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RESUMES DES PROJETS LABELLISES EN 2000

REGINAL

Nouveaux semi-conducteurs III-V pour amplification de puissance à très faible tension d’alimentation dans les téléphones mobiles.

A horizon de 3 ans, les téléphones mobiles vont évoluer vers des appareils à très basse tension d’alimentation. La technologie actuelle des transistors bipolaires à hétérojonction (TBH) privilégiée pour l’amplification du signal ne pourra répondre aux nouvelles exigences techniques et économiques.
Aussi, le consortium veut développer de nouveaux matériaux semi-conducteurs III-V Ga(In,Sb)AsN. Le programme entend développer la future génération de TBH qui s’adaptera aux nouvelles exigences techniques tout en conservant la compétitivité dont elle dispose aujourd’hui.
A notre connaissance, ce projet constitue une première mondiale et est protégé par un brevet. Cependant, il semble que des projets analogues soient en cours de mise en place aux Etats-Unis.

Partenaires du Projet :

1. Coordinateur : PICOGIGA
2. ENS/LPMC
3. CNRS/L2M
4. CNRS/CRHEA
5. CNET Bagneux

Identification :

• Durée : 36 mois

Point de contact :

Linh Nuyen - linh.nuyen@picogiga.com

IGeBiP

Ilots quantiques Ge/Si et Bandes Interdites Photoniques dans des dispositifs intégrables en technologie silicium.

Le but du projet est de concevoir, réaliser et étudier des dispositifs optiques innovants associant îlots quantiques en germanium et matériaux à bande photonique interdite (BIP). Basé sur des concepts avancés, le projet fait appel aux moyens technologiques de la filière CMOS sur plaques de 200 mm. Il doit ainsi déboucher sur l'intégration de fonctionnalités optiques sur silicium à 1,55 µm, i.e.(i) détecteurs à îlots quantiques, (ii) réflecteurs, filtres et guides de lumière compacts à base de BIPs et (iii) émetteurs. Le dernier point, le plus prospectif, concerne un dispositif électroluminescent dont l’optimisation résultera directement de l’association des îlots Ge/Si à des cavités munies de réflecteurs BIP. Cette démarche répond au besoin de composants adaptés aux applications domotiques futures (systèmes WDM à faible ou moyenne densité) pour lesquelles le premier critère est le coût de fabrication.

Partenaires du Projet :

1. Coordinateur : Institut d’Électronique Fondamentale (IEF) d’Orsay
2. Laboratoire de Microstructures et Microélectronique (L2M) de Bagneux
3. Centre Commun CNET ST (CC)

Identification :

• Durée : 36 mois

Point de contact :

M. Jean-michel Lourtioz - jean-michel.lourtioz@ief.u-psud.fr

Banc de Nanomanipulations en ultra-vide

L'objectif de ce projet est de développer les outils de base permettant la réalisation de nano composants dans l'ultra-vide. En effet, les procédés actuels de nano fabrication demandent une succession d'étapes de lithographie et de nettoyage avec utilisation de résines, un transport à l'air des wafers et leur réalignement à chaque étape. La contamination inévitable qui s'ensuit est un obstacle important à la maîtrise de nano composants. Mener dans l'UHV toutes les étapes de fabrication, de la nanolithographie des contacts au conditionnement en passant par la caractérisation, permettra d'éviter ces problèmes et d'atteindre des précisions de fabrication meilleurs que 0.1 nm dans les 3 directions.

AMI

Alloy Micro-Injection.

Le projet a pour objectif la mise au point de techniques de micro-injections et de surmoulage d’alliage permettant d’aboutir à la conception d’une machine de production réalisant des plots de soudure sur les connexions des composants. Cette machine pourra être utilisée pour la connexion des boîtiers type BGA et CSP et pour la connexion sur les puces en plaques.
Les techniques identifiées sont des techniques génériques d’injection et moulage réutilisables pour le développement d’autres machines en particulier pour la soudure des puces de puissance ou pour le remplissage des vias dans les circuits imprimés.

