Academic literature on the topic 'Lithographie par faisceau d'électrons'

La réalisation d’optiques de grandes dimensions est un élément clé à la réussite de la lithographie Extrême-Ultraviolet à 13,5 nm. Leur intégration dans les appareils de production doit permettre d’acheminer un flux lumineux intense de la source jusqu’au wafer et ainsi d’augmenter la productivité. Nous avons étudié et développé des systèmes multicouches à base de molybdène et silicium. Leurs structures ont été étudiées par réflectométrie des rayons X et leurs performances mesurées à 13,5 nm sous rayonnement synchrotron. Les résultats ont révélé une réflectivité à 13,5 nm limitée principalement à cause de la faible qualité des interfaces due à l’inter-diffusion des 2 matériaux. Nous avons aussi porté une attention particulière au traitement de substrats asphériques de grandes dimensions. Nous avons notamment utilisé des techniques de masquage permettant de contrôler les épaisseurs déposées sur des diamètres de près de 500 mm et malgré des flèches proches de 100 mm<br>The development of large optics is a crucial point for the success of the EUV lithography at 13. 5 nm. The integration of large collectors into steppers allows a gain in the collecting beam and thus improves the throughput. We have studied and developed reflecting molybdenum and silicon multilayers at 13. 5 nm. Structures were analyzed using grazing incidence reflectometry and performances were measured under Synchrotron radiation at operating wavelength. The diffusion observed between the two materials at each interface severely reduces the total reflectivity at 13. 5 nm. We have also studied coatings on large aspherical substrates. To control the gradient profile coatings on large concave collectors ( clear aperture of 500 mm and sag about 100 mm), we have used with success the masking technique

L’étude porte sur le transport, électronique et de spin, dans des microstructures et nanostructures à base de silicium, le matériau phare de l’industrie microélectronique. Nous avons étudié un procédé de lithographie assistée par microscope à force atomique (AFM) pour fabriquer des nanofils sub-100-nm ultraminces (8 à 15 nm) de silicium, connectés à une structure de test sur silicium sur isolant (SOI). Les mesures électriques ont mis en évidence le comportement de transistor à effet de champ (FET) des nanocircuits. Le piégeage des électrons aux défauts d’interfaces et de l’oxyde, est la cause de la déplétion cumulative des fils ultraminces au cours des mesures successives I(V). Le dépiégeage peut être contrôlé par application d’une tension sur la grille du nanofil. Les fils ont ainsi révélé un effet mémoire (écriture/lecture par piégeage/dépiégeage sous tension de grille positive/négative). Nous avons par ailleurs étudié le transport du spin dans un canal de silicium. L’étude théorique a souligné la possibilité d’utiliser un faible champ magnétique pour manipuler le spin en obtenant des longueurs de précession et de diffusion de spin micrométriques, compatibles avec la technologie actuelle. L’injection et la collecte électriques ont été réalisées dans un dispositif mémoire magnétique intégrée sur silicium (MEMIS), similaire à un SpinFET. Néanmoins, la qualité des jonctions hybrides métal ferromagnétique/isolant/silicium (FMIS) conditionnent l’efficacité d’injection et de collecte du spin et de l’effet de magnétorésistance ; dans ce sens, nous avons exploré quelques techniques d’élaboration de jonctions Co/AlO/Si et Co/MgO/Si avec des oxydes minces de l’ordre du nanomètre. Nous avons obtenu des jonctions FMIS avec une injection électrique par tunnel direct, ce qui présente une piste prometteuse pour l’injection cohérente du spin. Nous avons également caractérisé des jonctions redresseur semiconducteur ferromagnétique /semiconducteur (MSS) du type Ge3Mn5/Ge qui se sont avérées très intéressantes pour l’injection du spin<br>This thesis work deals with the study of transport properties, of both charge and spin, in silicon-based microstructures and nanostructures. We have studied the fabrication process of connected low section (100 x 8 nm2) silicon nanowires (SiNWs) using atomic force microscope (AFM) lithography on thinned silicon on insulator (SOI) samples. Electrical measurements highlighted typical Field Effect Transistor (FET) behaviour of these SiNWs. Electron trapping in oxide or at interfaces is responsible of the cumulative depletion of the wires during the successive I(V) measurements. Electron release is obtained by application of a voltage on the wire gate. So the wires exhibited a memory effect in which the writing / reading process occurs by electron trapping / de-trapping controlled by application of a positive / negative voltage on the device gate. Furthermore, we studied the spin transport in a silicon substrate. Numerical evaluation of spin transport in drift-diffusive regime reveals spin diffusion and spin precession lengths of several microns, under a weak external magnetic field. Such dimensions are compatible with present technology of ICs. Electrical measurements carried out on a magnetic memory integrated on silicon (MEMIS), specially designed for this study, showed electron injection and collection efficiency. However, no magnetoresistance was detected probably due to the low quality of interfaces in the hybrid heterojunctions ferromagnetic metal/insulator/silicon (FMIS). Thus, we proposed to test extra FMIS structures such as Co/AlO(~1 nm)/Si and Co/MgO(~1 nm) /Si, fabricated with less thermal treatments. The direct tunnelling transport in oxide was obtained in these junctions, which would allow spin injection coherence in prospective spin devices. Finally, we have characterized rectifying junctions Ferromagnetic semiconductor/semiconductor (MSS) such as Ge3Mn5/Ge which seem to be particularly suitable for spin injection

