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Etude de la stabilité et de la précision des modèles utilisés dans la correction des effets de proximité optique en photolithographie / Study of the impact of different physical parameters during OPC model creation for 65nm and 45nm technologiesSaied, Mazen 30 September 2011 (has links)
À l’heure actuelle, les modèles photochimiques utilisés dans la correction des effets de proximitéoptique (OPC) en photolithographie sont devenus complexes et moins physiques afin de permettre decapturer rapidement le maximum d’effets optiques et chimiques. La question de la stabilité de tels modèlespurement empiriques est devenue d’actualité. Dans ce mémoire, nous avons étudié la stabilité desmodèles photochimiques actuels en examinant les différentes causes d’instabilité vis-à-vis des paramètresdu procédé. Dans la suite, nous avons développé une méthode perturbative permettant d’évaluer le critèrede la stabilité. L’obtention de modèles simples et stables nous conduit à séparer les effets optiques desautres effets chimiques. De plus, les approximations utilisées dans la modélisation des systèmes optiquesopérant à grande ouverture numérique entraînent des erreurs résiduelles pouvant dégrader la précisionet la stabilité des modèles OPC. Ainsi, nous nous sommes intéressés à étudier les limites de validitéde l’approximation de Kirchhoff, méthode qui, jusqu’à présent, est la plus utilisée dans la modélisationdu champ proche d’un masque. D’autres méthodes semi-rigoureuses, permettant de modéliser les effetstopographiques, ont été également évaluées. Ces méthodes approchées permettent de gagner en précisionmais dégradent le temps de calcul. Nous avons ainsi proposé différentes façons de corriger les effetstopographiques du masque, tout en gardant l’approximation de Kirchhoff dans la modélisation de la partieoptique. Parmi les méthodes proposées, nous exploitons celle permettant de réduire les erreurs liéesaux effets topographiques du masque par l’intermédiaire d’un second modèle empirique. Nous montronsque pour garantir une précision adéquate, il est nécessaire d’augmenter la complexité du modèle en rajoutantdes termes additionnels. Enfin, pour garantir la stabilité numérique du modèle empirique, nousintroduirons une nouvelle méthode approchée hybride rapide et précise, la méthode des multi-niveaux,permettant d’inclure les effets topographiques par décomposition multi-niveaux du masque fin et discuteronsses avantages et ses limites. / At present, common resist models utilized in photolithography to correct for optical proximity effects(OPC) became complex and less physical in order to capture the maximum of optical and chemical effectsin shorter times. The question on the stability of such models, purely empirical, become topical. In thisthesis, we study the stability of existing OPC models by examining the origins of model instability towardsprocess parameters. Thus, we have developed a perturbative method in order to evaluate the stabilitycriterion. However, achieving stable and simple models needs a separation between optical and otherchemical effects. Besides, multiple approximations, widely utilized in the modeling of optical systemsoperating at high numerical aperture, lead to residual errors which can degrade OPC model accuracyand stability. Thus, we were interested to study the limits of validity of the Kirchhoff approximation,a method which, so far, is the most commonly used in mask near-field modeling. Other semi-rigorousmethods for mask topography effect modeling were also evaluated. These approximate methods canimprove the accuracy but degrades the run time. We then suggested different techniques to correct formask topography effects, while keeping the Kirchhoff approximation in the modeling of the optical part.Among them, we showed that errors due to mask topography effects can be partially captured by asecond empirical model. However, in order to ensure a good accuracy, it is necessary to increase themodel complexity by using more additional empirical terms. Finally, in order to achieve a numericalstability of the empirical model, we introduced a new hybrid fast and accurate method, the multi-levelmethod, which allows us to correct for mask topography effects through a multi-level decomposition ofthe thin mask and discussed its advantages and drawbacks.
