EP2763824A1 - Procede de realisation d'une operation mecanique dans une structure comportant deux couches de rigidites differentes - Google Patents

Procede de realisation d'une operation mecanique dans une structure comportant deux couches de rigidites differentes

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Publication number
EP2763824A1
EP2763824A1 EP12770111.8A EP12770111A EP2763824A1 EP 2763824 A1 EP2763824 A1 EP 2763824A1 EP 12770111 A EP12770111 A EP 12770111A EP 2763824 A1 EP2763824 A1 EP 2763824A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
zone
tool
mechanical operation
thinning
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12770111.8A
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German (de)
English (en)
Inventor
Hubert Moriceau
Maxime Argoud
Marc Zussy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of EP2763824A1 publication Critical patent/EP2763824A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D3/00—Cutting work characterised by the nature of the cut made; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
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    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/08—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting
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    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/02—Other than completely through work thickness

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a mechanical operation in a structure comprising at least a first rigid layer stacked on a second less rigid layer, the operation involving the application of a bearing force on the structure, the side of the first layer.
  • a mechanical operation corresponds for example to a cutting, a thinning or a trimming of the structure.
  • a mechanical operation such as cutting, thinning or trimming
  • a structure comprising a first layer of a few microns in thickness, for example composed of crystalline silicon, covering a second layer of polymer more
  • the thickness of the polymer which is, for example, in a rubbery (or rubbery) state, with respect to the crystalline silicon, thicker than the first layer, can cause irreversible damage in the first silicon layer due to the flexion of the silicon. due to the support force applied by the cutting, thinning or trimming tool on the first layer.
  • FIG. 1A Such a structure 10 is shown in FIG. 1A, and comprises, for example, a first crystalline silicon layer 12 whose thickness is for example between about 5 ⁇ m and 20 ⁇ m, secured to a second layer 14 of polymer whose thickness is for example between about 0.5 mm and 2 mm.
  • a sawing tool 16 for example a rotating blade, comes to apply a bearing force on the upper face of the first layer 12, perpendicularly to this face ( Figure 1B).
  • the first layer 12 then deforms locally with a certain curvature at the bearing zone of the sawing tool 16 on the structure 10, inducing a bending of the first layer 12 and causing irreversible damage in the first layer 12, such as breaks, detachments of parts of the first layer, cracks, etc. (See Figure 1C in which damage 18 is represented symbolically in the first layer 12).
  • An object of the present invention is to provide a new method for performing a mechanical operation on a structure as described previously, that is to say having a first so-called rigid layer, for example composed of a material whose average Young's modulus is greater than or equal to about 50 GPa, covering a second softer layer than the first layer and composed of a material whose Young's modulus is for example less than about 50 GPa, typically less than about 1 GPa or less than about 100 MPa or even less than about 50 MPa, which involves the application of a force of support on this structure, but which avoids damaging the structure.
  • the invention proposes a method for producing at least one mechanical operation on a structure comprising at least a first layer stacked on at least a second layer, the first layer being composed of at least one material whose modulus of Young is greater than or equal to about 50 GPa and greater than that of at least one material of which the second layer is composed, comprising at least the steps of:
  • the structure can undergo a flexion important without damaging the first layer.
  • a method can be applied for any type of mechanical operation involving a support on the structure.
  • the implementation of the mechanical operation can include the use of at least one tool in said zone of the structure, whose support on the structure, during the implementation of the mechanical operation, can be realized at a support zone, or support location, of the structure.
  • a tool may correspond for example to a saw blade or a diamond wheel of a thinning or trimming device.
  • the support of the tool may cause deformation of the structure.
  • the mechanical operation may comprise at least one cutting and / or thinning and / or trimming of the structure made at least on and / or next to said zone of the structure.
  • Thinning may be performed at said area of the structure over the entire thickness of the first layer. This eliminates all the material of the first layer located at said area of the structure.
  • the thinning may be performed only on a portion of the thickness of the first layer. This eliminates a portion of the material of the first layer at said area of the structure.
  • the thinned thickness of the first layer may be a function of the initial thickness of the first layer and the relative stiffnesses of the first and second layers of the first layer. structure to allow, after thinning, a bending of the structure which does not induce or little damage within the first layer.
  • the dimensions of said zone of the structure, in a plane parallel to one face of the first layer disposed opposite the second layer, may be greater than or equal to a penetration depth (or thickness) of the tool in the second layer (during the implementation of the mechanical operation), possibly increased by the width of the tool in the same plane at the level of the support zone.
