FR2995446A1 - Method for manufacturing structure, involves treating outlying area of localized interfaces, selecting localized sealing of interface, and detecting localized defect formation in layer between interfaces - Google Patents
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Abstract
Description
DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de fabrication d'une structure par assemblage d'au moins deux substrats, l'un au moins de ces deux substrats étant destiné à être utilisé dans l'électronique, l'optique, l'optoélectronique et/ou le photovoltaïque, ladite structure comprenant au moins deux interfaces de séparation, lesdits substrats étant destinés à être ultérieurement séparés selon l'une d'elles. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un cas particulier d'une telle structure est une structure « décollable » (« debondable structure » selon la terminologie anglo-saxonne), dans laquelle l'interface de séparation est une interface selon laquelle un collage par adhésion moléculaire a été réalisé. Par « collage par adhésion moléculaire », on désigne un collage par contact intime des surfaces des deux substrats, mettant en oeuvre des forces d'adhésion, principalement les forces de Van der VValls, et n'utilisant pas de couche adhésive. Sans vouloir être limitatif, on peut toutefois considérer qu'une structure décollable peut être utilisée principalement dans quatre applications différentes : a) collage d'un raidisseur mécanique : il peut être souhaitable de coller un raidisseur mécanique sur un substrat ou une couche mince fragile pour éviter son endommagement ou sa rupture durant certaines étapes de fabrication, puis de pouvoir retirer ce raidisseur mécanique lorsque sa présence n'est plus nécessaire. b) rectification d'un mauvais collage : le décollement permet de décoller deux substrats qui n'auraient pas été collés correctement une première fois, puis de les recoller après nettoyage, afin d'améliorer la rentabilité d'un procédé de fabrication et d'éviter par exemple la mise au rebut de substrats mal collés. c) protection temporaire : lors de certaines étapes de stockage ou de transport de substrats, notamment dans des boites en matière plastique, il peut être utile de protéger temporairement leurs surfaces, notamment celles destinées à être utilisées ultérieurement pour la fabrication de composants électroniques, afin d'éviter tout risque de contamination. Une solution simple consiste à coller deux substrats de façon que leurs faces à protéger soient collées respectivement l'une avec l'autre, puis à décoller ces deux substrats lors de leur utilisation finale. d) double transfert d'une couche : il consiste à réaliser une interface de collage réversible entre une couche active et un premier substrat support (éventuellement réalisé en un matériau coûteux), puis à transférer cette couche active sur un second substrat définitif, par décollement de ladite interface de collage réversible.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a method for manufacturing a structure by assembling at least two substrates, at least one of these two substrates being intended for use in electronics, optics, electronics, Optoelectronics and / or photovoltaics, said structure comprising at least two separation interfaces, said substrates being intended to be subsequently separated according to one of them. BACKGROUND OF THE INVENTION A particular case of such a structure is a "debondable" structure ("debondable structure" in the English terminology), in which the separation interface is an interface according to which a molecular bonding bonding Have been realised. By "molecular adhesion bonding" is meant bonding by intimate contact of the surfaces of the two substrates, employing adhesion forces, mainly Van der VValls forces, and not using an adhesive layer. Without wishing to be limiting, it can however be considered that a peelable structure can be used mainly in four different applications: a) bonding a mechanical stiffener: it may be desirable to stick a mechanical stiffener on a substrate or a thin layer fragile for avoid damage or breakage during certain manufacturing steps, then to remove the mechanical stiffener when its presence is no longer necessary. b) correction of a bad bonding: the detachment makes it possible to take off two substrates which would not have been glued correctly a first time, then to reattach them after cleaning, in order to improve the profitability of a manufacturing process and of avoid, for example, the disposal of poorly bonded substrates. c) Temporary protection: during certain stages of storage or transport of substrates, especially in plastic boxes, it may be useful to temporarily protect their surfaces, especially those intended to be used later for the manufacture of electronic components, so to avoid any risk of contamination. A simple solution is to stick two substrates so that their faces to be protected are respectively bonded to each other, and then to take off these two substrates during their final use. d) double transfer of a layer: it consists in producing a reversible bonding interface between an active layer and a first support substrate (possibly made of an expensive material), then transferring this active layer to a second final substrate, by detachment of said reversible bonding interface.
Cependant, il peut également se trouver des applications dans lesquelles on souhaite séparer une structure, formée de deux substrats assemblés, selon une interface qui n'est pas une interface de collage. Une telle interface peut être, par exemple, une interface entre un premier et un second matériau, qui peuvent avoir été joints l'un à l'autre par un apport du second matériau sur le premier, par exemple par un dépôt, une épitaxie, etc. En variante, une telle interface peut être, par exemple, une zone fragile formée à l'intérieur d'un matériau et matérialisée par la présence de bulles, d'inclusions, etc. Une séparation selon une interface qui n'est pas une interface de collage peut notamment trouver application dans le transfert d'une couche d'un premier substrat vers un second substrat. Ladite couche à transférer peut ainsi ne pas été formée par collage sur le premier substrat mais, par exemple, avoir été formée par épitaxie ou dépôt sur ledit substrat, ou, de manière alternative, faire partie d'une couche plus épaisse à l'intérieur de laquelle elle a été délimitée par une couche de bulles qui fragilise la couche épaisse. Quelles que soient les applications envisagées, il est nécessaire d'effectuer cette séparation sans endommager, rayer, ou contaminer la surface des deux substrats situés de part et d'autre de l'interface de séparation et sans casser ces deux substrats. En fonction des différentes applications, ces deux "substrats à séparer" peuvent être deux couches d'un même substrat ou deux substrats distincts. En outre, plus les dimensions des deux substrats de la structure à séparer sont importantes ou plus leur énergie de liaison est forte, et plus la séparation est difficile à réaliser, notamment sans dommages. On sait par ailleurs d'après les travaux de recherche de Maszara concernant la mesure de l'énergie de collage entre deux substrats, (voir l'article de VV.P Maszara, G. Goetz, A. Caviglia et J.B .McKitterick : J. Appl Phys. 64 (1988) 4943) qu'il est possible de mesurer l'énergie de collage entre deux substrats, en introduisant une lame mince entre les deux, au niveau de leur interface de collage. Maszara a établi la relation suivante : 3Et3 d2 L=41 32y dans laquelle d représente l'épaisseur de la lame insérée entre les deux substrats collés, t représente l'épaisseur de chacun des deux substrats collés, E représente le module de Young selon l'axe du décollement, y représente l'énergie de collage et L représente la longueur de la fissure entre les deux substrat à l'équilibre.However, there may also be applications in which it is desired to separate a structure formed of two assembled substrates, according to an interface which is not a bonding interface. Such an interface may be, for example, an interface between a first and a second material, which may have been joined to each other by a supply of the second material on the first, for example by a deposit, an epitaxy, etc. As a variant, such an interface may be, for example, a fragile zone formed inside a material and materialized by the presence of bubbles, inclusions, etc. A separation according to an interface that is not a bonding interface can notably be used in the transfer of a layer from a first substrate to a second substrate. Said layer to be transferred may thus not have been formed by bonding to the first substrate but, for example, have been formed by epitaxy or deposition on said substrate, or, alternatively, be part of a thicker layer inside. of which it has been delimited by a layer of bubbles which weakens the thick layer. Whatever the intended applications, it is necessary to perform this separation without damaging, scratching or contaminating the surface of the two substrates located on either side of the separation interface and without breaking these two substrates. Depending on the different applications, these two "substrates to be separated" may be two layers of the same substrate or two distinct substrates. In addition, the larger the dimensions of the two substrates of the structure to be separated or the higher their binding energy, the more difficult the separation is to achieve, in particular without damage. It is also known from Maszara's research on the measurement of the bonding energy between two substrates, (see the article by VV.P Maszara, G. Goetz, A. Caviglia and JB .McKitterick: J Appl Phys 64 (1988) 4943) that it is possible to measure the bonding energy between two substrates by introducing a thin blade between them at their bonding interface. Maszara has established the following relation: 3Et3 d2 L = 41 32y where d represents the thickness of the inserted blade between the two bonded substrates, t represents the thickness of each of the two bonded substrates, E represents the Young's modulus according to the detachment axis, y represents the bonding energy and L represents the length of the crack between the two equilibrium substrates.
