Technique qui alterne des réactions de modification et de retrait de surface pour graver à chaque cycle une quantité de l'ordre d'une couche atomique. La quantité gravée est contrôlée de façon extrêmement précise.
Nom japonais: ALE(原子層エッチング)
« ALE (gravure de couches atomiques) » apparaît dans 8 questions d'entraînement réparties sur 7 thèmes, dont Jonction PN et diodes, Circuits analogiques et électroniques, Gravure.
Domaine: Gravure
La gravure de couches atomiques (ALE) divise la gravure en demi-étapes distinctes et autolimitées. Dans une ALE plasma typique du silicium, on introduit d'abord du chlore, qui s'adsorbe en surface jusqu'à saturation et ne transforme que la couche supérieure en une couche chlorée faiblement liée. Après une purge, on applique des ions argon de basse énergie, suffisante pour retirer la couche modifiée mais inférieure au seuil de pulvérisation du silicium non modifié. Une nouvelle purge suit, puis le cycle recommence. Chaque cycle retire une quantité fixe, typiquement d'environ 0,1–0,5 nm.
Comme chaque étape s'arrête d'elle-même, la profondeur gravée se règle en comptant les cycles plutôt qu'en chronométrant une gravure continue. Le retrait par cycle est quasiment identique dans les zones denses et isolées, les surfaces restent lisses et la faible énergie ionique endommage peu le réseau cristallin. L'ALE convient donc aux étapes qui doivent s'arrêter à quelques nanomètres près ou graver des films de quelques couches atomiques seulement. Son inconvénient est la vitesse : les commutations de gaz et les purges rendent chaque cycle lent, si bien que l'ALE est généralement réservée à la partie finale et critique d'une gravure.
L'ALE plasma, qui utilise des ions lors de l'étape de retrait, est directionnelle et peut graver le fond d'un motif sans attaquer ses flancs. L'ALE thermique repose au contraire sur des réactions purement chimiques, par exemple la fluoration d'une surface d'oxyde métallique puis le retrait du fluorure par un précurseur d'échange de ligands ; elle grave donc de façon isotrope. L'ALE thermique est utile lorsqu'un retrait latéral précis et uniforme est nécessaire à l'intérieur de structures tridimensionnelles que les ions ne peuvent pas atteindre directement.
L'ALE est le pendant en gravure du dépôt de couches atomiques (ALD), qui construit des films par expositions alternées et autolimitées à des précurseurs. Les deux sacrifient la vitesse au profit d'un contrôle et d'une uniformité à l'échelle atomique. À mesure que les transistors évoluent vers des nanofeuillets à grille enrobante (GAA) dont les couches ne font que quelques nanomètres, l'ALE commence à être utilisée dans le traitement de la zone de grille et dans d'autres étapes où la surgravure doit être minimale ; elle est aussi étudiée pour la gravure de retrait à faible endommagement dans les composants à semi-conducteurs composés.
Réponse : B. Environ 60 mV
Le courant direct étant proportionnel à exp(qV/kT), multiplier le courant par 10 exige d'augmenter V de kT/q × ln10 ≈ 26 mV × 2,3 ≈ 60 mV. D'où l'ordre de grandeur courant d'« environ 60 mV par décade ». Pour un facteur d'idéalité n plus grand, cette valeur devient n × 60 mV ; n se déduit donc de la pente de la caractéristique courant-tension en échelle semi-logarithmique. La limite théorique de la pente sous le seuil des MOSFET a la même valeur.
Réponse : B. Environ 26 Ω
La résistance dynamique d'une diode est l'inverse de la pente de la caractéristique courant-tension : rd = nkT/(qI). Pour n = 1 et I = 1 mA, rd = 26 mV ÷ 1 mA = 26 Ω. Inversement proportionnelle au courant, elle vaut 2,6 Ω à 10 mA et 260 Ω à 0,1 mA. En analyse petits signaux, on remplace la diode par cette résistance ; la résistance d'émetteur d'un transistor bipolaire, re = 26 mV/IE, repose sur le même principe.
Les deux reposent sur des réactions de surface alternées et autolimitées, mais l'ALD ajoute de la matière, une fraction de nanomètre par cycle, tandis que l'ALE en retire. On les décrit souvent comme des procédés symétriques l'un de l'autre.
Typiquement environ 0,1–0,5 nm par cycle, soit à peu près une couche atomique ou moins, selon le matériau et la chimie. La profondeur totale est fixée par le nombre de cycles.
Chaque cycle nécessite des étapes distinctes de modification, de purge et de retrait : la vitesse de gravure nette est donc bien inférieure à celle d'une gravure plasma continue. On l'emploie là où la précision et le faible endommagement justifient un débit réduit.
Une source de courant idéale maintient le même courant quelle que soit la charge, ce qui signifie une impédance de sortie infinie.
Quelle est l'impédance de sortie d'une source de courant id…L'ALE répète un procédé autolimité : d'abord, seule la couche superficielle est modifiée par réaction, par exemple par adsorption de chlore, puis seule cette couche est retirée par des ions de faible énergie ou analogue.
Quelle est la caractéristique de la gravure par couches ato…L'écart de l'ensemble de la caractéristique par rapport à la droite idéale est la non-linéarité intégrale (INL), et le décalage de sortie pour une entrée nulle est l'erreur d'offset.
Quelle définition de la non-linéarité différentielle (DNL) …La DNL indique l'écart entre l'intervalle séparant deux codes adjacents (largeur de code) et la valeur idéale de 1 LSB.
Quelle condition est la plus étroitement liée à la garantie…Si chaque thread ne manipule que ses propres données, il n’y a ni communication ni attente avec les autres threads, et l’on se rapproche d’une parallélisation idéale.
Parmi les causes suivantes expliquant que les performances …DNL (non-linéarité différentielle) Code manquant INL (non-linéarité intégrale) Facteur d'idéalité Pente sous le seuil (subthreshold swing) ALD GAA (grille enrobante, gate-all-around) Faux partage (false sharing) DVFS (ajustement dynamique de la tension et de la fréquence) Acide fluorhydrique tamponné (BHF)