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Défis technologiques >> Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
12 proposition(s).

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Développement d'un dépôt électrochimique de polymères

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Master 2 chimie, électrochimie

01-10-2020

SL-DRT-20-0308

paul.haumesser@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Le dépôt électrophorétique de polymères est une technique utilisée pour le dépôt de nombreux polymères tels que le polyetherimide (PEI). Ce dépôt requiert habituellement des tensions de plusieurs à plusieurs dizaines de volts. Il est reconnu que des processus électrochimiques interviennent dans les mécanismes de dépôt. Des résultats récents semblent indiquer que ces mécanismes électrochimiques peuvent être efficaces dès l'application de potentiels moins élevés (<3V), ce qui ouvre la possibilité d'un dépôt dans des conditions plus douces et avec un contrôle accru. Cette thèse vise donc à étudier les mécanismes en jeu lors du dépôt de PEI dans ces conditions, ce qui pourrait permettre le développement d'un procédé de dépôt original de ce polymère applicable à la fabrication de capacités à fort champ de claquage. De plus, cette approche pourrait être étendue à d'autres polymères isolants pour des applications potentielles en santé (packaging de pistes conductrices pour les systèmes implantés ou portés, avec topologie), ou à des polymères hydrophiles et/ou poreux : encapsulation d'édifices biologiques (cellules, enzymes, bactéries) ou filtrage de cellule dans les systèmes de micro-organes sur puces.

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Etude des mécanismes de dégradation et Fiabilité dynamique des composants GaN sur Si

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Caractérisation et Test Electrique

MASTER2 ou Ecole d'Ingenieur sciences des matériaux, électronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0430

william.vandendaele@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les composants de puissance GaN sur Si sont aujourd'hui vus comme la prochaine génération de composants « mass market » pour la conversion d'énergie électrique à haut rendement. Dans ce cadre, le LETI développe sa propre filière GaN sur Si (compatible CMOS) allant du substrat au module final. Ces dispositifs doivent opérer des commutations entre un état de forte tension (~650V) et de fort courant (~20A) à des fréquences élevées (> 100kHz). Les performances statiques et dynamiques étant établies, il est nécessaire de tester la fiabilité de ces composants lors des état de fort stress (OFF et commutation OFF -> ON) ainsi que de comprendre les mécanismes de dégradation sous-jacent afin de stabiliser la technologie et de prétendre à un transfert industriel. Dans la continuité du stage sur le développement des mesures dynamiques sur dispositifs GaN sur Si, le candidat aura en charge : - La finalisation des solutions de mesures ainsi que leurs évolutions notamment pour porter ces tests de dégradation sur prober (détermination de la faisabilité et des limitations) - De l'étude approfondie de la dégradation des performances électriques des transistors (Ron, Vth, Sw?) ou des diodes (Vf, Ron) lors de stress de type AC ou DC afin de déterminer les mécanismes susceptibles de diminuer la fiabilité des composants - La réalisation et la détermination des limites de fonctionnement de la technologie GaN sur Si via des tests de type SSOA (Switching Safe Operating Area) - La compréhension et la localisation des points de défaillance sur les transistors et la diodes GaN sur Si - De proposer des solutions techniques afin d'augmenter la durée de vie des composants auprès du laboratoire LC2E Le candidat devra faire preuve d'esprit d'équipe, de curiosité et d'une grande autonomie

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Développement de procédés innovants de gravure de matériaux chalcogénures pour des applications mémoires non-volatiles et photonique