Dans la formule ci-dessus, on part de l'hypothèse que les deux substrats sont de dimensions identiques. Grâce à la relation précitée, il est possible en mesurant L de déterminer l'énergie de collage y.In the formula above, it is assumed that the two substrates are of identical dimensions. Thanks to the aforementioned relation, it is possible by measuring L to determine the energy of bonding y.
Cette définition de l'énergie de « collage » repose sur l'hypothèse que l'énergie nécessaire pour séparer les deux substrats, ou énergie de rupture de l'interface (qui est l'énergie effectivement mesurée par la méthode utilisant une lame) est égale à l'énergie de collage desdits substrats. En réalité, lors de la séparation des substrats, une partie de l'énergie est dissipée non dans la rupture de l'interface elle-même mais dans d'autres phénomènes, tels que des déformations du ou des matériaux présents à l'interface. Dans la suite du texte, on désignera donc par énergie de rupture d'une interface l'énergie à fournir pour séparer deux substrats ou couches selon ladite interface. Dans la mesure où les substrats ou couches à séparer présentent des rigidités suffisantes pour être séparés avec une lame, il est possible de les séparer en les écartant suffisamment l'un de l'autre, au niveau de leur bord chanfreiné, ce qui a pour effet de créer une onde de séparation. Celle-ci se propage depuis le point du bord des substrats où elle est initiée, à travers toute la surface de ces substrats, le long de l'interface de séparation.This definition of "bonding" energy is based on the assumption that the energy required to separate the two substrates, or energy of rupture of the interface (which is the energy effectively measured by the method using a blade) is equal to the bonding energy of said substrates. In reality, during the separation of the substrates, part of the energy is dissipated not in the rupture of the interface itself but in other phenomena, such as deformations of the material or materials present at the interface. In the remainder of the text, the energy of rupture of an interface will be the energy to be supplied to separate two substrates or layers according to said interface. Insofar as the substrates or layers to be separated have sufficient rigidities to be separated with a blade, it is possible to separate them by separating them sufficiently from one another at their chamfered edge, which has the effect of effect of creating a separation wave. This propagates from the point of the edge of the substrates where it is initiated, through the entire surface of these substrates, along the separation interface.
Lorsque la structure constituée des deux substrats ne contient qu'une interface de séparation, l'insertion d'une lame entre les deux substrats et l'application par ladite lame d'un effort d'écartement sur les substrats aura pour effet de séparer les substrats le long de ladite interface. Cependant, on rencontre fréquemment des situations dans lesquelles la structure comporte plus d'une interface de séparation. La figure 1A illustre schématiquement une telle situation, dans laquelle la structure S est formée d'un premier substrat Si et d'un second substrat S2 et comprend deux interfaces de séparation 11, 12 présentant respectivement des énergies de rupture y1, y2. Par exemple, les substrats Si et S2 peuvent avoir été collés le long de l'interface 12, tandis que l'interface 11 est une interface formée lors de l'épitaxie d'un matériau sur un support, ledit matériau et le support formant ensemble le substrat Si. Dans cet exemple, l'énergie y2 est inférieure à l'énergie y1. Dans ce cas, lorsque l'on insère une lame B entre les deux substrats Si, S2, la séparation aura lieu préférentiellement le long de l'interface 12 présentant l'énergie de rupture la plus faible. Or, ce n'est pas nécessairement selon cette interface que l'on souhaite effectuer la séparation.When the structure consisting of the two substrates contains only one separation interface, the insertion of a blade between the two substrates and the application by said blade of a spreading force on the substrates will have the effect of separating the two substrates. substrates along said interface. However, situations are frequently encountered in which the structure has more than one separation interface. FIG. 1A schematically illustrates such a situation, in which the structure S is formed of a first substrate Si and a second substrate S2 and comprises two separation interfaces 11, 12 respectively having breaking energies y1, y2. For example, the substrates Si and S2 may have been glued along the interface 12, while the interface 11 is an interface formed during the epitaxy of a material on a support, said material and the support forming together the Si substrate. In this example, the energy y2 is lower than the energy y1. In this case, when inserting a plate B between the two substrates Si, S2, the separation will take place preferentially along the interface 12 having the lowest breaking energy. However, it is not necessarily according to this interface that one wishes to perform the separation.
Il peut en effet être préféré d'effectuer la séparation selon l'interface 11 dont l'énergie de rupture est plus élevée. Cependant, le mode d'insertion de la lame ne permet pas d'influer sur l'interface selon laquelle la séparation s'initie.It may in fact be preferred to effect the separation according to the interface 11, the breaking energy of which is higher. However, the insertion mode of the blade does not affect the interface according to which the separation is initiated.
