Génie de contraintes dans des nano-dispositifs intégrés

 

Andreas Ruediger

Institut national de la recherche scientifique [INRS]

 

Domaine : matériaux

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2018-2019

Les contraintes mécaniques dans un matériau soit depuis sa fabrication soit en cours d'opération sont la raison principale de failles. La présence de nombreux matériaux ainsi qu'un assemblage complexe qui doit répondre à de nombreux critères dans des nanodispositifs intégrés présente un important défi concernant la maitrise de ces contraintes et la limite de leur impact statique et dynamique. D'un autre côté, particulièrement dans le contexte de couches minces, les contraintes mécaniques sont un paramètre important d'amélioration de propriétés électroniques et électromécaniques.

La connaissance non seulement de la présence de ces contraintes, mais aussi leur imagerie et leur quantification sont devenues une nécessité pour laquelle l'industrie n'a pas de solution satisfaisante d'autant plus que la nucléation de défauts mécaniques se passe à une échelle de quelques dizaines de nanomètres autour de dislocations.

L'imagerie Raman est principalement adaptée à détecter des contraintes mécaniques dans la plupart de composants non métalliques, mais pour que l'industrie et la communauté scientifique puissent en profiter, il reste deux obstacles à franchir : 1) la compréhension de la réponse spectrale en fonction d'une déformation (potentiel de déformation d'un phonon) et 2) la résolution spatiale qui est typiquement limitée à la diffraction de la lumière soit approximativement la longueur d'onde de la lumière d'excitation.

Nous proposons des solutions à ces défis par une approche expérimentale (nano-indentation) et numérique (théorie de perturbation des modes de phonons) pour la quantification des images ainsi qu'une méthode de champ proche optique, la spectroscopie Raman exaltée et confinée par effet de pointe (TERS), dont le développement sera basé sur une infrastructure FCI unique au Canada.

Les retombés seront pertinentes quant à l'amélioration de produits déjà existants comme des capteurs intégrés ainsi que pour le développement de nouveaux dispositifs basé sur le génie de contraintes. Le budget sera intégralement dédié à la formation de personnel hautement qualifié.