M@CSEE
Microéléctronique Composants Systèmes efficacité énergétique
Thème de recherche :
Caractérisation électrique des composants microélectroniques : Bruit basse fréquence
La caractérisation électrique de composants microélectroniques est depuis de très nombreuses années une spécialité de recherche au laboratoire, en particulier celle du bruit basse fréquence.
Après avoir participé au projet européen RF2THZ-SiSOC dans un consortium labélisé par l’organisme CATRENE, l’équipe a été impliquée jusqu’en 2021 dans le projet européen TARANTO co-financé sur un programme ECSEL JU H2020 et par le Ministère de l’Économie, des Finances et de l’Industrie. Dans ce projet notre équipe a en charge la caractérisation et la modélisation du bruit Basse Fréquence dans les transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe:C associés à deux technologies BiCMOS 130 nm et 55 nm développées par STMicrolectronics et dont les performances fréquentielles dépassent les 300 GHz. Les objectifs principaux sont la modélisation compacte du bruit basse fréquence incluant des études de fiabilité sous stress électrique et sous irradiations. Nous sommes également en mesure d’effectuer des caractérisations en température, depuis 100 K jusqu’à 400 K.
Les principaux résultats que nous pouvons mettre en avant sont les suivants :
Les principaux résultats que nous pouvons mettre en avant sont les suivants :
La caractérisation complète du bruit mesuré en entrée (SIb), montage haute impédance, avec la modélisation SPICE classique nous conduisant à des valeurs de KB extrêmement faibles : meilleur résultat publié à ce jour 7 10-11 µm². La même modélisation a été menée sous l’aspect statistique prenant en compte la dispersion de bruit en 1/f sur une plaque entière et la présence de composantes de génération-recombinaison et du bruit RTS
L’étude complète du bruit mesuré en sortie (SIc), montage faible impédance, avec un modèle SPICE associé
La confirmation que le bruit en 1/f mesuré en entrée était l’image des fluctuations spontanées du courant de base et, plus novateur, que le bruit en 1/f mesuré en sortie était uniquement liée aux fluctuations du courant collecteur
Les mesures du bruit BF en entrée à très basses températures allant jusqu’à 100 K, ce qui nous a permis d’extraire deux énergies d’activation de pièges : 116 et 185 meV
La meilleure robustesse aux rayons X et gamma des HBTs en BiCMOS 55 nm par rapport à ceux en BiCMOS 130 nm [RADECS 2019]
Projets de recherche
PV-STAR
Le Photovoltaïque en conditions non STandARd
Partenaires :
PROcédés, Matériaux et Energie Solaire (CNRS/PROMES), Université de Perpignan, École Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, IMT Mines Albi-Carmaux, ONERA Toulouse, Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (CNRS/LAAS), Institut Charles Gerhardt Montpellier
Financé par :
LOW-GAP-TPV
Matériaux et structures permettant la conversion d'énergie thermophotovoltaïque à très bas gap
Partenaires :
Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (CNRS/CEMHTI), Institut P': Recherche et Ingénierie en Matériaux, Mécanique et Energétique (CNRS/Pprime)
Financé par :
TREE
Conversion du rayonnement thermique en électricité
Partenaires :
Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (CNRS/CEMHTI), Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (CNRS/INSA Lyon/UCBL), Electronique, Systèmes de Communication et Microsystèmes (CNRS/UGF/CNAM/ESYCOM), Institut Universitaire des Systèmes Thermiques Industriels (CNRS/AMU/IUSTI), Laboratoire Charles Coulomb (CNRS/UM/L2C), Laboratoire Energie é Mécanique Théorique et Appliquée (CNRS/UL/LEMTA), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (CNRS/LAAS), Laboratoire de Thermique et Energie de Nantes (CNRS/Nantes Université/LTeN), Institut P': Recherche et Ingénierie en Matériaux, Mécanique et Energétique (CNRS/Pprime), PROcédés, Matériaux et Energie Solaire (CNRS/PROMES)