Partenaires du Projet :

1. Coordinateur : CEA - LETI
2. Applied utech
3. LMPC (Laboratoire des Matériaux Polymères et Composites - Université de Savoie) - UMR 5041 CNRS-DUTSGM

Identification :

• Durée : 24 mois

Point de contact :

M. Gilles Poupon - Gilles.Poupon@cea.fr

CARTEL

Ce projet a pour but de permettre l'intégration dans une carte à puce ou dans tout autre objet comportant un composant électronique sécurisé d'une base de temps précise et stable. Les technologies mise en uvres pour l'intégration de cette base de temps doivent permettre dans une phase ultérieure du projet la réalisation sur un même substrat de silicium du microprocesseur, de ses périphériques et de la base de temps, ceci pour un coût compatible avec une technologie de très grande diffusion tel que la carte à puce.
Les étapes de ce projet vont de l'étude des oscillateurs réalisés par micro usinage de silicium jusque la mise en uvre d'un système d'exploitation pour carte à puce exploitant l'information temporelle. Les étapes intermédiaires sont l'intégration dans un composant pour carte à puce d'une horloge temps réel et un système de gestion de l'énergie ainsi que les technologies d'assemblage dans une carte de la puce, de la base de temps et de la source d'énergie.

NANILUB

NAnostructures à base de NItrures pour l’application à l’émission de LUmière Bleue et Blanche.

Les nombreuses études sur les boîtes quantiques sont en voie d'aboutir à des applications pratiques. Les diodes lasers à boîtes quantiques InAs/GaAs en sont un exemple. Plus récemment le CRHEA /CNRS a montré que les boîtes quantiques GaN/AlN réalisées sur substrat silicium peuvent couvrir le spectre visible du bleu à l'orange suivant la taille des boîtes quantiques. Cette propriété particulière est liée au couplage des boîtes quantiques avec des champs électriques internes importants propres aux nitrures. Le CRHEA/CNRS a pu ainsi obtenir de la lumière blanche par association contrôlée des boîtes quantiques de tailles choisies pour leur émission dans les couleurs fondamentales. Ce principe a été également étendu au système de matériaux GaN/GaInN qui permet d'une part d'atteindre le rouge et d'autre part de faciliter la réalisation des diodes électroluminescentes pompées électriquement.
Cette démonstration d'un émetteur de lumière blanche intégré par addition de couleurs peut constituer une rupture technologique et industrielle importante dans ce domaine, rappelons que la lumière blanche est obtenue de manière hybride par du pompage optique de matériaux phosphores par une diode bleue.
Les diodes bleues et blanches sont au cœur d'enjeux industriels et économiques considérables dans les secteurs de l'affichage et dans le remplacement de l'éclairage conventionnel. Ce projet exploite cette avancée technologique française pour aboutir dans un premier temps à la fabrication de diodes bleues et finalement à celle de diodes blanches.
Les partenaires de ce projet ont des atouts essentiels pour le faire aboutir mettant ainsi l'Europe au niveau mondial actuellement dominé par le Japon avec la société NICHIA Chemical Industry et les Etats Unis avec les sociétés CREE et Hewlett-Packard. Ce projet est techniquement innovant et économiquement viable.

Partenaires du Projet :

1. Coordinateur : PICOGIGA
2. Centre de Recherche sur l’Hétéro-Epitaxie et ses Applications (CRHEA/CNRS)
3. GES Université de Montpellier 2
4. Thales
5. LPMC Ecole Polytechnique
6. IXL UMR 5818 ENSERB – Université Bordeaux I

Identification :

• Durée : 36 mois

Point de contact :

