Nanoparticules d'alliage or-étain pour le remplissage des trous d'interconnexion

Le présent mémoire porte sur la possibilité d'utiliser des nanoparticules d'alliage or-étain à l'eutectique, dont la température de fusion est de 280ºC, pour un procédé via-last de remplissage de trous d'interconnexions (TSV – Through Silicon Via). Les principaux objectifs sont de déterminer la meilleure approche pour suspendre les nanoparticules dans un solvant ainsi que d'analyser et de comprendre le comportement des nanoparticules d'alliage Au-Sn lors de traitements thermiques. Dans un premier temps, la préparation de suspensions stables de nanoparticules dans un solvant a été étudiée. Trois techniques ont été analysées soit de charger les particules, de fonctionnaliser leur surface et d'utiliser un surfactant. Puisque les nanoparticules sont relativement grosses (de l'ordre de 30 nm) et qu'elles sont agglomérées entre elles, seul l'ajout d'un surfactant permet d'obtenir une solution stable et homogène sur une période de plusieurs mois. Le surfactant qui a donné les meilleurs résultats est le PVP (PolyVinylPyrrolidone). Les nanoparticules Au-Sn préparées par une technique de plasma chaud se devaient d'avoir la composition précise de l'alliage eutectique 80Au-20Sn car une légère déviation dans leur composition peut faire augmenter considérablement la température de fonte. Des analyses XPS ont démontré que les nanoparticules avaient une concentration en or plus élevée que ce qui était désiré. Ainsi, la fusion complète des particules, afin de former un matériau uniforme à l'intérieur des TSV, s'est avérée impossible pour des températures de recuit compatibles avec un procédé via-last. Des mesures de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et de diffraction des rayons X (DRX) ont en effet démontré que les nanoparticules n'ont pas toutes la composition de l'eutectique. Aussi, l'enthalpie de fusion est 11,5 fois plus faible pour les nanoparticules que pour des microparticules du même alliage. Des phases qui n'entrent pas dans la composition de l'eutectique ont également été observées lors des mesures. Le fait que les nanoparticules ne fusionnent pas, et ce même à une température de 600ºC, a été attribué à deux facteurs. Le premier est que la technique de fabrication des nanoparticules ne permet pas d'obtenir une composition exacte et uniforme. Des phases riches en étain ainsi que la phase d'or non lié à l'étain sont présentes dans les nanoparticules. Le deuxième facteur est que les particules sont trop petites pour pouvoir être composées de l'alliage eutectique proprement