Microélectronique : évolution des matériaux utilisés

Dans les années 1960, il suffisait du semiconducteur silicium (Si), de l'aluminium (Al) et de la silice (SiO2) pour fabriquer tous les éléments des circuits intégrés. Le silicium polycristallin (Si poly), un semi-métal, a ensuite été utilisé à partir de 1970 pour assurer le contact de grille. Le nitrure de silicium (Si3N4) permet des isolations plus grandes que la silice. Les siliciures de métaux (métal-Si2) donnent des conducteurs de très bonne morphologie sur le silicium, bien que leur conductivité soit un peu moins bonne que celle de l'aluminium. Le cuivre (Cu) a été introduit en microélectronique à la fin des années 1990 pour son excellente conductivité, caractéristique indispensable pour les interconnexions à grande distance. Le nitrure de titane (TiN) est utilisé en couches ultraminces pour empêcher la diffusion d'espèces chimiques nuisibles (comme le Cu, par exemple) à l'intérieur du silicium. Des isolants à grande constante diélectrique sont explorés afin de palier les insuffisances de la silice, tant pour l'isolant de grille des transistors que pour les condensateurs des mémoires DRAM (dynamic random access memory). On explore aussi les ferroélectriques pour de nouveaux concepts de mémoires, des isolants à basse constante diélectrique pour améliorer la vitesse de transmission (capacité des conducteurs plus faible), et de nouveaux métaux pour électrodes afin de perfectionner les contacts métalliques.

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