Etude des mécanismes de gravure directe du métal pour le BEOL des nœuds ultimes sur SOI // Direct metal etch mechanisms study for the BEOL of ultimate SOI nodes

Le sujet s’inscrit dans le déploiement des technologies silicium au niveau européen (European Chips Act) porté par le CEA-Leti. Le sujet se focalisera notamment sur la mise à disposition de briques technologiques avancées pour le routage électrique (Back End of Line) des dispositifs logiques et analogiques.
La mise au point de circuits toujours plus performants requiert des interconnexions aux dimensionnels de plus en plus agressifs. L’utilisation de matériaux traditionnels de routage comme le cuivre est alors remise en question, de même que l’architecture des briques de back-end of line (BEOL). Ce sujet de thèse apporte une approche en rupture, nécessaire afin d’adresser ces dimensionnels ultimes.
L’objectif de cette thèse est donc de développer une brique technologique BEOL pour les nœuds avancés par gravure directe du métal. Après une simulation préalable des propriétés électriques des interconnexions réalisées avec différents métaux, le travail consistera à proposer et réaliser une intégration innovante. Il s’agira dans une première phase de définir le design des structure de test électrique et d’établir un schéma d’intégration. Ensuite, le travail se concentrera sur l’étude de la gravure directe du métal sélectionné en utilisant des procédés écoresponsables, tout en préservant les performances des procédés et du dispositif final. Le.la candidat.e pourra s’appuyer sur la cellule Eco-innovation pour réaliser une analyse du cycle de vie (ACV) comparative de cette brique.
Le contrat de thèse est d’une durée de 3 ans et se déroulera dans les salle-blanche du CEA-Leti. Pour mener à bien cette étude, le.la candidat.e aura à sa disposition des équipements de derrière génération et un environnement de travail de pointe.
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The topic fits into the deployment of silicon technologies at the European level (European chips act), led by CEA-Leti. The focus will be on providing advanced technological building blocks for electrical routing (Back End of Line) of logic and analog devices. The development of increasingly high-performance circuits requires interconnections with more aggressive dimensions. The use of traditional routing materials such as copper is therefore being questioned, as is the conventional back-end of line (BEOL) architecture. This thesis topic will address a breakthrough approach, necessary to achieve these ultimate dimensions.
The objective of this PhD is to develop a BEOL technological building block for the advanced SOI (Silicon on Insulator) nodes through a direct metal etching approach. After a preliminary simulation of the electrical properties of interconnections made with different metals, the work will consist in proposing and implementing an innovative integration. In the first phase, the task will be to determine the design of the electrical test structures and establish an integration scheme. In the second phase, the research work will focus on studying the direct etching of the selected metal using sustainable processes while maintaining the performance of both the processes and the final device. The candidate will be able to rely on the eco-innovation team to perform a comparative life cycle analysis (LCA) of this building block.
The PhD contract is for a duration of 3 years and the research work will take place in the clean rooms of CEA-Leti. To successfully carry out this study, the candidate will have access to state-of-the-art equipment and a cutting-edge work environment.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service : Service des procédés de Patterning
Laboratoire : Laboratoire Gravure
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Ecole doctorale : Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
Directeur de thèse : CHEVOLLEAU Thierry
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DPFT/SPAT/LGRA
URL : https://www.leti-cea.com/cea-tech/leti/english/Pages/Welcome.aspx

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Plateformes Technologiques (LETI)
Service : Service des procédés de Patterning

Master2 en Physique, Nanosciences et nanotechnologies, Sciences des matériaux ou Génie électrique