L’avancement des technologies électroniques dépend largement des matériaux de conception, tels que les résines polymères et les processus soustractifs, qui permettent de créer les caractéristiques souhaitées et de continuer à étendre les capacités de fabrication à l’échelle nanométrique à un rythme remarquable. La lithographie est à la base de cette capacité et reste le pilier de la fabrication des dispositifs. Avec la demande croissante de densités de stockage et de capture d’énergie, d’avancées dans les dispositifs médicaux et de mise à l’échelle des calculs, le développement et la maturation de stratégies additives ascendantes sont devenus de plus en plus importants.
La Déposition en Couches Atomiques (ALD) est une technique ascendante qui permet un contrôle exquis couche par couche de la composition des films. Cette méthode de génération de films repose sur des réactions chimiques efficaces à une surface, dans lesquelles deux demi-réactions auto-limitantes sont alternées pour produire des films minces conformes, même sur des caractéristiques à rapport d’aspect élevé et des structures tridimensionnelles. La dépendance vis-à-vis des réactions auto-limitantes offre un degré élevé de contrôle sur l’épaisseur et la composition du matériau déposé. Ces réactions peuvent également être inhibées de manière sélective dans une zone contrôlable, ce qui permet de déposer un film sans processus lithographique ou soustractif. Cette méthode, souvent appelée Déposition Sélective de Zone (ASD), présente une valeur économique significative, car la mise à l’échelle des dispositifs rencontre des défis de plus en plus difficiles pour connecter les dispositifs nanométriques au monde extérieur, où la sensibilité aux variations de l’alignement de multiples étapes de lithographie augmente considérablement (par exemple, les erreurs d’alignement). Lorsqu’une erreur d’alignement se produit, cela entraîne des connexions de dispositifs (câblage) loin de leur emplacement cible, plus près d’autres caractéristiques du dispositif, ce qui entraîne une capacitance parasite, une température locale plus élevée, un rendement inférieur et une variabilité du dispositif. La déposition sélective auto-alignée permet de détendre ces exigences d’alignement en introduisant une topographie de surface et des exigences en aval pour permettre des processus tels que les interconnexions entièrement alignées pour une mise en œuvre commerciale pertinente. Les nouvelles architectures de dispositifs s’inspirent d’une plus grande variété de méthodes de fabrication non traditionnelles pour produire des structures tridimensionnelles, telles que la mémoire d’accès aléatoire résistive (RRAM) qui utilise des tableaux en croix 3D pour les dispositifs matériels d’IA. Cela accroît le défi pour les processus de fabrication traditionnels et motive davantage le développement de dépôts ascendants capables de contrôle spatial en trois dimensions et sur une topographie de surface (par exemple, coins, angles vifs et bords de ligne). Notre travail est axé sur la synthèse d’inhibiteurs sélectifs de liaison de surface pour permettre des processus sélectifs de zone et fournir une compréhension plus complète des relations structure/propriété de l’inhibiteur.
À plus grande échelle (>20mm), alors que la complexité physique des modules multi-puces (MCM) et la demande d’une meilleure gestion thermique augmentent, les matériaux d’emballage électronique traditionnels peuvent atteindre des limitations fondamentales. Par exemple, les coulis capillaires, soumis à des contraintes thermiques provenant des températures de fonctionnement typiques, sont sujets à la fatigue, à la formation de fissures, à la perte d’adhérence et à d’autres mécanismes de défaillance connexes – qui ont tous des conséquences significatives sur la durée de vie et les performances de l’emballage. En général, les matériaux d’emballage sont des formulations complexes comprenant des charges, des polymères de matrice, des catalyseurs et des promoteurs d’adhérence. La chimie de durcissement repose sur la formation de liaisons irréversibles (le plus souvent des résines époxy thermodurcissables) et des efforts sont déployés pour minimiser la rupture de ces liaisons. L’incorporation de groupements chimiques capables de former des liaisons sous un équilibre (par exemple, la formation de liaisons réversibles) permet d’accéder à des comportements macroscopiques tels que les mécano-actifs, la mémoire de forme et l’autoréparation autonome. En choisissant judicieusement des liaisons dynamiques, plusieurs réponses matérielles peuvent être générées par des stimuli orthogonaux. Dans une perspective d’applications d’emballage électronique variées, un système de matériau à double réponse a été synthétisé, qui présente à la fois des propriétés d’autoréparation autonomes, déclenchées par un stimulus thermique, et de re-travaillabilité à partir d’une dépolymérisation chimique déclenchée. Ce sont des propriétés attrayantes pour les matériaux d’emballage, car elles peuvent prolonger la durée de vie du matériau grâce à la réparation des dommages, offrir une voie d’amélioration des rendements et permettre des MCM plus complexes grâce à une méthode chimique facile de re-travaillabilité (par exemple, dépolymérisation).
