ALD pour l'électronique du futur

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RE290 V1 Article de référence

ALD pour l'électronique du futur

Auteur(s) : Bruno DLUBAK, Florian GODEL, Pierre SENEOR, Yasmine KALBOUSSI, Catherine MARICHY, Thomas PROSLIER

Date de publication : 2 octobre 2026

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RÉSUMÉ

La maîtrise de la matière à l’échelle atomique est essentielle pour le développement de l’électronique de future génération que nous illustrerons dans ce chapitre avec quatre exemples ; la spintronique, les supraconducteurs, les qubits et les matériaux bidimensionnels. La méthode ALD permet de contrôler précisément la structure et la composition des matériaux, permettant un contrôle fin des interfaces et des propriétés électroniques. Si cette précision favorise l’émergence de nouvelles physiques et la possibilité de concevoir des dispositifs quantiques innovants et plus performants, nous donnerons également quelques exemples de limites de l’approche ALD qui font toujours l’objet de recherche.

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AUTEUR(S)

  • Bruno DLUBAK : Chargé de recherche - Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay, Palaiseau, France

  • Florian GODEL : Ingénieur de recherche - Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay, Palaiseau, France

  • Pierre SENEOR : Professeur - Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay, Palaiseau, France

  • Yasmine KALBOUSSI : Chercheuse - Département des accélérateurs et du cryomagnétisme, CEA, Université Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette, France

  • Catherine MARICHY : Chargée de recherche - Laboratoire des Multimatériaux et des interface, CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, Villeurbanne, France

  • Thomas PROSLIER : Directeur de recherche - Département des accélérateurs et du cryomagnétisme, CEA, Université Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette, France

 INTRODUCTION

La maîtrise de la matière à l’échelle atomique constitue un enjeu majeur dans le développement des technologies quantiques, notamment dans les domaines de la spintronique, des supraconducteurs et des qubits pour l’informatique quantique. Les procédés dits par couches atomiques, mis en œuvre à travers des techniques telles que le dépôt par couches atomiques (ALD, Atomic Layer Deposition ) et la gravure couche par couche (ALE, Atomic Layer Etching ) permettent de contrôler avec une grande précision l’épaisseur, la composition et la structure des matériaux à l’échelle nanométrique.

L’ALD est un procédé chimique de croissance limité à la surface qui permet un contrôle précis de l’épaisseur au niveau atomique, et ce même sur des substrats à rapport d’aspect élevé  [RE 253] . Ce processus est évolutif et s’intègre parfaitement à d’autres techniques de fabrication, telles que la fabrication roll-to-roll ou spatiale. Les avantages de l’ALD ont été exploités dans divers domaines, notamment la fabrication d’hétérostructures dans les écrans électroluminescents à couche mince, les diélectriques de haute qualité dans les condensateurs de mémoire vive dynamique (DRAM), les couches de passivation conformes pour l’électronique organique comme les diodes électroluminescentes organiques (OLED), etc. De plus, l’ALD a joué un rôle crucial dans le développement de diélectriques de grille ultra-minces à constante diélectrique élevée high-k pour les technologies logiques CMOS. Cette transformation a soutenu une miniaturisation extrême dans l’industrie des semi-conducteurs, ouvrant la voie aux nœuds technologiques sub-10-nm et à l’introduction de systèmes ultra-intégrés sur puce (SoC) pour l’informatique mobile haute performance à faible consommation d’énergie. L’ALD permet aujourd’hui un changement de paradigme vers une intégration 3D complexe pour la prochaine génération de structures telles que les gate-all-around Ribbons-FET et les transistors à effet de champ (FET) verticaux. Cela est dû à la conformité et à la qualité particulièrement élevées des matériaux déposés par ALD, qui permettent des architectures inaccessibles avec les techniques de croissance habituelles.

L’ALE permet quant à elle de graver un matériau avec un contrôle atomique....

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MOTS-CLÉS

qubits   |   spintronique   |   Supraconducteur   |   Matériaux 2D

DOI (DIGITAL OBJECT IDENTIFIER)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re290

RÉFÉRENCE BIBLIOGRAPHIQUE

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