As tecnologias modernas de deposição de filmes finos sobre silício na fabricação de chips são limitadas na escolha dos materiais. Por exemplo, em filmes feitos de metais, surge o estresse físico que não pode ser removido para metais refratários e que leva ao aparecimento de defeitos. Pesquisadores do Japão conseguiram resolver esse problema e propuseram uma tecnologia que permitiria a criação de filmes metálicos sobre cristais sem restrições.
Fonte da imagem: Tokyo Metropolitan University
Tradicionalmente, o estresse físico em revestimentos de metal de filme fino em chips era aliviado pelo recozimento – aquecendo o cristal a temperaturas onde o metal ainda não havia derretido, mas amoleceu o suficiente para que o estresse fosse embora. Deixar essas áreas de tensão levaria a rachaduras e rachaduras, o que danificaria o chip. Mas este método não é adequado para revestimentos de filme fino feitos de metais refratários, que devem ser aquecidos para aliviar a tensão em temperaturas incompatíveis com a vida de muitos elementos de cristal. Finalmente, o aquecimento é caro e difícil, o que afeta o custo dos microcircuitos.
No entanto, para a deposição de filmes finos de metais refratários, há uma maneira de não criar tensões significativas nos filmes – é a deposição por pulverização catódica por magnetron pulsado (HiPIMS). Mas há sutileza neste assunto. Para a deposição uniforme de íons do metal “evaporado” do alvo, simultaneamente com o pulso HiPIMS, um pulso de polarização sincronizado deve ser aplicado ao substrato. Então, a tensão nos filmes é muito, muito baixa e não requer recozimento subsequente.
Cientistas da Tokyo Metropolitan University propuseram a deposição de magnetron pulsado por pulverização catódica sem a aplicação usual de um pulso de polarização ao substrato. Tendo estudado em detalhes os processos de deposição, os cientistas determinaram que o pulso de deslocamento deve ser aplicado com um pequeno atraso. No caso deles, o atraso foi de 60 μs, mas isso foi o suficiente para criar um filme fino de tungstênio com uma voltagem inédita de 0,03 GPa, que geralmente é alcançada apenas após o recozimento.
Um método eficiente de fazer filmes sem estresse terá um impacto significativo nos processos de metalização e na produção de chips de próxima geração. Essa tecnologia pode ser aplicada a outros metais e traz grandes benefícios para a indústria eletrônica.