Cientistas americanos mostraram como construir chips de baixo para cima – agora eles estão sendo criados ao contrário

Tradicionalmente, a litografia de semicondutores cria chips de cima para baixo à medida que o substrato é gravado cada vez mais fundo. Isso é conveniente, mas limita severamente os detalhes no nível mais profundo. Um grupo de cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) propôs construir chips ao contrário – desde o menor nanotijolo em um substrato limpo até nanoestruturas complexas prontas para uso, que devem melhorar o desempenho da eletrônica.

Fonte da imagem: MIT

Até certo ponto, o processo técnico proposto é estampar na forma de transferir o material de trabalho de acordo com um modelo para um substrato de silício. Tais métodos já estão em uso, mas apresentam uma séria desvantagem: o silício e o chip estão contaminados ou deformados, o que leva a um aumento no nível de defeitos de fábrica, já que cola, recozimento ou alta pressão são usados ​​no processo de transferência para corrigir o material de “construção” no substrato.

Pesquisadores do MIT seguiram um caminho diferente. Eles foram capazes de gerenciar com prudência as forças atômicas e moleculares que fixaram as nanopartículas na superfície do substrato de silício melhor do que qualquer cola. Estritamente falando, os cientistas envolveram dois tipos de fenômenos – o movimento capilar de líquidos e as forças de van der Waals.

Nanopartículas do material de construção na forma de cubos com lados de 50 nm em uma gota de líquido foram aplicadas ao molde, após o que ocorreu o processo de distribuição uniforme dos nanotijolos sobre o molde. Isso foi facilitado por fenômenos capilares. Em seguida, o padrão de cada camada (padrão) foi transferido para um substrato arbitrário, por exemplo, silício. O líquido também contribuiu para a transferência do padrão de nanopartículas para o substrato. Quando secou, ​​as nanopartículas continuaram retidas no substrato, mas já por outro fenômeno – devido à força de van der Waals. Essas forças acabam sendo um “cimento” suficientemente confiável (atuando na interface entre o substrato e as nanopartículas) para que o padrão grude firmemente no substrato com a precisão de cada nanopartícula.

«Essas forças são onipresentes e muitas vezes podem ser prejudiciais à fabricação de objetos em nanoescala, pois podem levar à destruição de estruturas. Mas podemos encontrar maneiras de controlar com muita precisão essas forças para usá-las para controlar manipulações em nanoescala”, disse um dos autores do estudo.

Com essa transferência de nanopartículas, a taxa de sucata é reduzida para menos de 5%, relatam os cientistas. A superfície do substrato permanece intacta: não são utilizados solventes ou adesivos, o que aumenta a limpeza da produção. No futuro, a solução proposta ajudará a criar componentes eletrônicos de tamanho nanométrico com o mais alto grau de detalhamento e precisão, o que certamente melhorará o desempenho dos dispositivos semicondutores.