L'unité en semi-conducteur : Angström

Qu’est-ce qu’Angström ?

L'angström (symbole : Å) est une très petite unité de longueur, principalement utilisée pour décrire l'ampleur des phénomènes microscopiques, tels que les distances entre les atomes et les molécules ou l'épaisseur des films minces dans la fabrication des plaquettes. Un angström équivaut à \(10^{-10}\) mètres, ce qui équivaut à 0,1 nanomètre (nm).

Pour illustrer ce concept de manière plus intuitive, considérons l'analogie suivante : le diamètre d'un cheveu humain est d'environ 70 000 nanomètres, ce qui correspond à 700 000 Å. Si nous imaginons 1 mètre comme diamètre de la Terre, alors 1 Å se compare au diamètre d'un petit grain de sable à la surface de la Terre.

Dans la fabrication de circuits intégrés, l'angström est particulièrement utile car il constitue un moyen précis et pratique de décrire l'épaisseur de couches de films extrêmement minces, telles que l'oxyde de silicium, le nitrure de silicium et les couches dopées. Avec les progrès de la technologie des procédés de semi-conducteurs, la capacité de contrôler l’épaisseur a atteint le niveau des couches atomiques individuelles, faisant de l’angström une unité indispensable dans ce domaine.

Dans la fabrication de circuits intégrés, l’utilisation des angströms est répandue et cruciale. Cette mesure joue un rôle important dans des processus clés tels que le dépôt de couches minces, la gravure et l'implantation ionique. Vous trouverez ci-dessous plusieurs scénarios typiques :

1. Contrôle de l'épaisseur de la couche mince

Les matériaux à couches minces, tels que l'oxyde de silicium (SiO₂) et le nitrure de silicium (Si₃N₄), sont couramment utilisés comme couches isolantes, couches de masque ou couches diélectriques dans la fabrication de semi-conducteurs. L'épaisseur de ces films a un impact vital sur les performances de l'appareil.  

Par exemple, la couche d'oxyde de grille d'un MOSFET (transistor à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique) a généralement une épaisseur de quelques nanomètres, voire de quelques angströms. Si la couche est trop épaisse, elle peut dégrader les performances de l'appareil ; s'il est trop fin, cela peut entraîner une panne. Les technologies de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et de dépôt de couche atomique (ALD) permettent le dépôt de films minces avec une précision de l'ordre de l'angström, garantissant que l'épaisseur répond aux exigences de conception.

2. Contrôle antidopage  

Dans la technologie d’implantation ionique, la profondeur de pénétration et la dose des ions implantés affectent considérablement les performances du dispositif semi-conducteur. Les angströms sont fréquemment utilisés pour décrire la distribution de la profondeur d'implantation. Par exemple, dans les processus de jonction peu profonde, la profondeur d’implantation peut être aussi petite que des dizaines d’angströms.

3. Précision de gravure

En gravure sèche, un contrôle précis de la vitesse de gravure et du temps d'arrêt jusqu'au niveau de l'angström est essentiel pour éviter d'endommager le matériau sous-jacent. Par exemple, lors de la gravure de grille d'un transistor, une gravure excessive peut entraîner une dégradation des performances.

4. Technologie de dépôt de couche atomique (ALD)

ALD est une technique qui permet le dépôt de matériaux couche atomique à la fois, chaque cycle formant généralement une épaisseur de film de seulement 0,5 à 1 Å. Cette technologie est particulièrement bénéfique pour la construction de films ultra-minces, tels que les diélectriques de grille utilisés avec des matériaux à constante diélectrique élevée (High-K).

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