Diverses Modélisations Appliquées au Champs de la Microélectronique et des Nanotechnologies - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Pré-Publication, Document De Travail (Preprint/Prepublication) Année : 2023

Various Modeling Applied to the Field of Microelectronics and Nanotechnology

Diverses Modélisations Appliquées au Champs de la Microélectronique et des Nanotechnologies

Christophe Krzeminski

Résumé

Large technical progress have performed in the last decades to develop new fabrication process with the main objective to continue the downsizing for a last few microelectronics component. The main core of this work are the numerical modeling. In the first part of this document, the scientific work has been dedicated to improve the understanding of some physical mechanism or several key process. In particular, the main was to improve the description of the silicon oxydation or more complex oxynitruration process for nanometric layer. Even if a realistic set of physical parameters is quiet complex, the approach of the chemical kinetics enable a better description of the growth of ultra-thin oxidation layer compare to classical model. Next, the recrystallisation of amorphous silicon layer have been studied using empirical molecular dynamics simulation. These studies emphasize the complex influence of cristalline orientation or embedded oxide layer in the generation of defect during regrowth. Finally, the simulation of strain field in nanometric transistor have been undertaken and compare to various ambitious characterization technic (micro-Raman, CBED, GPA) on various model structure. The second part of the document deals with the modeling of nanometric compound. The modelilng and the optimisation of an nanometric memory have been realised. The complex oxidation process which generate this memory dot is relatively complex to control playing with the doping, geometrical effect and mechanical strain. Some guideline have been proposed in order to foresee a downsizing of this specific device. A nearest problematic consist in modelling of the thinning of silicon nanowire. Finally, here the electrical modelling of silicon double gate device has been undertaken. The key influence of lateral abruptness and space lag has been discussed. In order to conclude, the last part of the document investigate a different domain of nanotechnology relative to organic chemistry and self-assembling process, photochromism and specific molecular derivate with the aim to implement organic molecular memory optically activated.
D'importants progrès technologiques ont été réalisés au cours des dernières années pour développer de nouveaux procédés de fabrication, de manière à poursuivre la réduction d'échelle de composants électroniques. Ils se sont appuyés sur des simulations numériques, centre de mon activité scientifique. Dans une première partie, les travaux de recherche menés ont cherché à améliorer la compréhension des mécanismes physiques au niveau de certains procédés clefs. En particulier, ils visent à mieux comprendre ou décrire l'oxydation de films minces que ce soit dans le cadre de procédé d'oxydation sèche mais aussi au niveau de l'oxy-nitruration. Même si une paramétrisation physique et réaliste est relativement complexe à réaliser, l'approche de la cinétique chimique permet de mieux décrire la croissance d'oxyde ultra-fin par rapport aux modèles classiques et pourrait être appliquée à la description. Ensuite, la recristallisation de couches de silicium amorphe a été étudiée en utilisant la dynamique moléculaire empirique. Celle-ci met en lumière l'influence complexe de l'orientation cristalline ou de l'encapsulation par un oxyde dans la génération de défauts lors de la recristallisation. Enfin, la simulation de contraintes dans des transistors nanométriques a également été abordée sous l'angle d'une comparaison entre les modèles de simulation standards et les différentes techniques de caractérisation (micro-Raman, CBED, GPA) sur des structures modèles. La seconde partie du manuscrit aborde la modélisation de composants nanométriques. Dans un premier temps, la modélisation et l'optimisation d'une mémoire alternative nanométrique ont été réalisés. Le procédé d'oxydation permettant la réalisation de ce point mémoire est assez complexe mettant en jeu différents aspects notamment le dopage, des effets géométriques et les contraintes mécaniques. Des pistes ont également été dessinées afin de permettre la réduction d'échelle de ce composant. Ensuite, une thématique proche a été abordée qui consistait à modéliser et à optimiser l'amincissement de nanofils verticaux réaliste par une approche descendante en lithographie électronique. Un effet fin des contraintes mécaniques influencé par la nature de l'oxydation humide liée à des phénomènes de relaxation plastique explique probablement l'amincissement et l'uniformisation de la structure des nanofils. Enfin, la simulation des propriétés électroniques a également été abordée avec la modélisation d'architecture source/drain et de transistor double grille nanométrique. L'optimisation des paramètres d'abrupté latérale et de décalage au niveau des zones de source/drain a été mise en lumière. Afin de conclure, la partie scientifique du manuscrit, le dernier chapitre aborde les perspectives au niveau de la nanoélectronique et des nanotechnologies notamment les aspects de fabrication par des méthodes d'auto-organisation et de calcul synaptique pour le traitement de l'information.
Fichier principal
Vignette du fichier
Modelisation_appliquees_a_la_microelectronique_et_des_nanotechnologies.pdf (84.43 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04174371 , version 1 (06-09-2023)

Licence

Domaine public

Identifiants

  • HAL Id : hal-04174371 , version 1

Citer

Christophe Krzeminski. Diverses Modélisations Appliquées au Champs de la Microélectronique et des Nanotechnologies. 2023. ⟨hal-04174371⟩
27 Consultations
3 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More