Linh Nuyen - linh.nuyen@picogiga.com

INDUCSIL

Les convertisseurs DC/DC devront s'adapter aux futures demandes d'alimentation des circuits intégrés. Actuellement comprises entre 2.5 volts et 3 volts, ces tensions d'alimentation seront inférieures à 2 volts en 2004 et inférieures à 1 volt en 2010. Ainsi, les rendements devront être optimisés et les coûts devront diminuer.
L'intégration des composants passifs sur silicium et l'augmentation de la fréquence de découpage sont les principaux éléments de réponse à cette évolution.
Aujourd'hui sur le plan technologique, de nombreuses techniques de micro-technologies développées ou adaptées à la fabrication de microsystèmes permettent d'envisager la fabrication future de micro-convertisseurs intégrés sur silicium. La première étape relative à ce projet concerne l'étude de l'intégration d'inductances sur silicium présentant des caractéristiques adaptées à la conversion d'énergie, et utilisant des procédés de fabrication compatibles avec la technologie des éléments actifs. Dans ce cadre il convient de définir les caractéristiques de ces inductances et à proposer la topologie la mieux adaptée en terme de densité d'intégration (_H/mm2) et de simplicité de réalisation (nombre d'étapes de fabrication). Pour une structure de convertisseur donnée, les paramètres géométriques de la bobine seront définis par le biais de simulations basées sur des modèles spécifiques prenant en compte les éléments parasites. En parallèle il faut optimiser une filière technologique à faible bilan thermique, adaptée à la fabrication de ce typede bobines, et compatible avec la réalisation d'éléments de puissance (dépôts électrochimiques, CVD plasma, sputtering, réalisation de moules avec des résines épaisses, gravures). Enfin, la réalisation de prototypes permettra d'effectuer la caractérisation électrique d'un convertisseur utilisant ces inductances, et de fournir les paramètres nécessaires pour évaluer, par simulation, les performances d'un convertisseur intégré utilisant ces technologies.

TIPEL

Laser UV à micropointes utilisant des nanostructures à base de semiconducteurs nitrures.

L’objectif du projet est le développement de microlasers UV continus, compacts, de faible puissance (<10mW ) dans la gamme de longueur d’onde 350-250nm. Ces lasers UV seront fabriqués avec des nanostructures (boîtes quantiques, puits quantiques) à base de semiconducteurs nitrures (GaAlN) et des cathodes à micropointes, en utilisant le concept original du Laser à Semiconducteur à Micropointes (LSM) inventé au CEA. Dans un LSM, le semiconducteur est pompé par un faisceau d’électrons généré par des cathodes à micropointes dont la technologie, développée depuis 1984 pour la fabrication d’écrans plats fluorescents du type " Field Emission Display (FED) ", est maintenant industrialisée. Les semiconducteurs de la famille des nitrures (GaN, AlN, InN) ont permis récemment de réaliser les diodes laser bleu-violet vers 400nm. Cependant le domaine UV (avec _ inférieur à 350-400nm) reste inaccessible aux diodes lasers, car on ne sait pas réaliser ni les jonctions PN ni les contacts sur des semiconducteurs à très grande bande interdite, que l’on peut considérer comme des isolants électriques. Dans le LSM, en excitant le semiconducteur directement par un pompage électronique (cathodoluminescence), on s'affranchit de ces problèmes de dopage et de contacts électriques.
Les microlasers UV (350-250nm) seront commercialisés par la société NANOLASE, partenaire industriel du projet, pour l’analyse par fluorescence dans les domaines du diagnostic médical, des biotechnologies, de l’environnement, de la bactériologie, pour la métrologie semiconducteur, et pour la photopolymérisation. NANOLASE est le leader mondial pour la fourniture de microlasers solides impulsionnels (Q-switch) à 1064 nm et ses harmoniques à 532 nm, 355 nm et 266 nm. NANOLASE a un accès privilégié au marché américain, le plus important du monde, grâce à une alliance stratégique avec le numéro un mondial du laser. Les propriétés des microlasers UV que nous allons développer dans ce projet sont uniques par rapport aux technologies concurrentes de par leur petite taille, leur fonctionnement continu et leur longueur d’onde ajustable à la fabrication. Avec une gamme complète de lasers UV (continu et impulsionnel), NANOLASE deviendra le leader des microlasers UV, pouvant remplacer la majorité des autres lasers mis à part les lasers excimères pour les très fortes puissances. Avec les applications connues à ce jour, la fabrication et la commercialisation des microlasers UV devrait générer un chiffre d'affaires annuel de 50 MF pendant les 5 premières années.
Les résultats obtenus dans ce projet dans la gamme 350-250nm avec des alliages GaAlN constitueront une première étape qui permettra par la suite d’atteindre des longueurs d’onde plus courtes (200nm) en développant d’autres systèmes de matériaux (AlBN/GaAlN, ZnO…).

