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Nos Thèses par thème

Défis technologiques >> Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
23 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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Optimisation de l'interface diélectrique/GaN pour la grille MIS des transistors de puissance

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Electroniques pour l'Energie

Master Microélectronique ou Science des Matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0432

laura.vauche@cea.fr

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

Sur le marché de l'électronique de puissance, un des challenges principaux pour le déploiement des technologies à base de GaN est le développement de composants normally-OFF fiables. Dans le cas de transistors GaN avec une grille MIS, les propriétés de l'interface diélectrique/GaN sont cruciales. L'objectif de cette thèse est d'optimiser l'interface diélectrique/GaN pour la grille MIS des transistors de puissance. Pour cela : 1. La qualité de l'interface diélectrique/GaN sera contrôlée par XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy). Cette technique permet d'étudier le degré d'oxydation de la surface du GaN. Des analyses complémentaires par ToF-SIMS (Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) et HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy) seront effectuées pour obtenir des informations concernant la composition chimique et la structure cristalline des matériaux. 2. La qualité des composants à base de GaN sera en parallèle étudiée grâce à la caractérisation des propriétés électriques de capacitances et transistors (mobilité, résistance à l'état passant et sous le canal, tension de seuil, hystérésis), ainsi que des mesures électriques fines (extraction états d'interface Dit, fiabilité) 3. La corrélation des résultats matériaux et électriques permettra de déterminer, de manière comparative, si l'interface oxyde/GaN est de bonne qualité afin de choisir les procédés de fabrication les plus adaptés. Pour ce faire, l'impact des différentes étapes de fabrication (nettoyage chimique, gravure, stripping, traitements plasma et recuits) sera évalué.

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Etude d'Architectures de Composants Verticaux en GaN

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Electroniques pour l'Energie

Master 2 ou Ingénieur avec connaissances en physique des composants

01-10-2020

SL-DRT-20-0481

julien.buckley@cea.fr

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

Le LETI transfère actuellement une technologie de dispositifs de puissance AlGaN/GaN épitaxiés sur substrats Silicium 200mm avec un industriel reconnu dans le domaine du développement des composants de puissance (Silicium, SiC, ?). Les technologies de transistors en GaN actuellement disponibles sur le marché ont une architecture latérale. Elles permettent de réaliser des circuits de conversion électrique jusqu'à environ quelques 10 kilowatt. Le passage à une architecture verticale permettra d'adresser des niveaux de puissance plus élevés au-delà du megawatt. Le travail de thèse consistera à mener une étude évaluant les performances et les propriétés physiques à la base du fonctionnement des composants verticaux réalisés sur substrats GaN. Les actions comprendront également le pilotage de la fabrication (épitaxie, dépôt, lithographie, implantation) et des mesures électriques. Des simulations par éléments finis (TCAD avec outils Synopsys) seront réalisées pour dimensionner les structures à inclure dans un réticule et par la suite tester des hypothèses physiques pour interpréter les résultats électriques.

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Nanocomposites Al/n-SiC obtenus par le procédé de fabrication additive de fusion laser sur lit de poudre.

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire de Formulation des Matériaux

Master 2 Sciences des matériaux

01-11-2020

SL-DRT-20-0483

mathieu.soulier@cea.fr

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

Le matériau composite constitué d'une matrice métallique d'aluminium associé à des renforts de carbure de silicium a trouvé des débouchés dans de nombreuses applications industrielles, allant de l'automobile et l'armement à l'aérospatial, en autorisant l'allègement des pièces grâce à un rapport module de Young/densité largement supérieurs à celui des aciers ou des alliages de titane. Le sujet vise à développer ce matériau avec des renforts SiC nanométriques pour améliorer la raideur du matériau sans modifier l'allongement à la rupture avec une mise en forme par fabrication additive, suivant le procédé de fusion laser sur lit de poudre. La complexification de la forme des pièces autorisées par la fabrication additive couplée aux propriétés mécaniques avancées du nano composite doivent permettre un allègement plus poussé des pièces, ce qui s'inscrit dans les enjeux stratégiques d'économie de matière et d'impact environnemental. Le premier objectif de la thèse sera de développer des mélanges de poudres nano composites stables et homogènes en évaluant deux voies différentes: mélangeur à pales pour revêtir les particules d'aluminium de renforts, ou le broyage pour insérer les renforts dans les particules d'aluminium. Dans le cas des particules revêtues, l'enjeu est d'identifier les conditions procédé permettant une répartition homogène des renforts dans la matrice solidifiée. Le second objectif de la thèse sera de tester le potentiel de renforts de carbures de silicium synthétisés à façon. L'idée est d'utiliser pour ce faire le procédé de pyrolyse laser qui permet une modification de la chimie de surface des renforts pour améliorer leur mouillabilité et limiter leur réactivité dans le bain fondu d'aluminium.

