English version below Contexte :

Les technologies de packaging avancées sont au cœur de la révolution microélectronique, essentielles pour des domaines comme l’IA, l’aérospatiale et le calcul haute performance. Parmi elles, le Fan-Out Wafer-Level Packaging (FOWLP) se distingue par sa densité d’interconnexions et son efficacité spatiale, ouvrant la voie à des systèmes plus compacts et puissants.

Le collage hybride, combinant diélectriques polymères et interconnexions métalliques, est une étape clé. Cependant, l’utilisation du cuivre pose des défis liés à l’oxydation et aux températures élevées. Ce doctorat propose d’explorer de nouvelles métallurgies pour un collage hybride à basse température, contribuant à la conception des technologies de demain.

Vous évoluerez dans un environnement collaboratif et stimulant, au sein du 3IT et du C2MI, deux pôles d’excellence où chercheurs, étudiants et industriels innovent ensemble, offrant des opportunités uniques de développement et d’impact mondial.

Sujet

Cette thèse vise à explorer des alternatives au cuivre pour le collage métallique dans les procédés de collage hybride à base de polymères, afin de permettre un collage à basse température pour des applications de packaging avancé telles que le Fan-Out Wafer Level Packaging (FOWLP).

Les objectifs incluent

- Réaliser une revue de littérature approfondie sur les défis liés à l’oxydation du cuivre et sur les métaux alternatifs permettant un collage à basse température.
- Développer et caractériser des métallurgies alternatives prometteuses pour les interconnexions, en veillant à leur compatibilité avec le matériau diélectrique adhésif et à la minimisation de la résistance électrique.
- Optimiser des stratégies de protection des interconnexions en cuivre (par exemple, couches barrières ou revêtements) pour prévenir l’oxydation et améliorer la mouillabilité.
- Définir et mettre au point les conditions du procédé de collage die-to-wafer (D2W) adaptées pour obtenir une interface de collage fiable et performante.
- Effectuer des caractérisations morphologiques, électriques et mécaniques complètes afin d’évaluer la qualité d’adhésion et la robustesse de l’interface de collage.

À l’issue de cette thèse, le candidat aura établi un procédé innovant de collage hybride à basse température utilisant des métallurgies alternatives, contribuant ainsi à l’avancement des technologies d’interconnexions à haute densité pour les systèmes microélectroniques de nouvelle génération.

Environnement de travail : Cette thèse sera dirigée par le Pr.

Dominique

Drouin,



dans le cadre de la Chaire IBM/CRSNG sur l’intégration hétérogène multipuces pour le calcul haute performance. Vous évoluerez au 3IT (Université de Sherbrooke) et au C2MI (Bromont), deux centres d’excellence offrant des équipements de pointe et un environnement collaboratif unique. Ce cadre favorise l’innovation, la formation pratique en salle blanche et la participation à des projets industriels concrets, tout en valorisant la diversité et l’inclusion.

Vous aurez l’opportunité de travailler avec des équipes multidisciplinaires et de développer des compétences recherchées dans l’industrie et la recherche avancée.

Profil recherché

- Diplôme univéristaire en génie mécanique, nanotechnologies, matériaux, chimie ou domaine connexe.
- Compétences clés : Microfabrication, caractérisation des surfaces, connaissance en métallurgies et des polymères.
- Qualités personnelles: Autonomie, adaptabilité, esprit d’équipe, goût pour la recherche expérimentale et l’innovation.
- Atouts : Connaissance des procédés d’intégration et du packaging microélectronique avancé.
- Langues : Capacité à communiquer en français ou en anglais, à l’oral et à l'écrit.

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New Metallurgies for Low-Temperature Hybrid Bonding in Fan-Out Wafer Level Packaging Context:

Advanced packaging technologies are at the core of the microelectronics revolution and play a key role in areas such as artificial intelligence, aerospace, and high performance computing. Among these technologies, Fan Out Wafer Level Packaging (FOWLP) stands out for its high interconnection density and efficient use of space, enabling more compact and powerful systems.

Hybrid bonding, combining polymer dielectrics with metallic interconnections, is a crucial enabling step. However, copper based approaches face challenges related to oxidation and high processing temperatures. This PhD project proposes to explore alternative metallurgies for low temperature hybrid bonding, contributing to the development of future microelectronic technologies.

You will work in a collaborative and stimulating environment within 3IT and C2MI, two centers of excellence where researchers, students, and industry partners innovate together,



offering unique opportunities for professional development and global impact. Topic:

This thesis aims to explore alternatives to copper for metallic bonding in polymer based hybrid bonding processes, in order to enable low temperature bonding for advanced packaging applications such as Fan Out Wafer Level Packaging (FOWLP).

The main tasks include

- Conducting at focused literature review on copper oxidation challenges and alternative metals suitable for low temperature bonding.
- Developing and characterizing alternative metallurgies for interconnections, ensuring compatibility with the adhesive dielectric material and low electrical resistance.
- Optimizing protection strategies for copper interconnections, such as barrier layers or coatings, to prevent oxidation and improve wettability.
- Defining and optimizing die to wafer (D2W) bonding process conditions to achieve a reliable and high performance bonding interface.
- Performing morphological, electrical, and mechanical characterizations to evaluate adhesion quality and interface robustness. By the end of this thesis, the candidate will have established an innovative low temperature hybrid bonding process based on alternative metallurgies, contributing to advances in high density interconnection technologies for next generation microelectronic systems. Work Supervision:

This PhD thesis will be supervised by Prof.

Dominique

Drouin as part of the IBM/NSERC Research Chair in Heterogeneous Multi Chip Integration for High Performance Computing. The doctoral research will be conducted at the 3IT (Université de Sherbrooke) and the C2MI (Bromont), two centers of excellence offering state of the art facilities and a unique cooperative environment. This setting fosters innovation, hands on cleanroom training, and active participation in industrial research projects, while promoting diversity and inclusion.

The candidate will have the opportunity to work with multidisciplinary teams and to develop skills that are highly valued in both industry and advanced research.

Desired

Profile

- Required qualifications: Bach/Master’s degree in mechanical engineering, Nanotechnology, Materials Science, Chemistry or related field.
- Key skills: Microfabrication, surface characterization, and knowledge of metallurgy and polymers.
- Personal qualities: Autonomy, adaptability, strong teamwork skills, and a keen interest in experimental research and innovation.
- Assets: Knowledge of integration processes and advanced microelectronic packaging.
- Languages: Ability to communicate effectively in French or English, both orally and in writing.

📌 Master, PhD : Nouvelles métallurgies pour le collage hybride à basse température dans le packaging Fan-Out Wafer (Sherbrooke)
🏢 Université de Sherbrooke
📍 Sherbrooke