Procédés de recuit par laser dans la technologie des semiconducteurs : théorie, modélisation et applications en nanoélectronique

Fuccio Cristiano de l’équipe MPN – Matériaux et Procédés pour la Nanoélectronique du LAAS-CNRS et Antonino La Magna du laboratoire CNR-IMM de Catane en Italie ont récemment publié un ouvrage intitulé « Laser Annealing Processes in Semiconductor Technology. Theory, modeling and applications in nanoelectronics ».

Dans l’histoire de l’industrie des semiconducteurs, le recuit thermique représente une des étapes critiques du procédé de fabrication des dispositifs. Dans la plupart des cas, l’évolution s’est faite dans le sens d’une réduction continue de sa durée à la température maximale atteinte (aujourd’hui de l’ordre de la milliseconde à des températures qui s’approchent progressivement de la limite de fusion du silicium, i.e. 1414 °C°). De plus, les besoins incessants de nouvelles fonctionnalités et/ou de performances accrues ont conduit à l’essor de nouvelles architectures de circuits, basées sur l’intégration tridimensionnelle des composants. Ce qui rajoute une contrainte supplémentaire à l’implémentation de l’étape de recuit thermique : celle de la localisation spatiale (notamment en profondeur) du champ thermique. Dans ce contexte, le recuit laser représente une voie très prometteuse permettant de réaliser des procédés à très faible bilan thermique avec une résolution nanométrique, pouvant donc modifier très localement les propriétés physiques des matériaux.

Ce livre présente les avancées scientifiques et technologiques des procédés de recuit laser en vue de leur application dans les technologies actuelles et émergentes dans le domaine des semiconducteurs. Dans la première partie, un rappel théorique de l’interaction laser-matière est présentée, ainsi que les avancées récentes dans la modélisation des phénomènes physiques associés. Ensuite, les différentes applications de ce procédé sont passées en revue, notamment le recuit de matériaux semiconducteurs du groupe IV (massifs ou nanostructurés) pour des applications en nanoélectronique et optoélectronique. Pour cela, des propriétés physiques sont spécifiquement modifiées par le recuit laser, tel le dopage électrique et/ou optique, jusqu’à la possibilité de déclencher des transitions de type isolant-métal ou semiconducteur-supraconducteur.

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