Laboratoires scientifiques

LABORATOIRES SCIENTIFIQUES

Doté d’un parc d’équipements analytiques spécialisés dans la caractérisation des matériaux électroniques, le C2MI offre l’opportunité à l’ensemble des industries utilisant et intégrant des composantes de la microélectronique de bénéficier de l’expertise et du savoir-faire développés au fil des ans par nos partenaires. Notre modèle unique de collaboration vous permettra d’accélérer le processus de développement de vos prototypes novateurs et contribuera au succès de votre organisation.

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LABORATOIRE INTÉGRÉ DES MICROSYSTÈMES (MEMS)

Les systèmes micro-électromécaniques (MEMS) sont issus d’une technologie qui combine des microcircuits avec des dispositifs mécaniques minuscules tels que des capteurs, des valves, des miroirs, des engrenages ou des déclencheurs directement incorporés au semi-conducteur. Le laboratoire MEMS du C2MI est doté de salles blanches de classe 10 et de classe 1 à la surface des tranches. L’infrastructure est adaptée autant au micro-usinage de couche de surface qu’à celui du silicium.

Micro-usinage de surface

Contrairement au micro-usinage en vrac, où un substrat de silicium est gravé sélectivement pour produire des structures, le micro-usinage de surface s’appuie sur microstructures par dépôt et gravure des différentes couches structurelles sur le dessus du substrat.

Généralement, le polysilicium est couramment utilisé comme l’une des couches et du dioxyde de silicium est utilisé comme une couche sacrificielle qui est ensuite éliminée ou gravée pour créer le vide nécessaire dans l’épaisseur. Les couches ajoutées sont généralement très minces et leur taille varie de 2 à 5 micron.

Le principal avantage de ce procédé d’usinage est la possibilité de réaliser des microsystèmes monolithiques dans lesquels l’électronique et les composantes mécaniques sont intégrés dans le substrat. La surface micro-usinée des composantes est plus petite par rapport à leur homologue, le micro-usinage de volume. Étant donné que les structures sont construites au-dessus du substrat et non à l’intérieur, les propriétés du substrat ne sont pas aussi importantes que le micro-usinage de volume, et les tranches de silicium coûteuses peuvent être remplacées par des substrats moins dispendieux, comme le verre ou le plastique.

La taille des substrats peut aussi être beaucoup plus grande qu’une plaquette de silicium, et le micro-usinage de sous-surface est utilisé pour produire de grands substrats TFT sur la zone de verre pour écrans plats. Cette technologie peut également être utilisée pour la fabrication de cellules solaires à couches minces, qui peuvent être déposées sur le verre, mais également sur des substrats de PET ou d’autres matériaux non rigides.

Micro-usinage sous-surface

La technique de micro-usinage sous-surface est un procédé utilisé pour produire des systèmes microélectromécaniques (MEMS). Contrairement à la technique de micro-usinage de surface, qui utilise une succession de dépôt de film mince et la gravure sélective, le micro-usinage sous-surface définit les structures en attaquant sélectivement l’intérieur d’un substrat. Alors que le micro-usinage de surface crée des structures au-dessus d’un substrat, le micro-usinage en vrac produit des structures à l’intérieur du substrat.

Habituellement, les tranches de silicium sont utilisées comme substrats pour le micro-usinage sous-surface, car elles peuvent être gravées de façon anisotrope par voie humide, formant des structures très régulières. La gravure humide utilise généralement des solvants liquides alcalins, comme l’hydroxyde de potassium (KOH) ou l’hydroxyde de tétraméthylammonium (TMAH) pour dissoudre le silicium qui a été exposé lors de l’étape de masquage photolithographique. Ces solvants alcalins dissolvent le silicium de façon hautement anisotrope, avec des orientations cristallographiques.

Cette dissolution agit jusqu’à 1000 fois plus vite que les autres. Une telle approche est souvent utilisée avec des orientations cristallographiques très spécifiques dans le silicium brut pour produire des rainures en forme de V. La surface de ces rainures peut être atomiquement lisse si la gravure est effectuée correctement, et les dimensions et les angles peuvent être définis avec précision.