  • the dimensions of said zone of the structure, in the plane parallel to the face of the first layer disposed facing the second layer, are greater than or equal to approximately twice the depth of penetration of the tool in the second layer.
  • the dimensions of said zone of the structure, in the plane parallel to the face of the first layer disposed facing the second layer, may be greater than or equal to the sum of twice the depth of penetration of the tool in the second layer and the width of the tool in the same plane at the level of the support zone.
  • the dimensions of said zone of the structure in a plane parallel to one face of the first layer disposed opposite the second layer, may be greater than or equal to the thickness of the deformation of the second layer generated by the support of the tool, or to twice this thickness, possibly plus the width of the tool at the level of the support zone.
  • Thinning of the first layer located at said zone of the structure may be made around at least a portion of the first layer disposed in said zone of the structure, the mechanical operation comprising the application of the force of localized support on said portion of the first layer.
  • a width of said portion of the first layer may be less than about three times a width of the tool at the area of support. This configuration is particularly advantageous when the tool corresponds to a saw blade.
  • the first layer may have a thickness of between about 0.1 ⁇ m and 100 ⁇ m, or between about 1 ⁇ m and 50 ⁇ m, or between about 1 ⁇ m and 20 ⁇ m, and / or the second layer may have a thickness greater than about 500 ⁇ m. pm, for example between about 0.5 mm and 2 mm.
  • the first layer may be composed of at least one semiconductor (for example silicon), and / or the second layer may be composed of at least one polymer, for example a rubbery polymer (whose Young's modulus is for example less than or equal to about 1 GPa) or rubbery (whose Young's modulus is for example less than or equal to about 50 MPa).
  • the structure may correspond to a microelectronic type substrate.
  • the bearing force can be applied substantially perpendicular to a face of the first layer disposed opposite the second layer.
  • FIGS. 1A to 1C show the realization of a mechanical cutting operation according to the prior art
  • FIGS. 2A to 2C show the steps of a method of performing a mechanical operation, object of the present invention, according to a particular embodiment
  • FIGS. 3 to 5 show several variants of localized thinning achieved during a method of carrying out a mechanical operation, object of the present invention
  • FIGS. 6A, 6B, 7A and 7B represent steps of a method of performing a mechanical operation, object of the present invention, according to other embodiments.
  • FIGS. 2A to 2C represent the steps of a method for performing a mechanical operation, here a cutting or sawing operation, in the structure 10 which corresponds to that previously described. in connection with Figure 1A, according to a particular embodiment.
  • the structure 10 corresponds to a substrate of microelectronic type, that is to say a substrate on which microelectronic devices are intended to be made.
  • FIGS. 2A and 2B which respectively correspond to a partially sectional sectional view and a top view of the structure 10, a thinning of the first layer 12 located in a zone 20 of the structure 10, the mechanical cutting operation being intended to be performed later at this zone 20.
  • the thinning is performed through the entire thickness (dimension along the Z axis) of the first layer 12.
  • This localized thinning forms the zone 20 which corresponds to a groove dug in the first layer 12.
  • This localized thinning can be achieved via different techniques: dry etching, wet etching, laser ablation, etc.
  • the sawing tool 16 After achieving this localized thinning, it is possible to implement the sawing operation of the structure 10. As shown in FIG. 2C, the sawing tool 16, for example a blade animated with a rotational movement, then comes into operation. perform a mechanical support on the structure 10, at the zone 20 which has previously undergone localized thinning. This support is reflected here on the structure 10 by a bearing force applied in the zone 20 on the second layer 14, perpendicularly to the face of the second layer 14 which is opposite the first layer 12. Due to the thinning located localized previously, the sawing tool 16 is in direct contact with the second layer 14.
  • the sawing tool 16 Due to the thinning located localized previously, the sawing tool 16 is in direct contact with the second layer 14.
  • the structure 10 can be cut along the entire length of the groove previously achieved by thinning, without the first layer 12 breaks or is damaged due to the pressing force applied by the sawing tool 16 on the structure 10, because the first layer 12 does not sag or much less than without thinning.
  • the first layer 12 is preserved from any damage that could have been caused by the tool of sawing 16 if the first layer 12 had not been thinned locally.
  • the zone 20 is advantageously dimensioned such that its width (dimension along the x axis) is greater than or equal to about twice the penetration depth of the tool 16 in the second layer 14 when of the mechanical operation performed after the thinning (in FIG. 2C, this depth of penetration, which corresponds to the depth up to which the second layer is cut, corresponds to the distance between the interface of the first layer and of the second layer and the lower end of the sawing tool 16), optionally increased by the width of the tool 16 at the level of the bearing zone on the structure 10.
