Les moyens des plateformes du réseau
RENATECHH. GRANIER
Colloque INSU
R&D pour l’astronomie et l’astrophysique
10 mai 2011
Grenoble
IEF-MINERVE
Plan de l’exposé
•Bref rappel des principes technologiques
• Les moyens des centrales
• Matériaux
• Dépôts
• Lithographie
• Gravure
• Caractérisation
• Intégration
•Quelques exemples de projets
•Conclusion
LES PRINCIPES
TECHNOLOGIQUES
La fabrication de composants :
un empilement de couches pour réaliser une fonction
électrique, mécanique, optique…..
Exemple du procédé
de fabrication d’un
composant
Chaque couleur
correspond à un
matériau différent ou à
un matériau dont les
propriétés ont été
modifiées localement
Pour fabriquer des micros et nano composants il faut donc :
• disposer de matériaux en couches (dépôts, croissances)
• structurer ces matériaux (lithographie, gravure)
• avec les bonnes dimensions
• à la bonne position
Les procédé de lithographie
Substrat
Résine photosensible
Radiation
Masque
Les propriétés de la résine changent uniquement aux endroits insolés
Après développement
Résine positive Résine négative
Avec masqueEcriture directe
Substrat
Résine photosensible
Laser
Electrons
UV
ion
Par projection
Substrat
Résine photosensible
RadiationMasque
Réducteur
optique
Les procédés de mise en forme des matériaux
Procédé soustractif Procédé additif
Photolitographie
Gravure Dépôt
Enlèvement de la résine
Transfert du motif par gravure Transfert du motif par « lift-off »
LES MOYENS
TECHNOLOGIQUES EN
MATERIAUX
Elaboration des matériaux:
VISION GLOBALE DES MOYENS
• Les matériaux élaborés peuvent différer suivant les spécificités des
centrales, même si les techniques de base sont souvent génériques:
• Epitaxie par Jets Moléculaires: 10 réacteurs et plus de 1000
échantillons traités dans l’année
• Epitaxie en Phase Vapeur par Organo-Métalliques: 1 équipement
• Implantation ionique: 2 équipements et près de 1000 implantations/an
• Fours d’oxydation/diffusion/recuit : une vingtaine de réacteurs et près
de 4000 échantillons/an
• Equipements sous ultra vide de pulvérisation par magnétron pour
matériaux avancés (magnétiques, nanofils…): 3 bâtis généralement
couplés à des moyens de caractérisation
Elaboration des matériaux:
LES EQUIPEMENTS D’EPITAXIE 1/2
•Epitaxie: technique permettant de faire croitre une couche
monocristalline sur un substrat lui-même monocristallin
•9 réacteurs d’Epitaxie par Jets Moléculaires
• dédiés à la croissance des matériaux III-V
EJM avec couplage du microscope à
effet tunnel OMICRON
Image STM d’une
surface GaAs
(LPN)
Interfaces abruptes
Compatibilité avec des techniques d’analyses
in-situ et sous vide (RHEED, STM...)
Matériaux de très haute pureté
Maîtrise de la couche monoatomique
LPN
LPN
EJM de nanofils III-V
Self-catalyzed GaAs NWs on SiliconSelf-catalyzed GaAs NWs on SiliconLPN
Matériaux:
LES EQUIPEMENTS D’EPITAXIE 2/2
• Epitaxie en phase vapeur aux organo-métalliques (EPVOM) : 1 bâti
– Matériaux III-V à base d’InP et de GaAs
– Nano-épitaxie sélective en une seule étape - (Nano-SAG) de boîtes quantiques
InAs / InP localisées
• Flexibilité des sources gazeuses
• Accès à des vitesses de croissance élevées (jusqu’à 10µm/h)
• Excellente reproductibilité
IEMN
2 bâtis d’EJM couplés à une analyse XPS
• De nombreuses structures et applications:
•HEMTs InGaAs/InAlAs et AlSb/InAs
•DHBTs InP/InGaAs/InP, InP/GaAsSb/InP
•quaternaires InGaAsP et structures pour
dispositifs optoélectroniques
•Alliages InAlSb et InGaSb, GaAs basse
température
•Semiconducteurs semimagnétiques, Nanofils III-V