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Recristallisation en phase solide assistée par recuit laser nanoseconde

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Master 2 / Ingénieur

01-09-2020

SL-DRT-20-0514

Pablo.ACOSTAALBA@cea.fr

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

Dans les dernières années des progrès importants ont été faits en ce qui concerne la réduction de budget thermique nécessaire pour la fabrication de composants de la microélectronique. Par ailleurs, le recuit laser nanoseconde représente aujourd'hui une alternative très prometteuse pour l'intégration des dispositifs microélectroniques dont le budget thermique doit être limité. Le CEA LETI, s 'est engagé dès 2017 dans un programme ambitieux sur le traitement thermique avancé pour la microélectronique. Dans ce contexte, un équipement de recuit laser nanoseconde a été installé dans la salle blanche du LETI. Ce procédé novateur permet d'atteindre de très hautes températures pendant de temps extrêmement courts (quelques dizaines de ns) ce qui implique que le budget thermique appliqué aux structures irradiées est très faible. Il a récemment été démontré que l'on peut utiliser le recuit laser nanoseconde afin d'obtenir la recristallisation en phase solide des couches de silicium partiellement amorphisées. Ce procédé peut être utilisé pour optimiser différentes étapes des procédés de fabrication come par exemple l'activation des dopant dans la source et drain des transistors. Il est donc fondamental de comprendre les mécanismes physiques et d'explorer l'impact des différents paramètres sur la cinétique de recristallisation afin de maitriser ce procédé dans des matériaux de base comme le Si et le SiGe. Cette thèse vise à évaluer l'apport du recuit laser nanoseconde sur les propriétés structurales et électriques de différents empilements semi-conducteurs.

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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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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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Modification de propriétés physico-chimiques de surface par nano-structuration multi-échelle

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Master 2 Sciences des matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0720

maxime.argoud@lcea.fr

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

Ces 20 dernières années des méthodes de structuration de surface ont été développées dans le domaine de la lithographie avancée pour la micro-électronique. Ces techniques en rupture, comme par exemple l'auto-assemblage dirigé des copolymères à blocs ou la lithographie par nano-impression, apparaissaient comme une alternative bas coût crédible aux méthodes traditionnelles de lithographie optique. De nombreux travaux ont permis de démontrer et confirmer ce potentiel, jusqu'à l'échelle du wafer 300mm, cependant ces technologies n'ont pas encore percé pour les applications CMOS, notamment en raison de la défectivité et de la mise en production de le lithographie extrême UV. La maturité des divers procédés et matériaux développés, ainsi que la compréhension globale associée, offre aujourd'hui de nombreuses opportunités pour des applications pour lesquelles la défectivité n'est pas critique. En particulier la modification des propriétés physico-chimiques de surface par nano-structuration, sur plusieurs échelles, par l'intermédiaire des techniques de patterning relativement bas coût précédemment mentionnées, pourrait permettre d'adresser de nombreux domaines applicatifs (propriétés optiques particulières, biotechnologies, auto-assemblage de puces). Les travaux de thèse porteront globalement sur la modification de propriétés physico-chimiques de surface par nano-structuration. La structuration de surface sera réalisée par des technologies de patterning avancées telles que l'auto-assemblage de copolymères à blocs, sur une large gamme de périodes (de 20 à 200nm), dirigé ou non, ainsi que de la lithographie par nano-impression. Un axe de travail portera sur la mise en oeuvre, et la compréhension associée, de ces méthodes de structuration. Divers matériaux, en couche mince ou massifs, pourront être structurés, et les propriétés physico-chimiques obtenues seront finement caractérisées. Un axe original des travaux portera par ailleurs sur l'aspect multi-échelle de cette structuration, du point de vue de la structuration en elle-même sur une large gamme dimensionnelle (de quelques nm à plusieurs centaines de nm), ou encore de la dimension des surfaces modifiées (de quelques centaines de nm² à plusieurs dizaines de cm²). Certaines propriétés pourront être appliquées à divers domaines applicatifs (optique, biotechnologies, auto-assemblage de puces).

