| Les transistors mono-electroniques (SETs) sont des dispositifs ayant un grand potentiel d'applications, comme la detection de charge ultra-sensible, la logique a basse consommation de puissance, la memoire ou la metrologie. De plus, la possibilite de pieger un seul electron et de manipuler son etat de spin pourrait permettre des applications en informatique quantique. Le silicium est un materiau interessant pour fabriquer l'ilot d'un SET. Son gap semi-conducteur permet le fonctionnement du dispositif dans le regime a un seul electron ou trou et pourrait permettre d'etendre la plage d'operation du SET en temperature en augmentant l'energie d'addition du diamant central de la valeur du gap. En outre, le silicium beneficie de plus de quarante annees d'expertise en microfabrication et d'une compatibilite avec la technologie metal--oxyde--semi-conducteur complementaire (CMOS). Cependant, la fabrication de ces dispositifs fait face a de serieuses limitations a cause de la taille nanometrique requise pour l'ilot. A ce jour, les procedes de fabrication proposes permettant l'operation a la temperature ambiante sont trop peu reproductibles pour permettre des applications a grande echelle.;Dans ce memoire de maitrise, la fabrication de transistors mono-electroniques en silicium (Si-SETs) pour le traitement classique et quantique de l'information est realisee avec un procede nanodamascene. Le polissage chimico-mecanique (CMP) est introduit comme etape clef de la fabrication du transistor, permettant le controle au nanometre pres (nanodamascene) de l'epaisseur du transistor. Cet outil permet la fabrication de dispositifs ayant une geometrie auparavant impossible a realiser et ouvre la porte a l'innovation technologique. De plus, un procede de gravure du silicium par plasma a couplage inductif (ICP) est developpe pour permettre la fabrication de nanostructures de silicium sur une nanotopographie alliant le nano et le 3D.;Les Si-SETs fabriques sont caracterises a basse temperature et demontrent du blocage de Coulomb avec une energie de charge de plus de 100 meV, soit quatre fois la temperature ambiante. De plus, le regime a un seul electron et les effets quantiques du confinement dans ce regime sont observes. Pour la premiere fois, le gap complet du silicium et les premiers diamants sont mesures sur un dispositif fabrique avec un procede reproductible et industrialisable. Le diamant central voit son energie d'addition augmentee de la valeur du gap du silicium, pour un total de plus de 1200 meV, soit 46 fois la temperature ambiante. Cette caracteristique pourrait ouvrir la porte a des applications en logique basse puissance dans un mode de transport a plusieurs electrons laissant circuler dix fois plus de courant dans l'etat ouvert, tout en conservant le bas courant dans l'etat ferme d'un SET.;Mots clefs : transistor mono-electronique, silicium, operation a temperature ambiante, logique basse puissance, informatique quantique, nanoelectronique, polissage chimico-mecanique, gravure plasma, nanofabrication. |
