Laboratoire d`Automatique et d`Informatique Industrielle de

Fondé en 1987, STMicroelectronics est aujourd’hui le premier fabricant européen de semiconducteurs avec plus de 45 000 collaborateurs et est présent dans 36 pays. Nos composants
sont au cœur de tous les systèmes électroniques de télécommunication, informatique,
automobile, grand public, cartes à puces…
PROPOSITION de THESE
Titre : Caractérisation par ondes acoustiques de l'interaction liquide / surfaces nanostructurées et de la déformation
induite de structures à fort rapport d’aspect. Application aux traitements humides dans l'industrie de la
microélectronique.
Partenaires :
- Institut d'Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologies (IEMN) / Acoustics Institut des
sciences et Techniques de Valenciennes (ISTV) Université du Mont Houy- Valenciennes France
UMR CNRS 8520 Groupe de recherche : MAMINA
- ST Microelectronics , 38290 Crolles, France. Groupe R&D Wet, Silicon Technology Development
(Co) Directeur de thèse : B. Nongaillard
E-mail : [email protected]
Co-directeur de thèse : Lucile Broussous
E-mail : [email protected]
Pour postuler, envoyer CV + Lettre de motivation : [email protected] & [email protected]
Descriptif :
Les besoins de la micro/nanoélectronique (CMOS14nm) en termes de structuration des matériaux à l’échelle nanométrique ont
entrainé la nécessité de développer des méthodes de gravure ou nettoyage chimiques à cette échelle sur les substrats semiconducteurs. Les solutions aqueuses utilisées pour ces opérations doivent être caractérisées du point de vue de leur propriété
de mouillage. En effet, un défaut de mouillage dans le fond des nanostructures limite la réaction chimique et l’efficacité du
procédé de nettoyage. De plus, des phénomènes d’effondrement des nanostructures les plus fragile peuvent avoir lieu lors des
opérations de séchage, compte-tenu des forces capillaires exercées par le liquide. Les méthodes optiques ne permettent ni
d'atteindre une résolution compatible avec les dimensions des nanostructures ni d'être intégrées dans un environnement
industriel. Une méthode acoustique a été proposée à l’IEMN permettant de caractériser le mouillage de liquides sur des surfaces
micro/nanostructurées. Cette technique est basée sur l’étude du coefficient de réflexion d’une onde ultrasonore longitudinale
ayant une fréquence centrale de 1 GHz. L’objectif de la thèse sera l’évaluation du mouillage de liquides, caractérisés par leurs
tensions de surface, sur des substrats de silicium nanostructurés avec des grands rapports d’aspect (hauteur vs largeur) ainsi que
son influence sur l’effondrement de ces nanostructures. Différentes méthodes acoustiques seront comparées afin de trouver le
meilleur compromis sensibilité / développement technologique et un banc de caractérisation sera développé. Cette thèse sera
réalisée en collaboration avec ST Microelectronics (Crolles).
Le sujet pluridisciplinaire requiert des compétences dans les domaines de la physique, des micro/nanotechnologies et de
l’instrumentation. Le candidat sera issu d’une école d’ingénieur ou d’une formation de Master. Un bon niveau en anglais ainsi
que la motivation pour l’innovation et les sujets pluridisciplinaires est souhaitée.
Abstract:
The industry of micro/nanoelectronic (CMOS14nm) is concerned by the problems of interfaces between liquids and solids: it is the
case of the fabrication of nanostructures with high aspect ratio using wet etching, or wet cleaning processes. The wetting
properties of the aqueous solutions used for that processes have to be characterized so as to avoid these problems which led to
non-wetting or collapsing. We have proposed recently in IEMN an original acoustic method making it possible to characterize the
wetting of a droplet on microstuctured surfaces. This technique is based on the study of the reflection of a high frequency (1 GHz)
longitudinal acoustic wave generated thanks to thin film piezoelectric transducers fabricated on silicon.
The aim of this work will be to characterize the interactions between liquids and nanostructured surfaces and also the
degradation of the liquid properties (saturation / chemical reactivity). The goal will be to study the impact of the surface tension
of the liquid on the wetting of these nanostructures using different acoustic methods which will be compared. Different aspect
ratio of the nanostructures will also be studied. Moreover, in parallel, the analysis of the acoustic signals will be achieved to
obtain the liquids properties (viscosity, nanoparticules concentration,…). This work will be achieved in collaboration with ST
Microelectronics (Crolles).
This interdisciplinary project requires competences in the field of physics, micro/nanotechnologies, instrumentation. The
candidate should have obtained a degree from an Engineer School or a Master degree. A good level of English and a strong
motivation for innovation and interdisciplinary works are required.