Technologie Circuits – Electronique Imprimée

Lithographie optique UV

La centrale de micro et nanotechnologie dispose de deux aligneurs de masques (Suss Microtec MJB4 et EVG 610) pour l’insolation UV 365 nm et 405 nm de polymères photosensibles. Ils permettent d’obtenir des résolutions proches du micron et de développer des procédés sur une large gamme de résines de microélectronique (S1800, SPR 220-7.0, AZ IPS 6090, AZ 15 nXT, AZ 125 nXT, AZ nLof 2020, films secs DF 50µm et 100µm, …). Nous pouvons réaliser l’alignement de tout type de substrats, de tailles et de formes non-conventionnelles à partir de quelques mm² jusqu’à 4″.

Lithographie par écriture laser UV directe

En complément des aligneurs de masque, nous disposons d’une machine de lithographie par écriture laser UV 375 nm (Dilase 650 – Kloé), qui permet d’écrire avec la plupart des résines usuelles de photolithographie sur tout type de substrats (verre, souples, …). La résolution d’écriture est légèrement inférieure au micron.

Micro-fabrication additive 3D

Le système de micro-impression 3D CERES de EXADDON permet l’impression de voxels métalliques (cuivre) par procédé électrochimique pour la fabrication de micro-structures complexes avec des résolutions microniques . Cet équipement est unique en France.

Recharges électrolytiques d’Or pur et de Cuivre

Pour l’épaississement des couches minces métalliques d’or et de cuivre, nous disposons de deux bancs d’électrochimie sous sorbonnes. Les épaisseurs déposées sont comprises entre quelques centaines de nanomètres et quelques dizaines de microns (or pur) et quelques centaines de microns (cuivre) sur quelques mm² jusqu’à 4″. Un troisième banc est dédié à la croissance de couches de cuivre par electroless pour des objets 3D.

Gravures chimiques humides

Une sorbonne est dédiée à la manipulation d’acides et de bases concentrées et diluées pour la réalisation de gravures humides de couches métalliques, oxydes et silicium (TMAH, HF, BOE, …).

Procédés de dépôts de couches minces

La centrale de micro et nanotechnologie regroupe également plusieurs techniques de dépôts de couches minces permettant de couvrir une grande variété de propriétés des matériaux. En effet, nous avons acquis des compétences sur de nombreux équipements tels que :

– Deux bâtis de dépôts sous vide de métaux divers (Au, Ti, Al, Ni, Cr, Cu, Mo, Pt) utilisant la technique d’évaporation par faisceau d’électrons (Plassys MEB 300 et MEB 400).

– Un bâti de dépôt par faisceau d’électrons (Plassys MEB 500) pour réaliser de la co-évaporation (Tri-canons) de matériaux métalliques ou oxydes (VO2),

– Trois bâtis de dépôts par pulvérisations cathodiques DC 2″ et DC 3″ (Plassys MP 300) ainsi que DC pulsée et RF 3″ (Vinci Technologies PVD6) pour le dépôt de couches métalliques (Al, Ti, Cu, Mo, GeTe, Ti, …), nitrurées (AlN, TaN, …) et oxydées (Al2O3, Ta2O5, SiO2, ZnO,…)

– Un bâti de dépôt chimique par phase vapeur (PECVD Corial D250) de couches minces nitrurés (SixNy),

– Un bâti de dépôt de couches minces par ablation laser eximère (Compex Pro 110 Ne-KrF*) pour les multicouches et dopages (C, Ni, Ag, SiC, GeTe, Al2O3, …)

Procédés de gravures sèches par plasma réactif

Nous sommes également équipés de bâti sous vide pour la gravure fluorée (SF6) de couches minces métaliques et nitrurés :

– Un bâti de gravure par plasma RIE Plassys MG 200,

– Un bâti de gravure par plasma micro-ondes Diener Pico µW

Métrologie, assemblage, intégration et montage de composants et circuits

Le parc d’équipements est complété par des outils d’inspection et d’intégration directement disponibles en salle blanche. Les équipements disponibles sont les suivants :

– Un MEB de paillasse (Nikon Jeol JCM 5000) pour l’inspection rapide de couches de matériaux et motifs dont la résolution est de l’ordre de la centaine de nanomètres,

– Une scie automatique (Disco DAD 3220) pour la découpe de précision de substrats, wafers et circuits

– Un système de report de puces et composants pour l’intégraption par collage à la colle argent,

– Des fours de recuits sous vide permettant des recuits haute température jusqu’à 850°C

Conception et réalisation de composants MEMS RF

• Commutateurs, capacités variables,
• Switch ohmiques,
• Déphaseurs,
• Filtres

Développement de matériaux à transitions et changement de phase (VO2, GeTe, …) pour des applications dans le domaine millimétrique et térahertz

• Commutateurs, capacités variables,
• Circuits RF reconfigurables (antennes, déphaseurs, filtres,…)

Conception et réalisation de système de microfluidique

• Bio-capteurs RF,
• Laboratoire sur puces

Micro-fabrication additive 3D Haute résolution

• Micro-structures métalliques 3D complexes
• Composants multi-couches (micro-coax en cavité,…)