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Gravure

master2 Matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0625

christelle.boixaderas@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les étapes de patterning (gravure/stripping/nettoyages/remises à l'air) ont des effets néfastes vis à vis des propriétés des films chalcogénures. Il est donc primordial d'étudier cette brique patterning en vue de proposer de nouvelles solutions de gravure et post traitements associés. Après une première phase de recherche bibliographique et de formation en salle blanche aux équipements nécessaires aux travaux de thèse, le doctorant proposera une méthodologie permettant la compréhension des mécanismes de gravure du procédé de référence et de modifications du matériau GeSbTe (et autres alliages) par des analyses de surface (fond et flanc des structures. Il proposera et mettra en ?uvre des améliorations au procédé de référence (chimie, paramètres plasma...) qui permettront de garantir que le chalcogénure reste intègre au cours du flow de fabrication de la mémoire. Puis, il devra faire le choix des intégrations et des matériaux pour un véhicule de test en mémoire et Photonique. L'enjeu sera d'apporter des améliorations au procédé de référence de l'empilement mémoire en fonction de l'étude de la phase précédente: gravure de l'empilement, stripping, gestion des temps d'attente entre les étapes Enfin, il serait intéressant de mesurer l'impact des changements par des résultats électriques sur les cellules mémoires (gain/perte sur les caractéristiques intrinsèques d'une mémoire PCM)

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Mémoires à Changement de Phase pour le n?ud technologique CMOS 28 nm et au-delà: nouvelles frontières et innovations aux limites de la feuille de route de la miniaturisation de la mémoire non-volatile pour les microcontrôleurs pour les applications automobiles de demain

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Composants Mémoires

M2

01-10-2020

SL-DRT-20-0630

gabriele.navarro@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

La mémoire à changement de phase (PCM) représente un candidat majeur parmi les technologies de mémoire résistive non volatile (NVM). La PCM présente des propriétés en même temps des DRAM et des Flash, et son état avancé en termes de développement et d'industrialisation dans les applications « Storage Class » (SCM) et dans les microcontrôleurs embarqués basés sur PCM pour les applications automobiles, en font une percée indéniable dans le scénario des dispositifs de mémoire actuel. Afin de cibler les applications automobiles dans des n?uds technologiques jusqu'à 10nm, la prochaine génération de PCM devrait faire face à une mise à l'échelle extrême et garantir en même temps : l'intégrité des matériaux pendant les étapes de fabrication ; des opérations à faible puissance ; la fiabilité dans un environnement à haute température. L'objectif de la thèse est de contribuer au développement de la prochaine génération de PCM non volatile pour les applications automobiles embarquées. De nouveaux matériaux et de nouvelles architectures seront étudiés impliquant des analyses physico-chimiques et la caractérisation électrique des prototypes du LETI et industriels de mémoire PCM. De plus, l'étudiant sera impliqué dans la collaboration avec le partenaire industriel et des experts au niveau international dans le domaine des matériaux à changement de phase.

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Packaging innovant utilisant le concept de transfert de couche active ultra mince sur un substrat

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Packaging et 3D

BAC + 5

01-07-2020

SL-DRT-20-0703

gabriel.pares@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Le sujet s'inscrit dans le domaine des microsystèmes avancés qui est un axe stratégique pour le LETI associé aux tendance actuelles du packaging : compacité extrême, conformabilité, fonctionnalisation. L'approche développée est unique et permet le report de puces ultra-fines (« substrat less ») de grande dimension sur tout type de substrats d'accueil avec un procédé adaptable à différentes solutions de collage dont le collage direct ou avec une couche intermédiaire. Elle utilise le savoir-faire du CEA-leti en amincissement extrême de circuit actifs , de techniques de collage temporaire et permanent, de report de couches fines sur poignée temporaire et de techniques de découpes avancées (plasma, laser). Par ailleurs elle utilise les technologies liées au packaging avancé avec l'utilisation de substrats minces de type FLEX et d'encapsulation de type molding et de connectique en technologies additives (RDL, impression 3D et sérigraphie). La solution proposée est générique et adresse de nombreuses applications comme les imageurs CMOS, en particulier avec courbure, les MEMS (capteur de gaz, humidité, contraintes, actuateurs piézo-électriques), les circuits RF (filtres, switch), les réseaux d'antennes. Le sujet se focalisera sur les imageurs CMOS à plan focal avec courbure passive ou active et aura pour objectif la réalisation d'un premier démonstrateur fonctionnel.