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étude de l'intégration de matériaux 2D dans des dispositifs RF

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Intégration et Transfert de Film

Master 2/école d'ingénieur. Matériaux ou physique

01-09-2020

SL-DRT-20-0739

lucie.levan-jodin@cea.fr

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

Depuis la découverte du graphène (prix Nobel 2010 d'Andre Geim), l'engouement pour les matériaux 2D n'a cessé de croitre. En effet, ces matériaux présentent des propriétés très particulières qui en font des candidats sérieux pour créer de nouvelles générations de dispositifs électroniques ou optoelectroniques très performants, miniaturisés, flexibles et à faible consommation d'énergie. L'objectif de la thèse est de développer des nouveaux concepts de commutateurs radiofréquences (RF) à base de matériaux 2D pour les futurs systèmes de télécommunications sans fils. Le travail demandé est pluridisciplinaire et sera réalisé en collaboration étroite entre deux instituts du CEA : l'lRlG apportera son expertise autour de la croissance et de la caractérisation des propriétés électriques des matériaux 2D et le LETI apportera ses compétences sur l'intégration de couches minces dans les dispositifs et sur la conception des commutateurs RF. Le/la doctorant(e) cherchera à identifier les points clés de ce type de dispositif et à améliorer notre compréhension des mécanismes mis en jeux en particulier lors de la commutation. Il développera les méthodes de transfert du matériau dans le dispositif et cherchera à optimiser le contact électrique entre les matériaux 2D et les électrodes métalliques. Enfin il développera les procédés d'intégration technologique du commutateur dans des configurations planaires ou verticales en cherchant à assurer une compatibilité d'intégration avec les filières de la microélectronique sur silicium.

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Analyse chimique avancée des diodes électroluminescentes organiques

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Analyses de Surfaces et Interfaces

Master 2 Sciences des Matérieux/Chimie ou Physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0748

jean-paul.barnes@cea.fr

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

La plateforme de nanocaractérisation s'est doté récemment de plusieurs techniques de caractérisation avancées : spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS) et spectroscopie de photoélectrons (XPS). C'est deux instruments sont équipés d'un source d'abrasion innovant (agrégats d'argon) ce qui permet l'analyse de manière non invasive des couches organiques fragiles telles que ceux des diodes électroluminescentes organiques (OLED). Pour le développement des OLEDs il est important de pouvoir caractériser la dégradation des couches suite à des vieillissement environnementales ou électriques. L'objectif de ces travaux est de développer les protocoles de caractérisation avancées TOF-SIMS et XPS pour les couches organiques pour quantifier et comprendre la dégradation des couches. Nous allons poursuivre le développement d'une méthode de préparation de coupe en biseaux qui permet une analyse sur la même coupe par plusieurs techniques. Ce sujet sera mené en étroite collaboration avec l'équipe OLED du LETI qui fourniront les échantillons et les équipementiers en nanocaractérisation.

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Actionneurs piézoélectriques transparents pour l'haptique

Département Composants Silicium (LETI)

Labo Composants Micro-actuateurs

Ingenieur Master 2 physique, sciences des matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0756

gwenael.le-rhun@cea.fr

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

La technologie haptique (science du toucher) est en plein essor et suscite de plus en plus d'intérêt de la part d'industriels dans les domaines de la téléphonie ou de l'automobile. Des actionneurs piézoélectriques sont utilisés pour générer des vibrations au niveau d'une surface tactile afin de produire un retour haptique, permettant ainsi de faciliter (voire augmenter!) les interactions entre l'utilisateur et son environnement. Certaines surfaces tactiles, telles que la dalle de téléphone, l'écran de tableau de bord ou une vitre, requièrent idéalement l'utilisation d'actionneurs transparents. Or, les actionneurs piézoélectriques en couches minces sont quasi systématiquement déposés sur substrat silicium et intègrent des couches non transparentes (électrodes, ...). Des contraintes technologiques fortes, telles que la température de cristallisation du matériau piézoélectrique (env. 700°C pour le PZT), rendent le dépôt en couches minces d'empilements piézoélectriques transparents sur verre particulièrement complexe, voire impossible. Le LETI a récemment développé une technologie innovante permettant de transférer une ou plusieurs couche(s), par exemple le PZT, depuis un substrat de croissance silicium sur un substrat d'accueil tel que le verre (plusieurs brevets). L'objectif de cette thèse sera de concevoir et réaliser des actionneurs piézoélectriques transparents sur substrat verre pour une application haptique. Un état de l'art sur le sujet permettra d'établir les spécifications visées pour le dispositif choisi. En s'appuyant sur les connaissances et expertises disponibles au LETI, le doctorant travaillera sur l'intégration des matériaux (piézoélectrique, électrodes, etc?) permettant notamment d'obtenir un empilement fonctionnel avec la transparence requise, ainsi que sur la conception et la réalisation des actionneurs et leurs caractérisations.

