Nouveaux investissements dans la recherche sur les semi-conducteurs

Nouveaux investissements dans la recherche sur les semi-conducteurs

Nouveaux investissements dans la recherche sur les semi-conducteurs – Fraunhofer IISB et l'Université d'Erlangen-Nuremberg renforcent l’équipement en grands appareils dans le laboratoire de salle blanche.

Au Fraunhofer IISB à Erlangen, une nouvelle installation d’implantation d’ions est en cours de mise en service. L’appareil, pesant près de 15 tonnes et d’un coût d’environ 3 millions d’euros, sera installé dans la salle blanche de l’université d’Erlangen-Nuremberg, exploitée conjointement avec l’IISB. Cela permettra d’élargir considérablement les possibilités des deux établissements en matière de recherche et d’enseignement dans la technologie des semi-conducteurs pour la microélectronique, la nanoélectronique et l’électronique de puissance.

L’implantation d’ions est aujourd’hui la méthode standard industrielle pour le dopage des semi-conducteurs. Elle consiste à accélérer des ions des éléments dopants souhaités dans un champ électrique, puis à les projeter sur la surface des disques semi-conducteurs – également appelés wafers.

Selon la vitesse ou l’énergie et la dose avec lesquelles les éléments étrangers sont introduits dans le semi-conducteur, différents profils et profondeurs d’intrusion se forment dans le solide, par exemple dans un wafer de silicium. Grâce à cela, et en choisissant le matériau dopant lui-même, il est possible de régler précisément les propriétés électriques des semi-conducteurs. C’est une condition essentielle à la réalisation de composants semi-conducteurs modernes.

Le Fraunhofer IISB est l’un des principaux centres de recherche en Europe dans le domaine de l’implantation d’ions, avec une expérience de plusieurs décennies. Le nouvel implant d’ions du IISB remplace un ancien appareil et constitue l’un des investissements majeurs dans le cadre de la modernisation en cours de l’équipement de la salle blanche à Erlangen, financée par le ministère bavarois de l’Économie, le gouvernement fédéral et l’UE. Avec cette nouvelle installation, il sera possible de travailler sur des disques semi-conducteurs jusqu’à 200 mm de diamètre, contre 150 mm auparavant. De plus, la plage d’énergie pour l’accélération des ions sera considérablement élargie.

À l’avenir, des ions à charge simple pourront être produits dans une gamme d’énergie de 2 à 270 kiloélectronvolts (keV). En particulier dans la gamme d’énergie basse, cela permettra de créer des couches d’implantation très fines dans le semi-conducteur – essentiel pour la miniaturisation continue des composants. Il est également nouveau d’utiliser des ions à charge triple, ce qui permet des implantations avec des énergies maximales de 810 keV.

« La gamme de matériaux pour les éléments implantés comprend les dopants standards pour les wafers de silicium, comme le bore, le phosphore et l’arsenic, mais aussi des éléments tels que l’aluminium et l’azote pour le dopage du carbure de silicium, un semi-conducteur offrant de nombreuses possibilités, notamment pour l’électronique haute température et de puissance », explique le Dr Volker Häublein, responsable du groupe dédié à l’implantation d’ions au IISB. De plus, des « exotiques » tels que le césium, le rubidium ou le lanthane peuvent également être implantés pour des applications spécifiques en dehors de la technologie classique des semi-conducteurs.

La livraison de l’installation ainsi que son intégration dans la salle blanche représentent une logistique importante. Plus de 24 tonnes de matériel de transport ont nécessité l’utilisation de trois camions et d’un chariot élévateur lourd. Une structure spéciale en poutres d’acier et plaques d’aluminium épaisses stabilise le sol du laboratoire de salle blanche sous l’appareil lourd. L’université, en tant qu’hôte de la salle blanche, l’une des plus grandes de son genre en Allemagne et en Europe pour la recherche et l’enseignement, participe aux travaux de rénovation du niveau du laboratoire dans le bâtiment de la salle blanche.

« L’équipement modernisé de la salle blanche renforcera encore la coopération étroite et synergique entre le Fraunhofer IISB et l’université d’Erlangen. Outre l’extension des possibilités de recherche, la salle blanche constitue ainsi un environnement très attractif pour les étudiants en disciplines techniques, telles que l’électrotechnique ou la nanotechnologie », déclare le Prof. Dr Lothar Frey, directeur du IISB et titulaire de la chaire d’électronique des composants à l’université.

La modernisation de l’équipement de la salle blanche du Fraunhofer IISB est financée par des fonds du ministère bavarois de l’Économie, de l’Infrastructure, des Transports et de la Technologie, du ministère fédéral de l’Éducation et de la Recherche, ainsi que de l’UE.

Photo : Livraison de l’installation d’implantation dans la grande salle blanche de l’Université d’Erlangen-Nuremberg le 21 mai 2012. Fraunhofer IISB