•Diodes laser, structures VCSEL
•Matériaux de haute mobilité, etc…
Elaboration des matériaux:
IMPLANTATION IONIQUE
LAAS-CNRS
• Deux implanteurs ioniques :
Hormis les applications classiques de
dopage, elles peuvent être multiples dans le
domaine de de la recherche (procédés
localisés de dopage et d’isolation, synthèse
localisée de matériau, sur-dopage, etc…)
• Quelques caractéristiques, suivant
équipement:
Energie : de 3 keV à 200 keV
Tilt : de 0 à 90°Azimut: de 0 à 90°Twist : de 0 à 360°Température du porte substrat : de – 10°C à
300°C
IEMN-CNRS
IEMN-CNRS
Elaboration des matériaux:
REACTEURS THERMIQUES
• Plus de 20 réacteurs d’oxydation,
diffusion et de recuit (Si et III-V)
• De nombreuses applications:
FEMTO-ST
Four de recuit rapide
- Oxydes, Oxydes dopés
- Nitrures, Si polycristallin
- Métaux
- Polymides
- Diamant
- Diffusion guide Niobate
de Lithium
- Recuit de matériaux III-V
- ………
LAAS
LAAS
Oxydation sélective dans
une héterostructure AlGaAs
Réacteur de recuit
Oxydation humide III-V
Microplume en Poly Si
IEMN
LAAS
Elaboration des matériaux:
EQUIPEMENTS SPECIFIQUES
• réacteurs UHV pour des matériaux avancés:
-Films et multicouches métalliques par dépôt
magnétron
-Films d’oxydes fonctionnels par ablation laser
-Nano plots ferromagnétiques auto organisés
-Matériaux piezo
Préparation
/ oxydation
/ gravure
IBE-CAIBE
+SIMS in situ
• ~9 cibles
magnétron
Confocales
(<10-4 mbar)
Ablation Laser
oxydes
magnetiques,
piezoélectriques,
multiferroïques
Pulvérisation
MagnétronCluster
Multitechniques
IEF
-Elaboration de graphène
• par graphitisation de SiC
• par épitaxie par jets moléculaires
Chambre UHV graphène
IEMN(5
nm
)
AFM: graphène par
recuit de SiC (face Si)50
nm
Nanoplots
ferromagnétiques
auto-organisés
IEF
Elaboration de matériaux avancés
pour la nanoélectronique / alliages IV-IV:
des équipements spécifiques
- Epitaxie par laser pulsé et dopage GILD (gas
immersion laser doping)
• shallow doping (≈ 10W/)
• SiGe stressor
• supraconductivité du Si
Ge
SiSiO2
(001)(-111)
(110)
(-113)
dopage bore dopage phosphore
matˇr iau[B] max(cm-3)
R min(W/)
[P] max(cm-3)
R min(W/)
Si 4x1021 10 Ź 102110
SOI Ź 102115 Ź 1021
17
Ge Ź 102060 Ź 1020
9
Ge/Si Ź 102060 Ź 1020
12
Ge/SOI 1x1020 55 1.5x1020 10
GeOI Ź-- Ź-- Ź 102033
Tapis homogène de nanofils de Ge
obtenus par VLS sur Si(111)
- intégration hétérogène UHV CVD
• Ge relaxé/ Si
• Ge QDs
• Epitaxie latérale Ge/SiO2 (technique brevetée)
• Nano fils
en standard: silicium et germanium sur wafer 100mm
axe recherche:
dopage Mn (=>semiconducteur magnétique dilué GeMn)
thermoélectricité
épitaxie latérale de Ge sur silice
IEF
LES MOYENS
TECHNOLOGIQUES EN
DÉPÔTS
Dépôts : vision globale
• Une grande variété de technologies
– Dépôts sous vide (PVD)
• Plus de 10 000 substrats/an
– Dépôts en phase vapeur basse pression (LPCVD)
• Plus de 4000 heures de dépôts/an
– Dépôts en phase vapeur assisté par plasma (PECVD)• Plus de 3000 substrats/an
– Dépôts de couches atomiques (ALD)• 1 réacteur
• Technique en cours de développement
– Dépôts Electrochimiques• Plus de 1000 dépôts/an
POUR
• Une variété de matériaux, une gamme d’épaisseur de
quelques nanomètres à plusieurs centaines de microns
Dépôts : les équipements PVD
• Prés de 40 réacteurs
• Pulvérisation cathodique
– RF /DC
– Co pulvérisation magnétron
• Evaporation
– Effet Joule
– Canon à électrons
• Clusters (dépôts multiples)
• Grande variété de procédés
– Métaux et alliages :
Au,Ge,Ti,Al,Pt,Ni,Mo,Cr,TaW,Ti/Al/Ni/Au,
Ti/Pt/Au, Ni/Ge/Au/Ti/Au, Ti/Pt/Au, TiNi,TiW,
Al,Cu, Nb, W, Pd....
