EP4683884A1 - Procede de transfert d'une couche de scellement - Google Patents

Procede de transfert d'une couche de scellement

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Publication number
EP4683884A1
EP4683884A1 EP24706760.6A EP24706760A EP4683884A1 EP 4683884 A1 EP4683884 A1 EP 4683884A1 EP 24706760 A EP24706760 A EP 24706760A EP 4683884 A1 EP4683884 A1 EP 4683884A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
micrometers
main
cavities
face
sub
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
EP24706760.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier Ledoux
Christine LAURANT
François-Xavier DARRAS
Romain LAURENT
Zouhir MEHREZ
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.)
Soitec SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Soitec SA
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, Soitec SA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP4683884A1 publication Critical patent/EP4683884A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • B81C1/00158—Diaphragms, membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
    • B81C2201/0191—Transfer of a layer from a carrier wafer to a device wafer
    • B81C2201/0192—Transfer of a layer from a carrier wafer to a device wafer by cleaving the carrier wafer

Definitions

  • the present invention relates to the field of substrates and/or micro-electromechanical systems, in particular to the field of membrane-based devices.
  • the present invention relates to a method of transferring a layer to collectively seal a plurality of cavities formed on a support substrate.
  • the transfer method according to the present invention is intended to limit the appearance of areas, called non-transferred areas, likely to appear at the level of an outline of the support substrate.
  • such methods may include performing the following steps:
  • Bi a step of assembling the donor substrate 1 and the recipient substrate 2 so as to seal the cavities 3 ( ) ;
  • Ci a step of thinning the donor substrate 1 so as to retain only a part of said substrate 1, called the sealing layer 5.
  • the thinning step Ci) can be carried out according to a first aspect by means of mechanical etching ("Grinding" according to the Anglo-Saxon terminology) and/or chemical etching, definitively consuming the donor substrate ( ).
  • step Ci the uniformity of the sealing layer at the end of step Ci) is very dependent on the technique used during step Ci) and remains difficult to control.
  • Smart-CutTM In order to overcome the problems related to uniformity and obtaining thin membranes, the so-called “Smart-CutTM” approach, described in document EP533551, can be considered.
  • This approach makes it possible to transfer a sealing layer by detaching the latter from the donor substrate, at a fracture zone.
  • the fracture zone formed by implantation and/or amorphization makes it possible to delimit a relatively thin sealing layer.
  • An aim of the present invention is to provide a method of sealing a plurality of cavities with a sealing layer limiting the appearance of defects in said sealing layer.
  • the aim of the invention is achieved by a method of transferring a layer onto a main face of a support substrate, the method comprising:
  • step b) a step of transferring a layer, called a sealing layer, from a donor substrate, covering the main face and intended to seal all of the cavities formed during step a);
  • step a) being carried out so that all of the cavities are distributed regularly over a zone, called the main zone, of the main face, and so that said main face comprises a peripheral crown devoid of cavities and inside which the main zone is circumscribed, the peripheral crown extends from the edge of the support substrate over a length L less than a predetermined length Lp, said predetermined length Lp being a length below which the sealing layer is free of zones not transferred at the level of the peripheral crown.
  • a1) a sub-step of forming a peripheral mask covering the peripheral crown, and intended to protect said peripheral crown from physical or chemical etching;
  • the main mask is produced by another photolithography process using a photosensitive resin.
  • the layer transfer step leads to the formation of an edge crown on the main face and which extends over a distance D from the edge of the support substrate, said edge crown being an area on which the sealing layer is absent, the length L being greater than the distance D and less than the sum of the distance D and a distance H, H being less than 500 micrometers, advantageously less than 200 micrometers, even more advantageously less than 100 micrometers.
  • the cavities are rectangular in shape and each side has a length of between 2 micrometers and 500 micrometers, advantageously between 2 micrometers and 500 micrometers, even more advantageously between 2 micrometers and 40 micrometers.
  • step b) is carried out so that the sealing layer has a thickness of between 100 nm and 2000 nm.
  • step (b) comprises the following sequence of substeps:
  • b1) a step of forming a weakening plane in the volume of the donor substrate, the weakening plane delimiting with one face, called the assembly face, of the donor substrate, the sealing layer;
  • sub-step b1) of forming a weakening plan includes an implantation of species.
