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| Titre : | Chimie en microélectronique | | Type de document : | texte imprime | | Auteurs : | Yannick Le Tiec, Editeur scientifique | | Editeur : | Paris : Hermès science | | Année de publication : | DL 2013, cop. 2013 | | Autre Editeur : | Lavoisier | | Collection : | Micro et nano électronique et systèmes | | Importance : | 384 p. | | Présentation : | ill. | | Format : | 25 cm | | ISBN/ISSN/EAN : | 978-2-7462-3918-0 | | Note générale : |
Bibliogr. en fin de chapitres. Index
| | Langues : | Français | | Mots-clés : | Microélectronique Nitruration Traitements de surface Détecteurs de produits chimiques Biocapteurs Procédés de fabrication Transistors | | Index. décimale : | 621.3815 | | Résumé : | La microélectronique est un monde complexe dans lequel plusieurs sciences comme la physique, l'électronique, l'optique ou la mécanique, contribuent à créer des nano-objets fonctionnels. La chimie est particulièrement impliquée dans de nombreux domaines tels que la synthèse des matériaux, la pureté des fluides, des gaz, des sels, le suivi des réactions chimiques et de leurs équilibres ainsi que la préparation de surfaces optimisées et la gravure sélective de couches spécifiques. Au cours des dernières décennies, la taille des transistors s'est considérablement réduite et la fonctionnalité des circuits électroniques s'est accrue. Cette évolution a conduit à une interpénétration de la chimie et de la microélectronique exposée dans cet ouvrage. Chimie en microélectronique présente les chimies et les séquences utilisées lors des procédés de production de la microélectronique, des nettoyages jusqu'aux gravures des plaquettes de silicium, du rôle et de l'impact de leur niveau de pureté jusqu'aux procédés d'interconnexion des millions de transistors composant un circuit électronique. Afin d'illustrer la convergence avec le domaine de la santé, l'ouvrage expose les nouvelles fonctionnalisations spécifiques, tels que les capteurs biologiques ou les capteurs sur la personne. | | Note de contenu : | Introduction 15
Yannick Le Tiec
Chapitre 1. La chimie en Front End Of the Line (FEOL) : dépôts, empilements de grilles, épitaxies et contacts 19
François Martin, Jean-Michel Hartmann, Véronique Carron et Yannick Le Tiec
1.1. Introduction 19
1.2. Empilements de grilles 21
1.2.1. Généralités 21
1.2.2. Procédés de nitruration de la silice 22
1.2.2.1. Nitruration thermique 22
1.2.2.2. Nitruration plasma 23
1.2.3. Introduction de l'empilement de grilles HighK/Métal 24
1.2.3.1. Choix des matériaux HighK dans un procédé conventionnel 24
1.2.3.2. Contraintes et scénario d'intégration HighK/métal 25
1.2.3.3. Chimie des procédés de dépôt HighK 27
1.2.3.4. Dépôt de la grille métallique et précurseurs associés 33
1.2.4. Conclusion 36
1.3. La chimie impliquée dans les matériaux cristallins 37
1.3.1. Généralités 37
1.3.2. Quelques notions d'épitaxie 38
1.3.3. Préparation de surface avant épitaxie 42
1.3.4. Croissance basse température de Si et SiGe. Comparaison de trois précurseurs (silane, disilane et dichlorosilane) 48
1.3.5. Intégration et conclusion 55
