Lignes de transmission et vias sur substrat innovant à base de nanofils conducteurs, pour interposers millimétriques – TSUNAMI

Le projet TSUNAMI répond à l’axe prioritaire « information, communication et nanotechnologies » de la « Stratégie Nationale de Recherche et d’Information » (SNRI). Il vise à développer des solutions pour les futurs systèmes de communications dans le domaine des ondes millimétriques. Les applications concernées sont le streaming de vidéos à très haut débit (de 57 GHz à 66 GHz en Europe), les radars automobiles (76 GHz à 81 GHz) ou l’imagerie RF (94 GHz, 140 GHz et au-delà).
La solution proposée repose sur un nouveau substrat pour ondes millimétriques, développé en utilisant des nanotechnologies très bas coût. Il est constitué d’une membrane d’alumine remplie de nanofils métalliques verticaux avec une densité moyenne de 20 à 40 %. Le procédé de fabrication est connu mais n’a jamais été appliqué au domaine des circuits intégrés microondes. Cette solution va augmenter drastiquement la performance des circuits millimétriques : pertes diminuées, tout en permettant une miniaturisation importante. On réalise ainsi plus performant, moins cher et moins volumineux !
Deux demandes de brevets basés sur la membrane-substrat seront déposées au plus tard en avril 2012 via Floralis (filiale de valorisation de l’Université Joseph Fourier), dont une partie intégrera bientôt la SATT régionale. Le premier brevet concerne un nouveau concept de ligne de propagation à ondes lentes, sujet sur lequel l’UJF-IMEP-LAHC possède une forte reconnaissance internationale. Le second brevet concerne l’utilisation de la membrane comme un « interposer » pour l’intégration 3D hétérogène microélectronique, avec la possibilité de réaliser des vias traversants présentant des performances et une flexibilité bien supérieures aux solutions actuelles, tout en présentant un coût nettement moins élevé.
Les activités de valorisation iront dans le sens du dépôt de plusieurs brevets au cours du projet, du fait du caractère extrêmement innovant des solutions proposées, et de la mise en place d’un partenariat industriel pour continuer le développement de la technologie. Le projet TSUNAMI s’inscrit donc parfaitement dans les objectifs de l’app EMERGENCE.
La membrane-substrat est recouverte d’une fine couche diélectrique de un µm typiquement. Sur le dessous les nanofils sont connectés à un plan de masse. Cette structure permet de réaliser des lignes de propagation de type microrubans à ondes lentes. Le concept est totalement nouveau. En outre, la membrane-substrat permettra de réaliser des vias traversants (TSVs) plus performants que les TSVs actuellement à l’état de l’art, coûteux et de large diamètre, grâce à la grande quantité de nanofils disponibles par µm², à un coût nettement réduit du fait de la simplicité de réalisation.
Les deux partenaires académiques, ainsi que le partenaire Floralis, sont parfaitement complémentaires. Le département Nanosciences de l’Institut Néel bénéficie d’un environnement exceptionnel pour la fabrication des membranes nanostructurées. LUJF-IMEP-LAHC est internationalement reconnu pour la conception et la caractérisation de lignes de propagation à ondes lentes et de circuits passifs millimétriques. Ils possèdent à eux deux toutes les connaissances et expériences nécessaires afin de réaliser les objectifs du projet TSUNAMI. La présence de la filiale de valorisation de l’Université Joseph Fourier, Floralis, permettra de consolider le lien avec l’industrie, de gérer les aspects organisationnels, et de suivre et d’encadrer les aspects liés à la valorisation.
Enfin, STMicroelectronics, Crolles, France, est très intéressé par les potentialités de la technologie développée, les résultats et preuves de concept obtenus, en atteste la lettre de support fournie en Annexe du dossier scientifique. STMicroelectronics est intéressée par les aspects faible coût, grandes performances et forte flexibilité de la nouvelle membrane-substrat.
Enfin, la demande de subvention est très raisonnable. Elle prouve que la technologie envisagée est réellement faible coût !