  • the localized thinning at zone 20 is achieved through only a portion of the thickness of the first layer 12.
  • This thinning is for example implemented such that at the level of of the zone 20, a remaining portion 22 of the first layer 12 always covers the second layer 14.
  • the thickness of the first layer 12 to be thinned can be determined as a function of the initial thickness of the first layer 12 and the relative stiffnesses first and second layers, to allow, after thinning, bending of the structure does not induce or little damage within the first layer 12. Preliminary tests may be performed by gradually increasing the thinned thickness to get the required result.
  • the width of the zone 20 will be advantageously greater than or equal to about twice the thickness of the deformed area of the second layer due to the support of the tool on the first layer (i.e. the depth in the second layer 14 to which deformations are generated by the support of the tool, and beyond which the material of the second layer is no longer deformed by the support of the tool).
  • the portion 22 of reduced thickness can therefore undergo a bending having a radius of curvature much smaller than that at from which the first layer 12 not thinned would suffer irreversible damage.
  • the localized thinning at the zone 20 is made such that a portion 24 of the first layer 12 is preserved in the thinned zone 20, advantageously in its center. This portion 24 thus forms a bearing zone for the sawing tool 16 during the implementation of the cutting operation of the structure 10.
  • the width of the portion 24 (dimension along the X axis) is for example between one and three times the width of the sawing tool 16.
  • the portion 24 may have a thickness (dimension along the Z axis) equal to the initial thickness of the first layer 12, but it is also possible that the portion 24 has a thickness less than that of the initial thickness of the first layer 12. Again, such localized thinning can be implemented via dry or wet etching, or laser ablation.
  • the total width of the zone 20 is for example equal to the width of the portion 24 increased by about twice the depth of penetration of the tool in the second layer 14 (or if the tool does not penetrate in the second layer, twice the thickness of the deformed zone of the second layer 14 due to the support of the tool on the portion 24).
  • FIG. 5 it is possible to combine the two variants previously described in connection with FIGS. 3, 4A and 4B, by performing localized thinning at the zone 20 such that the remaining portion 22 of the first layer 12 always covers the second layer 14 at the thinned zone 20, and that the portion 24 is also present in the thinned zone 20.
  • the mechanical operation performed may be different from a sawing operation, and corresponds for example to a trimming operation of the structure 10.
  • the implementation of such a trimming is shown in FIGS. 6A and 6B (respectively seen in FIG. profile section and top view of structure 10).
  • the thinned zone 20 forms here an area for defining a peripheral portion 26 of the first layer 12 to be eliminated by the implementation of the clipping operation and a central portion 28 of the first layer 12 that is desired keep.
  • This clipping operation is for example implemented using a tool 30 provided with a diamond wheel for removing the peripheral portion 26 of the first layer 12.
  • the tool 30 does not damage the central portion 28 through the thinned zone 20 made in the structure 10, the tool 30 is based on the structure 10 especially at the region 26 to be cut.
  • the deformation of the zone 28 due to this support is thus reduced and does not cause damage in the zone 28.
  • the width of the thinned zone 20 is advantageously greater than the thickness of the deformed zone of the second layer 14 because of support from the tool 30 on the zone 26, and advantageously greater than the penetration depth of the tool 30 in the second layer 14.
  • the mechanical operation may correspond for example to a localized thinning operation of the structure 10.
  • the implementation of such thinning is shown in FIGS. 7A (before thinning) and 7B (after thinning).
  • the thinned zone 20 here forms a zone making it possible to delimit a peripheral portion 26 of the first layer 12 whose total thickness is intended to be conserved and a central portion 28 of the first layer that it is desired to thin through the implementation. of the thinning operation.
  • This thinning operation is for example implemented thanks to the tool 30 whose diamond wheel makes it possible to eliminate part or all of the thickness of the central portion 28 of the first layer 12 (see FIG. 7B the thinned central portion 32).
  • the width of the thinned zone 20 will in this case advantageously be greater than the thickness of the deformed zone of the second layer 14 because of the support of the tool 30 on the zone 28 and advantageously greater than the penetration depth of the tool 30 in the second layer 14.

