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Thèse soutenue

Conception et réalisation d'assemblages 3D ultra-compacts par empilement de structures amincies

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Auteur / Autrice : Stéphane Pinel
Direction : Josiane Tasselli
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique, microsystèmes
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

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La fabrication de systemes miniaturises de plus en plus complexes et les exigences croissantes en termes de minimisation du volume, du poids, de la longueur des interconnexions, ont suscite le developpement de nouvelles techniques d'interconnexions et d'encapsulation telles que les assemblages tri-dimensionnels (mcm-3d). Leurs limitations peuvent etre repoussees grace a l'utilisation de substrats multi-puces silicium (mcm-si) permettant une plus grande densite d'interconnexions et grace a l'empilement de puces ultra-minces (10 a 20 m d'epaisseur). Le travail de cette these a ete de concevoir et realiser un assemblage 3d ultra compact par empilement de puces microelectroniques amincies. Apres avoir defini clairement la topologie et les caracteristiques de ce type d'assemblage, nous avons elabore une technique d'amincissement de substrat adaptee a nos besoins : le polissage mecano-chimique. Nous avons ainsi pu etablir un procede d'amincissement de puces de 1 cm 2 fiable et reproductible, jusqu'a des epaisseurs de 15m, a +/1m. Une technique originale a ete developpee permettant le maintien de puces aussi minces lors du rodage et lors du transfert et report sur le substrat hote recevant les differents niveaux de l'assemblage. L'influence de l'amincissement sur des dispositifs tels que des transitors mos et bipolaires a montre qu'il n'y avait pas de degradation significative des caracteristiques electriques. L'interconnexion des puces amincies et empilees a suscite une etude et une adaptation de la technologie mcm-d : realisation de vias metalliques de 10m, planarisation des niveaux par depot de benzocuclobutene jusqu'a 12m. Enfin, une analyse des comportements thermomecanique et thermique a permis d'extraire des regles de conception sur lesquelles la realisation technologique d'un prototype s'est appuyee, demontrant ainsi la faisabilite de ce type d'assemblage.