Faire progresser la fabrication de dispositifs en graphène en Europe
Une ligne pilote expérimentale fait progresser les efforts de recherche européens visant à créer des dispositifs en graphène commercialement viables. Deux séries de plaquettes multi-projets (MPW pour «multi-project wafer») pour des dispositifs électroniques et optoélectroniques basés sur le graphène et des matériaux 2D apparentés ont été récemment achevées sur la ligne pilote. Les résultats ont été présentés dans une étude(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) récente, soutenue par les projets 2D-EPL et 2D-PL(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) financés par l’UE. Le graphène a été identifié pour la première fois comme un matériau électronique potentiel en 2004. Cependant, 20 ans plus tard, et malgré les efforts considérables déployés pour mettre au point des technologies de fabrication à grande échelle, l’industrie des semi-conducteurs n’a pas encore produit de dispositifs commercialement viables. La ligne pilote expérimentale pour les dispositifs électroniques et optoélectroniques créée dans le cadre du projet 2D-EPL est le résultat des efforts de l’UE pour soutenir la recherche dans cette direction. S’appuyant sur ces travaux, le projet 2D-PL, qui lui a succédé, s’efforce de renforcer l’écosystème européen en contribuant à la maturation des technologies des semi-conducteurs et en améliorant les connaissances afin de faciliter l’adoption par l’industrie. Les deux séries de tests MPW mentionnées dans l’étude étaient les première et troisième séries, achevées fin 2022 et fin 2023. Le cycle d’essai MPW 1 était principalement destiné aux capteurs à base de graphène, en particulier les capteurs chimiques et biologiques, et le cycle 3 ciblait l’électronique à base de graphène.
Préparation des essais des MPW
Les essais ont été précédés d’une phase de candidature, au cours de laquelle 60 demandes de clients potentiels du monde entier ont été reçues pour la conception d’appareils, notamment des appareils électroniques, des capteurs biologiques et térahertz, et des photodétecteurs. Ces clients potentiels ont reçu des fiches de spécifications indiquant les paramètres de performance attendus pour les dispositifs en graphène, tels que la mobilité, le point de neutralité de la charge, la résistance de la feuille et la résistivité du contact. Un autre paramètre mesuré, essentiel pour les processus industriels, est l’uniformité sur l’ensemble de la plaquette. «Si les valeurs cibles étaient atteintes et que l’analyse par microscopie optique montrait une qualité acceptable en ce qui concerne le décollage et la gravure, nous considérions que la plaquette était prête à être livrée», rapportent les auteurs de l’étude. Un kit de conception de procédés flexibles contenant des informations sur les matériaux disponibles, les méthodes de fabrication et les règles de conception a été fourni aux clients potentiels. «Après la phase de candidature, les conceptions de puces présentées ont été discutées individuellement avec chaque client. Ensuite, toutes les matrices des clients ont été regroupées dans un masque commun et les masques de lithographie nécessaires ont été commandés. Le masque contenait également des matrices de test avec des dispositifs de référence répartis uniformément sur la plaquette, en plus des matrices du client, afin de contrôler la qualité du processus sur chaque plaquette de la série.» Au cours des deux périodes de fabrication des séries MPW (en 2022 et 2023), plus de 75 plaquettes ont été traitées. La spectroscopie Raman, l’une des méthodes utilisées pour contrôler et inspecter les différentes étapes de fabrication, a été réalisée sur les plaquettes après le transfert et la fabrication du graphène. En utilisant cette méthode, l’équipe de recherche a «confirmé que les changements structurels dans le graphène causés par le processus de fabrication étaient minimes», selon l’étude. En outre, «les mesures électriques de deux types de dispositifs différents ont permis de vérifier les spécifications des dispositifs définies dans le kit de conception du processus». «Les résultats du rapport indiquent que la plateforme 2D-EPL est prometteuse pour le prototypage de dispositifs en graphène, tant pour les petits clients individuels que pour les grandes industries», rapporte un article de presse(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) publié sur «Graphene-info». Le projet 2D-EPL (Graphene Flagship 2D Experimental Pilot Line) s’est terminé en 2024. Le projet 2D-PL (2D-Pilot Line) prendra fin en 2028. Pour plus d’informations, veuillez consulter: projet 2D-EPL site web du projet 2D-PL(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)
