Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La microélectronique a toujours été dépendante de la métallurgie, dès le premier transistor qui a dû attendre l’élaboration d’un silicium de pureté suffisante. Cette incontournable présence des matériaux dans la microélectronique infléchit de façon très marquée son avancée. Ainsi, le contexte actuel de miniaturisation des composants impose l'étude des nouveaux procédés et matériaux. La microélectronique à support silicium est constituée en grande partie de métaux et leurs dérivés, que ce soit dans l’ingénierie des barrières de diffusion ou dans celles des interconnections métalliques. Et les problématiques de soudage et l’élimination de la chaleur sont eux aussi des enjeux majeurs nécessitant le développement de nouveaux matériaux. L'implication de la métallurgie dans ce secteur industriel ne fait donc que se renforcer.
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Microelectronics has always been dependent from metallurgy, from the very first transistor which had to wait for a sufficiently pure silicon to be developed. This indispensable presence of materials in microelectronics has a significant influence on its progress. Therefore, the current context of miniaturization of components requires the study of new processes and materials. Silicon-based microelectronics is mainly composed of metals and derivatives, be it in diffusion barriers or metallic interconnection engineering. Issues concerning welding and heat removal are also major challenges requiring the development of new materials. The involvement of metallurgy is this sector is thus constantly increasing.
Auteur(s)
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Yves BRECHET : Professeur à l'Institut national polytechnique de Grenoble Membre senior de l'Institut universitaire de France
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Dominique MANGELINK : Chargé de recherche CNRS Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence IM2NP
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Jean PHILIBERT : Professeur émérite à l'Université Paris-Sud Laboratoire physicochimie de l'état solide
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Olivier THOMAS : Professeur, université Paul Cézanne, Aix-Marseille III Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence IM2NP
INTRODUCTION
Dès sa naissance, la microélectronique a été dépendante des matériaux : on n'a pu réaliser le premier transistor que lorsqu'on a su élaborer un silicium de pureté suffisante, par une technique de purification appelée « refusion de zone » et inventée... par un métallurgiste ! Dans le contexte actuel de miniaturisation des composants, un passage obligé est l'étude des nouveaux procédés et matériaux, dont une grande partie est constituée de métaux et leurs dérivés. Les exigences de développements de gradients de composition chimique ne devant pas évoluer dans le temps imposent des barrières de diffusion de plus en plus performantes. Les interconnections métalliques assurant le transport du courant doivent avoir des résistivités de plus en plus faibles, ce qui impose une maîtrise parfaite des défauts structuraux. Les problèmes de connectique imposent de maîtriser tout l'attirail des technologies de soudage. Les densités de courant mises en jeu et la réduction des échelles font de l'élimination de la chaleur un enjeu majeur nécessitant le développement de nouveaux matériaux. Il n'est pas un domaine des matériaux de la microélectronique qui puisse faire l'économie d'une bonne connaissance de la métallurgie. Nous nous limitons dans ce dossier à la métallurgie pour la microélectronique à support silicium : nous n'abordons pas les recherches dans les domaines optoélectronique, électromagnétisme, micro-ondes et antennes, même si ces problématiques sont liées à celles de la microélectronique. L'implication de la métallurgie dans ce secteur industriel est donc plus indispensable encore que ne le laissent penser les quelques exemples utilisés ici pour l'illustrer.
Qu'il suffise, pour ne pas oublier l'étendue du domaine en dehors de la microélectronique proprement dite, de citer l'exemple des condensateurs aluminium/alumine qui avaient posé de redoutables problèmes aux métallurgistes afin d'assurer l'état physique et microstructural de la couche d'alumine.
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VERSIONS
- Version courante de juil. 2020 par Dominique MANGELINCK, Olivier THOMAS
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PINEAU (A.), QUÉRÉ (Y.) (Coord.) - La métallurgie – Science et ingénierie. - EDP Sciences (2011). http://livres.edpsciences.org/ouvrage.php?ISBN=978-2-7598-0538-9
-
(2) - FREUND (B.), SURESH (S.) - Thin film materials. - Cambridge University Press (2003).
-
(3) - OHRING (M.) - The materials science of thin films. - Academic Press (1992).
-
(4) - SOLYMAR (L.), WALSH (D.) - Electrical properties of materials. - Oxford Univ. Press (2004).
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