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L’axe « CMOS » de CROMA jouit d’une réputation internationale reconnue depuis plus de 30 ans en matière de conception et de caractérisation des dispositifs à semi-conducteurs. Il a été notamment pionnier dans l’étude et la promotion des technologies CMOS sur SOI. Notre mission générique consiste à explorer et étendre les frontières de la micro- et nano-électronique CMOS. L’objectif permanent du groupe est la compréhension des mécanismes physiques en vue de leur utilisation pour le développement des technologies, des dispositifs et de leurs applications.
Nos activités de recherche se déroulent notamment dans le contexte du Labex MINOS sur Minatec et en lien étroit avec nos partenaires locaux (CEA, ST, SOITEC, …) et internationaux (réseaux et projets européens, accords bilatéraux…). Elles sont par ailleurs largement soutenues par des projets européens et nationaux.
Nouveaux matériaux et nouvelles architectures MOS
Convaincus que les variantes SOI assureront l’expansion future du CMOS et la transition de la micro- vers la nano-électronique, nous y consacrons beaucoup d’efforts sur deux plans : matériaux et dispositifs. Sur la base des technologies silicium, nous étudions les matériaux alternatifs au silicium massif (SOI, GeOI, Si contraint, SiC, III-V, GaN, etc.) ainsi que les nouvelles architectures de transistors MOS et de mémoires associées. L’accent est mis notamment sur les composants à faible pente sous le seuil pour les applications combinant performance et faible consommation.
Keywords: SOI, ultra-thin body and BOX (UTBB), GeOI, grilles multiples, nanofils(NW), MOSFET III-V, Tunnel FET, steep slope, floating body effects, ReRAM, NVM, variabilité spatiale et dynamique…
Caractérisation du transport et des interfaces diélectriques
Notre expertise dans ce domaine est fortement sollicitée pour évaluer le potentiel des matériaux alternatifs (pour le canal, la grille et les isolants enterrés), les effets de l'ingénierie de contrainte mécanique dans le canal et l’influence de l’architecture du transistor (films ultra-minces, grilles multiples, FinFET, JLT, nanofils, etc.). Notons que la pertinence d’une option technologique doit toujours être évaluée pour des canaux courts typiques du nœud technologique car les conclusions peuvent différer notablement de celles obtenues en canal long !
Keywords: mobilité des électrons et des trous, vitesse des électrons et des trous, vitesse de saturation, vitesse d’injection thermoïonique, transport hors d’équilibre, processus d’interaction, transport balistique, confinement et couplages quantiques, couplage entre canaux de conduction, inversion volumique, pièges d’interface, défauts…
Techniques de caractérisation et des méthodologies d’extraction de paramètres
La compréhension de la physique de ces nouveaux composants passe par la capacité des expérimentateurs à extraire à partir des caractéristiques électriques des paramètres physiquement pertinents caractéristiques des différents phénomènes impliqués (couplage électrostatique, transport électronique, piégeage/dépiégeage des porteurs, effets quantiques, etc). Pour maintenir cette expertise au meilleur niveau mondial, nous développons en permanence nos techniques de caractérisation, les modèles physiques sous-jacents et nos outils de simulation.
Keywords: pseudo-MOS, Y-function, split CV, analyse G-w, transitoires, effet Hall, magnétoresistance de canal, pompage de charge, bruit basse fréquence (LFN), mesures à basse température…
Filières alternatives au silicium
Les filières alternatives au silicium (SiC, GaN, substrats organiques, graphène) constituent également des sujets importants qui, de plus, démontrent notre volonté d’ouverture tout en utilisant à bon escient notre expertise en physique des dispositifs à semi-conducteurs.
mise à jour le 10 janvier 2024