CIFRE - Full vertical Non-Volatile Memory architecture development for standalone memory application

Contexte : 2025 est une année importante pour STMicroelectronics, car elle marque 20 ans de leadership sur le marché des mémoires EEPROM non volatiles avec plus de 40 milliards d'unités vendues pour l'automobile, l'électronique grand public, l'automatisation industrielle et les appareils médicaux. La technologie actuelle basée sur un nœud de 110 nm propose la plus petite cellule mémoire EEPROM de 0,58 µm² en production du marché. Cependant, de nouveaux concurrents attaquent notre position de leader en utilisant des émulations d'EEPROM avec des cellules mémoire type flash de 0,33 µm² basées sur un nœud technologique de 90 nm et une taille de produit divisée par deux pour les applications mobiles. De plus, les concurrents pourraient proposer une nouvelle feuille de route basée sur leurs technologies flash avancées de 65 nm à 40 nm. Notre réponse stratégique consiste à cibler une réduction de la taille des cellules mémoires EEPROM jusqu’à 0,065 µm² à l'aide d'un nœud technologique 90 nm, dans le but de fournir les produits les plus petits et les plus rentables du marché. L'objectif de ces nouvelles investigations est de soutenir ce plan stratégique en préparant une nouvelle feuille de route basée sur ces architectures mémoires innovantes, tout en maintenant un coût de production faible.

Aspects innovants :  L’architecture EEPROM standard présente plusieurs limites en termes de réduction de la taille du point mémoire. Afin de rependre aux futurs besoins du marché des mémoires stand-alone, nous devons développer une nouvelle génération de cellules mémoire pour accompagner l’évolution de la feuille de route de nos clients. L’étudiant aura pour objectif l’investigation de nouvelles solutions de cellules de mémoire (cellules a grille flottante et cellule type SONOS), basées sur de nouvelles architectures innovantes entièrement intégrées dans des tranchées (transistors mémoires verticaux et de sélections). En outre, l’étudiant aura également pour mission l’évaluation de nouveaux modes de fonctionnement des cellules, suivant les mécanismes électriques FN (fowler nordheim) et HCI (Hot carrier injection) pour les opérations de programmation/effacement du point mémoire, conformément aux exigences clés des applications ciblées : haute densité, haut niveau de fiabilité et granularité par byte pour les opérations d'effacement.

Par ailleurs, ces nouvelles solutions architecturales pourraient être déployées sur des nœuds technologiques avancées de 40 nm et 28 nm, offrant une alternative intéressante aux cellules mémoire eSTM à grille divisée (split gate memory) conventionnelles.

Méthodologie : les activités clés porteront sur l'étude de nouvelles architectures de cellules mémoires innovantes, des expériences sur les procédés de fabrication avancés, des simulations TCAD, des caractérisations électriques et études avancées sur les mécanismes d'écriture/effacement du point mémoire.

Ce travail sera réalisé en partenariat entre STMicroelectronics, le laboratoire académique IM2NP de Marseille ainsi que le client final.  

Mots clés : mémoire NVM, architecture de cellule mémoire verticale avancée, applications stand-alone, investigation des mécanismes de programmation/effacement du point mémoire et fiabilité, études des procédés de fabrication. 

Votre profil : Vous êtes issu d'un cursus en physique du semi conducteur et vous avez dans l'idéal un connaissance des Non-Volatile Memory.