Le MIT invente les puces qui s'assemblent toutes seules

17 mars 2010 à 12h02
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Partant du constat que « les procédés de fabrication des puces électroniques n'ont que peu changé depuis 50 ans », des chercheurs du Massachussets Institute of Technology (MIT) ont orienté leurs efforts sur une nouvelle technologie : l'auto-assemblage par affinité moléculaire. Alors que la photolithographie, qui oblige à construire la puce couche par couche, « va trouver ses limites avec la taille toujours plus petite des composants », ce nouveau procédé explore la possibilité d'utiliser des molécules qui s'arrangent toutes seules sur un modèle complexe pour créer des puces minuscules.

Actuellement, la photolithographie oblige à empiler des couches de silicium, de métal ou autre sur une puce et de les assembler avec un matériau photosensible. La lumière passe par une sorte de pochoir (un « masque ») et projette un schéma complexe sur la résine photosensible, qui durcit aux endroits exposés. Le reste de la résine est évacué et les couches inférieures de matériaux sont gravées par procédé chimique. Mais les puces deviennent trop petites, malgré les astuces trouvées par les industriels, pour poursuivre longtemps ce type de fabrication.

Un moyen évident de poursuivre la réduction de la taille des puces, serait d'utiliser des faisceaux d'électrons pour transférer les modèles de masque aux couches de résine photosensible. Mais contrairement à la lumière, qui peut passer à travers un masque et exposer une puce en une seule fois, un faisceau d'électrons doit se déplacer d'avant en arrière à travers la surface d'une puce en lignes parallèles, comme une moissonneuse le long des rangées de blé. C'est donc beaucoup plus précis, mais aussi beaucoup plus long, ce qui accroit significativement le coût du procédé par rapport à la photolithographie.

Les chercheurs du MIT ont donc utilisé cette méthode avec parcimonie, pour créer des schémas minuscules sur une puce de silicium, avec des points d'attache. Ils ont ensuite déposé des polymères spécialement conçus sur la puce. Ces polymères sont composés de molécules dans lesquelles des unités moléculaires plus petites et répétitives sont liées en longues chaînes. Les polymères prennent alors spontanément le schéma de la puce de silicium comme modèle.

Karl Berggren, l'un des deux chercheurs à l'origine du projet avec Caroline Ross, explique le phénomène par la présence de deux co-polymères dans le matériau : « c'est comme des spaghettis et des tagliatelles dans un plat. Ils n'aiment pas se mélanger, alors tous les spaghettis fins vont aller d'un côté, et tous les tagliatelles de l'autre. Sauf qu'ils ne peuvent pas, puisqu'ils sont liés. Ils vont alors s'organiser selon des schémas prévisibles. » Prévisibles, et utiles. En modifiant la longueur des chaînes, les proportions des deux polymères, la forme et l'emplacement des points d'attache sur la puce de silicium, Ross et Berggren ont pu produire un spectre large de schémas utiles en électronique.

L'un des deux polymères développés se consume lorsqu'il est exposé à un gaz à l'état plasma (donc chargé d'électricité), tandis que l'autre se transforme en verre. La couche de verre pourra ainsi jouer le rôle de la résine dans la photolithographie, et protéger une partie de la couche de silicium pendant que les produits chimiques se débarrassent du reste.
Modifié le 01/06/2018 à 15h36
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