D’un point de vue matérialographique, les composants microélectroniques se déclinent en trois types d’échantillons :
De fines tranches du lingot de silicium cylindrique subissent une préparation matérialographique en vue d'une analyse par microscopie infrarouge ou spectroscopie FTIR.
La fabrication de wafers inclut de nombreux processus répétitifs afin de produire des circuits électroniques intégrés sur toute la surface du substrat et de pouvoir ensuite le découper en puces individuelles.
L'inspection des petites coupes parallèles ou transversales du wafer dans sa forme non-encapsulée s’effectue après un polissage matérialographique minutieux. Les éléments du circuit intégré sont examinés au microscope optique ou électronique, en fonction de l’échelle et du type d’analyse.
De fines tranches du lingot de silicium cylindrique subissent une préparation matérialographique en vue d'une analyse par microscopie infrarouge ou spectroscopie FTIR.
La fabrication de wafers inclut de nombreux processus répétitifs afin de produire des circuits électroniques intégrés sur toute la surface du substrat et de pouvoir ensuite le découper en puces individuelles. L'inspection des petites coupes parallèles ou transversales du wafer dans sa forme non-encapsulée s’effectue après un polissage matérialographique minutieux. Les éléments du circuit intégré sont examinés au microscope optique ou électronique, en fonction de l’échelle et du type d’analyse.
1. Les dimensions minimalistes requièrent l'utilisation d'un équipement et d’accessoires adaptés à la manipulation de petits échantillons. Les exigences en termes de précision des processus matérialographiques, telles que le tronçonnage et le polissage, sont également plus importantes pour les échantillons de dimensions se trouvant dans la plage du µm.
2. Les composants microélectroniques présentent souvent des compositions hétérogènes complexes avec des métaux tendres, céramique et composites. Il faut ainsi adapter la méthode et les paramètres de préparation afin de répondre aux exigences spécifiques.
3. Une préparation contrôlée et minutieuse est requise lorsque les cibles à examiner sont de petite taille. Des solutions modernes automatisées ou optimisées basée sur la technique de prépolissage basique. impliquent une précision mécanique élevée, intégrant des unités de mesure optique et des butées mécaniques.
En fonction du type d'échantillon à analyser, le tronçonnage peut être effectué sur différentes tronçonneuses de précision.
L'utilisation d'une meule diamantée (avec revêtement électrolytique) destinée au tronçonnage du plastique ou d'une meule diamantée à liant résine est recommandée.
Dans tous les cas, le tronçonnage doit être effectué assez loin de la zone à observer, afin de prévenir tout dommage direct sur celle-ci. Le matériau découpé peut être alors prépoli avec précautions. Plus le soin apporté à cette étape initiale est grand, plus la formation de fissures au niveau de la céramique, des puces ou du verre est faible et plus les causes de délaminage des couches ou des points de soudure sont réduites.
L’extraction de coupons dans les cartes PCB requiert la mise en œuvre d'un équipement de prélèvement spécifique. Les techniques d'automatisation et de mesure optique permettent un perçage et un fraisage de haute précision des coupons sélectionnés. Il est conseillé d’imprégner les échantillons sensibles ou de petite taille avant de procéder au tronçonnage.
Les résines d’enrobage à froid, présentant des températures de polymérisation faibles, sont recommandées afin de prévenir toute influence de la chaleur sur les soudures et les polymères. Pour les échantillons fragiles ou de petite taille, comme les wafers de silicium, on opte plutôt pour une résine à faible retrait, afin de minimiser le risque de fissures.
Les méthodes d’enrobage diffèrent en fonction de la méthode d’analyse envisagée.
Pour l'utilisation de systèmes de preparation dédiés, les composants peuvent être enrobés directement dans le porte-échantillons spécial utilisé par exemple pour l’inspection des vias ou la préparation ciblée.
Un équipement conventionnel peut être utilisé pour procéder au prépolissage /polissage manuel ou semi-automatique des composants microélectroniques. L’alignement des échantillons et le contrôle de l’enlèvement de matière est assuré par des porte-échantillons spéciaux. Il s’agit d’une alternative bien plus précise que la méthode de prépolissage manuel.
Quelques exemples de combinaisons de matériaux à prendre en compte lors du choix des méthodes de prépolissage et de polissage : coupes parallèles et transversales de wafers de silicium minces et fragiles, ,BGA, plomb ou étain, cartes PCB avec des vias revêtus de cuivre sur des substrats en céramique fragile ou en polymère ductile - coupes transversales de circuits intégrés comprenant silicium, céramique, or, cuivre, aluminium ou étain de quelques centaines de microns.
Les exigences en termes de taux d’enlèvement de matière, planéité, relief, netteté des bords et beurrage sont souvent déterminantes pour le choix des surfaces et suspensions de prépolissage et de polissage. L’e-Metalog pour les composants électroniques contient environ 25 méthodes dédiées couvrant une vaste combinaison de matériaux et d’exigences de préparation.
