Analyse Expérimentale et Numérique des Contraintes Thermomécaniques Induites lors des Procédés Émergents de Fabrication de Puces Électroniques au moyen des Capteurs Embarqués

Résumé : Pour la détermination des contraintes thermomécaniques au niveau du silicium, les capteurs piézorésistifs (en rosette) composés de 4nMOS et 4pMOS ont été développés et embarqués dans des produits de la microélectronique.Les relations caractéristiques liant les grandeurs piézorésistives, électriques et mécaniques ont été établies.La détermination des grandeurs piézorésistives nécessite un test de calibration effectué ici à l’aide d’une machine de flexion quatre-points. Cette machine a été conçue et fabriquée dans le cadre de cette thèse et permet d’appliquer une contrainte uniforme uni-axiale dans l’échantillon de silicium et de déterminer ainsi les trois coefficients piézorésistifs.Les capteurs intégrés sur différentes technologies telles que CMOS65, BiCMOS55, CMOS40, BSI140 et PIC25 ont été calibrés avec cette machine.Ces capteurs MOS ont été utilisés dans les cas d’études des contraintes induites par le TSV (technologie CMOS65), par la mise en boitier avec un empilement 3D (technologie CMOS65) et un empilement 2D (technologie BiCMOS55).Les résultats donnent des composantes de contraintes (σyy, σzz) qui ne sont pas en bonne corrélation avec les résultats de simulations. Les réponses électriques des MOS orientés à 90° (direction [010]) par rapport à l’axe des x (direction [100]) sont mises en question, car le coefficient (π12) obtenu à partir de ce MOS agit directement sur les deux composantes de contraintes.D’autre part, les variations de contraintes dans la zone des capteurs, les variabilités inter-puces et inter-plaques perturbent les résultats.Intégrées dans la même structure de test de la technologie CMOS40, différents composants ont été étudiés, notamment les transistors MOS rosette, la structure bandgap et les résistances poly-Si qui ont aussi été calibrés.Une étude de la contrainte thermomécanique induite par la mise en boitier de cette technologie a révélé un fort impact sur les réponses de sortie (mobilité des MOS, tension bandgap).Par une étude de minimisation paramétrique, cet impact a été réduit en agissant sur les dimensions géométriques des constituants et les propriétés matériaux de la résine de moulage.Ces résultats montrent que les MOS en rosette peuvent être utilisés comme capteurs de contraintes mais avec une efficacité limitée. L’utilisation des résistances actives comme capteurs de contraintes est donc envisageable. Par contre, ces MOS peuvent être utilisés pour déterminer l’impact des contraintes sur le fonctionnement de la puce.
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Thèse
Matériaux. PSL Research University, 2016. Français. 〈NNT : 2016PSLEM006〉
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Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : mardi 29 novembre 2016 - 17:56:06
Dernière modification le : jeudi 11 janvier 2018 - 06:18:22
Document(s) archivé(s) le : lundi 27 mars 2017 - 07:10:15

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Komi Atchou Ewuame. Analyse Expérimentale et Numérique des Contraintes Thermomécaniques Induites lors des Procédés Émergents de Fabrication de Puces Électroniques au moyen des Capteurs Embarqués. Matériaux. PSL Research University, 2016. Français. 〈NNT : 2016PSLEM006〉. 〈tel-01405347〉

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