Modélisation multi-échelle de procédés ...
Type de document :
Pré-publication ou Document de travail
Titre :
Modélisation multi-échelle de procédés nano- technologiques et application
Auteur(s) :
Krzeminski, Christophe [Auteur]
Physique - IEMN [PHYSIQUE - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Physique - IEMN [PHYSIQUE - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Mot(s)-clé(s) en anglais :
Dispositifs
Oxydation du silicium
Procédés
Simulations
Nanotechnologies
Ing\'enierie des contraintes
Nanofils
Autoorganisation supramol\'eculaire
M\'emoire flash nanom\'etrique
Transistor multi-grille
Recristallisation
Composant neuromorphique
Réflexion sur la pédagogie
Réflexion sur l'articulation enseignement
Innovation et recherche
Oxydation du silicium
Procédés
Simulations
Nanotechnologies
Ing\'enierie des contraintes
Nanofils
Autoorganisation supramol\'eculaire
M\'emoire flash nanom\'etrique
Transistor multi-grille
Recristallisation
Composant neuromorphique
Réflexion sur la pédagogie
Réflexion sur l'articulation enseignement
Innovation et recherche
Discipline(s) HAL :
Physique [physics]/Physique [physics]/Physique Numérique [physics.comp-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]
Chimie
Chimie/Chimie théorique et/ou physique
Sciences de l'ingénieur [physics]
Chimie
Chimie/Chimie théorique et/ou physique
Résumé :
D'importants progrès technologiques ont été réalisés au cours des dernières années pour développer de nouveaux procédés de fabrication, de manière à poursuivre la réduction d'échelle de composants électroniques. Ils ...
Lire la suite >D'importants progrès technologiques ont été réalisés au cours des dernières années pour développer de nouveaux procédés de fabrication, de manière à poursuivre la réduction d'échelle de composants électroniques. Ils se sont appuyés sur des simulations numériques, centre de mon activité scientifique. Dans une première partie, les travaux de recherche menés ont cherché à améliorer la compréhension des mécanismes physiques au niveau de certains procédés clefs. En particulier, ils visent à mieux comprendre ou décrire l'oxydation de films minces que ce soit dans le cadre de procédé d'oxydation sèche mais aussi au niveau de l'oxynitruration. Même si une paramètrisation physique et réaliste est relativement complexe à réaliser, l'approche de la cinétique chimique permet de mieux décrire la croissance d'oxyde ultra-fin par rapport aux modèles classiques et pourrait être appliquée à la description. Ensuite, la recristallisation de couches de silicium amorphe a été étudiée en utilisant la dynamique moléculaire empirique. Celle-ci met en lumière l'influence complexe de l'orientation cristalline ou de l'encapsulation par un oxyde dans la génération de défauts lors de la recristallisation. Enfin, la simulation de contraintes dans des transistors nanométriques a également été abordée sous l'angle d'une comparaison entre les modèles de simulation TCAD et les différentes techniques de caractérisation (micro-Raman, CBED, GPA) sur des structures modèles. La seconde partie du manuscrit aborde la modélisation de composants nanométriques. Dans un premier temps, la modélisation et l'optimisation d'une mémoire alternative nanométrique ont été réalisés. Le procédé d'oxydation permettant la réalisation de ce point mémoire est assez complexe mettant en jeu différents aspects notamment le dopage, des effets geomériques et les contraintes mécaniques. Des pistes ont également été dessinées afin de permettre la réduction d'échelle de ce composant. Ensuite, une thématique proche a été abordée qui consistait à modéliser et à optimiser l'amincissement de nanofils verticaux réaliste par une approche descendante en lithographie électronique. Un effet fin des contraintes mécaniques influencé par la nature de l'oxydation humide liée à des phénomènes de relaxation plastique explique probablement l'amincissement et l'uniformisation de la structure des nanofils. Enfin, la simulation des propriétés électroniques a également été abordée avec la modélisation d'architecture source/drain et de transistor double grille