Nowe możliwości w zakresie warstw ochronnych
Prawo Moore'a, sformułowane ok. 50 lat temu, zakłada, że liczba tranzystorów w układach scalonych ma podwajać się co około dwa lata. Zasada ta sprawdzała się przez długi czas, ale teraz w obliczu miniaturyzacji tranzystorów zbliża się do swoich granic, hamując rozwój branży półprzewodnikowej. Cienkie warstwy wykonane z nanomateriałów mogłyby stanowić rozwiązanie tego problemu, pod warunkiem optymalizacji ich wzrostu i naprężeń międzyfazowych. Ochronne tlenki znajdują szereg pożytecznych zastosowań w tej dziedzinie i jako takie były przedmiotem prac prowadzonych w ramach finansowanego ze środków UE projektu "Nano-scale protective oxide films for semiconductor applications & beyond" (NANO-PROX). Jednym z takich zastosowań była planaryzacja chemiczno-mechaniczna (CMP), proces wykorzystywany przez producentów półprzewodników do "wypłaszczania" makroskopowo płaskiej płytki krzemowej. Tworzenie i usuwanie cienkich warstw tlenków metali ma kluczowe znaczenie dla kontrolowania parametrów defektów i związanej z nimi topografii. Uczestnicy projektu NANO-PROX koncentrowali się na spełnieniu aktualnych i przyszłych wymagań w zakresie CMP. Po utworzeniu laboratorium badań nad CMP i chemią powierzchni naukowcy zajęli się w pierwszej kolejności rozwiązaniami technicznymi udoskonalającymi zastosowania branży półprzewodnikowej. W doświadczeniach oceniono wpływ rodzaju utleniacza i czasu utleniania na właściwości powierzchni cienkich warstw wolframu i germanu. W drugiej fazie projektu badacze zastosowali CMP dla wytworzenia samoochronnych nanofilmów tlenków metali na tytanie na potrzeby implantów ortopedycznych. Oceniono przyleganie komórek i odporność na infekcje. Badano też warstwy ochronne wytwarzane przy pomocy CMP na elementach grzewczych w celu poprawy ochrony przed korozją i kamieniem. Uczeni zbadali też możliwości wykorzystania nanofilmów tlenków metali aluminium w elementach kadłubów i podwozi samolotów, aby poprawić ochronę antykorozyjną. Sukces projektu znajduje odzwierciedlenie w ogromnej liczbie publikacji, prezentacji, wniosków patentowych oraz nowych inicjatyw badawczych. Podpisano też osiem umów o zachowaniu poufności z firmami prywatnymi. Projekt NANO-PROX przyczynił się do podniesienia konkurencyjności UE w dziedzinie CMP oraz technologii cienkich warstw tlenków metali. Korzyści będą odczuwalne w różnych sektorach, od biomedycyny po półprzewodniki, stanowiąc ważny impuls dla gospodarki UE w dobie kryzysu.
Słowa kluczowe
Samoochronne, cienkie warstwy, warstwy tlenków, półprzewodnik, planaryzacja chemiczno-mechaniczna
