EDITO :
Le CEA-Léti dans Minatec

Recherche technologique :
des programmes diversifiés et évolutifs

Le CEA-Léti a opéré en 2003 les changements nécessaires pour se maintenir au meilleur niveau international de la recherche en micro et nanotechnologies, ceci dans un contexte en permanente et profonde évolution.
Une croissance sans cesse poursuivie, assise sur des résultats scientifiques et technologiques majeurs et plus de 150 brevets déposés positionnent maintenant le Léti comme un des acteurs incontournables de la recherche appliquée en micro-et nanotechnologies.

Sa vocation “d’accélérateur d’innovations” a permis à ses partenaires industriels de mettre toujours plus d’intelligence dans leurs produits.

Le début de l’année 2004 voit la signature de l’accord Nanotec 300 avec l’alliance STMicroelec-tronics, Motorola et Philips et l’inauguration des nouvelles salles blanches 300 mm dédiées à ce projet sur le site du Léti. La cellule de caractérisation “in-line” a déjà ses premiers équipements opérationnels !

L’appui sur la recherche amont est essentiel et passe par la convention RTB (Recherche Technologique de Base) signée avec le ministère de la Recherche qui a permis de recruter plus de 50 post-doctorants et de lancer d’ambitieux programmes, qui anticipent de cinq à dix ans les besoins industriels.

Toute cette évolution s’inscrit dans le cadre de Minatec qui concrétisera un schéma préparé depuis de nombreuses années. Plusieurs laboratoires ont déjà rejoint le site Minatec et enregistrent des résultats prometteurs. Nous comptons créer bien d’autres partenariats avec la recherche et l’industrie. Rappelons que ce sont 45 000 m2 de bâtiments, en cours de construction, qui vont compléter ce pôle de micro et nanotechnologies d’envergure mondiale.

Ce formidable défi d’un “Léti dans Minatec” nous verra entrer dans un monde où l’ingénierie sera nanométrique, les technologies de l’information couplées à la biologie et les chercheurs le relais naturel pour promouvoir l’innovation dans l’industrie.


Bernard Barbier
Directeur du CEA-Léti

Grâce à ses équipements, le Léti pousse les technologies de la lithographie aux limites de la physique.

Le Léti maîtrise les micro et nanotechnologies critiques avec plusieurs années d’avance sur les besoins du marché. Une capacité d’anticipation qui donne de la valeur à nos transferts vers l’industrie des micro-composants et de la force à nos innovations dans les domaines d’application : information et communication, biologie et santé, défense et sécurité. Le programme de Recherche Technologique de Base (RTB), mis en œuvre en 2003 par le ministère de la Recherche, permettra de maintenir durablement cette capacité.
Avec Nanotec 300 et le développement des activités 300 mm avec l’Alliance (constituée sur le site de Crolles2 par STMicroelectronics, Motorola et Philips), le Léti s’engage résolument dans la nanoélectronique.

