{"id":20259,"date":"2023-05-08T02:00:53","date_gmt":"2023-05-08T02:00:53","guid":{"rendered":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=20259"},"modified":"2023-05-08T02:00:53","modified_gmt":"2023-05-08T02:00:53","slug":"el-mit-desarrolla-una-tecnologia-de-fabricacion-que-integra-materiales-2d-en-chips-sin-danar-el-circuito","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=20259","title":{"rendered":"El MIT desarrolla una tecnolog\u00eda de fabricaci\u00f3n que integra materiales 2D en chips sin da\u00f1ar el circuito"},"content":{"rendered":"
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Las tecnolog\u00edas emergentes de inteligencia artificial (IA) exigen chips inform\u00e1ticos m\u00e1s densos y potentes. Pero los chips semiconductores se fabrican tradicionalmente con materiales a granel, que son estructuras cuadradas en 3D, por lo que es muy dif\u00edcil apilar varias capas de transistores para crear integraciones m\u00e1s densas. El Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts (MIT<\/a>) ha desarrollado una nueva tecnolog\u00eda de fabricaci\u00f3n y crecimiento a baja temperatura que permite la integraci\u00f3n de materiales 2D directamente en un circuito de silicio, lo que podr\u00eda dar lugar a chips m\u00e1s densos y potentes.<\/p>\n

\"Oblea
El horno desarrollado por el MIT ha permitido generar una oblea CMOS de 8 pulgadas con una pel\u00edcula delgada de disulfuro de molibdeno, a trav\u00e9s de un proceso de baja temperatura, que no da\u00f1a los circuitos de silicio.<\/figcaption><\/figure>\n

El crecimiento de materiales 2D directamente en una oblea CMOS de silicio ha planteado un gran desaf\u00edo porque el proceso generalmente requiere temperaturas de alrededor de 600\u00baC, mientras que los transistores y circuitos de silicio podr\u00edan romperse cuando se calientan por encima de los 400\u00baC. Ahora, el equipo interdisciplinario de investigadores del MIT ha desarrollado un proceso de crecimiento a baja temperatura que no da\u00f1a el chip.<\/p>\n

Esta tecnolog\u00eda puede \u2018hacer crecer\u2019 de manera efectiva y eficiente capas de materiales de dicalcogenuro de metal de transici\u00f3n (TMD) en una oblea de 8 pulgadas. La nueva tecnolog\u00eda tambi\u00e9n puede reducir significativamente el tiempo que lleva crear estos materiales. Mientras que los enfoques anteriores requer\u00edan m\u00e1s de un d\u00eda para hacer crecer una sola capa de materiales 2D, el nuevo enfoque puede hacer crecer una capa uniforme de material TMD en menos de una hora en obleas completas de 8 pulgadas.<\/p>\n

Crecimiento de las capas de disulfuro de molibdeno<\/h2>\n

El material 2D en el que se centraron los investigadores, el disulfuro de molibdeno, es flexible, transparente y ofrece propiedades electr\u00f3nicas y fot\u00f3nicas que lo hacen \u00f3ptimo para un transistor semiconductor.<\/p>\n

El crecimiento de pel\u00edculas delgadas de disulfuro de molibdeno en una superficie con buena uniformidad a menudo se logra a trav\u00e9s de un proceso conocido como deposici\u00f3n de vapor qu\u00edmico org\u00e1nico-met\u00e1lico (MOCVD). El hexacarbonilo de molibdeno y el azufre de dietilen, dos compuestos qu\u00edmicos org\u00e1nicos que contienen \u00e1tomos de molibdeno y azufre, se vaporizan y se calientan dentro de la c\u00e1mara de reacci\u00f3n, donde se descomponen en mol\u00e9culas m\u00e1s peque\u00f1as. Luego se unen a trav\u00e9s de reacciones qu\u00edmicas para formar cadenas de disulfuro de molibdeno en una superficie.<\/p>\n

Pero la descomposici\u00f3n de estos compuestos de molibdeno y azufre, que se conocen como precursores, requiere temperaturas superiores a los 550\u00baC, mientras que los circuitos de silicio comienzan a degradarse cuando las temperaturas superan los 400\u00baC. Para solucionar este problema, los investigadores dise\u00f1aron y construyeron un horno completamente nuevo para el proceso de deposici\u00f3n de vapor qu\u00edmico org\u00e1nico-metal.<\/p>\n

El horno consta de dos c\u00e1maras, una regi\u00f3n de baja temperatura en la parte delantera, donde se coloca la oblea de silicio, y una regi\u00f3n de alta temperatura en la parte posterior. Los precursores de molibdeno y azufre vaporizados se bombean al horno. El molibdeno permanece en la regi\u00f3n de baja temperatura, donde la temperatura se mantiene por debajo de los 400\u00baC, lo suficientemente caliente como para descomponer el precursor de molibdeno, pero no tanto como para da\u00f1ar el chip de silicio.<\/p>\n

Por su parte, el precursor de azufre fluye hacia la regi\u00f3n de alta temperatura, donde se descompone. Luego fluye de regreso a la regi\u00f3n de baja temperatura, donde ocurre la reacci\u00f3n qu\u00edmica para hacer crecer el disulfuro de molibdeno en la superficie de la oblea.<\/p>\n

Eliminaci\u00f3n de la sulfuraci\u00f3n<\/h2>\n

Un problema con este proceso es que los circuitos de silicio suelen tener aluminio o cobre como capa superior para que el chip se pueda conectar a un paquete o soporte antes de montarlo en una placa de circuito impreso. Pero el azufre hace que estos metales se sulfuren, lo que destruye su conductividad. Los investigadores evitaron la sulfuraci\u00f3n depositando primero una capa muy delgada de material de pasivaci\u00f3n sobre el chip.<\/p>\n

Tambi\u00e9n colocaron la oblea de silicio en la regi\u00f3n de baja temperatura del horno verticalmente, en lugar de horizontalmente. Al colocarlo verticalmente, ninguno de los extremos est\u00e1 demasiado cerca de la regi\u00f3n de alta temperatura, por lo que el calor no da\u00f1a ninguna parte de la oblea. Adem\u00e1s, las mol\u00e9culas de gas de molibdeno y azufre se arremolinan cuando chocan contra el chip vertical, en lugar de fluir sobre una superficie horizontal. Este efecto de circulaci\u00f3n mejora el crecimiento del disulfuro de molibdeno y conduce a una mejor uniformidad del material.<\/p>\n

En el futuro, los investigadores quieren afinar su t\u00e9cnica y usarla para hacer crecer muchas capas apiladas de transistores 2D. Adem\u00e1s, quieren explorar el uso del proceso de crecimiento a baja temperatura para superficies flexibles, como pol\u00edmeros, textiles o incluso papeles. Esto podr\u00eda permitir la integraci\u00f3n de semiconductores en objetos cotidianos como ropa o cuadernos.<\/p>\n

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