Regarder l'arsenic dans un semi-conducteur

Imago vient de présenter son « Atome Probe », une machine dont le but est de scanner la surface d’un semi-conducteur dans le but de visualiser les dépôts d’arsenic qui peuvent être responsable de dysfonctionnements. La machine reconstruit la couche de silicium à l’aide d’une tomographie qui va mettre en évidence la place des atomes d’arsenic.

Manifestation dérangeante

Les atomes d’arsenic servent d’agent dopant afin d’accroître la diélectrique d’un silicium pour qu’il devienne un bon semi-conducteur. L’arsenic est déversé de façon uniforme et s’éparpille pour former des « petits pois ». Néanmoins, IBM et Imago ont démontré que lorsque le silicium a un défaut de conception, l’arsenic a tendance à s’amasser autour, après l’implantation d’ions dopants et le recuit du silicium (chauffage, maintien en température puis refroidissement). Pour information, ces deux étapes permettent à l’agent dopant d’être incorporé au silicium afin de modifier ses propriétés. Cet amas d’arsenic autour du défaut est potentiellement problématique, puisque cela peut altérer les caractéristiques électriques du composant fabriqué.

Cette concentration est en fait une atmosphère de Cottrell, un nuage d’impureté regroupé autour d’une dislocation (défaut du cristallin)

Une solution pour demain

Aujourd’hui, les finesses de gravure que nous connaissons ne souffrent pas véritablement de ce problème. Néanmoins, plus on avance et plus ces atmosphères font figure d’obstacle. Les techniques actuels de traitement thermique, aussi draconiennes soient-elles ne permettent pas de tacler le problème pour assurer de bon yield à tous les coups. En clair, ce n’est pas avec les techniques d’aujourd’hui que l’on résoudra ce problème qui est considéré comme un obstacle de demain.

Atom Probe est une donc une machine qui a pour but d’aider les scientifiques à franchir cette barrière. Les données d’Atom Probe (parfois en 3D) sont utilisées pour aider les fondeurs à optimiser la production de semi-conducteurs pour obtenir de meilleurs résultats. La solution d’Imago a l’avantage de pouvoir localiser individuellement les atomes dopants contrairement aux autres solutions. À titre d’information, sachez qu’Imago est une compagnie issue du Wisconsin et que les recherches se font en collaboration avec IBM.