  • sub-step b2) comprises molecular bonding of the assembly face with the main face.
  • sub-step b3) comprises a heat treatment intended to initiate the propagation of the fracture wave.
  • the receiving substrate is in particular represented by a face at the level of which cavities open;
  • step Bi of assembly of a layer transfer method known from the state of the art, on this , the donor substrate and the support substrate are represented according to a section plane perpendicular to the main faces of these two substrates;
  • FIG. 1 There is a schematic representation of a support substrate on a main face of which a photosensitive negative resin layer is formed, the support substrate is in particular represented according to a section plane perpendicular to its main face;
  • the support substrate is in particular represented according to a section plane perpendicular to its main face;
  • FIG. 1 There is a schematic representation of a support substrate on a main face of which a photosensitive resin layer is formed covering the main area and the peripheral area, the support substrate is represented according to a section plane perpendicular to its main face;
  • the support substrate is represented according to a section plane perpendicular to its main face;
  • FIG. 1 There is a schematic representation of a support substrate on one face of which cavities are formed after a step of etching through the main mask and removal of said main mask and the peripheral zone, the support substrate is represented according to a section plane perpendicular to its main face;
  • the support substrate is represented according to a section plane perpendicular to its main face;
  • step b1) of the method according to the present invention there is a schematic representation of step b1) of the method according to the present invention, the arrows symbolizing the implantation of species by a free face of the donor substrate, the donor substrate being represented according to a section plane perpendicular to its free face;
  • step b2) of the method according to the present invention illustrates the assembly of the donor substrate with the support substrate which are both represented according to a section plane perpendicular to the principal face;
  • step b3) of the method according to the present invention illustrates the fracture sub-step which leads to transferring the sealing layer onto the main face of the support substrate, the support substrate being represented according to a section plane perpendicular to the main face.
  • the present invention relates to a method for transferring a sealing layer onto a main face of a support substrate.
  • the sealing layer is applied to cover (for sealing purposes) cavities formed in the support substrate and opening onto the main face of said support substrate.
  • the invention relates to a method of transferring a layer onto a main face of a support substrate, the method comprising:
  • step b) a step of transferring a layer, called a sealing layer, from a donor substrate, covering the main face and intended to seal all of the cavities formed during step a);
  • step a) being carried out so that all of the cavities are distributed regularly over a zone, called the main zone, of the main face, and so that said main face comprises a peripheral crown devoid of cavities and inside which the main zone is circumscribed, the peripheral crown extends from the edge of the support substrate over a length L less than a predetermined length Lp, said predetermined length Lp being a length below which the sealing layer is free of zones not transferred at the level of the peripheral crown.
  • Free from non-transferred areas means an area of the sealant layer that is free of holes, including through holes.
  • the method according to the present invention comprises a step a) of forming cavities in a support substrate, said cavities opening onto a main face of said support substrate.
  • step a) may comprise performing a set of substeps.
  • step a) may comprise the following substeps:
  • a1) a sub-step of forming a peripheral mask covering the peripheral crown, and intended to protect said peripheral crown from physical or chemical etching;
  • b1) a step of forming a weakening plane in the volume of the donor substrate, the weakening plane delimiting with one face, called the assembly face, of the donor substrate, the sealing layer;
  • the present invention refers to a donor substrate and a support substrate. It is understood that a substrate, according to the principles set forth herein, comprises two faces essentially parallel to each other and connected by a contour or an edge. Said contour or edge further describes a circle.
  • Substep a1) is illustrated in , to the and to the .
  • the formation of the resin layer 12 is followed by an exposure step as illustrated in .
  • this exposure step makes it possible to define, in the resin layer 12, a peripheral zone 13 and a central zone 14 circumscribed by the peripheral zone 13.
  • the peripheral zone 13 extends over a length L from the edge of the support substrate 10.
  • the peripheral zone 13 forms a ring delimited externally by an external edge and internally by an internal edge, said internal edge being at a distance L from the edge of the support substrate 10.
  • the exposure step is notably carried out so as to expose only the peripheral zone 13 to light radiation and thus induce crosslinking of the latter.
  • a mask (not illustrated) may be implemented to mask a central zone 14 of the resin layer 12.