1.4. Les contacts au niveau de la grille et des zones «Source» et «Drain» 56
1.4.1. Généralités 56
1.4.1.1. Historique des siliciures pour la microélectronique 56
1.4.1.2. Le siliciure de nickel NiSi 58
1.4.2. Introduction du procédé NiSi conventionnel pour les noeuds sub-90 nm 58
1.4.2.1. Le procédé de siliciuration auto-alignée : description générale 58
1.4.2.2. Le système Ni/Si et la formation du siliciure par réaction en phase solide 59
1.4.2.3. Les étapes du procédé «Salicide» : techniques et procédés 63
1.4.2.4. La migration anormale du nickel sous la grille. La chimie au secours des dimensions ultimes 68
1.4.3. Impact des orientations technologiques récentes sur le procédé Salicide 69
1.4.3.1. Introduction du germanium dans les dispositifs MOS 69
1.4.3.2. Co-intégration PMOS/NMOS planaire et 3D 73
1.4.4. Conclusion 74
1.5. Conclusion 75
1.6. Bibliographie 76
Chapitre 2. La chimie dans les interconnexions 93
Vincent Jousseaume, Paul-Henri Haumesser, Carole Pernel, Jeffery Butterbaugh, Sylvain Maitrejean et Didier Louis
2.1. Introduction 93
2.2. Interconnexions : généralités et historiques 95
2.2.1. Quelles performances pour une interconnexion ? 95
2.2.1.1. Introduction 95
2.2.1.2. Conserver le signal intact 96
2.2.1.3. Conserver la structure intacte 99
2.2.2. Les grandes évolutions technologiques 102
2.2.2.1. Du polysilicium à l'aluminium 102
2.2.2.2. De l'aluminium au cuivre 106
2.2.2.3. Du SiO2 aux films à basse constante diélectrique 110
2.2.3. Conclusion 111
2.3. Dépôts des diélectriques 111
2.3.1. Généralités sur les diélectriques 111
2.3.1.1. Introduction 111
2.3.1.2. Origines de la constante diélectrique 112
2.3.1.3. Les techniques de dépôts 115
2.3.2. Les diélectriques interlignes 117
2.3.2.1. Le matériau historique : SiO2 117
2.3.2.2. Les premiers low-k 118
2.3.2.3. Introduction de la porosité 121
2.3.2.4. Les limitations rencontrées : où va-t-on ? 128
2.3.3. Les diélectriques barrières 130
2.3.3.1. Bref historique 130
2.3.3.2. Les SiCH et SiCNH 130
2.3.3.3. Les barrières diélectriques «avancées» 132
2.3.4. Conclusion 134
2.4. Dépôt et propriétés des couches métalliques pour les structures d'interconnexions 134
2.4.1. La fabrication des structures d'interconnexions 135
2.4.1.1. Dépôt d'une barrière à la diffusion du cuivre 135
2.4.1.2. Dépôt d'une couche d'accroche en cuivre (seed layer) 136
2.4.1.3. Remplissage des motifs par le cuivre 136
2.4.1.4. Polissage mécano-chimique 136
2.4.1.5. Encapsulation des structures 137
2.4.1.6. Interconnexions à base de cuivre : un cahier des charges 137
2.4.2. Chimie des matériaux et propriétés fonctionnelles 138
2.4.2.1. Les barrières à base de tantale 138
2.4.2.2. Nouveaux matériaux barrières et promoteurs d'adhérence 139
2.4.2.3. L'utilisation de dopants dans le cuivre 140
2.4.3. Chimie des interfaces 140
2.4.3.1. Propriétés d'adhésion 140
2.4.3.2. Les barrières autoformées 141
2.4.4. Chimie des procédés de dépôt des métaux 142
2.4.4.1. Cinétique de réaction et contrôle multi-échelles 142
2.4.4.2. L'exemple historique : le remplissage des motifs en creux par dépôt électrolytique de cuivre 143