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Multi-scale modeling of radiation effects for emerging space electronics : from transistors to chips in orbit / Modélisation multi-échelle des effets radiatifs pour l'électronique spatiale émergente : des transistors aux puces en orbiteMalherbe, Victor 17 December 2018 (has links)
En raison de leur impact sur la fiabilité des systèmes, les effets du rayonnement cosmique sur l’électronique ont été étudiés dès le début de l’exploration spatiale. Néanmoins, de récentes évolutions industrielles bouleversent les pratiques dans le domaine, les technologies standard devenant de plus en plus attrayantes pour réaliser des circuits durcis aux radiations. Du fait de leurs fréquences élevées, des nouvelles architectures de transistor et des temps de durcissement réduits, les puces fabriquées suivant les derniers procédés CMOS posent de nombreux défis. Ce travail s’attelle donc à la simulation des aléas logiques permanents (SEU) et transitoires (SET), en technologies FD-SOI et bulk Si avancées. La réponse radiative des transistors FD-SOI 28 nm est tout d’abord étudiée par le biais de simulations TCAD, amenant au développement de deux modèles innovants pour décrire les courants induits par particules ionisantes en FD-SOI. Le premier est principalement comportemental, tandis que le second capture des phénomènes complexes tels que l’amplification bipolaire parasite et la rétroaction du circuit, à partir des premiers principes de semi-conducteurs et en accord avec les simulations TCAD poussées.Ces modèles compacts sont alors couplés à une plateforme de simulation Monte Carlo du taux d’erreurs radiatives (SER) conduisant à une large validation sur des données expérimentales recueillies sous faisceau de particules. Enfin, des études par simulation prédictive sont présentées sur des cellules mémoire et portes logiques en FD-SOI 28 nm et bulk Si 65 nm, permettant d’approfondir la compréhension des mécanismes contribuant au SER en orbite des circuits intégrés modernes / The effects of cosmic radiation on electronics have been studied since the early days of space exploration, given the severe reliability constraints arising from harsh space environments. However, recent evolutions in the space industry landscape are changing radiation effects practices and methodologies, with mainstream technologies becoming increasingly attractive for radiation-hardened integrated circuits. Due to their high operating frequencies, new transistor architectures, and short rad-hard development times, chips manufactured in latest CMOS processes pose a variety of challenges, both from an experimental standpoint and for modeling perspectives. This work thus focuses on simulating single-event upsets and transients in advanced FD-SOI and bulk silicon processes.The soft-error response of 28 nm FD-SOI transistors is first investigated through TCAD simulations, allowing to develop two innovative models for radiation-induced currents in FD-SOI. One of them is mainly behavioral, while the other captures complex phenomena, such as parasitic bipolar amplification and circuit feedback effects, from first semiconductor principles and in agreement with detailed TCAD simulations.These compact models are then interfaced to a complete Monte Carlo Soft-Error Rate (SER) simulation platform, leading to extensive validation against experimental data collected on several test vehicles under accelerated particle beams. Finally, predictive simulation studies are presented on bit-cells, sequential and combinational logic gates in 28 nm FD-SOI and 65 nm bulk Si, providing insights into the mechanisms that contribute to the SER of modern integrated circuits in orbit
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Reconstructing environmental forcings on aeolian dune fields : results from modern, ancient, and numerically-simulated dunesEastwood, Erin Nancy. 08 September 2014 (has links)
This dissertation combines studies of aeolian bedforms and aeolian dune-field patterns to create a comprehensive set of tools that can be used in tandem (or separately) to extract information about climate change and landscape evolution, and to identify the controls on formation for specific modern dune fields or ancient aeolian sequences. The spatial distribution of surface processes, erosion/deposition rates, and lee face sorting on aeolian dunes are each a function of the incident angle. This correlation between stratification style and incidence angle can be used to develop a “toolbox” of methods based on measurements of key suites of parameters found in ancient aeolian deposits. Information obtained from the rock record can be used as input data for different kinds of numerical models. Regional-scale paleowind conditions can be used to validate paleoclimate and global circulation models. Understanding the natural variability in the Earth’s climate throughout its history can help predict future climate change. Reconstructed wind regimes and bedform morphologies can be used in numerical models of aeolian dune-field pattern evolution to simulate patterns analogous to those reconstructed from ancient aeolian systems. Much of the diversity of aeolian dune-field patterns seen in the real world is a function of the sediment supply and transport capacity, which in turn determine the sediment availability of the system. Knowledge of the sediment supply, availability, and transport capacity of aeolian systems can be used to predict the amount of sand in the system and where it might have migrated. This information can be extremely useful for development and production of oil and gas accumulations, where a discovery has been made but the spatial extent of the aeolian reservoir is unknown. / text
