Antennes miniatures en technologie intégrée silicium standard et membrane à nanofils à base de guides d'ondes à ondes lentes intégrés dans le substrat pour des applications aux longueurs d'onde millimétriques

par Anh tu Ho

Projet de thèse en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de Emmanuel Pistono et de Philippe Ferrari.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique - Laboratoire d'hyperfréquences et de caractérisation (laboratoire) depuis le 01-09-2015 .


  • Résumé

    Nous souhaitons à présent poursuivre ces travaux à très hautes fréquences dans deux technologies microélectroniques. En effet, en utilisant le concept d'onde lente proposé, ces guides pourraient être utilisés en technologie intégrée CMOS/BiCMOS avancée, où des TSV (pour Through Silicon Vias) seraient avantageusement utilisés pour s'affranchir des pertes diélectriques présentes dans le substrat silicium à pertes. Depuis deux ans, l'IMEP-LAHC collabore avec l'Institut Allemand IHP, pour la réalisation de circuits millimétriques dans le cadre d'une thèse en cours. Il s'agira à présent d'approfondir cette collaboration afin de réaliser des guides en technologie BiCMOS proposée par l'institut à base de TSV. Ce travail est très novateur et il sera notamment pertinent de l'utiliser pour la réalisation d'antennes nécessitant une épaisseur de substrat suffisante, le silicium devant alors être considéré pour cela en technologie intégrée standard. Ces travaux porteront donc sur l'apport des guides SIW à ondes lentes pour la conception d'antennes aux fréquences millimétriques et sub-THz en technologie intégrée silicium standard. Une seconde technologie utilisée comme interposeur et donc complètement compatible CMOS sera également étudiée. Cette technologie est basée sur le même type de membrane à nanofils que celui utilisé pour réaliser des lignes microruban à ondes lentes et à faibles pertes. Des antennes du type de celles déjà développées à basse fréquence3 en technologie PCB, seront développées sur ces membranes. L'objectif du doctorant sera donc de travailler sur le développement de réseaux d'antennes sub-THz en se basant sur les deux technologies microélectroniques : une technologie intégrée industrielle "standard" intégrant des TSV et une technologie à base de membranes à nanofils. Pour ces deux technologies, le doctorant devra notamment chercher à tirer parti des avantages des guides SIW à ondes lentes pour réaliser des réseaux d'antennes performants aux très hautes fréquences (entre 60 et 300 GHz). Des diviseurs de puissance, coupleurs et antennes devront dont être développés pour la réalisation de ces réseaux d'antennes.

  • Titre traduit

    Miniature antennas in standard integrated silicon technology and nanowire membrane based on integrated slow-wave waveguide in the substrate for applications at millimeter wavelengths.


  • Résumé

    We now want to continue this work at very high frequencies in two microelectronic technologies. Indeed, using the proposed concept of slow wave, these guides could be used in integrated CMOS / BiCMOS advanced technology, where the TSV (Through Silicon Vias to) would advantageously used to overcome the dielectric present in the silicon substrate losses. For two years, the GPEI-LAHC working with the German Institute IHP, to achieve millimeter circuits as part of an ongoing argument. It will now deepen this collaboration in order to achieve BiCMOS technology guides offered by the institute based on TSV. This work is very innovative and will be particularly relevant to use for the realization of antennas require a sufficient thickness of the substrate, the silicon must then be considered for this standard integrated technology. This work will therefore focus on the contribution of slow wave SIW guides for the design of antennas at millimeter and sub-THz frequency integrated standard silicon technology. A second technology used as interposer and therefore fully compatible CMOS will be investigated. This technology is based on the same type of nanowires membrane as that used for making microstrip lines in slow waves and with low losses. Antennas of the kind already developed low Frequence3 PCB technology will be developed on the membranes. The aim of the PhD student will be working on the development of sub-THz antenna arrays based on the two microelectronic technologies: industrial integrated technology "standard" incorporating TSV technology and membrane-based nanowire. For both technologies, the student will particularly seek to realize the benefits of slow-wave SIW guides to produce high-performance antenna arrays at very high frequencies (60 to 300 GHz). Power dividers, couplers and antennas which will be developed to achieve these antenna arrays.