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Laboratoire analytique et fiabilité

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 de défaillance

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)

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)

Inspection non-destructive

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

Coupes micrographiques

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

Test mécaniques

Test de vibration
Test d'impact
Système de torsion axiale servohydraulique de fatigue
Traction / cisaillement de bille

Laboratoire de gravure

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

Chambre de température et humidité contrôlés (TH, THB, THC, HHC, HHCO, HTHE, Precond (30/60))
Bake, HTS, HTOE, HTD
Stress accéléré en température et humidité contrôlées (HAST)
Cycles thermiques accélérés (ATC, PTCE, PTC, SSTE, LTOE)
Cyclage thermique (DTC, TS)
Fournaise de soudure

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