Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La simulation à l’échelle atomique permet de prédire, quantifier et interroger avec force détails la chimie des interactions entre atomes et d’en déduire leur organisation à l’échelle des interfaces. Cet article a pour ambition de présenter une démarche de la simulation à l’échelle atomique qui combine calculs quantiques et simulations par Monte Carlo Cinétique respectivement pour prédire la chimie des processus élémentaires qui gouvernent le dépôt par ALD et pour bâtir une simulation à l’échelle du procédé technologique. Quelques exemples d’étude concernant le dépôt d’oxydes pour la microélectronique et la réalisation de couches barrières pour les matériaux énergétiques seront proposés.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
Atomic scale simulation enables us to predict, quantify and examine in great detail the chemistry of interactions between atoms, and deduce their arrangement across interfaces. This article describes an atomic scale modelling approach that combines quantum calculations and a kinetic Monte Carlo technique, respectively, to predict the chemistry of elementary mechanisms that govern ALD deposition and allow simulations at the scale of the process. This methodology is illustrated with practical examples: the deposition of high-k oxides for microelectronics and the generation of barrier layers for energy-rich materials.
Auteur(s)
-
Alain Estève : CNRS, LAAS, 7 avenue du Colonel Roche, F-31400 Toulouse, France - Université de Toulouse, LAAS, F-31400 Toulouse, France
-
Mehdi Djafari Rouhani : CNRS, LAAS, 7 avenue du Colonel Roche, F-31400 Toulouse, France - Université de Toulouse, LAAS, F-31400 Toulouse, France
-
Carole Rossi : CNRS, LAAS, 7 avenue du Colonel Roche, F-31400 Toulouse, France - Université de Toulouse, LAAS, F-31400 Toulouse, France
INTRODUCTION
Domaine : Modélisation des procédés technologiques, nanotechnologies
Degré de diffusion de la technologie : en croissance
Technologies impliquées : ALD, CVD, MOCVD, dépôts par voie chimique …
Domaines d’application : microélectronique, énergie, biochimie, couches de protection
Principaux acteurs français :
-
Pôles de compétitivité :
-
Centres de compétence :
-
Industriels :
Autres acteurs dans le monde : C.B. Musgrave (Univ. Du Colorado, USA)
S. Elliott (Tyndall, Irlande)
Contact : [email protected]
Depuis le début des années 2000, la simulation à l’échelle atomique a épousé les contours applicatifs de l’ALD, tout d’abord pour la micro-électronique, puis pour le développement de nombreuses autres applications, énergie, couches barrières, électrochimie, biologie… L’objet de cet article est de situer les enjeux d’une simulation de l’ALD et de décrire les grands axes méthodologiques qui permettent d’y répondre. Pour illustration, nous nous appuyons sur des résultats obtenus dans le cadre d’études sur le dépôt d’oxydes à forte permittivité ainsi que sur le dépôt de couches barrières pour les matériaux énergétiques. Nous montrons comment les calculs quantiques permettent de comprendre des points clefs de la chimie des interactions molécules/surfaces. Nous présentons des mécanismes réactionnels qui sont d’intérêt générique pour la compréhension/réalisation de couches minces : phénomènes de coopérativité, densification, réduction des surfaces. Au plan méthodologique, nous montrons comment ces connaissances permettent d’établir une modélisation plus phénoménologique, toujours à l’échelle atomique, mais permettant une simulation à l’échelle du procédé (temps, température et pressions de gaz).
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
ALD | atomic scale modelling | DFT | kinetic Monte Carlo
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Innovations technologiques
(177 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Contexte
En anglais
5. Conclusions et perspectives
Aujourd’hui, la simulation à l’échelle atomique accompagne une ère technologique nouvelle où le développement des technologies miniaturisées s’appuie sur des moyens de caractérisation et des outils de prédiction plus performants. Dans cet article au travers de quelques exemples illustratifs, nous montrons certains apports essentiels de la modélisation et de la simulation à l’échelle atomique en termes de stratégie de modélisation, mais également en termes de mise en synergie avec l’expérience et la caractérisation des matériaux déposés en couches minces. Deux éléments incontournables de cette méthodologie sont les modèles quantiques de type Fonctionnelle de la Densité électronique et la technique de Monte Carlo Cinétique. La DFT permet de bâtir une connaissance profonde et solide de la chimie des événements microscopiques (mécanismes élémentaires) mis en jeu durant les procédés, de guider les choix de précurseurs. Dans une démarche ascendante (« bottom-up »), ces informations concentrent alors la base fondatrice de modèles phénoménologiques. La simulation Monte Carlo Cinétique est la seule qui permette de poursuivre le double objectif d’effectuer de la simulation procédé tout en se situant à une granularité atomistique de description du système. Difficile à mettre en œuvre, c’est pourtant la méthode de choix pour étudier la qualité des interfaces en relation aux procédés d’élaboration par ALD.
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Innovations technologiques
(177 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Conclusions et perspectives
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), www.itrs.net.
-
(2) - WILK (G.D.), WALLACE (R.M.), ANTHONY(J.M) - High-k gate dielectrics : current status and materials properties considerations, - J. Appl. Phys., 89, 5243 (2001).
-
(3) - HALL (S.), BUIU (O.), MITROVIC (I.Z.), LU (Y.), DAVEY (W.M.) - Review and perspective of high-k dielectrics on silicon, - Journal of Telecommunication and information Technology, 33 (2007).
-
(4) - WIDJAJA (Y.), MUSGRAVE (C.B) - Quantum chemical study of the mechanism of aluminum oxide atomic layer deposition, - Appl. Phys. Lett. 80, 3304 (2002).
-
(5) - WIDJAJA (Y.), MUSGRAVE (C.B.) - Atomic layer deposition of hafnium oxide : A detailed reaction mechanism from first principles, - J. Chem. Phys. 117, 1931 (2002).
-
(6) - ESTÈVE (A.),...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Évaluation thermodynamique des précurseurs ALD,
-
Atomic Layer Deposition (ALD). Principes généraux, matériaux et applications,
-
Réacteurs ALD,
-
ALD en -microélectronique. Applications, équipements et productivité,
-
ALD pour les piles à combustible à haute température,
-
...
ANNEXES
International Technology Road map for Semiconductors http://www.itrs.net
Materials genome Initiative http://www.mgi.gov
HAUT DE PAGE
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Innovations technologiques
(177 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
