Une nouvelle méthode laser pour traiter la surface des cristaux de silicium

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Une équipe de chercheurs menée par le Professeur, Philip Cohen, directeur du département d’électronique et d’informatique à l’Université de Minneapolis, vient de présenter une méthode pour traiter la surface des cristaux de silicium plus efficacement et à moindre coût. La technique repose sur l’utilisation d’un faisceau laser, dont la fréquence est telle qu’elle permet d’enlever les atomes d’hydrogènes présents à la surface du silicium. Pour éviter l’oxydation qui a lieu à la surface du silicium, de l’hydrogène est déposé au début des étapes de fabrication. Cet hydrogène doit ensuite être enlevé pour poursuivre la fabrication des composants. Ce procédé "d’épuration" des cristaux de silicium est une étape cruciale qui nécessite habituellement une énergie importante. Parce que cette nouvelle approche permet d’obtenir des cristaux de silicium "purs" sans chauffer ni introduire des impuretés, elle élimine une barrière importante dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs ouvrant la voix à des composants plus performants et meilleur marché.
Les tentatives d’utilisation d’un laser pour casser des liaisons chimiques spécifiques se heurtent généralement au fait que les molécules cibles absorbent rapidement l’énergie lumineuse et la transforment en chaleur. Cette chaleur ne permet pas de sélectionner un type précis de liaison chimique : les liens les plus faibles se cassent en premier, laissant les liens visés intacts.
En tirant partie des capacités du "Free Electron Laser Center" (FEL), Cohen et ses collègues ont pu produire de la lumière dans la partie infrarouge du spectre. Ils ont trouvé une fréquence qui à température ambiante casse les liaisons avec les atomes d’hydrogène. La raison qui explique cette réussite est que le silicium est fortement transparent aux longueurs d’ondes infrarouges employées. Ainsi, la lumière passe à travers le cristal sans interagir avec celui-ci ce qui ne produit peu ou pas d’énergie calorifique. L’équipe a également constaté que des liaisons chimiques avec des isotopes plus lourds (deutérium) de l’hydrogène résonnent à des fréquences différentes. Par conséquent, cette nouvelle technique est suffisamment fine pour distinguer et choisir une cible parmi des liaisons chimiques pourtant très semblables.
Ce projet de recherche est financé en partie par la NSF et la nouvelle technologie issue de ces travaux est en train d’être breveté.

Source :


- Site Web de l’Université du Minnesota : http://www1.umn.edu/umnnews/Feature_Stories/Good_vibrations_lead_to_better_electronics.html
- Journal of Science, 19/05/2006 (312, pp 1024-1026)

Rédacteur :

Raphaël Allègre, deputy-stic.mst@consulfrance-sanfrancisco.org
Mission pour la Science et la Technologie, San Francisco

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….