Le physicien Igor Kaganovich du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du Department of Energy (DOE) et ses collaborateurs ont découvert une partie de la physique qui rend possible la gravure de puces informatiques en silicium, qui alimentent les téléphones portables, des ordinateurs, et une vaste gamme d'appareils électroniques. Spécifiquement, l'équipe a découvert comment le gaz chargé électriquement connu sous le nom de plasma rend le processus de gravure plus efficace qu'il ne le serait autrement. La recherche, publié dans deux articles parus dans les numéros de septembre et décembre 2016 de Physique des plasmas , a été soutenu par le Bureau des sciences du DOE (FES).
Kaganovitch, Adjoint au chef du département de théorie PPPL, avec Dmytro Sydorenko de l'Université de l'Alberta, savait que le procédé de gravure plasma était efficace, mais ne savaient pas exactement comment le processus fonctionnait. Ils ont donc étudié les fondements théoriques du processus.
Pendant le processus de gravure, un morceau de silicium est placé dans une chambre et immergé dans une fine couche de plasma, environ deux centimètres de large. Le plasma contient également deux électrodes espacées de quelques centimètres qui produisent un faisceau d'électrons. Lorsque les électrons traversent le plasma, ils déclenchent un processus connu sous le nom d'instabilité à deux flux, qui excite les ondes plasma qui permettent au plasma de graver le silicium plus efficacement.
Sydorenko et Kaganovich ont modélisé ce processus. Ils ont montré que les ondes créées par le faisceau d'électrons peuvent devenir beaucoup plus intenses que dans les plasmas qui ne sont pas délimités par des électrodes. En d'autres termes, lorsqu'un plasma est borné, la vague entraînée par l'instabilité à deux flux peut devenir très forte. "Les simulations indiquent que le placement de plasma dans une paire d'électrodes favorise l'excitation de grandes ondes de plasma, qui conduisent alors à l'accélération des électrons du plasma qui peuvent aider à la gravure, " a déclaré Kaganovitch.
Comprendre la physique sous-jacente à la technique de gravure au plasma pourrait aider les chercheurs à concevoir des processus plus efficaces pour graver des circuits sur des puces de silicium.
PPPL, sur le campus Forrestal de l'Université de Princeton à Plainsboro, NEW JERSEY., est consacré à la création de nouvelles connaissances sur la physique des plasmas - ultra-chaud, gaz chargés et au développement de solutions pratiques pour la création d'énergie de fusion. Le laboratoire est géré par l'Université pour le Bureau des sciences du Département de l'énergie des États-Unis, qui est le plus grand partisan de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis, et s'efforce de relever certains des défis les plus urgents de notre époque. Pour plus d'informations, veuillez visiter science.energy.gov.
