¿La Ley de Moore vuelve a cumplirse? Esta tecnología podría aumentar el rendimiento de los chips decenas de veces

Investigadores de la Universidad Johns Hopkins presentaron nuevos materiales y un proceso tecnológico que pueden ampliar los límites de la microelectrónica moderna. Su trabajo abre la vía para crear circuitos integrados más compactos, rápidos y económicos —desde teléfonos inteligentes hasta los sistemas a bordo de aeronaves. La idea clave es formar circuitos de tamaño tan reducido que resultan invisibles al ojo desnudo, al tiempo que el método es lo bastante económico para la producción a gran escala.

La microelectrónica se basa en la tecnología de litografía: sobre obleas de silicio se aplica una capa delgada de un material fotosensible, llamado resist. Un rayo de luz o un haz de radiación desencadena en él reacciones químicas que forman el patrón del circuito futuro. Cuanto menor es la longitud de onda de la radiación, más pequeños pueden ser los elementos. Hoy en la industria se emplean fuentes de ultravioleta extremo (EUV), pero para la siguiente generación —Beyond Extreme Ultraviolet (B-EUV)— los resists orgánicos tradicionales no resisten la potencia del haz y pierden estabilidad.

El laboratorio de Michael Tsapatsis, junto con el grupo de John Fairbraser, propuso una solución: resists metalorgánicos. Se basan en compuestos en los que un metal (por ejemplo, zinc) absorbe la radiación de alta energía y expulsa electrones que inician reacciones en el componente orgánico —el imidazol—. Este enfoque permitió, por primera vez, depositar resists que contienen imidazol desde solución sobre sustratos de silicio con control del espesor a escala nanométrica. Esto supone la posibilidad de aplicación industrial sin renunciar a los métodos habituales.

El avance posterior está ligado a la búsqueda de las combinaciones óptimas entre metales y componentes orgánicos. Para ello, el equipo combinó experimentos y modelado con la participación de científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China, la Escuela Politécnica Federal de Lausana, la Universidad de Suzhou, el Laboratorio Nacional de Brookhaven y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. La metodología que emplean, de deposición química en fase líquida (CLD), permite comprobar rápidamente distintas parejas metal–imidazol y ajustar con flexibilidad la absorción de luz y la química subsecuente.

Según los autores, para esta química son adecuados al menos una decena de metales distintos y cientos de moléculas orgánicas, lo que abre un enorme espacio para la selección. Ya se están probando combinaciones diseñadas específicamente para B-EUV, que se espera que se integren en las líneas de producción durante la próxima década. Lo particular es que la eficiencia depende mucho de la longitud de onda: un metal que no funciona en el rango EUV puede resultar óptimo en B-EUV. Así, el zinc es casi inútil para EUV, pero muestra resultados excelentes con radiación más enérgica.