L’ingénieur texan Chih-Hao Chang dans son laboratoire avec un étudiant. Crédit : Université du Texas à Austin
Des professeurs de l’école d’ingénierie Cockrell ont mis au point une imprimante rare dans le cadre d’un projet plus vaste visant à accélérer la production et à réduire les coûts de fabrication des semi-conducteurs essentiels à l’électronique moderne.
Actuellement, la fabrication de semi-conducteurs présente un coût d’entrée si élevé que seules quelques entreprises dans le monde peuvent la réaliser à l’échelle industrielle. La lithographie ultraviolette extrême (EUV: Extreme Ultraviolet) utilise des machines pour « imprimer » des circuits sur un substrat de silicium grâce à un système complexe de miroirs, d’étain et d’un masque, qui deviennent ensuite les puces informatiques intégrées aux téléphones, ordinateurs portables et autres appareils.
Les imprimantes lithographiques EUV coûtent généralement plus de 200 millions de dollars et occupent une pièce entière. Texas Engineers et ses partenaires ont créé un appareil de lithographie EUV de table en simplifiant l’imprimante traditionnelle au maximum. Ce système est plus polyvalent pour les chercheurs, plus modulaire et moins cher.
Ils ont associé ce nouveau dispositif à une technique d’impression appelée structuration 3D volumétrique, qui surmonte un obstacle majeur des procédés existants. La lithographie EUV commerciale ne peut imprimer que des nanostructures 3D par étapes 2D, couche par couche.
« L’impression proprement dite ne devrait pas prendre beaucoup de temps », a déclaré Chih-Hao Chang, l’un des principaux auteurs d’un nouvel article publié dans Nano Letters . « Mais le traitement peut prendre des jours. »
Dispositif de lithographie de table pour semi-conducteurs. Crédit : Université du Texas à Austin
Chang, professeur au département de génie mécanique Walker, a collaboré avec d’autres chercheurs pour mettre au point une technique d’impression parallèle de nanostructures 3D : plusieurs « couches » à la fois. L’exposition ne prend que quelques minutes, et non plusieurs jours.
Ces recherches découlent du concours Future of Semiconductors (FuSe2) de la National Science Foundation (NSF FuSe2), qui vise à réduire le coût de la recherche dans ce domaine scientifique crucial.
Les travaux se poursuivent. L’équipe de Cockrell a déjà testé un matériau EUV conçu par ses partenaires de recherche, l’Université du Texas à Dallas et l’Université Johns Hopkins, et d’autres tests sont prévus. Grâce à une petite imprimante, la recherche peut être menée beaucoup plus rapidement.
Actuellement, ce procédé permet uniquement de réaliser des motifs périodiques, ce qui est particulièrement utile pour les puces mémoire et la photonique. L’objectif ultime, qui reste à plusieurs années, est de créer des imprimantes plus rapides et des fonctionnalités plus complexes pour des commutateurs encore plus petits au sein des semi-conducteurs, afin d’accroître la puissance de calcul de chaque puce.
« Au-delà de la fabrication de semi-conducteurs, la capacité à structurer des nanostructures 3D peut trouver des applications en médecine pour les nanomédicaments, l’informatique quantique ou la synthèse de nouveaux matériaux », a déclaré Saurav Mohanty, un récent doctorant du groupe et le premier auteur de l’étude.