Au sein de centres de compétence multidisciplinaires, nos experts se placent deux à trois générations en amont du développement industriel. Des ruptures sont attendues au niveau des substrats, des matériaux, des procédés, et des dispositifs. La centrale technologique silicium du Léti utilisera progressivement des équipements 300 mm, d’où les investissements consentis entre 2003 et 2008.
Alliés depuis trois ans, le CSEM et le Léti parient sur la synergie entre microsystèmes et systèmes sur puce. Embarquer de nouvelles fonctionnalités répond aux impératifs de performance et de coût des marchés de grande diffusion, d’où l’importance accordée à l’intégration des composants RF et des capteurs d’images. Autre choix possible, pour des domaines allant de l’automobile au spatial : raccourcir le temps de développement en associant dans un “system in package” un microsystème et une puce ad hoc. De même, l'accord signé en septembre 2003 avec les instituts Franhofer nous assure d'un précieux partenariat dans ce domaine.
Notre activité optronique s’appuie sur trois piliers : la détection infrarouge, les communications optiques et la chaîne de l’image. Cette dernière connaît un renouvellement rapide des composants : les imageurs, petits et plats, s’intègrent aux portables ; les nanotechnologies font exploser les densités de stockage réversible ; les cristaux liquides ont à peine balayé le tube cathodique que déjà les nanotubes émetteurs d’électrons font rêver aux murs d’images.
Dans la foulée du programme CEA Biopuce, entré dans une phase active de transfert vers l’industrie, la Communauté d’agglomération de Grenoble porte le projet Nanobio. Proposé par le CEA et l’université Joseph Fourier de Grenoble, il place la nanochimie et la biologie moléculaire au cœur de nos recherches, et ouvre largement le spectre d’applications : diagnostic, analyse en ligne, imagerie moléculaire, caractérisation in vivo.
La miniaturisation et la connexion sans fil des objets communicants franchissent plusieurs étapes à la fois avec l’intégration des MEMS dans les étages RF, l’exploration prometteuse d’une nouvelle interface air, l’Ultra Wide Band (UWB), et la démonstration réussie de nouveaux concepts comme les antennes adaptatives.
Le Léti revoit à la hausse son effort en matière de défense et de sécurité, avec l’aide de la DGA, dans le cadre de Minatec. Priorité aux composants stratégiques, mais aussi à la sécurité des technologies de l’information et à la prévention des risques biologiques.
Enfin, l’activité de conception traverse les disciplines : la conception hétérogène lie technologues et designers, la conception mixte matériel-logiciel des systèmes embarqués lie spécialistes du hard et du soft. Enfin, la conception assistée par l’usage, née de la rencontre des sociologues, ergonomes et technologues, ne peut que progresser…

Six micro-capteurs et leur électronique dans un cube de quelques cm3

Digitizer UWB 20GHz

Le CEA a signé le 22 avril 2004 un contrat de recherche et développement de quatre ans (2004 – 2007) avec les trois membres de l’Alliance Crolles2 : STMicroelectronics, Philips et Freescale Semiconductors, filiale de Motorola.
L’accord porte sur le développement de la technologie nanoélectronique pour les “nodes” CMOS 45, 32 nanomètres et au-dessous. Il s’inscrit dans la continuité logique des précédents programmes de recherche consacrés à la technologie CMOS sur tranches de 200 millimètres menés conjointement par le Léti et STMicroelectronics dans la région de Grenoble. Dans le cadre de cette collaboration de longue date, les deux partenaires ont maintenu un échange permanent entre les chercheurs, les mêmes plaques de silicium circulant entre les deux sites. Les étapes de fabrication standard sont réalisées à Crolles2 tandis que les technologies les plus avancées sont appliquées au Léti. Le nouvel accord signé ce jour prévoit une approche similaire qui permet d’optimiser les investissements.
Dans le cadre de cet accord, les recherches seront menées par le Léti au sein d’une nouvelle plateforme 300 mm, baptisée Nanotec 300, inaugurée ce 22 avril à Grenoble.

1.800 mètres carrés de nouvelles salles blanches
Cette plateforme comprend 1 800 mètres carrés de salles blanches et de nombreux équipements de fabrication (dépôt et gravure) et de caractérisation/métrologie de composants électroniques tels que des transistors, sur des tranches de 300 millimètres. Les recherches porteront sur quatre domaines : lithographie et gravure avancée, matériaux et procédés pour transistors, matériaux et procédés pour interconnexions, architectures innovantes de transistors. Nanotec 300 représente une initiative majeure dans la recherche en microélectronique et permettra d’accroître de manière significative l’importance de la région grenobloise en tant que pôle d’excellence international dans les micro et nanotechnologies. Le projet Nanotec 300 représente un investissement total de 300 millions d’euros financés par l’Etat, par les membres de l’Alliance Crolles2 et par les collectivités locales : Région Rhône-Alpes, Département de l’Isère, Ville de Grenoble et Communauté d’agglomération de Grenoble.
La cérémonie de signature de l’accord et l’inauguration du bâtiment Nanotec 300 ont réuni sur le site du CEA 300 invités conscients de l’enjeu d’un tel partenariat. Le soutien et la forte mobilisation des pouvoirs publics ont été encore une fois remarquables au cours de cette manifestation. En effet, nous ont honorés de leur présence et de leur soutien Digier Migaud, député de l’Isère et président de la Communauté d’aglomération de Grenoble, Michel Destot, député de l’Isère et maire de Grenoble, François Brottes, député de l’Isère et président de la Cosi (communauté de communes du Moyen-Grésivaudan), R. Fougères, vice-président de la Région Rhône-Alpes, Georges Bescher, conseiller général de l’Isère, représentant André Vallini, président du conseil général de l’Isère, Geneviève Fioraso, adjointe au maire de Grenoble, vice-présidente de la Communauté d’agglomération de Grenoble, ainsi qu’Emmanuel Caquot, représentant le ministre de l’Economie, des finances et de l’industrie, François Peyronnet, représentant le préfet de l’Isère et T. Stanley Myers, président et CEO de Semi.
La présence importante de la presse nationale et internationale ainsi que l’écho donné à la manifestation renforcent le positionnement du pôle Minatec comme pôle d’excellence dans le domaine des nanotechnologies et plus spécifiquement dans le champ des transferts recherche/industrie.