La luminescence se trouve totalement modifiée (inhibée ou exaltée) au voisinage de nanoparticules métalliques. Cette interaction entre luminophores et nanoparticules métalliques met en jeu de nombreux processus et dépend de paramètres dont le rôle est discuté. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié l’influence précise de la taille de nanoparticules d’or et d’argent et de la distance séparant ces nanoparticules des luminophores. Pour atteindre cet objectif, la géométrie des nanoparticules et la distance entre nanoparticules et luminophores ont été maîtrisées à l’échelle nanométrique à l’aide de la lithographie électronique et des techniques de dépôt moléculaire couche par couche. Au voisinage des nanoparticules d’argent, se manifeste une inhibition de luminescence qui tend à disparaître au fur et à mesure que la taille des nanoparticules augmente. S’agissant des nanoparticules d’or, l’inhibition, observée pour des dimensions inférieures à la centaine de nanomètres, cède la place à l’exaltation pour des diamètres supérieurs. En réalité, l’exaltation apparaît uniquement lorsque les positions des résonances plasmons sont décalées vers les grandes longueurs d’onde comparativement à la longueur d’onde d’émission du luminophore. L’exaltation de luminescence semble être corrélée à la désexcitation radiative de l’état plasmon excité par la luminescence des nanocristaux. Ce transfert d’énergie du luminophore vers les nanoparticules métalliques est également mis en évidence en faisant varier la distance entre les deux objets. L’inhibition et l’exaltation diminuent lorsque l’on s’éloigne des nanoparticules et suivent une loi caractéristique d’une interaction dipôle-dipôle<br>Luminescence can be modified (enhanced or quenched) by metal nanoparticles. The interplay between fluorescent dyes and metal nanoparticles involves numerous processes and depend on numerous parameters. Their influence on luminescence is still debated. In this study, we focus on nanoparticle size and distance between fluorescent species and nanoparticles. For this purpose, gold and silver nanoparticles are elaborated by electron beam lithography which offers the possibility to control the nanoparticle geometry. The distance between fluorescent dyes and metal nanoparticles is controlled by layer by layer deposition. Quenching is observed near silver nanoparticles but this phenomenon decreases when the nanoparticle size increases. Enhancement is observed near gold nanocylinder for the largest size. Enhancement occurs when the localized surface plasmon resonance of the nanoparticle is redshifted compared with fluorescent specie wavelength emission. Enhancement can be related to the excitation of localized surface plasmon resonance by fluorescence. This energy transfert from fluorescent species to metal nanoparticles is observed by increasing the distance between these objects. The enhancement and quenching phenomena decrease with the distance. This enhancement and quenching decrease can be related to a dipole-dipole coupling

Dans cette thèse, nous étudions les caractéristiques de diffusion de nanostructures plasmoniques tout en adaptant et améliorant l'holographie hétérodyne numérique, qui est une technique d'imagerie plein champ pour mesurer en trois dimensions le diagramme de rayonnement. En outre, nous avons effectué de nombreuses mesures spectroscopiques pour enregistrer les spectres de diffusion de nanoobjets uniques. Afin d'obtenir une compréhension plus profonde des caractéristiques du champ diffusé que nous mesurons, nous avons développé un modèle numérique basé sur la méthode des éléments finis. Ce modèle nous a permis de simuler le champ proche et le champ lointain d'une nanostructure avec une onde incidente en réflexion ou en transmission. Nous obtenons un excellent accord entre nos résultats expérimentaux et calculés. Dans cette thèse, nous avons étudié de nombreux nanostructures d'or fabriquées sur du verre par lithographie électronique. Des structures simples nous ont permis de valider la technique. Des objets plus sophistiques nous ont ensuite permis de constater que leur diagramme de diffusion est extrêmement sensible aux facteurs externes et internes, tels que la polarisation et la longueur d'onde de la lumière incidente ou la géométrie de la structure et sa longueur d'onde de résonance. En outre, nous montrons que la technique de l'holographie hétérodyne photothermique mesure directement l'augmentation de la température, et ainsi, se présente comme une nouvelle méthode pour étudier la distribution de la chaleur dans des nanostructures plasmoniques.

