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Circuits en couches minces - Couches minces traditionnelles

La principale ambiguïté attachée à la technologie des couches minces est contenue dans son nom, à savoir la notion de couche mince comparée à celle de couche épaisse. La notion d’épaisseur est-elle suffisante pour distinguer l’une de l’autre ? Certainement pas, tant les différents auteurs sont partagés sur le sujet. Je lui préfère quant à moi les notions de propriétés électriques et physiques, de matériaux déposés et de procédés de dépôt.

Les couches minces sont utilisées depuis plusieurs décennies dans un grand nombre d’applications. Les plus anciennes et encore les plus répandues sont probablement les applications optiques. La métallurgie et la photographie ont également utilisé les couches minces mais dans les applications les plus modernes, on rencontre maintenant la chimie, la biochimie et la médecine, autour de capteurs de toutes sortes, de gaz mais aussi d’ADN (les biopuces).

Dès les années 1960, le besoin d’intégrer les fonctions électroniques a conduit à utiliser la technologie des couches minces pour la réalisation des tout premiers circuits intégrés, les circuits intégrés hybrides ou CIH, en concurrence avec les technologies d’intégration monolithiques sur silicium.

Au début des années 1980, les technologies à couches épaisses détrônent les premières, handicapées par leur coût de réalisation et certaines difficultés techniques à réaliser des multicouches. Seules des applications très spécifiques comme les réseaux de haute précision, les circuits hyperfréquences, certains capteurs, subsistent alors en couches minces.

La notion de « multichip module » (MCM ou module multipuce) apparaît vers 1985 et, grâce à certaines innovations techniques, redonne un certain intérêt aux couches minces, qui retrouvent dans ces applications l’opportunité d’exploiter entièrement leurs capacités d’intégration (voir l’article suivant Circuits en couches minces- MCM et techniques connexes).

Mais l’histoire ne fait que se répéter. L’intégration monolithique ne cesse d’évoluer et de gagner du terrain sur l’intégration hétérolithique, la poussant à évoluer à son tour. Si les MCM sont la réponse (hétérolithique) d’aujourd’hui aux limitations rencontrées par les ASIC (monolithique), les SOP (hétérolithique) seront la réponse de demain aux SOC (monolithique) qui tentent de prendre aujourd’hui la place des MCM. Il est certain que dans les SOP, super hybrides comprenant à la fois interconnexion de haute densité, électrique et optique, composants actifs et composants passifs, dispositifs de refroidissement et, pourquoi pas, microsystèmes électromécaniques, les couches minces électroniques prendront, plus que jamais, une place de choix.