Le collage direct consiste en la mise en contact de surfaces suffisamment lisses et propres, afin de créer une adhésion entre elles sans apport de matière extérieure. Cette technologie présente de nombreux intérêts pour la réalisation de structures empilées pour la microélectronique et les micro-technologies et a donné lieu à de nombreuses innovations (fabrication du SOI par SmartCut TM, fabrication du SmartSiC TM, réalisation de MEMS, wafer level packaging, intégration 3D…). Aujourd’hui la montée en puissance des technologies photoniques et le développement du collage direct puce à plaque ouvrent la voie à l’intégration de matériaux comme l’InP et l’AsGa dans le monde du silicium. Afin de pousser ces développements nous souhaitons étudier les mécanismes de collage de ces matériaux qui n’ont pas encore été établis dans la littérature.

La thèse consistera à étudier les mécanismes de collage direct de l’InP et de l’AsGa :
Une première partie de l’étude consistera à caractériser finement la surface de ces matériaux lors des préparations avant collage (type de liaisons créées, type d’oxyde, quantité d’eau adsorbée…).
Puis l’impact de l’eau dans la mise en place de l’adhérence sera tout particulièrement étudié en regard avec les mécanismes établis pour le silicium et son oxyde. La sensibilité à la corrosion sous contrainte des oxydes de surface d’InP et d’AsGa sera évaluée. Des études par spectroscopie infrarouge et réflectivité de rayons-X au synchrotron étayeront les conclusions.
Un dernier axe concernera les propriétés mécaniques de ces matériaux pour mieux comprendre leur intégration au sein d’hétérostructures. Leur transition ductile-fragile sera caractérisée à l’aide de collages sur du silicium ou d’autres substrats (silice, saphir…).
Le candidat sera formé à l’ensemble des outils technologiques de salle blanche permettant la réalisation de collages directs (nettoyages chimiques, polissage CMP, collage, recuits thermiques) et leur caractérisation (spectroscopie infrarouge, microscopie acoustique, mesure d’énergie de collage anhydre, réflectivité des rayons X, spectrométrie de masse...).