Ce travail de thèse a porté sur la réalisation d'un capteur d'espèces biologiques en solution à partir de réseaux organisés de nanofils de silicium opérant sur le mode d'un transistor à effet de champ à "grille biologique". Cette nouvelle génération de biocapteurs vise à être intégrée dans des systèmes de détection ultrasensibles et compacts destinés à des applications médicales et militaires. Nous proposons la réalisation des transistors à nanofils de silicium suivant une approche dite "top-down". Cette méthode, qui consiste à graver les nanofils dans une couche mince de silicium, permet un contrôle précis de leur positionnement, contrairement à l'approche "bottom-up", qui utilise des nanofils obtenus par croissance CVD. Ceci permet l'obtention de transistors aux caractéristiques électriques reproductibles et facilite leur intégration. La première partie de nos travaux a ainsi concerné le design et la fabrication de transistors à nanofils de silicium suivant une approche top-down. Ce travail de développement technologique a permis la réalisation de composants que nous avons caractérisés à sec puis adaptés à un fonctionnement en milieu liquide. La seconde partie de nos travaux a porté sur la réalisation de mesures en solution. La validation du fonctionnement de notre transistor en mode capteur a été démontrée par le suivi de variations de pH. Notre étude a ensuite eu pour objet la mise en valeur de l'ensemble des paramètres influençant les performances du capteur (choix de la tension de grille, de la force ionique, influence de la microfluidique,. . . ), la compréhension de ces facteurs étant indispensable à la réalisation de mesures biologiques fiables<br>This work focuses on biological sensors based on an array of silicon nanowires operating as a field-effect transistor with a "biological gate". This new kind of biosensors is devoted to be integrated into ultrasensitive and compact detection systems for medical and security applications. We propose to fabricate silicon nanowire transistors in a "top-down" approach. This method, which consists in etching nanowires in a thin film, allows to precisely control nanowire position, contrary to the bottom-up approach, which uses CVD-grown nanowires. This enhances the reproducibility of the electrical characteristics of the transistors and eases their integration into a fluidic environment. The first part of our work focuses on the design and fabrication of top-down silicon nanowire transistors. These technological efforts lead us to characterize fabricated transistors in ambient air before integrating them into a liquid environment. The second part presents the results of real-time electrical measurements performed in solution. We demonstrate that our transistor can work as a sensor by monitoring pH variations. Then our study highlights the parameters affecting the sensor sensitivity (gate voltage value, ionic strength, microfluidics,. . . ), considering that the understanding of these factors is essential to perform reliable monitoring of biological interactions

Le dépôt électrochimique de cuivre est utilisé pour la fabrication d'interconnects pour circuits intégrés à l'échelle micro et sub-micrométrique. Dans ce cadre, le premier objectif de cette thèse consiste à étudier la faisabilité de l'emploi associé du courant pulsé et du milieu citrate en vue du remplissage complet des structures à facteur de forme élevé. La méthodologie utilisée comporte la conception et la solution numérique d'un modèle qui représente les mécanismes de transport et de réaction des espèces complexés de cuivre en milieu citrate, ainsi que les réactions électrochimiques aux frontières électrolyte-électrode. L'étude permet d'identifier et de comprendre les effets associés aux paramètres d'impulsion et à la chimie du milieu citrate sur la distribution de courant. Le rôle de l'impulsion anodique est essentiel: durant cette impulsion la dissolution de cuivre est accompagnée d'une génération de protons due aux réactions de complexation. La cinétique de dépôt en milieu citrate, très sensible au pH, est ainsi avantagée au fond de la structure au début de l'impulsion cathodique suivante. Vers la fin de cette impulsion, le milieu citrate assure une inhibition uniforme de la cinétique de dépôt. Le choix judicieux de la composition de l'électrolyte, notamment le degré de complexation, et l'adaptation des paramètres d'impulsion à l'évolution des dimensions de la structure lors du remplissage, peuvent contribuer au dépôt préférentiel au fond de la structure et entraîner, en conséquence, une réduction de la profondeur. Ainsi, vers la fin du remplissage, les limitations par transport de matière associées à la réduction de l'épaisseur des cavités peuvent être contournées. Un deuxième objectif de la thèse concerne le dépôt électrochimique à travers masques lithographiques pour la fabrication d'objets micromécaniques. Une stratégie originale est présentée, basée sur l'emploi d'une variation locale de hauteur de masque en vue d'uniformiser la distribution du courant.