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Fabrication de structures asymétriques 3D appliquée à la mise en forme de lumière visible

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Gravure

Master 2 et/ou Ecole ingénieur sciences des matériaux, optique

01-09-2020

SL-DRT-20-0781

slandis@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

L'introduction de la réalité augmentée, en particulier sur des systèmes optiques portatifs tels que les lunettes, nécessitent la fabrication de réseaux de diffractions spécifiques permettant de générer des images immersives dans un volume très restreints. Une de leurs spécificités est qu'ils présentent une géométrie dissymétriques (flancs inclinés) les rendant tout particulièrement compliqués à fabriquer avec les procédés standards utilisés pour les micro systèmes et la microélectronique.

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Développement d'une méthode innovante de détermination des propriétés thermomécaniques des couches minces. Application à la conception et à la fabrication d'un dispositif microélectronique

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Propriétés des Matériaux et Structures

Ingénieur ou master 2 mécanique et/ou matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0804

lionel.vignoud@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Cadre et contexte : la conception et la fabrication des dispositifs microélectroniques nécessitent de connaître l'évolution des propriétés thermomécaniques des matériaux constitutifs des composants. A partir de mesures expérimentales, de traitement des données (MATLAB) et d'outils de simulation, nous proposons de développer une méthode innovante d'identification du module E et du coefficient de dilatation thermique a des couches minces. Nous appliquerons ces travaux à la fabrication d'un dispositif microélectronique. Travail demandé : le doctorant venant d'une formation ingénieur ou master 2 mécanique et/ou matériaux, sera formé et devra maîtriser à la fois les techniques de mesures expérimentales utilisées pour caractériser les matériaux (en environnement salle blanche) et les outils d'analyse, de dépouillement et de calcul que nous utiliserons dans le cadre de cette étude. Il travaillera sur la conception, la fabrication et la fiabilisation de dispositifs microélectroniques avec différentes équipes du LETI et d'ST Microélectronique. L'objectif est de limiter la déformation des composants, d'optimiser les étapes de fabrication et enfin, de fiabiliser les dispositifs.

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Dopage de couches minces de SiGe par recuit laser nanoseconde : Amélioration des procédés, caractérisation et simulation numérique

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ingénieur ou Master2 en physique des semiconducteurs ou science des matériaux

01-04-2020

SL-DRT-20-0817

sebastien.kerdiles@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Le CEA-LETI a récemment installé dans ses salles blanches un équipement de recuit par faisceau laser ultraviolet d'impulsion de quelques dizaines de nanosecondes. Ce traitement thermique novateur est capable d'atteindre de très hautes températures pendant des durées extrêmement courtes si bien que l'échauffement est limité à quelques centaines de nanomètres de profondeur. En raison de ces caractéristiques exceptionnelles, ce procédé par laser nanoseconde est pressenti comme la prochaine génération de recuit en microélectronique avec de fortes retombées attendues sur la fabrication de composants CMOS avancés, de mémoires ou encore de microsystèmes (MEMS). Dans le cadre d'un programme européen de recherche (MUNDFAB, avec des laboratoires partenaires basés en Allemagne, en Autriche, en Italie et en Pologne), le CEA-LETI et le CNRS-LAAS proposent conjointement un travail de thèse visant à développer, optimiser et simuler des procédés de dopage de films minces de SiGe par recuit laser nanoseconde. Pour atteindre cet objectif, le doctorant combinera de l'expérimentation en salle blanche, des caractérisations électriques physico-chimiques et structurales ainsi que des simulations numériques multi-physiques. Ce travail de recherche sera focalisé en particulier sur l'étude de l'activation de dopants introduits dans les couches minces directement lors de leur épitaxie ou par implantation ionique, y compris pour de très fortes concentrations et de très faibles épaisseurs. Le doctorant sera amené à identifier les limites du recuit laser nanoseconde. Des solutions technologiques seront recherchées pour maîtriser notamment la qualité cristalline des films soumis au recuit laser nanoseconde, la ségrégation des dopants et du germanium ainsi que la rugosité de surface. Ayant des bases solides en physique des semi-conducteurs, en science des matériaux et en microélectronique, le futur doctorant devra aimer le travail en équipe, être rigoureux et créatif, et enfin avoir l'esprit de synthèse.