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Abstract

Procédé de réalisation d'au moins une opération mécanique sur une structure (10) comportant au moins une première couche (12) empilée sur au moins une deuxième couche (14), la première couche étant composée d'au moins un matériau dont le module d'Young est supérieur ou égal à environ 50 GPa et supérieur à celui d'au moins un matériau dont est composée la deuxième couche, comportant au moins les étapes de : amincissement de la première couche, localisé au niveau d'au moins une zone (20) de la structure destinée à subir une application d'une force d'appui lors de la mise en oeuvre de l'opération mécanique, mise en oeuvre de l'opération mécanique comportant l'application de la force d'appui localisée sur au moins une partie ladite zone de la structure. Ainsi, on évite d'endommager la première couche du fait qu'au niveau de la zone amincie, la structure peut subir une flexion importante sans endommager la première couche - par exemple pour un type d'opération mécanique impliquant un appui sur la structure.

Description

PROCEDE DE REALISATION D'UNE OPERATION MECANIQUE DANS UNE STRUCTURE COMPORTANT DEUX COUCHES DE RIGIDITES
DIFFERENTES
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne un procédé de réalisation d'une opération mécanique dans une structure comportant au moins une première couche rigide empilée sur une deuxième couche moins rigide, l'opération impliquant l'application d'une force d'appui sur la structure, du côté de la première couche. Une telle opération mécanique correspond par exemple à une découpe, un amincissement ou encore un détourage de la structure.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Lorsque l'on souhaite réaliser une opération mécanique telle qu'une découpe, un amincissement ou encore un détourage, dans une structure comportant une première couche de quelques micromètres d'épaisseur, par exemple composée de silicium cristallin, recouvrant une deuxième couche de polymère plus épaisse que la première couche, la trop grande souplesse du polymère, qui est par exemple dans un état caoutchoutique (ou caoutchouteux) , par rapport au silicium cristallin peut entraîner des dommages irréversibles dans la première couche de silicium en raison de la flexion de celle-ci due à la force d'appui appliquée par l'outil de découpe, d'amincissement ou de détourage sur la première couche.
Ce problème est illustré sur les figures 1A à 1C dans le cas d'une découpe de la structure par une lame. Une telle structure 10 est représentée sur la figure 1A, et comporte par exemple une première couche 12 de silicium cristallin dont l'épaisseur est par exemple comprise entre environ 5 pm et 20 pm, solidarisée sur une deuxième couche 14 de polymère dont l'épaisseur est par exemple comprise entre environ 0,5 mm et 2 mm. Lors d'une opération de découpe de la structure 10, un outil de sciage 16, par exemple une lame rotative, vient appliquer une force d'appui sur la face supérieure de la première couche 12, perpendiculairement à cette face (figure 1B) . Compte tenu de la souplesse de la deuxième couche 14 composée de polymère, la première couche 12 se déforme alors localement avec une certaine courbure au niveau de la zone d'appui de l'outil de sciage 16 sur la structure 10, induisant une flexion de la première couche 12 et entraînant des dommages irréversibles dans la première couche 12, comme par exemple des cassures, des détachements de parties de la première couche, des fissures, etc. (voir figure 1C sur laquelle des dommages 18 sont représentés symboliquement dans la première couche 12) .
EXPOSÉ DE L' INVENTION
Un but de la présente invention est de proposer un nouveau procédé permettant de réaliser une opération mécanique sur une structure telle que décrite précédemment, c'est-à-dire comportant une première couche dite rigide, par exemple composée d'un matériau dont le module d'Young moyen est supérieur ou égal à environ 50 GPa, recouvrant une deuxième couche plus souple que la première couche et composée d'un matériau dont le module d'Young est par exemple inférieur à environ 50 GPa, typiquement inférieur à environ 1 GPa ou inférieur à environ 100 MPa ou même inférieur à environ 50 MPa, qui implique l'application d'une force d'appui sur cette structure, mais qui permet d'éviter d'endommager la structure.
Pour cela, l'invention propose un procédé de réalisation d'au moins une opération mécanique sur une structure comportant au moins une première couche empilée sur au moins une deuxième couche, la première couche étant composée d'au moins un matériau dont le module d'Young est supérieur ou égal à environ 50 GPa et supérieur à celui d'au moins un matériau dont est composée la deuxième couche, comportant au moins les étapes de :
- amincissement de la première couche, localisé au niveau d'au moins une zone de la structure destinée à subir une application d'une force d'appui lors de la mise en œuvre de l'opération mécanique,
- mise en œuvre de l'opération mécanique comportant l'application de la force d'appui localisée sur au moins une partie ladite zone de la structure.
Ainsi, en réalisant au préalable un amincissement localisé de la première couche, on évite d'endommager la première couche du fait qu'au niveau de la zone amincie, la structure peut subir une flexion importante sans endommager la première couche. Un tel procédé peut s'appliquer pour tout type d'opération mécanique impliquant un appui sur la structure.