2.4.4.3. Exemple de dépôt uniformément réparti : la barrière et la couche d'accroche en cuivre 148
2.4.4.4. Exemple de dépôt localisé. Les couches d'encapsulation des lignes de cuivre 153
2.4.5. Conclusion 156
2.5. Procédé de nettoyage des interconnexions cuivre 157
2.5.1. Introduction 157
2.5.2. Impact de la corrosion en microélectronique 158
2.5.2.1. La corrosion généralisée 158
2.5.2.2. La corrosion galvanique 161
2.5.3. Les outils électrochimiques de diagnostic 163
2.5.3.1. Le taux de gravure 163
2.5.3.2. Identification des mécanismes interfaciaux 167
2.5.4. Equipements pour le nettoyage du cuivre dans les interconnexions 168
2.6. Conclusion 173
2.7. Bibliographie 176
Chapitre 3. Chimie de la préparation des surfaces par voie humide : nettoyage, attaque chimique et séchage 195
Yannick Le Tiec et Martin Knotter
3.1. Introduction 195
3.2. Nettoyage 196
3.2.1. Mélange ammoniaque-peroxyde d'hydrogène (APM) 196
3.2.1.1. Historique succinct et application 196
3.2.1.2. Mécanisme chimique 197
3.2.1.3. Problèmes 199
3.2.1.4. Alternatives 201
3.2.2. Mélange acide chlorhydrique-peroxyde d'hydrogène (HPM) 202
3.2.2.1. Historique succinct et application 202
3.2.2.2. Mécanisme chimique 203
3.2.2.3. Problèmes 204
3.2.2.4. Alternatives 206
3.2.3. Mélange acide sulfurique-peroxyde d'hydrogène (SPM) 206
3.2.3.1. Historique succinct et application 206
3.2.3.2. Mécanisme chimique 207
3.2.3.3. Problèmes 208
3.3. Attaque chimique par voie humide 210
3.3.1. Acide fluorhydrique (HF) 210
3.3.1.1. Historique succinct et application 210
3.3.1.2. Mécanisme chimique 211
3.3.1.3. Problèmes 215
3.3.2. Oxyde gravant tamponné ou BOE (HF/NH4F) 217
3.3.2.1. Historique succinct et application 217
3.3.2.2. BOE co-injecté (mélangé) 218
3.3.2.3. Problèmes 221
3.4. Rinçage et séchage 222
3.4.1. Eau ultrapure (UPW) 222
3.4.1.1. Historique succinct et application 222
3.4.1.2. Problèmes 223
3.4.2. Séchage 229
3.5. Conclusion 232
3.6. Bibliographie 233
Chapitre 4. Utilisation et gestion des fluides chimiques en microélectronique 239
Christiane Gottschalk, Kevin McLaughlin, Julie Cren, Catherine Peyne et Patrick Valenti
4.1. Eau ultrapure (EUP) 239
4.1.1. Paramètres de l'EUP 240
4.1.2. Opérations unitaires d'une unité de production d'EUP 244
4.1.2.1. Prétraitement 245
4.1.2.2. Traitement primaire 246
4.1.2.3. Finition et distribution 247
4.1.3. Aspects fondamentaux 248
4.1.3.1. Osmose inverse 248
4.1.3.2. Echange d'ions et déminéralisation 252
4.1.3.3. Aspects fondamentaux de l'électrodéionisation 256
4.1.4. Perspectives 257
4.2. L'utilisation des gaz dans la microélectronique 258
4.2.1. Les principaux gaz utilisés dans la fabrication des semi-conducteurs 258
4.2.1.1. Fabrication du substrat 258
4.2.1.2. Préparation du wafer 259
4.2.1.3. Doping 260
4.2.1.4. Dépôt 260
4.2.1.5. Gravure sèche 262
4.2.1.6. Nettoyage 262
4.2.2. Qualité de gaz requise pour la fabrication des semi-conducteurs 263
4.2.3. La mise en oeuvre des gaz utilisés dans la fabrication des semi-conducteurs 263
4.2.3.1. Les sources des gaz principaux 263
4.2.3.2. Le stockage et la distribution 270
4.2.4. Conclusion 273
4.3. Gaz dissous 274
4.3.1. Eau ozonée (DI-O3) 274