Dans d'autres cas, il est possible que l'une des interfaces soit exposée (c'est-à-dire débouche sur le bord de la structure), tandis qu'une autre interface n'est pas exposée (c'est-à-dire ne débouche pas sur le bord de la structure). La figure 1B illustre ce type de situation. La structure S est formée d'un premier substrat Si et d'un second substrat S2 et comprend deux interfaces de séparation 11, 12. Cependant, en raison par exemple du procédé de fabrication de la structure, seule l'interface 12 est exposée, l'interface 11 étant occultée par de la matière et ne débouchant donc pas au bord de la structure S. Ainsi, l'interface 12 peut être l'interface selon laquelle les substrats Si et S2 ont été collés, tandis que l'interface 11 peut avoir été formée préalablement dans le substrat Si, par exemple par épitaxie d'un matériau sur un support suivie d'une oxydation qui a pour effet de recouvrir la périphérie dudit matériau. Dans ce cas, lorsque l'on insère une lame B entre les deux substrats Si, S2, la séparation s'initiera sur le long de l'interface exposée 12, et se poursuivra le long de ladite interface, même si l'énergie de l'interface 11 est inférieure à celle de l'interface 12. Or, il peut être préféré au contraire d'effectuer la séparation le long de l'interface 11 qui n'est pas exposée. Un but de l'invention est donc de résoudre ces différents problèmes et de proposer un procédé de fabrication d'une structure par assemblage d'au moins deux substrats, ladite structure comprenant au moins deux interfaces de séparation, permettant de sélectionner l'interface selon laquelle la séparation devra ultérieurement avoir lieu. Un autre but de l'invention est également de fournir une structure comprenant au moins deux interfaces, permettant d'assurer que même si la séparation est amorcée sur une interface autre que l'interface souhaitée la séparation ait finalement lieu essentiellement sur l'interface souhaitée, celle ayant la plus faible énergie de rupture. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Conformément à l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'une structure par assemblage d'au moins deux substrats, l'un au moins de ces deux substrats étant destiné à être utilisé dans l'électronique, l'optique, l'optoélectronique et/ou le photovoltaïque, la structure comprenant au moins deux interfaces, en vue de la séparation ultérieure de ladite structure le long d'une interface choisie parmi lesdites interfaces, ladite séparation étant réalisée par l'insertion d'une lame entre lesdits substrats et l'application par ladite lame d'un effort d'écartement des deux substrats, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend un traitement d'une région périphérique d'au moins l'une desdites interfaces comprenant l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame, de sorte à favoriser la séparation le long de ladite interface choisie, ledit traitement comprenant : - un détourage localisé de l'interface choisie, de sorte à l'exposer au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame, et/ou - un endommagement localisé de l'interface choisie, de sorte à rendre son énergie de rupture inférieure à celle de la ou les autres interfaces ; et/ou - un scellement localisé d'au moins une interface autre que l'interface choisie ; et/ou - la formation localisée de défauts traversants dans une couche située entre au moins deux des dites interfaces, lesdits défauts étant aptes à transférer l'onde de séparation d'une interface présentant une énergie de rupture supérieure à celle de l'interface choisie vers ladite interface choisie.In other cases, it is possible that one of the interfaces is exposed (that is, opens onto the edge of the structure), while another interface is not exposed (ie that is, does not lead to the edge of the structure). Figure 1B illustrates this type of situation. The structure S is formed of a first substrate Si and a second substrate S2 and comprises two separation interfaces 11, 12. However, due for example to the manufacturing method of the structure, only the interface 12 is exposed, the interface 11 being obscured by the material and therefore not opening to the edge of the structure S. Thus, the interface 12 may be the interface according to which the substrates Si and S2 have been bonded, while the interface 11 may have been formed beforehand in the Si substrate, for example by epitaxial growth of a material on a support followed by an oxidation which has the effect of covering the periphery of said material. In this case, when inserting a blade B between the two substrates Si, S2, the separation will be initiated along the exposed interface 12, and will continue along said interface, even if the energy of the interface 11 is less than that of the interface 12. However, it may be preferred instead to perform the separation along the interface 11 which is not exposed. An object of the invention is therefore to solve these various problems and to propose a method for manufacturing a structure by assembling at least two substrates, said structure comprising at least two separation interfaces, making it possible to select the interface according to which separation will have to take place later. Another object of the invention is also to provide a structure comprising at least two interfaces, making it possible to ensure that even if the separation is initiated on an interface other than the desired interface, the separation finally takes place essentially on the desired interface. , the one with the lowest breaking energy. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the invention, there is provided a method for manufacturing a structure by assembling at least two substrates, at least one of these two substrates being intended for use in electronics. , optics, optoelectronics and / or photovoltaics, the structure comprising at least two interfaces, with a view to the subsequent separation of said structure along an interface chosen from said interfaces, said separation being achieved by the insertion a blade between said substrates and the application by said blade of a spreading force of the two substrates, said method being characterized in that it comprises a treatment of a peripheral region of at least one of said interfaces comprising the location provided for insertion of the blade, so as to promote separation along said selected interface, said processing comprising: - a localized trimming of the chosen interface, so as to expose it at least to the location provided for the insertion of the blade, and / or - localized damage of the chosen interface, so as to make its breaking energy lower than that of the other or the others interfaces; and / or - localized sealing of at least one interface other than the chosen interface; and / or the localized formation of through defects in a layer located between at least two of said interfaces, said defects being capable of transferring the separation wave of an interface having a breaking energy greater than that of the interface chosen. to said chosen interface.
Dans le présent texte, le terme "substrat" couvre un substrat mono ou multicouches et dont la périphérie présente un chanfrein sur lequel une lame peut prendre appui pour provoquer l'écartement de deux substrats. Par ailleurs, un substrat peut lui-même contenir une ou plusieurs interfaces. Une interface de séparation est définie dans le présent texte comme étant une frontière physique entre deux couches, selon laquelle une onde de séparation peut se propager. Il est entendu que les deux couches en question peuvent être en deux matériaux différents, lesdits matériaux pouvant être joints par tout type d'apport d'un matériau sur l'autre (notamment épitaxie, dépôt, collage, oxydation), ou bien former deux parties d'une couche plus épaisse, délimitées par une zone fragile (notamment contenant des bulles, des inclusions, etc.). Selon une forme d'exécution de l'invention, ledit détourage localisé est réalisé mécaniquement. De manière avantageuse, on supprime une région endommagée par ledit détourage mécanique par une gravure sélective du bord du substrat. Selon un mode de réalisation, ledit détourage localisé est réalisé chimiquement. Selon une forme d'exécution de l'invention, au moins deux interfaces sont exposées et en ce que l'on endommage l'interface choisie de sorte à diminuer l'énergie de rupture de ladite interface au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame.In the present text, the term "substrate" covers a single or multilayer substrate and whose periphery has a chamfer on which a blade can bear to cause the spacing of two substrates. Moreover, a substrate may itself contain one or more interfaces. A separation interface is defined in this text as a physical boundary between two layers, according to which a separation wave can propagate. It is understood that the two layers in question can be in two different materials, said materials can be joined by any type of supply of a material on the other (including epitaxy, deposition, bonding, oxidation), or form two parts of a thicker layer, delimited by a fragile zone (in particular containing bubbles, inclusions, etc.). According to one embodiment of the invention, said localized clipping is performed mechanically. Advantageously, a region damaged by said mechanical trimming is removed by selective etching of the edge of the substrate. According to one embodiment, said localized clipping is performed chemically. According to one embodiment of the invention, at least two interfaces are exposed and in that the selected interface is damaged so as to reduce the breaking energy of said interface at least at the location provided for the insertion of the blade.
L'endommagement peut être réalisé par une irradiation laser. De manière alternative, l'endommagement est obtenu par l'application d'ultrasons. De manière alternative, l'endommagement est réalisé par une gravure chimique sélective.Damage can be achieved by laser irradiation. Alternatively, the damage is achieved by the application of ultrasound. Alternatively, the damage is achieved by selective chemical etching.
Selon une forme d'exécution de l'invention, au moins une interface autre que l'interface choisie est exposée, et en ce que l'on scelle ladite autre interface de sorte à augmenter son énergie de rupture au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame.According to one embodiment of the invention, at least one interface other than the chosen interface is exposed, and in that said other interface is sealed so as to increase its breaking energy at least to the intended location for the insertion of the blade.
