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Thèse de Doctorat – Développement d'une station de mesure hyperfréquence sous pointes basée une plate-forme de nano-positionnement piézo-électrique robotisée pour la métrologie hyperfréquence de composants et systèmes nanoélectroniques H/F

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Informations générales

Référence : UMR8520-FRELEF-064
Lieu de travail : VILLENEUVE D ASCQ
Date de publication : mercredi 15 juillet 2020
Nom du responsable scientifique : Kamel HADDADI
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 15 septembre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Dans le contexte général de l'industrie européenne de la nanoélectronique, le projet vise à développer des techniques et instrumentations innovantes de caractérisation hyperfréquence pour la validation précise et fine des modèles électriques dédiés à la conception de circuits dédiés aux applications haute fréquence (HF) en gamme de fréquences micro-ondes et millimétriques. Les technologies étudiées concerneront les filières CMOS 28FD SOI, PDSOI 65nm et sub 65nm, B55 et B55 + de STMicroelectronics®. La caractérisation précise à haute fréquence (HF) de nano-dispositifs (transistors, condensateurs, plots d'accès et connexions) en structure coplanaire (CPW) est requise pour l'établissement de modèles électriques pour notamment alimenter les plates-formes de conception assistée par ordinateur. De nouveaux enjeux métrologiques liés à la caractérisation dimensionnelle et électrique doivent être abordés. Un dispositif de caractérisation de dispositif universel de radiofréquence (RF) se compose d'un analyseur de réseau vectoriel (VNA), d'une station de mesure « on-wafer » instrumentée à l'aide de sondes de type GSG alignées manuellement ou automatiquement au moyen d'un microscope ou d'un système de caméra sur des substrats d'étalonnage et sur le dispositif sous test (DUT). Les structures de test RF conventionnelles nécessitent des plots d'accès adaptés à la géométrie de la pointe de la sonde (pitch minimum de 25 µm). Le positionnement de la sonde sur la structure de test CPW génère des erreurs de mesure liées au désalignement mécanique qui affectent la reproductibilité de la mesure. De plus, les nano-dispositifs présentent des impédances extrêmes contrairement à l'impédance de référence 50 Ω du VNA, se traduisant par sensibilité et précision de mesure limitées.

Pour relever ce défi, un équipement de test RF innovant et en rupture avec l'existant sera conçu et réalisé. Les sondes GSG seront montés sur des étages de nano-positionnement pilotés XYZΘ. La vision du contact sonde-DUT sera assurée par une caméra haute résolution. Le système de mesure vectoriel basé sur un analyseur de réseaux compact de la série Keysight streamline sera interfacé avec la station de mesure pour entrevoir une solution compacte et réduire les erreurs non systématiques inhérentes aux variations de l'environnement. Un logiciel de commande développé sous LabVIEW® permettra le pilotage de l'instrument.

Le projet est financé par le Plan Nano 2022 dans le cadre du laboratoire commun IEMN / STMicroelectronics®, qui s'inscrit dans un processus de structuration mené au niveau européen à travers l'IPCEI sur la Microélectronique.

Le projet fera intègre les objectifs du projet européen TEMMT (Traçabilité des mesures électriques aux fréquences millimétriques et térahertz pour les technologies des communications et de l'électronique). Le projet TEMMT réalisé dans le cadre EURAMET est financé par le programme Horizon 2020 de l'Union Européenne pour la Recherche et l'Innovation dans le cadre du programme européen de métrologie pour l'innovation et la recherche (EMPIR). Ce projet de mai 2019 à avril 2022 implique 16 organisations européennes et 3 organisations internationales.

Profil
Un diplôme de Master2 en génie Electrique / Automatique ou équivalent
Expérience en instrumentation et mesures électriques
Expérience dans MATLAB® et Labview®

Contexte de travail

La thèse sera réalisée à l'IEMN, Unité Mixte de Recherche (CNRS, Universités de Lille et Valenciennes, ISEN, Ecole Centrale Lille) avec une grande expertise en caractérisation RF et en nano-caractérisation.

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