4.3.1.1. Application 274
4.3.1.2. Chimie 275
4.3.1.3. Génération et régulation du DI-O3 276
4.3.1.4. Quelques considérations pratiques 279
4.3.2. Eau carbonatée (DI-CO2) 281
4.3.2.1. Applications 281
4.3.2.2. Chimie 282
4.3.2.3. Génération et régulation 283
4.3.2.4. Aspects pratiques 285
4.3.3. Oxygène dissous (DO) 285
4.3.3.1. Application 285
4.3.3.2. Chimie 286
4.3.3.3. Génération et régulation 286
4.3.3.4. Aspects pratiques 287
4.4. Produits chimiques de haute pureté 288
4.4.1. Techniques de purification des produits chimiques de haute pureté 290
4.4.1.1. Filtration 291
4.4.1.2. Echange d'ions 292
4.4.1.3. Distillation 292
4.4.1.4. Autres techniques de purification 293
4.4.2. Systèmes de manutention de produits chimiques de haute pureté 293
4.5. Gestion des déchets 295
4.5.1. Directives concernant les émissions 298
4.5.2. Traitement des déchets liquides : principales technologies 298
4.5.2.1. Neutralisation 298
4.5.2.2. Traitement physico-chimique 299
4.5.2.3. Biotraitement 301
4.5.2.4. Evapo-concentration 302
4.5.2.5. Filtration 303
4.5.3. Systèmes d'abattement des émissions gazeuses 303
4.5.4. Recyclage et réutilisation 305
4.6. Notations 307
4.7. Bibliographie 307
Chapitre 5. Fonctionnalisation des surfaces pour micros et nanosystèmes : application pour capteurs chimiques et biologiques 315
Antoine Hoang, Gilles Marchand, Guillaume Nonglaton, Isabelle Texier-Nogues et Françoise Vinet
5.1. Introduction 315
5.2. Matériaux 316
5.2.1. Oxydes métalliques et semi-conducteurs 317
5.2.2. Nanotubes de carbone et nanofils de silicium 319
5.2.3. Métaux 321
5.2.4. Polymères 321
5.2.5. Papiers et tissus 322
5.3. Procédé de fonctionnalisation 323
5.3.1. Activation et traitement de nettoyage 323
5.3.1.1. Traitements de nettoyage humides 324
5.3.1.2. Traitements au plasma 325
5.3.2. Procédés de silanisation 326
5.3.2.1. Procédés humides 327
5.3.2.2. Dépôts en phase vapeur 328
5.3.2.3. Dépôts de silanes purs 329
5.3.3. Techniques de déposition de sol-gel et de polymères 330
5.3.3.1. Procédés sol-gel 330
5.3.3.2. Trempage 330
5.3.3.3. Revêtement par centrifugation 331
5.3.3.4. Revêtement par pulvérisation 331
5.3.4. Procédés de localisation 332
5.3.4.1. Dépôt de gouttes 332
5.3.4.2. Photolithographie 333
5.3.4.3. Lithographie par faisceau électronique 335
5.3.4.4. Nanolithographie «Dip-pen» 335
5.3.4.5. Impression par microcontact 336
5.3.4.6. Fonctionnalisation électrochimique 338
5.4. Immobilisation de molécules et macromolécules 338
5.4.1. Adsorption et greffage covalent 339
5.4.2. Fonctions chimiques pour le greffage covalent 340
5.4.2.1. Amines 341
5.4.2.2. Thiols 341
5.4.2.3. Hydroxyles 342
5.4.2.4. «Chimie clic» 343
5.4.3. Applications et exemples 344
5.4.3.1. Greffage de peptides et de protéines 344
5.4.3.2. Greffage d'acide nucléique et d'ADN 345
5.4.3.3. Greffage de saccharides 345
5.4.4. La boîte à outils chimique 346
5.5. Applications 346
5.5.1. Capture d'analytes 347
5.5.1.1. Exemple d'application in vitro 347
5.5.1.2. Exemple d'application in vivo 349
5.5.2. Détection d'analytes 350
5.5.2.1. Exemple d'application in vitro 351
5.5.2.2. Exemple d'application in vivo 353
5.6. Conclusion 355