– ITO, AlN ...
– Sur polymères / Pour technologie MOS,...
Co-pulvérisation
magnétron
(Denton )
IEF
Miroir acoustique pour composant SAW
FEMTO-ST
IEMN
Evaporateur
(Plassys)
Dépôts : les équipements LPCVD
• Plus de 10 réacteurs
• Procédés– PolySi/dopé-
– SiO2 sec/humide-
– Si3N4,
– SixNy
– LTO
– SiOxNy
– Si polycristallin
• Substrats jusqu’à 150 mm
IEMNLAAS
Réacteurs de dépôts LPCVD
Dépôts : les équipements PECVD
• Prés de 10 réacteurs
• Matériaux
– oxyde,
– nitrure et
– oxynitrure de silicium
• Procédés
– High Frequency,
– Low Frequency,
– Mix RF
– Prospective en Basse
Température (40°C-lift-off)
PECVD
FEMTO--ST
Motif LOCOS pour la croissance sélective d’îlots de Ge /Si
(Masque d’oxydation Si3N4 PECVD 50 nm)
IEF
FMNT-PTA
Dépôts : électrochimie
• Prés de 10 réacteurs
– Flexibilité , répétabilité
– Caractérisation des bains
• Matériaux– Ni
– Cu
– Au
– FeNi, FeNiCo
– …
LAAS-CNRS
Equipement RENA
pour dépôts
FeNiCo
IEF
1mm
Exemple de réalisation microbobine en cuivre de 40 spires
(7/3/8 µm)
Longueur développée : 10 cm
30 µm
IEF
Dépôts électrochimiques
pilotés par PC
DÉPÔTS : ÉQUIPEMENTS SPÉCIFIQUES
• ALD
ALD TFS200 BENEQ :
• 4 sources chaudes : Hf, Tr, Za, Pt
• Sources froides : Ti, Al, H2O
• Matériaux : TiN, AlN, HfN, ZrN, TaN, TiO2,
Al2O3, HfO2, ZrO2, Ta2O5, Pt
• PVD
Plassys MEB 400 : couches minces diélectriques
par évaporation (canon à électrons) avec
ellipsomètre spectroscopique pour le suivi en
temps réel
Application : multi-couches anti-reflet et haute
réflectivité , de l’UV à l’IR
LPNIEMN
≈ 5 nm Al2O3
Possibilités de
•Couches minces (1nm) conformes
•Possibilités de multicouches
•Procédés
•de l’ambiante à 500°C
•Thermiques ou plasmaIEMN 3 µm
Fabrication d’une cavité
optique résonante permettant
d’analyser le passage d’un
atome
Facette de la cavité avec dépôt
haute réflectivité multi-couche
LPNIEMN
• LPCVD
• Croissance de nanofils de Si
• possibilité de dopage par B2H6 ou PH3 in situ
• LPCVD
Prototype LAAS/AET : réacteur vertical
Applications :
•Si poly dopé Bore in situ
•Dépôts conformes
IEMN
Nanofils de
Si sur Si
(111)
IEMN
IEMN
LAAS
LAAS
Capacités intégrées
: Réalisation de dépôts
conformes dans un réseau de
tranchées de 40µm de
profondeur et 5µm de largeur
DÉPÔTS : ÉQUIPEMENTS SPÉCIFIQUES
Dépôts : des exemples
Poutre en
nitrure de
Si contraint
IEMN Dépôt métalliquesur fibre optique
FEMTO-ST
Transistor à
Nanofil vertical
à grille
enrobante
PTA
MEMS RF
LAAS-CNRS
LES MOYENS
TECHNOLOGIQUES EN
LITHOGRAPHIE
Lithographie laser
FEMTO-ST
Résolution 0.8 µm
Ecriture de masques et
réticules
FEMTO-ST
3 Machines Avantage: insolation sans contact
Résolution 0.8 µm
Structure 3D
LAAS
Ecriture laser 442 nm
Lithographie avec Aligneurs de masque
PTA