La mise en œuvre de l'opération mécanique peut comporter l'utilisation d'au moins un outil dans ladite zone de la structure, dont l'appui sur la structure, lors de la mise en œuvre de l'opération mécanique, peut être réalisé au niveau d'une zone d'appui, ou emplacement d'appui, de la structure. Un tel outil peut correspondre par exemple à une lame de sciage ou encore une roue diamantée d'un dispositif d'amincissement ou de détourage. Lors de la mise en œuvre de l'opération mécanique, l'appui de l'outil peut entraîner une déformation de la structure.
L'opération mécanique peut comporter au moins une découpe et/ou un amincissement et/ou un détourage de la structure réalisé au moins sur et/ou à côté de ladite zone de la structure.
L'amincissement peut être réalisé, au niveau de ladite zone de la structure, sur toute l'épaisseur de la première couche. On élimine ainsi tout le matériau de la première couche se trouvant au niveau de ladite zone de la structure.
En variante, l'amincissement peut n'être réalisé que sur une partie de l'épaisseur de la première couche. On élimine ainsi une partie du matériau de la première couche se trouvant au niveau de ladite zone de la structure. L'épaisseur amincie de la première couche peut être fonction de l'épaisseur initiale de la première couche et des raideurs relatives des première et deuxième couches de la structure pour permettre, après amincissement, une flexion de la structure qui n'induise pas ou peu de dommage au sein de la première couche.
Les dimensions de ladite zone de la structure, dans un plan parallèle à une face de la première couche disposée en regard de la deuxième couche, peuvent être supérieures ou égales à une profondeur (ou épaisseur) de pénétration de l'outil dans la deuxième couche (lors de la mise en œuvre de l'opération mécanique), éventuellement majorée de la largeur de l'outil dans ce même plan au niveau de la zone d ' appui .
Il est également possible que les dimensions de ladite zone de la structure, dans le plan parallèle à la face de la première couche disposée en regard de la deuxième couche, soient supérieures ou égales à environ deux fois la profondeur de pénétration de l'outil dans la deuxième couche.
Les dimensions de ladite zone de la structure, dans le plan parallèle à la face de la première couche disposée en regard de la deuxième couche, peuvent être supérieures ou égales à la somme de deux fois la profondeur de pénétration de l'outil dans la deuxième couche et de la largeur de l'outil dans ce même plan au niveau de la zone d'appui.
Si l'outil ne pénètre pas dans la deuxième couche, les dimensions de ladite zone de la structure, dans un plan parallèle à une face de la première couche disposée en regard de la deuxième couche, peuvent être supérieures ou égales à l'épaisseur de déformation de la deuxième couche engendrée par l'appui de l'outil, ou au double de cette épaisseur, éventuellement majorée de la largeur de l'outil au niveau de la zone d'appui.
L'amincissement de la première couche localisé au niveau de ladite zone de la structure peut être réalisé autour d'au moins une portion de la première couche disposée dans ladite zone de la structure, l'opération mécanique comportant l'application de la force d'appui localisée sur ladite portion de la première couche.
Dans ce cas, une largeur de ladite portion de la première couche peut être inférieure à environ trois fois une largeur de l'outil au niveau de la zone d'appui. Cette configuration est particulièrement avantageuse lorsque l'outil correspond à une lame de sciage.
La première couche peut comporter une épaisseur comprise entre environ 0,1 pm et 100 pm, ou entre environ 1 pm et 50 pm, ou entre environ 1 pm et 20 pm, et/ou la deuxième couche peut comporter une épaisseur supérieure à environ 500 pm, par exemple comprise entre environ 0,5 mm et 2 mm.
La première couche peut être composée d'au moins un semi-conducteur (par exemple du silicium) , et/ou la deuxième couche peut être composée d'au moins un polymère, par exemple un polymère caoutchouteux (dont le module d'Young est par exemple inférieur ou égal à environ 1 GPa) ou caoutchoutique (dont le module d'Young est par exemple inférieur ou égal à environ 50 MPa) . La structure peut correspondre à un substrat de type microélectronique. La force d'appui peut être appliquée sensiblement perpendiculairement à une face de la première couche disposée en regard de la deuxième couche . BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1A à 1C représentent la réalisation d'une opération mécanique de découpe selon l'art antérieur,
- les figures 2A à 2C représentent les étapes d'un procédé de réalisation d'une opération mécanique, objet de la présente invention, selon un mode de réalisation particulier,
- les figures 3 à 5 représentent plusieurs variantes de réalisation d'un amincissement localisé réalisé lors d'un procédé de réalisation d'une opération mécanique, objet de la présente invention,
- les figures 6A, 6B, 7A et 7B représentent des étapes d'un procédé de réalisation d'une opération mécanique, objet de la présente invention, selon d'autres modes de réalisation.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles .
