| Equipe Dispositifs Ultimes sur Silicium | |
| Adresse : IM2NP bâtiment IRPHE 49, rue Joliot Curie - BP 49 Technopôle de Château - Gombert 13384 Marseille Cedex 13 France | IM2NP Institut Supérieur d'Electronique et du Numérique (ISEN) Maison des Technologies Place G. Pompidou 83000 Toulon France |
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| Thèmes de recherche : L’équipe conduit des activités de recherche dans les domaines de la caractérisation électrique fine, de la modélisation et de la simulation analytique, compacte et numérique des transistors MOS, nanocomposants et dispositifs sur Silicium en « fin de roadmap ». Les travaux sont structurés autour de trois thématiques principales : • La modélisation physique et la simulation numérique lourde des nanocomposants : il s’agit de développer des codes de calcul basés sur des méthodes semi-empiriques (k.p, liaisons fortes), elles-mêmes calibrées sur des résultats de calculs ab-initio (LDA, GW), permettant de simuler les propriétés électriques (transport) de systèmes de taille nanométriques. L’objectif est d’arriver, par étapes successives, à une simulation atomistique 3D prédictive des nanotransistors qui devrait constituer un outil essentiel de validation et de calibration des autres approches de simulation. • L’étude des architectures CMOS ultimes et de leurs performances au niveau circuit : à travers plusieurs programmes nationaux et européens, l’équipe est pleinement impliquée dans le développement de modèles compacts et de codes de simulation dédiés aux nouvelles architectures de transistors MOS nanométriques (transistors SOI multi-grilles, transistors à nanofil et/ou à canaux contraints). Ceci représente une étape-clé pour la conception et l’optimisation de futurs circuits à base de tels dispositifs. Ces travaux intègrent également l’analyse prédictive des effets du rayonnement naturel au niveau terrestre (problématique des « neutrons atmosphériques ») sur ces composants ultimes et circuits mémoires associés, avec un volet expérimental complémentaire original (plateforme de test du Pic de Bure). • La fiabilité des technologies CMOS décananométriques : sont principalement étudiés les mécanismes de dégradation par porteurs chauds en régime statique et dynamique (ionisations primaire et secondaire, NBTI, relaxation, estimation des durées de vie) dans les filières MOS avancées (actuellement 90nm, 65 et 45nm) et les modes de défaillance (SILC, soft-breakdown) des oxydes ultra-minces d’épaisseur inférieure à 3nm (application à la prédiction statistique des durées de vie et validation des lois d’accélération en tension et en température).
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| Mots clefs : Dispositifs ultimes, simulation numérique, modélisation compacte, formalisme des fonctions de Green (NEGF), effets quantiques, transport balistique, silicium et germanium contraints, effets des radiations sur les composants et circuits, effets radiatifs transitoires, neutrons atmosphériques, dispositifs Multi-Grilles, calcul de structures de bandes, théorie k.p, dispositifs MOS, durée de vie, porteurs chauds, claquage, vieillissement, NBTI, relaxation. | |
| Equipements spécifiques : • 6 bancs de caractérisation électrique sous pointes: 1 prober manuel 12", 3 probers manuels 8’’ (1 banc avec chuck chauffant 8’’ RT-300°C), 2 probers manuels 6", 1 cryostat LN2 (77K < T < 450K), 1 cryostat hélium liquide circuit fermé • 2 bancs de caractérisation électrique en boîtiers : Qualitau Mira© (Electromigration et TDDB) et Qualitau Infinity© (NBTI, porteurs chauds, TDDB), T° = 25°C- 350°C, situés au CCR2 (ST Rousset) • I(V) : 3 Analyseurs de paramètres Agilent 4156©, 1 Agilent 4155© , 2 Agilent 4145©, 2 pA-mètres Keithley 617©, 2 Current Amplifier Keithley 428©, 1 Analyseur Keithley 4200 • C(V) (20Hz-1MHz) : 2 Agilent 4284© , Agilent 4275© , Agilent 4280© / Boonton 7200© • Bancs automatisés pour Stress AC/DC pour ALE (Accelerated Lifetime Experiments, • Caractérisation des défauts par pompage de charge, grille flottante ou DLTS, TBS, photoémission interne (IPE) • Bâti de dépôts métalliques par pulvérisation plasma • AFM / EFM + Tête STM • 11 stations de travail SUN Blade (100, 1000 et 2000) • 1 station de travail bi-processeur HP J6000 • 1 cluster SUN 20 nœuds 4Go/bi-optéron 2.2 GHz • 1 cluster SUN 6 noeuds 32Go/bi-optéron 2.2 GHz • Plateformes de simulation SILVACO, ISE, Cadence, Mentor Graphics, Mathematica, Femlab, Fortran 90, C, C++, outils logiciels de calcul parallèle | |
| Partenaires : STMicroelectronics (Crolles, Rousset) CEA-LETI (Grenoble) CEA-DAM (Bruyères-Le-Châtel) Ministère de la Recherche Ministère de l’Industrie Commission Européenne Conseil Régional Provence Alpes Côte d’Azur Conseil Général des Hautes Alpes Collaborations : | |