Aligneur de masque
Simple face MJB4
IEF
Double face
UV 365 nm -> motifs > 0,8 µm
DUV 248 nm -> motifs ~ 0.5 µm
Bolomètres
IEF
LAASPTA
MRAM TEST
LAAS
SU8 200µm
3-4 Machines
par Centrale
Lithographie par projection
LAAS LAAS
Enduction/développement robotisé
FEMTO-ST FEMTO-ST
Résolution: 0.35 µm x5Pistes d’enduction
automatique
Résolution: 0.35 µm x5
Lithographie électronique :
objets individuels / petite surface
IEMN
MEB JEOL-RAITH
PTACristaux
photoniques
Nanotrous 80nmIEF
Raith E-line
FEMTO-ST
FEMTO-ST
40 nm
PTA
Contact GaN Nanowires
LAAS
20nm / 100nm
MEB modifiés litho élec.: 4
Lithographie électronique
Grande surface et/ou haute résolution
Cristaux
photoniques
PTA
Electron beam lithography
JEOL JBX-6300FS
Leica EBPG
5000plus
100kV
LPN
* Taille de faisceau 2 nm
* Echantillons jusqu’à 8”
* Réalignement précis
Lignes de 7 nm
Résine et FOx
PTA
Flowable Oxide
HSQ nanodots
IEMN
2x EBPG 5000
(plus) 100kV
Leica (VISTEC)
IEMN
Réalignement
Ecart type gaps d’alignement: 4.2 nm
Nano réplication thermique ou UV
UV-NIL
Si mold
Imprinted substrate
After plasma etching
100/100 nm 8 ”
PTAPTA
EVG NIL stepper
2nd prototype
Sur Si 4”LPN
Thermal NIL
EVG520HE
8"
PTA
NANONEX NXR2500
LPN
LAAS
LAAS
Sur GaAs
PTA
OBDUCAT
Eitre
50/50 nm
IEF EVG
8 Equipements
Lithographie spécifique
15 µm x 15 µm emission scanning image obtained on CdSe/ZnS nanocrystal grown in the group of B. Dubertret (LPEM – ESPCI)Précision de positionnement: qq nm
LPN ATTOCUBE
Excite
Expose
Analyze
LES MOYENS
TECHNOLOGIQUES EN
GRAVURE
Gravure humide
Poste de traitement HF
PTA
FEMTO-ST
Gravure anisotropique
Gravure anisotropique/isotrope
• Gravure chimique
–quartz (BHF)
–Silicium (KOH, TMAH)
–Métaux
–Polymères
–Oxydes
–Nitrures
–Divers
LAAS LAAS
Gravure anisotropique Gravure chimique
FEMTO-ST
Micro-accéléromètre
3 axes
Gravure HF de l’oxyde de Si
Undercut after Silicon etching
Courtesy: Matsushita EW
Gravure vapeur
PTAIEMN
Gravure XeF2:
isotrope Si
Forte sélectivité vis-à-vis du SiO2
IEMN /
LETI
Gravure plasma: technologies génériques
Exemples
de matériaux
gravés:Silicium
Germanium
GaAs
GaN
InP
ZnTe/ZnO
SiC, C (Diamant)
Grenats
LAAS
3x ICP Si et
dérivés, III-V,
Métaux,
polymères
LPN
Gaz: Cl2, HBr, BCl3,
O2, N2, Ar
RIE-ICP Chloré
12 lignes de gaz
PTA
4x ICP
IEMN
2-4 réacteurs par Centrale
LPN
Ruban laser
Guide à cristal photon-
ique gravé (grenat)
IEF
Gravure plasma profonde :
technologies spécifiques
LAAS
LAAS
Gravure profonde du Si
PTA
DRIE Si
DRIE non Silicium
FEMTO-STQuartz
LiNbO3
Verre
PbTiO3
PMN-Pt
super capacités
intégrées
LAASLAAS
Cluster
1 chambre Si
1 chambre verre quartz
Gravure ionique
Ion Beam Etch
PTAIEMN
Gravure d’une
junction tunnel magnetique (MTJ)
PTA
MTJ IBE
Avantage/inconvénient
Grave tout !