Collage de tranche

Collage de tranche

Décapage de résine

Décapage de résine
Décapage de résine
Décapage de résine

Décollage de tranches

Déposition de couche mince

Deposition de vapeur chimique à basse pression / LSN
Deposition chimique de vapeur plasma
Diffusion / Oxydation
Déposition de vapeur chimique à basse pression / TEOS
Déposition de vapeur chimique à basse pression / ISDP

Gravure humide

Gravure de silicium
Gravure d'oxide, nitride et aluminium
Nettoyage de tranche

Gravure sèche

Lithographie

Cuisson UV de la résine
"5X Stepper"
Cuisson de résine
Déposition moléculaire
Revêtement / développement

Manutention des tranches

Triage de tranches

Métrologie

Outil de metrologie 2D/3D
Inspection infrarouge
Inspection de couches minces
Inspection des défauts et décompte des particules

Micro-usinage de surface

Spectroscopie des électrons Auger (AES)

Placage

Electrodeposition

Polissage chimique / mécanique

Polissage et planarisation

Traitement thermique

Traitement thermique
Pression sous-atmosphérique
Fournaise de soudure de bille

LABORATOIRE D'ASSEMBLAGE DE SEMI-CONDUCTEURS

Le C2MI offre une vaste gamme d’équipement permettant de réaliser l’assemblage du semi-conducteur (Advanced packaging) sur un substrat pour en faire un produit fini prêt pour l’assemblage à la carte. Le circuit intégré (IC), aussi appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques plus ou moins complexes, intégrant souvent plusieurs types de composants électroniques de base dans un volume réduit, rendant le circuit facile à mettre en œuvre. Il existe une très grande variété de ces composants divisés en deux grandes catégories : analogique et numérique.

Découpage de tranches

Une puce est un petit morceau de semi-conducteur sur lequel un circuit électronique intégré a été fabriqué. On obtient des puces par la découpe des tranches de semi-conducteur sur lesquelles se trouve cette circuiterie obtenue à partir d’une succession de différentes étapes de photolithogravure, d’implants ioniques, de dépôts de couches minces ou encore des circuits électroniques.

Le terme « puce » est employé une fois que le processus de fabrication est achevé et que l’on a procédé au découpage de la tranche du semi-conducteur.

Assemblage C4

Les « coussinets » (connexion avec un alliage de soudure sur un plot) sont au cœur des technologies de connexion de puces inversées (flip chip). La connexion électrique entre la puce et le substrat sur lequel ils sont assemblés est assurée par la présence d’une microbille conductrice située sur une structure de couches de métallisation (UBM – Under Bump Metallurgy) qui fait la jonction entre la bille et la circuiterie du semi-conducteur. Le procédé d’assemblage « Flip Chip » consiste donc à faire l’assemblage de cette puce munie de microbilles sur un substrat, à partir d’un procédé de positionnement et d’un cycle de température soigneusement contrôlés. La recette de cet assemblage est influencée par de nombreux paramètres et composants impliqués (le UBM, l’alliage de soudure de la microbille, le type de substrat utilisé, etc.).

Assemblage Wirebond

La technique d’assemblage du fil de liaison (wirebond) est le procédé de fabrication d’interconnexion généralement utilisé entre un circuit intégré (IC) et un autre dispositif qui lui sert de support. La technique de liaison par fil est généralement considérée comme la technologie d’interconnexion la plus rentable et la plus souple, et est encore aujourd’hui utilisée pour assembler la grande majorité des dispositifs de semi-conducteur.

Attachement du capot

Moulage
Cuisson de résine
Positionnement de capot
Distribution d'adhésif et de pâte thermique

Autres

Distribution d'adhésif et de pâte thermique
Ablation au laser
Decollage chimique et rincage à l'eau distillée

Découpage de tranches

Découpage des tranches
Exposition UV
Décapage
Rainurage des tranches au laser
Inspection des tranches
Amincissement automatique des tranches
Montage semi-automatique de cadres et de tranches
Montage semi-automatique de tranches (BSG)

Dépôt de métal

Pulvérisation horizontale
Pulvérisation verticale

Encapsulation

Cuisson sous vide à haute temperature
Microscopie acoustique
Microscopie acoustique
Distribution "glob-top"
Gravure plasma
Distribution d'encapsulant
Distribution d'encapsulant
Cuisson
Gravure plasma
Cuisson