5.7. Bibliographie 355
Liste des abréviations 367
Index 375
Table des matières
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Chimie en microélectronique [texte imprime] / Yannick Le Tiec, Editeur scientifique . - Paris : Hermès science : [S.l.] : Lavoisier, DL 2013, cop. 2013 . - 384 p. : ill. ; 25 cm. - ( Micro et nano électronique et systèmes) . ISBN : 978-2-7462-3918-0
Bibliogr. en fin de chapitres. Index
Langues : Français | Mots-clés : | Microélectronique Nitruration Traitements de surface Détecteurs de produits chimiques Biocapteurs Procédés de fabrication Transistors | | Index. décimale : | 621.3815 | | Résumé : | La microélectronique est un monde complexe dans lequel plusieurs sciences comme la physique, l'électronique, l'optique ou la mécanique, contribuent à créer des nano-objets fonctionnels. La chimie est particulièrement impliquée dans de nombreux domaines tels que la synthèse des matériaux, la pureté des fluides, des gaz, des sels, le suivi des réactions chimiques et de leurs équilibres ainsi que la préparation de surfaces optimisées et la gravure sélective de couches spécifiques. Au cours des dernières décennies, la taille des transistors s'est considérablement réduite et la fonctionnalité des circuits électroniques s'est accrue. Cette évolution a conduit à une interpénétration de la chimie et de la microélectronique exposée dans cet ouvrage. Chimie en microélectronique présente les chimies et les séquences utilisées lors des procédés de production de la microélectronique, des nettoyages jusqu'aux gravures des plaquettes de silicium, du rôle et de l'impact de leur niveau de pureté jusqu'aux procédés d'interconnexion des millions de transistors composant un circuit électronique. Afin d'illustrer la convergence avec le domaine de la santé, l'ouvrage expose les nouvelles fonctionnalisations spécifiques, tels que les capteurs biologiques ou les capteurs sur la personne. | | Note de contenu : | Introduction 15
Yannick Le Tiec
Chapitre 1. La chimie en Front End Of the Line (FEOL) : dépôts, empilements de grilles, épitaxies et contacts 19
François Martin, Jean-Michel Hartmann, Véronique Carron et Yannick Le Tiec
1.1. Introduction 19
1.2. Empilements de grilles 21
1.2.1. Généralités 21
1.2.2. Procédés de nitruration de la silice 22
1.2.2.1. Nitruration thermique 22
1.2.2.2. Nitruration plasma 23
1.2.3. Introduction de l'empilement de grilles HighK/Métal 24
1.2.3.1. Choix des matériaux HighK dans un procédé conventionnel 24
1.2.3.2. Contraintes et scénario d'intégration HighK/métal 25
1.2.3.3. Chimie des procédés de dépôt HighK 27
1.2.3.4. Dépôt de la grille métallique et précurseurs associés 33
1.2.4. Conclusion 36
1.3. La chimie impliquée dans les matériaux cristallins 37
1.3.1. Généralités 37
1.3.2. Quelques notions d'épitaxie 38
1.3.3. Préparation de surface avant épitaxie 42
1.3.4. Croissance basse température de Si et SiGe. Comparaison de trois précurseurs (silane, disilane et dichlorosilane) 48
1.3.5. Intégration et conclusion 55
1.4. Les contacts au niveau de la grille et des zones «Source» et «Drain» 56
1.4.1. Généralités 56
