Une des activités de l’équipe Technologie Microélectronique de l’Unité de Recherche en Electronique de Rennes (URER) est la réalisation de transistors en couches minces (TCM) de silicium polycristallin constituant l’élément de base de toute électronique. Le but recherché est l’amélioration de certaines étapes du procédé de fabrication déjà existant afin d’obtenir des TCM de silicium polycristallin dont les caractéristiques électriques sont compatibles avec les applications envisagées (commande d’écrans plats, contrôle d’environnement de circuits intégrés de petite puissance intelligente - Smartpower -, capteurs d’images, électronique de reconnaissance...).

Le procédé de fabrication de couches de silicium polycristallin utilisé dans l’URER consiste en le dépôt de couches de silicium amorphe par la technique CVD à basse pression (LPCVD), suivi d’un recuit de cristallisation dans un four ou par irradiation par un laser de puissance. Des TCM de performance mondiale ont été obtenus par ce procédé dans l’URER.

L’amélioration de ces performances peut provenir d’une meilleure qualité du matériau amorphe de départ et du choix d’une autre technique de cristallisation par laser. Ainsi une cristallisation du silicium par irradiation par un laser Argon continu a permis d’obtenir du silicium polycristallin possédant des régions monocristallines macroscopiques.

Le travail de thèse proposé consiste à explorer ces différentes possibilités dans la fabrication de transistors.

Il consistera en l’utilisation de la technique de dépôt par CVD assisté par un plasma (PECVD), alternative à la LPCVD, afin d’obtenir du silicium amorphe faiblement hydrogéné. Ce matériau amorphe sera cristallisé soit en phase solide par un recuit dans un four sous vide, soit en phase liquide par l’utilisation de différents types de laser pulsé (excimer ou YAG) ou continu (Argon).

Les couches de silicium polycristallin ainsi obtenues seront utilisées comme couches de départ afin de réaliser les transistors.

Les transistors seront enfin caractérisés du point de vue de leurs performances statiques et dynamiques et de leur comportement en fonctionnement de longue durée.

Le sujet implique donc des connaissances :

• en technologie de réalisation de dispositifs

• en caractérisation électrique de dispositifs

Par ailleurs de bonnes connaissances en physique des matériaux seront appréciées.

Une des activités de l’équipe Technologie Microélectronique de l’Unité de Recherche en Electronique de Rennes (URER) concerne les microtechnologies dont le développement est intense du fait des besoins industriels de plus en plus importants de micro-actuateurs et de micro-capteurs. Ces microsystèmes, réalisés notamment en technologie silicium, ont de nombreuses applications effectives et potentielles, par exemple dans les domaines de l’automobile ou de la domotique.

Le terme de microtechnologie englobe deux techniques dites de volume ou de surface. La maîtrise de la technologie des couches minces dans l’URER a conduit naturellement l’équipe Technologie Microélectronique à s’orienter vers la microtechnologie de surface. Ainsi un thème, dont la responsabilité est commune avec l’équipe " antennes et systèmes " de l’URER, porte sur la réalisation et l’étude de micro-interrupteur, en technologie silicium polycristallin-, dans le but d’intégrer ce système micro-électromécanique, dans un dispositif micro-ondes (déphaseur), dédié au pilotage d’un réseau d'antennes planaires.

La microtechnologie de surface exige le dépôt de couches de différents matériaux qui seront enlevées pendant le procédé de fabrication du dispositif. Ces couches dites sacrificielles sont constituées généralement d’oxyde de silicium dans la technologie silicium. Elles doivent pouvoir être gravées facilement sans altération des couches actives de silicium. Une grande sélectivité de gravure doit exister entre le silicium et son oxyde.

Le sujet de recherche consiste en le dépôt et l’étude des propriétés de couches d’un oxyde de silicium particulier appelé SIPOS. Cet oxyde est obtenu par la réaction du mélange silane et protoxyde d’azote dans un four isotherme industriel.

Le travail consistera à explorer les conditions de dépôt pour obtenir :

• l’uniformité en épaisseur des couches SIPOS déposées sur un substrat monocristallin
• le remplissage de tranchées profondes
• une grande sélectivité de gravure.

Il aboutira à la réalisation de structures micromécaniques de type poutre et pont en vue de la mise au point de capteurs.