Caractérisation thermique de couches mince par thermoréflectance (TDTR) et radiométrie photothermique modulée
Le contexte de cette étude est celui d’une demande d’un industriel fabriquant des composants microélectroniques (tels que des transistors de puissances), et désireux de mieux maitriser, optimiser, et prédire les performances de leurs composants, pour lesquels une augmentation de 10∘^{\circ}C des composants peut entraîner une baisse de la durée de vie de moitié.
Pour cela, il leur est nécessaire de connaitre les propriétés thermiques des matériaux minces et composants multicouches qu’ils fabriquent, ce qui leur permettrait également d’établir un lien entre leurs procédés de fabrication, la microstructure, et les performances de leurs composants.
Ainsi, l’objectif de ce travail est la caractérisation thermique (conductivité ou diffusivité thermique et résistances d’interfaces) d’échantillons minces multicouches tels que ceux développés par l’industriel, et d’effectuer des mesures comparatives (benchmark) à l’aide des dispositifs de mesures par Thermo-Réflectance (NanoTR de la société NETZSCH) et par Radiométrie Photothermique Infrarouge Modulée (FD-PTR, développée au laboratoire), afin de s’assurer de la validité des résultats obtenus.
Les matériaux de l’industriel étant des matériaux complexes (multicouches, temps de conduction thermique très faible pour certaines couches, et nombreuses résistances d’interfaces non négligeables), des méthodes spécifiques sont développées et comparées.
Pour cela, dans un premier temps, des essais comparatifs des méthodes sont réalisés sur des échantillons test (échantillons simples et certifiés), afin de comparer et valider les méthodes.
Puis les méthodes sont testées et comparées sur des échantillons (bicouches) structurellement plus simples que le matériaux final (tricouche) afin de caractériser individuellement chacune des différentes couches constituant le composant final.
Enfin, les méthodes sont testées et comparées sur le matériau final, afin d’évaluer les limites, la robustesse et la précision des méthodes proposées.
Work In Progress