Baltimore — InkDesign News — Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins anunciaram, em estudo publicado em 11 de setembro, um avanço na criação de microchips menores e mais rápidos. A descoberta envolve novos materiais e processos industriais que prometem revolucionar a fabricação de circuitos usados em eletrônicos modernos.
O Contexto da Pesquisa
O contínuo desafio da indústria de microeletrônica consiste em fabricar microchips cada vez menores e mais acessíveis, mantendo a eficiência produtiva e o controle de custos. Os chips são essenciais em dispositivos que vão de celulares a aeronaves, e sua miniaturização é limitada pela capacidade de gravar circuitos em escalas nanométricas nas lâminas de silício. O processo requer materiais sensíveis à radiação de alta energia — tradicionalmente denominados “resists” — capazes de formar padrões extremamente finos quando irradiados. O problema: os resists convencionais não reagem bem às radiações mais energéticas, necessárias para gravar detalhes ultrafinos.
Resultados e Metodologia
A equipe de Johns Hopkins e de instituições colaboradoras desenvolveu uma classe de resists formados por metal-orgânicos, capazes de suportar a chamada “radiação ultravioleta além do extremo” (B-EUV), potencializando gravações menores que 10 nanômetros. O processo utiliza compostos metálicos, como zinco, que absorvem o B-EUV e geram elétrons responsáveis pelas transformações químicas na camada orgânica de imidazol.
Pela primeira vez, os cientistas conseguiram depositar esses resists à base de imidazol e metal-orgânico em escala de wafer de silício, com precisão nanométrica de espessura. Para isso, utilizaram uma combinação entre experimentos laboratoriais e modelagem avançada, desenvolvendo a metodologia batizada de “deposição química líquida” (CLD). O método permitiu testar rapidamente variados pares entre metais e imidazóis.
“By playing with the two components (metal and imidazole), you can change the efficiency of absorbing the light and the chemistry of the following reactions. And that opens us up to creating new metal-organic pairings.”
(“Ao combinarmos os dois componentes (metal e imidazol), é possível modificar a eficiência de absorção da luz e a química das reações subsequentes. Isso nos permite criar novas combinações metal-orgânicas.”)— Michael Tsapatsis, Bloomberg Distinguished Professor, Johns Hopkins University
O estudo lista zinco como um dos melhores candidatos para o B-EUV, apesar de apresentar desempenho inferior a outros metais em radiações menos energéticas. Experimentos já começaram a testar dezenas de combinações para adequação industrial nos próximos anos.
Implicações e Próximos Passos
Na visão dos autores, a metodologia criada possibilita explorar sistematicamente novos pares de metais e orgânicos, visando aplicações específicas para diferentes fontes de radiação. As possibilidades de composição são vastas, já que existem ao menos dez metais e centenas de moléculas orgânicas possíveis de combinar. Isso poderá tornar rentáveis processos industriais com alta precisão e velocidade.
“Because different wavelengths have different interactions with different elements, a metal that is a loser in one wavelength can be a winner with the other. Zinc is not very good for extreme ultraviolet radiation, but it’s one of the best for the B-EUV.”
(“Como diferentes comprimentos de onda interagem de modo distinto com os elementos, um metal pouco eficiente em um tipo de radiação pode ser ideal para outro. O zinco, por exemplo, não é eficiente em UV extremo, mas destaca-se no B-EUV.”)— Michael Tsapatsis, Bloomberg Distinguished Professor, Johns Hopkins University
No futuro, espera-se que o B-EUV seja adotado pela indústria em menos de uma década, levando a avanços expressivos em microeletrônica e colocando novos desafios para o desenvolvimento de materiais ainda mais inovadores.
Os desdobramentos dessa pesquisa sinalizam uma nova era para a indústria de semicondutores, abrindo espaço para estudos colaborativos globais e exigindo adaptações rápidas dos modelos de fabricação a tecnologias que, até pouco tempo, eram apenas experimentais. Para acompanhar os próximos avanços em ciência e tecnologia, acesse nossa cobertura especial em ciência.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