Ledit scellement peut être réalisé par une irradiation laser. Selon une forme d'exécution de l'invention, on forme des défauts traversants aptes à transférer l'onde de séparation d'une interface vers l'interface choisie présentant une énergie de rupture inférieure par irradiation laser, rayure mécanique ou gravure chimique d'une région périphérique d'une couche intercalée entre l'interface choisie et ladite autre interface. De manière avantageuse, lesdits défauts traversants sont des picots. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1A est une vue en coupe d'une structure comprenant deux interfaces exposées, présentant des énergies de rupture différentes, - la figure 1B est une vue en coupe d'une structure comprenant deux interfaces dont l'une est exposée et l'autre ne l'est pas, - la figure 2A illustre de manière schématique le détourage localisé d'un substrat en vue d'exposer l'interface selon laquelle on souhaite effectuer la séparation, avant l'assemblage à un autre substrat, - la figure 2B illustre de manière schématique deux modes de détourage chimique pouvant être effectués sur la structure en vue d'exposer l'interface selon laquelle on souhaite effectuer la séparation, - la figure 20 illustre schématiquement l'élimination par gravure chimique d'une zone endommagée par un détourage mécanique mis en oeuvre pour exposer l'interface selon laquelle on souhaite effectuer la séparation, - la figure 3A illustre schématiquement un endommagement localisé de l'interface choisie pour la séparation, - les figures 3B et 30 illustrent deux modes de réalisation de l'endommagement localisé, - la figure 4A illustre la mise en oeuvre d'une rugosification localisée des deux substrats au niveau de leur interface de séparation, - la figure 4B illustre le résultat d'une irradiation de la structure de la figure 3A, conduisant au scellement localisé de l'interface, de sorte à ne laisser exposée que l'interface choisie pour la séparation, - la figure 5A est une vue en coupe d'une structure illustrant le mécanisme de transfert de la séparation d'une interface à l'autre grâce à des défauts localisés, - la figure 5B est une vue de dessus de l'interface après la séparation, - la figure 50 est une photographie de la surface d'un substrat après un changement d'interface, - les figures 6A et 6B illustrent le principe de la séparation sous l'action d'une lame introduite entre les deux substrats, - la figure 7 illustre schématiquement la propagation d'une onde de séparation le long de l'interface.Said sealing can be achieved by laser irradiation. According to one embodiment of the invention, through-flaws are formed capable of transferring the separation wave from an interface to the chosen interface having a lower breaking energy by laser irradiation, mechanical scratching or chemical etching. a peripheral region of a layer interposed between the chosen interface and said other interface. Advantageously, said through-flaws are spikes. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages of the invention will emerge from the detailed description which follows, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1A is a sectional view of a structure comprising two exposed interfaces, presenting 1B is a sectional view of a structure comprising two interfaces, one of which is exposed and the other of which is not, FIG. 2A schematically illustrates the localized clipping of a substrate for exposing the interface in which it is desired to perform the separation, prior to assembly to another substrate; - FIG. 2B schematically illustrates two methods of chemical clipping that can be performed on the structure in order to disclose the interface according to which it is desired to effect the separation, - FIG. 20 schematically illustrates the elimination by chemical etching of a damaged area by a trimming. used to expose the interface according to which it is desired to effect the separation, - FIG. 3A schematically illustrates a localized damage of the interface chosen for the separation, - FIGS. 3B and 30 illustrate two embodiments of the damage. 4A illustrates the implementation of a localized roughening of the two substrates at their separation interface, FIG. 4B illustrates the result of an irradiation of the structure of FIG. 3A, leading to the localized sealing. of the interface, so as to leave exposed only the interface chosen for the separation, - Figure 5A is a sectional view of a structure illustrating the mechanism of transfer of the separation from one interface to another through to localized defects, - Figure 5B is a top view of the interface after separation, - Figure 50 is a photograph of the surface of a substrate after an interface change, FIGS. 6A and 6B illustrate the principle of separation under the action of a blade inserted between the two substrates; FIG. 7 schematically illustrates the propagation of a separation wave along the interface.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Fabrication de la structure On décrira en premier lieu la fabrication d'une structure formée de deux substrats assemblés, qui comprend la mise en oeuvre d'un traitement permettant de sélectionner une interface de séparation parmi au moins deux interfaces présentes dans la structure. D'une manière générale, ledit traitement fait partie des traitements désignés par le terme générique d'ingénierie de bord de plaque (« edge of wafer (EOVV) engineering » selon la terminologie anglo-saxonne). Comme leur nom l'indique, ces traitements sont des traitements localisés visant à agir sur la périphérie de l'un et/ou l'autre des substrats. Selon la configuration des différentes interfaces présentes dans la structure, et notamment selon l'exposition et l'énergie de rupture de l'interface choisie par rapport à celles des autres interfaces, le traitement de bord de plaque peut prendre différentes formes, qui seront décrites successivement ci-après.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Manufacture of the Structure First of all, the manufacture of a structure formed of two assembled substrates will be described, which comprises the implementation of a treatment making it possible to select a separation interface among at least two interfaces present. in the structure. In general, said treatment is part of the treatments designated by the generic term edge engineering ("edge of wafer (EOVV) engineering" according to the English terminology). As their name suggests, these treatments are localized treatments aimed at acting on the periphery of one and / or the other of the substrates. Depending on the configuration of the different interfaces present in the structure, and in particular on the exposure and the breaking energy of the chosen interface compared to those of the other interfaces, the plate edge treatment can take various forms, which will be described successively below.
D'une manière générale, le traitement est mis en oeuvre sur une région périphérique d'au moins l'une desdites interfaces (ladite région comprenant l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame), de sorte à favoriser la séparation le long de l'interface choisie. Selon les cas, et notamment en fonction de la commodité de mise en oeuvre, le traitement peut être mis en oeuvre sur l'un et/ou l'autre des substrats avant leur assemblage pour former la structure, ou bien sur la structure déjà assemblée. Lorsque l'interface choisie n'est pas exposée en raison d'un recouvrement latéral par un matériau, le traitement peut comprendre un détourage localisé de l'interface choisie, de sorte à l'exposer au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame. Par « détourage », on entend l'élimination de matière dans une région périphérique d'un substrat. Lorsque l'interface présente une énergie de rupture supérieure à l'énergie d'au moins une autre interface, le traitement peut comprendre un endommagement localisé de l'interface choisie, de sorte à rendre son énergie de rupture inférieure à celle de la ou les autres interfaces. De manière alternative, il est possible d'imposer la séparation selon l'interface choisie en scellant localement au moins une autre interface, notamment une interface présentant une énergie de rupture plus faible. Par « sceller » on entend dans le présent texte le fait de mettre en oeuvre une liaison tellement intime du matériau présent de part et d'autre de l'interface que l'interface ne devient plus discernable dans la région considérée, n'offrant plus de guide à la propagation d'une onde de séparation. Il en résulte que lors de l'insertion de la lame dans la région de la structure où ladite interface a été localement scellée, la séparation ne s'initie pas au niveau de cette interface mais plutôt au niveau d'une interface exposée latéralement. Enfin, un mode de réalisation du traitement comprend la formation localisée de défauts dans une couche située entre au moins deux des dites interfaces, lesdits défauts étant aptes à transférer l'onde de séparation d'une interface vers l'interface choisie, qui présente une énergie de rupture inférieure. Lorsque l'interface choisie présente une énergie de rupture plus faible que les autres interfaces, ce mode de réalisation peut éventuellement être combiné à l'un des modes de réalisation précédents pour mieux garantir que l'onde de séparation, initiée sur l'interface choisie, ne se propage pas ultérieurement sur une autre interface.In general, the processing is carried out on a peripheral region of at least one of said interfaces (said region comprising the location provided for the insertion of the blade), so as to favor the separation along of the chosen interface. Depending on the case, and particularly depending on the convenience of implementation, the treatment can be implemented on one and / or the other of the substrates before assembly to form the structure, or on the already assembled structure . When the chosen interface is not exposed due to a lateral overlap by a material, the treatment may include localized trimming of the chosen interface, so as to expose it at least to the location provided for the insertion of the blade. "Trimming" means the removal of material in a peripheral region of a substrate. When the interface has a breaking energy greater than the energy of at least one other interface, the treatment may comprise a localized damage of the chosen interface, so as to make its breaking energy less than that of the one or more other interfaces. Alternatively, it is possible to impose the separation according to the chosen interface by locally sealing at least one other interface, especially an interface having a lower breaking energy. By "sealing" is meant in the present text the fact of implementing such an intimate connection of the material present on both sides of the interface that the interface does not become discernible in the region considered, no longer offering to guide the propagation of a separation wave. As a result, during the insertion of the blade in the region of the structure where said interface has been locally sealed, the separation is not initiated at this interface but rather at a laterally exposed interface. Finally, an embodiment of the treatment comprises the localized formation of defects in a layer located between at least two of said interfaces, said defects being capable of transferring the separation wave of an interface to the chosen interface, which has a lower breaking energy. When the chosen interface has a lower breaking energy than the other interfaces, this embodiment can optionally be combined with one of the previous embodiments to better ensure that the separation wave, initiated on the chosen interface , does not propagate later on another interface.