nanométrique. L'optimisation des paramètres d' abrupté et de décalage au niveau des zones de source/drain a été mise en lumière. Afin de conclure, la partie scientifique du manuscrit, le dernier chapitre aborde les perspectives au niveau de la nanoélectronique notamment les aspects de fabrication par des méthodes d'auto-organisation et d'approche neuromorphique pour le traitement de l'information. Ces deux axes de recherche à long terme visent en quelque sorte à revisiter les principes fondateurs de la microélectronique. Une dernière partie aborde la partie enseignement, pédagogie et innovation et essaie modestement de tracer les problématiques et les enjeux actuels, tout particulièrement au niveau de l'articulation entre l'enseignement, l'innovation et la rechercheLire moins >
Lire la suite >D'importants progrès technologiques ont été réalisés au cours des dernières années pour développer de nouveaux procédés de fabrication, de manière à poursuivre la réduction d'échelle de composants électroniques. Ils se sont appuyés sur des simulations numériques, centre de mon activité scientifique. Dans une première partie, les travaux de recherche menés ont cherché à améliorer la compréhension des mécanismes physiques au niveau de certains procédés clefs. En particulier, ils visent à mieux comprendre ou décrire l'oxydation de films minces que ce soit dans le cadre de procédé d'oxydation sèche mais aussi au niveau de l'oxynitruration. Même si une paramètrisation physique et réaliste est relativement complexe à réaliser, l'approche de la cinétique chimique permet de mieux décrire la croissance d'oxyde ultra-fin par rapport aux modèles classiques et pourrait être appliquée à la description. Ensuite, la recristallisation de couches de silicium amorphe a été étudiée en utilisant la dynamique moléculaire empirique. Celle-ci met en lumière l'influence complexe de l'orientation cristalline ou de l'encapsulation par un oxyde dans la génération de défauts lors de la recristallisation. Enfin, la simulation de contraintes dans des transistors nanométriques a également été abordée sous l'angle d'une comparaison entre les modèles de simulation TCAD et les différentes techniques de caractérisation (micro-Raman, CBED, GPA) sur des structures modèles. La seconde partie du manuscrit aborde la modélisation de composants nanométriques. Dans un premier temps, la modélisation et l'optimisation d'une mémoire alternative nanométrique ont été réalisés. Le procédé d'oxydation permettant la réalisation de ce point mémoire est assez complexe mettant en jeu différents aspects notamment le dopage, des effets geomériques et les contraintes mécaniques. Des pistes ont également été dessinées afin de permettre la réduction d'échelle de ce composant. Ensuite, une thématique proche a été abordée qui consistait à modéliser et à optimiser l'amincissement de nanofils verticaux réaliste par une approche descendante en lithographie électronique. Un effet fin des contraintes mécaniques influencé par la nature de l'oxydation humide liée à des phénomènes de relaxation plastique explique probablement l'amincissement et l'uniformisation de la structure des nanofils. Enfin, la simulation des propriétés électroniques a également été abordée avec la modélisation d'architecture source/drain et de transistor double grille nanométrique. L'optimisation des paramètres d' abrupté et de décalage au niveau des zones de source/drain a été mise en lumière. Afin de conclure, la partie scientifique du manuscrit, le dernier chapitre aborde les perspectives au niveau de la nanoélectronique notamment les aspects de fabrication par des méthodes d'auto-organisation et d'approche neuromorphique pour le traitement de l'information. Ces deux axes de recherche à long terme visent en quelque sorte à revisiter les principes fondateurs de la microélectronique. Une dernière partie aborde la partie enseignement, pédagogie et innovation et essaie modestement de tracer les problématiques et les enjeux actuels, tout particulièrement au niveau de l'articulation entre l'enseignement, l'innovation et la rechercheLire moins >
Langue :
Français
Source :