(Phys.org) -- Lors de la recherche de la technologie pour augmenter la vitesse des ordinateurs et améliorer la densité de la mémoire, les meilleures choses viennent dans les plus petits paquets.

Un mouvement incessant vers des semi-conducteurs plus petits et plus précisément définis a incité les chercheurs du laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie (DOE) à développer une nouvelle technique qui peut considérablement améliorer l'efficacité et réduire le coût de préparation de différentes classes de matériaux semi-conducteurs.

La nouvelle découverte répond à certaines exigences de la « feuille de route » internationale des semi-conducteurs jusqu'en 2022, dépassant les dix années de progrès prévues avec une seule série d'expériences.

La plupart des motifs semi-conducteurs sont actuellement réalisés à l'aide d'un procédé connu sous le nom de photolithographie, dans lequel des portions d'un film mince sont sélectivement retirées pour créer un motif. Le motif dans ce film, connu sous le nom de résister, est gravé dans le semi-conducteur par exposition à un gaz ionisé. Ce gaz ronge également la résine elle-même, réduire le nombre de fois où le film peut être utilisé. Les résists particulièrement durables sont connus sous le nom de masques durs.

La volonté de créer des composants semi-conducteurs de plus en plus petits est souvent limitée par un phénomène connu sous le nom d'effondrement de domaine, a déclaré Seth Darling, nanoscientifique d'Argonne. La lithographie conventionnelle - la technique utilisée pour créer des motifs dans les matériaux - tente de créer des caractéristiques séparées comme les dents d'un peigne. Cependant, les lacunes dans la réserve qui sont trop profondes ont tendance à s'effondrer vers l'intérieur, ce qui rend le matériel inutile.

« Les ingénieurs ont essayé de nombreuses façons d'éviter cet effondrement, mais l'industrie s'y heurte constamment, », a déclaré Chéri.

En 2010, Darling et ses collègues ont développé une technique connue sous le nom de synthèse par infiltration séquentielle (SIS), qui utilisait des gaz pour faire croître des matériaux inorganiques durs à l'intérieur d'un film polymère mou. Le travail a été soutenu par le DOE Office of Science par le biais du Centre d'Argonne pour les matériaux à l'échelle nanométrique et du Centre de recherche sur l'énergie solaire d'Argonne-Northwestern.

L'un des avantages les plus notables de SIS est qu'il élimine le besoin de masques durs en photolithographie, selon Darling. "Les masques durs sont une vraie douleur quand il s'agit de traitement des semi-conducteurs - ils sont chers, compliqué, réduire la qualité du motif et ajouter des étapes supplémentaires, " a-t-il dit.

Selon Darling, La synthèse par infiltration séquentielle a déjà été identifiée par les principales sociétés de semi-conducteurs comme une technologie ayant le potentiel de surmonter plusieurs limitations différentes.

Dans une expérience récente, Darling et ses collègues d'Argonne ont montré que le SIS peut réellement éliminer l'effondrement des modèles, permettant la fabrication de matériaux qui ont des motifs avec des "rapports d'aspect plus élevés, ” qui mesure la hauteur d'un élément divisé par sa largeur.

En général, la lithographie cherche à créer des motifs avec des rapports d'aspect plus élevés tout en utilisant le moins de résistance possible. « D'habitude, il faut une certaine épaisseur de résine pour que le procédé fonctionne, », a déclaré Chéri. « Ce nouveau processus nous permet de supprimer une grande partie de ce problème. »

« L'un des plus grands avantages de cette nouvelle étude est que nous avons montré la possibilité d'utiliser le SIS pour la photolithographie, qui est l'un des processus les plus importants sur le plan industriel, », a déclaré Chéri. « Comme il y a de plus en plus de demande pour une meilleure électronique, les tailles de ces semi-conducteurs doivent continuer à devenir de plus en plus petites, et il devient d'autant plus important pour nous d'atteindre et de dépasser les repères que nous nous sommes fixés. »