Modélisation et caractérisation de la conduction électrique et du bruit basse fréquence de structures MOS à multi-grilles

soutenance de thèse de Joanna El husseini le jeudi 15 décembre

Avec la diminution constante des dimensions des dispositifs électroniques, les structures MOS font face à de nombreux effets physiques liés à la miniaturisation. Dans le but de maintenir le rythme d’intégration indiqué par la loi de Moore, des nouvelles technologies, dont la structure résiste plus à ces effets physiques, remplacerons le transistor MOSFET bulk.

Les modèles physiques permettant de prédire le comportement des transistors MOS atteignent rapidement leurs limites quand ils sont appliqués à ces structures émergentes. Ce travail de thèse est consacré au développement des modèles numériques et analytiques dédiés à la caractérisation des nouvelles architectures SOI et à substrat massif.

Nous nous focalisons sur la modélisation du courant de drain basée sur le potentiel de surface, ainsi qu’à la modélisation du comportement en bruit basse fréquence de ces nouveaux dispositifs. Nous proposons un modèle explicite décrivant les potentiels de surface avant et arrière d’une structure SOI. Nous développons ensuite un modèle de bruit numérique et analytique permettant de caractériser les différents oxydes d’une structure FD SOI. La dernière partie de ce mémoire est consacrée à l’étude d’une nouvelle architecture du transistor MOS sur substrat massif. Une caractérisation de la conduction électrique de ce dispositif et de son comportement en bruit basse fréquence sont présentés.

Le photodétecteur à superréseau InAs/GaSb pour imagerie infrarouge

Soutenance de thèse de Cyril Cervera - vendredi 16 décembre 2011

Cette thèse porte sur le développement et l’étude de photodétecteurs à base de superréseaux (SR) InAs/GaSb pour des applications d’imagerie dans le domaine spectral du moyen infrarouge. Après avoir mis en avant les propriétés particulières du SR, principalement liées à sa périodicité, et présenté les différentes performances atteintes par ces dispositifs, le processus de fabrication des détecteurs est abordé.

Les structures détectrices élaborées par épitaxie par jets moléculaires EJM ont été dans un premier temps caractérisées. Les mesures ont montré une grande qualité cristalline ainsi qu’une bonne homogénéité sur un wafer 2 pouces. A partir de ces structures, nous avons réalisé les dispositifs photodiodes. Afin de s’affranchir des courants de fuites de surfaces, qui pendant de nombreuses années ont limité les performances de tels détecteurs, nous avons mis au point un procédé technologique de fabrication des pixels, en mettant principalement l’accent sur l’étape de gravure chimique, permettant d’isoler et de dimensionner les diodes, ainsi que sur la protection des flancs après gravure. Cette étude nous a permis de placer nos composants à l’état de l’art mondial en termes de courant d’obscurité. Ensuite, grâce à une meilleure compréhension des phénomènes physiques liés à la génération des courants dans les diodes à SR et à des caractérisations fines (J-V, effet Hall, C-V, mesure de bruit électronique) réalisées sur les composants fabriqués, ce travail a abouti à la définition puis à la réalisation d’une structure améliorée pour le MWIR. Les mesures faites sur cette structure, dite asymétrique, montrent une diminution d’une décade des courants d’obscurité, ainsi qu’une amélioration significative du rendement quantique.

Microscopie acoustique hautes fréquences : application à la caractérisation de matériaux multicouches

Soutenance de thèse de Carla De Mello - lundi 12 décembre 2011

L'emploi généralisé de matériaux multicouches dans l'industrie soulève la question du contrôle de leur état de dégradation. Ce contrôle se base traditionnellement sur des méthodes destructives engendrant des pertes économiques importantes. De nouvelles méthodes non-destructives sont alors développées, comme par exemple la microscopie acoustique.

Lorsque la topographie des couches à imager n'est pas régulière ou lorsque les couches sont en nombre importants ou atténuantes, la microscopie acoustique hautes fréquences n'est pas optimisée pour l'observation de ce genre d'objets de petites dimensions. L'objectif de cette thèse est de développer une nouvelle méthode d'acquisition et de traitement du signal acoustique, basée sur l'utilisation d'un microscope à hautes fréquences. Une aide à la focalisation du faisceau acoustique sur l'interface à analyser, une augmentation du rapport signal/bruit, et une correction virtuelle de la non planéité des couches constituent les points clef!  s de ce travail.

De nouveaux modes de représentation des données acoustiques ont aussi été mis au point, comme la représentation par films 3D en fonction du temps ou de la fréquence. Des capteurs hautes fréquences (jusqu'à 600 MHz) ont permis de produire des images en haute résolution des défauts enterrés dans des matériaux multicouches et très atténuants. Des résultats probants ont notamment été obtenus sur des échantillons électroniques comme des modules de puissance, confirmant ainsi le potentiel de cette méthode pour le contrôle de l'état de dégradation d'autres matériaux.