Détourage localisé de l'interface La figure 2A illustre de manière schématique un détourage localisé d'une interface 11 non exposée latéralement dans un substrat Si, avant l'assemblage dudit substrat à un second substrat pour former la structure séparable. Un détourage mécanique de la partie du substrat Si permet d'exposer latéralement l'interface 11, ce qui, une fois que le substrat Si aura été assemblé au substrat, permettra de favoriser l'initiation de l'onde de séparation au niveau de cette interface 11 plutôt que le long de l'interface d'assemblage entre les deux substrats. Ce détourage mécanique est effectué au moyen d'un outil de type meule. Pour des raisons d'accessibilité de l'interface, ce détourage est de préférence mis en oeuvre sur le substrat Si qui comporte l'interface 11 à exposer. Le détourage peut être effectué sur toute la périphérie du substrat Si mais un détourage limité à la région d'insertion de la lame peut s'avérer suffisant. Ainsi, un détourage sur une amplitude angulaire de l'ordre de 5 à 30° autour de l'emplacement d'insertion de la lame est satisfaisant.Localized Clipping of the Interface Figure 2A schematically illustrates a localized trimming of an unexposed interface 11 laterally in a Si substrate prior to assembling said substrate to a second substrate to form the separable structure. A mechanical trimming of the part of the substrate Si makes it possible to expose the interface 11 laterally, which, once the substrate Si has been assembled to the substrate, will make it possible to promote the initiation of the separation wave at this level. interface 11 rather than along the assembly interface between the two substrates. This mechanical trimming is performed by means of a grinding-type tool. For reasons of accessibility of the interface, this trimming is preferably implemented on the substrate Si which comprises the interface 11 to be exposed. The trimming can be performed on the entire periphery of the Si substrate but a trimming limited to the insertion region of the blade can be sufficient. Thus, a trimming on an angular amplitude of the order of 5 to 30 ° around the insertion location of the blade is satisfactory.
De manière alternative, un détourage chimique peut être mis en oeuvre. Un tel détourage peut être mis en oeuvre avant ou après l'assemblage des deux substrats.Alternatively, a chemical clipping can be implemented. Such a trimming can be implemented before or after the assembly of the two substrates.
Le schéma de gauche de la figure 2B illustre une structure comprenant un substrat Si contenant une interface non exposée latéralement 11, qui est l'interface choisie pour la séparation, et un substrat S2 collé au substrat Si par l'intermédiaire d'une interface 12. Chacun des deux substrats est entouré d'une couche d'oxyde (schématisées par les couches fines hachurées entourant Si et S2) ; par ailleurs, l'interface 11 a été recouverte, lors de la fabrication du substrat Si, par deux couches de silicium (couches de teinte claire). Le détourage chimique de l'interface 11 peut être réalisé de différentes manières. Pour exposer l'interface 11, on peut mettre en oeuvre, en référence au schéma (a) à droite de la figure 2B, une gravure chimique sélective de l'oxyde. Par exemple, si les substrats Si et S2 sont en silicium et que l'oxyde est de l'oxyde de silicium, une gravure à l'acide fluorhydrique (HF) permet de retirer l'oxyde à partir de la périphérie de la structure sans attaquer le silicium. Si la gravure est suffisamment profonde vers le centre de la structure, il est possible de graver l'oxyde du substrat Si sous le silicium recouvrant latéralement l'interface 11, créant ainsi une fente s'étendant de la périphérie de la structure jusqu'à la couche contenant l'interface 11. Par conséquent, l'insertion d'une lame conduira à l'écartement des substrats par rapport à ladite fente puis une fois que la couche contenant l'interface 11 aura été atteinte, la séparation aura lieu le long de ladite interface. De manière alternative, illustrée sur le schéma (b) à droite de la figure 2B, on peut mettre en oeuvre au contraire une gravure chimique sélective du silicium. Une gravure à l'hydroxyde de potassium (KOH) permet de retirer le silicium exposé à la périphérie de la structure, l'oxyde encapsulant les substrats Si et S2 formant dans ce cas une barrière de protection vis-à-vis de la gravure. Ces exemples sont donnés à titre illustratif et l'homme du métier est naturellement à même de définir les agents de gravure permettant une gravure sélective en fonction des matériaux en présence. Selon une forme d'exécution avantageuse de l'invention, le détourage mécanique décrit plus haut est suivi d'une gravure chimique de la région détourée. En effet, le détourage a pour effet de générer des micro-fissures dans le matériau restant (schématisées par la région hachurée P2 sur la figure 2C). Ces micro-fissures, qui fragilisent le matériau, sont alors susceptibles de provoquer la rupture du chanfrein lors de la mise en appui de la lame pour la séparation.The diagram on the left of FIG. 2B illustrates a structure comprising a substrate Si containing a laterally unexposed interface 11, which is the interface chosen for the separation, and a substrate S2 bonded to the substrate Si via an interface 12. Each of the two substrates is surrounded by an oxide layer (schematized by the fine hatched layers surrounding Si and S2); moreover, the interface 11 has been covered, during the manufacture of the Si substrate, by two layers of silicon (light-colored layers). The chemical clipping of the interface 11 can be achieved in different ways. To expose the interface 11, it is possible to implement, with reference to the diagram (a) on the right of FIG. 2B, a selective chemical etching of the oxide. For example, if the Si and S2 substrates are silicon and the oxide is silicon oxide, hydrofluoric acid (HF) etching removes the oxide from the periphery of the structure without attack the silicon. If the etching is sufficiently deep towards the center of the structure, it is possible to etch the oxide of the substrate Si under the silicon laterally covering the interface 11, thereby creating a slot extending from the periphery of the structure to the layer containing the interface 11. Consequently, the insertion of a blade will lead to the spacing of the substrates relative to said slot and once the layer containing the interface 11 has been reached, the separation will take place on along said interface. Alternatively, illustrated in diagram (b) on the right of FIG. 2B, it is possible to use a selective chemical etching of the silicon. Engraving with potassium hydroxide (KOH) makes it possible to remove the exposed silicon at the periphery of the structure, the oxide encapsulating the substrates Si and S2 forming in this case a protective barrier with respect to etching. These examples are given for illustrative purposes and those skilled in the art are naturally able to define the etching agents for selective etching according to the materials in the presence. According to an advantageous embodiment of the invention, the mechanical trimming described above is followed by a chemical etching of the cut-off region. Indeed, the clipping has the effect of generating micro-cracks in the remaining material (shown schematically by the hatched region P2 in Figure 2C). These micro-cracks, which weaken the material, are then likely to cause the breaking of the chamfer during the support of the blade for separation.
La mise en oeuvre d'une gravure chimique adaptée permet de retirer le matériau endommagé et de restaurer la résistance mécanique du substrat ainsi traité.The implementation of a suitable chemical etching makes it possible to remove the damaged material and to restore the mechanical strength of the substrate thus treated.