Photolithographie UV et gravures chimiques humides associées

Dépôt couches minces par pulvérisation cathodiques DC ou RF, par évaporation, par CVD et ablation laser

Recharges électrolytiques d’Or pur et de Cuivre

Procédés de gravure par plasma réactif RIE

Découpes de wafers et circuits

Back end, montage de puces et circuits

Procédés de dépôts par voies humides ou sèches

Procédés voie humide :

Le pôle Electronique Imprimé exploite largement les procédés de dépôts de films minces par voie humide, via plusieurs équipements de dépôts à la tournette installés sous sorbonnes dans une salle dédiée, ou sous boites à gants sous atmosphère inerte. Il permet dans un premier temps la préparation d’encres variées, basés sur des matériaux moléculaires, des polymères, des nano-objets carbonés (nanotubes, graphène, etc.) ou semi-conducteurs (nanocristaux). Le pôle est par ailleurs équipé pour la préparation des substrats (UV-ozone) ou les recuits thermiques jusqu’à 500°C (sous air et sous atmosphère inerte).

Procédés voie physique :

Le pôle est équipé de 6 équipements pour l’évaporation thermique sous vide, dont 3 multi-creusets et 1 dépôt par e-beam assisté par faisceau d’ions ou IBAD pour le dépôt de métaux d’électrodes usuels (Au, Al, Ag, etc.), d’oxydes semiconducteurs inorganiques (ZnO, MoO3, WO3, etc.), mais aussi de semi-conducteurs organiques de faibles poids moléculaires (petites molécules : C60, BCP, TPBi, etc.)

Procédés sous atmosphère inerte :

Une spécificité du laboratoire est  de posséder 4 boites à gants, dont une à humidité contrôlée, permettant de séparer le développement des procédés dédiés aux filières organiques des procédés pérovskites halogénés. Elles permettent les dépôts par voie humide, les post-traitements thermiques, les dépôts par voie physique (évaporateur thermique multi-creusets et dépôts par canon à électrons assisté par faisceau d’ions), ainsi que la caractérisation optoélectronique (source courant-tension, simulateur solaire)

Ayant vocation à développer des solutions imprimables, le pôle est équipé d’une imprimante DIMATIX (DMP-2831), qui, couplée à des équipements de mesures rhéologiques (mesure d’angle de contact, viscosimètre), permet la démonstration de la faisabilité d’impression sur des substrats rigides ou flexibles à l’échelle du laboratoire (<400 cm²).

Le pôle permet la caractérisation morphologique de premier niveau en termes de rugosité et topologie avec notamment : – Un profilomètre mécanique Dektak XT, – Un AFM CSI Instruments, Il permet également la caractérisation optique de plusieurs propriétés d’intérêt (réflectance, absorbance, transmittance) à l’aide d’un panel d’équipements et de spectromètres complémentaires tels que : – Un microscope optique LEICA DM 1200 M, – Un réflectomètre AGILENT Cary 300 (sphère intégrante), – Un Gonio-photomètre. Il dispose par ailleurs d’un fluorimètre Edinburgh Instruments (FLS-980), équipé pour la détection dans le visible et l’infrarouge (jusqu’à 1400 nm), en régime stationnaire et transitoire (TRPL en mode TSCPC).

Des caractérisations électriques des matériaux et dispositifs sont proposées via la mesure de conductivité 4 pointes, la mesure de caractéristiques électriques, la spectroscopie d’impédance (jusqu’à 120 MHz) ou la caractérisation avancée à l’aide d’analyseur de dispositifs à semiconducteurs (Keithley 4200). Les tests peuvent être réalisés sous pointes, en bâti isolé ou sur platine régulée en température (LINKAM). Un équipement original de mesures simultanée de conductivité électrique / conductivité thermique / coefficient Seebeck permet par ailleurs la caractérisation de films minces en température de l’azote liquide jusqu’à 200°C (TFA LINSEIS).

Le pôle Electronique Imprimée propose la caractérisation optoélectronique de dispositifs variés, à l’aide de techniques conventionnelles et/ou avancées : – La caractérisation des performances sous simulateurs solaires calibrés (AM1.5G, 100 mW/cm²) sous air ou sous atmosphère inerte, ainsi que la caractérisation des performances en conditions indoor (LED blanches calibrées, de 50 à 5000 Lux) sont disponibles pour les composants photovoltaïques, – Un banc de mesure de rendement quantique externe (IPCE), un banc de mesures de décroissance de photo-tensions / photo-courants résolus en temps, et un système de cartographie de la réponse électrique de modules PV (technique LBIC) sont également disponibles. Par ailleurs, le pôle permet la caractérisation des performances de diodes électroluminescentes (LED) de différentes technologies (luminance / spectre d’émission). Les diagrammes d’émission / champ de vision des composants peuvent aussi être mesurés, notamment pour les applications dans le domaine des communications optiques sans fils dans le visible.

Procédés de dépôts de films minces de matériaux par voie humide

Procédés d’évaporation de matériaux par voie physique

Procédés de dépôts sous athmosphère inerte (Matériaux pérovskites, organiques et métalliques)

Caracterisations morphologiques et Optiques

Caractérisations Optoélectroniques

Caracterisations Electriques

Impression jet d’encre