Les chercheurs du RIT ont trouvé un processus de fabrication plus efficace pour produire des semi-conducteurs utilisés dans les appareils électroniques d'aujourd'hui. Ils ont également confirmé que des matériaux autres que le silicium peuvent être utilisés avec succès dans le processus de développement, ce qui pourrait augmenter les performances des appareils électroniques. Ce processus de fabrication, le I-MacEtch, ou méthode de gravure chimique inversée assistée par métal - peut aider à répondre à la demande croissante de nanotechnologies plus puissantes et plus fiables nécessaires pour les cellules solaires, smartphone, grilles de télécommunications et nouvelles applications en photonique et informatique quantique.

"Ce qui est nouveau dans notre travail, c'est que pour la première fois, nous cherchons à appliquer le traitement I-MacEtch aux matériaux indium-gallium-phosphure. I-MacEtch est une alternative à deux approches conventionnelles et est une technique qui a été utilisée dans le terrain - mais les matériaux qui ont été explorés sont assez limités, " dit Parsian Mohseni, professeur adjoint d'ingénierie des microsystèmes au Kate Gleason College of Engineering du RIT. Il est également directeur du laboratoire EINS de l'université.

Les demandes d'amélioration de la puissance de traitement informatique ont conduit les chercheurs à explorer à la fois de nouveaux procédés et d'autres matériaux au-delà du silicium pour produire des composants électroniques, expliqua Mohseni. Le procédé I-MacEtch combine les avantages de deux méthodes traditionnelles :la gravure humide et la gravure ionique réactive, ou REI. Le phosphure d'indium-gallium est l'un des nombreux matériaux testés pour compléter le silicium afin d'améliorer la capacité actuelle du traitement des semi-conducteurs.

"C'est un matériau très connu et qui a des applications dans les industries de l'électronique et des cellules solaires, " dit-il. " Nous ne réinventons pas la roue; nous mettons en place de nouveaux protocoles de traitement du matériel existant plus rentables, et un processus plus durable."

Les dispositifs semi-conducteurs sont créés sur des plaquettes grâce à un processus en plusieurs étapes pour enrober, enlever ou modeler les matériaux conducteurs. Les procédés traditionnels sont la gravure humide, où un échantillon avec des aspects bloqués est immergé dans un bain acide pour éliminer les substances, et gravure ionique réactive, où les ions bombardent les surfaces exposées de la plaquette pour modifier ses propriétés chimiques et éliminer les matériaux dans ces régions exposées. Les deux ont été utilisés pour développer les motifs électroniques complexes sur les circuits et utilisent le silicium comme base pour ce type de motif. L'amélioration des méthodes de structuration par I-MacEtch pourrait signifier une réduction de la complexité de fabrication de divers dispositifs photoniques et électroniques.

Les chercheurs et les scientifiques de la fabrication de semi-conducteurs ont largement utilisé MacEtch pour traiter le silicium. À la fois, des évaluations d'autres matériaux de la gamme III-V d'éléments individuels pouvant être propices à ce même type de fabrication avec des avantages similaires sont en cours. Dans ses recherches, Mohseni étudie également différents alliages de ces matériaux III-V, à savoir les alliages ternaires tels que l'indium-gallium-phosphure (InGaP).

La recherche détaillée dans le prochain numéro de l'American Chemical Society's Matériaux appliqués et interfaces la revue met en évidence comment la méthodologie de nanofabrication a été appliquée à InGaP et comment elle peut avoir un impact sur le traitement des applications de dispositifs et la génération de caractéristiques de semi-conducteur à rapport d'aspect élevé et à l'échelle nanométrique, dit Thomas Wilhelm, doctorant en ingénierie des microsystèmes et premier auteur de l'article. La nouvelle méthode de traitement peut être importante dans le développement de réseaux ordonnés de structures à rapport d'aspect élevé telles que les nanofils.

Pour les cellules solaires, l'objectif est de minimiser le rapport coût/puissance produite, et s'il est possible de baisser le coût de fabrication de la cellule, et d'en augmenter l'efficacité, cela améliore l'appareil dans son ensemble. Explorer de nouvelles méthodes de fabrication de l'existant, documents pertinents d'une manière qui permette plus rapidement, un traitement moins coûteux et mieux contrôlé en combinant les avantages de la gravure humide et du RIE a été au centre des travaux de Mohseni. L'amélioration du processus permet d'éviter les coûts, volumineux, méthodes de traitement dangereuses.

« Nous utilisons une simple configuration de paillasse et nous nous retrouvons avec des structures très similaires ; en fait, on peut affirmer qu'ils sont de meilleure qualité que les structures que nous pouvons générer avec RIE pour une fraction du coût et avec moins de temps, moins de marches partout, sans les conditions de température plus élevées ou une instrumentation coûteuse, " il a dit.