Le collage direct métallique, mécanismes physiques, caractérisation et intégration

Orateur : Soutenance HDR de Lea DI CIOCCIO

soutenance à l’Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) de Mme Léa DI CIOCCIO. Les travaux présentés sont : Le collage direct métallique, mécanismes physiques, caractérisation et intégration. La miniaturisation des composants prévue par la loi de Moore a une limite, celle de la physique. Avec l’évolution des techniques de fabrication, la taille des composants continue de décroître. A l’échelle sub-micronique, des effets physiques parasites, autrefois sans importance, se trouvent grandement amplifiés. Les délais de transmission des signaux sont essentiellement dûs aux capacités parasites d’interconnexion des éléments actifs et non au délai de traversée de ces mêmes éléments. À cela s’ajoute un problème de diaphonie entre les pistes métalliques propageant les signaux. L’objectif en microélectronique est d’utiliser des méthodes de conception pour limiter ces effets tout en améliorant la taille, la vitesse, la consommation électrique et le coût des composants à semi-conducteur. L’intégration tridimensionnelle peut permettre d’aller au-delà de la loi de Moore pour les composants. Cette technologie qui consiste à envisager les composants en trois dimensions est une solution prometteuse puisqu’elle permet de continuer à miniaturiser les systèmes et de réduire les densités d’interconnections sans diminuer la taille des transistors. C’est ce que l’on appelle le More Moore. Cette technologie permet également d’empiler des fonctions ou des matériaux dissemblables sur un même support. Même si il ne s’agit pas là d’augmenter la densité d’interconnections mais plutôt d’innover en matière de systèmes, les étapes technologiques de base à maîtriser sont les mêmes. On parle dans ce cas de technologie More than Moore. Pour faire émerger cette technique de nombreuses recherches ont été menées sur les intra-connexions appelées Though Silicon Via (TSV) ou les inter-connexions entre puces. Pour ces dernières connexions, on recherche des technologies permettant une hybridation à très faible pas (inférieur à 10 µm), à faible désalignement et à basse température. C’est dans ce domaine que nous avons construit une thématique de recherche afin d’allier le collage direct de surface et l’intégration tridimensionnelle. Le collage direct permet de faire adhérer deux surfaces entre elles si des prérequis sont respectés. Cette technologie est utilisée pour la production de substrats de silicium sur isolant. Nous montrerons nos études et modélisation des phénomènes physiques du collage direct de surface métallique ou de surface patternées métal-oxyde. Nous mettrons en lumière l’approche originale de l’auto-assemblage sub-micronique de puce à plaque par la dérivation des préparations de surface du collage direct. Enfin nous montrerons notre analyse de la fiabilité des collages métalliques localisés pour l’intégration tridimensionnelle.

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