Gravure par faisceau d’ion localisé
Pour les nanotechnologies
Cristaux photoniques
FEMTO-ST
Focused ion beam
FEMTO-ST
Ultra-Focused ion beam
LPN LPN
Trou dans membrane SiC
PTA
FIB
LES MOYENS
TECHNOLOGIQUES EN
CARACTÉRISATION
Caractérisation:
VISION GLOBALE
• Certaines caractérisations se retrouvent en un ou plusieurs exemplaires
dans toutes les centrales, et constituent les outils de base:
- microscopes optiques
- MEB
- profilomètres mécaniques et optiques
- ellipsomètres
- AFM
• D’autres sont plus spécifiques aux activités des centrales et des
matériaux utilisés:
- spectroscopies XPS, IR, photoluminescence…
- diffractomètre RX (simple, double ou triple)
- Nanoindenteurs
- mesures de contraintes, vibromètres…
- microsope confocal
- MET (Microscope Electronique à Transmission)
- FIB (Focused Ion Beam)
Caractérisations génériques
Microscopes Electroniques à Balayage:
•Une dizaine d’appareils dans le réseau
•3 sont équipés d’EDX et 1 d’EBSD
IEMN
Analyse EBSD PtSi 50nm
IEMNIEMN
Cartographie EDX
MEB FEG
Observation MEB S3700N- Billes de silice- 750nm- x10.0K - pression variable- 30kV- 50 Pa
LAAS-CNRS
Nanofils de Si
VLS - UHV CVD
Effet du diamètre du catalyseur
IEF (Dept SiGeC)
Caractérisations génériques
Profilomètre mécanique
PTA
Profilomètre optique Fogale
FEMTO-ST
Fogale Nanotech
Microsurf 3D
Profil 3D MEMS (IEF)
Profilomètres optiques et mécaniques:
Une quinzaine d’équipements sont dénombrés
IEF
LAAS
LAAS-CNRS
Microscope confocalReseau GaAlAs épitaxié
Caractérisations génériques
LAAS-CNRS
Ellipsométrie:
Toutes les centrales sont équipées de cette
méthode de caractérisation de matériau (mesure
d’indice et d’épaisseur de fines couches)
Ellipsomètre
spectroscopique
AFM
Une dizaine d’AFM sont disponibles dans le
réseau: microscopes à sonde locale permettant
l’analyse topographique
400nm
Graphene sur SiC
IEMN
Dimension 3100Analyse sur de grands
échantillons (wafer) ainsi
que sur des composants
polarisés.
IEMN
Il en est de même
pour les mesures
de contraintes
FSM 500TC, Frontier Semiconductor
LAAS-CNRS
LAAS-CNRS
Mesure de marche
Profondeur 23nm
Pas 50nm
Caractérisations spécifiques
- Caractérisations mécaniques:
Selon les spécificités des centrales, une
dizaine d’équipements de mesures
mécaniques sont disponibles:
Nanoindenteurs, vibromètres…
Vibromètre Doppler
(Polytec)
IEF
Nano-indenteur
FEMTO
IEMN
IEF
Microscope stroboscopique
Membrane avec PZT
Caractérisations spécifiques
FEMTO
IEMN
IEF
Equipements divers de spectroscopie:
-XPS
-Diffractomètres X
- FTIR
- Photoluminescence…
- laser picoseconde
Diffractomètre XPhotoluminescence à 300 et 10K
XPS
IEMN
IEFIEMN
Diffractomètre multi-configurations
à anode tournante
LPN
Caractérisations spécifiques
FEMTO
IEMN
IEF
Trois équipements de FIB
IEF
IEMN
Un Microscope Electronique à Transmission
Jeol 2200FS (LPN)
Image STEM de
nanofils(croissance VLS)
IEMN
LPN
FIB FEI STRATA DB 235
LES MOYENS
TECHNOLOGIQUES EN
INTÉGRATION
Intégration : vision globale
• Les objectifs– Montage de composants pour
• La caractérisation
• L’utilisation finale
• L’intégration dans un système
• Deux filières– Le traitement individualisé des composants
• Découpe / Report /Soudure filaire, eutectique
• Flip chip
• Protection
– Le traitement des substrats
• Polissage mécano-chimique
• Amincissement
• Soudure de substrats
• Sérigraphie
– Plus de 10 000 opérations/an
Scie Disco DAD641
Intégration : montage de composants
