Un nuevo avance podría conducir a características incluso más pequeñas en la búsqueda constante de microchips más compactos y rápidos.

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La revolución del microchip ha visto una disminución constante de las características de los chips de silicio, encapsulado en más transistores y cables para aumentar la capacidad de los chips "de velocidad y de datos. Pero en los últimos años, las tecnologías trás estos chips han empezado a chocar con los límites fundamentales, tales como las longitudes de onda de luz que se utilizan para las etapas críticas en la fabricación de chips.

Ahora, una nueva técnica desarrollada por investigadores del MIT y la Universidad de Utah ofrece una manera de romper uno de estos límites, posiblemente permitiendo mayores saltos en la potencia de cálculo, todo en un pequeño trozo de silicio. Un artículo que describe el proceso fue publicado en la revista Physical Review Letters, en noviembre.

Postdoc Trisha Andrew PhD '10 del Laboratorio de Investigación Electrónica del MIT, uno de los co-autores de este trabajo, así como un documento de 2009 que describe una forma de crear líneas más finas en los chips, dice que este trabajo se basa en el método anterior. Pero a diferencia de la técnica anterior, llamado modulación de absorción, ésta permite la producción de formas complejas y no sólo de líneas, y puede llevarse a cabo utilizando fuentes de luz más baratas y equipos convencionales de fabricación de chips. "La completa configuración óptica está a la par con lo que hay ahí fuera" en las plantas de fabricación de chips, dice. "Hemos demostrado una manera de hacer que todo sea más barato."

Al igual que en el trabajo anterior, este nuevo sistema se basa en una combinación de enfoques, a saber, patrones de interferencia entre dos fuentes de luz y un material fotosensible que cambia de color cuando es iluminado por un haz de luz. Pero, dice Andrew, un nuevo paso es la adición de un material llamado fotoresistencia, utilizado para producir un patrón en un chip a través de un cambio químico seguido a la exposición a la luz. El patrón transferido al chip puede ser "lavado" con una sustancia química llamada revelador, dejando una máscara que puede a su vez, controlar, donde la luz pasa a través de esa capa.

Mientras que la fotolitografía tradicional se limita a producir características de chips más grande que la longitud de onda de la luz utilizada, el método ideado por Andrew y sus colegas ahora se ha demostrado que produce las características en un octavo de ese tamaño. Otros han logrado un tamaño similar antes, dice Andrew, pero sólo con un equipo que por su complejidad, es incompatible con procesos rápidos y de fabricación barata.

El nuevo sistema utiliza un "enfoque de materiales, en combinación con la óptica sofisticada, para obtener los patrones a gran escala", dice. Y la técnica debería permitir reducir el tamaño de las líneas aún más, comenta.

La clave para vencer los límites impuestos por  la longitud de onda de la luz y el tamaño del sistema óptico es un efecto que se denomina STED (Stimulated Emission Depletion Imaging) que utiliza materiales fluorescentes que emiten luz cuando son iluminados por un rayo láser. Si la potencia del láser baja de un cierto nivel, las  fluorescencia se para, dejando una mancha oscura. Desaparece con un cuidadoso control de la potencia del láser, es posible dejar una mancha oscura mucho más pequeña que la propia longitud de onda de la luz láser. Mediante el uso de las áreas oscuras como una máscara, y ell barrido del haz a través de la superficie del chip para crear un patrón, los tamaños más pequeños pueden estar "atados" a la superficie.

Ese proceso se ha utilizado anteriormente para mejorar la resolución de los microscopios ópticos, pero los investigadores habían pensado que eran inaplicables para hacer chips con fotolitografía. La innovación de este equipo del MIT y Utah era combinar STED con la anterior técnica de modulación de absorción, sustituyendo los materiales fluorescentes con un polímero especial, cuyas moléculas cambian de forma en respuesta a determinadas longitudes de onda de la luz.

Además de permitir la fabricación de chips con funciones más finas, la técnica también podría ser usada en otras tecnologías avanzadas, tales como la producción de dispositivos fotónicos, que utilizan los patrones para controlar el flujo de luz en lugar del flujo de electricidad. "Se puede utilizar para cualquier proceso que utilice la litografía óptica", dice Andrew.

Artículo escrito por David Chandler