Fig. 1De :Cadres d'imidazolate zéolitique déposés en phase vapeur en tant que diélectriques ultra-bas k remplissant les lacunes Deux voies proposées pour l'intégration de diélectriques MOF ultra-bas k dans des interconnexions sur puce via le processus MOF-CVD. Les voies A et B diffèrent par la manière dont la couche précurseur MOF est formée autour des fils d'interconnexion. Dans la voie A, l'oxyde métallique à transformer en MOF est déposé après passivation des lignes métalliques, tandis que la route B repose sur la conversion sélective de l'oxyde métallique formé par l'oxydation contrôlée du motif métallique
Des chercheurs de la KU Leuven et de l'imec ont développé avec succès une nouvelle technique pour isoler les micropuces. La technique utilise des charpentes métallo-organiques, un nouveau type de matériaux constitué de nanopores structurés. À long terme, cette méthode peut être utilisée pour le développement de puces encore plus petites et plus puissantes qui consomment moins d'énergie. L'équipe a reçu une subvention ERC Proof of Concept pour poursuivre ses recherches.
Les puces informatiques sont de plus en plus petites. Ce n'est pas nouveau :Gordon Moore, l'un des fondateurs du fabricant de puces Intel, déjà prédit en 1965. La loi de Moore stipule que le nombre de transistors dans une puce, ou circuit intégré, double tous les deux ans environ. Ce pronostic a ensuite été ajusté à 18 mois, mais la théorie tient toujours. Les puces sont de plus en plus petites et leur puissance de traitement augmente. De nos jours, une puce peut avoir plus d'un milliard de transistors.
Mais cette réduction continue de la taille s'accompagne également d'un certain nombre d'obstacles. Les commutateurs et les fils sont emballés ensemble si étroitement qu'ils génèrent plus de résistance. Cette, à son tour, fait que la puce consomme plus d'énergie pour envoyer des signaux. Pour avoir une puce qui fonctionne bien, vous avez besoin d'une substance isolante qui sépare les fils les uns des autres, et garantit que les signaux électriques ne sont pas perturbés. Cependant, ce n'est pas une chose facile à réaliser à l'échelle nanométrique.
Cristaux nanoporeux
Une étude menée par le professeur de la KU Leuven Rob Ameloot (Département des systèmes microbiens et moléculaires) montre qu'une nouvelle technique pourrait apporter la solution. "Nous utilisons des structures métal-organiques (MOF) comme substance isolante. Ce sont des matériaux constitués d'ions métalliques et de molécules organiques. Ensemble, ils forment un cristal à la fois poreux et solide."
Pour la première fois, une équipe de recherche de la KU Leuven et de l'imec ont réussi à appliquer l'isolation MOF au matériel électronique. Une méthode industrielle appelée dépôt chimique en phase vapeur a été utilisée pour cela, explique le chercheur postdoctoral Mikhail Krishtab (Département des systèmes microbiens et moléculaires). "D'abord, nous plaçons un film d'oxyde sur la surface. Puis, on le laisse réagir avec la vapeur de la matière organique. Cette réaction provoque l'expansion du matériau, formant les cristaux nanoporeux."
"Le principal avantage de cette méthode est qu'elle est ascendante, " dit Krishtab. " Nous déposons d'abord un film d'oxyde, qui gonfle alors jusqu'à un matériau MOF très poreux. On peut le comparer à un soufflé qui gonfle au four et devient très léger. Le matériau MOF forme une structure poreuse qui comble tous les espaces entre les conducteurs. C'est ainsi que nous savons que l'isolation est complète et homogène. Avec d'autre, méthodes descendantes, il y a toujours le risque de petits trous dans l'isolation."
Puissant et économe en énergie
Le groupe de recherche du professeur Ameloot a reçu une subvention ERC Proof of Concept pour développer davantage la technique, en collaboration avec Silvia Armini de l'équipe imec travaillant sur des matériaux diélectriques avancés pour les nanopuces. « Chez imec, nous avons l'expertise pour développer des solutions à base de wafer, faire évoluer les technologies du laboratoire à l'usine et ouvrir la voie à la réalisation d'une solution manufacturable pour l'industrie de la microélectronique."
"Nous avons montré que le matériau MOF a les bonnes propriétés, " Ameloot continue. " Maintenant, il ne nous reste plus qu'à peaufiner la finition. La surface des cristaux est encore irrégulière pour le moment. Nous devons lisser cela pour intégrer le matériau dans une puce."
Une fois la technique perfectionnée, il peut être utilisé pour créer puissant, de petites puces qui consomment moins d'énergie.
Ameloot : « Diverses applications d'IA nécessitent beaucoup de puissance de traitement. Pensez aux voitures autonomes et aux villes intelligentes. Les entreprises technologiques sont constamment à la recherche de nouvelles solutions à la fois rapides et économes en énergie. Notre recherche peut être une contribution précieuse à une nouvelle génération. de chips."