Inspection

Profilomètre (mesure de surface)
Traction / cisaillement de bille
Cisaillement de bille à grande vitesse
Systeme de vision
Microscopie acoustique
Microscopie acoustique
Inspection rayon-X

Marquage

Marqueur laser
Marqueur au jet d'encre

Positionnement des composantes

Positionnement de puce
Soudure de fil d'or
Inspection rayon-X
Nettoyage après positionnement de puce
Fournaise de soudure
Soudure de fil d'or
Décapage
Positionnement de puce
Positionnement de puce (adhésif)
Positionnement de puce

Soudure de billes

Positionnement de bille
Nettoyage après positionnement de bille
Fournaise de soudure de bille
Triage de tranches

LABORATOIRE DE VÉRIFICATION ÉLECTRIQUE

Le C2MI est en mesure de réaliser plusieurs types de tests électriques. Les tests électriques sont effectués pour trois raisons. Premièrement, pour garantir la qualité et la fiabilité des dispositifs et des procédés à long terme. Deuxièmement, à des fins de collecte visant à éliminer les rares dispositifs qui sont défaillants. Finalement, pour mesurer et colliger les informations sur les changements induits par les radiations dans les caractéristiques du composant.

Tests de fonctionnalité

Le test de fonctionnalité a pour objectif d’éliminer les mauvais procédés, et ce, dans un laps de temps restreint afin d’épargner le plus possible. Les composantes retrouvées sur les testeurs modernes sont testées avec un parallélisme des plus élevés. En d’autres termes, elles sont de plus en plus testées simultanément. Ainsi, cela permet pratiquement de diviser le temps de test par le nombre de composantes en parallèle. Il existe une autre méthode pour réduire le temps des tests. Il s’agit d’adapter le composant lui-même au test DFT.

Durant le test, les composantes sont manipulées par des machines couramment appelées « Handler ». Certains manipulateurs permettent de tester les composantes à des températures supérieures ou inférieures à celle de la pièce. Cela permet de garantir la fonctionnalité de la pièce dans une grande gamme de température.

Inspection automatisée d'interconnection

L’inspection automatisée d’interconnection a pour but de vérifier l’intégrité mécanique de la pièce en s’assurant que cette dernière rencontre les spécifications du client.

Vieillissement accéléré

L’ensemble des composantes électroniques connaissent des défaillances au cours de leur vie. Ainsi, une fois qu’elles ont survécu pendant un certain temps, les chances de récidive sont peu élevées. Soumettre les composantes à des conditions de températures extrêmes et de vieillissement permet d’accélérer l’apparition de leurs défauts de fabrication et de garantir un bon fonctionnement du système.

Ingénierie d'application

Le service d’ingénierie offre des solutions complètes de tests électriques à partir de l’élaboration du design jusqu’à la mise en production.

  • Participation au design de l’application
  • Élaboration de la stratégie de test en incluant plusieurs techniques de « design for test »
  • Sélection des équipements de test et design de cartes de test
  • Écriture du programme de test incluant la conversion des vecteurs de test
  • Caractérisation des prototypes
  • Optimisation et mise en production

Développement de programme de test

Notre personnel technique expérimenté fournit une gamme complète de services, incluant le développement du programme de test. Nous comprenons les différentes applications et les exigences relatives aux tests, notamment les applications digitals, mixed-signal, high speed, RF, et les technologies émergente comme le 2.5/3D et SiPh.

À partir des spécifications des tests, l’ingénieur de test développera une séquence de test pour optimiser la qualité du produit, les rendements et le coût.

Solutions manufacturières

La mise en production de masse est une étape critique durant le cycle de vie d’un produit. Tout au long du développement de la solution de test, l’équipe d’ingénierie tient compte de la solution automatisé qui sera utilisée en production de masse et met en place tous les outils nécessaires à cette transition. Voici notre expertise en solutions manufacturière :

  • Solutions entièrement automatisées
  • Programmation multi-sites
  • Logistiques de gestion des lots
  • Gestion des rendements et des lots Maverick
  • Gestion de la capacité
  • Gestion des équipements de test
  • Analyses statiques
  • Modélisation mathématique
  • Data Mining
  • Systèmes experts
  • Gestion des retours de client
  • Mise à jour des programmes de tests
  • Réduction des temps de tests en cours de vie du produit