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Photodissoziation von Halogenwasserstoff- und orientierten Wasserstoff-Edelgas-Halogen-Molekülen in Clusterumgebungen / Photodissociation of hydrogen halide and oriented hydrogen-rare gas-halogen molecules in cluster environmentsNahler, Nils Hendrik 28 October 2002 (has links)
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Conception d'un circuit d'étouffement pour photodiodes à avalanche en mode Geiger pour intégration hétérogène 3DBoisvert, Alexandre January 2014 (has links)
Le Groupe de Recherche en Appareillage Médical de Sherbrooke (GRAMS) travaille actuellement sur un programme de recherche portant sur des photodiodes à avalanche monophotoniques (PAMP) opérées en mode Geiger en vue d'une application à la tomographie d’émission par positrons (TEP). Pour opérer dans ce mode, la PAMP, ou SPAD selon l’acronyme anglais (Single Photon Avalanche Diode), requiert un circuit d'étouffement (CE) pour, d’une part, arrêter l’avalanche pouvant causer sa destruction et, d’autre part, la réinitialiser en mode d’attente d’un nouveau photon. Le rôle de ce CE comprend également une électronique de communication vers les étages de traitement avancé de signaux. La performance temporelle optimale du CE est réalisée lorsqu’il est juxtaposé à la PAMP. Cependant, cela entraîne une réduction de la surface photosensible ; un élément crucial en imagerie. L’intégration 3D, à base d'interconnexions verticales, offr une solution élégante et performante à cette problématique par l’empilement de circuits intégrés possédant différentes fonctions (PAMP, CE et traitement avancé de signaux). Dans l’approche proposée, des circuits d’étouffement de 50 [mu]m x 50 [mu]m réalisés sur une technologie CMOS 130 nm 3D Tezzaron, contenant chacun 112 transistors, sont matricés afin de correspondre à une matrice de PAMP localisée sur une couche électronique supérieure. Chaque circuit d'étouffement possède une gigue temporelle de 7,47 ps RMS selon des simulations faites avec le logiciel Cadence. Le CE a la flexibilité d'ajuster les temps d'étouffement et de recharge pour la PAMP tout en présentant une faible consommation de puissance ( ~ 0,33 mW à 33 Mcps). La conception du PAMP nécessite de supporter des tensions supérieures aux 3,3 V de la technologie. Pour répondre à ce problème, des transistors à drain étendu (DEMOS) ont été réalisés. En raison de retards de production par les fabricants, les circuits n’ont pu être testés physiquement par des mesures. Les résultats de ce mémoire sont par conséquent basés sur des résultats de simulations avec le logiciel Cadence.
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Etude de la stabilité et de la précision des modèles utilisés dans la correction des effets de proximité optique en photolithographieSaied, Mazen 30 September 2011 (has links) (PDF)
À l'heure actuelle, les modèles photochimiques utilisés dans la correction des effets de proximitéoptique (OPC) en photolithographie sont devenus complexes et moins physiques afin de permettre decapturer rapidement le maximum d'effets optiques et chimiques. La question de la stabilité de tels modèlespurement empiriques est devenue d'actualité. Dans ce mémoire, nous avons étudié la stabilité desmodèles photochimiques actuels en examinant les différentes causes d'instabilité vis-à-vis des paramètresdu procédé. Dans la suite, nous avons développé une méthode perturbative permettant d'évaluer le critèrede la stabilité. L'obtention de modèles simples et stables nous conduit à séparer les effets optiques desautres effets chimiques. De plus, les approximations utilisées dans la modélisation des systèmes optiquesopérant à grande ouverture numérique entraînent des erreurs résiduelles pouvant dégrader la précisionet la stabilité des modèles OPC. Ainsi, nous nous sommes intéressés à étudier les limites de validitéde l'approximation de Kirchhoff, méthode qui, jusqu'à présent, est la plus utilisée dans la modélisationdu champ proche d'un masque. D'autres méthodes semi-rigoureuses, permettant de modéliser les effetstopographiques, ont été également évaluées. Ces méthodes approchées permettent de gagner en précisionmais dégradent le temps de calcul. Nous avons ainsi proposé différentes façons de corriger les effetstopographiques du masque, tout en gardant l'approximation de Kirchhoff dans la modélisation de la partieoptique. Parmi les méthodes proposées, nous exploitons celle permettant de réduire les erreurs liéesaux effets topographiques du masque par l'intermédiaire d'un second modèle empirique. Nous montronsque pour garantir une précision adéquate, il est nécessaire d'augmenter la complexité du modèle en rajoutantdes termes additionnels. Enfin, pour garantir la stabilité numérique du modèle empirique, nousintroduirons une nouvelle méthode approchée hybride rapide et précise, la méthode des multi-niveaux,permettant d'inclure les effets topographiques par décomposition multi-niveaux du masque fin et discuteronsses avantages et ses limites.