Avec 120 personnes, l'Institut de microélectronique, électromagnétisme et photonique (IMEP) est l’un des tout premiers centres de recherche français dans les micro et nanotechnologies, notamment dans les domaines suivants : micro- et nano-électronique, microphotonique, microsystèmes, microondes.
Les applications potentielles de ces recherches (semiconducteurs, informatique, télécommunications…) représentent des enjeux très importants pour l’économie des deux prochaines décennies. L’IMEP oriente une grande partie de ses activités vers la nanoélecronique CMOS et post-CMOS, ainsi que vers les nouveaux matériaux et les objets communicants.
Point fort de l’IMEP : une recherche interdisciplinaire dont les domaines couvrent un spectre très large (matériaux, technologies, composants, circuits et systèmes) et font appel à des partenaires de tous horizons, concepteurs de circuits et systèmes électroniques ou optoélectroniques, nanophysiciens ou chimistes des matériaux.
Les travaux menés dans cet institut grenoblois se sont naturellement orientés dans deux directions principales :
la nanoélectronique CMOS où ses activités portent sur les nouveaux matériaux (SOI, SiGe, Si contraint, matériaux diélectriques à forte permittivité) et les nouvelles architectures de transistors MOS pour l’intégration décananométrique (films de SOI ultra-mince, plan de masse, DTMOS, multi-grilles…). C’est ainsi que des chercheurs de l’IMEP sont à l’origine de la proposition du composant MOS/SOI double grille fonctionnant sur le principe de l’inversion volumique, structure proposée actuellement comme étant la plus apte pour l’intégration ultime des technologies CMOS.
dans le domaine post-CMOS, les dispositifs nanométriques fonctionnant avec un ou quelques électrons (mémoire nanoflash, SET, SEM) et les composants quantiques réalisés sur Si ou SOI. Ces structures pourraient être utilisées sur la même puce que le CMOS, ou être utilisées comme composants post-CMOS quand celui-ci atteindra ses limites d’intégration et de performance.
De par ses activités situées à la convergence entre de nombreuses sciences et technologies tout aussi bien que conséquence de l’audience et de la reconnaissance de ses travaux, l'IMEP joue aujourd’hui un rôle fédérateur dans le monde de la recherche. Il assure la coordination de nombreux projets régionaux, nationaux et européens visant à mener à bien des projets ambitieux et à relever les défis de l'électronique du futur. Ainsi, l’IMEP coordonne le réseau d’excellence “Sinano” (Silicon-based Nanodevices) lancé en janvier 2004 dans le cadre du 6e PCRD et qui représente une intégration sans précédent à l’échelle européenne en regroupant 41 partenaires de 16 pays européens. Ce réseau aura en particulier pour mission de renforcer l’excellence européenne dans le domaine des dispositifs nanoélectroniques silicium qui seront au cœur des circuits intégrés des prochaines décennies.
Egalement très actif dans la valorisation de ses recherches, le transfert technologique (création de start-ups, transferts dans le cadre d’un GIE…) et la diffusion de l’information, l’IMEP sera parmi les premiers à s’installer sur le pôle Minatec dès la mise en œuvre des nouveaux bâtiments.

Nouvel équipement de mesures électriques sous pointes fonctionnant dans une large gamme de température (5K- 400K) et de fréquence (jusqu’à 60 GHz) pour plaques 200 mm.

