La Química de Superficies y su Relación con la Microelectrónica

Abstract

Surface Chemistry and its Relation to MicroelectronicsCircuits forming part of any electronic device are more efficient, but at the same time the dimension s of theircomponents are reduced constantly and they will soon reach the atomic scale. Each component has to be carefully deposited as a thin film on a surface which, on the atomic scale, is only possible if the chemical reactions involved in the process areunderstood and controlled. This article describes initially the techniques for thin film formation on substrates, emphasizingthe current importance of organometallic compounds during this process. For example, one of these compounds, tetrakis-(dimethylamido)-titanium(IV), Ti[N(CH ) ] , is used, together with ammonia (NH3), for the formation of titanium nitride films. The reaction of both compounds with a silicon surface is investigated, and it is found that in both cases the reaction starts through the interaction of a N lone pair with the surface, followed by dissociation of molecules. The elucidation of these mechanisms are important not only for controlling the thin film deposition processes, but also for the growing field of molecular electronics, where the formation of molecular architectures of the surface is a requisite. This article also includes a brief review of selected topics related to surface chemistry that are relevant for the present investigation, such as the types of surface reactions, properties of the silicon surface and the use of spectroscopic and computational techniques in this field.

Los circuitos que forman parte de cualquier instrumento electrónico son cada vez más eficientes, pero al mismo tiempolas dimensiones de sus componentes son constantemente reducidas y se están aproximando a la escala atómica. Cadacomponente debe ser cuidadosamente depositado como una película fina sobre una superficie, lo cual, en la escala atómica,es posible sólo si las reacciones químicas involucradas son entendidas y controladas. El presente artículo inicialmentedescribe las técnicas de formación de películas finas sobre un substrato, enfatizando la actual importanci a del uso decompuestos organometálicos durante este proceso. Por ejemplo, uno de estos compuestos, tetraquis-(dimetilamido)-titanio(IV),Ti[N(CH3)2]4, es usado, conjuntamente con amoníaco (NH3), en la formación de películas de nitruro de titanio. La reacciónde ambos compuestos con una superficie de silicio es investigada, encontrándose que en ambos casos la reacción empieza por medio de la interacción del par electrónico libre del átomo de nitrógeno con la superficie, luego de lo cual las moléculas son disociadas. Una reacción de intercambio de ligandos en Ti[N(CH3)2]4, conocida como transaminación, es posible sobre una superficie cubierta con NH . La elucidación de estos mecanismos no solo es importante para un mayor control del proceso de deposición de películas delgadas, sino también para el naciente campo de electrónica molecular, donde la formación de arquitecturas moleculares en la superficie es un requisito. Este artículo incluye además una breve revisión de tópicos selectos en química de superficies relacionados con la presente investigación, tales como los tipos de reacciones sobre superficies, propiedades de la superficie de silicio y el uso de técnicas espectroscópicas y computacionales en esta área de la química.