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Lignes couplées à ondes lentes intégrées sur silicium en bande millimétrique - Application aux coupleurs, filtres et baluns / Slow-wave coupled lines integrated over silicon in mm-wave band - Applications to couplers, filters and balunsLugo Alvarez, Jose 07 December 2015 (has links)
L’objectif de ce travail de thèse est le développement en technologie intégrée standard d’une structure de ligne de transmission optimisée en termes de pertes, d’encombrement, de facteur de qualité et surtout du choix du niveau de couplage aux fréquences millimétriques. Cette structure a été nommée CS-CPW (Coupled Slow-wave CoPlanar Waveguide). Dans un premier temps, la théorie ainsi que les modèles électriques des CS-CPW sont présentés. Grâce aux modèles et aux simulations électromagnétiques, des coupleurs directionnels avec plusieurs valeurs de couplage (3 dB, 10 dB, 18 dB) ont été conçus en technologie BiCMOS 55 nm. Ils présentent tous une très bonne directivité, elle est toujours supérieure à 15 dB. Un premier prototype de coupleur a été mesuré à 150 GHz. Dans un deuxième temps, des filtres à la base des lignes couplées ont été développés à 80 GHz en utilisant des lignes CS-CPW. Les résultats des simulations présentent des résultats concurrentiels avec l’état de l’art : 11% de bande passante relative et un facteur non-chargé autour de 25. Finalement, trois projets ont démarré à la base de ces lignes. Ces projets sont actuellement utilisés dans deux travaux de thèse et un stage : un RTPS à 47 GHz, un isolateur à 75 GHz et un balun à 80 GHz. / This work focuses on high-performances CS-CPW (Coupled Slow-wave CoPlanar Waveguide) transmission lines in classical CMOS integrated technologies for the millimiter-wave frequency band. First, the theory as well as the electrical models of the CS-CPW are presented. Thanks to the models and electromagnetic simulations, directional couplers with different coupling levels (3 dB, 10 dB, 18 dB) were designed in BiCMOS 55 nm technology. They have a good directivity, always better than 15 dB. A first prototype of a coupler was measured at 150 GHz presenting good agreement with the simulations. Next, coupled-line base filters were developed at 80 GHz using the CS-CPWs. Simulation present competitive results with the state-of-art: 11% of fractional bandwidth and a unload quality factor of 25. Finally, three projects started based on the CS-CPWs. The projects are currently used in two theses and one internship: a RTPS at 47 GHz, an isolator at 75 GHz and a balun at 80 GHz.