  • the resin layer after exposure, is subjected to a development step which makes it possible to remove the central zone 14 of the resin layer 12 and thus expose to the external environment a main zone 15 of the main face 11 ( ). It is understood that the development step makes it possible to preserve the peripheral zone 13 which covers a peripheral crown 16 of the main face 11 and in which the main zone 15 is circumscribed.
  • the resin forming the resin layer 12 is suitable for protecting the peripheral zone 16 from physical and/or chemical etching.
  • Substep a2) is illustrated in and to the .
  • sub-step a2) firstly comprises the formation of a resin layer 17 covering the main zone 15 and the peripheral zone 13 ( ).
  • the resin layer 17 is exposed (or insolated) to light radiation, and in particular ultraviolet radiation, and then developed to form a main mask 17a.
  • the exposure (or insolation) of the resin layer is implemented with photolithography equipment (for example a photo repeater) which insolates the resin layer 17 through a lithographic photomask intended to print predefined patterns.
  • the main mask 17a comprises openings 18 defining the imprint of cavities intended to be formed by an etching step.
  • Substeps a3) and a4) are illustrated in .
  • the support substrate 10 is a representation of the support substrate 10 at the end of an etching step performed through the main mask 17a and a removal, after etching, of said main mask and of the peripheral zone 13.
  • the support substrate 10 comprises cavities 19 opening through the main face 11 of the support substrate 10. It is understood that, insofar as the peripheral zone 13 masks the peripheral crown 16, the cavities are formed only at the level of the main zone. Indeed, the consideration of the peripheral zone 13 makes it possible to protect the peripheral crown 16 from etching, and thus to provide an area free of cavities 19.
  • the cavities 19 may be rectangular in shape and each side may have a length of between 2 micrometers and 500 micrometers, advantageously between 2 micrometers and 500 micrometers, even more advantageously between 2 micrometers and 40 micrometers.
  • the peripheral crown 16 in accordance with the present invention extends from the edge of the support substrate over a length L.
  • the method according to the present invention also comprises a step b) of transferring a layer, called a sealing layer 21, from a donor substrate 20, covering the main face 11 and intended to seal all of the cavities 19 formed during step a).
  • step b) can be carried out so that the sealing layer has a thickness of between 100 nm and 2000 nm.
  • the reporting step b) can be implemented according to the principles set out in .
  • step b1) illustrated in , comprises a step of forming a weakening plane 23 in the volume of the donor substrate 20.
  • the weakening plane 23 delimits in particular with one face, called the assembly face 24, of the donor substrate 20, the sealing layer 21.
  • Sub-step b1) of forming a weakening plane may comprise an implantation of species.
  • Said species may comprise at least one of the elements chosen from: hydrogen, helium.
  • Step b) also includes an assembly substep b2).
  • substep b2) comprises bringing the assembly face 24 and the main face 11 into contact.
  • Substep b2) may also comprise initiating a bonding wave.
  • this initiation of the bonding wave may be obtained by exerting pressure tending to bring the assembly face and the main face closer together.
  • this pressure is exerted by means of a pin or a finger, on a face of the donor substrate opposite the assembly face, and in the vicinity of the notch of said substrate.
  • This pressure has the effect of generating a sufficiently intimate local contact between the assembly face and the main face so as to locally create weak bonds (for example hydrogen bonds) between the two surfaces considered.
  • This intimate contact propagates from near to far over the entire interface in the form of a bonding wave.
  • Step b) also comprises a fracture sub-step b3) intended to initiate a fracture wave along the weakening plane allowing the detachment of the sealing layer from the donor substrate ( ).
  • substep b3) may comprise a heat treatment intended to initiate the propagation of the fracture wave.
  • the inventors were able to observe that failure to consider the peripheral crown according to the terms of the present invention inevitably led to the appearance of holes in the sealing layer.
  • the inventors were also able to observe that these holes were essentially present in a region diametrically opposite the initiation zone of the bonding wave.
  • the length L less than a predetermined length Lp, said predetermined length Lp being a length below which the sealing layer is free of non-transferred zones at the peripheral crown.
  • the layer transfer step leads to the formation of an edge crown on the main face and which extends over a distance D from the edge of the support substrate, said edge crown being an area on which the sealing layer is absent.
  • This distance D can be determined experimentally.