Autres

  • Migration de programme de test sur différents vérificateurs
  • Conversion de vecteurs de test
  • Burnin (vieillissement des produits)
  • Solution spécifique à l’application (on board test fixturing)
  • System level Test

Caractérisation électrique

Tests de continuité (module & carte)
Station manuelle de caractérisation
Caractérisation électrique
Mesures de résistance (2pts & 4pts)
Mesures d'impédance
"S-parametres" / Mesure de constante diélectrique
Analyseur de réseau vectoriel (VPA / PNA)
BERT Haute-performance
Signal Analyzer
Oscilloscope "mixed signal"

Caractérisation thermique et mécanique

Cartographie de pression et mesure de force
Mesures de faible compressions / tensions
Système d'acquisition de données
Profilomètre (mesure de surface)
Caméra infrarouge

Inspection automatisée d'interconnection

Inspection de substrats
Inspection de billes

Laboratoire opto

Laboratoire général
Système d'onde lumineuse multi-canaux
BERT Haute-performance
Système d'onde lumineuse multi-canaux
Analyseur de composant d'onde lumineuse
Outils de caractérisation photonique
Oscilloscope DCA-X
Laboratoire général

Manipulation automatique

Manipulateur automatique 3 températures
Manipulateur automatique 3 températures

Tests de fonctionnalité

Vérification électrique
Vérification électrique

Vieillissement accéléré

Vieillissement accéléré

LABORATOIRE ANALYTIQUE

Le laboratoire joue un double rôle au sein du C2MI, tant au niveau du support au développement de nouvelles technologies, de nouveaux produits et processus qu’au niveau du contrôle de l’uniformité des processus de production au fil du temps. Ces analyses permettent la caractérisation des matériaux et les analyses de défaillances afin d’atteindre un haut standard de qualité pour les procédés et les produits.

Analyses de défaillance

Que ce soit au niveau des pertes de rendement lors de la fabrication, au niveau des défaillances prématurées lors de tests de fiabilité ou au niveau des retours de client pour une composante ne fonctionnant pas adéquatement, les analyses de défaillance peuvent grandement aider à résoudre les problèmes de qualité ou de fiabilité en identifiant les causes responsables de ces défaillances et en permettant par la suite les actions correctives appropriées et optimales. Diverses techniques sont à notre disposition pour mener à bien cette tâche.

 

CARACTÉRISATIONS ÉLECTRIQUES:

Station manuelle
La station manuelle utilise des manipulateurs qui permettent de positionner avec précision de fines aiguilles à la surface d’un dispositif de semi-conducteur. Elle est utilisée fréquemment dans les analyses de défaillances des dispositifs de semi-conducteurs et pour la caractérisation électrique des composantes de semi-conducteurs.

Mesures de résistivité (multimètre de haute précision)
Le multimètre est un instrument de mesure électronique qui combine plusieurs fonctions de mesure dans une unité. Un multimètre typique comprend les fonctions de base telles que la possibilité de mesurer la tension, le courant et la résistance. Le multimètre de haute précision, quant à lui, offre la possibilité de caractériser de basses résistances par la méthode de connexion à 4 conducteurs (Kelvin).

Mesures de fuite (ampèremètre)
Un ampèremètre est un instrument de mesure utilisé pour mesurer les petits courants électriques dans un circuit. L’ampèremètre est capable de caractériser le courant de fuite dans la gamme des picoampères, d’où son nom.

Mesures de capacité (mètre LCR)
Équipement électronique utilisé pour mesurer l’inductance (L), la capacité (C) et la résistance (R) d’un composant passif.

Mesures d’impédance (VNA)
L’analyseur paramétrique de réseau (PNA) ou l’analyseur de réseau vectoriel (VNA) est un équipement électronique utilisé pour caractériser le linéaire et le non linéaire de composantes à haute ou basse fréquence (10 MHz à 67GHz).

Mesures de paramètre (VNA)
L’analyseur paramétrique de réseau (PNA) ou l’analyseur de réseau vectoriel (VNA) est un équipement électronique utilisé pour caractériser le linéaire et le non linéaire de composantes à haute ou basse fréquence (10 MHz à 67GHz).