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Etude in situ par RMN HRMAS sur des épidermes reconstruits du métabolisme et de la réactivité de xénobiotiques allergisants / In situ study of metabolism and reactivity of allergenic molecules on reconstructed human epidermis by HR-MAS NMRMoss, Éric 16 January 2015 (has links)
L’allergie de contact est une pathologie de la peau particulièrement répandue dans les pays industrialisés. Aucune thérapie ne permet actuellement de la soigner et seule l’éviction de l’allergène permet de la prévenir. Historiquement, l’évaluation du potentiel sensibilisant des molécules mises sur le marché a toujours été réalisée au moyen de tests sur l’animal. Cependant, le champ d’action de ces tests est aujourd’hui limité en raison de la nouvelle législation européenne sur les cosmétiques. Dans ce contexte, le développement de méthodes alternatives ne reposant pas sur l’utilisation d’animaux devient capital. L’allergie de contact repose sur une étape chimique clé : la formation d’un complexe antigénique allergène-protéine capable d’activer le système immunitaire cutané. Le but de ce travail de thèse a été d’étudier le comportement in situ d’allergènes au sein d’épidermes reconstruits de type SkinEthic®. A l’aide d’une technique d’analyse non invasive, la spectroscopie RMN HRMAS, il a été possible de suivre le devenir de différents allergènes, de leur éventuelle activation par voie métabolique, jusqu’à leur fixation sur les protéines épidermiques. / Contact dermatitis is a skin pathology particularly prevalent in industrialized countries. No therapy currently exists and only complete avoidance of the particular allergen can prevent an allergic reaction. Historically, the assessment of skin sensitisation potential of molecules placed on the market was always carried out by animal testing. However, the scope of this testing method is now limited by the new European cosmetics legislation. In this way, the development of alternative methods, not based on animal experimentation, become an important issue. Contact dermatitis results of a chemical key step: the formation of an antigenic complex allergen-protein complexe able to activate the cutaneous immune system. The aim of this PhD work was to study the in situ behaviour of allergens in reconstructed human epidermis (SkinEthic® model). By using an appropriate non-invasive analysis technique, HR-MAS NMR spectroscopy, it has been possible to study the mode of action of different allergens, from their possible activation through the metabolic pathway to the binding with epidermal proteins.
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HED-TIE: A wafer-scale approach for fabricating hybrid electronic devices with trench isolated electrodes and its application in sensing devicesBanerjee, Sreetama 29 May 2019 (has links)
Die organisch-anorganische Hybridelektronik bietet verschiedene Möglichkeiten zur Entwicklung neuartiger Bauelemente, welche die Vorteile von organischen und anorganischen Halbleitern vereinen. Planare Bauelemente werden typischerweise mittels Schattenmasken-basierter Strukturierung hergestellt. Ein Grund hierfür ist die Empfindlichkeit organischer Halbleiter gegenüber Ultraviolettem Licht und Lösungsmitteln, welche in den Standard-Photolithographieprozessen eingesetzt werden. Die Schattenmasken-Strukturierung führt allerdings zu Bauelementen mit kleinsten Abmessungen im Mikrometerbereich. Für die Reduzierung der Kanalabmessungen von planaren organisch-anorganischen Hybridbauelementen unterhalb eines Mikrometers ist die Elektronenstrahllithographie die am häufigsten verwendete Technik. Aufgrund des hohen Kosten- und Zeitaufwandes ist es nicht möglich, diese Technik für Wafermaßstab-Herstellung in der industriellen Anwendung einzusetzen.
In dieser Arbeit wird eine alternative Technologie zur Herstellung von planaren Bauelementen mit isolierten Grabenelektroden und Kanalabmessungen von wenigen Hundert Nanometer bis unter 100 nm vorgestellt. Gräben kleiner als ein Mirkometer werden zunächst auf Silizium-Substraten strukturiert und anschließend mit einer isolierenden SiO2 Schicht aufgefüllt. Diese hilft dabei die gewünschten Elektrodenabstände, also die gewünschte Kanallänge, zu erreichen.
Die Flexibilität des neuen Herstellungsverfahrens ermöglicht es nicht nur verschiedenen Kanallängen und Bauelement-Geometrie, sondern auch die Verwendung verschiedener Materialien für Elektroden und organischen Kanäle. Dies wiederum ermöglicht eine Vielfalt von potentiellen Anwendungen der hybriden Bauelemente. In dieser Arbeit wurde 6,13-bis (triisopropylsilylethinyl)-Pentacen (TIPS-Pentacen) Lösung und metallfreie Phthalocyanin als organisches Material verwendet und als Elektrodenmaterial diente Gold. Die entstandenen auf TIPS-Pentacen-Lösung basierenden planaren hybriden Bauelemente wurden für potentielle Anwendungen als optische sowie magnetoresistive Sensoren getestet.:Table of Contents
