EP3915139A1 - Procede de fabrication d'une structure - Google Patents

Procede de fabrication d'une structure

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EP3915139A1
EP3915139A1 EP20726189.2A EP20726189A EP3915139A1 EP 3915139 A1 EP3915139 A1 EP 3915139A1 EP 20726189 A EP20726189 A EP 20726189A EP 3915139 A1 EP3915139 A1 EP 3915139A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
face
passivation layer
front face
compound
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20726189.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nohora-Lizeth CAICEDO PANQUEVA
Abdenacer Ait-Mani
Guillaume Nonglaton
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 CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a structure, and in particular a method of encapsulating an interconnection space interposed between an active element and a support to which said element is assembled.
  • Three-dimensional integration (“three-dimensional integration” according to Anglo-Saxon terminology), well known to those skilled in the art, has allowed many technological advances, in particular, for improving performance and increasing the density of microelectronic and / or optronic devices.
  • 3D integration makes it possible in particular to reduce the lengths of interconnections, and consequently their density, without necessarily reducing their lateral dimensions.
  • This technology can involve the formation of VIAs, interconnection bumps (“Bump” according to Anglo-Saxon terminology), thinning of substrates, assembly of substrates or active elements, as well as encapsulation. .
  • encapsulation by an adhesive can be implemented to reinforce the mechanical strength and the reliability of an assembly comprising an active element placed on a support.
  • the support performs a mechanical function but can also include CMOS functions for integrating CMOS or detection functions (of the active element) with the CMOS functions of said support.
  • Encapsulation also makes it possible to limit contamination at the assembly interface.
  • an encapsulation process illustrated in FIG. 1 and known from the state of the art, comprises the following steps: al) a step of providing an active element 10 provided with a front face 11 and a rear face 12, mutually parallel and connected by a contour 13;
  • Step c) is generally carried out by causing the adhesive to flow by capillary action in the interconnection space.
  • the adhesive when it spreads by capillary action, the adhesive creates a meniscus M (FIG. 2) which covers, at least partially, the contour 13.
  • This meniscus generates mechanical stresses liable to put under tension the interconnections formed by the interconnection pads as well as the active element 10, and ultimately, to cause a breakage, by peeling, of the assembly formed by the active element and the support.
  • the active element 10 may comprise, from its front face 11 towards its rear face 12, an active layer 10a formed on a handle layer 10b intended to be removed at the end of step c1) (FIG. 2 and 3).
  • the active layer 10a can comprise any type of device.
  • the active layer 10a can comprise at least one of the elements chosen from: an electronic device, a micro-electronic device, an optoelectronic device, a micro electromechanical system (“MEMS” according to Anglo-Saxon terminology).
  • MEMS micro electromechanical system
  • the active layer 10a can, in particular, comprise one or more electroluminescent structures, for example in the form of nanowires or microwires as described in document [1] cited at the end of the description. Additional manufacturing steps can then be implemented at the level of the active layer 10a thus discovered.
  • These additional manufacturing steps can in particular comprise the formation of color filters involving at least one photolithography step.
  • the step of removing the handle layer generally carried out by chemical etching or by chemical mechanical polishing (“CMP” or “Chemical Mechanical Polishing” according to Anglo-Saxon terminology), leaves the meniscus M intact so that the topology associated with the latter makes any photolithography step impossible (FIG. 3).
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the capillary force intended to activate the flow of the adhesive between the front face 11 and the main face 21 is no longer sufficient so that the filling is incomplete, and lets appear bubbles (“voids” according to Anglo-Saxon terminology) (FIG. 4).
  • the method proposed in document [2] does not seem to be suitable for preventing, or at the very least limiting, the covering, by the meniscus, of the contour of the active element.
  • An aim of the present invention is therefore to provide an encapsulation method at the level of an assembly interface for which the overlap of the outline of the active element by the meniscus is reduced compared to the known methods of the state of. the technique.
  • Another aim of the present invention is to provide an encapsulation method at the assembly interface level for which the time constraints are less severe with regard to the method described in document [2] cited at the end of the section. description.
  • Another aim of the present invention is to provide an encapsulation process for which the filling with the adhesive between the front face and the main face is complete and without coating bubbles.
  • the aims of the present invention are, at least in part, achieved by a method of manufacturing a structure comprising the following steps:
  • the method being remarkable in that it further comprises a step b), carried out before step c), of forming, by a method other than a plasma method, a first passivation layer covering the contour, and made of a first compound making it possible to limit the wetting of said contour by the adhesive with regard to the front face and the main face.
  • an interface capable of being formed between the adhesive and the first passivation layer has an interface energy greater than that of a interface capable of being formed between said adhesive and the contour without a first passivation layer.
  • the first passivation layer limits the glue covering the contour.
  • the glue preferably wets the front face and the main face.
  • step b) begins with a masking of the front face and ends with a removal of the masking of said face.
