El físico Igor Kaganovich del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía (DOE) y sus colaboradores han descubierto algunas de las físicas que hacen posible el grabado de chips de computadora de silicio, que alimentan los teléfonos móviles, ordenadores, y una amplia gama de dispositivos electrónicos. Específicamente, El equipo descubrió cómo el gas con carga eléctrica conocido como plasma hace que el proceso de grabado sea más efectivo de lo que sería de otra manera. La investigación, publicado en dos artículos que aparecen en los números de septiembre y diciembre de 2016 de Física de Plasmas , contó con el apoyo de la Oficina de Ciencias del DOE (FES).
Kaganovich, Subdirector del Departamento de Teoría de PPPL, junto con Dmytro Sydorenko de la Universidad de Alberta, sabía que el proceso de grabado con plasma era eficaz, pero no estaban seguros de cómo funcionaba exactamente el proceso. Entonces investigaron los fundamentos teóricos del proceso.
Durante el proceso de grabado, se coloca un trozo de silicio en una cámara y se sumerge dentro de una fina capa de plasma, unos dos centímetros de ancho. También dentro del plasma hay dos electrodos separados por un par de centímetros que producen un haz de electrones. A medida que los electrones fluyen a través del plasma, inician un proceso conocido como inestabilidad de dos flujos, que excita ondas de plasma que permiten que el plasma grabe el silicio de manera más eficiente.
Sydorenko y Kaganovich modelaron este proceso. Demostraron que las ondas creadas por el haz de electrones pueden volverse mucho más intensas que en los plasmas que no están delimitados por electrodos. En otras palabras, cuando un plasma está acotado, la ola impulsada por la inestabilidad de dos corrientes puede volverse muy fuerte. "Las simulaciones indican que la colocación de plasma dentro de un par de electrodos apoya la excitación de grandes ondas de plasma, que luego conducen a la aceleración de los electrones de plasma que pueden ayudar al grabado, "Dijo Kaganovich.
Comprender la física que sustenta la técnica de grabado con plasma podría ayudar a los investigadores a diseñar procesos más eficientes para grabar circuitos en chips de silicio.
PPPL, en el campus de Forrestal de la Universidad de Princeton en Plainsboro, NUEVA JERSEY., se dedica a crear nuevos conocimientos sobre la física de los plasmas:ultracalientes, gases cargados y el desarrollo de soluciones prácticas para la creación de energía de fusión. El laboratorio es administrado por la Universidad para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU., que es el mayor patrocinador individual de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos, y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más urgentes de nuestro tiempo. Para más información, visite science.energy.gov.
