Corrélation de champs acoustique diffus hautes fréquences pour la détection de défauts dans des structures couches sur substrat

Correlation of high frequency diffuse fields for defects detection in layer on substrate structures

• Auteur / Autrice : Nada Ben jafela
• Direction : Lynda Chehami, Marc Duquennoy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Inscription en doctorat le 31/08/2022
• Etablissement(s) : Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Polytechnique Hauts-de-France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : IEMN-Site Valenciennes (UPHF)

Mots clés

Mots clés libres

Ondes de surface

Imagerie

Cnd

Corrélation de bruit

Transducteurs IDTs

Surfaceacoustic waves

Imaging

Noise correlation

IDTs transducers

Ndt

Résumé

Ce sujet de thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR DACLOS dont l'objectif est de développer une méthode d'inspection non destructive basée sur une approche originale dite de corrélation de champs acoustique pour imager des structures couches sur substrat. Les structures Couche-Sur-Substrat (ou LOS, en anglais, pour Layer-on-Substrat) sont le siège de nombreuses dégradations liées à la fois à des défauts de fabrication lors de la croissance de couches minces (inhomogénéité d'épaisseur, manque d'adhérence de la couche au substrat) allant jusqu'au des cas extrêmes comme la déformation du wafer, et/ou la création de fissures et de délaminages. Face à ces problématiques, en particulier, les problèmes d'adhérences, les industries de la microélectronique sont constamment à la recherche de techniques de caractérisation de la qualité de collage des assemblages de wafers des puces électroniques. Nous proposons ici, dans le cadre du projet ANR DACLOS, une méthode d'inspection non destructive basée sur une approche passive dite de corrélation de champs acoustique pour imager ce type de défauts. Grâce à l'utilisation du champ acoustique diffus en conjonction avec l'analyse de dispersion des ondes élastiques de surface, l'ensemble de surface de la structure Couche-Sur-Substrat pourrait être sondée avec un gain de temps considérable en utilisant des longueurs d'onde jusqu'à 2 ordres plus grandes que l'épaisseur de la couche à analyser. L'idée générale de cette thèse, en plus de l'aspect expérimental, est de mettre en œuvre des algorithmes de détection et d'imagerie de défauts à haute fréquences. Comme cela est connu dans les techniques de tomographie classiques, une importante densité de capteurs/imageurs est nécessaire. Dans cette thèse, en combinant la détection optique à l'approche de corrélation d'ondes de surfaces sur des signaux recueillis à partir d'une grille de points pourrait permettre de lever cette contrainte. En effet, l'utilisation d'un vibromètre laser pour la détection d'ondes diffuses permet d'obtenir une forte densité d'informations. Ainsi, plusieurs outils de traitement de signal basés sur des algorithmes à formalisme matriciel peuvent être appliqués en permettant par conséquent de récupérer des informations importantes sur l'état de santé des échantillons.

This thesis subject is part of the ANR DACLOS project, the objective of which is to develop a non-destructive inspection method based on an original approach known as acoustic field correlation to image layered structures on substrate. Layer-on-Substrate structures (or LOS, in English, for Layer-on-Substrat) are the site of numerous degradations linked to both manufacturing defects during the growth of thin layers (inhomogeneity of thickness, lack of adhesion of the layer to the substrate) up to extreme cases such as deformation of the wafer, and / or the creation of cracks and delamination. Faced with these issues, in particular bonding problems, the microelectronics industries are constantly looking for techniques to characterize the bonding quality of electronic chip wafer assemblies. We propose here, as part of the ANR DACLOS project, a non-destructive inspection method based on an original approach known as acoustic field correlation to image this type of flaw. Through the use of the diffuse sound field in conjunction with the dispersion analysis of elastic surface waves, the entire surface of the Layer-On-Substrate structure could be probed with considerable time savings by using wavelengths up to 2 orders greater than the thickness of the layer to be analyzed. The general idea of this thesis, in addition to the experimental aspect, is to implement high frequency defect detection and imaging algorithms. As is known in conventional tomography techniques, a high density of sensors / imagers is required. In this thesis, by combining optical detection with the surface wave correlation approach on signals collected from a grid of points, this constraint could be overcome. Indeed, the use of a laser vibrometer for the detection of diffuse waves makes it possible to obtain a high density of information. Thus, several signal processing tools based on matrix formalism algorithms can be applied thereby allowing to recover significant information on the state of health of the samples.