  • the masking makes it possible to keep the front face intact, and thus to preserve its wettability by the adhesive. More particularly, the masking makes it possible to avoid contamination of the interconnection pads by the first passivation layer.
  • the first passivation layer is also formed on the rear face.
  • the first passivation layer comprises a self-assembled single layer of the first compound.
  • the first compound comprises a linear aliphatic chain provided with at least 6 carbon atoms.
  • the aliphatic chain comprises one or more fluorine substituents.
  • the fluorine substituent makes it possible to increase the interface energy of an interface capable of being formed between the first passivation layer and the adhesive.
  • the aliphatic chain is terminated at one of these ends with a silane function.
  • the silane function comprises one, two or three chlorine substituents, advantageously, the first compound comprises perfluorodecyltrichlorosilane.
  • the method further comprises a step d), executed before step e), of forming a second passivation layer, by a method other than a plasma method, on the front face and the main face, and made of a second compound configured so that the interface energy between the glue and the second passivation layer is less than the interface energy between the adhesive and the front and main faces devoid of said second passivation layer.
  • the second passivation layer improves the wettability of the front face and of the main face by the adhesive, and thus makes it possible to consider an active element having a large surface area, in particular greater than 1 cm 2 , or even greater than 2 cm 2 .
  • the second passivation layer is formed according to a vapor phase process after step c).
  • the second passivation layer comprises a self-assembled single layer of the second compound.
  • the second compound comprises a linear aliphatic chain terminated at one of these ends with an epoxy function if the adhesive is epoxy-based, with an amine function if the adhesive is amine-based.
  • the other end of the aliphatic chain of the second compound is terminated by a silane function.
  • the second compound comprises epoxybutyltrimethoxysilane.
  • the active element comprises, from its front face towards its rear face, an active layer and a handle layer.
  • step e) is followed by a step f) of removing the handle layer so as to expose the active layer.
  • the action layer comprises at least one electroluminescent structure, and in particular electroluminescent nanowires or microwires.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the various steps of an encapsulation method known from the state of the art, in particular the support and the active element are shown in a section plane perpendicular to the front face;
  • FIG. 2 is a representation of the assembly obtained at the end of step c1) according to a section plane perpendicular to the front face;
  • Figure 3 is a representation of the assembly of Figure 2 after removal of the handle layer
  • FIG. 4 is an image by acoustic microscopy (“SAM” or “Scanning Acoustic Microscopy” according to Anglo-Saxon terminology), seen from the rear face, of the assembly formed by the active element and the support, and revealing defects, especially bubbles, in filling;
  • SAM acoustic microscopy
  • FIGS. 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f and 5g are schematic representations of the various steps that can be implemented during the execution of the method according to the present invention.
  • FIGS. 6a and 6b are schematic representations of steps capable of being implemented during the execution of the method according to the present invention, and notably involving the removal of a handle layer.
  • the present invention relates to a method of encapsulation by a glue of an interconnection space interposed between an active element and a support to which said element is assembled.
  • the present invention uses a first passivation layer formed, by a method other than a plasma process, at least on one contour of the active element so as to limit the wetting of said contour by the adhesive, and thus preventing the contour from being covered by a meniscus of adhesive forming near said contour.
  • FIGS. 5a to 5g are schematic representations of the various steps of the manufacturing process according to the present invention.
  • the method comprises in particular a step of providing an active element 100 which comprises two essentially parallel faces called, respectively, the front face 110 and the rear face 120 (FIG. 5a).
  • the front face 110 and the rear face 120 are moreover connected by a contour 130.
  • the active element may include an electronic device, or an optoelectronic device, or an optical device.
  • the device in an example which will be detailed in the remainder of the statement, can comprise from its front face 110 towards its rear face 120 an active layer formed on a handle layer.
  • the handle layer can comprise a semiconductor material, in particular silicon.
  • the method also comprises a step b) of forming a first passivation layer 140 on the contour 130 and possibly on the rear face 120 (FIG. 5c).
  • Step b) can begin with a masking 150 (FIG. 5b) of the front face 110 and end with a removal of said masking (FIG. 5d).
  • the method also comprises a step c) of assembling the front face 110 with a main face 210 of a support (FIG. 5e).
  • the support 200 may include, in projection with respect to the main face 210, interconnection pads 300.
  • the active element 100 can comprise metal studs or metal bosses 310 (“UBM” or “under bump metallurgy” according to the English terminology), in projection with respect to the front face 110, and in correspondence with the studs d 'interconnection 300 (or other bosses) so that contact is established, during assembly, between each stud and the metal boss facing it.
  • UBM metal studs or metal bosses 310
  • the interconnection pads can comprise copper pillars, indium or indium alloy, tin or tin alloy balls, and micro tubes.
  • 450,000 pads 300, 20 ⁇ m in height and at a pitch of 30 ⁇ m, are formed on a main face 210 of 4 cm 2 .
  • the pads 300 include in particular a stack of copper, nickel and a tin silver alloy (SnAg).
