Sujet :
Sensibilité des composants nanoélectroniques innovants aux effets des radiations
Contexte : L’évolution et l’intégration des composants électroniques reposent depuis longtemps sur la miniaturisation des dimensions des transistors. Leur taille atteint désormais des dimensions telles que les épaisseurs de couches minces ne contiennent plus que quelques couches atomiques. Pour poursuivre l’intégration des composants, une des voies les plus prometteuses consiste à explorer les empilements en 3D de composants. Cette démarche conduit à des technologies non planaires et a été initiée au CEA depuis des années. Elle a permis l’apparition de composants tels que les FinFETs (Finger Field Effect Transistors), les nano-fils de silicium (Si nano-wire) et plus récemment les nano-sheets. Désormais, pour ces composants les plus avancés, les dimensions caractéristiques se rapprochent des dimensions des effets induits par les particules de l’environnement spatial.
La fiabilité en environnement radiatif des futurs composants intégrés basés sur ces technologies nécessite d’être étudiée afin d’en estimer la sensibilité. Ces technologies électroniques sont prometteuses, et identifiées comme solution possible pour l’électronique du futur. Cependant, l’utilisation de ces technologies en environnement radiatif (avionique, spatial, physique des hautes énergies, etc…) nécessite une meilleure compréhension des effets induits par les différents types de radiations dans ces empilements complexes de matériaux en couche mince. L’expertise de conception et de développement des composants nanoélectroniques sera amenée par le CEA LETI. Le CEA DAM Ile-de-France, dont une équipe est spécialisée dans l’évaluation des technologies micro, nano et subnanomètriques soumises aux radiations, apportera son savoir-faire afin d’appréhender au mieux la conjonction des deux domaines considérés.
Objectif de la thèse : Les objectifs de la thèse seront :
• de comprendre le fonctionnement des composants avancés du CEA LETI et des effets prédominants des radiations dans l’électronique,
• d’identifier, de modéliser et de simuler numériquement les environnements radiatifs d’intérêt et leur interaction avec les zones sensibles des dispositifs,
• de définir et réaliser les tests radiatifs pertinents par rapport aux environnements définis,
• d’évaluer les règles de conception pour optimiser les futurs composants électroniques afin de les rendre plus résistants aux effets des radiations.
Déroulement de la thèse : Le travail de thèse de déroulera selon les étapes suivantes :
• Etude bibliographique : fonctionnement des composants du LETI et environnements radiatifs d’intérêt.
• Modélisation du comportement électrique des composants étudiés.
• Réalisation de campagnes d’expérimentation radiative sur ces composants (sur site ou à l’étranger).
• Identification/analyse et modélisation des mécanismes originaux de dégradation.
• Identification des stratégies possibles de durcissement.
Les travaux de thèse seront réalisés en interface avec plusieurs équipes des laboratoires impliqués (CEA DAM Ile-de-France et CEA LETI) et des collaborations externes pour les expériences réalisées. Les travaux de thèse se dérouleront principalement au CEA DAM Ile-de-France (Arpajon) avec de nombreux échanges au CEA LETI (Grenoble). Des collaborations nationales ou internationales seront mises à profit aussi bien pour les expérimentations réalisées sous faisceaux de particules que pour la modélisation et la simulation numérique des environnements radiatifs et de leurs effets sur l’électronique.
Directeur de thèse et école doctorale :
Non définis à ce jour
Encadrant :
LAMBERT Damien
CEA DAM Ile-de-France Bruyères-le-Châtel 91297 Arpajon
Tél. : 01.69.26.40.00.
BARRAUD Sylvain
CEA LETI
17 avenue des Martyrs
38054 Grenoble 04.38.78.44.00.