Par exemple, si la région détourée est en silicium, une gravure à l'hydroxyde de potassium (KOH) permet de retirer la portion de silicium endommagée sur quelques micromètres. Endommagement localisé de l'interface La figure 3A illustre une structure formée de deux substrats Si, S2 assemblés, qui comportent deux interfaces 11 et 12, qui sont toutes deux exposées latéralement. Les énergies de rupture desdites interfaces sont notées respectivement y1 et y2. Si les valeurs des énergies de rupture y1 et y2 sont voisines, l'insertion d'une lame entre les deux substrats Si et S2 risque d'initier la séparation selon l'une quelconque de ces interfaces, qui n'est pas nécessairement l'interface choisie. Si l'interface 11 est l'interface choisie pour la séparation, le traitement de bord de plaque comprend un endommagement localisé de l'interface 11, de sorte à diminuer localement son énergie de rupture pour que cette énergie diminuée, qui est notée y'1, soit inférieure non seulement à y1 mais aussi à y2.For example, if the cut-off region is made of silicon, etching with potassium hydroxide (KOH) makes it possible to remove the damaged portion of silicon over a few microns. Localized damage to the interface Figure 3A illustrates a structure formed of two assembled substrates Si, S2, which have two interfaces 11 and 12, both of which are laterally exposed. The breaking energies of said interfaces are respectively denoted y1 and y2. If the values of the y1 and y2 rupture energies are similar, the insertion of a blade between the two substrates Si and S2 may initiate the separation according to any one of these interfaces, which is not necessarily the chosen interface. If the interface 11 is the interface chosen for the separation, the plate edge treatment comprises a localized damage of the interface 11, so as to locally reduce its breaking energy so that this decreased energy, which is noted y ' 1, not less than y1 but also y2.
Comme illustré à la figure 3B, un traitement limité à la région d'insertion de la lame (zone hachurée d'énergie y'1) est suffisant pour initier la séparation le long de l'interface 11 localement endommagée. Une fois initiée sur l'interface 11, l'onde de séparation tend ensuite à se propager selon ladite interface.As illustrated in FIG. 3B, processing limited to the insertion region of the blade (shaded area of energy y'1) is sufficient to initiate the separation along the locally damaged interface 11. Once initiated on the interface 11, the separation wave then tends to propagate along said interface.
De manière alternative, illustrée à la figure 3C, il est également possible d'endommager l'interface 11 sur toute la périphérie du substrat (zone hachurée d'énergie y'1). Le traitement peut être tout traitement connu pour endommager une interface. Il peut être mis en oeuvre aussi bien avant qu'après l'assemblage des substrats.Alternatively, illustrated in Figure 3C, it is also possible to damage the interface 11 over the entire periphery of the substrate (shaded area of energy y'1). The treatment can be any known treatment to damage an interface. It can be implemented both before and after the assembly of the substrates.
Par exemple, ledit traitement peut consister en un traitement laser, un traitement ultrason, ou une attaque chimique sélective. Dans le cas d'un traitement laser, le faisceau laser est choisi de sorte à chauffer sélectivement l'interface à affaiblir, provoquant un endommagement de ladite interface et par conséquent la diminution de son énergie de rupture.For example, said treatment may consist of laser treatment, ultrasound treatment, or selective chemical etching. In the case of a laser treatment, the laser beam is chosen so as to selectively heat the interface to be weakened, causing damage to said interface and consequently the decrease in its breaking energy.
Ledit endommagement peut être, par exemple, la décomposition thermique d'un matériau présent à l'interface en une phase gazeuse. Dans le cas d'un traitement par ultrasons, les ultrasons ont pour effet de rompre les liaisons au niveau de l'interface à affaiblir. Le traitement par ultrasons est généralement appliqué en plongeant la structure dans un bain contenant un générateur d'ultrasons. Ces ultrasons, grâce à leur fréquence, font entrer en résonance certaines parties de la structure (piliers entre des cavités, par exemple) provoquant leur rupture.Said damage may be, for example, the thermal decomposition of a material present at the interface in a gaseous phase. In the case of an ultrasonic treatment, the ultrasound has the effect of breaking the bonds at the interface to be weakened. Ultrasonic treatment is generally applied by dipping the structure into a bath containing an ultrasound generator. These ultrasounds, thanks to their frequency, bring into resonance certain parts of the structure (pillars between cavities, for example) causing their rupture.
Si les éléments sensibles aux ultrasons se trouvent à l'interface à ouvrir, ils provoquent l'affaiblissement de cette interface et donc son ouverture plus facile. Dans le cas d'une attaque chimique sélective, on grave un matériau de l'interface à affaiblir au moyen d'un agent de gravure approprié (par exemple, de l'acide fluorhydrique (HF) si le matériau est de l'oxyde). Lorsque les substrats sont déjà assemblés, ladite attaque chimique est effectuée latéralement, par la périphérie de l'interface exposée. Scellement localisé d'une interface autre pue l'interface choisie Selon un autre mode de réalisation on peut effectuer un scellement localisé d'une interface autre que l'interface choisie. Ceci est possible par exemple lorsque le matériau de part et d'autre de l'interface est un oxyde, par exemple un oxyde de silicium. De préférence, la portion de l'interface à traiter est non complètement fermée, par exemple en raison de la rugosité des matériaux en contact ou du fait d'une consolidation thermique incomplète de l'interface. L'irradiation de ladite interface par un laser a pour effet de fondre localement le matériau et d'assurer que l'interface ne soit localement plus discernable au sein du matériau. Pour des questions d'accessibilité de la zone à traiter, ce traitement est de préférence mis en oeuvre sur l'un et/ou l'autre des substrats avant leur assemblage. La figure 4A illustre ainsi deux substrats 51, S2 avant leur assemblage selon une interface 12 pour former la structure à séparer, L'interface 11 choisie pour la séparation est quant à elle déjà présente dans le substrat Si, et peut résulter d'un collage, d'une épitaxie, d'un dépôt, de la formation d'une zone de bulles, etc. Par exemple, le matériau présent de part et d'autre de l'interface 12 est de l'oxyde de silicium. On rugosifie localement la périphérie de chacun des substrats 51, S2, dans les régions respectives R1, R2.If the ultrasonic sensitive elements are at the interface to open, they cause the weakening of this interface and thus its opening easier. In the case of selective etching, a material of the interface to be weakened is etched by means of a suitable etching agent (for example, hydrofluoric acid (HF) if the material is oxide) . When the substrates are already assembled, said etching is performed laterally, by the periphery of the exposed interface. Localized sealing of another interface stinks the chosen interface According to another embodiment, localized sealing of an interface other than the chosen interface may be performed. This is possible for example when the material on either side of the interface is an oxide, for example a silicon oxide. Preferably, the portion of the interface to be treated is not completely closed, for example because of the roughness of the materials in contact or because of incomplete thermal consolidation of the interface. Irradiation of said interface by a laser has the effect of locally melting the material and ensuring that the interface is locally no longer discernible within the material. For reasons of accessibility of the zone to be treated, this treatment is preferably carried out on one and / or the other of the substrates before their assembly. FIG. 4A thus illustrates two substrates 51, S2 before their assembly according to an interface 12 to form the structure to be separated. The interface 11 chosen for the separation is itself already present in the Si substrate, and may result from a bonding , an epitaxy, a deposit, the formation of a bubble zone, etc. For example, the material present on either side of the interface 12 is silicon oxide. The periphery of each of the substrates 51, S2 is locally roughened at the respective regions R1, R2.
