Les ingénieurs de Purdue développent un nouvel outil pour la production de semi-conducteurs ultrafins

8 mai 2023

WEST LAFAYETTE, Ind., 8 mai 2023 - Les ingénieurs de l'Université Purdue ont développé un outil en instance de brevet pour rendre la fabrication de semi-conducteurs ultrafins plus cohérente, contrôlable et reproductible que les méthodes traditionnelles.

Thomas Beechem, professeur agrégé de génie mécanique au College of Engineering, dirige une équipe de recherche qui a créé un outil qui utilise un processus de transfert à sec pour déplacer le graphène et d'autres matériaux 2D ultrafins du substrat de croissance où ils sont synthétisés vers un substrat de l'appareil. Une vidéo de deux minutes montre l'outil collectant du graphène à partir d'une feuille de cuivre et le plaçant sur une plaquette de silicium.

"Tout le monde veut que son électronique soit plus petite, plus rapide, plus rapide et plus puissante. Mais les transistors deviennent de plus en plus petits, ce qui signifie que l'industrie des semi-conducteurs regarde au-delà du silicium", a déclaré Beechem. "Les fabricants pensent à des matériaux qui n'ont que des atomes d'épaisseur, comme le graphène et le bisulfure de molybdène, ou MoS2, mais les substrats sur lesquels ils poussent le mieux ne sont pas les meilleurs pour fabriquer des appareils.

« Le défi consiste à déplacer le matériau du substrat de croissance vers une plate-forme adaptée à la fabrication d'appareils. À l'heure actuelle, ce transfert est un processus artisanal réalisé de manière ponctuelle, mais les travailleurs ne peuvent pas le faire à grande échelle.

L'outil Purdue décolle les matériaux 2D d'un substrat et les place sur un autre. Beechem a déclaré qu'il offre aux utilisateurs plus de contrôle et de degrés de liberté, y compris la création de leurs propres recettes pour un processus évolutif. Utilisant un processus de transfert à sec, l'outil élimine également le besoin de graver des matériaux qui contaminent facilement les couches ultrafines.

"L'outil nous permet de contrôler plusieurs aspects du décollement d'échantillons d'un substrat : quelle force est utilisée pour saisir l'échantillon ? À quelle vitesse décolle-t-on ? Quel angle contactons-nous le matériau 2D avec le tampon ?" dit Beechem.

"L'objectif est d'ouvrir l'espace paramétrique pour développer des recettes de fabrication de matériaux 2D de la même manière que nous le faisons pour tous les processus se déroulant dans une salle blanche pour semi-conducteurs. Les utilisateurs peuvent essayer différents degrés de liberté - pas seulement de haut en bas, mais aussi de rotation comme bien - pour trouver la meilleure recette pour leur substrat de croissance particulier et leur plate-forme d'appareils."

La prochaine étape pour développer l'outil de commercialisation est de se connecter avec des partenaires industriels qui recherchent des moyens de normaliser la fabrication de dispositifs 2D.

"Les matériaux bidimensionnels sont les chouchous des laboratoires depuis plus d'une décennie maintenant", a déclaré Beechem. "Pour les faire sortir de la paillasse du laboratoire et les faire entrer dans le monde réel, des outils doivent être développés pour permettre leur intégration évolutive dans les usines commerciales. Notre outil va dans cette direction pour tenter de transformer un processus douteux en laboratoire en quelque chose de plus automatique."

Beechem a divulgué l'outil au bureau de commercialisation de la technologie de la Purdue Research Foundation, qui a déposé une demande de protection par brevet sur la propriété intellectuelle. Les partenaires industriels intéressés à développer davantage la technologie pour le marché doivent contacter Dhananjay Sewak, [email protected], à propos de 2023-BEEC-69991, "Méthode mécanique pour transférer un matériau bidimensionnel via un contrôle thermomécanique".

Beechem a reçu un financement du programme Sandia National Laboratories Laboratory Diriged Research and Development (LDRD) pour créer et développer ce travail.

La poursuite persistante de Purdue de l'avancement des micropuces grâce à l'innovation, aux partenariats et aux programmes est mise en évidence dans un tour d'horizon en ligne des nouvelles.

À propos de l'Université Purdue

L'Université Purdue est une institution de recherche publique de premier plan qui développe des solutions pratiques aux défis les plus difficiles d'aujourd'hui. Classée au cours de chacune des cinq dernières années comme l'une des 10 universités les plus innovantes des États-Unis par US News & World Report, Purdue propose des recherches révolutionnaires et des découvertes hors du commun. Engagé dans l'apprentissage pratique et en ligne, dans le monde réel, Purdue offre une éducation transformatrice à tous. Engagé en faveur de l'abordabilité et de l'accessibilité, Purdue a gelé les frais de scolarité et la plupart des frais aux niveaux de 2012-2013, permettant à plus d'étudiants que jamais d'obtenir leur diplôme sans dette.

À propos du bureau de la commercialisation de la technologie de la Purdue Research Foundation

Au cours de l'exercice 2022, le bureau a signalé 157 accords finalisés avec 237 technologies signées, 379 divulgations reçues et 169 brevets américains délivrés. Le bureau est géré par la Purdue Research Foundation, qui a reçu le 2019 Innovation and Economic Prosperity Universities Award for Place de l'Association of Public and Land-grant Universities. En 2020, IPWatchdog Institute a classé Purdue au troisième rang national pour la création de startups et dans le top 20 pour les brevets. La Purdue Research Foundation est une fondation privée à but non lucratif créée pour faire avancer la mission de l'Université Purdue. Contactez [email protected] pour plus d'informations.

Source : Steve Martin, Université Purdue