Intitulé Descriptif Mission

Intitulé
Modélisation numérique avancées pour la prédiction
des courants dans les dispositifs CMOS ultimes sur
film minces et nanofils.
Descriptif
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 Technologie-
Computer-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.
Mission
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-sous-
bande (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.
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 :

Publications de
Références
[1] D Rideau, W Zhang, YM Niquet, C. Tavernier, and H. Jaouen, Electron-
phonon 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
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.
Dates et lieu de la
thèse
A compter d’Octobre 2012 pour 3 ans. Thèse effectuée à ST, Crolles et au
CEA Leti, Grenoble.
managers recruteurs :
Contact RH :
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Merci de postuler en ligne sur http://jobs.st.com
en indiquant le numéro de l’offre ci-dessus