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La chimie peut-elle aider la microélectronique dans sa course à la miniaturisation ? Les chimistes du CEA/Le Ripault ont mis au point une solution à base du meilleur matériau ferroélectrique connu, le PZT, stable sur plus d’une année, reproductible à grande échelle, compatible avec le silicium... Le procédé par voie sol-gel utilisé est beaucoup plus souple et économique que le dépôt sous vide classiquement utilisé, et exploite les machines habituellement consacrées à l’application de résine de gravure sur les substrats de silicium.
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État de l’art1. But de la recherche
Philippe BELLEVILLE est expert-sénior du CEA/DAM/Le Ripault
Tél : 02 47 34 49 82
Philippe BOY est ingénieur-chercheur au CEA/DAM/Le Ripault
Tél : 02 47 34 43 02
Il y a 15 ans, un téléphone portable permettait de... téléphoner. Aujourd’hui, il sert de calculette, d’agenda, de console de jeu, de baladeur, d’appareil photo, de caméra... Et demain ? Le développement de nouvelles fonctions est sans limite, si la taille des mobiles l’autorise. Or, les téléphones contiennent déjà des centaines de composants électroniques. Si l’on veut améliorer les performances, il faudra en intégrer plusieurs milliers. Pour gagner en place et en poids, on envisage de diminuer la taille des composants passifs (résistances, capacités, inductances). L’exemple des éléments capacitifs, qui représentent 80 % des composants passifs montés sur une puce, est particulièrement représentatif des évolutions en cours. En effet, les téléphones de nouvelle génération doivent intégrer une grande variété de capacités dans la gamme du picofarad au microfarad (figure 1).
Rappelons la définition de la capacité électrique d’un matériau :
avec :
- ε 0et ε r :
- respectivement permittivité du vide et permittivité relative du matériau
- S :
- surface de la capacité
- e :
- épaisseur de la capacité.
Ainsi, pour réduire la taille sans diminuer les qualités de ces composants, il faut réduire leur épaisseur ou augmenter leur permittivité. Il faut donc utiliser un matériau à la fois compatible avec le silicium, et possédant une constante diélectrique très élevée. Le matériau répondant au mieux à ces critères...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HIBOUX (S.) et al - * - Journal of The Materials Research Society, 14, p. 4307-4318 (1999).
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(2) - OLDING et al - * - Integrated Ferroelectrics, 26, p. 225-241 (1999).
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(3) - LIVAGE et al - * - Journal of sol-gel Science and Technology, 2, p. 605-609 (1994).
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(4) - LIU et al - * - International Conference on high Density Packaging and MCMs Proceeding, p. 431-437 (1999).
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(5) - WU et al - * - Journal of sol-gel Science and Technology, 19, p. 671-676 (2000).
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(6) - WARREN (W.L.) et al - * - MRS Bulletin, p. 40-45, juil. 1996.
-
(7) - KIM (K.) et al - * - Exposé...
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