De nouvelles avancées européennes en matière de growth epitaxial pourraient transformer le futur de la mémoire DRAM. Des chercheurs d’Imec ont réussi à déposer jusqu’à 120 paires de multilayers de Si/SiGe sur des wafers de 300 mm, un exploit qui rapproche la technologie des mémoires tridimensionnelles (3D) plus denses, rapides et durables.
Cette étape clé concerne le développement de structures multicouches, où le SiGe joue un rôle crucial en facilitant la définition précise des canaux de mémoire via la lithographie, tout en permettant un contrôle rigoureux de la croissance des couches. Le défi principal résidait dans le fait de réaliser autant de couches sans relaxation des contraintes internes, qui pourrait générer des défauts cristallins compromettant la fiabilité du dispositif. Grâce à un contrôle précis de la température et à l’utilisation de gaz précurseurs de haute pureté, les chercheurs ont réussi à maintenir une tension intacte, même au cœur des wafers.
Cependant, des dislocaciones de réseau ont été détectées en périphérie, un phénomène courant dû aux différences de cohésion entre Si et SiGe. Pour limiter ces défauts, ils ont exploré la réduction de la concentration de germanium ainsi que l’introduction de petites quantités de carbone dans la structure, ce qui a permis de produire des multilayers sans dislocations visibles sur toute la surface.
D’un point de vue technique, la maîtrise de la uniformité, notamment la régulation de la température sur le réacteur, s’est révélée déterminante pour obtenir des couches de qualité homogène. Par ailleurs, le rôle du germanium dans le processus de gravure a suscité un dilemme : si une concentration plus élevée facilite certains procédés, elle augmente aussi le risque de défauts; à l’inverse, une réduction limite la relaxation mais complique la fabrication. L’incorporation de carbone apparaît comme une solution prometteuse pour équilibrer ces enjeux.
Ce progrès a des implications concrètes pour l’industrie de la mémoire. La transition vers des architectures de mémoire 3D horizontales pourrait augmenter la capacité de stockage tout en réduisant l’empreinte physique des composants, un enjeu stratégique pour les centres de données, l’intelligence artificielle et les appareils mobiles. La réalisation de couches aussi épaisses et stables sur de grands wafers pourrait concrétiser la prochaine génération de DRAM, avec une densité et une performance accrues.
En laboratoire, la gestion de détails souvent négligés, comme l’accumulation de matériaux sur le quartz du réacteur, s’est avérée capitale pour garantir la qualité des couches finales. La compétition internationale, notamment avec des géants tels que Samsung, SK Hynix et Micron, continue de stimuler cette recherche, soulignant l’importance de la collaboration entre recherche publique et industrie privée.
En résumé, l’atteinte de 120 multilayers de Si/SiGe sans relaxation constitue un tournant majeur. Bien que certains défis subsistent, notamment en matière de contrôle des dislocations et d’homogénéité des couches, cette avancée rapproche la mémoire flexible, dense et à faible consommation énergétique des applications futures, telles que l’IA et le traitement massif de données. Au rythme actuel de l’innovation, la prochaine étape est déjà en vue.