Bibliografische Beschreibung 1
Chapter 1. Introduction 3
1.1 Organic-inorganic hybrid electronics 4
1.2 Inorganic semiconductors versus organic semiconductors 5
1.3 Electronic properties of a molecular layer 5
1.4 Vertical HEDs and planar HEDs 6
Chapter 2. Wafer-scale fabrication approach for planar HED-TIEs 8
2.1 Overview of nano-patterning techniques 8
(a) Electron beam lithography (EBL) 8
(b) Nanostencil lithography (NSL) 8
(c) Nanoimprint lithography (NIL) 9
2.2 Fabrication of planar organic-inorganic HED-TIEs 12
2.2.1 Trench refill approach for fabricating HED-TIEs 12
2.2.1.1 Deposition of the trench refill layer 15
2.2.1.2 Deposition of the organic channel material 16
(a) HED-TIE with thermally evaporated organic channel 16
(b) HED-TIE with solution processed organic channel 18
2.2.2 Spacer approach for fabricating HED-TIEs 21
2.2.2.1 Deposition of the isolation layer 23
2.3 Characterization techniques 26
(a) Electrical characterization 26
(b) Raman spectroscopy 26
(c) Photoluminescence spectroscopy 27
2.4 Summary and outlook 27
Chapter 3. Electrical characterization of HED-TIEs 29
3.1 Theoretical background 29
3.1.1 Space charge limited current (SCLC) conduction mechanism 29
3.2 Experimental details 32
3.3 Results and discussions 34
3.4 Summary and outlook 40
Chapter 4. Application of HED-TIEs as optical sensors 41
4.1 Photosensing properties of TIPS-pentacene based HED-TIEs 41
4.1.1 Theoretical background 41
4.1.2 Experimental details 43
4.1.3 Results and discussions 44
4.1.4 Summary and outlook 49
4.2 Photosensing properties of TIPS-pentacene based HED-TIEs with Au nanoparticles in the channel matrix 50
4.2.1 Theoretical background 50
4.2.2 Experimental details 51
4.2.3 Results and discussions 52
4.2.4 Summary and outlook 59
Chapter 5. Application of HED-TIE devices as magnetoresistive sensors 61
5.1 Theoretical background 61
5.1.1 Organic spintronics 61
5.1.2 Mechanisms of organic magnetoresistance (OMAR) 65
(a) Bipolaron model 68
(b) Electron-hole (e-h) pair model 69
(c) Exciton–charge interaction model 70
5.2. OMAR measurements on TIPS-pentacene OFETs and HED-TIEs 71
5.2.1 Experimental details 71
5.3 Results and discussions 73
5.4 Summary and outlook 79
Chapter 6. Summary and outlook 81
References 86
List of Figures 97
List of Tables 103
List of Abbreviations 104
Acknowledgements 106
List of Publications 108
List of Conference Presentations and Posters 109
Selbstständigkeitserklärung 111
Curriculum Vitae 112
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Ultra precision metrology : the key for mask lithography and manufacturing of high definition displaysEkberg, Peter January 2011 (has links)
Metrology is the science of measurement. It is also a prerequisite for maintaining a high quality in all manufacturing processes. In this thesis we will present the demands and solutions for ultra-precision metrology in the manufacturing of lithography masks for the TV-display industry. The extreme challenge that needs to be overcome is a measurement uncertainty of 10 nm on an absolute scale of more that 2 meters in X and Y. Materials such as metal, ceramic composites, quartz or glass are highly affected by the surrounding temperature when tolerances are specified at nanometer levels. Also the fact that the refractive index of air in the interferometers measuring absolute distances is affected by temperature, pressure, humidity and CO2 contents makes the reference measurements really challenging. This goes hand in hand with the ability of how to design a mask writer, a pattern generator with a performance good enough for writing masks for the display industry with sub-micron accuracy over areas of square meters. As in many other areas in the industry high quality metrology is the key for success in developing high accuracy production tools. The aim of this thesis is therefore to discuss the metrology requirements of mask making for display screens. Defects that cause stripes in the image of a display, the so called “Mura” effect, are extremely difficult to measure as they are caused by spatially systematic errors in the mask writing process in the range of 10-20 nm. These errors may spatially extend in several hundreds of mm and are superposed by random noise with significantly higher amplitude compared to the 10-20 nm. A novel method for measuring chromium patterns on glass substrates will also be presented in this thesis. This method will be compared to methods based on CCD and CMOS images. Different methods have been implementedin the Micronic MMS1500 large area measuring machine, which is the metrology tool used by the mask industry, for verifying the masks made by the Micronic mask writers. Using alternative methods in the same system has been very efficient for handling different measurement situations. Some of the discussed methods are also used by the writers for calibration purposes. / QC 20110517
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