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On se réfère aux figures 2A à 2C qui représentent les étapes d'un procédé de réalisation d'une opération mécanique, ici une opération de découpe ou de sciage, dans la structure 10 qui correspond à celle précédemment décrite en liaison avec la figure 1A, selon un mode de réalisation particulier. La structure 10 correspond à un substrat de type microélectronique, c'est-à-dire un substrat sur lequel des dispositifs microélectroniques sont destinés à être réalisés .
Comme représenté sur les figures 2A et 2B, qui correspondent respectivement à une vue en coupe de profil partielle et une vue de dessus de la structure 10, on réalise tout d'abord un amincissement de la première couche 12 localisé dans une zone 20 de la structure 10, l'opération mécanique de découpe étant destinée à être réalisée ultérieurement au niveau de cette zone 20. Dans l'exemple décrit ici, l'amincissement est réalisé à travers toute l'épaisseur (dimension selon l'axe Z) de la première couche 12. Ainsi, au niveau de la zone 20, la partie de la première couche 12 initialement présente est complètement supprimée, révélant ainsi une partie de la surface supérieure de la deuxième couche 14. Cet amincissement localisé forme la zone 20 qui correspond à un sillon creusé dans la première couche 12. Cet amincissement localisé peut être réalisé via différentes techniques : gravure sèche, gravure humide, ablation laser, etc.
Après avoir réalisé cet amincissement localisé, on peut mettre en œuvre l'opération de sciage de la structure 10. Comme représenté sur la figure 2C, l'outil de sciage 16, par exemple une lame animée d'un mouvement de rotation, vient alors réaliser un appui mécanique sur la structure 10, au niveau de la zone 20 qui a subie au préalable l'amincissement localisé. Cet appui se traduit ici sur la structure 10 par une force d'appui appliquée dans la zone 20 sur la deuxième couche 14, perpendiculairement à la face de la deuxième couche 14 qui est en regard de la première couche 12. Grâce à l'amincissement localisé réalisé précédemment, l'outil de sciage 16 est donc en contact direct avec la deuxième couche 14. La structure 10 peut donc être découpée sur toute la longueur du sillon précédemment réalisé par amincissement, sans que la première couche 12 ne casse ou ne soit endommagée en raison de la force d'appui appliquée par l'outil de sciage 16 sur la structure 10, du fait que la première couche 12 ne fléchit pas ou bien moins que sans amincissement. Ainsi, on préserve la première couche 12 d'éventuels dommages qui auraient pu être engendrés par l'outil de sciage 16 si la première couche 12 n'avait pas été amincie localement.
Lors de la réalisation de l'amincissement, la zone 20 est avantageusement dimensionnée telle que sa largeur (dimension selon l'axe x) soit supérieure ou égale à environ deux fois la profondeur de pénétration de l'outil 16 dans la deuxième couche 14 lors de l'opération mécanique réalisée après l'amincissement (sur la figure 2C, cette profondeur de pénétration, qui correspond à la profondeur jusqu'à laquelle la deuxième couche est découpée, correspond à la distance entre l'interface de la première couche et de la deuxième couche et l'extrémité basse de l'outil de sciage 16), éventuellement majorée de la largeur de l'outil 16 au niveau de la zone d'appui sur la structure 10.
Dans une première variante représentée sur la figure 3, l'amincissement localisé au niveau de la zone 20 est réalisé à travers une partie seulement de l'épaisseur de la première couche 12. Cet amincissement est par exemple mis en œuvre tel qu'au niveau de la zone 20, une portion restante 22 de la première couche 12 recouvre toujours la deuxième couche 14. L'épaisseur de la première couche 12 à amincir peut être déterminée en fonction de l'épaisseur initiale de la première couche 12 et des raideurs relatives des première et deuxième couches, afin de permettre, après amincissement, une flexion de la structure n'induisant pas ou peu de dommage au sein de la première couche 12. Des essais préalables pourront être effectués en augmentant progressivement l'épaisseur amincie jusqu'à obtenir le résultat requis. Si, lors de l'opération mécanique, l'outil ne pénètre pas dans la deuxième couche 14 et ne sert par exemple qu'à découper la première couche 12 sur tout ou partie de son épaisseur restante, la largeur de la zone 20 sera avantageusement supérieure ou égale à environ deux fois l'épaisseur de la zone déformée de la deuxième couche du fait de l'appui de l'outil sur la première couche (c'est-à-dire la profondeur dans la deuxième couche 14 jusqu'à laquelle des déformations sont engendrées par l'appui de l'outil, et au-delà de laquelle le matériau de la deuxième couche n'est plus déformé par l'appui de l'outil) .