  • the length L is advantageously greater than the distance D and less than the sum of the distance D and a distance H, H being less than 500 micrometers, advantageously less than 200 micrometers, even more advantageously less than 100 micrometers.
  • the length L is between 500 micrometers and 2500 micrometers, advantageously between 500 micrometers and 1500 micrometers, still advantageously between 500 micrometers and 1000 micrometers, even more advantageously between 500 micrometers and 800 micrometers, still even more advantageously between 500 micrometers and 700 micrometers.
  • the lengths L previously considered make it possible to slow down the bonding wave during the execution of sub-step b2) at the level of the peripheral crown and consequently limit the trapping of gas bubbles when the bonding wave reaches, to close, a zone diametrically opposite the initiation point.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de transfert de couche sur un substrat support, le procédé comprenant : a) une étape de formation de cavités dans un substrat support, lesdites cavités débouchant par une face principale; b) une étape de report d'une couche de scellement destinée à sceller l'ensemble des cavités formées au cours de l'étape a); l'étape a) étant exécutée de sorte que l'ensemble des cavités sont réparties régulièrement sur une zone principale de la face principale, et de sorte que ladite face principale comprenne une couronne périphérique dépourvue de cavités et à l'intérieure de laquelle la zone principale est circonscrite, la couronne périphérique s'étend à partir du bord du substrat support sur une longueur L inférieure à une longueur prédéterminée Lp en deçà de la laquelle la couche de scellement est exempte de zones non transférées au niveau de la couronne périphérique.

Description

    PROCEDE DE TRANSFERT D’UNE COUCHE DE SCELLEMENT DOMAINE DE L’INVENTION
  • La présente invention se rapporte au domaine des substrats et/ou des micros-systèmes électromécaniques, notamment au domaine des dispositifs à base de membrane.
  • En particulier, la présente invention concerne un procédé de transfert d’une couche afin de sceller de manière collective une pluralité de cavités formées sur un substrat support.
  • Plus particulièrement, le procédé de transfert selon la présente invention est destiné à limiter l’apparition de zones, dites zones non-transférées, susceptible d’apparaître au niveau d’un contour du substrat support.
    • ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
  • Les procédés de report de couche sont aujourd’hui largement mis en œuvre dès lors qu’il s’agit de former des membranes suspendues et/ou sceller des cavités.
  • A cet égard, de tels procédés peuvent comprendre l’exécution des étapes suivantes :
  • Ai) une étape de fourniture d’un substrat donneur 1 ( ) et d’un substrat support 2 ( ) pourvu d’une pluralité de cavités 3 débouchant par une face principale 4 dudit substrat support 2 ;
  • Bi) une étape d’assemblage du substrat donneur 1 et du substrat receveur 2 de manière à sceller les cavités 3 ( ) ;
  • Ci) une étape d’amincissement du substrat donneur 1 de manière à ne conserver qu’une partie dudit substrat 1, dite couche de scellement 5.
  • L’étape Ci) d’amincissement peut être exécutée selon un premier aspect au moyen d’une gravure mécanique (« Grinding » selon la terminologie Anglo-Saxonne) et/ou chimique, consomme de manière définitive le substrat donneur ( ).
  • Par ailleurs, l’uniformité de la couche de scellement à l’issue de l’étape Ci), est très dépendante de la technique employée lors de l’étape Ci), et reste difficilement contrôlable.
  • Afin de pallier les problématiques liées à l’uniformité et à l’obtention de membranes fines, l’approche dite « Smart-Cut™ », décrite dans le document EP533551, peut être considérée. Cette approche permet de transférer une couche de scellement en détachant cette dernière du substrat donneur, au niveau d’une zone de fracture. La zone de fracture formée par implantation et/ou amorphisation permet de délimiter une couche de scellement relativement fine.
  • Néanmoins, le mise en œuvre de ce procédé, sans autres considérations, conduit à la formation de défauts, et plus particulièrement à l’apparition de zones non transférées ou de trous (« void » selon la terminologie Anglo-Saxonne) traversant la couche de scellement. La en donne un exemple. Notamment, la est une photographie d’un trou apparaissant dans une zone à proximité du bord de la couche de scellement et diamétralement opposée à l’encoche du substrats support. Ces trous obèrent le rendement global du procédé considéré et sont également source de contamination.