  • metal bosses 310 comprising an alloy of titanium and nickel as well as gold, are formed on a front face 110 of 4 cm 2 , and according to an arrangement making it possible to establish an electrical contact between pads. and bosses.
  • the melting of the SnAg alloy of the pads 300 makes it possible to wet the metal bosses and to establish the electrical connections between each pad 300 and the boss 310 facing it.
  • interconnection pads 300 and the metal bosses 310 projecting, respectively, relative to the main face 210 and the front face 110 provide an interconnection space 400 between said faces at the end of step c).
  • This interconnection space 400 is then filled with an adhesive 500 (step e)).
  • the glue 500 is in particular deposited, for example using a needle 600, near the contour 130, on the main face 210, and spreads by capillary action in the interconnection space between the interconnection pads 300 and the metal bosses 310.
  • the first passivation layer 140 is made of a first compound making it possible to limit the wetting of the contour 130 by the adhesive 500 with regard to the front face 110 and the main face 210.
  • an interface capable of being formed between the glue 500 and the first passivation layer has an interface energy greater than that of an interface capable of being formed between said glue 500 and the contour 130 without first passivation layer.
  • the first passivation layer limits the coverage of the contour by the adhesive meniscus 500.
  • the first passivation layer comprises a self-assembled single layer of the first compound.
  • the first compound may comprise a linear aliphatic chain having at least 6 carbon atoms. This aliphatic chain can comprise one or more fluorine substituents.
  • the aliphatic chain of the first compound can be terminated at one of these ends with a silane function.
  • the silane function can comprise one, two or three chlorine substituents.
  • the first compound comprises perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS).
  • first passivation layer and in particular of a layer made from FDTS, calls upon techniques known to those skilled in the art which are described in document [3] cited at the end of the description.
  • thermally resistant layers are not affected by the heating that may be imposed during step c).
  • the method according to the present invention can also comprise a step d), carried out before step e), of forming a second passivation layer 160 on the front face 110 and on the main face 210.
  • the second passivation layer formed by a method other than a plasma process, is made of a second compound configured so that the interface energy between the glue 500 and the second passivation layer 160 is less than the energy interface between the adhesive 500 and the front 110 and main faces 210 devoid of said second passivation layer 160.
  • the second passivation layer 160 makes it possible to improve the wetting by the glue of the front face 110 and of the main face 210, and consequently to promote the capillary flow of the glue 500 in the space of. interconnections 400.
  • the implementation of the second passivation layer 160 also makes it possible to consider an active element 100 with a large surface area, and in particular having an area of between 1 cm 2 and 4 cm 2 , or even greater than 4 cm 2 .
  • the second passivation layer 160 can be formed according to a vapor phase process after step c).
  • the second passivation layer 160 may comprise a self-assembled monolayer of the second compound.
  • the second compound can comprise a linear aliphatic chain terminated at one of these ends by an epoxy function if the adhesive is epoxy-based, by an amine function if the adhesive is amine-based.
  • the other end of the aliphatic chain of the second compound can be terminated by a silane function.
  • the second compound comprises epoxybutyltrimethoxysilane (EBTMOS).
  • Such a compound makes it possible to considerably reduce the drop angle of the adhesive 500 on the front face and the main face, and therefore to improve the wettability of said surfaces by the adhesive 500.
  • the table gives the drop angle (in "°") for different types of epoxy adhesives on a surface covered with a layer of EBTMOS, and on the same surface not. covered with a layer of EBTMOS.
  • the wetting of the first passivation layer by the second element is very unfavorable so that no masking of the first layer is necessary during the formation of the second layer 160.
  • the combined implementation of the first passivation layer 140 and of the second passivation layer 160 also makes it possible to simplify the manufacturing process according to the present invention.
  • the active element 100 can comprise, from its front face 110 towards its rear face 120, an active layer 100a and a handle layer 100b intended to be removed during a step f), at the end of of step e), so as to expose the active layer 100a ( Figures 6a and 6b).
  • the active layer 100a can comprise any type of device.
  • the active layer 10a can comprise at least one of the elements chosen from: an electronic device, a micro-electronic device, an optoelectronic device, a micro electromechanical system (“MEMS” according to Anglo-Saxon terminology).
  • MEMS micro electromechanical system
  • the active layer 100a can comprise at least one electroluminescent structure.
  • the electroluminescent structure can comprise nanowires or microwires such as those described in document [1] cited at the end of the description.
  • the method according to the present invention makes it possible to prevent any topology induced by the meniscus at the end of the step of removing the handle layer 100b.

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une structure comprenant les étapes suivantes : a) une étape de fourniture d'un élément actif pourvu d'une face avant et arrière (120) reliées par un contour (130); c) une étape d'assemblage de la face avant et d'une face principale (210) d'un support (200); e) une étape de remplissage d'un espace d'interconnexions entre la face avant (110) et la face principale (210),avec une colle (500); le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape b), exécutée avant l'étape c), de formation, par une méthode autre qu'un procédé plasma, d'une première couche de passivation recouvrant le contour (130), et faite d'un premier composé permettant de limiter le mouillage dudit contour (130) par la colle (500) au regard de la face avant et de la face principale (210).