L'opération mécanique de sciage est ensuite mise en œuvre de manière analogue à celle précédemment décrite en liaison avec la figure 2C. Bien que l'outil de sciage 16 réalise un appui sur la portion 22, l'amincissement localisé réalisé au préalable permet d'éviter tout endommagement de la première couche 12. En effet, une force appliquée sur une portion d'une couche rigide n'engendre des dommages dans celle-ci que si cette force entraîne une flexion de cette couche allant au-delà d'une certaine limite. Plus on réduit l'épaisseur de la couche destinée à subir cette flexion, plus on réduit le rayon de courbure acceptable par cette couche sans qu'elle subisse de dommages. Ainsi, dans l'exemple décrit ici, en ayant réduit l'épaisseur de la première couche 12 au niveau de la zone 20, la portion 22 d'épaisseur réduite peut donc subir une flexion présentant un rayon de courbure bien plus petit que celui à partir duquel la première couche 12 non amincie subirait des dommages irréversibles. Dans une deuxième variante représentée sur les figures 4A et 4B (respectivement vue en coupe de profil et vue de dessus de la structure 10), l'amincissement localisé au niveau de la zone 20 est réalisé tel qu'une portion 24 de la première couche 12 soit conservée dans la zone amincie 20, avantageusement en son centre. Cette portion 24 forme ainsi une zone d'appui pour l'outil de sciage 16 lors de la mise en œuvre de l'opération de découpe de la structure 10. En appuyant l'outil de sciage 16 sur la portion 24 lors de la découpe de la structure 10, on favorise le contact et la pénétration de l'outil 16 dans la structure 10 lors de la découpe de la structure 10. La largeur de la portion 24 (dimension selon l'axe X) est par exemple comprise entre environ une et trois fois la largeur de l'outil de sciage 16. La portion 24 peut avoir une épaisseur (dimension selon l'axe Z) égale à l'épaisseur initiale de la première couche 12, mais il est également possible que la portion 24 ait une épaisseur inférieure à celle de l'épaisseur initiale de la première couche 12. Là encore, un tel amincissement localisé peut être mis en œuvre via une gravure sèche ou humide, ou encore une ablation laser.
Dans cette configuration, la largeur totale de la zone 20 est par exemple égale à la largeur de la portion 24 majorée d'environ deux fois la profondeur de pénétration de l'outil dans la deuxième couche 14 (ou si l'outil ne pénètre pas dans la deuxième couche, deux fois l'épaisseur de la zone déformée de la deuxième couche 14 du fait de l'appui de l'outil sur la portion 24) . Comme représenté sur la figure 5, il est possible de combiner les deux variantes précédemment décrites en liaison avec les figures 3, 4A et 4B, en réalisant un amincissement localisé au niveau de la zone 20 tel que la portion restante 22 de la première couche 12 recouvre toujours la deuxième couche 14 au niveau de la zone 20 amincie, et que la portion 24 soit également présente dans la zone amincie 20.
L'opération mécanique réalisée peut être différente d'une opération de sciage, et correspond par exemple à une opération de détourage de la structure 10. La mise en œuvre d'un tel détourage est représentée sur les figures 6A et 6B (respectivement vue en coupe de profil et vue de dessus de la structure 10) . La zone amincie 20 forme ici une zone permettant de délimiter une partie périphérique 26 de la première couche 12 destinée à être éliminée par la mise en œuvre de l'opération de détourage et une partie centrale 28 de la première couche 12 que l'on souhaite conserver. Cette opération de détourage est par exemple mise en œuvre grâce à un outil 30 muni d'une roue diamantée permettant d'éliminer la portion périphérique 26 de la première couche 12. L'outil 30 n'endommage pas la partie centrale 28 grâce à la zone amincie 20 réalisée dans la structure 10, l'outil 30 s 'appuyant sur la structure 10 notamment au niveau de la zone 26 à détourer. La déformation de la zone 28 due à cet appui est ainsi réduite et n'engendre pas de dommage dans la zone 28. La largeur de la zone amincie 20 est avantageusement supérieure à l'épaisseur de la zone déformée de la deuxième couche 14 du fait de l'appui de l'outil 30 sur la zone 26, et avantageusement supérieure à la profondeur de pénétration de l'outil 30 dans la deuxième couche 14.
