Des chercheurs optimisent les circuits grâce à des connexions cuivre

Deux chercheurs américains ont mis au point des interconnexions en cuivre dans des circuits intégrés de nouvelle génération qui améliorent l’efficacité des connexions entre les puces et les circuits externes, notamment la carte mère.

Paul Kohl et Thomas L. Gossage, professeurs titulaires d’une chaire à l’école de chimie et d’ingénierie biomoléculaire de Georgia Tech, expliquent comment les connexions verticales entre les puces et les cartes sont actuellement formées en faisant fondre de l’étain entre les deux éléments et en ajoutant de la colle pour solidifier l’ensemble.

Une étude a révélé qu’en remplaçant les connexions en billes de soudure par des colonnes de cuivre, il était possible de renforcer et de créer davantage de connexions. « Les circuits et les puces informatiques sont recouvertes de lignes de cuivre, c’est pourquoi nous pensons qu’il est possible de créer une connexion entre les deux avec du cuivre », explique le professeur Kohl.

La soudure et le cuivre peuvent tous deux tolérer un mauvais alignement des pièces à connecter, mais le cuivre est plus conducteur et assure une liaison plus solide.

Grâce au financement de la Semiconductor Research Corporation, Kohl et son étudiant Tyler Osborn ont mis au point une nouvelle méthode de fabrication pour créer des connexions tout-cuivre entre les puces et les circuits externes.

Les chercheurs ont commencé par appliquer sur la surface des deux pièces un cordon de cuivre par dépôt électrolytique, un procédé qui utilise le courant électrique pour métalliser un objet conducteur.

Une connexion de cuivre solide entre les deux cordons se forme ensuite par dépôt sans courant, qui implique plusieurs réactions simultanées dans une solution aqueuse sans l’application de courant électrique externe.

Puisque la colonne, qui mesure à peu près la même épaisseur qu’un billet de 5 euros, est d’une grande fragilité à température ambiante, les chercheurs l’ont cuite pendant une heure afin d’en éliminer les défauts et d’obtenir une pièce de cuivre solide et résistante.

Tyler Osborn a observé qu’une température de recuit à 180° permettait d’obtenir des liaisons plus résistantes. Il a également étudié comment les défauts d’alignement entre les deux cordons de cuivre affectaient la résistance de la colonne.

« J’ai également étudié la forme optimale des connexions de sorte qu’elles soient flexibles et fiables sur le plan mécanique tout en conservant de bonnes propriétés électriques pour que nous puissions transmettre ces signaux haute fréquence sans bruit », explique-t-il. Les chercheurs ont collaboré avec Texas Instruments, Intel et Applied Materials pour perfectionner et tester la technologie.

Jim Meindl, directeur du centre de recherche en microélectronique de Georgia Tech, et professeur à l’école de génie électrique et informatique, de même que Sue Ann Allen, professeur à l’école de chimie et d’ingénierie biomoléculaire, ont également collaboré à ces travaux de recherche.

Traduction de l’article Boffins boosts circuits with copper connections de Vnunet.com en date du 12 février 2008.