Description

Description
Titre : PROCEDE DE FABRICATION D'UNE STRUCTURE DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une structure, et en particulier un procédé d'encapsulation d'un espace d'interconnexions s'interposant entre un élément actif et un support auquel ledit élément est assemblé.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
L'intégration à trois dimensions (« three-dimensional intégration » selon la terminologie Anglo-Saxonne), bien connue de l'homme du métier, a permis de nombreuses avancées technologiques, en particulier, pour l'amélioration des performances et l'augmentation de la densité des dispositifs micro-électroniques et/ou optroniques.
L'intégration 3D permet notamment de diminuer les longueurs d'interconnexions, et par voie de conséquence leur densité, sans nécessairement réduire leurs dimensions latérales.
Cette technologie peut faire appel à la formation de VIAs, de bosses d'interconnexions (« Bump » selon la terminologie Anglo-Saxonne), d'amincissement de substrats, d'assemblage de substrats ou d'éléments actifs, ainsi que d'encapsulation.
À cet égard, l'encapsulation par une colle peut être mise en œuvre pour renforcer la tenue mécanique et la fiabilité d'un assemblage comprenant un élément actif reporté sur un support. Le support assure une fonction mécanique mais peut également comprendre des fonctions CMOS pour l'intégration de fonctions CMOS ou de détection (de l'élément actif) avec les fonctions CMOS dudit support.
L'encapsulation permet en outre de limiter la contamination au niveau de l'interface d'assemblage.
En particulier, un procédé d'encapsulation, illustré à la figure 1 et connu de l'état de la technique, comprend les étapes suivantes : al) une étape de fourniture d'un élément actif 10 pourvu d'une face avant 11 et d'une face arrière 12, parallèles entre elles et reliées par un contour 13 ;
bl) une étape d'assemblage de la face avant 11 et d'une face principale 21 d'un support 20, l'une et/ou l'autre de la face avant 11 et de la face principale 21 comprenant des plots d'interconnexion 30 en projection par rapport à la ou les faces considérées ;
cl) une étape de remplissage d'un espace d'interconnexions 40 ménagé, entre les plots d'interconnexion 30, entre la face avant 11 et la face principale 21, avec une colle 50.
L'étape cl) est généralement exécutée en faisant s'écouler par capillarité la colle dans l'espace d'interconnexions.
Toutefois, ce procédé connu de l'état de la technique n'est pas satisfaisant.
En effet, lorsqu'elle se répand par capillarité, la colle crée un ménisque M (figure 2) qui vient en recouvrement, au moins partiel, du contour 13.
Ce ménisque génère des contraintes mécaniques susceptibles de mettre en tension les interconnexions formées par les plots d'interconnexion ainsi que l'élément actif 10, et ultimement, de provoquer une rupture, par pelage, de l'assemblage formé par l'élément actif et le support.
Par ailleurs, l'élément actif 10 peut comprendre, de sa face avant 11 vers sa face arrière 12, une couche active 10a formée sur une couche poignée 10b destinée à être retirée à l'issue de l'étape cl) (figure 2 et 3).
La couche active 10a peut comprendre tout type de dispositif. Notamment, la couche active 10a peut comprendre au moins un des éléments choisi parmi : un dispositif électronique, un dispositif micro-électronique, un dispositif optoélectronique, un micro système électromécanique (« MEMS » selon la terminologie Anglo-Saxonne).
La couche active 10a peut, en particulier, comprendre une ou plusieurs structures électroluminescentes, par exemple sous forme de nanofils ou microfils tel que décrit dans de le document [1] cité à la fin de la description. Des étapes de fabrication additionnelles peuvent alors être mises en œuvre au niveau de la couche active 10a ainsi découverte.
Ces étapes de fabrication additionnelles peuvent notamment comprendre la formation de filtres couleurs impliquant au moins une étape de photolithographie.
Toutefois, l'étape de retrait de la couche poignée, généralement exécutée par gravure chimique ou par polissage mécano chimique (« CMP » ou « Chemical Mechanical Polishing » selon la terminologie Anglo-Saxonne), laisse le ménisque M intact de sorte que la topologie associée à ce dernier rende impossible toute étape de photolithographie (figure 3).
En outre, dès lors que la surface de l'élément actif est importante, et en particulier supérieure à 1 cm2 (voire supérieure à 3 cm2), la force de capillarité destinée à activer l'écoulement de la colle entre la face avant 11 et la face principale 21 n'est plus suffisante de sorte le remplissage est incomplet, et laisse apparaître des bulles (« voids » selon la terminologie anglo-Saxonne) (figure 4).