Mesures de constante diélectrique (VNA)
L’analyseur paramétrique de réseau (PNA) ou l’analyseur de réseau vectoriel (VNA) est un équipement électronique utilisé pour caractériser le linéaire et le non linéaire de composantes à haute ou basse fréquence (10 MHz à 67GHz).

Continuité électrique (traceur de courbes)
​Le traceur de courbes est un équipement que l’on retrouve dans la catégorie des tests électroniques utilisé pour stimuler le dispositif à l’essai. Cet équipement, basé sur un oscilloscope, peut être utilisé pour analyser les caractéristiques des dispositifs de semi-conducteurs et pour caractériser la signature de panne d’un appareil défectueux.

 

TECHNIQUES D’INSPECTION NON-DESTRUCTIVE:

Réflectométrie temporelle (TDR)
Le TDR est une technique non-destructive pour l’analyse de défaillance d’assemblage de circuit intégré. Cette technique envoie une impulsion électrique à haute fréquence dans le circuit défectueux en vue de détecter des variations d’impédance en relation avec le défaut dans le dispositif à l’essai, ce qui permet de localiser le défaut.

Inspection acoustique

Tomographie 3D: Défaut C4

Technique d’inspection non-destructive qui utilise des ondes ultrasonores pour produire des images de l’interface de couche dans un assemblé. Elle est utilisée en microélectronique pour détecter les défauts d’assemblage tels que la délamination, la porosité et la puce fissurée.

Analyses de rayons X en 3D

Technique d’inspection non-destructive qui utilise les rayons X pour produire l’image de reconstruction 3D d’une zone spécifique d’un objet scanné. Cette technique est utilisée pour effectuer des tranches virtuelles de la zone balayée permettant de voir l’intérieur sans couper.

Analyses de rayons X en 2D

Technique d’inspection non-destructive qui utilise les rayons X pour voir à l’intérieur d’un objet. Elle est utilisée en microélectronique pour détecter les liaisons et les défauts d’assemblage, tels que les fils manquants, le pont de soudure et le mauvais positionnement de la microplaquette.

Analyses de surface

Les analyses de surface sont utilisées autant pour la caractérisation cristallographique, l’inspection à fort grossissement, la composition élémentaire servant à déterminer la propreté d’une surface ou l’épaisseur d’un oxyde. Ces analyses sont essentielles à la compréhension de défaillances associées à des problèmes d’adhésion, de mouillabilité ou à des ruptures mécaniques prématurées:

Microscopie électronique à balayage (MEB)
La microscopie électronique à balayage produit des grossissements d’images de surface (basse et haute) d’un échantillon en balayant avec un faisceau focalisé d’électrons. Les électrons interagissent avec les atomes de l’échantillon produisent divers signaux qui peuvent être détectés. Selon le détecteur utilisé, l’information de la surface (SE détecteur), la microstructure (EBSD) et la composition de l’échantillon (ESB & EDS) peuvent être obtenus.

Diffraction d’électrons rétrodiffusés (EBSD)
La diffraction d’électrons rétrodiffusés (EBSD), également connu sous le nom de rétrodiffusion Kikuchi diffraction (BKD) est une technique cristallographique microstructural permettant de mesurer l’orientation cristallographique de nombreux matériaux qui peut être utilisé pour déterminer la texture ou l’orientation préférentielle de n’importe quel matériau cristallin ou polycristallin.

Photospectroscopie à rayon X (XPS)
La photospectroscopie à rayons X (XPS), également connu sous le nom ESCA (spectroscopie électronique pour les analyses chimiques), est une technique d’analyse chimique de surface qui peut être utilisée pour analyser la composition chimique de surface d’un matériau à l’état brut, ou après un certain traitement. Les rayons X interagissent avec la surface de l’échantillon, ce qui donne une analyse chimique moléculaire de la matière présente dans les premières couches atomiques.

Goniomètre d’angle de contact
Le goniomètre est utilisé pour mesurer l’angle de contact à travers le liquide, où une interface liquide / vapeur rencontre une surface solide. Il permet de quantifier la mouillabilité d’une surface solide par l’intermédiaire d’un liquide en utilisant l’équation de Young.

Spectroscopie d’électrons Auger (AES)
La spectroscopie d’électrons Auger (AES) est un type de microscope électronique à balayage utilisé plus particulièrement dans l’étude des premières couches atomiques d’un échantillon. Cette technique peut être utilisée pour caractériser la composition chimique élémentaire et déterminer l’épaisseur de la composition de la surface supérieure, telle que l’épaisseur d’oxyde.

