Fondé en 1987, STMicroelectronics est aujourd’hui le premier fabricant européen de semi-conducteurs avec plus de 51 000 collaborateurs et est présent dans 36 pays. Nos composants sont au cœur de tous les systèmes électroniques de télécommunication, informatique, automobile, grand public, cartes à puces… Nous recherchons un candidat de thèse CIFRE pour : Intitulé Descriptif Mission Modélisation numérique avancées pour la prédiction des courants dans les dispositifs CMOS ultimes sur film minces et nanofils. Dans un avenir proche l’industrie de la microélectronique fabriquera des transistors CMOS avec des longueurs de grille de quelques nanomètres seulement. A cette échelle, les transistors MOSFET standards devront être remplacé par de nouvelles structures multi-grille (MG), implémentées sur des supports film minces SOI (Silicon-On-Insulator). Ces structures auront un canal totalement déplété (d’où leur nom ‘Fully-depleted on SOI’ FDSOI) afin de permettre un meilleur contrôle électrostatique et la suppression de certain effets parasites qui apparaissent dans les transistors ultra-courts. Grace à ces nouvelles architectures le rapport Ion / Ioff, qui mesure ratio entre courant utile et les fuites, atteindra des valeurs sans précédant à ce jour. Afin d’accélérer le développement de ces nouveaux dispositifs, l’industrie de la microélectronique fait appelle à la simulation numérique. Cependant, en raison des effets quantiques qui apparaissent à ces échelles ultimes, la distinction entre matière et géométrie devient de plus en plus se floue. Cela signifie que les propriétés des matériaux (telles que par exemple la conductivité électrique) peuvent fortement diverger des valeurs traditionnellement mesurées dans ces mêmes matériaux massifs. Pour cette raison, les outils de modélisations standards (appelés TechnologieComputer-Assisted-Design TCAD) commencent à montrer des limites fondamentales, et nécessitent un étalonnage précis de certains paramètres, avant d'être pleinement opérationnels pour les besoins industriels. Une telle convergence entre la matière et la géométrie des dispositifs sera traités au cours de la thèse. Dans ces perspectives, des codes numériques avancés, résolvant le transport des porteurs de charges à partir des équations de la mécanique quantique, seront utilisés. Le candidat apprendra à utiliser des codes fondés sur la théorie des fonctions de Green hors équilibre (NEGF), de l’expansion en harmonique sphérique de l'équation de Boltzmann (SHE), et des codes Monte-Carlo multi-sousbande (MSMC). Le candidat retenu sera également chargé d'effectuer des calculs numériques de structure de bandes électroniques afin d’étudier le tunnel quantiques des porteurs. En effet, de récentes mesures mettent en avant une très forte anisotropie de ce type de fuites en fonction de la direction du canal. Ces approches rigoureuses devraient être en mesure de fournir des prédictions fiables et permettre la calibration des outils standards de simulation TCAD. Un effort de validation sera finalement demandé au candidat qui devra méthodiquement comparer ses résultats numériques avec les données expérimentales de ST. Publications de Références [1] D Rideau, W Zhang, YM Niquet, C. Tavernier, and H. Jaouen, Electronphonon scattering in Si and Ge: From bulk to nanodevices, Proc SISPAD (2011). [2] D Rideau, M Feraille, M Michaillat, YM Niquet, , C. Tavernier, and H. Jaouen, On the validity of the effective mass approximation and the Luttinger kp model in fully depleted SOI MOSFETs, Solid State Elec. 452 (2010). [3] D. Rideau, M. Feraille, L. Ciampolini, M. Minondo, C. Tavernier, H. Jaouen et al. Strained Si, Ge and SiGe alloys modeling with full-zone kp method optimized from first principle calculation, Phys Rev B, 74 195208 (2006) [4] YM Niquet, C Delerue, D Rideau, B. Videau, Fully Atomistic Simulations of Phonon-Limited Mobility of Electrons and Holes in <001>, <110>, and <111> -Oriented Si Nanowires, Trans. On Elec. Device, 1480(2012). Plan Préliminaire - Etude bibliographique sur la théorie du transport dans les dispositifs ultimes (NEGF, MSMC, et SHE). - Etude des architectures des dispositifs ultimes dont les mesures électriques ont été publiées dans la littérature ou sont accessibles à ST ou au Leti. - Prise en main d’un simulateur NEGF et étude du transport dans des dispositifs planaires puis tridimensionnels (FinFet ou NW) ultra courts. - Construction des dispositifs virtuels explorés durant la thèse (FinFet, FDSOI, NW) et simulations. - Amélioration des modèles de mobilité, de saturation de la vitesse et des effets quantiques. Niveau d’étude requis Le candidat doit avoir obtenu un master en microélectronique, physique des solides, mathématiques appliquées, ou un domaine connexe. De préférence, il / elle devra avoir de solides connaissance en mécanisme quantique et en physique des solides et être en mesure d'utiliser des codes scientifiques. Compétences requises Dates et lieu de la thèse managers recruteurs : Contact RH : Mécanique quantique. Matériaux. Physique du semi-conducteur des transistors MOS. Modélisation physique. Méthodes numériques pour la physique. Travail en équipe indispensable. Gestion efficace du temps. Créativité, initiative et apport personnel indispensables. Très bons résultats académique. A compter d’Octobre 2012 pour 3 ans. Thèse effectuée à ST, Crolles et au CEA Leti, Grenoble. [email protected] / [email protected] [email protected] Merci de postuler en ligne sur http://jobs.st.com en indiquant le numéro de l’offre ci-dessus