Thèse : Caractérisation Hyperfréquence Sous Pointes de Nano Dispositifs : Métrologie et Instrumentation

 Khadim DAFFE

Soutenance de thèse
Jeudi 20 décembre 2018 à 10h00
Amphithéâtre IEMN – LCI, Villeneuve d’Ascq


Jury:

Pr. Virginie Degardin, (Univ. Lille, Examinateur)
Pr. Tan Phu Vuong, (Grenoble INP, Rapporteur)
Pr. Valérie Madrangeas, (Univ. Limoges, Rapporteur)
MCF. Marina Deng, (IMS Bordeaux, Examinateur)
Dr. Cédric Durand, (STMicroelectronics, Invité)
Pr. Gilles Dambrine, (Univ. Lille, Directeur de thèse)
MCF-HDR Kamel Haddadi, (Univ. Lille)

 Résumé:
Dans un contexte de développement spectaculaire des nano-objets, il est nécessaire de développer des moyens de caractérisation électrique haute fréquence sous pointes adaptés aux petites échelles. En particulier, deux verrous instrumentaux doivent être levés. D’une part, la principale difficulté pour caractériser des nano-composants est qu’ils présentent en régime dynamique de fortes valeurs d’impédances comparativement à celle des systèmes de mesure hyperfréquence usuels. D’autre part, Il existe une discontinuité de taille entre les nano-objets et les systèmes de mesure conventionnels. Compte tenu du challenge scientifique et d’un état de l’art relativement limité, plusieurs voies ont été explorées de concert. En premier lieu, dans le cadre d’un projet européen regroupant les acteurs de la métrologie, et du laboratoire commun IEMN-STMicroelectronics®, la traçabilité des mesures hautes impédances de nano-dispositifs est établie. Par ailleurs, il s’agit de développement de nouvelles générations de sondes GSG (Ground-Signal-Ground) en technologie MEMS (Microelectromechanical Systems), miniaturisées et adaptées à la taille des nano-dispositifs. Les sondes sont montées sur une plateforme de nano-positionnement robotisée et intégrée dans un microscope électronique à balayage.

 Abstract :
In the frame of the spectacular development of nano-objects, innovative on-wafer electrical measurement methods must be addressed at the nanoscale. In particular, two main issues have been identified. On one hand, nano-devices exhibit very high dynamic impedance in contrast with conventional measuring microwave instruments. On the other hand, there is an inherent size discontinuity between nano-objects and conventional measurement systems. Given the scientific challenge and a relatively limited state of the art, several avenues of investigation have been explored. First, as part of a European project bringing together metrology laboratories, and the joint laboratory IEMN-ST Microelectronics®, the traceability of nano-devices high impedance measurements is established. In a second step, the development of an electrical on-wafer measuring platform for nano-devices is described. This includes the development of new generations of GSG (Ground-Signal-Ground) miniaturized probes in MEMS (Microelectromechanical Systems) technology with reduced access pads. The probes are mounted on a robotic nano-positioning platform integrated in a scanning electron microscope.