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08 Jul
08/07/2022 10:00

Sciences & Société

Soutenance de thèse : Sarah RUBECK

Investigation of aging and cracking mechanisms in advanced ceramic materials for microelectronics

Doctorante : Sarah RUBECK

Laboratoire : Mateis

Ecole doctorale : ED34 : Matériaux de Lyon

Dans l’industrie de la microélectronique, l’intégrité mécanique des produits lors de leur utilisation est un facteur de différenciation déterminant vis-à-vis du marché et des compétiteurs. En effet, les composants sont soumis à de nombreuses variations de température et d’humidité pendant leur fonctionnement pouvant engendrer une dégradation de leurs matériaux et in fine, leur défaillance. Dans le cadre de cette thèse, nous nous proposons d’étudier plus précisément ces mécanismes. Plus particulièrement, les matériaux diélectriques, notamment l’oxyde de silicium poreux connu pour être le foyer de nombreuses défaillances mécaniques, seront étudiés. Ce travail est constitué de deux volets principaux.
Le premier porte sur la caractérisation des propriétés mécaniques d’un panel représentatif de matériaux diélectriques et de l’étude de leurs variations après vieillissement environnemental. Pour cela, la méthode de nanoindentation ainsi que la mesure de courbure de plaquette sont utilisées pour caractériser les échantillons.
Le second volet consiste à quantifier le phénomène de corrosion sous contrainte de l’oxyde de silicium poreux, connu pour sa faible tenue mécanique. Un protocole et équipement dédiés à l’échelle submicronique sont développés pour pouvoir suivre la croissance de fissures sous environnement contrôlé.
Ces deux études ont permis de montrer d’une part, que le vieillissement hydrothermal induit une variation limitée des propriétés mécaniques des matériaux diélectriques. D’autre part, nous montrons que le mécanisme de fissuration de l’oxyde de silicium poreux est accéléré par la présence d’eau. Pour chacune de ces études, des simulations numériques sont proposées pour mettre en perspective et approfondir les résultats.
Finalement, une meilleure connaissance sur les phénomènes de vieillissement des matériaux diélectriques utilisés dans la microélectronique est apportée. Notamment, les effets d’environnement sur les processus de fissurations de l’oxyde de silicium poreux ont pu être quantifiés grâce à un nouveau protocole, ouvrant ainsi la voie à de possibles évaluations sur des empilements plus complexes.
 

 

Additional informations

  • Amphithéâtre Emilie du Châtelet - Bibliothèque Marie Curie - Villeurbanne

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