Laboratoire des procédés innovants de dépôt chimique en phase vapeur et matériaux associés – InCVD

Nous proposons la création d’un Laboratoire Commun entre l’Institut des Nanotechnologies de Lyon (UMR CNRS 5270) et la PME ANNEALSYS. Ce nouveau partenariat permettra de mettre à profit la complémentarité des expertises et des objectifs de recherche et d’innovation des deux entités.
Le Laboratoire Commun aura pour mission de développer des matériaux originaux, en particulier pour l’intégration monolithique d’oxydes fonctionnels sur plateforme semiconductrice, à partir des procédés CVD/ALD de la PME. Le programme scientifique, technique et d’innovation ira i) de l’amélioration des procédés CVD/ALD, ii) au développement de la croissance de matériaux innovants et iii) à leur intégration dans des composants de la nanoélectronique sous forme de démonstrateurs.
La PME est en effet intéressée par le développement de matériaux de pointe et par l’amélioration des performances de ses bâtis, qui lui permettront de mettre en valeur ses équipements et de développer de nouveaux débouchés commerciaux. La PME vise en particulier les marchés des laboratoires de la recherche académique et semi-industrielle mais aussi des marchés de niche, pour une production industrielle. De plus, les procédés mis au point pour la croissance de matériaux originaux pourront être mis en valeur via des collaborations avec d’autres industriels (STMicroelectronics, IBM (dispositifs), Air Liquide (précurseurs)).
La société ANNEALSYS mettra à disposition de l’INL un réacteur MOCVD MC100 (fonctionnant également en mode ALD) équipé d’une source à injection ainsi que de l’expertise technique et de l’expertise sur la chimie des précurseurs. Leur connaissance des divers procédés CVD et ALD existant chez les équipementiers concurrents sera un atout. Ils mettront également à disposition leurs capacités d’ingénierie sur ces procédés. Enfin, l’INL aura accès à des fours de recuits rapides sur le site d’ANNEALSYS pour des traitements spécifiques (par ex. sous UV pour des recuits à faible budget thermique).
L’INL mettra à disposition d’ANNEALSYS de l’expertise en croissance par CVD d’oxydes fonctionnels, des moyens de caractérisations des matériaux élaborés, que ce soit pour ceux élaborés à l’INL ou pour ceux élaborés en interne chez ANNEALSYS sur leurs réacteurs de recherche. Ces moyens sont : la diffraction des rayons X, la microscopie électronique, la spectroscopie IR (ATR), l’AFM (topographie et modes électriques) et des mesures électriques sur structures capacitives (CV, IV). L’INL mettra également en œuvre les moyens disponibles sur la plateforme NANOLYON pour l’intégration des matériaux élaborés.
Le programme de travail commun portera sur:
• L’intégration monolithique d’oxydes complexes sur Si par reprise d’épitaxie pour des dispositifs de la nanoélectronique (logique, mémoire). Du point de vue process, il s’agira de contrôler précisément la composition d’oxydes multi-éléments par CVD et par ALD (via les paramètres d’injection et les précurseurs chimiques choisis). Du point de vue matériaux, il s’agira de contrôler l’épitaxie de ces composés sur des couches tampons réalisées par MBE sur Si.
• L’ingénierie des défauts (lacunes d’oxygène) dans des hétérostructures de type nanolaminates d’oxydes binaires à base de HfO2 et TiO2 pour le contrôle des états programmables de memristors.
• La croissance de nanostructures 1D d’oxydes piézoélectriques ou ferroélectriques par remplissage de membranes poreuses (avec l’avantage que procure le dépôt conforme pour le remplissage de trous).
• A plus long terme : La croissance d’oxydes diélectriques et ferroélectriques sur graphène par ALD ou CVD. Les possibilités de déposer à basse température par ALD et de réaliser ensuite des recuits adaptés seront des atouts majeurs. L’objectif est la réalisation de dispositifs à effet de champ.
• Ce Laboratoire Commun permettra, à terme, de coupler sous vide, un réacteur CVD à un réacteur MBE RIBER oxyde et à une chambre XPS, ce qui constituera un ensemble expérimental unique en France.