムの電圧は非常に低く、その後のアニーリングは必要ありません。
東京都立大学の科学者たちは、通常のバイアスパルスを基板に印加せずに、スパッタリングによるパルスマグネトロン堆積を提案しました。堆積プロセスを詳細に研究した結果、科学者たちは、変位パルスをわずかに遅らせて印加する必要があると判断しました。彼らの場合、遅延は60μsでしたが、これは0.03 GPaの前例のない低電圧で薄いタングステン膜を作成するのに十分でした。これは通常、アニーリング時にのみ達成されます。
ストレスのない効率的なフィルム製造方法は、メタライゼーションプロセスと次世代チップの製造に大きな影響を与えます。この技術は他の金属にも適用でき、エレクトロニクス産業に大きなメリットをもたらします。
2021-07-03 14:08:50
著者: Vitalii Babkin