Durante las últimas décadas, Los fabricantes de microchips han buscado formas de hacer que los patrones de cables y componentes de sus microchips sean cada vez más pequeños. con el fin de encajar más de ellos en un solo chip y así continuar el incesante progreso hacia computadoras más rápidas y potentes. Ese progreso se ha vuelto más difícil recientemente, a medida que los procesos de fabricación chocan con los límites fundamentales que implican, por ejemplo, las longitudes de onda de la luz utilizada para crear los patrones.

Ahora, un equipo de investigadores en el MIT y en Chicago ha encontrado un enfoque que podría romper algunos de esos límites y hacer posible producir algunos de los cables más estrechos hasta ahora, utilizando un proceso que podría ampliarse fácilmente para la fabricación en masa con tipos estándar de equipos.

Los nuevos hallazgos se informan esta semana en la revista. Nanotecnología de la naturaleza , en un artículo del postdoctorado Do Han Kim, estudiante de posgrado Priya Moni, y la profesora Karen Gleason, todo en el MIT, y por el postdoctorado Hyo Seon Suh, Profesor Paul Nealey, y otros tres en la Universidad de Chicago y el Laboratorio Nacional Argonne. Si bien existen otros métodos que pueden lograr líneas tan finas, el equipo dice, ninguno de ellos es rentable para la fabricación a gran escala.

El nuevo enfoque utiliza una técnica de autoensamblaje en la que los materiales conocidos como copolímeros de bloque están cubiertos por un segundo polímero. Se depositan en una superficie calentando primero el precursor para que se vaporice, luego dejar que se condense en una superficie más fría, tanto como el agua se condensa en el exterior de un vaso frío en un día caluroso.

"La gente siempre quiere patrones cada vez más pequeños, pero lograrlo se ha vuelto cada vez más caro, "dice Gleason, quien es el rector asociado del MIT, así como el profesor Alexander e I. Michael Kasser (1960) de Ingeniería Química. Los métodos actuales para producir características de menos de 22 nanómetros (mil millonésimas de metro) de ancho generalmente requieren construir una imagen línea por línea, escaneando un haz de electrones o iones a través de la superficie del chip, un proceso muy lento y, por lo tanto, costoso de implementar a gran escala.

El nuevo proceso utiliza una integración novedosa de dos métodos existentes. Primero, se produce un patrón de líneas en la superficie del chip utilizando técnicas litográficas estándar, en el que la luz brilla a través de una máscara negativa colocada en la superficie del chip. Esa superficie está químicamente grabada para que las áreas que fueron iluminadas se disuelvan, dejando los espacios entre ellos como "cables" conductores que conectan partes del circuito.

Luego, una capa de material conocida como copolímero de bloque (una mezcla de dos materiales poliméricos diferentes que se segregan naturalmente en capas alternas u otros patrones predecibles) se forma mediante el recubrimiento por rotación de una solución. Los copolímeros de bloque están formados por moléculas en forma de cadena, cada uno consta de dos materiales poliméricos diferentes conectados de extremo a extremo.

"La mitad es amigable con el aceite, la otra mitad es amigable con el agua, "Explica Kim." Pero debido a que están completamente unidos, están un poco pegadas entre sí ". Las dimensiones de las dos cadenas predeterminan los tamaños de las capas u otros patrones en los que se ensamblarán cuando se depositen.

Finalmente, un top, La capa protectora de polímero se deposita sobre las demás mediante deposición química en fase de vapor (CVD). Esta capa superior, resulta, es la clave del proceso:restringe la forma en que los copolímeros de bloque se autoensamblan, obligándolos a formar capas verticales en lugar de horizontales, como un pastel de capas de lado.

El patrón litografiado subyacente guía el posicionamiento de estas capas, pero las tendencias naturales de los copolímeros hacen que su anchura sea mucho menor que la de las líneas de base. El resultado es que ahora hay cuatro (o más, dependiendo de la química) líneas, cada uno de ellos un cuarto de ancho, en lugar de cada uno original. La capa litografiada "controla tanto la orientación como la alineación" de las líneas más finas resultantes, explica Moni.

Debido a que la capa superior de polímero se puede modelar adicionalmente, el sistema se puede utilizar para crear cualquier tipo de patrón complejo, según sea necesario para las interconexiones de un microchip.

La mayoría de las instalaciones de fabricación de microchips utilizan el método litográfico existente, y el proceso de CVD en sí mismo es un paso adicional bien entendido que podría agregarse con relativa facilidad. Por lo tanto, implementar el nuevo método podría ser mucho más sencillo que otros métodos propuestos para hacer líneas más finas, como el uso de luz ultravioleta extrema, lo que requeriría el desarrollo de nuevas fuentes de luz y nuevas lentes para enfocar la luz. Con el nuevo método, Gleason dice:"No sería necesario cambiar todas esas máquinas. Y todo lo que está involucrado son materiales bien conocidos".