Cette rugosification peut être mise en oeuvre chimiquement (par exemple, une gravure à l'acide fluorhydrique (HF) si la surface à rugosifier est un oxyde), mécaniquement (par exemple, par un polissage mécano-chimique (CMP) ou encore par dépôt du matériau prévu à l'interface. Ensuite, on irradie par un laser les régions ainsi rugosifiées, et l'on assemble les substrats Si et 52, de préférence par adhésion moléculaire. Il en résulte un scellement localisé de l'interface 12, schématisé à la figure 4B. Ceci revient à procurer localement à l'interface 12 une énergie de rupture y'2 supérieure à l'énergie de rupture y2 du reste de ladite interface.This roughening can be carried out chemically (for example, an etching with hydrofluoric acid (HF) if the surface to be roughened is an oxide), mechanically (for example, by a chemical mechanical polishing (CMP) or by deposition of the material provided at the interface, the regions thus roughened are then irradiated with a laser, and the substrates Si and 52 are assembled, preferably by molecular adhesion, resulting in a localized sealing of the interface 12, schematized 4B This amounts to locally providing the interface 12 with a breaking energy y'2 greater than the breaking energy y2 of the rest of said interface.
Ainsi, quel que soit le rapport entre les énergies de rupture y1 et y2 des interfaces 11 et 12, l'obtention d'une énergie de rupture y'2 supérieure à l'énergie y1 permet d'initier l'onde de séparation selon l'interface 11 choisie, puisque c'est cette interface 11 qui, dans la région d'insertion de la lame, présente l'énergie de rupture la plus faible.Thus, irrespective of the ratio between the rupture energies y1 and y2 of the interfaces 11 and 12, obtaining a breaking energy y'2 greater than the energy y1 makes it possible to initiate the separation wave according to FIG. 11 interface chosen, since it is this interface 11 which, in the insertion region of the blade, has the lowest breaking energy.
Formation localisée de défauts La figure 5A illustre un mode de réalisation dans lequel on forme des défauts dans une région périphérique d'une couche C située entre les deux interfaces de séparation possibles 11, 12 de la structure S. La couche C peut, par exemple, appartenir au substrat Si et avoir été collée au substrat S2 selon l'interface 12. L'interface selon laquelle on souhaite effectuer la séparation est l'interface 11. Dans cet exemple, l'énergie y2 de l'interface 12 est supposée supérieure à l'énergie y1 de l'interface 11. La séparation devrait donc s'effectuer le long de l'interface 11 choisie.Localized Formation of Defects FIG. 5A illustrates an embodiment in which defects are formed in a peripheral region of a layer C located between the two possible separation interfaces 11, 12 of the structure S. The layer C may, for example , belong to the substrate Si and have been bonded to the substrate S2 according to the interface 12. The interface in which it is desired to effect the separation is the interface 11. In this example, the energy y2 of the interface 12 is assumed to be higher the energy y1 of the interface 11. The separation should therefore be along the interface 11 chosen.
Cependant, il n'est pas exclu que, lors de l'insertion de la lame, la séparation s'initie selon l'interface 12. Dans cette éventualité, la formation de défauts D dans la couche C peut permettre de transférer l'onde de séparation de l'interface 12 vers l'interface 11, le chemin suivi par l'onde VV étant schématisé par les flèches.However, it is not excluded that, during the insertion of the blade, the separation is initiated according to the interface 12. In this event, the formation of defects D in the layer C can make it possible to transfer the wave separation of the interface 12 to the interface 11, the path followed by the VV wave being shown schematically by the arrows.
Les défauts D sont de préférence des défauts traversant la couche C, de sorte à permettre à l'onde de séparation de rejoindre l'interface 11. Les défauts D agissent ainsi comme des guides de l'onde de séparation de l'interface 12 vers l'interface 11, quelle que soit l'épaisseur et quel que soit le matériau de la couche comprise entre les interfaces 11 et 12.The defects D are preferably defects passing through the layer C, so as to allow the separation wave to reach the interface 11. The defects D thus act as guides to the separation wave of the interface 12 towards the interface 11, whatever the thickness and whatever the material of the layer between the interfaces 11 and 12.
Différentes techniques permettent de générer des défauts traversants remplissant cette fonction de guidage. De manière non limitative, on peut citer un traitement laser du bord de la couche C, mais aussi une attaque chimique localisée, ou encore une gravure localisée. Ce traitement peut être mis en oeuvre aussi bien qu'avant qu'après l'assemblage des substrats. Néanmoins, pour des raisons pratiques (notamment l'accessibilité des surfaces à traiter), il peut être préférable de mettre en oeuvre ce traitement avant l'assemblage des substrats. Il est également possible de former des picots (ou « edge voids » selon la terminologie anglo-saxonne), qui sont des trous apparaissant dans une couche transférée en raison d'un mauvais collage sur le substrat receveur ; ce type de défaut est notamment susceptible de se produire dans les structures SOI (silicium sur isolant) par exemple.Various techniques make it possible to generate through-flaws that fulfill this guiding function. Without limitation, mention may be made of a laser treatment of the edge of the layer C, but also a localized chemical attack, or localized etching. This treatment can be implemented as well as before after the assembly of the substrates. Nevertheless, for practical reasons (in particular the accessibility of the surfaces to be treated), it may be preferable to implement this treatment before assembling the substrates. It is also possible to form spikes (or "edge voids" according to the English terminology), which are holes appearing in a layer transferred due to poor bonding on the receiving substrate; this type of defect is particularly likely to occur in SOI (silicon on insulator) structures, for example.
Dans l'industrie des semi-conducteurs, on cherche à éviter ces picots car il s'agit de défauts qui entraînent la défaillance d'un composant électronique formés dans une couche qui en contient. En général, on met donc en oeuvre des procédés de collage optimisés pour éviter la formation de ces picots.In the semiconductor industry, it is sought to avoid these pins because they are defects that cause the failure of an electronic component formed in a layer that contains. In general, therefore, optimized bonding methods are used to avoid the formation of these nibs.
Au contraire, dans l'invention, on met en oeuvre un procédé de collage favorisant l'apparition de picots, comme par exemple un collage avec propagation rapide de l'onde de collage et/ou dans un environnement présentant un taux d'humidité élevé. En variante, des rayures effectuées à la surface de l'un des substrats constituent également des défauts adéquats.On the contrary, in the invention, a gluing method is used which favors the appearance of spikes, such as, for example, gluing with rapid propagation of the glue wave and / or in an environment with a high humidity level. . Alternatively, scratches made on the surface of one of the substrates also constitute adequate defects.
Dans tous les cas, le traitement de formation des défauts est mis en oeuvre de sorte à les former le plus près possible du bord de la structure. La taille des défauts et l'étendue de la région dans laquelle on les rencontre peuvent varier. Pour la séparation, on insère la lame dans la région où ces défauts ont été créés.In all cases, the defect formation treatment is carried out so as to form them as close as possible to the edge of the structure. The size of the defects and the extent of the region in which they are encountered may vary. For separation, insert the blade into the region where these defects were created.
Ainsi, même si l'onde de séparation s'initie sur l'interface 12 non choisie, cette onde rencontrera après un bref parcours des défauts qui la guideront vers l'interface 11 choisie. L'interface 11 présentant une énergie de rupture plus faible que celle de l'interface 12, l'onde de séparation continuera naturellement à se propager le long de l'interface 11 choisie.Thus, even if the separation wave is initiated on the interface 12 not chosen, this wave will meet after a short course of defects that guide it to the selected interface 11. Since the interface 11 has a lower breaking energy than that of the interface 12, the separation wave will naturally continue to propagate along the chosen interface 11.