Partenaires du Projet :

1. Coordinateur : NANOLASE
2. CEA-DRFMC, Département de Recherche Fondamentale sur la Matière Condensée, Laboratoire de Physique des Semiconducteurs
3. CEA-LETI, Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information
4. LSP-UJF, Laboratoire de Spectrométrie Physique (CNRS UMR 5588), Université Joseph Fourier Grenoble
5. LEOM-ECL, Laboratoire d’Electronique, Optoélectronique et Microsystèmes (CNRS UMR 5512), Ecole Centrale Lyon
6. LSPES-USTL, Laboratoire de Structure et de Propriétés de l’Etat Solide, Université des Sciences et Techniques Lille

Identification :

• Durée : 36 mois

Point de contact :

M. Daniel Guillot - Daniel.Guillot@fr.jdsuniphase.com

CRIPOINT

CRIstaux Photoniques pour l'Optique INTégrée

Le but de ce projet est de mettre en œuvre les matériaux à Bande Interdite Photonique –BIP- dans un (ou plusieurs) composants d’optique intégrée. Il rassemble les compétences nécessaires en modélisation, conception, nanofabrication et caractérisation. Son domaine d’application concerne le traitement optique de l’information, notamment les interconnexions en micro-électronique et les télécommunications. On exploitera tout particulièrement la dimension supplémentaire qu’offre le codage en longueur d’onde (WDM).
La première étape consiste à définir, fabriquer et mesurer des guides et des cavités (microrésonateurs) à base de cristaux photoniques bidimensionnels de période de l’ordre de 0.3-0.5 µm, soit dans des guides usuels sur InP, soit sur membrane, en associant étroitement caractérisation physique et un important effort technologique.
Dans une deuxième étape, on couple guides et cavités pour réaliser un filtre de type Add-Drop.
Autour de ce composant fondamental, on réalise, dans une troisième étape, deux types de démonstrateur suivant que l’on couple le Add-Drop avec des sources laser intégrées (source multi-longueur d’onde compacte) ou avec des composants d’espace libre tels que des fibres optiques (démultiplexeur) ou des VCSELs (multiplexeur).

Partenaires du Projet :

1. Coordinateur : LEOM UMR 5512 (Ecole Centrale de LYON)
2. Laboratoire PMC, UMR 7653, Ecole Polytechnique, PALAISEAU
3. GES UMR 5650 (Université MONTPELLIER II)
4. CDP/URA250, BAGNEUX
5. IEMN, Equipe Composants Quantiques LILLE
6. Alcatel OPTRONICS, NOZAY

Identification :

• Durée : 30 mois

Point de contact :

M. Xavier Letartre - Xavier.letartre@ec-lyon.fr

MIBAT

Les microsystèmes, qu'ils soient des supports de communication comme les cartes à puce ou au contraire des systèmes actifs comme des microvalves ou microactionneurs, ou encore des transpondeurs (microélectrodes associées à un système d'échange d'informations sans contact) doivent être associés à une source d'énergie appropriée. Des microbatteries ont été développées et leurs performances répondent pour une grande partie à ces exigences ; le projet se propose d'intégrer sur un même support l'objet à alimenter et sa microbatterie de façon à réaliser un microsystème autonome permettant de se passer de connexion filaire. Ceci est un point de passage obligé pour les systèmes implantés dans le corps humain, c'est un facteur capital pour améliorer la sécurité des cartes à puce.
Le programme à mettre en uvre présente deux volets : l'un concerne l'intégration proprement dite des microbatteries, l'autre passe par l'augmentation de la capacité des microbatteries existantes et la diminution de leur coût de fabrication.

MICROPAC

Le présent projet a été élaboré en collaboration avec la société SAGEM SA, France Ebauches Microtechniques, le laboratoire du CNRS / LPMO (Laboratoire de Physique et de Métrologie des Oscillateurs) et le CTM (Centre de Transfert des Microtechnologies) de Besançon.
Il s'inscrit dans le thème microénergie du RMNT et propose un microdispositif électrochimique capable de fournir une énergie électrique qui s'étend de quelques milliwatts à quelques watts avec des paramètres spécifiques supérieurs à ceux obtenues avec des piles ou batteries conventionnelles.
Les procédés et techniques envisagés s'inspirent fortement de ceux des microsystèmes qui seront mis à profit notamment pour la fabrication et l'assemblage en collectif des composés constituant la micropile.
Ce projet répond aux besoins croissants de microalimentation sans maintenance qui va de paire avec le développement des microsystèmes et des appareils électroniques portables en général.