1.4.1.1. Historique des siliciures pour la microélectronique 56
1.4.1.2. Le siliciure de nickel NiSi 58
1.4.2. Introduction du procédé NiSi conventionnel pour les noeuds sub-90 nm 58
1.4.2.1. Le procédé de siliciuration auto-alignée : description générale 58
1.4.2.2. Le système Ni/Si et la formation du siliciure par réaction en phase solide 59
1.4.2.3. Les étapes du procédé «Salicide» : techniques et procédés 63
1.4.2.4. La migration anormale du nickel sous la grille. La chimie au secours des dimensions ultimes 68
1.4.3. Impact des orientations technologiques récentes sur le procédé Salicide 69
1.4.3.1. Introduction du germanium dans les dispositifs MOS 69
1.4.3.2. Co-intégration PMOS/NMOS planaire et 3D 73
1.4.4. Conclusion 74
1.5. Conclusion 75
1.6. Bibliographie 76
Chapitre 2. La chimie dans les interconnexions 93
Vincent Jousseaume, Paul-Henri Haumesser, Carole Pernel, Jeffery Butterbaugh, Sylvain Maitrejean et Didier Louis
2.1. Introduction 93
2.2. Interconnexions : généralités et historiques 95
2.2.1. Quelles performances pour une interconnexion ? 95
2.2.1.1. Introduction 95
2.2.1.2. Conserver le signal intact 96
2.2.1.3. Conserver la structure intacte 99
2.2.2. Les grandes évolutions technologiques 102
2.2.2.1. Du polysilicium à l'aluminium 102
2.2.2.2. De l'aluminium au cuivre 106
2.2.2.3. Du SiO2 aux films à basse constante diélectrique 110
2.2.3. Conclusion 111
2.3. Dépôts des diélectriques 111
2.3.1. Généralités sur les diélectriques 111
2.3.1.1. Introduction 111
2.3.1.2. Origines de la constante diélectrique 112
2.3.1.3. Les techniques de dépôts 115
2.3.2. Les diélectriques interlignes 117
2.3.2.1. Le matériau historique : SiO2 117
2.3.2.2. Les premiers low-k 118
2.3.2.3. Introduction de la porosité 121
2.3.2.4. Les limitations rencontrées : où va-t-on ? 128
2.3.3. Les diélectriques barrières 130
2.3.3.1. Bref historique 130
2.3.3.2. Les SiCH et SiCNH 130
2.3.3.3. Les barrières diélectriques «avancées» 132
2.3.4. Conclusion 134
2.4. Dépôt et propriétés des couches métalliques pour les structures d'interconnexions 134
2.4.1. La fabrication des structures d'interconnexions 135
2.4.1.1. Dépôt d'une barrière à la diffusion du cuivre 135
2.4.1.2. Dépôt d'une couche d'accroche en cuivre (seed layer) 136
2.4.1.3. Remplissage des motifs par le cuivre 136
2.4.1.4. Polissage mécano-chimique 136
2.4.1.5. Encapsulation des structures 137
2.4.1.6. Interconnexions à base de cuivre : un cahier des charges 137
2.4.2. Chimie des matériaux et propriétés fonctionnelles 138
2.4.2.1. Les barrières à base de tantale 138
2.4.2.2. Nouveaux matériaux barrières et promoteurs d'adhérence 139
2.4.2.3. L'utilisation de dopants dans le cuivre 140
2.4.3. Chimie des interfaces 140
2.4.3.1. Propriétés d'adhésion 140
2.4.3.2. Les barrières autoformées 141
2.4.4. Chimie des procédés de dépôt des métaux 142
2.4.4.1. Cinétique de réaction et contrôle multi-échelles 142
2.4.4.2. L'exemple historique : le remplissage des motifs en creux par dépôt électrolytique de cuivre 143
2.4.4.3. Exemple de dépôt uniformément réparti : la barrière et la couche d'accroche en cuivre 148
2.4.4.4. Exemple de dépôt localisé. Les couches d'encapsulation des lignes de cuivre 153
