La nueva herramienta de Applied Materials, llamada Centura, anunciada en la conferencia Semicon West en San Francisco el martes, otorga una capa de importancia crítica en los transistores, y lo hace depositando átomo a átomo, lo que proporciona una precisión sin precedentes.
A medida que los fabricantes de chips reducen los transistores a tamaños cada vez más pequeños, creando aparatos electrónicos más rápidos y más eficientes, la precisión de la fabricación a escala atómica es una preocupación creciente. Los primeros chips con transistores de tan sólo 22 nanómetros de tamaño se van a producir este año y, a ese tamaño, incluso las más pequeñas inconsistencias pueden significar que un chip pensado para su venta en productos de alta gama deba ser utilizado para aparatos de gama baja.
Los transistores se componen de varias capas: un material de silicio activo cubierto con una capa de interfaz y una capa de un material llamado dieléctrico, que constituye la "puerta" que cambia el transistor entre los modos de encendido y apagado.
Applied Materials vende equipos para el depósito de estas capas, llamadas 'gate stack', en la parte superior de las obleas de silicio. Debido al cambio desde los 32 nanómetros de hoy día a la próxima generación de transistores de 22 nanómetros, crear la puerta se ha convertido en algo aún más difícil. Las capas de interfaz y dieléctrica tienen que hacerse más delgadas, y el sucomportamiento puede verse afectado por fallos pequeños allí donde los materiales se tocan. A medida que las capas se hacen más delgadas, los pequeños fallos se pueden ampliar aún más que en los grandes transistores, confeccionados con capas más gruesas.
La precisión en la fabricación será aún más importante en la próxima generación de transistores en tres dimensiones que el fabricante de chips Intel comenzará a producir a finales de este año. En estos dispositivos, el área activa es una franja elevada que la interfaz y las capas de la puerta contactan en tres lados. Esta mayor superficie de contacto ayuda a que estos dispositivos funcionen mejor, pero también significa una mayor vulnerabilidad ante fallos.
Centura utiliza la deposición de capas atómica, o ALD (atomic-layer deposition), que establece una sola capa atómica en el dieléctrico a la vez. Este método es más caro, pero se ha convertido en algo necesario, señala Atif Noori, gerente global de productos de la división ALD de Applied Materials. Para que el corazón del transistor -la puerta- funcione "hay que asegurarse de que estamos colocando todos los átomos justo donde queremos".
Una fuente de inconsistencias en los microchips es la exposición al aire. En la nueva herramienta de Applied Materials, todo el proceso de depósito de la ‘gate stack’ se realiza al vacío, oblea por oblea. Esto conduce a un aumento del 5 al 10 por ciento en la velocidad a la que los electrones viajan a través del transistor, lo que se puede traducir en un ahorro de energía o un procesamiento más rápido. Por lo general, hay una variación significativa en la cantidad de energía que se necesita para encender un transistor dado en un chip; la fabricación al vacío reduce esa distribución entre un 20 y un 40 por ciento.