Caractérisation ultrasonore du silicium poreux
Résumé
Le silicium poreux est devenu un matériau largement utilisé en microélectronique, comme par exemple en tant que substrat pour les détecteurs ou les systèmes RF. Cependant, bien que les procédés de fabrication soient aujourd’hui bien connus, les paramètres du silicium poreux tels que la porosité ou la profondeur sont encore souvent déterminés par des méthodes empiriques et/ou destructives. Afin de pouvoir contrôler ces paramètres de façon non destructive, les méthodes ultrasonores semblent prometteuses grâce à la relation forte entre porosité et caractéristiques mécaniques, et donc acoustiques. Le but de cette étude est de vérifier la faisabilité de cette méthode. Dans le cadre de cette étude, le silicium poreux est gravé de manière électrochimique à l'aide de courants pulsés dans une solution d’acide fluorhydrique. Plusieurs échantillons de silicium poreux sont gravés, divisés en deux groupes (à porosité constante et profondeur variable et à profondeur constante et porosité variable). La méthode ultrasonore proposée pour caractériser les échantillons de silicium poreux est basée sur une technique d’insertion-substitution. Cette méthode nécessite deux mesures en transmission : une de référence sans l’échantillon et une avec l’échantillon de manière à corriger les effets de diffraction et l'atténuation dans l'eau.
Afin de retrouver les paramètres acoustiques et géométriques de l'échantillon, une résolution par problème inverse est proposée. Pour cela un modèle de propagation unidimensionnel correspondant à la technique de mesure ultrasonore est implémenté afin de calculer les coefficients de transmission théoriques. Une optimisation des paramètres du modèle est ensuite effectuée en utilisant un algorithme génétique. L’impédance acoustique et la profondeur du silicium poreux en sont déduites. Un modèle d'impédance acoustique effective dans le silicium poreux nous donne la valeur de la porosité.
La profondeur et la porosité des échantillons sont ensuite mesurées à partir de mesures destructives afin de mesurer la profondeur et la porosité et de les comparer aux résultats issus des mesures ultrasonores. Une bonne concordance est montrée entre les méthodes ultrasonores et destructives, tant en profondeur qu’en porosité. Les écarts seront discutés.