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Effet du dopage et du confinement sur la formation de siliciures de titane par recuit laser nanoseconde. Application aux contacts pour imageurs avancés

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ingénieur ou Master2 en physique des semiconducteurs ou science des matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0821

sebastien.kerdiles@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les technologies imageurs basées sur des composants silicium sont très présentes dans différentes applications de la vie quotidienne comme la téléphonie, la détection et l'automobile. De nombreuses améliorations technologiques ont permis une diversification accrue de ces composants et un essor de leur utilisation. Aujourd'hui, dans les zones du capteur optique, dite pixel, les prises de contact sur le substrat dopé sont réalisées par l'intermédiaire d'un siliciure de Ti, TiSi. La formation de ces contacts est basée sur une intégration dite « salicide last » c'est-à-dire que la siliciuration, réaction en phase solide entre un métal et le substrat de Si, se fait après les étapes de photolithographies pour réaliser le plot de contact. La résistance de ces « contacts TiSi » est très élevée actuellement et présente une forte dispersion. Grâce à des développements récents, de fortes améliorations ont été démontrées en combinant des dépôts Ti/TiN optimisés et un nouveau traitement thermique disponible au LETI, le recuit laser nanoseconde. La thèse proposée vise à étoffer et comprendre ces bons résultats. Il s'agit d'une collaboration entre l'IM2NP (Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence) à Marseille, le département des plateformes technologiques (DPFT) du CEA-LETI à Grenoble et le centre R&D de STMicroelectronics à Crolles. L'objectif principal de cette thèse est d'intégrer et d'optimiser ce type de procédés innovants pour les contacts TiSi des technologies imageurs avancées en cours de développement à STMicroelectronics Crolles. Un premier axe fort de la thèse consistera à étudier les effets du dopage et de la nature du substrat sur la formation de TiSi2. Des zones actives de type P+ et en silicium poly-cristallin seront notamment explorées à l'aide de mesures de résistance carrée, de diffraction de rayons X et de sonde atomique tomographique. Des conditions optimales de formation du contact en pleine plaque seront déterminées. Dans un second temps, l'impact du confinement spatial sera examiné à l'aide de plaques de production. Enfin, l'objectif est de proposer une intégration innovante sur des plaques de production avec le recuit laser nanoseconde combiné aux conditions optimales déterminées auparavant. Les véhicules tests feront l'objet de caractérisations électriques et optiques.

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Cristal optomécanique couplé à un SAW pour une conversion de fréquence micro-onde Infrarouge

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

le candidat devra posséder une formation en physique générale (quantique) et appliquée, idéalement en nanotechnologies. Une connaissance de la physique des semi-conducteurs, en optique IR et micro-onde serait un plus.

01-10-2020

SL-DRT-20-0832

guillaume.jourdan@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les plateformes de calcul quantique les plus prometteuses aujourd'hui fonctionnent à très basse température aux fréquences micro-ondes alors que les réseaux de télécommunication capables de préserver l'information dans des états non classiques (superposition, intrication) utilisent entre autres des photons infrarouges (IR) à température ambiante. Les moyens de conversion de fréquence actuels offrent des efficacités de conversion médiocres (10-6), qui les rendent inutilisables pour traiter de l'information quantique. Un convertisseur micro-onde optique de très haute efficacité constitue un jalon essentiel pour relier ces deux domaines fréquentiels et donner naissance à un véritable réseau de calculateurs quantiques distribués (quantum internet). Le sujet de thèse proposé vise à développer un tel convertisseur en exploitant les propriétés de couplage multi échelles des nano résonateurs mécaniques. Des premières briques technologiques ont récemment été réalisées avec des systèmes couplés mécanique/IR ou mécanique/micro-onde en régime quantique. Il s'agit ici de concevoir un cristal optomécanique couplé à un résonateur IR. Le cristal optomécanique fonctionnant à des fréquences micro-ondes (GHz) sera actionné avec l'aide d'un SAW (surface Acoustic Wave) alimenté par une onde micro-onde. Ce type de système offre un très faible taux d'insertion de bruit classique dans le processus de conversion. Le dépôt d'AlN sera effectué dans la salle blanche du Leti, puis les étapes ultérieures pourront être poursuivies à la PTA (salle blanche académique) qui offre plus de souplesse en terme de procédé de fabrication. Une collaboration est en place avec l'institut Néel (CNRS) à Grenoble pour caractériser ces dispositifs à ultra basse température (<100mK). Les dispositifs pourront ainsi être testés et comparés aux performances attendues. Il faudra ensuite faire un retour sur la modélisation et le design à partir des mesures afin d'assurer la compréhension de tous les phénomènes.

