Thèse Amélioration de la Fiabilité des Systèmes Basée sur une Technique de Caractérisation Innovante du Phénomène de Latchup Induit par les Radiations H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : I2S - Information, Structures, Systèmes Laboratoire de recherche : IES - Institut d'Electronique et des Systèmes Direction de la thèse : Frédéric WROBEL ORCID 0000000224371223 Début de la thèse : 2026-07-01 Date limite de candidature : 2026-05-29T23:59:59 L'arrivée de la voiture autonome accroît considérablement les enjeux de fiabilités. Cette avancée technologique ne pourrait être atteint sans l'accroissement des performances des systèmes embarqués qui intègrent toujours plus de fonctions tout en diminuant les coûts. Les dispositifs semi-conducteurs présentent de multiples sensibilités aux rayonnements naturels, qu'ils proviennent de l'espace ou de la Terre. Parmi ces sensibilités, les plus critiques pour les semi-conducteurs sont les effets destructifs. L'effet destructeur le plus fréquent est appelé SEL (Single Event Latchup), qui correspond au déclenchement d'un thyristor (Latchup) à la suite de l'impact d'une particule ionisante. La quantification des paramètres de conception influençant la sensibilité au SEL est complexe. La clarification des mécanismes de déclenchement est une étape clé pour renforcer la propriété intellectuelle et les produits avec un impact minimal sur la surface, améliorant ainsi leur compétitivité.
Plusieurs méthodes sont déjà utilisées pour gérer les risques liés au SEL dans les produits et technologies de semi-conducteurs. La plupart reposent sur des tests de rayonnement réalisés sur des dispositifs ou produits de test afin de quantifier leur robustesse face au SEL. Cependant, cette méthode engendre des coûts et des délais importants liés à la fabrication et à la mesure des structures de test.
Ce programme de doctorat vise à explorer une approche novatrice pour caractériser plus précisément l'influence de paramètres physiques sur la sensibilité aux rayonnements (SEL) sans essais sous radiation, en se basant uniquement sur des mesures électriques combinées à la TCAD en 3D. L'objectif est de réduire les coûts et les délais entre l'introduction de la technologie et la disponibilité des recommandations relatives à la SEL. Cette nouvelle approche proposée consiste à définir des structures de test spécifiques (groupes d'éléments de test ou TEG) représentatives du mécanisme de déclenchement du verrouillage par radiation (en se concentrant sur des paramètres critiques tels que la densité de prises, la distance source/puits, etc.). De plus, les structures mesurées électriquement seront modélisées à l'aide d'un outil TCAD 3D afin de combler l'écart entre la caractérisation électrique sans radiation et le SEL réel des produits. Les principaux paramètres facilitant le déclenchement du thyristor devront être validés à l'aide de données expérimentales existantes et futures, et corroborés par l'utilisation du laser SPA sur un banc d'essai dédié.
Deux technologies seront principalement étudiées dans le cadre de ce programme de doctorat : la technologie P18 comme cible et la technologie 40nm comme preuve de concept. L'un des objectifs de ce programme est de développer une méthodologie générique applicable à toute plateforme technologique. Les activités de ce programme
de doctorat porteront sur la conception des groupes d'éléments de test (TEG), les tests électriques de ces structures, ainsi que le développement de la structure TCAD et d'une méthodologie de simulation (afin de corréler la caractérisation électrique avec les mécanismes d'ionisation des particules conduisant au blocage parasite du thyristor). Ce programme pourra également inclure l'élaboration de recommandations de conception pour se prémunir contre les effets SEL et la validation de l'outil interne de vérification design.
Cette thèse s'effectuera dans l'équipe « modeling hardening » de l'organisation HiRel « High Reliability », en charge de la caractérisation et du durcissement des technologies fabriquées dans la compagnie face aux radiations naturelles. L'organisation HiRel présente également une activité de test sous radiation complémentaire aux travaux de modélisations.
Les mécanismes de latchup induit par des particules ionisantes est toujours mal compris. Le partenariat avec un grand groupe de la microélectronique permettra d'avoir des données technologiques qui permettront de mieux étudier la physique sous-jacente et d'apporter des solutions aux durcissement des futures technologies.

- De formation Bac +5, avec une spécialisation sur la physique des semi- conducteurs.
- Des compétences en électronique et en design
- Des compétences en communication écrite et orale en anglais.
- Des connaissances et/ou une expérience dans les domaines suivants seraient grandement appréciées :
+ Sur la problématique liée aux particules ionisantes sur l'électronique
+ Sur la caractérisation électrique de circuit