Co-optimisation entre technologie et conception de circuit de SRAM et cellules standard sur des nanofils empilés au noeud 5nm
Le post-doc consiste en l’étude du dessin de conception de cellules SRAM et de cellules standards MOS pour la technologie de nanofils empilés au nœud 5nm intégrant un auto-assemblage de co-polymères à bloc (DSA). Cette étude sera basée sur l’utilisation d’un modèle compact (SPICE) développe au LETI ainsi que sur les expertises du LETI en intégration et procédés nanoélectroniques. Le but est de déterminer le meilleur dessin de conception pour les cellules en termes de performance, puissance consommée et densité.
Capteurs basés sur le pompage optique de l’hélium-4 métastable
La détection de champs magnétiques de très faible amplitude ouvre des nouvelles possibilités en imagerie médicale, géophysique et analyse chimique, entre autres. Les magnétomètres à pompage optique détiennent actuellement les records de justesse et bas-bruit en mesure magnétique [1]. Notre laboratoire travaille sur la magnétométrie à pompage optique d’ensembles thermalisés d’atomes d’hélium 4 en état métastable (un spin un électronique). Ces dernières années nous avons développé et qualifié la toute dernière génération de magnétomètres spatiaux, qui ont été mis en orbite fin 2013 par l’ESA et le CNES [2].
Nous nous intéressons maintenant à d’autres effets magnéto optiques de l’hélium métastable. En effet, le dichroïsme et la birefringence ont été observés sur l’hélium dès les premières expériences de pompage optique [3] mais, contrairement au cas des alcalins[4], les régimes non linéaires accessibles grace aux lasers ont été très peu étudiés. Ces régimes ouvrent des possibilités intéressantes pour la réalisation de nouveaux types de capteurs audelà des magnétomètres, capteurs qui seraient susceptibles d’adresser un plus large eventail d’applications industrielles.
Nous cherchons un candidat postdoc motivé pour travailler à la fois sur la comprehension de ces effets et sur leur mise en œuvre pour réaliser des capteurs ultra-précis. Le candidat doit être docteur en physique, idéalement avec des bases solides en physique atomique et/ou des lasers. Notre laboratoire est bien équipé et, au delà de son encadrement scientifique, le postdoc sera épaulé dans son travail par des ingénieurs experts en optique, développement électronique, matériaux magnétiques et simulations.
[1] Kominis et al., Nature 422 (2003)
[2] http://smsc.cnes.fr/SWARM
[3] Laloë, Leduc, Minguzzi, Journal de Physique, 30 (1969)
S. Pancharatnam, J. Phys. B: At. Mol. Phys. 1 (1968).
[4] Budker et al., Rev. Mod. Phys. 74 (2002)
Packaging innovant pour la puissance : application aux composants grand gap SiC
En continuité des travaux de thèse en cours sur l’assemblage 3D de composants de puissance verticaux sur technologie Si, le but de ce post-doc est de développer, à partir de l’expérience acquise, un assemblage similaire sur composants verticaux sur techno SiC. Le travail demandé sera de définir les composants (haute fréquence/haute tension) avec le fournisseur afin de les adapter au mieux à l’intégration verticale (finition Cu, topologie, …), d’adapter le design du frame pour l’assemblage 3D en conséquence, ainsi que de développer la technologie de report adaptée à ce nouveau matériau/substrat. Le candidat prendra également en charge les caractérisations électriques de l’empilement afin de démontrer les avantages de cette intégration 3D sur les composants grand-gap. En complément du sujet, une troisième source de dispositifs de puissance est disponible au laboratoire avec une analyse design approfondie à réaliser afin d’adapter les dispositifs au packaging 3D.
Implant médical actif réalisé en encapsulation hermétique verre
La micro-électronique étend ses champs d’applications via les micro-systèmes comportant des capteurs, des récupérateurs d’énergie, des modules de communication performants etc... Les implants médicaux actifs tels les pace-makers et défibrillateurs cardiaques, les dispenseurs de médicaments, les sondes neuronales etc… sont autant de domaines possibles pour ces modules à haute intégration. Le matériau verre, en alternative au silicium, monte en maturité technologique (interconnexions, amincissement, fonctionnalisation) et présente des caractéristiques ‘clé’ pour le domaine médical : biocompatibilité, herméticité, stabilité, transparence, ainsi qu’un coût réduit.
