Repousser les limites dimensionnelles du CMOS
Les dispositifs mémoire à électron simple (SEM) constituent une solution attrayante aux problèmes technologiques rencontrés aux environs des limites dimensionnelles du procédé CMOS (semi-conducteur métal-oxyde complémentaire). Constitués d'une porte nano-flottante sur un MOSFET (transistor à effet de champ semi-conducteur métal-oxyde) à canal étroit, ils reposent encore sur le concept conventionnel de «transfert de charge». Non seulement la compatibilité avec la technologie CMOS conventionnelle est par conséquent assurée, mais la réutilisation de l'énorme quantité de savoir-faire accumulé pourrait permettre de résoudre les problèmes de dissipation d'énergie existants. La technologie proposé par le projet SASEM s'appuie sur l'utilisation d'arsenic (As) pour créer un profil gaussien d'impuretés dans la couche active d'une pastille à silicium sur isolant (SOI). Une fois le mesa de silicium défini par lithographie et gravure sèche, une oxydation humide a été réalisée pour le séparer en deux câbles reliés par de l'oxyde de silicium. La présence d'arsenic a permis d'augmenter le taux d'oxydation, alors que la variabilité de la largeur du mesa de silicium permettait la création d'un point quantique en haut du canal triangulaire continu. Le point quantique a été chargé/déchargé en appliquant une tension respectivement négative puis positive à la porte, et le changement induit dans le courant d'anode a servi à la lecture. Pour assurer un contrôle efficace de la formation et de la taille de la porte nano-flottante, l'ensemble du processus de fabrication du dispositif a fait l'objet d'études poussées et de simulations à l'aide des modèles les plus fiables. Les principaux paramètres du processus, comme la température et la durée d'oxydation, ont ensuite été optimisés, et la reproductibilité a été garantie. Le dispositif à électron simple ainsi fabriqué a été testé pour des opérations de mémoire à température ambiante et les estimations de performances sont comparables à celle des appareils existants. Même si des améliorations sont encore nécessaires pour permettre l'utilisation industrielle de cette technologie, la possibilité d'affiner l'appareil a été mise en évidence et l'utilisation des effets quantiques dans des appareils fonctionnels est désormais envisageable.
