Comprendre la liaison de plaquettes :le processus de base pour les MEMS, les NEMS et la microélectronique

La liaison de plaquettes est le processus de création d'un dispositif pour un système microélectromécanique (MEMS), un système nanoélectromécanique (NEMS) ou un objet opto ou microélectronique. Une « plaquette » est une petite tranche de matériau semi-conducteur, tel que du silicium, utilisée pour fabriquer des circuits et autres appareils électroniques. Au cours du processus de liaison, les dispositifs mécaniques ou électriques sont fusionnés à la tranche elle-même, ce qui donne lieu à la création de la puce finie. Le collage des plaquettes dépend de l'environnement, ce qui signifie qu'il ne peut avoir lieu que dans un ensemble strict de conditions soigneusement contrôlées.

Pour que l’on puisse accomplir le processus de liaison de tranches, trois choses sont nécessaires. La première est que la surface du substrat – la plaquette elle-même – doit être exempte de problèmes; cela signifie qu'il doit être plat, lisse et propre pour que le collage ait lieu avec succès. De plus, les matériaux électriques ou mécaniques à coller doivent également être exempts de défauts et de défauts. Deuxièmement, la température de l'environnement doit être réglée avec précision, en fonction de la méthode de collage spécifique utilisée. Troisièmement, la pression et la force appliquée utilisées lors du collage doivent être exactes, permettant la fusion sans risque de fissuration ou d'endommagement des pièces électroniques ou mécaniques vitales.

Il existe un certain nombre de techniques de collage de tranches différentes, en fonction de la situation spécifique et des types de matériaux à coller. Le collage direct est un collage sans utilisation de couches intermédiaires entre l'électronique et le substrat. La liaison activée par plasma, quant à elle, est un processus de liaison directe utilisé pour les matériaux impliquant des surfaces hydrophiles, matériaux dont les surfaces sont attirées et dissoutes par l'eau. La liaison par thermocompression consiste à joindre deux métaux avec une force et un stimulus thermique, essentiellement en les « collant » ensemble. D'autres méthodes de collage incluent le collage, le collage réactif et le collage par fritte de verre.

Une fois les tranches collées ensemble, la surface collée doit être testée pour voir si le processus a réussi. Normalement, une partie du rendement produit au cours d’un lot est réservée aux méthodes de contrôle destructives et non destructives. Des méthodes d’essais destructifs sont utilisées pour tester la résistance globale au cisaillement du produit fini. Des méthodes non destructives sont utilisées pour évaluer si des fissures ou des anomalies sont apparues pendant le processus de collage, contribuant ainsi à garantir que le produit fini est exempt de défauts.

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