Missions

Les développements les plus récents dans le domaine des télécommunications et du transfert de données à ultra-haut débit ont été considérablement stimulés par l’essor du ‘Cloud Storage and Computing’ et du développement du standard de télécommunication 5G. Intimement lié à l’émergence de l’intelligence artificielle (IA), des réseaux de capteurs (IoT), du traitement de données et de leur stockage, l’un des challenges à relever est le passage à des débits supérieurs à 100 Gb/s. Cet objectif ne peut être atteint qu'en développant les technologies, composants et systèmes en bandes millimétriques (mmW). Les technologies avancées silicium (BiCMOS) visant des fréquences de coupure ft/fmax supérieures à 400GHz permettront la conception de circuits sur silicium dans la plage de fréquence 140-220GHz (bande G). Afin de valider le développement de ces technologies, il est nécessaire de disposer de moyens de caractérisation hyperfréquences permettant l’extraction des facteurs de mérite des transistors tels que le facteur de bruit et le rendement de puissance pour élaborer la modélisation associée. A ces fréquences, les outils large bande tels que les sources de bruit, les récepteurs de bruit, les adaptateurs d’impédances (tuners) et les récepteurs de puissance ne sont pour pas disponibles sur le marché ou présentent des caractéristiques variant fortement sur la bande de fréquence.
Des travaux antérieurs ont démontré la possibilité de réaliser des mesures de bruit en bande D (110-170 GHz) et en bande G (140-220 GHz) en embarquant directement sur silicium l’instrumentation de mesure autour du composant à tester en technologie BiCMOS B55. Autrement dit, une mesure de bruit de composant dans une technologie CMOS ou BiCMOS est possible en intégrant la source de bruit, le tuner, voire le récepteur de bruit au voisinage direct du composant sur la même puce de silicium et dans la même technologie de semiconducteur. Cette approche de test in-situ ou built-in self test (BIST) ne constitue cependant pas une solution viable car elle consomme une surface substantielle de silicium entrainant un coût non acceptable. Afin de mettre à profit l’instrumentation de mesure pour tout type de technologie et de rationaliser les coûts liés au test, l’étape suivante est de concevoir l’intégration de ces fonctions dans un système compact disposé au plus près des pointes de mesure. La proximité de la fonction d’instrumentation (ex : source de bruit) au voisinage immédiat des aiguilles de contact sur wafer est rendue nécessaire afin de contrôler les pertes dont les variations altèrent de manière drastique la sensibilité de mesure. Ce système de mesure doit être réalisé dans une technologie de packaging intégrant la fabrication des pointes afin de tester les composants directement sur les tranches de silicium (on-wafer). Ce système d’instrumentation prend donc la forme d’une sonde active fonctionnalisée nécessitant la mise en œuvre d’une technologie de packaging optimisée pour les bandes de fréquence millimétriques.
Dans ce contexte, ce projet propose donc d’aborder la problématique du packaging en régime mmW en intégrant l’instrumentation de mesure au plus près des aiguilles destinées à la mesure sur wafer. Les objectifs principaux de cette thèse sont les suivants :
1) Développement d’une technologies de sonde GSG de mesure passive basée sur la mise en œuvre d’un substrat de verre intégrant une ligne coplanaire et une sonde E-plan réalisant la transition vers un guide d’onde rectangulaire en standard WR5.1. Basé sur une cœur diélectrique de verre de 30 µm d’épaisseur, il est attendu de pouvoir démontrer une configuration d’aiguille de mesure présentant deux avantages substantiels : i) robustesse pour appliquer une force suffisante permettant de minimiser la résistance de contact et ii) élimination des modes parasites de volume et des pertes associées. Ces travaux intègrent la mise en œuvre des sondes en situation de mesure en bande G sur des structures simples de substrat de calibrage (ISS).
2) L’objectif final consiste à concevoir et fabriquer une sonde active de mesure intégrant les éléments de chaine de mesure au voisinage immédiat des aiguilles de contact utilisées dans la mesure on-wafer. La fabrication de ce type de boitier mobilise des techniques d’usinage par laser femtoseconde permettant d’accéder à un dimensionnel micronique.

Activités

Les tâches suivantes seront envisagées :
• Conception et simulation électromagnétique de structures de guides d’ondes complexes (ex : bride-bend-transitions coplanaires/rectangulaires) par les codes Momentum ou CST.
• Etude paramétrique du micro-usinage laser sur matériaux diélectrique et métalliques
• Caractérisation analytique des procédés de micro-usinage (SEM, profilométrie optique, XPS, EDX …)
• Assemblage et mesures hyperfréquences des structures conçues
• Benchmarking et positionnement des résultats par rapport à l’état de l’art

Compétences

Ce poste est destiné à un(e) candidat(e) intéressé(e) par la microfabrication, la modélisation/simulation dans le domaine de l'électromagnétisme (RF, mmW). Les candidats potentiels doivent :
• Être titulaire d'une thèse en électronique ou en ingénierie micro-ondes
• Des connaissances dans le domaine de la microfabrication, des techniques de salle blanche et/ou des applications laser sont requises
• Parler couramment l'anglais (parlé et écrit) et démontrer un savoir-faire en matière de rédaction rapports et de publications.
• Être capable de travailler de manière indépendante et de prendre des initiatives
• Intégrer le travail de groupe et la dynamique d'un laboratoire commun

Contexte de travail

Les travaux seront menés au sein du groupe de microélectronique du silicium de l'IEMN (Lille-France) dans le cadre du laboratoire commun IEMN-STMicroelectronics. Le groupe qui accueille le candidat possède une expertise reconnue dans le domaine de la micro-nanofabrication et du packaging de composants et de systèmes couvrant les ondes RF et mmW

Missions de courtes durée en France et à l’étranger (Réunions de projet, conférences….)


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Missions de courtes durée en France et à l’étranger (Réunions de projet, conférences….)

Informations complémentaires

Contrat BPI IPCEI IEMN 08