[Challenges et potentialités de nouvelles approches pour l'évaluation de la fiabilité des nanotechnologies]
L'évaluation de la fiabilité des composants, circuits intégrés ou composants microassemblés, est incontestablement identifiée comme un des facteurs majeurs conditionnant la poursuite du développement de la microélectronique. De la même façon, la pénétration croissante des marchés, par les nanotechnologies, sera liée à la démonstration urgente d'une fiabilité opérationnelle construite en relation avec les standards actuels très exigeants. Cette situation nécessite un effort spécifique sur les méthodes de construction et de démonstration de la fiabilité. Ces réflexions doivent être intégrées, dès les phases de conception, en considérant deux approches clés liées aux modes de fabrication des dispositifs nanotechnologiques : les approches ‘top-down’ et ‘bottom-up’. La problématique de la fiabilité est, par définition, extrêmement large et couvre à la fois les questions relatives à la physique et à la physico-chimie des matériaux, aux phénomènes de transport électrique, aux phénomènes thermomécaniques, interfaces de couplage optique/électronique, aux modèles statistiques, etc.
L'objectif de cette contribution est de présenter les résultats de nouvelles méthodologies d'évaluation de la fiabilité, issues des travaux du Laboratoire IMS en étroite collaboration avec des partenaires industriels et universitaires. Ces approches spécifiques sont basées sur l'utilisation combinée de lois physiques de défaillance, de simulations comportementales et de méthodes statistiques intégrant une variabilité technologique inévitable pour extrapoler des taux de défaillance et des durées de vie en conditions opérationnelles. Des exemples d'application sont présentés et analysés sur des technologies microassemblées et composants optoélectroniques pour liaisons optiques à haut débit. Le but principal est de discuter de leurs potentialités et de leur champ d'applicabilité en vue de l'évaluation de la fiabilité intrinsèque de dispositifs nanotechnologiques en conditions opérationnelles.
Reliability assessment of components, integrated circuits or micro-assemblied devices, is undoubtedly identified as one of the major factors conditioning the on-going development of microelectronics. In the same way, growing market penetration by nanotechnologies is clearly related to the imperative demonstration of satisfactory built-in operational reliability with respect to actual severe standards. This situation requires a specific effort on built-in reliability. These considerations must be integrated, as early as possible at the beginning of the development ‘top-down’ and the ‘bottom-up’ approaches. Reliability issues cover extremely large scientific fields such as physics, material science, electrical transport, thermal phenomena, coupling interfaces between optics and electronics, statistical models, etc.
The objective of this paper deals with the presentation of new, original methodologies for reliability assessment, coming from studies in the IMS Laboratory, in close collaboration with industrial and academic partners. These new approaches are based on the combination of the physical laws of failure, behavioral simulations and statistical methods, adding inevitable parametric dispersions to extrapolate failure rates and lifetime in operating conditions. Some results are presented and analyzed on micro-assemblied technologies and photonic components for high-rate optical links. The main goal is to discuss their potentiality and applicability field with a view to intrinsic nanodevices reliability assessment in operating conditions.
Mot clés : Fiabilité, Mécanismes de défaillance, Durée de vie, Simulations comportementales, Nanotechnologies
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Laurent Béchou; Yves Danto; Jean-Yves Deletage; Frédéric Verdier; Yannick Deshayes; Sébastien Fregonèse; Cristell Maneux; Thomas Zimmer; Dominique Laffitte. Challenges and potential of new approaches for reliability assessment of nanotechnologies. Comptes Rendus. Physique, Volume 9 (2008) no. 1, pp. 95-109. doi : 10.1016/j.crhy.2007.12.001. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2007.12.001/
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