L’objectif est l’étude de l’encapsulation verre de micro-systèmes, pour des applications implants actifs.
Contribution aux développements de dispositifs de mesure d’antennes miniatures
La généralisation des liens radiofréquences fonctionnant aux fréquences VUHF pour équiper un nombre croissant de dispositifs électroniques communicants contribue à intensifier les recherches sur la miniaturisation et l’intégration des antennes. En conséquence, des progrès significatifs sont régulièrement réalisés pour réduire les dimensions des antennes et il n’est plus rare de trouver des travaux décrivant des structures antennaires en 1/30 de la longueur d’onde. Une sensibilité accrue au contexte de fonctionnement est observable avec les antennes électriquement petites. Cette particularité se traduit notamment par des problèmes de mesure des propriétés électriques et de rayonnement qui sont susceptibles d’être altérées avec les techniques standards consistant à connecter un câble de mesure à l’antenne. Ce sujet cherche à développer des techniques de mesure d’antennes électriquement petites à l’aide de méthodes dites non-invasives, c’est-à-dire ne perturbant pas (ou peu) l’antenne sous test. Deux techniques seront investiguées en se basant sur les travaux déjà réalisés dans le laboratoire. La première technique repose sur la réflectométrie électromagnétique en champ lointain. La seconde technique repose sur l’utilisation d’un transducteur optique- radiofréquence au voisinage de l’antenne sous test pour notamment concevoir un réflectomètre RF miniature à conversion optique pour la mesure d’impédance d’antenne.
Etude du refroidissement d’un système électronique compact
Les technologies 3D, qui consistent à empiler en verticale un ou plusieurs composants électroniques, constituent un axe de recherche mondial, tant au niveau architecturale qu’au niveau fabrication. La région grenobloise est au cœur de ces avancées technologiques grâce à des démonstrations de 1ere mondiale qui positionnent le Cea-Léti parmi les leaders dans ces technologies avancées.
L’un des points critiques de ces technologies innovantes est de contrôler la gestion de la thermique dans de tels composants 3D quelle que soit l’application finale visée. Les solutions classiques d’aujourd’hui comme l’ajout d’un ventilateur ne peuvent s’adapter à toutes les contraintes, et peuvent s’avérer d’une efficacité limitée. Les solutions technologiques intégrées sont donc aujourd’hui incontournables et sont envisagées à deux niveaux différents du composant; soit la thermique est gérée directement dans les puces en silicium qui constituent l’empilement en 3D, soit au niveau du packaging du composant ainsi échafaudé. Il peut aussi être envisagé de coupler les deux solutions.
L’objectif de cette étude constitue en 1er lieu à réaliser un état de l’art complet des technologies existantes en vue de les évaluer pour les composants développés au Leti. Cette évaluation reposera sur des simulations thermiques adaptées aux composants et une analyse critique complète basée sur les critères faisabilité technologique, efficacité attendue, consommation éventuelle, et coût aboutira à choisir la solution la plus pertinente.
La seconde partie du travail sera ainsi consacrée à la mise en œuvre de cette solution. En s’appuyant sur des experts de la technologie silicium et du packaging, le candidat aura pour mission de contribuer à la conception du composant (dimensionnement et réalisation) et à sa caractérisation.
Ce poste s’adresse à un chercheur ayant de solides connaissances dans les domaines de la thermique et des composants microélectroniques.
Double report de films minces piézoélectrique pour l’élaboration de dispositifs RF innovants
Ces travaux visent à étudier et développer un nouveau concept de multireport de films minces piézoélectrique pour des applications RF. Le candidat sera en charge du développement de l’ensemble de la filière de réalisation de ces structures multicouche et des composants RF 3D. Pour cela, il devra maitriser les mécanismes physiques intervenant dans la technologie de transfert de film et concevoir l’architecture complète notamment via la simulation des propriétés RF des filtres attendues. Une fois la structure définie et les principes fondamentaux maîtrisés, le candidat devra alors identifier les développements nécessaires en relation avec les experts technologique du Léti, assurer leur mise en place sur la plateforme technologique de réalisation et prendre en charge la réalisation des étapes les plus critiques.
Le développement de cette filière de réalisation devra ainsi permettre la génération de substrats possédant une qualité et des propriétés compatibles avec le cahier des charges des composants. La fonctionnalité des substrats devra alors être démontrée via la réalisation de composants RF pertinents afin de démontrer l’apport de cette nouvelle solution technologique au niveau des applications visées.
