(Phys.org) - Al buscar la tecnología para aumentar la velocidad de la computadora y mejorar la densidad de la memoria, las mejores cosas vienen en los paquetes más pequeños.

Un movimiento implacable hacia semiconductores más pequeños y definidos con mayor precisión ha llevado a los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) a desarrollar una nueva técnica que puede mejorar drásticamente la eficiencia y reducir el costo de preparar diferentes clases de materiales semiconductores.

El nuevo descubrimiento cumple con ciertos requisitos de la “hoja de ruta” internacional de semiconductores hasta el 2022, superando los diez años previstos de progreso con un solo conjunto de experimentos.

La mayoría de los patrones de semiconductores se fabrican actualmente mediante un proceso conocido como fotolitografía, en el que porciones de una película fina se eliminan selectivamente para crear un patrón. El patrón en esta película, conocido como resistir, se graba en el semiconductor por exposición a un gas ionizado. Este gas también ataca la resistencia misma, reduciendo el número de veces que se puede utilizar la película. Las resistencias especialmente duraderas se conocen como máscaras duras.

El impulso para crear componentes semiconductores cada vez más pequeños a menudo está limitado por un fenómeno conocido como colapso de dominio, dijo el nanocientífico de Argonne Seth Darling. La litografía convencional, la técnica utilizada para hacer patrones en materiales, intenta crear características que están separadas como los dientes de un peine. Sin embargo, los espacios en la resistencia que son demasiado profundos tienden a colapsar hacia adentro, lo que hace que el material sea inútil.

"Los ingenieros han probado muchas formas de evitar este colapso, pero la industria se enfrenta constantemente a ella, Dijo Darling.

En 2010, Darling y sus colegas desarrollaron una técnica conocida como síntesis de infiltración secuencial (SIS), que usaba gases para hacer crecer materiales inorgánicos duros dentro de una película de polímero suave. El trabajo fue apoyado por la Oficina de Ciencias del DOE a través del Centro de Materiales a Nanoescala de Argonne y el Centro de Investigación de Energía Solar Argonne-Northwestern.

Uno de los beneficios más notables de SIS es que elimina la necesidad de máscaras duras en fotolitografía, según Darling. "Las máscaras duras son un verdadero problema cuando se trata del procesamiento de semiconductores:son caras, Complicado, reducir la calidad del patrón y agregar pasos adicionales, ”Dijo.

Según Darling, La síntesis de infiltración secuencial ya ha sido identificada por las principales empresas de semiconductores como una tecnología con el potencial de superar varias limitaciones diferentes.

En un experimento reciente, Darling y sus colegas de Argonne demostraron que SIS realmente puede eliminar el colapso de patrones, permitiendo la fabricación de materiales que tienen patrones con relaciones de aspecto más altas, ”Que mide la altura de una característica dividida por su ancho.

Generalmente hablando, La litografía busca crear patrones con relaciones de aspecto más altas utilizando la menor cantidad de resistencia posible. "Por lo general, necesita un cierto grosor de la capa protectora para que el proceso funcione, Dijo Darling. "Este nuevo proceso nos permite acabar con muchos de esos problemas".

"Una de las mayores ventajas de este nuevo estudio es que hemos mostrado la posibilidad de utilizar SIS para fotolitografía, que es uno de los procesos de mayor importancia industrial, Dijo Darling. "A medida que aumenta la demanda de mejores productos electrónicos, los tamaños de estos semiconductores deben ser cada vez más pequeños, y se vuelve mucho más importante para nosotros alcanzar y superar los puntos de referencia que nos hemos fijado ".