Los investigadores del MIT han desarrollado un nuevo enfoque para crear la compleja matriz de cables y conexiones en microchips, utilizando un sistema de polímeros autoensamblables. El trabajo podría eventualmente conducir a una forma de hacer componentes más densamente empaquetados en chips de memoria y otros dispositivos.

El nuevo método, desarrollado por el estudiante de doctorado visitante del MIT Amir Tavakkoli de la Universidad Nacional de Singapur, junto con otros dos estudiantes graduados y tres profesores en los departamentos de Ingeniería Eléctrica e Informática (EECS) y Ciencia e Ingeniería de Materiales (DMSE) del MIT, se describe en un artículo publicado en agosto en la revista. Materiales avanzados ; el documento ya está disponible en línea.

El proceso está estrechamente relacionado con un método que el mismo equipo describió el mes pasado en un artículo en Ciencias , lo que permite producir configuraciones tridimensionales de cables y conexiones utilizando un sistema similar de polímeros autoensamblables.

En el nuevo periódico los investigadores describen un sistema para producir matrices de cables que se encuentran en ángulos rectos, formando cuadrados y rectángulos. Si bien estas formas son la base de la mayoría de los diseños de circuitos de microchip, son bastante difíciles de producir mediante el autoensamblaje. Cuando las moléculas se autoensamblan, explica Caroline Ross, el profesor Toyota de ciencia e ingeniería de materiales y coautor de los artículos, tienen una tendencia natural a crear formas hexagonales, como en un panal de abejas o una serie de pompas de jabón entre láminas de vidrio.

Por ejemplo, una serie de pequeños rodamientos de bolas en una caja "tiende a dar una simetría hexagonal, aunque esté en una caja cuadrada, ", Dice Ross." Pero eso no es lo que quieren los diseñadores de circuitos. Quieren patrones con ángulos de 90 grados ", por lo que superar esa tendencia natural fue esencial para producir un sistema útil de autoensamblaje. ella dice.

La solución del equipo crea una serie de pequeños postes en la superficie que guía el patrón de las moléculas de polímero autoensambladas. Esto también tiene otras ventajas:además de producir patrones cuadrados y rectangulares perfectos de diminutos alambres de polímero, el sistema también permite la creación de una variedad de formas del propio material, incluyendo cilindros, esferas elipsoides y cilindros dobles. "Puede generar esta asombrosa variedad de funciones, "Ross dice, "con una plantilla muy sencilla".

Karl Berggren, profesor asociado de ingeniería eléctrica en el MIT y coautor del artículo, explica que estas formas complejas son posibles porque "la plantilla, que está revestido para repeler uno de los componentes del polímero, causa mucha tensión local en el patrón. Luego, el polímero se retuerce y gira para tratar de evitar esta tensión, y al hacerlo se reorganiza en la superficie. Para que podamos vencer las inclinaciones naturales del polímero, y hacer que cree patrones mucho más interesantes ".

Este sistema también puede producir características, como matrices de agujeros en el material, cuyo espaciado es mucho más estrecho de lo que se puede lograr utilizando métodos convencionales de fabricación de chips. Eso significa que puede producir características mucho más empaquetadas en el chip de lo que pueden crear los métodos actuales, un paso importante en los esfuerzos continuos para empaquetar más y más componentes electrónicos en un microchip dado.

"Esta nueva técnica puede producir múltiples [formas o patrones] simultáneamente, ", Dice Tavakkoli. También puede crear" patrones complejos, que es un objetivo para la fabricación de nanodispositivos, "con menos pasos que los procesos actuales. Fabricar una gran área de circuitos complejos en un chip utilizando litografía por haz de electrones" podría llevar varios meses, ", dice. Por el contrario, usar el método de polímero de autoensamblaje tomaría solo unos días.

Todavía es demasiado tiempo para fabricar un producto comercial, pero Ross explica que este paso debe realizarse solo una vez para crear un patrón maestro, que luego se puede utilizar para estampar un recubrimiento en otras virutas en un proceso de fabricación muy rápido.

La técnica también podría extenderse más allá de la fabricación de microchips, Dice Ross. Por ejemplo, Un enfoque para la búsqueda de empaquetar cantidades cada vez mayores de datos en medios magnéticos, como los discos duros de las computadoras, es usar un recubrimiento magnético con un patrón muy fino estampado en él, definir con precisión las áreas donde se almacenará cada bit de datos. Un patrón tan fino podría potencialmente crearse utilizando este método de autoensamblaje, ella dice, y luego estampado en los discos.

Los colegas de Tavakkoli y Ross en este trabajo son los estudiantes de doctorado de DMSE Adam Hannon y Kevin Gotrik, El profesor de DMSE Alfredo Alexander-Katz y el profesor de EECS Karl Berggren. La investigación, que incluyó trabajo en el Laboratorio de Nanoestructuras del MIT y en las instalaciones de Litografía Scanning-Elecrron-Beam, fue financiado por Semiconductor Research Corporation, el Centro de nanoarquitectura funcional de ingeniería, el Instituto Nacional de Recursos, la Alianza Singapur-MIT, la Fundación Nacional de Ciencias, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company y Tokyo Electron