Capas finas, la micrometalurgia

El especialista explica que cuando se trabaja con capas finas hay que considerar dos solicitaciones básicas: térmicas y mecánicas. En el caso de un dispositivo microelectrónico, la primera especificación está relacionada con la resistencia del metal al calor, mientras que la segunda tiene que ver con la mantención de las características del sistema de que forman parte.

Pero además de tener conciencia de estas especificaciones en este tipo de desarrollos, la solidez en el conocimiento de las ciencias básicas juega un rol importante: “Si junto dos metales, en el caso preciso del aluminio y el titanio, y hago pasar corriente, los metales se calientan y esa temperatura va a producir transporte de materia (los átomos de un metal van a pasar al otro dependiendo de la temperatura de fusión), entonces vamos a formar un tercer metal en la interfase”.

En el caso de un circuito electrónico, este fenómeno va a producir daños al sistema y la conducción de la corriente será perjudicada: la estructura no cumple sus funciones y, por tanto, se pierde rendimiento. Por otro lado, la formación de un nuevo elemento puede producir fallas mecánicas, al inducir la dilatación, contracción, agrietamiento o desprendimiento de las capas finas.

Ignat advierte que aunque parece obvio, la formación básica pierde terreno, porque la exigencia que se hace a los ingenieros se centran más en el aspecto práctico. “El industrial busca optimizar una aplicación, bajar los costos y ganar más y a veces se hacen aplicaciones y no se entiende bien por qué funcionan”.

Es el caso de los microprocesadores. Toda la conducción de corriente estaba basada en aluminio, pero la circulación de la energía producía electromigración. Ahora el aluminio fue reemplazado por el cobre, “y se generan aplicaciones comerciales de cobre, se vende microprocesadores de cobre, pero todavía se estudian los problemas que pudieran generarse con el cobre”

. Este es uno de los ejemplos que grafican la importancia de la investigación en esta área y que explican el auge que ha tenido en los últimos años.

Ignat dice que en el último tiempo se pasó del diseño de dispositivos destinados a usos específicos a aplicaciones multifuncionales. “La realización, por ejemplo, de un microcircuito para controlar algún elemento de un avión estaba expresamente hecho para el avión y los costos eran más caros. Hoy tomamos un computador, una máquina de lavar, un celular que tienen dentro los mismos dispositivos electrónicos. Antes se construían los circuitos especialmente diseñados a una aplicación y ahora se compran al por mayor en el mercado y luego se ve cómo se comportan para utilizarlos. Y así ahorran recursos”.