GRAFIC

Le but de ce projet est de développer un procédé de gravure sèche des semi-conducteurs III-V, qui soit anisotrope, à faibles dommages et présentant de fortes vitesses de gravure. En outre, ce procédé doit être parfaitement reproductible et homogène sur un diamètre au moins égal à 2''.
L'application visée de ce procédé est la réalisation de composants pré-industriels en micro et optoélectroniques à base de matériaux III-V (GaAs, InP, GaN et leurs alliages), ainsi que la démonstration de faisabilité d'une nouvelle génération de dispositifs d'optique guidée conçus à base de nouveaux concepts physiques tels les cristaux à Bande Interdite Photonique à deux dimensions (BIP 2D).
Ce procédé de gravure est de type Gravure par Faisceau d'Ions Assistée Chimiquement (CAIBE ou Chemical Assisted Ion Beam Etching). Il présente des caractéristiques inhérentes qui le distinguent des autres procédés de gravures sèches connus, telles qu'une vitesse de gravure importante sous un flux d'ions énergiquement modéré, une meilleure résolution, un meilleur facteur de forme et un contrôle précis des profils des parois gravées. La validation de ce procédé sera effectuée sur des composants opto-électroniques critiques tels que les lasers semi-conducteurs à forte puissance d'émission pour les applications de pompage optique ou les lasers de type Fabry-Perot à miroirs gravés.
La mise en oeuvre d'un équipement industriel pour le développement de ce procédé représente l'objectif ultime du projet.

PACO

Ce projet comporte 3 sous-partie clairement identifiées :
1- Conception et développement de composants d'alignement multi-fonctions intégrant les blocs de Vés et permettant notamment de faciliter la mise en uvre du report et de l'alignement submicronique de fibres optiques monomodes face à des guides d'onde de composants d'optique intégrée.
2- Etudier la faisabilité de blocs de Vés monomodes par micro-moulage de thermoplastiques. Certains éléments du moule pouvant être réalisés à partir de Silicium gravé.
3- Développer une technologie de micro-alignement passif monomode entre les fibres optiques collées dans les blocs de Vés et les guides d'ondes enterrés.

KAPPA

Dans les futures générations des technologies CMOS sub-0.1 micron, l’oxyde de grille SiO2 doit être au moins inférieur à 1.5 nm pour respecter les lois de réduction d’échelle ; cependant, la conduction tunnel associée à des oxydes aussi minces constitue une barrière technologique importante qui a poussé au démarrage de recherches sur des matériaux de plus haute permittivité, afin de disposer dans un premier temps de valeurs de EOT (Equivalent Oxide thickness) d’environ 1 à 1.5 nm, mais avec un matériau plus épais. HfO2 semble être le candidat le plus intéressant pour une intégration encore compatible avec une technologie à grille duale en silicium polycristallin . Ce projet propose donc d’étudier la faisabilité de l’intégration de HfO2 en bénéficiant de l’installation de 2 réacteurs préindustriels de dépôt HfO2 et en s’appuyant sur la caractérisation électrique ainsi que la simulation de capacités et de transistors MOS à grille polysilicium N et P.

Partenaires du Projet :

1. Coordinateur : Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (LETI/CEA), Grenoble
2. ST, Crolles
3. Laboratoire de technologie de la Microélectronique (LTM/CNRS), Grenoble
4. Laboratoire de Physique de la Matière (LPM/CNRS), Villeurbanne
5. Laboratoire Matériaux et Microélectronique de Provence (L2MP/CNRS), Marseille-Toulon.

Identification :

• Durée : 18 mois

Point de contact :

Marie-Noëlle Séméria - MNSemeria@sorbier.cea.fr

DOLAMI

Procédé de DOpage par LAser pour le réalisation de jonctions ultra-MInces, fortement dopées, et à profil abrupt pour la microélectronique silicium sub-0.1µm.

