Fabrication de transistors monoelectroniques pour la detection de charge

Le transistor monoelectro'nique (SET) est un candidat que l'on croyait avoir la capacite de remplacer le transistor des circuits integres actuel (MOSFET). Pour des raisons de faible gain en voltage, d'impedance de sortie elevee et de sensibilite aux fluctuations de charges, il est considere aujourd'hui qu'un hybride tirant profit des deux technologies est plus avantageux. En exploitant sa lacune d'etre sensible aux variations de charge, le SET est davantage utilise dans des applications ou la detection de charge s'avere indispensable, notamment dans les domaines de la bio-detection et de l'informatique quantique.;Ce memoire presente une etude du transistor monoelectronique utilise en tant que detecteur de charge. La methode de fabrication est basee sur le procede nanodamascene developpe par Dubuc et al. [11] permettant au transistor monoelectronique de fonctionner a temperature ambiante. La temperature d'operation etant intimement liee a la geometrie du SET, la cle du procede nanodamascene reside dans le polissage chimico-mecanique (CMP) permettant de reduire l'epaisseur des SET jusqu'a des valeurs de quelques nanametres.;Dans ce projet de maitrise, nous avons cependant opte pour que le SET soit opere a temperature cryogenique. Une faible temperature d'operation permet le relâchement des contraintes de dimensions des dispositifs. En considerant les variations de procedes normales pouvant survenir lors de la fabrication, la temperature d'operation maximale calculee en conception s'etend de 27 K a 90 K, soit une energie de charge de 78 meV a 23 meV. Le gain du detecteur de charge etant dependant de la distance de couplage, les resultats de simulations demontrent que cette distance doit etre de 200 nm pour que la detection de charge soit optimale. Les designs concus sont ensuite fabriques sur substrat d'oxyde de silicium. Les resultats de fabrication de SET temoignent de la robustesse du procede nanodamascene. En effet, les dimensions atteintes experimentalement s'averent quasi identiques a celles calculees en conception.;Les mesures electriques a basse temperature de SET fabriques demontrent un blocage de Coulomb avec une energie de charge de 10 meV et une temperature d'operation maximale de 10 K. Un effet de grille est aussi observe par l'application d'une tension sur la grille laterale et les electrodes d'un SET a proximite. Les parametres extraits a partir du diamant de Coulomb sont en accord avec les geometries du transistor fabrique, a l'exception de la capacite degrille et de couplage. Enfin, l'etude de la detection de charge est realisee par simulation a partir de ces parametres. Elle permet de conclure que la detection de charge peut etre optimisee en augmentant les surfaces de couplage de l'electrometre.;Mots-cles : detection de charge, electrometre, transistor monoelectronique, nanodamascene, nanoelectronique, informatique quantique.