Actualité web & High tech sur Usine Digitale

Recevez chaque jour toute l'actualité du numérique

x

Épreuve de vérité pour la nano-impression

Une technologie créatrice de motifs nanoélectroniques par impression va se confronter à la réalité industrielle, avec la production de mémoires flash. Et elle compte bien tenir ses promesses.
Twitter Facebook Linkedin Flipboard Email
×

Épreuve de vérité pour la nano-impression
Toshiba travaille sur l’application de la lithographie par nano-impression sur des mémoires flash. © Legende Noir Legende Noir Legende Noir Legende Noir Legende Noir

L’heure de vérité approche pour la lithographie par nano-impression. Cette technologie d’impression de motifs de circuits intégrés électroniques s’apprête à franchir une étape cruciale de son industrialisation. Deux grands acteurs des semi-conducteurs ont annoncé officiellement leurs intentions de l’utiliser pour la fabrication de mémoires flash : Toshiba au Japon et SK Hynix en Corée du Sud. Canon devrait commercialiser les équipements nécessaires avant la fin de l’année. L’occasion d’en vérifier les promesses réelles à l’échelle industrielle.

 

La lithographie constitue l’étape la plus critique et la plus coûteuse de la fabrication de puces électroniques. Avec les technologies optiques et électroniques à l’œuvre depuis cinquante ans, les motifs des circuits intégrés sont gravés par enlèvement de matière. Les équipements coûtent de plus en plus chers, jusqu’à plusieurs centaines de millions de dollars pour les plus avancés. Inventée il y a vingt ans par Stephen Chou, alors professeur à l’université du Minnesota, aux états-Unis, la lithographie par nano-impression se présente comme une alternative alléchante. "C’est comme un gaufrier à l’échelle nanométrique, explique Stephan Landis, responsable de groupe de recherche au CEA-Leti. Les motifs sont créés en un seul coup par déformation mécanique d’une résine à l’aide d’un tampon, appelé moule. Par sa simplicité, ce procédé offre un grand potentiel d’accélération et de réduction des coûts de fabrication. L’équipement industriel reviendrait au maximum à quelques millions de dollars."

 

Des travaux en cours d’élaboration

 

Plusieurs variantes sont à l’étude. Elles se répartissent en deux classes. La première s’appuie sur des résines plus ou moins visqueuses qui, une fois déformées, sont solidifiées par rayonnement UV. Elle offre l’avantage d’être simple à contrôler mais impose un moule transparent aux rayons ultraviolets en quartz très onéreux. La seconde s’applique à des résines spéciales qu’il faut ramollir avant impression en les chauffant jusqu’à la température de transition vitreuse et qui se solidifient ensuite par refroidissement. Elle entraîne des contraintes compliquées à contrôler, mais se contente d’un moule ordinaire en silicium.

 

Les promesses de cette technologie ont été prouvées non seulement en laboratoire mais aussi au niveau industriel dans des applications de niches relevant du "more than Moore" comme les composants photoniques, les capteurs ou les puces biologiques. Dans ces domaines, pas besoin de gravure nec plus ultra. La priorité va plutôt à la réduction des coûts de fabrication. "Beaucoup d’industriels utilisent déjà la lithographie par nano-impression pour gagner en compétitivité, mais se gardent bien de le dire", confie Stephan Landis. Ce serait le cas des fabricants de LED Seoul Semiconductor en Corée du Sud, ou Nichia au Japon.

 

Mais le véritable enjeu réside dans les puces relevant de la loi de Moore qui ont toujours besoin d’augmenter leur densité en passant à une gravure plus fine. C’est tout l’objet des travaux menés conjointement par Canon et Toshiba dans les mémoires flash. Le choix de démarrer par cette famille de puces n’est pas fortuit. Elles présentent le même motif répété à chaque cellule de la puce. Une construction qui simplifie le moule, dont la réalisation constitue l’un des principaux verrous de cette technologie. "Le moule revient cher, très cher", confie Pascal Metzer, patron de SET, fournisseur français d’équipements de nano-impression.

 

Un autre verrou réside dans la maîtrise de l’alignement du moule par rapport à la plaquette de silicium. Dans les circuits de type "more than Moore", il est possible d’utiliser un moule de la taille de la plaquette. En un seul coup, tous les circuits du Wafer sont imprimés. "Nous avons démontré en labo qu’il était possible d’obtenir avec ce procédé une résolution de 10 nanomètres sur les plaquettes de 200 mm de diamètre et de 100 nm sur celles de 300 mm", atteste Stephan Landis. Mais les mémoires réclament une résolution supérieure qui oblige à imprimer la plaquette en plusieurs coups avec un moule plus petit. D’où l’importance de la précision de l’alignement. Canon affirme avoir déjà atteint la précision exigée.

 

Technologie et rendement, le défi à relever

 

Si Toshiba et SK Hynix réussissent leur pari, le marché des équipements de lithographie par impression, estimé par Yole Développement entre 20 et 25 millions de dollars aujourd’hui, pourrait être multiplié par 10 à 20 dans deux ans, selon le cabinet. La promesse est séduisante mais la prudence est de mise. "Il reste encore de nombreux défis à relever, modère Jean-Christophe Eloy, le PDG de Yole Développement. La technologie devra faire ses preuves en termes de rendements, une question très sensible dans les mémoires, de répétabilité de process et de production en continue, sept jours sur sept, de circuits en grands volumes. Son intégration dans les flots de fabrication existants constitue un autre challenge." C’est simple sur le papier mais compliqué dans la réalité.

One technologie pour :

Photonique LED, diodes laser, coupleurs optiques, capteurs d‘image

- Capteurs Cellules solaires, spectromètres, collecteurs d’énergie dans l’environnement…

- Biotechnologies Microseringues, puces ADN, laboratoires sur puce…

- Écrans plats Composants d’écrans LCD, comme les polarisateurs optiques ou les films tactiles

- Mémoires Mémoires flash, première grande application à venir dans les circuits intégrés avancés, suivie plus tard par celle des mémoires vives Dram

Réagir

* Les commentaires postés sur L’Usine Digitale font l’objet d’une modération par l’équipe éditoriale.

 
media
Suivez-nous Suivre l'Usine Digitale sur twitter Suivre l'Usine Digitale sur facebook Suivre l'Usine Digitale sur Linked In RSS Usine Digitale