© LAAS-CNRS

Ces deux dernières décennies, les microprocesseurs des équipements électroniques courants ont gagné en rapidité grâce à la diminution de la taille des transistors CMOS , briques de base des circuits intégrés. La conception assistée par ordinateur, CAO, qui permet d'économiser près de 40 % sur les coûts de développement des technologies pour leur fabrication, s’impose aux industriels. La fiabilité des simulations CAO repose principalement sur la compréhension des phénomènes physiques mis en jeu lors de la fabrication des transistors ainsi que sur le développement des modèles physiques associés.

L’amélioration des simulations CAO a été l’objectif principal du projet européen ATOMICS[1] qui a rassemblé de 2006 à 2009 neuf partenaires, dont deux laboratoires du CNRS, le LAAS et le CEMES. Le projet a permis de développer 12 nouveaux modèles qui permettent de simuler plusieurs procédés avancés pour l’activation des dopants, tel le recuit « Flash milliseconde » à très haute température (1300°C) ainsi que leur extension aux nouveaux matériaux qui amélioreront les performances des composants du futur, notamment le silicium sur isolant (SOI), les alliages de silicium-germanium (SiGe) et les matériaux contraints (Si et SiGe).

Ces modèles, validés par STMicroelectronics, ont été intégrés dans le logiciel « Sentaurus Process », produit par la société Synopsys, leader mondial dans le développement de logiciels de simulation CAO pour l’industrie des semiconducteurs. Ils permettront des avancées dans les simulations et l'optimisation de nano dispositifs de future génération (22 nanomètres et au-delà) prévues par la feuille de route établie pour le secteur par l’ITRS[2]. Néanmoins, les industriels européens des semiconducteurs se spécialisent de plus en plus dans la fabrication de produits « dérivés » de la technologie CMOS qui permettent d’introduire de nouvelles fonctionnalités, telles les capteurs, tout en réduisant leur consommation (car souvent intégrés dans des systèmes « mobiles »). Dans ce contexte, le développement des nouveaux produits n’a pas pour seul objectif la diminution des dimensions et l’augmentation des performances. Par exemple, dans le cas des imageurs CMOS, le courant d’obscurité (dark current) est aussi important que le signal restitué sous illumination, et dans le cas d’applications mobiles, la réduction de la consommation est tout simplement l’objectif principal à atteindre.

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Ces nouveaux concepts ne sont pas aujourd’hui suffisamment supportés par les logiciels de CAO et c’est donc dans le but d’améliorer la compétitivité des industries européennes dans ce domaine que la commission européenne, suite au succès du projet ATOMICS, a décidé de financer un nouveau projet européen auquel participent à nouveau le LAAS et le CEMES. Il s’agit du projet ATEMOX[3], dont l’objectif principal est le développement de modèles physiques pour la simulation prédictive des courants de fuite associés aux défauts électriquement actifs qui « survivent » à toutes les étapes de fabrication des composants. Le projet se focalisera aussi sur l’extension des modèles existants aux procédés de dopage alternatifs qui sont nécessaires pour la fabrication des composants à faible courant de fuite, tels l’implantation plasma, l’implantation à basse température (azote liquide), les multi-implantations (cocktail implants) pour la réduction des défauts d’implantation et les recuits laser. Comme dans le cas du projet ATOMICS, les différents modèles seront validés par STMicroelectronics et intégrés dans le logiciel « Sentaurus Process » de Synopsys.

A propos d'ATEMOX
Partenaires et financements

Les partenaires sont des laboratoires de recherche publique : FraunhoferIISB (Allemagne), LAAS et CEMES, Université de Newcastle (GB), ETH Zurich (Suisse) ; des petites entreprises de caractérisation et production d'équipements : Ion Beam Services, Excico et Probion Analysis (France), Semilab (Hongrie) ; ainsi que deux entreprises qui figurent parmi les leaders mondiaux dans la production de logiciels de simulation CAO (Synopsys Zurich) et de composants électroniques (ST Microelectronics France).

Atemox est fiancé par le volet TIC (technologies de l'information et de la communication) du 7e programme cadre du programme communautaire pour la recherche.

Coût du projet : 4,1 M€

[1] Advanced front-end Technology Modelling for ultimate Integrated Circuits

[2] International Technology Roadmap for Semiconductors

[3] Advanced Technology Modelling for Extra-Functionality Devices