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Laboratorio de Microelectrónica del INAOE: semillero de proyectos de frontera y de recursos humanos altamente capacitados

Santa María Tonantzintla, Puebla, a 18 de noviembre de 2021. A 47 años de su inauguración, el Laboratorio de Microelectrónica del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) continúa siendo una infraestructura única para el desarrollo de proyectos de frontera y un semillero de científicos y tecnólogos altamente especializados.

La construcción del Laboratorio de Microelectrónica del INAOE comenzó en 1972 y dos años después inició operaciones. A partir de entonces, en el Laboratorio se han desarrollado tecnologías de fabricación de circuitos integrados, primero con tecnología bipolar, después NMOS y, finalmente, CMOS. Con esta tecnología se han diseñado y fabricado circuitos integrados digitales de diez micrómetros. Es, a la fecha, el único laboratorio en el país con capacidad para fabricar circuitos a partir de obleas de silicio.

El Laboratorio de Microelectrónica fue uno de los grandes proyectos fundacionales del INAOE. Su historia está estrechamente ligada al devenir institucional. Uno de los aspectos más relevantes del Laboratorio de Microelectrónica es que ha servido para formar a científicos, tecnólogos y expertos.

Actualmente, el grupo de Microelectrónica del INAOE consta de 13 investigadores, los cuales desarrollan actividades de fabricación y caracterización de materiales, y circuitos integrados en silicio, MEMS, sensores, microbolómetros, celdas solares, transistores de película delgada, entre otros dispositivos. Varios de estos investigadores trabajan en colaboración con diferentes laboratorios e instituciones internacionales.

El Dr. Mariano Aceves Mijares, investigador de la Coordinación de Electrónica, fue jefe del Laboratorio de 1975 a 1996. En entrevista, recuerda que entre 1976 y 1977 en México se crearon dos laboratorios más, uno en el CINVESTAV y otro en la BUAP: “De los tres, el único que llegó a tener un proceso CMOS, que era lo último de lo último en esa época, fue el INAOE”, comenta.

El Dr. Aceves asevera que el Laboratorio llegó a ser muy importante porque durante varios años se decidió invertir en él: “En aquel entonces había la disyuntiva de si sólo diseñábamos circuitos integrados y los mandábamos a fabricar afuera o  si valía la pena hacer el proceso. Era un proceso caro, pero nosotros decidimos que valía la pena hacer el esfuerzo. Richard Glaenzer nos ayudó muchísimo a hacer el proceso de fabricación CMOS complementario y ese proceso llegó a tener todas las reglas de un proceso comercial y llegamos a tener circuitos  integrados con un porcentaje de éxito de más del 90 por ciento. Desde entonces hasta la fecha el Laboratorio ha servido para que los estudiantes desarrollen sus proyectos de tesis. Después  dimos un curso a estudiantes que llegaban de diferentes universidades y ellos diseñaban un circuito y nosotros se los fabricábamos y se los enviábamos después ya probado. Fue una época muy exitosa”.

Finalmente, relata que hubo varios intentos de vincularse con la industria, pero por presiones de los proveedores extranjeros no se logró del todo.

Durante el periodo 1989-1992, el Dr. Mariano Aceves hizo una estancia de investigación en Guadalajara Jalisco, por lo que dejó al frente del Laboratorio a un joven que comenzó como estudiante de servicio social y que desarrolló toda su carrera científica en el Laboratorio hasta convertirse en Doctor en Electrónica: Mónico Linares Aranda, actualmente investigador del Instituto. El joven Linares comenzó a trabajar en el laboratorio en 1984 como estudiante de servicio social al lado del Dr. Aceves. Cuando este se fue de estancia, él y Wilfrido Calleja se encargaron del Laboratorio.

Para el Dr. Linares la relevancia del Laboratorio radica en que gracias a él México se convirtió en el único país en América Latina donde se fabricaron dispositivos y circuitos integrados. Destaca en especial la labor de los técnicos del Laboratorio, quienes directamente conocen y ejecutan todas las etapas de fabricación y optimización del proceso.

El Dr. Mónico Linares recuerda algunos nombres ligados al Laboratorio, como los doctores Edmundo Gutiérrez, Wilfrido Calleja, Bernardo Martínez y otros como Jesús Palomino, que habían concluido la maestría y que después salieron al extranjero a realizar sus doctorados.

Entre los proyectos relevantes de los ochenta destacan el desarrollo de circuitos integrados para aplicaciones especiales para la empresa Multitec de Nuevo Laredo, Tamaulipas, el diseño de filtros con capacitadores conmutados y un paquete de diseño de circuitos integrados que se transfería a nivel nacional y latinoamericano a través de los cursos que se daban.

A finales de los ochenta y principios de los noventa, narra el Dr. Linares, hubo  una época difícil por la falta de recursos ya que el laboratorio de microelectrónica era muy caro.

“En 1996 se da un nuevo impulso al Laboratorio con proyectos del Dr. Alfonso Torres cuando, además de la tecnología CMOS, se desarrollaron nuevos dispositivos y sensores con nuevos materiales”.

Para el Dr. Mónico Linares el Laboratorio de Microelectrónica tiene relevancia por dos motivos: “fue la base para la creación del LIMEMS, que es más moderno y completo, pero muchas etapas del proceso tienen su origen en el Laboratorio de Microelectrónica, y es la base para la formación de recursos humanos de alto nivel, como maestros y doctores, con fortalezas tanto teóricas como prácticas. La Microelectrónica y la Nanoelectrónica deben ser parte de una nueva estrategia que se debe aprovechar a nivel nacional, para resolver problemas específicos de  nuestro país”.

Para el Dr. Mario Moreno Moreno, investigador del INAOE y jefe actual del Laboratorio, la relevancia de esta infraestructura radica en dos aspectos: “Uno, lo que se hace ahí, que son dispositivos semiconductores y, dos, la formación de recursos humanos. El Laboratorio lleva más de una año trabajando durante la pandemia. Cada año, se atiende a alrededor de 15 estudiantes de las coordinaciones de electrónica y óptica de INAOE principalmente y se gradúan en promedio unos diez estudiantes que realizan sus tesis en el laboratorio”.

El Dr. Moreno agrega: “en la actualidad nos hemos vuelto especialistas en el desarrollo y la fabricación de una gran diversidad de sensores, desde radiación infrarroja, ultravioleta, pasando por sensores biológicos, como un sensor para detectar la bacteria e-coli, proyecto desarrollado por la Dra. Reyes. También se ha desarrollado una gran variedad de nanomateriales y proyectos relacionados con el Covid-19. También tenemos un desarrollo importante de celdas solares que utilizan obleas de silicio como elemento activo, las cuales se fabrican con un proceso no tan simple que tiene que ver con procesos de difusión de átomos dopantes, películas antirreflejantes, texturizado de la superficie de la oblea de silicio para formar nanopirámides, con eficiencias del más del 16 por ciento, lo cual nos coloca como líderes en este aspecto a nivel nacional”.