luzes
cobalto em vez de cobre no futuro da eletrónica Depois de dominada a tecnologia de produção de semicondutores, desde há muito que a indústria tem investido na redução do tamanho dos transístores, de forma a poder produzir equipamentos eletrónicos mais compactos, com dimensões cada vez mais reduzidas, e podemos afirmar que esse objetivo tem sido conseguido. Contudo, há que ter em consideração que os dispositivos semicondutores têm de ser ligados e, por isso, o esforço de miniaturização também tem incidido sobre as ligações. Atualmente, em alguns chips, as ligações são já tão finas que podem ser danificadas pela passagem da corrente elétrica necessária ao seu funcionamento. Por isso, os fabricantes procuram materiais condutores que possam corresponder à dupla exigência: boa condutividade e estabilidade do funcionamento nas condições requeridas. A dificuldade que se coloca quando se pretende reduzir a dimensão de uma ligação elétrica é básica. Ao reduzir a secção de um condutor aumenta-se a sua resistência elétrica. Por isso, em certo momento, a indústria da eletrónica acabou por adotar o cobre como material utilizado nas ligações, compensando a diminuição da secção de condutor com o aumento da condutividade elétrica tentando, desta forma, manter a resistência em valores aceitáveis. Contudo, com a constante diminuição da secção do condutor, verifica-se que o cobre apresenta uma outra dificuldade. Trata-se da eletromigração. Em condutores de cobre de espessuras tão reduzidas (recorde-se que, no caso de alguns chips, estão em causa espessuras da ordem do nano metro), a passagem de eletrões com grande velocidade é suficiente para desalojar átomos do material, “atirando-os” para fora do condutor. Devido a este fenómeno, nesses casos, para proteger a integridade da ligação, é necessário criar pistas delimitadas por barreiras de outros materiais (por exemplo, compostos de tântalo, ou de cobalto) onde o cobre é colocado. A solução encontrada é engenhosa mas, mais uma vez, torna-se um obstáculo à constante necessidade de redução da espessura do condutor. Para que as barreiras delimitadoras das pistas cumpram a sua função é necessário que possuam uma espessura mínima, que atualmente pode atingir um valor superior à do próprio condutor de cobre. As ligações condutoras são, atualmente, um dos sérios entraves a uma ainda maior miniaturização dos dispositivos eletrónicos. Por isso, os produtores procuram incessantemente soluções para ultrapassar esta dificuldade. Uma das possibilidades investigada é a utilização de outros materiais condutores para estabelecer as ligações dentro dos dispositivos eletrónicos e entre eles. É nesta vertente que surge a utilização do cobalto. De entre vários possíveis materiais alternativos, ele parece ser o que melhor desempenho apresenta nesta situação. Este material possui uma resistividade elétrica cerca de três vezes superior à do cobre, mas é muito mais resistente ao fenómeno de eletromigração, descrito anteriormente. Como a intensidade desse fenómeno no cobre acaba por aumentar a sua resistência, a investigação mostra que considerando todos os efeitos sobre a resistência elétrica, nestas condições, a ligação em cobalto acaba por ter uma resistência elétrica com um valor que é apenas metade da de cobre. Assim sendo, parece que está encontrada a solução para uma ainda maior redução de dimensões, na medida em que deixa de haver a necessidade de utilizar pistas com barreiras delimitadoras, o que por si só já representa uma redução da dimensão global do dispositivo, além de possibilitar a utilização de espessuras ainda menores para o condutor da ligação. www.oelectricista.pt o electricista 63
Custódio Pais Dias, Diretor
estatuto editorial
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