• Scies diamantées– 6 équipements
– Grande diversité de matériaux
• Report manuels et semi
automatique– 10 équipements de Pick and place
– 3 équipements de report précis
– Protection (Glob top)
• Soudure
– Filaires (une quinzaine
d’équipements)• Wedge, Ball, Ruban
– Eutectique (deux équipements)
– Flip chip (3 équipements)
– Four sous vide
IEF
FC 150 : report précis de
puces et Flip chip
IEMN
Micro soudeuse Filaire
FEMTO-ST
Four sous vide de report
sur embase
LPN
Polisseuse de précision Logitech PM 5
Intégration : traitement des substrats
• Polissage Mécano-chimique
– Une dizaine d’équipements– Planarisation
– Reverse engineering
– Polissage
• Amincissement de substrats
IEF
Grinder G&N MPS 300R
LAAS
FEMTO-ST
Polisseuse mécanochimique P400
IEF
Bobines en cuivre
Le CMP est utilisé pour
planariser chaque niveau de
métallisation
LAAS
Substrate bonder EVG 501
• Soudure de substrats– 4 équipements
– Anodique
– Thermocompression
– Eutectique
– Collage epitaxial
IEF
LAAS
Substrate bonder
AML AWB04
SandwichSi / LiNbO3 / Si
Si SiLN
FEMTO-ST
IEMN
Substrate bonder
Suss SB6e
Intégration : traitement des substrats
LPN
Four de collage epitaxial
• Sérigraphie– Pate à braser pour montage
– Planarisation
– Montage sur flex
LAAS
FEMTO-ST
Sérigraphie : DEK
montage de composants et
réalisation de lignes
métalliques sur flex
Réalisation de
BGA
billes pour la prise
de contacts
électriques
LAAS LAAS
• Préparation des substrats• Activation plasma
• Nettoyage méga sonique
Nettoyage megasonique
FEMTO-ST
FEMTO-ST
Activation plasma
Suss
Intégration : traitement des substrats
Intégration : exemples
Microsoudures filaires
IEF
FEMTO-
ST
FEMTO-ST
FEMTO-ST
Mise en boîtier d’un gyroscope
Optoélectronique : Vcells sur PCB
avec électronique de traitement des
données et lentilles de focalisation
LAAS
Capteur d’humidité en
silicium poreux
(IEF/KFM)
IEF
3” Si
wafer
Mise en boîtier collective de lignes coplanaires sur wafer de
silicium HR Boîtier: film BCB
IEMN
DES EXEMPLES DE PROJETS
PROJETS DCMB ET BSD
Système de dépôt multi chambres (sputtering) en condition UHV destiné à la
réalisation de matrices de micro-bolomètres supraconducteurs et composants
d’une architecture amont de détection pour missions cosmologiques futures
Ce multi chambres est un système de pulvérisation
cathodique DC/RF multi-cibles répondant aux besoins de la
recherche expérimentale en science des matériaux pour la réalisation de
micro-bolomètres et composants planaires supraconducteurs.
2 chambres de croissance UHV permettent la croissance du Nb, NbN et Al
pour l’une, et la réalisation d’alliages de compositions variables de NbSi,
NbSiN pour l’autre.
Les substrats utilisables peuvent avoir des dimensions aussi grandes que 8
pouces
et des épaisseurs jusqu’à 40 mm pour un poids de 800 g. Le retournement
des substrats de telles dimensions est possible dans chaque chambre.
Organisé dans une configuration de cluster-tool, le magasin assure les
fonctions de chargement / déchargement et transfert vers les 2 chambres de
croissance (une troisième est également envisageable). Il permettra
également des oxydations sous atmosphère contrôlée.
Performances :
les performances visées suite aux simulations et designs imposés par l’IEF
sont :
- une uniformité optimale en épaisseur de 5 % sur un diamètre de 8 pouces,
- une uniformité de composition meilleure que 0.1% sur 8 pouces (ex : pour
l’alliage Nb100-xTix, x < 0.1 %).