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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 du collage SAB pour l'élaboration d'hétérostructure

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Master Recherche électronique , microélectronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0874

karine.abadie2@cea.fr

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

Le sujet porte sur l'étude des collages fait par activation ionique sous ultra-vide (SAB). Le but est de revisiter les mécanisme du collage direct à la lumière de cette technique est utilisant nous moyen de caractérisation qui nous ont permis d'établir nos mécanisme pour le collage direct hydrophile. L'impact d'un collage très important dès la température ambiante pourrait apporter un éclairage très intéressant à nos mécanisme et à celui de Smart Cut. En parallèle, la fabrication d'hétérostructure par SAB sera regardé avec la capacité de fabriquer des films contrainte de Germanium ou de silicium par exemple.

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Étude des mécanismes de mouillage et d'adhérence de colle dans une structure hybridée , fonctionnalisée et enrobée à base de cu pillars

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire Assemblage et Intégration pour la Photonique

Matériaux , chimie des surfaces

01-10-2020

SL-DRT-20-0906

nacer.aitmani@cea.fr

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Les composants électroniques assemblés en mode flip chip sont massivement présents dans tous les appareillages électroniques actuels, dans les marchés de masse comme les téléphones mobiles, les marchés civils, les marchés médicaux ou militaires .les zones d'interconnexions pouvant présenter plus d'un million de points connectés , avec des pas pixels et des hauteurs d'hybridation très faibles , le sous enrobage est devenu aujourd'hui un challenge extrêmement difficile à relever car de nombreux défauts viennent réduire la robustesse et la fiabilité de ces structures ( défaut d'adhérence de colle, bulles résiduelles , dispersion de l'épaisseur de colle ). Cette étape du packaging est une étape clé dans l'assemblage et la vie d'un composant électronique hybridé en mode flip chip par piliers de cuivre capés d'une finition fusible de la famille de l'étain (Sn). La solution envisagée dans l'étude proposée consiste à fonctionnaliser la zone d'interconnexions à l'aide d'un dépôt chimique ultra mouillant en phase gaz, en vue de créer une assistance efficace à l'opération de sous enrobage. Le travail proposé concerne la caractérisation fine de l'uniformité de ce dépôt sur des surfaces très confinées en hauteur mais de grandes surfaces ( > qq cm²), son comportement chimique, thermique, son efficacité et les mécanismes d'adhésion entre ce matériau, la colle d'enrobage ainsi que les surfaces rencontrées dans la zone d'interconnexion .Le résultat souhaité est de déterminer les conditions dans lesquels le dépôt joue pleinement son rôle d'assistance au sous enrobage tout en garantissant un niveau de mouillabilité et d'adhérence compatible avec les performances demandées par le marché de la microélectronique .

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Elaboration de matériau piézoélectrique innovant par Pulsed Laser Deposition (PLD)

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

M2 ou Ecole d'ingénieur sciences des matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0970

florian.dupont2@cea.fr

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Le travail de thèse consistera à étudier les conditions favorables de croissance épitaxiale de matériaux innovants tels que le LNO pour obtenir les orientations cristallines les plus adaptées à l'application filtre RF. Ceci en utilisant la technique de dépôt PLD qui permet de déposer des matériaux « template » et des oxydes complexes de manière épitaxiale sur du silicium, avec des diamètres de plaquettes compatibles avec nos technologies microélectroniques. Cette étude s'appuiera sur les différents moyens de caractérisations physiques disponibles sur les plateformes du LETI, notamment diffraction de RX, composition des couches, structure interfaciale avec le substrat (HRTEM, Auger..) et propriétés piezoélectriques . Les couches minces élaborées pourront ensuite être intégrées dans des structures de tests simplifiées, et évaluer ainsi leurs impacts sur les performances finales du dispositif.

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Etude du contact mécanique et électrique réalisé par hybridation de nano-inserts

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'assemblage et de Packaging Photonique

Master 2 sciences des matériaux, physique

SL-DRT-20-0974

natacha.raphoz@cea.fr

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En microtechnologie, on réalise des hybridations, en particulier des hybridations de matrices pixel de capteur optique sur leur circuiterie de lecture (CMOS). On doit alors obtenir des connexions mécaniques et électriques efficaces au niveau de chacun des pixels. Dans le cadre de la thèse, c'est un procédé innovant d'hybridation par micro-insertion qui va être développé et mis en ?uvre. Vous allez devoir fabriquer des inserts en forme de micro-clous qui devront « se planter » dans des plots métalliques (par ex. aluminium) avec un bon contact électrique et une tenue mécanique suffisante pour ne pas risquer la deshybridation. Lors de la thèse, vous chercherez à modéliser et simuler cette micro-insertion. En parallèle, un banc de caractérisation pour évaluer les forces d'insertion et de désinsertion pourra être développé ainsi qu'un autre banc pour évaluer la résistance électrique de connexion. Vous serez également impliqué dans le process d'hybridation et dans l'optimisation conjointe design - point de process.