Le LTM à la recherche des nanotechnologies émergentes
Grille en silicium d'un transistor CMOS de longueur 18 nm
Bien que récent (il a été créé par le CNRS en 1999), le Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM) s’est déjà construit une belle renommée dans le monde de la nanoélectronique en choisissant de s’investir dans la compréhension et la caractérisation des étapes technologiques qui permettent de miniaturiser les dispositifs CMOS.
Le LTM mène une activité de recherche importante, en collaboration avec le Léti et STMicroelectronics (futur partenaire de l’UMR en 2005), dans le domaine des technologies de miniaturisation et de l’élaboration des matériaux diélectriques à forte permittivité. Il étudie en particulier les techniques de nanolithographie dans l’extrême ultra-violet (longueur d’onde d’insolation 13 nm) et les résines de polymère associées. Un ensem-ble expérimental de gravure permet le contrôle à l’échelle de quelques nanomètres des procédés plasma en jeu et l’étude des problèmes liés à l’intégration des nouveaux matériaux qui constitueront le cœur des futurs dispositifs CMOS. Depuis plusieurs années, l’expertise du laboratoire, confortée par la mise en place de nombreuses collaborations industrielles et internationales, a permis des avancées importantes dans la compréhension des mécanismes qui régissent la gravure de ces nouveaux matériaux.
L’action du LTM s’étend aux nouvelles technologies :
la lithographie par nano-impression où les motifs ne sont plus obtenus par insolation mais par pressage. La mise en lumière des mécanismes d’écoulement du polymère pendant le pressage a rendu possible la réalisation de motifs sur toute la surface d’un substrat de silicium 200 mm. Cette avancée a eu un fort impact international.
les mémoires à base de nanocristaux de silicium, plus tolérantes aux défauts. L’obtention de fortes densités de “dots” (de l’ordre de 1012/cm2) en partenariat avec le Léti permet d’envisager rapidement leur introduction en milieu industriel. Elles concurrencent les mémoires non volatiles.
l’étude des nouvelles étapes technologiques et leur enchaînement dans le but d’adresser, de localiser et d’interconnecter des nano-objets. Ce programme futuriste verra peut être un jour un nanotube de carbone ou une molécule organique devenir le cœur d’un dispositif nanoélectronique.

Olivier Joubert à la tête de la FMNT-RA
Directeur de recherche au CNRS, Olivier Joubert, a été nommé à la direction de la Fédération des Micro Nanotechnologies de la Région Rhône-Alpes (FMNT). Ce rôle a été assumé par Gérard Ghibaudo pendant les deux premières années d’existence de la Fédération qui ont permis d’initier de nombreux projets fédératifs dans le domaine de la nanoélectronique, de la photonique, des microsystèmes et de l’électronique de spin. Le nouveau directeur a pour mission de mettre en place un ensemble de moyens technologiques souples et accessibles à la communauté académique de la région Rhône-Alpes, et de renforcer les collaborations existantes avec STMicroelectronics et le Léti.

IST Mobile & Wireless Communications Summit 2004
Ce 13eme sommet international organisé par la Commission européenne fait le point sur les avancées technologiques dans les télécoms. Du 27 au 30 juin à la Cité Internationale de Lyon.
Informations : www.mobilesummit2004.org

Esson’04
La 1ereédition de l’Ecole européenne des nanosciences et nanotechnologies qui se tiendra à Grenoble du 22 août au 10 septembre 2004, concerne les étudiants de niveau doctorat, les chercheurs post-doctoraux et les ingénieurs R&D. La formation académique et pratique couvrira la fabrication, les principes et la caractérisation des nano-objets. Point important : la moitié du programme se déroulera dans les salles blanches du Cime et dans des laboratoires grenoblois. Information : www.esonn.inpg.fr

Migas’04 : Silicon on insulator
Abordant chaque année un sujet émergent de la microélectronique, Migas a retenu en 2004 le thème : “Silicium sur isolant : technologie et équipements”. 26 juin à Villard-de-Lans.
Information sur www.migas.inpg.fr

Forum Etudiants - Entreprises Minatec 2004
La seconde édition permettra la rencontre d’un millier d’étudiants avec les entreprises et laboratoires de recherche impliqués dans les micro et nanotechnologies. Grenoble World Trade Center, 26 novembre 2004.
Organisation : Junior Conseil de l'INP Grenoble.
Contact : forumminatec2004@inpg.fr - www.minatec.com/forum2004