Afin de pallier le problème relatif au remplissage partiel ou à l'apparition de bulles, il a pu être proposé de procéder à des traitements plasma différentiés des faces principale et avant d'une part, et de la face arrière et du contour d'autre part (document [2] cité à la fin de la description).
Ces traitements ne semblent toutefois pas répondre de manière satisfaisante à la problématique posée par le ménisque et notamment ne permettent pas de réduire la topologie générée par ce dernier en cas de retrait de la couche poignée.
En d'autres termes, le procédé proposé dans le document [2] ne semble pas être adapté pour prévenir, ou à tout le moins limiter, le recouvrement, par le ménisque, du contour de l'élément actif.
Par ailleurs, les traitements plasma ne sont stables que sur une très courte durée de temps qui n'excède généralement pas quelques minutes, et notamment sur une échelle de temps correspondant au temps de remplissage d'un espace d'interconnexion impliquant un élément actif de 1 cm2. Un but de la présente invention est donc de proposer un procédé d'encapsulation au niveau d'une interface d'assemblage pour lequel le recouvrement du contour de l'élément actif par le ménisque est réduit par rapport aux procédés connus de l'état de la technique.
Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé d'encapsulation au niveau de l'interface d'assemblage pour lequel les contraintes de temps sont moins sévères au regard du procédé décrit dans le document [2] cité à la fin de la description.
Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé d'encapsulation pour lequel le remplissage par la colle entre la face avant et la face principale est complet et sans bulles d'enrobage.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Les buts de la présente invention sont, au moins en partie, atteints par procédé de fabrication d'une structure comprenant les étapes suivantes :
a) une étape de fourniture d'un élément actif pourvu d'une face avant et d'une face arrière, parallèles entre elles et reliées par un contour perpendiculaire auxdites faces ;
c) une étape d'assemblage de la face avant et d'une face principale d'un support, l'une et/ou l'autre de la face avant et de la face principale comprenant des plots d'interconnexion en projection par rapport à la ou les faces considérées ;
e) une étape de remplissage d'un espace d'interconnexions ménagé, entre les plots, entre la face avant et la face principale, avec une colle ;
le procédé étant remarquable en ce qu'il comprend en outre une étape b), exécutée avant l'étape c), de formation, par une méthode autre qu'un procédé plasma, d'une première couche de passivation recouvrant le contour, et faite d'un premier composé permettant de limiter le mouillage dudit contour par la colle au regard de la face avant et de la face principale.
Ainsi, une interface susceptible d'être formée entre la colle et la première couche de passivation présente une énergie d'interface supérieure à celle d'une interface susceptible d'être formée entre ladite colle et le contour dépourvu de première couche de passivation.
Par conséquent, la première couche de passivation limite le recouvrement par la colle du contour. En d'autres termes, la colle mouille préférentiellement la face avant et la face principale.
Selon un mode de mise en œuvre, l'étape b) débute par un masquage de la face avant et se termine par un retrait du masquage de ladite face.
Le masquage permet de conserver intacte la face avant, et ainsi préserver sa mouillabilité par la colle. Plus particulièrement, le masquage permet d'éviter la contamination des plots d'interconnexion par la première couche de passivation.
Selon un mode de mise en œuvre, la première couche de passivation est également formée sur la face arrière.
Selon un mode de mise en œuvre, la première couche de passivation comprend une mono couche auto assemblée du premier composé.
Selon un mode de mise en œuvre, le premier composé comprend une chaîne aliphatique linéaire pourvue d'au moins 6 atomes de carbone.
Selon un mode de mise en œuvre, la chaîne aliphatique comprend un ou plusieurs substituants fluor.
Le substituant fluor permet d'augmenter l'énergie d'interface d'une interface susceptible d'être formée entre la première couche de passivation et la colle.
Selon un mode de mise en œuvre, la chaîne aliphatique est terminée selon une de ces extrémités par une fonction silane.
Selon un mode de mise en œuvre, la fonction silane comprend un, deux ou trois substituant chlore, avantageusement, le premier composé comprend du perfluorodecyltrichlorosilane.
Selon un mode de mise en œuvre, le procédé comprend en outre une étape d), exécutée avant l'étape e), de formation d'une seconde couche de passivation, par une méthode autre qu'un procédé plasma, sur la face avant et la face principale, et faite d'un second composé configuré pour que l'énergie d'interface entre la colle et la seconde couche de passivation soit inférieure à l'énergie d'interface entre la colle et les faces avant et principale dépourvues de ladite seconde couche de passivation.
La seconde couche de passivation améliore la mouillabilité de la face avant et de la face principale par la colle, et permet ainsi de considérer un élément actif présentant une surface importante, notamment supérieure à 1 cm2, voire supérieure à 2 cm2.
Selon un mode de mise en œuvre, la seconde couche de passivation est formée selon un procédé en phase vapeur après l'étape c).