Microscopes optiques

Analyses chimiques

Spectrophotomètre d'UV visible
Appareil de chromatographie à gaz de desorption thermique - Spectometre de masse (TD/GC/MS)
Appareil de chromatographie à gaz de desorption thermique - Spectometre de masse (TD/GC/MS)
Appareil de chromatographie à gaz de desorption thermique - Spectometre de masse (TD/GC/MS)
Détecteur d'ionisation de flamme - chromatographie à gaz (GCFID)
Chromatographie d'ion
Ionographie
Fourier Transforn Infrared Spectometry - FTIR
Spectrométrie d'émission plasma couplée par induction (ICP)
Microfluorescence radiographique (XRF)

Analyses de défaillance

"S-parametres" / Mesure de constante diélectrique
Mesures de résistance (2pts & 4pts)
Mesures de résistance (2pts & 4pts)
Mesures d'impédance
Mesures de résistance (2pts & 4pts)
Mesures d'impédance
Tests de continuité (module & carte)
Station manuelle de caractérisation
Mesures de capacitance
Mesures de courant de fuite

Analyses de surface

Microscope électronique à balayage (SEM)
Radiographie de spectroscopie photoélectronique (XPS)
Spectroscopie des électrons Auger (AES)
Goniometre

Analyses thermiques

Analyse mécanique dynamique (DMA)
Rheometre
Différentiel de calometrie (DSC)
Thermo analyse gravimétrique (TGA)
Topographie thermale (Thermoiré)
Thermo analyse mécanique (TMA)

Coupes micrographiques

Plasma FIB
Decapsulation laser
Usinage / polissage ionique
Préparation mécanique d'échantillon

Inspection non-destructive

Réflectométrie (TDR)
Réflectométrie (TDR)
Microscopie acoustique
Tomographe radiographie 3D
Réflectométrie (TDR)
Rayon-X 2D

Laboratoire de gravure

Test mécaniques

Test de vibration
Test d'impact
Système de torsion axiale servohydraulique de fatigue
Cisaillement de bille à grande vitesse
Traction / cisaillement de bille

LABORATOIRE DE FIABILITÉ

Les pressions technologiques exercées sur l’ensemble de l’industrie électronique visent à constamment réduire la taille et le coût des transistors tout en augmentant la quantité des transistors par puce. Cependant ces attentes jugées critiques vont à l’encontre de la fiabilité à long terme des produits. Pour garantir la fiabilité des produits sur une période donnée de durée de vie, l’industrie a mis en place des tests normalisés. Ces tests sont obligatoires pour qualifier les nouveaux produits et processus et ainsi contrôler l’uniformité des produits en simulant la vie des produits dans un mode accéléré.

Stress mécanique

Ces tests ont pour but de s’assurer de la fonctionnalité de la pièce en cas de divers impacts ou vibrations entre le premier niveau d’assemblage (module) et le second (attachement à la carte) ainsi que lorsque la pièce est en service.

  • Vibration
  • Test d’impact

Validation d'intégrité post stress

Diverses vérifications sont faites après un stress pour s’assurer que la pièce n’a pas subit de dommages significatifs pouvant impacter son intégrité et sa fonctionnalité.

  • Test de continuité électrique
  • Test fonctionnel
  • Inspection acoustique

Stress environnementaux

Il s’agit d’exposer la pièce à une ou plusieurs conditions environnementales (température, humidité, pression, etc,) pendant un temps donné qui a pour but de simuler les conditions d’application de la pièce ou encore de comparer la robustesse de différents matériaux face à de tels stress.

  • Préconditionnement
  • Dtc/atc (cycle thermique)
  • Thb (temperature, humidity, bias voltage)
  • Pct (unbiased autoclave)
  • Hast (highly accelerated stress test)
  • Résistance à l’humidité
  • Hts (high temperature storage)

Stress environnementaux

Stress accéléré en temperature, humidité et pression contrôlées.
Cycles thermiques accélérés (ATC)
Cyclage thermique
Entreposage à haute temperature (HTS)
Fournaise de soudure
Chambre de température et humidité contrôlés (TH / THB)