211service.com
Transistores 3-D hechos con autoensamblaje molecular
Está tomando forma una nueva forma de construir chips de computadora que implica sintetizar moléculas para que se ensamblen automáticamente en estructuras complejas, que luego sirven como plantillas para grabar circuitos a nanoescala en silicio. El enfoque podría permitir que la industria informática continúe reduciendo la electrónica más allá de la resolución de la maquinaria de fabricación existente. Los investigadores de IBM han sido los primeros en fabricar transistores tridimensionales rápidos utilizando este nuevo método.
En 2011, la industria informática adoptó transistores 3-D para circuitos integrados de gama alta porque conmutan más rápido y consumen menos energía que los planos (consulte Cómo los transistores tridimensionales pasaron del laboratorio a la fabricación). Dichos circuitos se han hecho convencionalmente mediante fotolitografía, el mismo proceso que se usa para la mayoría de los circuitos de computadora. En este proceso, las obleas de silicio se recubren con un material sensible a la luz llamado fotoprotector y luego se exponen a un patrón creado por la luz brillante a través de un filtro conocido como máscara. Dondequiera que incida la luz, el fotoprotector se cura; el resto se lava y la oblea se graba químicamente para crear características en las partes expuestas de la superficie.
Para los microchips más rápidos, que tienen elementos tan pequeños como 22 nanómetros y separados por 80 nanómetros, este proceso se repite unas 30 veces, dice kwok ng , director de nanofabricación en Semiconductor Research Corp. en Carolina del Norte. Cada paso requiere su propia máscara costosa, y cada paso agrega tiempo al proceso. La fotolitografía funcionará para la próxima generación de chips, con características de 14 nanómetros de tamaño. Pero para chips más rápidos con características más pequeñas, la fotolitografía será demasiado costosa y complicada, y se topará con límites determinados por la longitud de onda de la luz.
El grupo de IBM utilizó un nuevo enfoque conocido como autoensamblaje dirigido, utilizando una clase de materiales llamados copolímeros de bloque (las cadenas de polímeros están formadas por dos tipos de monómeros o bloques).
Es posible hacer que estos materiales se autoensamblen en patrones complejos, como una fila densamente empaquetada para rayas. Esto se hace adaptando la longitud, el tamaño y otras características de los polímeros, como la forma en que dos bloques se atraen y se repelen entre sí.
Los patrones hechos de esta manera pueden ser mucho más densos de lo que es posible usando la litografía. Eso significa que el enfoque se puede utilizar para crear las partes más pequeñas, densamente empaquetadas y uniformes de un circuito integrado: por ejemplo, los canales de los transistores de silicio o las aletas de los transistores 3-D. El resto del circuito aún se formaría usando los métodos convencionales.
El grupo de IBM utilizó métodos de fotolitografía existentes para prediseñar un recubrimiento fotorresistente para formar una serie de zanjas paralelas profundas. Estas trincheras luego ayudan a dirigir el ensamblaje de los copolímeros en bloque, que se organizan en los patrones necesarios para grabar las aletas de los transistores que eran más pequeñas y más densamente empaquetadas de lo que es posible solo con fotolitografía. Los dispositivos de trabajo resultantes tenían características tan cercanas como 29 nanómetros, mucho más pequeñas que los 80 nanómetros que son posibles actualmente.
Han usado estos polímeros no solo para hacer patrones bonitos, sino también para hacer algunos dispositivos que funcionan, dice carolina ross , un científico de materiales del MIT que investiga el autoensamblaje dirigido. Han demostrado una forma creativa de obtener patrones que normalmente no se formarían.
Algunos fabricantes de chips ya están probando el autoensamblaje dirigido, dice Ng. Sin embargo, los copolímeros en bloque tienden a ensamblarse con algunos defectos y queda por ver si el proceso se puede controlar lo suficientemente bien a gran volumen.