Le début d'un parcours prometteur
C'est d'abord par la chimie et la biologie que Marie Merlin entre dans le monde scientifique, avec l'obtention d'une licence à l'Université Grenoble Alpes. Elle poursuit ses études à l'École Nationale Supérieure des Mines de Nancy, où elle se spécialise en génie industriel et sciences des matériaux.
Après un premier stage au CEA-Leti en 2022, Marie choisit d'y revenir pour réaliser sa thèse. Attirée par la diversité de compétences et de technologies, elle y voit l'opportunité d'explorer son sujet de recherche sous plusieurs angles, en lien étroit avec les réalités industrielles.
Depuis octobre 2024, Marie s'intéresse au siliciure de titane, un composé obtenu à partir d'une réaction entre le titane et le silicium. Son objectif ultime est d'intégrer ce composé dans les transistors nouvelle génération et basse consommation de type FD-SOI, une technologie de pointe dans le domaine des semi-conducteurs.
A l'occasion de la conférence MAM, elle a présenté un poster sur la relation entre le dopage au phosphore et la siliciuration du titane. Un sujet qui a retenu l'attention du jury, impressionné par la qualité de son travail, d'autant plus remarquable qu'il s'agit de ses premiers mois en thèse. Marie décroche ainsi le prix du meilleur poster :
« Je n'y suis pas allée avec l'idée de remporter un prix. J'avais surtout à cœur de présenter le fruit de plusieurs mois de travail intensifs au laboratoire », confie-t-elle, encore ravie de cette récompense. « J'ai beaucoup apprécié le format intimiste des présentations posters, avec la discussion directe. »
Vers des transistors FD-SOI toujours plus performants
Les enjeux de la thèse de Marie sont à la fois techniques et stratégiques. Aujourd'hui, deux grandes familles de transistors coexistent : les FinFETs et les FD-SOI.
« Je cherche à transposer les avantages du siliciure de Ti, déjà intégré aux FinFETs, sur une technologie FD-SOI » explique-t-elle, « en particulier pour réduire les températures de traitement et ainsi permettre la miniaturisation, tout en conservant de bonnes performances électriques. »
En effet, si les FinFETs utilisent déjà des siliciures de titane (TiSiₓ) pour garantir une faible résistivité de contact, les FD- SOI reposent encore majoritairement sur des alliages à base de nickel (Ni(Pt)Si).
L'introduction du titane dans les architectures FD-SOI soulève plusieurs défis, notamment sur les plans thermique et structurel, en lien avec la stabilité des phases formées. L'ambition de Marie est de parvenir à une structure optimisée avec une interface unique, afin de minimiser la résistance spécifique de contact. Cela implique ainsi d'étudier plusieurs volets : la métallisation, le traitement thermique et l'ingénierie de surface.
Les premiers résultats qu'elle a présentés montrent qu'en dopant les plaques de silicium, il est possible de modifier la diffusion du silicium dans le titane. « En partant d'échantillons et d'analyses existants, j'ai essentiellement réalisé un travail de caractérisation et d'interprétation de données », ajoute Marie, soulignant l'importance du soutien qu'elle a reçu de la part de ses collègues au laboratoire.
Une thèse au service des technologies de demain
Ses recherches contribuent activement aux objectifs majeurs de la ligne pilote FAMES, une initiative européenne qui vise à renforcer les capacités de l'UE en matière de semiconducteurs, ainsi qu'à assurer sa souveraineté technologique.
L'une des briques de cette initiative se concentre sur l'industrialisation des technologies avancées sur substrats FD-SOI pour des applications dans les télécommunications, l'automobile ou les dispositifs intelligents. Plus concrètement, cette avancée participe à la mise au point des smartphones 5G et des réseaux 6G, des radars et lidars pour les véhicules autonomes et des composants pour l'intelligence artificielle embarquée.