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Integrations de dispositifs innovants mixants RF et applications faibles puissances en vue d'une platforme SOC FDSOI avancée

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire d'Intégration des Composants pour la Logique

MASTER 2 microelectronique, nanotechnologies etc...

01-10-2020

SL-DRT-20-1027

claire.fenouillet-beranger@cea.fr

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Les appareils mobiles (portables, smartphones, etc) connectés au cloud permettent une communication partout et à tout moment. Les récents développements en communication sans fils avec l'émergence des standards radiofréquences comme les LTE, LTE-A et 5G apportent de nouveaux challenges. Un des challenges les plus importants est d'intégrer plus de complexité, d efficacité de puissance à un moindre cout sur une même puce. En parallèle, le développement de CMOS nanométriques aussi bien qu'au-delà du CMOS pour le switching, les mémoires et les fonctions analogiques, le besoin croissant d'intégrer des fonctions hétérogènes (communication RF, sensors, actuators etc) aide à migrer vers des intégrations system in package (SiP) ou SOC. En effet les SOC avec intégrations hétérogènes de multiples technologies ont vraiment révolutionné l'industrie des semi-conducteurs. Grace aux substrats SOI trap-rich inventés par l'UCL et développé en collaboration avec SOITEC, les performances RF sur ce type de substrat sont excellentes. De plus la présence de l'oxyde enterrée ne réduit pas seulement les capacités mais offre aussi l'opportunité d'utiliser des substrat haute résistivité, afin de réduire les pertes RF liées au substrat ainsi que le couplage. Cependant dans le cas de SOC l'intégration trap-rich doit être localisée et des solutions doivent donc être envisagées. Le candidat devra donc : Intégrer des structures RF sur une plateforme 300mm 28nm FDSOI Caractériser l'impact des substrats HR, trap-rich, etc sur les figures de mérites RF Imaginer et intégrer des process flow avec des modules Trap-rich localisés Intégrer des modules technologiques sur des nouveaux designs et les caractériser

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Développent et caractérisation de matériaux avancés pour l'intégration dans la jonction de tunnel/recombinaison des deux et trois terminaux tandem

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire HETerojonction

Ingénieur, matériaux, physique

01-10-2020

SL-DRT-20-1092

delfina.munoz@cea.fr

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Aujourd'hui, la technologie du silicium à simple jonction domine le marché photovoltaïque, avec plus de 90% de part de marché. Cependant, l'efficacité de conversion des cellules solaires de silicium, avec un record rapporté à 26,7%, a approché sa limite théorique (29%). Pour réduire les pertes de thermalisation et améliorer l'efficacité, les cellules de silicium ont été couplées à des semi-conducteurs à bande interdite pour former des cellules en tandem. Le couplage du silicium aux pérovskites apparaît comme une solution particulièrement prometteuse car les pérovskites présentent des performances élevées (une efficacité de conversion de 25,2% a été atteinte en quelques années), possèdent une bande passante adaptée, une épaisseur facilement ajustable et permettent une polyvalence de procédés de dépôts. Par conséquent, les tandems silicium / pérovskite ont le potentiel de devenir une technologie à haut rendement dans l'avenir du photovoltaïque. Depuis 2015, plusieurs démonstrations ont déjà été publiées, soit en configuration 2 terminaux (2T, les deux cellules connectées en série) soit en architecture 4 terminaux (4T, empilement de cellules), avec des rendements records supérieurs à 29% aujourd'hui. Un des enjeux principaux est la jonction entre les deux sous-cellules qui doit assurer un comportement électrique de passage des charges sans pertes par recombinaison ou optiques. Actuellement les oxydes transparents conducteurs sont les plus utilisés, mais ils ont des absorptions parasitiques importantes avec des pertes associées. Dans cette thèse, on a comme objectif développer des nouveaux matériaux pour la couche d'interface d'une cellule tandem pérovskite/hétérojonction avec adaptation d'index optique par différentes techniques et avec les deux possibles configurations, en jonction tunnel ou en recombinaison et les caractériser électriquement, optiquement et morphologiquement. En plus, la simulation électrique et optique des matériaux permettra optimiser la cellule complète dans les différentes configurations. Finalement, des études de stabilité et intégration seront faits sur les jonctions plus prometteuses.

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