2.4.5. Conclusion 156
2.5. Procédé de nettoyage des interconnexions cuivre 157
2.5.1. Introduction 157
2.5.2. Impact de la corrosion en microélectronique 158
2.5.2.1. La corrosion généralisée 158
2.5.2.2. La corrosion galvanique 161
2.5.3. Les outils électrochimiques de diagnostic 163
2.5.3.1. Le taux de gravure 163
2.5.3.2. Identification des mécanismes interfaciaux 167
2.5.4. Equipements pour le nettoyage du cuivre dans les interconnexions 168
2.6. Conclusion 173
2.7. Bibliographie 176
Chapitre 3. Chimie de la préparation des surfaces par voie humide : nettoyage, attaque chimique et séchage 195
Yannick Le Tiec et Martin Knotter
3.1. Introduction 195
3.2. Nettoyage 196
3.2.1. Mélange ammoniaque-peroxyde d'hydrogène (APM) 196
3.2.1.1. Historique succinct et application 196
3.2.1.2. Mécanisme chimique 197
3.2.1.3. Problèmes 199
3.2.1.4. Alternatives 201
3.2.2. Mélange acide chlorhydrique-peroxyde d'hydrogène (HPM) 202
3.2.2.1. Historique succinct et application 202
3.2.2.2. Mécanisme chimique 203
3.2.2.3. Problèmes 204
3.2.2.4. Alternatives 206
3.2.3. Mélange acide sulfurique-peroxyde d'hydrogène (SPM) 206
3.2.3.1. Historique succinct et application 206
3.2.3.2. Mécanisme chimique 207
3.2.3.3. Problèmes 208
3.3. Attaque chimique par voie humide 210
3.3.1. Acide fluorhydrique (HF) 210
3.3.1.1. Historique succinct et application 210
3.3.1.2. Mécanisme chimique 211
3.3.1.3. Problèmes 215
3.3.2. Oxyde gravant tamponné ou BOE (HF/NH4F) 217
3.3.2.1. Historique succinct et application 217
3.3.2.2. BOE co-injecté (mélangé) 218
3.3.2.3. Problèmes 221
3.4. Rinçage et séchage 222
3.4.1. Eau ultrapure (UPW) 222
3.4.1.1. Historique succinct et application 222
3.4.1.2. Problèmes 223
3.4.2. Séchage 229
3.5. Conclusion 232
3.6. Bibliographie 233
Chapitre 4. Utilisation et gestion des fluides chimiques en microélectronique 239
Christiane Gottschalk, Kevin McLaughlin, Julie Cren, Catherine Peyne et Patrick Valenti
4.1. Eau ultrapure (EUP) 239
4.1.1. Paramètres de l'EUP 240
4.1.2. Opérations unitaires d'une unité de production d'EUP 244
4.1.2.1. Prétraitement 245
4.1.2.2. Traitement primaire 246
4.1.2.3. Finition et distribution 247
4.1.3. Aspects fondamentaux 248
4.1.3.1. Osmose inverse 248
4.1.3.2. Echange d'ions et déminéralisation 252
4.1.3.3. Aspects fondamentaux de l'électrodéionisation 256
4.1.4. Perspectives 257
4.2. L'utilisation des gaz dans la microélectronique 258
4.2.1. Les principaux gaz utilisés dans la fabrication des semi-conducteurs 258
4.2.1.1. Fabrication du substrat 258
4.2.1.2. Préparation du wafer 259
4.2.1.3. Doping 260
4.2.1.4. Dépôt 260
4.2.1.5. Gravure sèche 262
4.2.1.6. Nettoyage 262
4.2.2. Qualité de gaz requise pour la fabrication des semi-conducteurs 263
4.2.3. La mise en oeuvre des gaz utilisés dans la fabrication des semi-conducteurs 263
4.2.3.1. Les sources des gaz principaux 263
4.2.3.2. Le stockage et la distribution 270
4.2.4. Conclusion 273
4.3. Gaz dissous 274
4.3.1. Eau ozonée (DI-O3) 274
4.3.1.1. Application 274
4.3.1.2. Chimie 275
4.3.1.3. Génération et régulation du DI-O3 276
4.3.1.4. Quelques considérations pratiques 279
