L’industrie des semi-conducteurs a, depuis la deuxième moitié du xxe siècle, mené une recherche effrénée pour réduire la taille des composants de ces circuits. Cette diminution permet d’augmenter la fréquence de travail par la diminution des temps de transit et d’accroître la densité de composants multipliant ainsi la puissance de calcul. Au cours de ce séminaire, j’ai décris les principales technologies mises en œuvre pour arriver à ces desseins. J’ai montré notamment comment la lithographie optique, que l’on croyait limitée à la reproduction des structures de l’ordre de la longueur d’onde utilisée, peut désormais atteindre une taille jusqu’à presque dix fois plus petite que la longueur d’onde. Néanmoins, pour les prochaines générations de circuits intégrés, de nouvelles techniques optiques utilisant des longueurs très courtes, des X mous aux X durs, sont désormais explorées. J’ai décris ces techniques et pointé les difficultés à les mettre en œuvre. J’ai également présenté d’autres techniques de lithographie qui permettent de descendre en dessous de 10 nm (le diamètre d’un cheveu humain est de l’ordre de 50 000 nm), qui utilisent des faisceaux de particules chargées comme les électrons ou les ions. On a vu que, pour l’instant, ces techniques ne peuvent pas répondre aux exigences en termes de production de masse, nécessaires à l’industrie des semi-conducteurs. Elles permettent néanmoins de fabriquer des transistors dont la largeur de grille peut être inférieure à 10 nm, ce qui prouve que le silicium a encore quelques années devant lui. Elles sont également largement utilisées par la communauté scientifique qui n’a pas les contraintes de rendement de l’industrie des semi-conducteurs. Ces technologies dites top-down ont permis l’essor des nanosciences car elles permettent non seulement de fabriquer des objets extrêmement petits, mais également de construire un ensemble de structures qui permettent de mesurer individuellement une nanostructure. Elles sont par exemple très utiles pour les chimistes qui utilisent la synthèse pour fabriquer leurs nano-objets, technique dite bottom-up, et qui, généralement, n’ont accès qu’aux propriétés collectives de leurs nanoparticules. J’ai indiqué quelques pistes possibles pour rendre ces techniques compatibles avec les exigences industrielles.
Enfin, j’ai parlé de la technique de nano-impression, une alternative très économique aux techniques précédentes qui permet une grande résolution avec un débit important, mais qui nécessite encore de lourds développements technologiques. C’est néanmoins une technique envisageable pour reproduire des nanostructures simples sur de grandes surfaces avec des applications importantes en photovoltaïque, matériaux intelligents,…
J’ai conclu ce séminaire en décrivant les techniques de transfert qui permettent de graver en respectant la règle de dessin de la lithographie. Ce sont les techniques de gravures ioniques réactives qui peuvent atteindre de très grands rapports d’aspect tout en maintenant des flancs très verticaux.
