Les morts-vivants vivent plus longtemps : le germanium prépare les puces de silicium pour l’avenir

10. novembre 2022 | Technologies

Une équipe de chercheurs développe une nouvelle interface pour les composants semi-conducteurs en silicium-germanium.

Les puces informatiques en silicium constituent l’épine dorsale de la technologie de l’information, mais avec une miniaturisation toujours plus poussée et des performances toujours plus élevées, le matériau semi-conducteur atteint ses limites. C’est là que le nitrure de gallium (GaN) prend le relais, par exemple dans les puces pour la technologie radio 5G, qui ne présentent aucune perte de performance malgré les températures élevées.

Des scientifiques de l’université technique de Vienne, en collaboration avec des équipes de recherche de Linz et de Thoune (Suisse), viennent de montrer qu’il ne faut pas pour autant abandonner le silicium en tant que matériau pour puces. Leur recherche se base sur le semi-conducteur composé silicium-germanium, qui est utilisé depuis de nombreuses années, mais qui possède un potentiel encore inexploité. Selon les scientifiques, il faudrait pour cela augmenter la part de germanium, ce qui permettrait d’accroître nettement l’efficacité énergétique ainsi que les fréquences d’horloge réalisables. Des ordinateurs plus rapides ou même des composants quantiques entièrement nouveaux seraient alors envisageables.

De nouvelles chances pour une vieille connaissance

Mais l’utilisation du germanium pose un problème, car ce métal technologique, leader dans le domaine des semi-conducteurs jusque dans les années 1970, réagit très différemment du silicium dès qu’il entre en contact avec l’oxygène au cours du processus de fabrication. La multitude d’oxydes qui peuvent se former à cette occasion a pour conséquence que les composants présentent des propriétés électroniques différentes, explique Masiar Sistani de l’Institut d’électronique des solides de l’Université technique de Vienne. Cela pose un problème lorsque le matériau est relié à des contacts métalliques, car on ne peut pas être sûr que l’élément fini répondra aux exigences.

Les chercheurs ont trouvé la solution à ce problème dans un procédé présenté dans la revue spécialisée Small, qui exclut la contamination de l’interface entre l’aluminium et le silicium-germanium. Les éléments décisifs sont une couche intermédiaire de silicium pur et le chauffage contrôlé de la structure à environ 500 degrés Celsius. Les atomes d’oxygène n’ont pas l’occasion de pénétrer dans cette interface ultra-pure dans le cadre de ce nouveau processus, poursuit Sistani.

Le procédé de fabrication est reproductible et peut être utilisé assez rapidement dans l’industrie des puces, explique le professeur Walter Weber, directeur de l’Institut d’électronique des solides. Les systèmes nécessaires y sont déjà disponibles. La voie est ainsi ouverte à une multitude de dispositifs nanoélectroniques, optoélectroniques et quantiques de la prochaine génération, a-t-il ajouté.

Photo: iStock/kynny

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