Sujet : Nouvelle approche de simulation mécanique des procédés de connexion par fil d’or et de test sous pointes sur les interconnections de cuivre.
Lieu : STMicroelectronics, site de Crolles.
Mots clés : Simulation dynamique, critère de défaillance, microélectronique, packaging.
Contexte général : Les innovations technologiques issues du monde de la microélectronique modifient de plus en plus notre quotidien à travers des produits plus innovant ayant toujours plus de fonctionnalités. La raison principale de l’accroissement des performances provient de la réduction d’échelle des composants actifs nécessitant une forte adaptation au niveau des interconnections permettant de relier la puce à son package.
Problématique : La réduction d’échelle des interconnexions reliant les composants actifs peut mener à des problèmes de fragilité des structures sous leurs propres sollicitations internes (dilatation thermique entre les matériaux) mais surtout sous les sollicitations extérieures. Celles-ci peuvent être de plusieurs origines :
- Le test électrique des interconnections est réalisé par probing, comme illustré schématiquement Fig. 1. Il correspond à un l’impact d’une pointe sur la surface supérieure de l’empilement des interconnections (appelé PAD). Ce test peut provoquer des fissures dans l’oxyde et donc des fuites électriques importantes.
- La connexion du PAD avec le reste du produit est réalisée avec des fils d’or, le procédé consiste à souder une boule d’or entre le PAD et le fil
La fiabilité et robustesse des PAD ne peuvent être simulées que grâce à une meilleure description de ces sollicitations. L’approche classique qui consiste à réaliser des simulations statiques de ces phénomènes est insuffisante.
Perspectives et projet de recherche :
Simulation du probing :
- Simulation dynamique de l’impact de la pointe, simulation de ‘l’usure’ avec des éléments de type eroding.
- Corrélation avec des mesures expérimentales (overtravel, vitesse d’impact…).
Simulation du wire bonding :
- La combinaison de sollicitations multi-physiques (traitement thermique, énergie ultrason et pression) sera simulée sous solveur explicite permettant de rendre compte de l’état de contrainte résiduel.
- Effet des paramètres du procédé (impact, température, puissance ultrason)
Conséquence de la sollicitation extérieure sur les interconnexions du PAD :
- Mode de défaillance et critère de rupture. Simulations multiéchelles.
- Etude et optimisation du layout.
Les travaux de simulation s’appuieront sur des résultats expérimentaux disponibles, toutefois des campagnes des mesures dédiées pourront être mené.
Profil du candidat : Le candidat visé possède de solides connaissances en mécanique et en sience des Matériaux avec un goût pour la simulation numérique (simulation dynamique, edommagement et rupture).
Contact industriel : Florian CACHO. Mail : florian.cacho@st.com Vincent FIORI. Mail: vincent.fiori@st.com STMicroelectronics, 850 rue Jean Monnet F-38926 Crolles.
Commencement à partir de septembre 2007.


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