Novo microscópio mapeia átomos individuais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/08/2005

Engenheiros da Universidade Wisconsin-Madison, Estados Unidos, criaram um novo microscópio eletrônico que permite a visualização de átomos individuais em materiais utilizados na fabricação de chips.

Com uma capacidade de analisar cerca de 50 milhões de átomos por hora, o novo microscópio, batizado de LEAP ("Local Electrode Atom Probe"), permitirá à indústria, pela primeira vez, mapear as propriedades dos menores componentes eletrônicos atualmente produzidos. Hoje essa tarefa é feita na base da tentativa e erro, descartando-se os materiais que não funcionam a contento, ainda que não se saiba exatamente o porquê das falhas.

A criação do novo microscópio foi descrita em um artigo publicado no periódico Applied Physics Letters, de autoria dos pesquisadores John Booske, Keith Thompson, David Larson e Tom Kelly. Eles pretendem comercializar o equipamento por meio da empresa emergente Imago Scientific Instruments.

"Quando começamos a estudar e fabricar compostos eletrônicos, cujas dimensões são de aproximadamente 100 nanômetros ou menos em todas as três dimensões, e precisávamos saber onde estavam os dopantes e os defeitos, nós nos deparamos com uma questão simples: 'Onde estão todos os átomos individuais e exatamente que tipo de átomos são eles'," explica Booske.

A inserção precisa de elementos dopantes tem sido uma preocupação constante dos engenheiros, porque esses elementos controlam as propriedades eletrônicas dos transistores e de outros componentes de silício. À medida em que os transistores têm o seu tamanho diminuído, contudo, localizar os dopantes é cada vez mais difícil.

Nos transistores, por exemplo, o elemento boro deve ser implantado em altas concentrações nas primeiras 200 ou 300 camadas atômicas da superfície de silício. Mas um passo necessário à fabricação do componente geralmente faz com que o boro vá mais fundo, atingindo camadas de outros dopantes, como o arsênio.

"Antes, quando os semicondutores tinham dimensões de um ou dois micra (1.000 a 2.000 nanômetros), uma região de sobreposição de 20 a 30 nanômetros entre os dopantes resultava em um erro de apenas dois por cento," diz Thompson, que foi o criador do microscópio eletrônico LEAP original, agora adaptado ao uso com materiais semicondutores. "Agora, com características de dimensões entre 30 e 40 nanômetros, mesmo 10 nanômetros de interdifusão representa um erro de 25 a 30 por cento."