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Nos Thèses par thème

Sciences pour l'ingénieur >> Physique du solide, surfaces et interfaces
3 proposition(s).

Reconstruction 3D d'objets nanométriques à partir d'images stéréoscopiques de microscopes électroniques

Département technologies silicium (LETI)

Laboratoire

Master2 Recherche, Ecole d'ingénieur mathématique, informatique

01-10-2019

SL-DRT-19-0588

aurelien.fay@cea.fr

Mots clef : Traitement d'images, programmation GPU, optimisation, problème inverse, stéréovision, réseaux de neurones. La métrologie 3D robuste, non-destructive et rapide est un enjeu mondial majeur de la microélectronique [1] pour l'inspection de défauts sur plaque de silicium, la fidélité de la lithographie optique et le contrôle des procédés. Des méthodes de reconstruction rapides à partir d'images stéréoscopiques de microscopie électronique (SEM) basées sur des considérations géométriques ont permis de reconstruire la topographie 3D d'objets microniques. Cependant ces techniques ne sont plus valables lorsque les motifs sont d'ordre nanométrique à cause d'effets physiques locaux perturbant le placement des points d'intérêt [2]. Des méthodes alternatives basées sur la résolution d'un problème inverse ont déjà été prototypées au CEA. Des gains très significatifs en temps de calcul sont attendus après leurs implémentations sur les GPUs du groupe. Des méthodes de calibration de modèle doivent aussi être développées, potentiellement sur la base de réseaux de neurones. La métrologie 3D à partir d'images SEM suscite l'intérêt de plusieurs partenaires industriels du LETI, et cette thèse se veut être un élément clé pour les collaborations présentes et à venir dans ce domaine. L'objectif de cette thèse est de développer une méthode de reconstruction 3D à partir d'images SEM la plus précise et robuste possible. Pour cela, l'étudiant(e) en thèse s'appuiera dans un premier temps sur les moyens théoriques et de simulation du groupe pour améliorer et développer de nouveaux modèles analytiques d'imagerie SEM. Le champ d'application de ces modèles SEM se veut large, de la simulation d'objets micrométriques jusqu'aux structures nanométriques. Le CEA-LETI dispose d'une nouvelle génération de SEM qui permet la prise d'images de motifs sous différents points de vue. Ces images multi-stéréo permettent une augmentation de données sur la structure imagée, ce qui facilite sa reconstruction 3D par rapport au cas d'une unique prise d'image SEM en vue de dessus. L'étudiant(e) en thèse entrainera les modèles SEM sur une collection d'images SEM multi-stéréo de motifs, dont les topographies 3D seront connues via de l'imagerie 3D de référence. Il devra investiguer, dans un second temps, différentes stratégies mathématiques de reconstruction 3D, permettant une convergence rapide et de qualité. A terme, la reconstruction 3D sera appliquée sur différents produits clients d'intérêt. [1] Bunday, 7/5 nm logic manufacturing capabilities and requirements of metrology, SPIE 9780 (2018) [2] S. Drouyer et al., Sparse stereo disparity map densification using hierarchical image segmentation. 13th International Symposium on Mathematical Morphology, Fontainebleau ( France), 15-17 Mai 2017

Croissance epitaxiale et recuit laser nanosecondes d'heterostructures GeSn/SiGeSn

Département technologies silicium (LETI)

Laboratoire

Master 2 ou Ecole d'Ingénieur, Science des Matériaux / Microélectronique / Optoélectronique

01-10-2019

SL-DRT-19-0635

Pablo.ACOSTAALBA@cea.fr

Le CEA LETI, qui s'est équipé dès 2015 des capacités de déposer par épitaxie des empilements GeSn/SiGeSn sur substrats 200mm, est à l'état de l'art mondial dans plusieurs de leurs domaines applicatifs. Dans le but d'obtenir des lasers pompés électriquement fonctionnant à température ambiante et des photo-détecteurs Infra-Rouge performants, nous allons explorer, lors de cette thèse, le dopage de type n et p de ces couches, que ce soit par implantation ionique ou directement lors de la croissance épitaxiale (dopage in-situ). Afin de tirer pleinement partie de ces couches dopées, nous devrons réaliser des recuits de recristallisation et d'activation électrique. Avec les techniques standards de recuit, nous allons nous heurter à la grande instabilité des empilements GeSn/SiGeSn (précipitation / ségrégation de surface). C'est pour cela que nous évaluerons, lors de cette thèse, l'apport du recuit laser nanoseconde sur le propriétés structurales et électriques de ces hétérostructures. Ces recuits laser, mis en ?uvre dans notre nouvel équipement SCREEN-LASSE LT3100, seront parmi les premiers menés sur ce type de semiconducteurs. On s'intéressera tout particulièrement à la qualité cristalline, le niveau de dopage, la rugosité de surface, la ségrégation/agglomération de l'étain et la composition chimique de ces empilements et leur évolution avec les paramètres procédés (recuit laser comme épitaxie). Ces connaissances seront mises à profit pour la fabrication de dispositifs innovants en optoélectronique.

