Développement et caractérisation d'une technologie d'interconnexions de puissance basée sur le dépôt cible d'une métallisation de cuivre

par Laurence Amigues

Thèse de doctorat en Sciences physiques et de l'ingénieur. Électronique

Sous la direction de Yves Danto.

Soutenue en 2005

à Bordeaux 1 .

mots clés

• Semiconducteurs de puissance
• Dépôt électrolytique
• Électrochimie
• Cuivre

Résumé

Les recherches menées ces dernières années dans le domaine des semi-conducteurs de puissance ont conduit à des composants plus performants. En revanche, les solutions utilisées actuellement pour l'assemblage des modules de puissance sont le facteur limitant en terme de pertes par conduction, inductances parasites, évacuation de la chaleur et fiabilité. C'est en particulier le microcâblage qui devient critique. Ainsi de nouvelles technologies d'interconnexion sont à l'étude pour le remplacer. Ces travaux ont permis de développer une technologie en remplacement du microcâblage, appelée SiPLIT (Siemens Planar Interconnect Technology) et présentant une amélioration des caractéristiques électriques et thermiques pour les applications de puissance. Dans un premier temps, les étapes du procédé de fabrication et leurs caractéristiques sont présentées. La fabrication d'une telle interconnection est basée sur le laminage d'un film isolant, l'ouverture au laser de plages de contact, la définition des interconnections par photolithographie et enfin le dépôt électrolytique de cuivre pour réaliser les interconnections. L'isolation étant assurée par le film laminé, ses principales caractéristiques sont déterminées. Les propriétés de cette nouvelle technologie et son potentiel en matière de performances et de fiabilité sont ensuite discutées. Une approche expérimentale complétée par une simulation numérique à l'aide des éléments finis est utilisée pour montrer que les performances électriques et thermiques de modules utilisant SiPLIT sont meilleures que celles de molécules similaires utilisant le microcâblage. Enfin, des tests environnementaux tels que les chocs thermiques, les essais de blocage en température ou les cyclages de puissance sont réalisés et confirment le potentiel de la technologie en matière de fiabilité.

Titre traduit

Development and characterization of a power interconnect technology based on copper metallisation deposition

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