Selon un mode de mise en œuvre, la seconde couche de passivation comprend une mono couche auto assemblée du second composé.
Selon un mode de mise en œuvre, le second composé comprend une chaîne aliphatique linéaire terminée selon une de ces extrémités par une fonction époxy si la colle est à base d'époxy, par une fonction amine si la colle est à base d'amine.
Selon un mode de mise en œuvre, l'autre extrémité de la chaîne aliphatique du second composé est terminée par une fonction silane.
Selon un mode de mise en œuvre, le second composé comprend de l'époxybutyltriméthoxysilane.
Selon un mode de mise en œuvre, l'élément actif comprend de sa face avant vers sa face arrière une couche active et une couche poignée.
Selon un mode de mise en œuvre, l'étape e) est suivie d'une étape f) de retrait de la couche poignée de manière à exposer la couche active.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche action comprend au moins une structure électroluminescente, et en particulier des nanofils ou des microfils électroluminescents.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre du procédé de fabrication d'une structure selon l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une représentation schématique des différentes étapes d'un procédé d'encapsulation connu de l'état de la technique, notamment le support et l'élément actif sont représentés selon un plan de coupe perpendiculaire à la face avant ;
La figure 2 est une représentation de l'assemblage obtenu à l'issue de l'étape cl) selon un plan de coupe perpendiculaire à la face avant ;
La figure 3 est une représentation de l'assemblage de la figure 2 après retrait de la couche poignée ;
La figure 4 est une image par microscopie acoustique (« SAM » ou « Scanning Acoustic Microscopy » selon la terminologie Anglo-Saxonne), vue de la face arrière, de l'assemblage formée par l'élément actif et le support, et révélant des défauts, notamment des bulles, de remplissage ;
Les figures 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f et 5g sont des représentations schématiques des différentes étapes susceptibles d'être mises en œuvre lors de l'exécution du procédé selon la présente invention ;
Les figures 6a et 6b sont des représentations schématiques d'étapes susceptibles d'être mises en œuvre lors de l'exécution du procédé selon la présente invention, et impliquant notamment le retrait d'une couche poignée.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La présente invention concerne un procédé d'encapsulation par une colle d'un espace d'interconnexions s'interposant entre un élément actif et un support auquel ledit élément est assemblé.
En particulier, la présente invention met en œuvre une première couche de passivation formée, par une méthode autre qu'un procédé plasma, au moins sur un contour de l'élément actif de manière à limiter le mouillage dudit contour par la colle, et ainsi prévenir le recouvrement du contour par un ménisque de colle se formant à proximité dudit contour.
Les figures 5a à 5g sont des représentations schématiques des différentes étapes du procédé de fabrication selon la présente invention. Le procédé comprend notamment une étape de fourniture d'un élément actif 100 qui comprend deux faces essentiellement parallèles dites, respectivement, face avant 110 et face arrière 120 (figure 5a).
La face avant 110 et la face arrière 120 sont par ailleurs reliées par un contour 130.
Par « contour », on entend une surface, en rupture de pente par rapport aux faces qu'elle relie.
L'élément actif peut comprendre un dispositif électronique, ou un dispositif optoélectronique, ou un dispositif optique.
Le dispositif, dans un exemple qui sera détaillé dans la suite de l'énoncé, peut comprendre de sa face avant 110 vers sa face arrière 120 une couche active formée sur une couche poignée.
La couche poignée peut comprendre un matériau semi-conducteur, notamment du silicium.
Le procédé comprend également une étape b) de formation d'une première couche de passivation 140 sur le contour 130 et éventuellement sur la face arrière 120 (figure 5c).
L'étape b) peut débuter par un masquage 150 (figure 5b) de la face avant 110 et se terminer par un retrait dudit masquage (figure 5d).
Le procédé comprend également une étape c) d'assemblage de la face avant 110 avec une face principale 210 d'un support (figure 5e).
Le support 200 peut comprendre en projection par rapport à la face principale 210 des plots d'interconnexion 300.
L'élément actif 100 peut comprendre des plots métalliques ou des bossages métalliques 310 (« UBM » ou « under bump metallurgy » selon la terminologie anglo-saxonne), en projection par rapport à la face avant 110, et en correspondance avec les plots d'interconnexion 300 (ou d'autres bossages) de sorte qu'un contact s'établisse, lors de l'assemblage, entre chaque plot et le bossage métallique lui faisant face.
Les plots d'interconnexion peuvent comprendre des piliers en cuivre, des billes d'indium ou d'alliage d'indium, d'étain ou d'alliage d'étain, des micro tubes. À titre d'exemple, 450000 plots 300, de 20 pm de hauteur et selon un pas de 30 pm, sont formés sur une face principale 210 de 4 cm2. Les plots 300 comprennent notamment un empilement de cuivre, de nickel et d'un alliage étain argent (SnAg).