D'après les projections de l’International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), aucune des solutions technologiques connues aujourd'hui dans le monde industriel ne pourra atteindre les performances requises pour la réalisation de couches ultra-minces, fortement dopées et à profil abrupt qui seront indispensables au développement futur de la technologie CMOS sub-0.1µm, en particulier pour les jonctions fines. Par contre, des résultats expérimentaux récents et les progrès effectués par les lasers excimère, indiquent que des procédés utilisant ces lasers sont capables de lever ce verrou technologique : le recuit laser de couches préalablement implantées à très basse énergie (LTP), et le dopage laser direct à partir d’un gaz précurseur (GILD).
Ce projet a pour but d’évaluer ces procédés pour leur application à la microélectronique en associant 3 partenaires complémentaires : l’IEF, la société SOPRA S.A. et le CEA via le LETI et le CEREM.

Partenaires du Projet :

1. Coordinateur : IEF (Institut d’Electronique Fondamentale) - UMR 8622 du CNRS et de l'Université Paris XI, Orsay
2. CEA / DRT (LETI/DTS et DTEN/LESA), Grenoble
3. SOPRA-S.A., Bois - Colombes

Identification :

• Durée : 36 mois

Point de contact :

M. Jacques Boulmer - boulmer@ief.u-psud.fr

PROTEOMIQUE INTEGRE

Le but de ce projet est le développement de microsystèmes fluidiques (micropompe, système chromatographique et électronébuliseur intégrés) pour l’analyse automatisée des protéines par spectrométrie de masse ESI-MS/MS.
Ces systèmes microfluidiques permettent à la fois de simplifier considérablement la manipulation des échantillons en permettant la mise en œuvre de systèmes de prélèvement à usage unique et l’augmentation de la sensibilité des analyses par diminution de la taille de l’échantillon. Deux applications sont développées dans ce projet :
- la détection des agents biologiques pathogènes dans des environnements complexes (situations d’alerte sur le terrain, milieu hospitalier)
- la détection des risques d’infarctus du myocarde à partir de l’étude du protéome (ensemble des protéines d’une cellule).

Partenaires du Projet :

1. Coordinateur : MGP Instruments
2. Université des Sciences et Technologies de Lille - CNRS UMR 8520 Institut d’Electronique et de Microélectronique du Nord
3. Université Pierre et Marie Curie Paris 6 - UMR 7600 ,Physique Théorique des liquides
4. Université des Sciences et Technologies de Lille - UPRESA 8017, Laboratoire d’endocrinologie des Annélides
5. Université des Sciences et Technologies de Lille - UPRESA 8009 et Centre Commun de Spectrométrie de Masse

Identification :

• Durée : 36 mois

Point de contact :

Claude Beaugrand - cbeaugrand@mgpi.com

MAGMEM

Mémoires magnétiques à accès aléatoire très haute densité, non-volatiles et insensibles aux radiations.

L’objectif principal de ce projet est de développer une nouvelle technologie mémoire faisant appel aux techniques de microélectronique magnétique et aux technologies CMOS fortement submicroniques.
Plus précisément, il s’agit d’intégrer verticalement un plan de transistors réalisés en technologie CMOS et un réseau de jonctions tunnels magnétiques de type métal/isolant/métal.
Ce nouveau type de mémoires possède tous les atouts combinés des mémoires actuellement disponibles ((DRAM, S-RAM, flash, F-RAM) : possibilité de forte densité (miniaturisation), non-volatilité, insensibilité aux rayonnements ionisants, rapidité de temps d'accès, cyclabilité illimitée. Elles pourraient à court terme supplanter les autres formes de mémoires, en particulier les DRAM utilisées dans toute la microélectronique.

Partenaires du Projet :

1. Coordinateur : CEA-Grenoble/DRFMC
2. UMR CNRS/Thomson-LCR
3. UPSUD-LPS
4. UPSUD-IEF
5. Plan Head Silmag
6. STMicroelectronics
7. Thomson CSF

Identification :

• Durée : 36 mois

Point de contact :

Bernard Dieny - BDieny@cea.fr