Le candidat devra faire preuve d’autonomie, d’initiative et de rigueur scientifique afin de s’approprier l’ensemble de la technologie de réalisation.
Fonctionnalisation de nanotubes de carbone pour la réalisation d’électrodes positives d’accumulateurs lithium/soufre
Dans l’optique d’étendre l’autonomie des véhicules électriques, les recherches se tournent actuellement vers l’utilisation de nouvelles chimies du lithium, notamment à base de soufre. En effet, la technologie lithium/soufre devrait permettre, à terme, d’atteindre des densités d’énergie de l’ordre de 600 Wh.kg-1. L’intérêt d’un tel système viendrait également de l’utilisation de soufre élémentaire en tant que matériau actif, qui présente l’avantage d’être à la fois abondant et bon marché. En développement depuis les années 70, les limitations de l’accumulateur Li/S n’en restent pas moins nombreuses: soufre isolant électronique, soufre et intermédiaires de décharge solubles dans l’électrolyte, produit de fin de charge insoluble et isolant électronique.
Ce sujet de post-doctorat se propose donc d’étudier l’intérêt des nanotubes de carbone pour l’électrode positive de soufre. Plus exactement, l’idée est de combiner :
- Les nanotubes de carbone pour assurer une bonne conductivité électronique de l’électrode positive, mais également pour servir de substrat au greffage de la matière soufrée.
- Les ponts disulfures, qui seront greffées par voie chimique sur ces nanotubes. L’existence de ponts disulfures permettra à la réaction électrochimique de se produire comme dans un accumulateur lithium/soufre conventionnel (rupture S-S), tout en conservant un point d’accroche du soufre sur la surface du NTC. Ainsi greffé, le soufre ne sera plus soluble dans l’électrolyte organique, et une majorité des problématiques liées à l’accumulateur lithium/soufre serait alors contournée : perte de capacité, autodécharge, faible efficacité coulombique.
Développement d’un électrolyte solide pour l’optimisation des microbatteries au lithium
De nos jours les besoins en énergie sont de plus en plus importants pour des espaces de plus en plus petits. Les microbatteries au lithium sont l’une des solutions à la miniaturisation des sources d’énergie. Ces microsources d’énergie sont fabriquées par des techniques de dépôt compatibles avec la microélectronique (couches minces, lithographie …) et sont utilisables comme n’importe quel composant, intégrables dans des circuits. Mais la miniaturisation impose d’avoir des matériaux de plus en plus performants afin garder de bonnes propriétés sur des objets de plus en plus petits. L’électrolyte est l’une des trois couches actives d’une batterie au lithium.
L’objectif de ce post-doc est de développer la couche d’électrolyte afin d’optimiser ses performances. Une partie du travaillera portera sur l’optimisation de l’électrolyte utilisé actuellement et une autre partie sur le développement d’un nouveau matériau.
Le travail est expérimental. Le dépôt des couches se fait par dépôt Physique en phase Vapeur (PVD). Il s’agit de réaliser des cibles, des dépôts et de faire la caractérisation physico-chimique et électrique des échantillons. Le travail se fait au sein d’une équipe de caractérisation en collaboration avec les équipes de dépôt.
Le post-doc a lieu au CEA/LITEN/DTNM/LCMS dans le cadre d’un laboratoire commun CEA/ST Microélectronics.
Intgération 3D séquentielle
L’intégration 3D est actuellement très étudiée car elle offre une solution pour continuer d’augmenter la densité de transistor par unité de surface (More Moore) tout en réduisant les contraintes de réduction des dimensions des transistors. Elle permet aussi de faciliter la co-intégration de technologies très hétérogènes (More than Moore). La 3D séquentielle permet d’utiliser tout le potentiel de la 3D en connectant les couches empilées au niveau du transistor. Elle se distingue de l’intégration 3D parallèle (3D TSV) qui est limitée à interconnecter des blocs comprenant des milliers de transistors. L’expertise du Leti dans ce domaine est reconnu grâce à la démonstration de structures fonctionnelles en 200mm. Le travail du post doc consiste en la réalisation d’un démonstrateur en 300mm pour des nœuds plus avancées incluant de nouveaux modules, comme par exemple des lignes inter-niveaux métalliques qui permettrait d’empiler plus de trois niveaux avec cette intégration.