4.3.2. Eau carbonatée (DI-CO2) 281
4.3.2.1. Applications 281
4.3.2.2. Chimie 282
4.3.2.3. Génération et régulation 283
4.3.2.4. Aspects pratiques 285
4.3.3. Oxygène dissous (DO) 285
4.3.3.1. Application 285
4.3.3.2. Chimie 286
4.3.3.3. Génération et régulation 286
4.3.3.4. Aspects pratiques 287
4.4. Produits chimiques de haute pureté 288
4.4.1. Techniques de purification des produits chimiques de haute pureté 290
4.4.1.1. Filtration 291
4.4.1.2. Echange d'ions 292
4.4.1.3. Distillation 292
4.4.1.4. Autres techniques de purification 293
4.4.2. Systèmes de manutention de produits chimiques de haute pureté 293
4.5. Gestion des déchets 295
4.5.1. Directives concernant les émissions 298
4.5.2. Traitement des déchets liquides : principales technologies 298
4.5.2.1. Neutralisation 298
4.5.2.2. Traitement physico-chimique 299
4.5.2.3. Biotraitement 301
4.5.2.4. Evapo-concentration 302
4.5.2.5. Filtration 303
4.5.3. Systèmes d'abattement des émissions gazeuses 303
4.5.4. Recyclage et réutilisation 305
4.6. Notations 307
4.7. Bibliographie 307
Chapitre 5. Fonctionnalisation des surfaces pour micros et nanosystèmes : application pour capteurs chimiques et biologiques 315
Antoine Hoang, Gilles Marchand, Guillaume Nonglaton, Isabelle Texier-Nogues et Françoise Vinet
5.1. Introduction 315
5.2. Matériaux 316
5.2.1. Oxydes métalliques et semi-conducteurs 317
5.2.2. Nanotubes de carbone et nanofils de silicium 319
5.2.3. Métaux 321
5.2.4. Polymères 321
5.2.5. Papiers et tissus 322
5.3. Procédé de fonctionnalisation 323
5.3.1. Activation et traitement de nettoyage 323
5.3.1.1. Traitements de nettoyage humides 324
5.3.1.2. Traitements au plasma 325
5.3.2. Procédés de silanisation 326
5.3.2.1. Procédés humides 327
5.3.2.2. Dépôts en phase vapeur 328
5.3.2.3. Dépôts de silanes purs 329
5.3.3. Techniques de déposition de sol-gel et de polymères 330
5.3.3.1. Procédés sol-gel 330
5.3.3.2. Trempage 330
5.3.3.3. Revêtement par centrifugation 331
5.3.3.4. Revêtement par pulvérisation 331
5.3.4. Procédés de localisation 332
5.3.4.1. Dépôt de gouttes 332
5.3.4.2. Photolithographie 333
5.3.4.3. Lithographie par faisceau électronique 335
5.3.4.4. Nanolithographie «Dip-pen» 335
5.3.4.5. Impression par microcontact 336
5.3.4.6. Fonctionnalisation électrochimique 338
5.4. Immobilisation de molécules et macromolécules 338
5.4.1. Adsorption et greffage covalent 339
5.4.2. Fonctions chimiques pour le greffage covalent 340
5.4.2.1. Amines 341
5.4.2.2. Thiols 341
5.4.2.3. Hydroxyles 342
5.4.2.4. «Chimie clic» 343
5.4.3. Applications et exemples 344
5.4.3.1. Greffage de peptides et de protéines 344
5.4.3.2. Greffage d'acide nucléique et d'ADN 345
5.4.3.3. Greffage de saccharides 345
5.4.4. La boîte à outils chimique 346
5.5. Applications 346
5.5.1. Capture d'analytes 347
5.5.1.1. Exemple d'application in vitro 347
5.5.1.2. Exemple d'application in vivo 349
5.5.2. Détection d'analytes 350
5.5.2.1. Exemple d'application in vitro 351
5.5.2.2. Exemple d'application in vivo 353
5.6. Conclusion 355
5.7. Bibliographie 355
Liste des abréviations 367
Index 375
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