ICTS: Sala Blanca Integrada de Micro y Nano FabricaciónSBCNM-CSIC

NATIONAL MICROELECTRONICS 

CENTER (CNM)

D+T Microelectrónica, A.I.E.

MICROELECTRONICS INSTITUTE OF 

BARCELONA (IMB)

MICROELECTRONICS INSTITUTE OF MADRID 

(IMM)

MICROELECTRONICS INSTITUTE OF SEVILLA 

(IMSE)

LARGE SCALE FACILITY

(Integrated Clean Room)

Analog and mixed IC design

Compoundsemiconductors

Silicon‐basedmicro and nano systems

SPANISH COUNCIL FOR SCIENTIFIC RESEARCH (CSIC)

MINISTERIO DE ECONOMIA Y COMPETITIVIDAD

CNM‐CSIC: National Microelectronics Center

Main Clean Room• 1,500 m2 Class 100‐10,000• CMOS integrated circuits• Microsystems technologies• Nanolithography and 

nanofabrication

Back‐end Clean Room• 40 m2 Class 1000• Chip packaging• High Density FlipChip

ICTSICTS Integrated Micro and Nano FabricationClean Room

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”

• Spanish Large Scale Facility since 1994 / EU access program as LSF (2000-2003)

• Current Spanish access to large facilities program since 2005

• Free access to (limited complexity) projects at the facility, approved by external evaluation committee

• Open to EU + assoc., extended to Latin-American countries in 2010

Call Deadline Nº Projects

1 May 2006 18

2/3 Jan/Oct 2007 31/5

4 Mar 2008 51

5 Feb 2009 52

6 Feb 2010 55

7 Feb 2011 44

TOTAL 256

ICTS Access Program GICSERV

M&NT, MST,  MEMS, NEMS… What are they?  

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Second element of crust of the Earth after oxygen

Silicon does not exist free

Normally in form of SiO2

Microelectronics Fundamentals: The material

device

Miniaturised and cost‐effective instruments

Component orsubsystem

wafer

portable benchtop

Microelectronics Fundamentals: The technology. From the chip…  to an instrument

Micro and NanoIntegration

Importance of the Micro and Nano Technologies for Europe

• Recent adoption of the  European Strategy on Micro and Nanotechnologies, within the Digital Agenda  of the EC.

• The EC adopts the Key Eanbling Techologies (KET) concept

• The R&D Infrastructures are basic for Bridging the Valley of Death

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From ENIAC SRA:

Infotainment e-societyCommunicationEnergy & environment

Security & safetyHealth & wellness Transport & mobility

Micro and Nano Technologies:Enabling for Societal Challenges

6000 B $*

1400  B $

Semiconductors300 B $300 B $

Electronics

ServicesTelecom, Internet, Broadcast,  AAL,…

Consumer, Medical, Energy, Transport, Security, Space,…

Cornestone of High Tech economy

Source: Future Horizon: IFS  (2012 estimated*)

The Multiplier Effect of theMicro and Nanotechnologies

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• Portability: Small dimensions, Low weight

• Low cost: Planar technologies, Batch production

• Autonomy: Low power

• Ubiquity

• Reliability

• Smartness

Advantages of Miniaturisation

Scal

elim

itm

aste

red

byte

chno

logy

Tissues Cells Genes Proteins

Biocomplicity:APM

Stone

Wood

Iron

Silicon

Atoms

CNT Cells

DNANano size:

be closer to thebiological media toimprove specs

NanoTechnology: A crossroad

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Micro and Nano Technologies embedded in our lifes

ICTS SBCNM Main Pillars & R&D Activity

R&D

TrainingTechnology Transfer

•Semiconductor Devices

•Power Devices

• Integrated Circuits and Systems 

• Sensors, Actuators and MEMS 

• Nanoscale Devices and Actuators

• Lab‐on a chip, Polymer devices

idea

product

R&D Value Chain at SBCNM

MICRO & NANO INTEGRATED SYSTEMS

IMB‐CNM Research Focus

Key EnablingtechnologiesKey Enablingtechnologies

BioBio

EnergyEnergy

Sensors and Circuits:

Direct methanol micro fuel cell  (SU‐8 polymer) 

Participation in the ATLAS detector at CERN

Accelerometerwith self‐test 

system

On‐chip immunodiagnostic 

methods for bacterial detection

Optomechanicalsensors

Sensor needles for organ monitoring for 

transplantation

ARM – SoCbased platform

Integrated Circuits and Systems

• Low‐power RF circuits for wireless sensors• Remote‐powered and body‐implantable

systems• SoC & System electronics based on flexible 

platforms

1.1V 300μWAnalog hearing‐aids

Implantable systems for neural

recording/stimulation

RF integrated circuit

Power  modules integration and test

CMOS‐integrated nanomechanical mass sensor

CNT resonatorSi nanowires

Nanoscale devices

• Advanced nanofabrication methods• Novel nanometrology tools• Singular properties of nanostructures• Ultimate performance of nanoscale devices

RF source with amplitude

modulation at fmod=f (1st eigenmode)

Topography

Piezo

SFM control unit

Vibration amplitudeLock-in 2

Modulation signal at fmod(1st mode)

Lock-in 1Driving

signal at fres (2

nd

mode)

bimorph

CNT resonator

Large‐scale fabrication of CNT transistors

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: La importancia del Factor de escala

Cuando se reducen las dimensiones:

las relaciones L/S y S/V aumentan

las estructuras térmicas se calientan y se enfrían más rápido

las estructuras se calientan con menos energía

las estructuras padecen menos estreses térmicos

las estructuras tienen menos inercia mecánica

la difusión en un fluido es más rápida

la mezcla en los microcanales es más difícil

el efecto de tensión superficial crece

El consumo energético es distinto

…

Spin‐Off

Micro4Ener

Waves, tides, …WindWind

Entrepreneurs Fund Award MICRO4ENER: Microsystems for the 

detection of microorganismos

Otros Casos de Éxito (I)

Otros Casos de Éxito (II)

Otros Casos de Éxito (III)

Otros Casos de Éxito (IV)

Otros Casos de Éxito (VI)

Productos en pequeñas series (I)

Productos en pequeñas series (II)

• Qué pueden aportar las ICTS a la Industria ?:

• Investigación aplicada de calidad

• Realización de demostradores antes del paso a prototipado y de pre‐series

• Fabricación de pequeñas series en casos especiales

• Diseño interno y fabricación en Foundries externas, manteniendo la IP

• Facilidad de participación en grandes consorcios tecnológicos

• Formación en Alta Tecnología

• Alquiler de m2 de Sala limpia

• Asesoría para la instalación de Salas Blancas propias

Conclusiones:

Thanks for your attention!

Carles Cané IMB‐CNM Director carles.cane@imb‐cnm.csic.esEnric Cabruja IMB‐CNM Deputy Director  enric.cabruja@imb‐cnm.csic.esLuis Fonseca IMB‐CNM Deputy Director luis.fonseca@imb‐cnm.csic.esTeresa González IMB‐CNM Administrative Manager teresa.gonzalez@imb‐cnm.csic.esMiguel Zabala ICTS Manager miguel.zabala@imb‐cnm.csic.es

+34 93 594 77 00