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Etude des effets stochastiques de variabilités locales des contrôles dimensionnels dans le cadre de la photolithographie 193nm immersion

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ingenieur ou équivalent + Master 2 sciences des matériaux, microélectronique

01-09-2015

SL-DRT-20-1208

jonathan.pradelles@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Dans le cadre des développements de technologies dites dérivatives (mémoires non volatiles intégrées) pour des marchés exigeants en fiabilité (défaillance produit inférieure à un par million), il est fondamental de pouvoir appréhender, caractériser et compenser les sources de variabilités dites stochastiques. Les procédés de photolithographie et de gravure sont au centre de ces problématiques. Aussi, au sein du CEA-LETI (Grenoble), le laboratoire de lithographie (LLIT), conjointement avec le groupe de photolithographie R&D de STMicroelectronics (Crolles), propose une thèse visant à mesurer, analyser et comprendre ces effets stochastiques de variabilités locales de la taille et de la position des motifs obtenus par photolithographie 193nm immersion pour les technologies 40/28nm. Ce travail se basera pour une part sur de l'analyse d'image de microscopie électronique haute résolution à partir d'outils existant ou en développement ou à développer, et d'autre part sur la réalisation d'expériences sur les équipements de lithographie immersion de STMicroelectronics ou du CEA-LETI à Grenoble. Vous bénéficierez aussi d'un réseau de travail collaboratif avec nos fournisseurs d'équipements comme ASML aux Pays Bas ou en Californie. Votre travail fera aussi l'objet de publications vous donnant l'opportunité de participer à des conférences internationales en Europe ou aux États-Unis (2 à 3 pendant votre doctorat).

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Architecture de lecture de qubit silicium permettant de construire un ordinateur quantique à grande échelle

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire d'Intégration des Composants pour la Logique

Physique, électronique

01-10-2020

SL-DRT-20-1270

maud.vinet@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les ordinateurs quantiques pourraient bientôt être en mesure de résoudre des problèmes hors de portée des ordinateurs conventionnels. Ces ordinateurs ne manipulent plus les électrons comme des particules, mais comme des ondes qui maintiennent des relations de phase et peuvent interférer. La préparation, la manipulation cohérente et la lecture des états quantiques sont une option prometteuse pour fabriquer des bits quantiques (qubits) est de stocker des électrons dans des boites quantiques de silicium et de manipuler leur spin. Le CEA Grenoble fabrique et caractérise de tels dispositifs sur une ligne de fabrication quasi-industrielle, et développe des outils appropriés pour leur modélisation. L'objectif de la thèse est de concevoir et caractériser électriquement une architecture de lecture pour le calcul quantique à grande échelle. L'étudiant devra travailler sur un schéma d'intégration innovant pour surmonter les défis de l'initialisation et de la lecture dans de grandes matrices de boites quantiques. L'architecture devra être compatible avec la correction d'erreur quantique et la mise en ?uvre des protocoles associés. Elle devra prendre en compte les spécificités matérielles de si licon spin qubits. La thèse s'appuiera sur une étude de simulation préliminaire sur l'impact de la forme de la matrice, de ses dimensions, et du choix des matériaux pour fabriquer les qubits.

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