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 : renatech-accueil@cnrs-dir.fr

Site web : http://www.rtb.cnrs.fr

MERCI DE VOTRE

ATTENTION