ELFI : calculateur électromagnétique pour l'établissement de schémas électriques équivalents aux interconnexions "cuivre" couplées et pour la caractérisation des matériaux

ELFI : an electromagnetic software for the extraction of electrical elementary cells equivalent to multi-coupled lines system and for material characterisation

• Auteur / Autrice : Freddy Ponchel
• Direction : Patrick Kennis, Jean-François Légier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro-ondes et microtechnologies
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Permittivité

Céramiques piézoélectriques

Traitement du signal

Lignes de transmission pour microondes

Éléments finis, Méthode des

Ondes électromagnétiques -- Propagation

Simulation par ordinateur

Circuits intégrés numériques

Mots clés libres

Schémas électriques équivalents

Résumé

Les travaux décrits dans ce mémoire concernent la mise en œuvre d'un code de calcul électromagnétique d'éléments finis à éléments d'arêtes nommé ELFI, et ce, en deux dimensions. Après une importante phase de validation, la méthode des éléments finis est, dans un premier temps, appliquée à l'étude de trois, cinq et huit interconnexions "cuivre" , à pertes, constituant les différents niveaux de métallisation d'un circuit intégré. Les schémas électriques équivalents à ces trois systèmes sont ensuite implantés sous SPICE pour étudier les évolutions des temps de montée et de retard de propagation des signaux ainsi que le comportement de la diaphonie. Ceci est effectué en fonction de la distance séparant les connexions et en fonction de la nature des matériaux remplissant les zones de couplage. L'influence des lignes passives (les victimes) est alors clairement identifiée en présence d'une ligne active (l'agresseur) et réciproquement. Notre code de calcul est ensuite modifié puis adapté pour constituer une aide à la détermination de la permittivité diélectrique complexe du titano-zirconate de plomb (le PZT) dans la bande 1 à 26 GHz. Les impacts du posé des pointes de mesure, de la conductivité des métallisations coplanaires, de la variation de l'épaisseur de la couche de PZT ainsi que celle du tenseur de permittivité du substrat saphir qui supporte les lignes sont, tour à tour, analysées. Cette étude de sensibilité montre que l'on détermine, à ce jour, pour ce matériau polycristallin sans orientation particulière une permittivité relative de l'ordre de 1500 à ± 5% dans le meilleur cas de figure.