Ce mémoire de thèse est consacré au développement de méthodes de localisation des boîtes quantiques (BQs) d’InAs produites par épitaxie par jets moléculaires de source solide sur des substrats d’InP(001). De telles boîtes quantiques, grâce à leurs propriétés physiques spécifiques, sont très attractives pour la nouvelle génération de composants optoélectroniques et photoniques telles que des sources solides de lumière de type « nanolaser à émission contrôlée » ou « émetteur de photons uniques ». Elles pourraient ainsi être employées dans la cryptographie quantique ou pour l’information quantique. Les BQs d’InAs/InP, grâce à la longueur d’onde d’émission autour de 1,55 μm, sont très intéressantes pour les applications nécessitant une transmission de l’information par télécommunications optiques. Les méthodes de localisation de BQs que nous avons étudiées, combinent les avantages des BQs dites « auto-organisées » (bonnes propriétés structurales et optiques) avec la possibilité de contrôler leur position sur une surface afin, par exemple, de savoir les positionner à l’endroit du mode optique d’une micro-cavité pour conduire au couplage optimum du mode excitonique de la BQ avec le mode optique de la microcavité. Ce positionnement contrôlé est un des verrou qui limite actuellement leur exploitation dans les dispositifs optoélectroniques et photoniques qui utiliseront des boîtes quantiques uniques<br>This thesis is devoted to the development of positioning methods of InAs quantum dots (QDs) grown by molecular beam epitaxy on InP(001) substrates. Such QDs, thanks to their specific physical properties, are very attractive for the new generation of optoelectronic and photonic devices such as "controlled emission nanolasers" or "single photon emitters". They can be applied for example in quantum cryptography, quantum information and quantum computation. The InAs/InP QDs, due to their emission wavelengths at 1. 55μm, are very interesting for applications for which the optical transmission of information will be necessary. The methods of QDs localization which we studied, combine the advantages of QDs known as "self-organized" (good structural and optical properties) with a possibility of controlling their spatial arrangement, for example, to localize them at the place of an optical mode of a microcavity that allows the optimum coupling of the excitonic mode of the QD with the optical mode of the microcavity. This controlled positioning is one of the issues which currently limit their exploitation in the optoelectronic and photonic devices which will use single QDs

Nous avons developpe un logiciel de simulation qui permet, par une methode de monte carlo, de modeliser les procedes de lithographie par faisceau d'electrons. Cette methode permet de reconstituer les trajectoires des electrons dans l'echantillon ainsi que la distribution de leurs depots d'energie. Le logiciel simule ainsi l'image latente formee par le faisceau electronique dans la resine et permet par suite l'etude qualitative et quantitative des effets de proximite. En simulant la retrodiffusion des faisceaux electroniques par des cibles massives, nous avons compare nos calculs theoriques avec les resultats experimentaux. Les distributions simulees sont en bon accord avec les spectres obtenus. A partir de la distribution de la densite d'energie deposee par un faisceau ponctuel nous avons determine la fonction de proximite. Nous avons simule la courbe de sensibilite de la resine sal 601 et estime la valeur de la densite d'energie seuil pour les conditions de developpement etudiees. Nous avons mis en evidence les diverses formes des effets de proximite en simulant des traces de diverses geometries. Dans le cas des lignes isolees, nous avons etudie l'evolution des effets d'intraproximite avec la largeur de la ligne. Les effets d'interproximite sont etudies en modelisant le trace de reseaux de lignes equiespacees. Pour des tolerances fixees sur la hauteur et la largeur des lignes, nous avons calcule les latitudes de dose et deduit la resolution ultime pour differentes valeurs de l'epaisseur de la resine. Le procede de double exposition propose pour l'amelioration de la resolution de la lithographie par electrons a ete simule. Nous avons optimise le flux et la penetration du rayonnement uv utilise dans ce procede. Nous avons etudie l'effet de la topographie du substrat et de la resine sur les traces lithographiques. Une methode de compensation est proposee