Conclusion et perspectives
La sonde atomique tridimensionnelle laser

Avec la sonde tomographique laser, de nouvelles perspectives s’ouvrent vers les matériaux peu conducteurs. Le domaine de la microélectronique est probablement le plus porteur car la miniaturisation des circuits intégrés peut rapidement placer la sonde tomographique laser comme un instrument incontournable. Les nanotransistors de dernière génération atteignent des tailles voisines de 30 nm (taille de la grille). Des techniques comme le SIMS, outil de prédilection en microélectronique jusqu’à présent, arrivent à leurs limites de résolution spatiale et analytique sur des volumes aussi petits. Le SIMS a en effet un rendement de détection de 0,1 % dans le meilleur des cas, rendant impossible d’imager les dopants dans les parties actives de transistors. Rappelons que dans les plus petits transistors, un drain ou une source peuvent ne contenir que 60 atomes dopants. De nouvelles possibilités sont donc offertes par la sonde tomographique car il devient possible d’imager et d’analyser les nanotransistors en trois dimensions à l’échelle atomique. La figure 11 illustre ces potentialités. Le profil d’implantation du Ge a une structure en escalier avec une concentration croissante. On le voit, les résultats sont en très bon accord. L’échantillonnage est meilleur en SIMS grâce à une plus grande quantité de matière analysée. La résolution spatiale en profondeur est meilleure en sonde tomographique laser donnant lieu à des fronts de montée plus abruptes que ceux révélés en SIMS.

Au-delà de cette ouverture majeure, l’emploi d’impulsions laser améliore de manière très sensible la résolution en masse donc mécaniquement le rapport signal/bruit et la sensibilité de l’instrument. Les pics de masse plus étroits générés par la sonde laser contiennent en proportion moins de bruit pour une densité de bruit donnée (pour 100 ppm/uma, une largeur de 0,1 uma conduit à une limite de détection de 10 ppm).

Enfin, le laser ouvre des possibilités aux matériaux fragiles qui autrefois étaient difficiles voire impossibles à analyser avec des impulsions électriques. C’est le cas par exemple de certains aciers irradiés ou des alliages à base de titane.