Benoit BELIER, Daniel BOUCHIERCTU IEF MINERVE Institut d’Electronique Fondamentale, CNRS-Université Paris Sud 11 ORSAY
Financements :
- réseau national RENATECHdes grandes centralesde technologiques
- GIS P2I Physique des 2 infinis
Les préparations d’échantillons de la centrale IEMN ont surtout porté sur les barreaux d’aluminium dans lesquels des
grains cométaires étaient implantés. Il s’agissait de prélever des sections transverses pour permettre ensuite une étude à
l’échelle du nanomètre en microscopie électronique en transmission analytique (chimie, minéralogie des poussières). L’effort
de préparation a été porté sur des cratères de petites taille (typiquement le µm), ce qui a permis d’étudier la gamme de taille
de poussière la plus petite. Les travaux ont été publiés dans la revue Science ainsi que dans des revues plus spécialisées.
MISSION STARDUST
Etude de grains cométaires pour remonter à la nature de la matière solide dans
le système solaire primitif, avant l’accrétion des planètes
µm-cratères sur les barreaux d’aluminium : préparation par FIB
pour étude des résidus de matière cométaire en section
transverse = accès aux poussières cométaires de taille
inférieure au micromètre.
Autre exemple : préparations ciblées de matériaux extraterrestres (chondrites primitives
micrométéorites, poussières interplanétaires) pour des études en microscopie
électronique en transmission analytique (facilité nationale INSU à Lille)
Ongoing: circuits with 256 switches at IN to be supplied to CSNSM for a bolometer array
HEMTs for high impedance very low temperature readout electronics
- 1D ballistic HEMT as switch for multiplexingCollaboration: Alain BENOIT, CNRS/Institut Néel, grant CNES: DCMB
specifications:
- Low capacitance CGS <1 fF
- Low open RDS resistance ~10 kΩ
100 mK
100 mK
Process at LPN
- MBE (Molecular Beam Epitaxy)
- 7 levels of e-beam lithography:
eching, Metallizations, …
- Packaging
- Characterization at 4.2 K
- Low IGS (shot noise) < 1pA
- Low power consumption < nW
Circuit noise performance
Cryogenic HEMTs with an input voltage noise below 1 nV/√Hz at 1 kHz for preamplifiers at or below 4.2 K
Submicron Schottky diode for THz multipliers and mixers
Collaboration: Observatoire de Paris
C.R. Phys. 11, 480 (2010)
J. Low Temp. Phys. 151, 940 (2008)
1) HEMT balistiques pour caméras de cartographie des rayonnements du fond de l’univers
2 )HEMTs cryogéniques pour la future instrumentation électronique à très basse
température dans les détections au sol, dans des ballons ou dans des satellites
3) Diode Schottky submicronique pour équiper un satellite pour l’observation de l'évolution
de l’humidité de l'atmosphère.
PROJET SPAD 4
Photo détecteurs solides pour l’astrophysique.
l’astronomie gamma des très hautes énergies
Un télescope Cerenkov actuel est un gros dispositif, couteux. Nous avons conçu un démonstrateur de télescope basé sur une
technologie Silicium, utilisant l’effet Geiger dans des photodiodes à avalanche. Le futur plan de détection
serait donc réduit en poids, permettant un gain important sur le coût final, avec une forte intégration possible du système global.
La conception de ces nouveaux capteurs solides a fait l’objet de deux thèses réalisées dans la centrale de
technologie du LAAS-CNRS. Cette technologie sera proposée à la communauté Cerenkov, qui travaille à la conception d’un
réseau de télescopes (projet CTA), basé sur l’utilisation de PM, mais où l’alternative « Geiger » serait très intéressante.
Processus de fabrication
• fabrication de 9 masques par lithographie LASER
• 9 photolithographies
• 2 gravures plasma
• 1 gravure humide
• 4 implantations
• 3 recuits
• 3 dépôts
•PECVD
•LPCVD
• Aluminium
• Chimie
•Caractérisation
CONCLUSION
Pourquoi solliciter appel au réseau Renatech?
• Des développements dans le domaine des micro
et nanotechnologies
• Une forte expertise scientifique et technique
• Des équipements au meilleur niveau international
• Une procédure d’accueil simple, réactive avec des
modalités d’application variées
Demande de soutien : [email protected]
Site web : http://www.rtb.cnrs.fr
MERCI DE VOTRE
ATTENTION