Une équipe de chercheurs IBM à Zurich, Suisse avec le soutien de collègues de Yorktown Heights, New York a développé un système relativement simple, processus robuste et polyvalent pour la croissance de cristaux fabriqués à partir de matériaux semi-conducteurs composés qui leur permettront d'être intégrés sur des plaquettes de silicium - une étape importante vers la fabrication de futures puces informatiques qui permettront aux circuits intégrés de continuer à diminuer en taille et en coût même si leurs performances augmentent.

Apparaissant cette semaine en couverture du journal Lettres de physique appliquée , le travail peut permettre une extension à la loi de Moore, la célèbre observation de Gordon Moore selon laquelle le nombre de transistors sur un circuit intégré double environ tous les deux ans. Au cours des dernières années, certains membres de l'industrie ont émis l'hypothèse que notre capacité à suivre le rythme de la loi de Moore pourrait éventuellement s'épuiser à moins que de nouvelles technologies ne se présentent qui lui donneront une laisse.

"L'ensemble de l'industrie des semi-conducteurs veut maintenir la loi de Moore. Nous avons besoin de transistors plus performants alors que nous poursuivons la réduction d'échelle, et les transistors à base de silicium ne nous apporteront plus d'améliorations, " a déclaré Heinz Schmid, un chercheur d'IBM Research GmbH au laboratoire de recherche de Zurich en Suisse et l'auteur principal de l'article.

Pour les consommateurs, l'extension de la loi de Moore signifiera la poursuite de la tendance des nouveaux appareils informatiques ayant une vitesse et une bande passante croissantes à une consommation d'énergie et un coût réduits. La nouvelle technique peut également avoir un impact sur la photonique sur silicium, avec des composants photoniques actifs intégrés de manière transparente à l'électronique pour une plus grande fonctionnalité.

Comment le travail a été fait

L'équipe d'IBM a fabriqué des nanostructures monocristallines, comme les nanofils, nanostructures contenant des constrictions, et croisements, ainsi que des nanofils empilés en 3D, fabriqués avec des matériaux dits III-V. Fabriqué à partir d'alliages d'indium, gallium et arséniure, Les semi-conducteurs III-V sont considérés comme un futur matériau possible pour les puces informatiques, mais seulement s'ils peuvent être intégrés avec succès sur du silicium. Jusqu'à présent, les efforts d'intégration n'ont pas été très fructueux.

Les nouveaux cristaux ont été cultivés à l'aide d'une approche appelée épitaxie sélective assistée par modèle (TASE) utilisant le dépôt chimique en phase vapeur métal-organique, qui commence essentiellement à partir d'une petite zone et évolue vers une beaucoup plus grande, cristal sans défaut. Cette approche leur a permis de définir lithographiquement des matrices d'oxyde et de les remplir par épitaxie, en fin de compte faire des nanofils, carrefours croisés, nanostructures contenant des constrictions et des nanofils empilés en 3D en utilisant les processus à l'échelle déjà établis de la technologie Si.

"Ce qui distingue ce travail des autres méthodes, c'est que le semi-conducteur composé ne contient pas de défauts préjudiciables, et que le procédé est entièrement compatible avec la technologie actuelle de fabrication de puces, " a déclaré Schmid. " Il est important de noter que la méthode est également économiquement viable. "

Il a ajouté que davantage de développement sera nécessaire pour obtenir le même contrôle sur les performances des dispositifs III-V que celui qui existe actuellement pour le silicium. Mais la nouvelle méthode est la clé pour intégrer réellement les matériaux empilés sur la plate-forme de silicium, dit Schmid.