Un copolímero de bloques desarrollado recientemente podría ayudar a ampliar los límites de la integración y la miniaturización en la fabricación de semiconductores, informan científicos de Tokyo Tech y TOK. Diseñado químicamente para un autoensamblaje dirigido confiable, el compuesto propuesto puede autoensamblarse en estructuras laminares verticales con un ancho de medio paso de menos de 10 nm, lo que es comparable a los copolímeros de bloques convencionales y ampliamente utilizados.
La miniaturización es una de las fortalezas fundamentales de la electrónica moderna y es en gran medida responsable de las increíbles mejoras de rendimiento de las últimas décadas. Para mantener este impulso, es importante lograr mejores patrones de circuitos que los patrones de circuitos de los chips semiconductores, que son una parte fundamental de todos los dispositivos electrónicos. Algunos expertos estiman que, para 2037, la distancia más pequeña entre características de los dispositivos semiconductores, conocida como ‘medio paso’, tendrá que ser tan pequeña como 8 nm para soportar la electrónica de próxima generación, incluida la electrónica. Se hará hincapié en la necesidad de avances. en el proceso litográfico (un método para crear patrones de circuitos altamente complejos en piezas semiconductoras).
Como era de esperar, crear estructuras tan finamente detalladas en cualquier tipo de material es una tarea enorme. Una forma prometedora de lograr esta hazaña es con copolímeros de bloques (BCP) llamados autoensamblaje dirigido (DSA). En pocas palabras, los BCP son moléculas similares a cadenas largas hechas de dos o más partes (o bloques) separadas de un polímero. El proceso DSA implica explotar las interacciones entre diferentes bloques en los BCP para organizarse de manera espontánea y consistente en estructuras y patrones ordenados. Aunque esta estrategia es ciertamente poderosa, es difícil producir características de menos de 10 nanómetros (sub-10 nm) usando DSA.
En un estudio reciente publicado el 6 de julio de 2024 Comunicaciones de la naturalezaLos investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) y Tokyo Ohka Kogyo (TOK) pudieron ampliar las posibilidades en este campo. Dirigido por el profesor Teraki Hayakawa, el equipo de investigación desarrolló un novedoso BCP que se adaptó cuidadosamente para formar patrones de líneas increíblemente pequeñas sobre un sustrato en forma de dominios laminares (una estructura que consta de capas finas y alternas). Estas pequeñas muestras podrían allanar el camino para nuevos dispositivos semiconductores avanzados.
El BCP recientemente desarrollado estaba hecho de poliestireno.BloquearPoli(metacrilato de metilo) (o PS-b-PMMA), estudió un BCP representativo y extenso para DSA. Primero, los investigadores introdujeron una cantidad adecuada de poli(metacrilato de glicidilo) (PGMA) en el PS.b-Obteniendo PMMA, PD-b-(PGMA-r-PMMA). A continuación, modificaron el segmento de PGMA con diferentes tioles, con el objetivo de mejorar las interacciones repulsivas entre los diferentes bloques del polímero resultante, denominado PS-.b-PGFM. Los segmentos de PS y PMMA también controlaron la afinidad de diferentes partes de la molécula por el aire, que juega un papel importante en su proceso de autoalineación durante la DSA.
El BCP preparado se autoensambla de manera confiable en estructuras laminares nanométricas notablemente pequeñas cuando se aplica como una película delgada, como lo confirma la microscopía de fuerza atómica. Además, este nuevo compuesto mostró un rendimiento impresionante en un sustrato con guías químicas de poliestireno paralelas.
“Los dominios laminares adheridos a una película delgada con orientación vertical se pueden lograr de manera confiable y reproducible mediante autoensamblaje dirigido, produciendo patrones de líneas paralelas que corresponden a un tamaño de medio paso de 7,6 nm”, destacó Haikawa. Es de destacar que este es uno de los tamaños de medio paso más pequeños reportados en todo el mundo para estructuras laminares de película delgada sin ningún recubrimiento superior.
En conjunto, estos interesantes hallazgos tienen el potencial de impulsar tecnologías avanzadas en la fabricación de semiconductores. “PD-b-PGFLos M BCP son plantillas prometedoras para su uso en litografía porque pueden producir patrones finos en el proceso DSA similares a los utilizados para los PS- convencionales.b-PMMA, con el potencial de superarlos”, concluyó Hayakawa. “El estudio tenía como objetivo PS-b-PGFEn el futuro se explorarán las películas delgadas M como plantillas”, añade, compartiendo su objetivo para el futuro.
Estos avances pueden acercarnos a una nueva era en la electrónica y los sistemas de inteligencia artificial.
