CENTRALE LYON - Doctorant Développement de résines vertes pour l’assemblage microélectronique à base de Lignine et de chitosane

Les techniques de micro/nanofabrications sont impliquées dans un grand nombre de secteurs d’activité (santé, automobile, télécommunication, photovoltaïque, internet des objets…). La micro/nanofabrication et le packaging des circuits intégrés et systèmes microélectroniques, des microsystèmes électromécaniques (MEMS) ou des microsystèmes opto-électro-mécaniques (MOEMS) ou des puces microfluidiques font largement appel à la lithographie. Cette technique nécessite des résines photo- ou électro-sensibles permettant le transfert de motifs sur un substrat, en utilisant des polymères pétrosourcés et de solvants organique. L’objectif du projet de thèse est de développer des  résines biosourcées à faible impact environnemental pour la micro/nanofabrication et le packaging en microélectronique. Ce travail se fera en cotutelle entre l’université de Sherbrooke au Canada et l’Ecole Centrale de Lyon (France).

Points forts:

·         Sujet multidisciplinaire (Chimie verte, techniques de micronanofabrication, packaging microélectronique),

·         Sujet transnational France /Canada

·         Sujet sur la réduction de l'impact environnemental des procédés de micronanofabrication

·         Environnement proche de l'industrie (C2MI, Bromont, Ca)

Contexte:

Le projet de thèse sera en co-tutelle entre l’INL UMR CNRS-Ecole Centrale de Lyon (France) et le LN2-IRL Université de Sherbrooke/CNRS). Le doctorant travaillera en collaboration avec Kemitek (Canada) et l’IMP (Lyon) spécialistes de la lignine et du chitosane, respectivement.

Domaines scientifiques :

Les techniques de micro/nanofabrications sont impliquées dans un grand nombre de secteurs d’activité (santé, automobile, télécommunication, photovoltaïque…). Le packaging des puces microélectroniques, la fabrication de microsystème électromécanique (MEMS) ou des microsystèmes opto-électro-mécaniques (MOEMS) ou de circuits microfluidiques tout comme la fabrication des circuits intégrés font largement appel à la lithographie. Cette technique nécessite des résines photo- ou électro-inscriptibles permettant le transfert de motifs sur un substrat.

Pour réaliser ces étapes de lithographie, il est nécessaire d’utiliser des résines de lithographie dont le cahier des charges est différent de celui des résines utilisées pour la fabrication des transistors. Les dimensions critiques à atteindre sont certes moins  importantes (1-100 µm) mais elles doivent permettre de réaliser des films d’épaisseurs bien supérieures (plusieurs micromètres à plusieurs dizaines de micromètres) et possédant une très bonne stabilité thermique, mécanique et chimique.

Aujourd’hui ces résines sont d’origine pétrosourcées et font largement appel à des solvants organiques et à des produits chimiques. Il a été démontré que l’utilisation de résines alternative biosourcées pouvait permettre de réduire par un facteur 2 à 3 l’impact environnemental des étapes de lithographie.

Mots-clefs : Microfabrication, lithographie, résine biosourcées, chimie, green packaging, Lignine, Chitosane, microélectronique.

Objectifs de la thèse :

Dans le cadre de ce projet, le/la doctorant.e recruté.e aura pour objectifs :

·         Dévolopper une résine epoxy biosourcés similaire à la SU8. Pour ce faire, la personne recrutée utilisera les synthons issus de la lignine développée par Kemitek et devra le cas échéant les modifier notamment pour les rendre solubles dans des solvants verts. Elle devra aussi les formuler pour les rendre compatibles avec la lithographie UV (i, g, h lines).

·         Développer une résine composite utilisant à la fois le chitosane et les epoxy-lignine. Une des verrous sera de trouver un solvant compatible pour les deux types de composés ou le cas échéant de les modifier de manière adaptée. Il faudra ensuite, formuler le composite de manière à permettre sa réticulation sous UV lors de la lithographie.

Dans les deux cas, il faudra évaluer la qualité des motifs obtenus (LER, Contraste, rapport d’aspect…).

Pour réaliser son projet la personne recrutée bénéficiera des compétences des différents partenaires impliqués en chimie de la lignine (Kemitek), en chimie des chitosanes (IMP), et en nanotechnologie (INL et LN2). La personne recrutée bénéficiera aussi des infrastructures de prototypage industriel du Centre de Collaboration MiQro Innovation, le C2MI (spray coating, inkjet printer…), des infrastructures de micro/nanofabrication et caractérisation du 3IT, de la plateforme technologique Nanolyon (Photomasker, salle blanche, AFM, MEB…).

La thèse se fera en cotutelle entre l’Université de Sherbrooke et l’Ecole Centrale de Lyon. La personne recrutée devra donc partager son temps de recherche entre Lyon (INL et IMP, France) et Sherbrooke (LN2 et C2MI, Canada). Elle sera probablement amenée à réaliser des expériences au centre de transfert technologique (CCTT) de Kemitek (Canada). Il est prévu approximativement un séjour de 18 mois en France et 18 mois au Canada.

Compétences qui seront développées au cours du doctorat :

Le sujet concerne le domaine de la microéléctronique. La thèse se faisant entre la France et la Canada, la personne recrutée bénéficiera d’une expérience internationale.

La personne recrutée développera des compétences en sciences des matériaux, en chimie verte, microfabrication et dispositifs/systèmes microélectroniques. Elle développera ses capacités à travailler en collaboration avec de multiples partenaires et à présenter son travail dans un contexte international lors de réunion de travail du consortium. Enfin elle bénéficiera d’un environnement représentant la chaîne de valeur de la filière en microélectronique avec la chaîne d’innovation intégrée de l’Université de Sherbrooke.

Perspectives professionnelles après le doctorat :

L’ensemble des compétences développées (cf ci-dessus) permettront à la personne recrutée d’envisager une carrière tant académique qu’industrielle.