Dans un autre mode de réalisation, l'opération mécanique peut correspondre par exemple à une opération d'amincissement localisé de la structure 10. La mise en œuvre d'un tel amincissement est représenté sur les figures 7A (avant amincissement) et 7B (après amincissement) . La zone amincie 20 forme ici une zone permettant de délimiter une partie périphérique 26 de la première couche 12 dont l'épaisseur totale est destinée à être conservée et une partie centrale 28 de la première couche que l'on souhaite amincir par la mise en œuvre de l'opération d'amincissement. Cette opération d'amincissement est par exemple mise en œuvre grâce à l'outil 30 dont la roue diamantée permet d'éliminer une partie ou la totalité de l'épaisseur de la partie centrale 28 de la première couche 12 (voir sur la figure 7B la partie centrale amincie 32) . Grâce à la zone amincie 20 réalisée au préalable, on peut réaliser l'amincissement de la partie centrale 28 sans endommager la première couche 12 lorsque l'outil 30 est mis en contact avec celle-ci. La largeur de la zone amincie 20 sera dans ce cas avantageusement supérieure à l'épaisseur de la zone déformée de la deuxième couche 14 du fait de l'appui de l'outil 30 sur la zone 28 et avantageusement supérieure à la profondeur de pénétration de l'outil 30 dans la deuxième couche 14.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réalisation d'au moins une opération mécanique sur une structure (10) comportant au moins une première couche (12) empilée sur au moins une deuxième couche (14), la première couche (12) étant composée d'au moins un matériau dont le module d'Young est supérieur ou égal à environ 50 GPa et supérieur à celui d'au moins un matériau dont est composée la deuxième couche (14), comportant au moins les étapes de :
- amincissement de la première couche (12), localisé au niveau d'au moins une zone (20) de la structure (10) destinée à subir une application d'une force d'appui lors de la mise en œuvre de l'opération mécanique ,
- mise en œuvre de l'opération mécanique comportant l'application de la force d'appui localisée sur au moins une partie ladite zone (20) de la structure (10) .
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'opération mécanique comporte au moins une découpe et/ou un amincissement et/ou un détourage de la structure (10) réalisé au moins sur et/ou à côté de ladite zone (20) de la structure (10) .
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'amincissement est réalisé, au niveau de ladite zone (20) de la structure (10), sur toute l'épaisseur de la première couche (12) .
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la mise en œuvre de l'opération mécanique comporte l'utilisation d'au moins un outil (16, 30) dans ladite zone (20) de la structure (10), dont l'appui sur la structure est réalisé au niveau d'une zone d'appui de la structure.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les dimensions de ladite zone (20) de la structure (10), dans un plan parallèle à une face de la première couche (12) disposée en regard de la deuxième couche (14), sont supérieures ou égales à une profondeur de pénétration de l'outil (16, 30) dans la deuxième couche (14) .
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les dimensions de ladite zone (20) de la structure (10), dans le plan parallèle à la face de la première couche (12) disposée en regard de la deuxième couche (14), sont supérieures ou égales à environ deux fois la profondeur de pénétration de l'outil (16, 30) dans la deuxième couche (14) .
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les dimensions de ladite zone (20) de la structure
(10), dans le plan parallèle à la face de la première couche (12) disposée en regard de la deuxième couche (14), sont supérieures ou égales à la somme de deux fois la profondeur de pénétration de l'outil (16, 30) dans la deuxième couche (14) et de la largeur de l'outil (16, 30) dans ce même plan au niveau de la zone d'appui.
8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel l'amincissement de la première couche (12) localisé au niveau de ladite zone (20) de la structure (10) est réalisé autour d'au moins une portion (24) de la première couche (12) disposée dans ladite zone (20) de la structure (10), l'opération mécanique comportant l'application de la force d'appui localisée sur ladite portion (24) de la première couche (12) .
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel une largeur de ladite portion (24) de la première couche (12) est inférieure à environ trois fois une largeur de l'outil (16, 30) au niveau de la zone d'appui.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première couche (12) comporte une épaisseur comprise entre environ 1 pm et 50 pm, et/ou la deuxième couche (14) comporte une épaisseur comprise entre environ 0,5 mm et 2 mm.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première couche (12) est composée d'au moins un semi-conducteur, et/ou dans lequel la deuxième couche (14) est composée d'au moins un polymère.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module d'Young du matériau de la deuxième couche est inférieur à environ 50 MPa.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la force d'appui est appliquée sensiblement perpendiculairement à une face de la première couche (12) disposée en regard de la deuxième couche (14).
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