Toujours selon cet exemple, 450000 bossages métalliques 310, comprenant un alliage de titane et de nickel ainsi que de l'or, sont formés sur une face avant 110 de 4 cm2, et selon une disposition permettant d'établir un contact électrique entre plots et bossages.
Lors de l'étape d'assemblage c), la fusion de l'alliage SnAg des plots 300, provoquée par un chauffage, permet de mouiller les bossages métalliques et établir les connexions électriques entre chaque plot 300 et le bossage 310 lui faisant face.
Les plots d'interconnexion 300 et les bossages métalliques 310 en projection, respectivement, par rapport à la face principale 210 et la face avant 110 ménagent un espace d'interconnexions 400 entre lesdites faces à l'issue de l'étape c).
Cet espace d'interconnexions 400 est alors comblé par une colle 500 (étape e)). La colle 500 est notamment déposée, par exemple à l'aide d'une aiguille 600, à proximité du contour 130, sur la face principale 210, et se répand par capillarité dans l'espace d'interconnexions entre les plots d'interconnexion 300 et les bossages métalliques 310.
Selon la présente invention, la première couche de passivation 140 est faite d'un premier composé permettant de limiter le mouillage du contour 130 par la colle 500 au regard de la face avant 110 et de la face principale 210.
En d'autres termes, une interface susceptible d'être formée entre la colle 500 et la première couche de passivation présente une énergie d'interface supérieure à celle d'une interface susceptible d'être formée entre ladite colle 500 et le contour 130 dépourvu de première couche de passivation.
Par conséquent, la première couche de passivation limite le recouvrement du contour par le ménisque de colle 500.
De manière avantageuse, la première couche de passivation comprend une mono couche auto assemblée du premier composé. À cet égard, le premier composé peut comprendre une chaîne aliphatique linéaire pourvue d'au moins 6 atomes de carbone. Cette chaîne aliphatique peut comprendre un ou plusieurs substituants fluor.
La chaîne aliphatique du premier composé peut être terminée selon une de ces extrémités par une fonction silane. La fonction silane peut comprendre un, deux ou trois substituants chlore.
De manière particulièrement avantageuse, le premier composé comprend du perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS).
La formation de la première couche de passivation, et notamment d'une couche faite à partir du FDTS, fait appel à des techniques connues de l'homme du métier qui sont décrites dans le document [3] cité à la fin de la description.
Les couches formées par ces composés silanes, relativement stables dans le temps, permettent une meilleure gestion de l'enchaînement des étapes de fabrication.
Par ailleurs, ces mêmes couches, thermiquement résistantes, ne sont pas affectées par le chauffage susceptible d'être imposé lors de l'étape c).
Le procédé selon la présente invention peut également comprendre une étape d), exécutée avant l'étape e), de formation d'une seconde couche de passivation 160 sur la face avant 110 et sur la face principale 210.
La seconde couche de passivation, formée par une méthode autre qu'un procédé plasma, est faite d'un second composé configuré pour que l'énergie d'interface entre la colle 500 et la seconde couche de passivation 160 soit inférieure à l'énergie d'interface entre la colle 500 et les faces avant 110 et principale 210 dépourvues de ladite seconde couche de passivation 160.
Ainsi, la seconde couche de passivation 160 permet d'améliorer le mouillage par la colle de la face avant 110 et de la face principale 210, et par voie de conséquence favoriser l'écoulement par capillarité de la colle 500 dans l'espace d'interconnexions 400.
Cette amélioration du mouillage par la colle permet également de limiter, voire de prévenir, la formation de bulles. La mise en œuvre de la seconde couche de passivation 160 permet également de considérer un élément actif 100 de grande surface, et notamment présentant une surface comprise entre 1 cm2 et 4 cm2, voire supérieure à 4 cm2.
La seconde couche de passivation 160 peut être formée selon un procédé en phase vapeur après l'étape c).
La seconde couche de passivation 160 peut comprendre une mono couche auto assemblée du second composé.
Le second composé peut comprendre une chaîne aliphatique linéaire terminée selon une de ces extrémités par une fonction époxy si la colle est à base d'époxy, par une fonction amine si la colle est à base d'amine.
L'autre extrémité de la chaîne aliphatique du second composé peut être terminée par une fonction silane.
De manière particulièrement avantageuse, le second composé comprend de l'époxybutyltriméthoxysilane (EBTMOS).
La formation de la seconde couche de passivation, et notamment d'une couche faite à partir de l'EBTMOS, fait appel à des techniques connues de l'homme du métier qui sont décrites dans les documents [4] et [5] cités à la fin de la description.
Un tel composé permet de réduire considérablement l'angle de goutte de la colle 500 sur la face avant et la face principale, et donc améliorer la mouillabilité desdites surfaces par la colle 500.
À titre d'exemple, le tableau, donné ci-après, donne l'angle de goutte (en « ° ») pour différents types de colles époxy sur une surface recouverte d'une couche d'EBTMOS, et sur la même surface non recouverte d'une couche d'EBTMOS.