Sur la figure 5B, on a représenté en vue de dessus d'une partie du substrat Si (correspondant à la région d'insertion de la lame) après séparation d'avec le substrat S2, en supposant que la séparation se soit initiée selon l'interface 12. La surface périphérique exposée est celle de l'interface 12 puis, dès qu'un défaut D a été rencontré par l'onde de séparation, celle-ci s'est propagée vers l'interface 11, qui est la surface principale exposée après la séparation. Une frontière F, qui relie les différents défauts D rencontrés par l'onde de séparation, délimite donc la surface exposée de l'interface 12 de la surface exposée de l'interface 11. Ladite frontière présente ainsi un profil que l'on peut assimiler à celui des lambeaux formés lorsque l'on arrache un matériau multicouches, tel qu'un papier peint par exemple. Cet effet est corroboré par la photographie présentée à la figure 5C, qui représente en vue de dessus la surface d'un substrat après la séparation d'avec un autre substrat. La flèche 1 signale la région d'insertion de la lame entre les substrats. Les zones plus sombres de la surface correspondent à des zones où la séparation a eu lieu selon l'interface 12 qui possède une énergie de rupture plus élevée, tandis que la zone plus claire de la surface correspond à la zone où la séparation a eu lieu selon l'interface 11 de plus faible énergie.In FIG. 5B, a top view of a part of the substrate Si (corresponding to the region of insertion of the blade) is shown after separation from the substrate S2, assuming that the separation is initiated according to FIG. The exposed peripheral surface is that of the interface 12 and, as soon as a fault D has been encountered by the separation wave, the latter has propagated towards the interface 11, which is the surface. main exposed after separation. A boundary F, which connects the different defects D encountered by the separation wave, thus delimits the exposed surface of the interface 12 of the exposed surface of the interface 11. Said boundary thus has a profile that can be assimilated to that of the flaps formed when tearing a multilayer material, such as a wallpaper for example. This effect is corroborated by the photograph shown in FIG. 5C, which represents a view from above of the surface of a substrate after separation from another substrate. Arrow 1 indicates the insertion region of the blade between the substrates. The darker areas of the surface correspond to areas where separation has taken place according to the interface 12 which has a higher breaking energy, while the lighter area of the surface corresponds to the zone where the separation took place. according to the interface 11 of lower energy.
Par ailleurs, même si un défaut présent vers le centre du substrat entraîne ponctuellement un retour de l'onde de séparation vers l'interface 12, l'onde ne reste sur cette interface de plus forte énergie que sur une courte distance et revient rapidement sur l'interface 11 de plus faible énergie.Moreover, even if a fault present towards the center of the substrate punctually causes a return of the separation wave towards the interface 12, the wave remains on this interface of higher energy than for a short distance and returns quickly on the interface 11 of lower energy.
Ce phénomène est visible sur la figure 50, où l'on voit trois taches plus sombres correspondant à des régions dans lesquelles la séparation s'est effectuée selon l'interface 12 ; cependant, ces taches présentent une faible étendue. Séparation de la structure La structure fabriquée selon l'un des modes de réalisation exposés ci-dessous peut ensuite être séparée selon l'interface choisie en mettant en oeuvre le procédé suivant. Comme représenté sur les schémas des figures 6A et 6B, la séparation mécanique consiste à insérer une lame B, de préférence épaisse, entre les deux parties de la structure S, depuis la périphérie de celle-ci. Par épaisse, on entend le fait que la lame permet un écartement important des substrats, de sorte à permettre leur séparation physique sans entrer en contact avec les faces avant (c'est-à-dire les faces desdits substrats situées à l'interface), afin d'éviter de les endommager. Par ailleurs, la lame doit être insérée entre les substrats selon un plan parallèle au plan de l'interface de séparation.This phenomenon is visible in FIG. 50, in which we see three darker spots corresponding to regions in which the separation has taken place along the interface 12; however, these spots have a small extent. Separation of the Structure The structure manufactured according to one of the embodiments set out below can then be separated according to the chosen interface by implementing the following method. As shown in the diagrams of FIGS. 6A and 6B, the mechanical separation consists of inserting a preferably thick plate B between the two parts of the structure S from the periphery thereof. By thick, it is meant that the blade allows a large separation of the substrates, so as to allow their physical separation without coming into contact with the front faces (that is to say the faces of said substrates at the interface) , to avoid damaging them. Furthermore, the blade must be inserted between the substrates in a plane parallel to the plane of the separation interface.
Lors de la séparation, les substrats sont maintenus par un support agencé de telle sorte que l'un au moins des substrats soit susceptible de se déformer, afin d'éviter toute rupture des substrats. Ainsi, selon un mode de réalisation préféré, la structure est positionnée verticalement dans un dispositif de séparation qui comprend, dans sa partie inférieure, un organe de retenue de la structure et, dans sa partie supérieure, un organe de séparation mobile en translation verticale comprenant la lame, dans l'axe de l'organe de retenue. L'organe de retenue comprend une gorge présentant un fond et des bords inclinés de part et d'autre dudit fond. Le fond de la gorge est suffisamment large pour recevoir la structure assemblée sans exercer de contrainte sur celle-ci, tandis que les bords sont suffisamment hauts pour éviter toute chute des substrats après leur séparation. Le déplacement de la lame B en direction de l'intérieur de la structure provoque un effet de coin et l'écartement des deux parties de celle-ci (voir figure 6B). Cet écartement des deux parties sur une longueur L a pour effet d'initier la formation d'une onde de séparation ou onde d'ouverture.During separation, the substrates are held by a support arranged in such a way that at least one of the substrates is capable of deforming, in order to avoid any rupture of the substrates. Thus, according to a preferred embodiment, the structure is positioned vertically in a separation device which comprises, in its lower part, a structure retaining member and, in its upper part, a vertically displaceable separating member comprising the blade, in the axis of the retaining member. The retaining member comprises a groove having a bottom and inclined edges on either side of said bottom. The bottom of the groove is wide enough to receive the assembled structure without exerting stress on it, while the edges are high enough to prevent the substrates from falling after their separation. Moving the blade B towards the interior of the structure causes a wedge effect and the separation of the two parts thereof (see Figure 6B). This spacing of the two parts over a length L has the effect of initiating the formation of a separation wave or opening wave.
Sur le schéma de la figure 7, on peut voir que cet écartement, initié en un point unique 1, crée une onde de séparation VV, qui se propage jusqu'à l'extrémité diamétralement opposée de la structure S, et qui devient rapidement rectiligne, avant d'atteindre le diamètre de la structure.In the diagram of FIG. 7, it can be seen that this spacing, initiated at a single point 1, creates a separation wave VV, which propagates to the diametrically opposite end of the structure S, and which rapidly becomes rectilinear. , before reaching the diameter of the structure.
Dans la mesure où l'un des traitements de bord de plaque a été mis en oeuvre, selon la situation et l'énergie de rupture respectives de chaque interface, l'insertion de la lame a pour effet de favoriser l'initiation de l'écartement selon l'interface souhaitée.5Since one of the plate edge treatments has been implemented, depending on the situation and the respective breaking energy of each interface, the insertion of the slide has the effect of promoting the initiation of the blade. spacing according to the desired interface.5
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| FR1258398A FR2995446A1 (en) | 2012-09-07 | 2012-09-07 | Method for manufacturing structure, involves treating outlying area of localized interfaces, selecting localized sealing of interface, and detecting localized defect formation in layer between interfaces |
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