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Fait marquant | Micro/nanotechnologies

En se propageant, les fissures interfèrent avec les sons qu’elles produisent


Les ondes acoustiques émises par la propagation d'une fissure peuvent modifier la trajectoire de la fissure et la trace qu'elle laisse dans le matériau. C'est ainsi que nous expliquons la morphologie de plaquettes de silicium après clivage. Cette découverte permettrait d'améliorer le procédé industriel de fabrication de plaquettes silicium-sur-isolant (technologie Smart Cut TM) et plus et plus largement, de mieux contrôler la fracture de matériaux. 

Publié le 16 novembre 2018
Les plaquettes SOI (silicon-on-insulator) sont fabriquées à partir de silicium par clivage « selon des pointillés ». Pour contrôler avec précision le plan de clivage, les ingénieurs créent en effet une fine couche de minuscules cavités, à la profondeur désirée, par implantation d'ions légers à l'intérieur de la plaquette. Or, la surface mise à jour par le clivage présente une alternance de textures rugueuses et lisses. Ces inhomogénéités peuvent modifier les caractéristiques du circuit qui sera gravé sur cette surface.

Avec le CEA-Leti, en partenariat avec la société SOITEC, nous décryptons aujourd'hui le mécanisme à l'origine de ces défauts et pourraient trouver à terme le moyen de les supprimer.

« Sur les images de plaquettes après fracturation, des motifs analogues aux ondes naissant dans le sillage d'un bateau nous ont mis sur la piste des ondes sonores », se souvient Samuel Tardif, physicien dans notre laboratoire et co-auteur de l'étude. Les chercheurs ont donc mesuré les vitesses de propagation de la fissure grâce à des lasers et analysé à l'aide de capteurs piézo-électriques les ondes sonores émises. Seules sont sélectionnées des ondes acoustiques de flexion, dont la vitesse de phase est égale à la vitesse de la fissure. Ces ondes produisent des déformations périodiques de la lame de silicium qui agissent de manière spécifique au niveau de la zone fragilisée : la fissure y est plus ou moins déviée de sa trajectoire nominale, d'où les variations de rugosité observées. Un modèle simple permet de vérifier que la périodicité des motifs est en accord avec l'expérience.


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