Siliciure

Les siliciures sont des composés proches des borures et des carbures. Cependant, le silicium étant bien plus électropositif que le carbone, les siliciures sont bien plus proches des borures que des carbures.

La composition des siliciures ne peut pas être simplement décrite comme des molécules (liaisons covalentes). Les liaisons chimiques dans les siliciures varient de nature en fonction du composé : elles peuvent être de nature métallique, formant des composés conducteurs, covalente, voire ionique. Il a été observé des siliciures avec tous les métaux dont les métaux de transition, à l'exception notable du béryllium.

Les atomes de silicium dans les siliciures suivent différents types d'organisation :

• atomes de silicium isolés :
  • conducteurs : Cu₅Si, (V,Cr,Mn)₃Si, Fe₃Si, Mn₃Si,
  • non-conducteurs : (Mg,Ge, Sn,Pb)₂Si, (Ca,Ru, Ce,Rh,Ir,Ni)₂Si ;
• paires Si₂ : U₃Si₂, siliciures d'hafnium et de thorium ;
• Si₄ tétraédrique : KSi, RbSi, CsSi ;
• Si_n en chaîne : USi, (Ti, Zr, Hf, Th, Ce, Pu)Si, CaSi, SrSi, YSi ;
• couches de Si en plan hexagonaux de type graphite : β-USi₂, siliciures des autres lanthanides et actinides ;
• couches de Si hexagonales ondulées : CaSi₂ ;
• squelettes de Si ouverts en 3D : SrSi₂, ThSi₂, α-USi₂.

Les siliciures des éléments des colonnes 1 et 2, par exemple Na₂Si et Ca₂Si, réagissent violemment avec l'eau pour libérer de l'hydrogène et/ou des silanes. Les siliciures des métaux de transition, au contraire, sont habituellement inertes dans les solutions aqueuses de toutes sortes, à l'exception de l'acide fluorhydrique. En revanche, ils réagissent avec des composés plus agressifs comme l'hydroxyde de potassium fondu, le fluor ou le chlore chauffés au rouge.

En micro-électronique, des siliciures sont créés par diffusion de métaux dans le silicium, avec pour but de changer sa nature. On parle alors de siliciure auto-aligné ou de saliciure (francisation du mot-valise anglophone self-aligned silicide - salicide).

Procédé de siliciuration auto-aligné (saliciure) en technologie CMOS

Ces siliciures particuliers sont créés à des zones de contact entre le silicium et une couche de métal (ou plusieurs couches de différents métaux superposés) qu'on recuit. Ils servent à améliorer le contact ohmique entre métal et semi-conducteur et sont souvent utilisés en technologie MOS/CMOS pour la source, le drain, et la grille en poly-Si.

Le procédé est représenté ci-contre: le métal est déposé de manière conformale sur la surface de la plaque CMOS (étape (b)). Durant le recuit suivant (étape (c)), le métal réagit avec le silicium dans les régions où ils sont en contact (jonctions et grille en poly-silicium) pour former le siliciure. En particulier, cette réaction ne se produit pas sur les espaceurs (typiquement en nitrure de silicium), ce qui évite le court-circuit entre les jonctions et la grille. Finalement, le métal non-réagi (c'est-à-dire non transformé en siliciure) est retiré de la surface par une chimie sélective pendant l'étape (d)[1].

La plupart des siliciures sont synthétiques, mais un certain nombre sont connus à l'état naturel : brownleeite MnSi, gupeiite Fe₃Si, hapkeite (en) Fe₂Si, linzhiite FeSi₂, luobusaïte Fe_0,84Si₂, mavlyanovite Mn₅Si₃, naquite FeSi, palladosiliciure Pd₂Si, perryite (Ni,Fe)₅(Si,P)₂, suessite (en) (Fe,Ni)₃Si, xifengite (en) Fe₅Si₃ et zangboïte TiFeSi₂. Ces minéraux sont classés avec les éléments natifs, comme les carbures, les nitrures et les phosphures (classe I).

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Silicide » (voir la liste des auteurs).