Par ailleurs, le mouillage de la première couche de passivation par le second élément est très défavorable de sorte qu'aucun masquage de la première couche n'est nécessaire lors de la formation de la seconde couche 160.
Ainsi, la mise en œuvre combinée de la première couche de passivation 140 et de la seconde couche de passivation 160 permet également de simplifier le procédé de fabrication selon la présente invention.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'élément actif 100 peut comprendre de sa face avant 110 vers sa face arrière 120 une couche active 100a et une couche poignée 100b destinée à être retirée lors d'une étape f), à l'issue de l'étape e), de manière à exposer la couche active 100a (figures 6a et 6b).
La couche active 100a peut comprendre tout type de dispositif. Notamment, la couche active 10a peut comprendre au moins un des éléments choisi parmi : un dispositif électronique, un dispositif micro-électronique, un dispositif optoélectronique, un micro système électromécanique (« MEMS » selon la terminologie Anglo-Saxonne).
De manière particulièrement avantageuse, la couche active 100a peut comprendre au moins une structure électroluminescente.
En particulier, la structure électroluminescente peut comprendre des nano fils ou des micro fils tels que ceux décrits dans le document [1] cité à la fin de la description.
Le procédé selon la présente invention permet de prévenir toute topologie induite par le ménisque à l'issue de l'étape de retrait de la couche poignée 100b.
Il est ainsi possible d'exécuter des étapes de fabrication additionnelles, et notamment des étapes de photolithographie, au niveau de la couche active. REFERENCES
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[3] G. Moulin et al., "An Efficient Process of Surface Modification and Patterning for LED Encapsulation", IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PACKAGING
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[5] Jordi Rull et al., "Functionalization of Silicon oxide using supercritical fluid déposition of 3, 4-epoxybutyltrimethoxysilane for the immobilization of amino- modified oligonucleotide », Applied Surface Science 354 (2015) 285-297.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une structure comprenant les étapes suivantes :
a) une étape de fourniture d'un élément actif (100) pourvu d'une face avant (110) et d'une face arrière (120), parallèles entre elles et reliées par un contour (130) ;
c) une étape d'assemblage de la face avant (110) et d'une face principale (210) d'un support (200), l'une ou l'autre de la face avant (110) et de la face principale (210) comprenant des plots d'interconnexion (300, 310) en projection par rapport à la face considérée ;
e) une étape de remplissage d'un espace d'interconnexions (400) ménagé, entre les plots, entre la face avant (110) et la face principale (210), avec une colle (500) ; le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape b), exécutée avant l'étape c), de formation, par une méthode autre qu'un procédé plasma, d'une première couche de passivation (140) recouvrant le contour (130), et faite d'un premier composé permettant de limiter le mouillage dudit contour (130) par la colle (500) au regard de la face avant (110) et de la face principale (210), le procédé comprend en outre une étape d), exécutée avant l'étape e), de formation de formation d'une seconde couche de passivation (160), par une méthode autre qu'un procédé plasma, sur la face avant (110) et la face principale (210), et faite d'un second composé configuré pour que l'énergie d'interface entre la colle (500) et la seconde couche de passivation (160) soit inférieure à l'énergie d'interface entre la colle (500) et les faces avant et principale dépourvues de ladite seconde couche de passivation (160).
2. Procédé selon revendication 1, dans lequel l'étape b) débute par un masquage de la face avant (110) et se termine par un retrait du masquage de ladite face.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première couche de passivation (140) est également formée sur la face arrière (120) de l'élément actif (100).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la première couche de passivation (140) comprend une mono couche auto assemblée du premier composé.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le premier composé comprend une chaîne aliphatique linéaire pourvue d'au moins 6 atomes de carbone.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la chaîne aliphatique comprend un ou plusieurs substituant fluor.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la chaîne aliphatique est terminée selon une de ces extrémités par une fonction silane.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la fonction silane comprend un, deux ou trois substituant chlore, avantageusement, le premier composé comprend du perfluorodecyltrichlorosilane.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la seconde couche de passivation (160) est formée selon un procédé en phase vapeur après l'étape c).
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la seconde couche de passivation (160) comprend une mono couche auto assemblée du second composé.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le second composé comprend une chaîne aliphatique linéaire terminée selon une de ces extrémités par une fonction époxy si la colle (500) est à base d'époxy, par une fonction amine si la colle (500) est à base d'amine.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'autre extrémité de la chaîne aliphatique du second composé est terminée par une fonction silane.
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le second composé comprend de l'époxybutyltriméthoxysilane.
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel l'élément actif (100) comprend de sa face avant (110) vers sa face arrière (120) une couche active (100a) et une couche poignée (100b).
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'étape e) est suivie d'une étape f) de retrait de la couche poignée (100b) de manière à exposer la couche active (100a).
16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel la couche active (100a) comprend au moins une structure électroluminescente, et en particulier des nanofils ou des microfils électroluminescents.
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