Dépôt de couches minces d'oxydes métalliques conducteurs par fast Atomic Layer Deposition (fast-ALD)

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Composants Emissifs

semiconductor physics, thin solid films, ALD, PVD, physics and chemistry of surfaces, materials characterization

01-10-2019

SL-DRT-19-1086

tony.maindron@cea.fr

Le projet de thèse proposé prévoit de travailler sur l'application des technologies de dépôt de couches minces réalisées par fast-ALD (Atomic Layer Deposition) dans un réacteur spécifique développé par la société française Encapsulix, pour le dépôt de nouveaux matériaux, destinés à de nouvelles applications photoniques. L'étude portera principalement sur le développement de nouveaux Oxydes Transparents Conducteurs (OTC). Il existe aujourd'hui des opportunités technologiques pour l'ALD basées sur le développement de TFTs (Thin-Film Transistors) intégrant ces OTC réalisés à des températures relativement basses (typ < 180°C) ; ceci afin d'être compatibles avec la fabrication des circuits sur des supports sensibles à la température (film plastique typ.). La technologie ALD est bien adaptée pour répondre à ce cahier des charges puisqu'elle permet la réalisation de matériaux de grande qualité à des températures basses. En revanche le nombre d'OTC disponibles est assez faible et ceux-ci sont réalisés et étudiés aujourd'hui principalement en ALD standard (ALD « lent »), principalement ZnO et ses dérivés . Le procédé de fast-ALD, qui permettra d'augmenter le throughput sur les lignes de fabrication, se doit donc de fournir ces matériaux, de plus en plus demandés en optoélectronique, avec la même qualité que l'ALD standard. La méthode ALD permet le dépôt de couches ultraminces (< 100 nm) de matériaux inorganiques avec un niveau de contrôle exceptionnel en termes d'épaisseur, de qualité optique et de conformité. Traditionnellement, l'application de cette méthode a été limitée aux applications microélectroniques par le fait que la vitesse de dépôt est relativement faible (1-5 Å/min). Encapsulix a introduit l'architecture de réacteur PPW (Parallel Precursor Wave) qui permet d'augmenter cette vitesse de dépôt de plus d'un ordre de grandeur (30-60 Å/min). Le CEA-LETI a acquis un exemplaire fin 2015, modèle Infinity 200. Il est utilisé pour des applications d'électronique et optoélectronique organiques, OLED notamment. Les premiers essais de dépôt de matériaux « électriques » de type ZnO ou AZO par fast-ALD ont montré des limites de réalisation dans la machine fast-ALD : dans le cas de l'AZO (ZnO :Al), il a été remarqué des problèmes de dopages menant à des composites AZO plus résistifs que la matrice ZnO ou que l'AZO déposé en ALD standard. Nous suspectons que le dopage soit impacté par le fast-ALD lui-même, ces problèmes n'étant pas présents en ALD standard. Ce type d'observation a été reporté récemment lors de la conférence AVS64 à Tampa (USA) par une équipe de l'université UNCC (USA) qui travaille sur une technologie de fast-ALD, du type spatial-ALD . Pour le thésard, ceci impliquera un travail de compréhension scientifiquement approfondi, afin de comprendre le mécanisme du dopage électrique, en configuration fast-ALD, dans ces matériaux. Outre le ZnO et l'AZO, nous prévoyons d'étudier la mise en place et l'étude du SnO2 en fast-ALD. L'avantage du SnO2 vis-à-vis des composés ZnO est une plus grande stabilité aux procédés de microfabrication . La maitrise de cet oxyde en fast-ALD est donc un avantage concurrentiel. Tous ces matériaux sont présents dans nos machines en ALD standard. Il pourra donc être opportun de réaliser une comparaison entre les procédés. Un second volet de la thèse, complémentaire au premier, consistera en l'étude du dépôt sélectif de ces OTC en fast-ALD. Ceci est réalisable par l'utilisation de couches auto-assemblée de type SAMs (Self-Assembled Monolayers) que l'on pourra déposer en phase vapeur selon un procédé dédié (Molecular Vapor Deposition) au CEA-LETI. Le dépôt sélectif par ALD, ou ASD (Area Selective Deposition), est aujourd'hui un enjeu majeur en microélectronique, dans la fabrication des oxydes de grille pour les n?uds avancés (< 10 nm). En dehors de cette application industrielle fondamentale, portée par les grands industriels du secteur, la diversification de l'ASD vers des applications non microélectroniques, par ex l'optoélectronique, sur des schémas de taille « micro » plutôt que « nano » en est encore à ces balbutiements. Ceci constitue donc un point très innovant de ce projet de thèse. Le CEA-LETI s'appuiera sur le savoir-faire du LTM en terme d'ASD pour mener à bien ses essais.

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