Une microélectronique plus fiable grâce à la spectroscopie Raman

Etant donné que toutes les substances présentent des caractéristiques spectroscopiques spécifiques qui leur permettent d'être identifiées de manière unique, la micro-spectroscopie Raman permet de réaliser un travail d'identification et d'analyse unique qui est à la fois chimiquement sensible et spatialement résolu. Les responsables du projet STREAM ont développé un système qui fait évoluer cette technique de façon à pouvoir l'utiliser pour mesurer les contraintes locales des dispositifs semi-conducteurs, conférant ainsi au produit final une fiabilité supérieure.

Technologies industrielles

Les tensions mécaniques sont un aspect important du traitement et de la fiabilité des microsystèmes électroniques. Des tensions mécaniques locales s'exercent à presque toutes les étapes de la fabrication et de l'emballage. Ces tensions peuvent amoindrir la fonctionnalité de la puce et doivent par conséquent être contrôlées. La micro-spectroscopie Raman est une technique non destructive basée sur l'interaction entre la lumière laser monochromatique concentrée au moyen d'un microscope et les réseaux (phonons) ou les vibrations moléculaires. Cependant, la résolution spatiale des instruments les plus courants avoisine dans le meilleur des cas 1mm. Les responsables du projet STREAM ont développé un système qui fait évoluer cette technique. L'objectif poursuivi dans le cadre du projet STREAM était d'appliquer à la microélectronique la micro-spectroscopie Raman dont la sensibilité permet de mesurer les contraintes locales d'un réseau. Cependant, la miniaturisation et la densification grandissante des dispositifs microélectroniques nécessitaient des techniques d'analyse disposant d'une résolution spatiale encore plus élevée que celle inhérente à la micro-spectroscopie Raman habituellement utilisée. Afin d'améliorer cette résolution spatiale, le système classique a été équipé d'un focus automatique, ce qui fournit un focus constant d'environ 0,8 microns (lumière laser de 458nm, objectif x 100). De plus, l'ajout d'un objectif à immersion permettrait d'affiner la résolution spatiale jusqu'à 0,3 microns. Ces améliorations permettent d'utiliser la technique de micro-spectroscopie Raman pour étudier les contraintes induites par les traitements électroniques, avec l'obtention de données comparables à celles acquises avec d'autres méthodes, comme la diffraction électronique en faisceau convergent (CBED) et la modélisation par éléments finis (FEM). Etant donné la très rapide croissance du domaine de la microélectronique, les analyses de fiabilité font l'objet d'un besoin grandissant. La micro-spectroscopie Raman dotée des améliorations précédemment décrites pourrait constituer un excellent outil, utilisable pour des puces et des systèmes microélectroniques d'une fiabilité et d'une qualité bien supérieures.