  • Un but de la présente invention est de proposer un procédé de scellement d’une pluralité de cavités par une couche de scellement limitant l’apparition de défauts dans ladite couche de scellement.
    • BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION
  • Le but de l’invention est atteint par un procédé de transfert de couche sur un face principale d’un substrat support, le procédé comprenant :
  • a) une étape de formation de cavités dans un substrat support, lesdites cavités débouchant par une face principale dudit substrat support ;
  • b) une étape de report d’une couche, dite couche de scellement, à partir d’un substrat donneur, en recouvrement de la face principale et destinée à sceller l’ensemble des cavités formées au cours de l’étape a) ;
  • l’étape a) étant exécutée de sorte que l’ensemble des cavités sont réparties régulièrement sur une zone, dite zone principale, de la face principale, et de sorte que ladite face principale comprenne une couronne périphérique dépourvue de cavités et à l’intérieure de laquelle la zone principale est circonscrite, la couronne périphérique s’étend à partir du bord du substrat support sur une longueur L inférieure à une longueur prédéterminée Lp, ladite longueur prédéterminée Lp étant une longueur en deçà de la laquelle la couche de scellement est exempte de zones non transférées au niveau de la couronne périphérique.
  • Selon un mode de mise en œuvre, l’étape a) de formation des cavités comprend les sous-étapes suivantes :
  • a1) une sous-étape de formation d’un masque périphérique en recouvrement de la couronne périphérique, et destiné à protéger d’une gravure physique ou chimique ladite couronne périphérique ;
  • a2) une sous-étape de formation d’un masque principal en recouvrement de la zone principale et au moins partiellement du masque périphérique, le masque principal comprenant des ouvertures définissant le positionnement et la taille des cavités destinées à être formées ;
  • a3) une sous-étape de gravure conduisant à la formation des cavités dans la zone principale.
  • a4) une sous-étape de retrait du masque principal et du masque périphérique afin d’exposer à l’environnement extérieur l’intégralité de la face principale.
  • Selon un mode de mise en œuvre, le masque périphérique est réalisé par un processus de photolithographie mettant en œuvre une résine photosensible négative.
  • Selon un mode de mise en œuvre, le masque principal est réalisé par un autre processus de photolithographie mettant en œuvre une résine photosensible.
  • Selon un mode de mise en œuvre, l’étape de report de couche conduit à la formation d’une couronne de bord sur la face principale et qui s’étend sur une distance D à partir du bord du substrat support, ladite couronne de bord étant une zone sur laquelle la couche de scellement est absente, la longueur L étant supérieure à la distance D et inférieure la somme de la distance D et d’une distance H, H étant inférieur à 500 micromètres, avantageusement inférieur à 200 micromètres, encore plus avantageusement inférieur à 100 micromètres.
  • Selon un mode de mise en œuvre, la longueur L est comprise entre 500 micromètres et 2500 micromètres, avantageusement entre 500 micromètres et 1500 micromètres, toujours avantageusement entre 500 micromètres et 1000 micromètres, encore plus avantageusement entre 500 micromètres et 800 micromètres, toujours encore plus avantageusement entre 500 micromètres et 700 micromètres.
  • Selon un mode de mise en œuvre, les cavités sont de forme rectangulaire et dont chaque côté présente une longueur comprise entre 2 micromètres et 500 micromètres, avantageusement entre 2 micromètres et 500 micromètres, encore plus avantageusement entre 2 micromètres et 40 micromètres.
  • Selon un mode de mise en œuvre, l’étape b) est exécutée de sorte que la couche de scellement présente une épaisseur comprise entre 100 nm et 2000 nm.
  • Selon un mode de mise en œuvre, l’étape b) comprend la séquence de sous-étapes suivantes :
  • b1) une étape de formation d’un plan de fragilisation dans le volume du substrat donneur, le plan de fragilisation délimitant avec une face, dite face d’assemblage, du substrat donneur, la couche de scellement ;
  • b2) une étape d’assemblage du substrat donneur et du substrat support par mise en contact de la face d’assemblage et de la face principale ;
  • b3) une étape de fracture destinée à initier une onde de fracture le long du plan de fragilisation permettant le détachement de couche de scellement du substrat donneur.
  • Selon un mode de mise en œuvre, la sous-étape b1) de formation d’un plan de fragilisation comprend une implantation d’espèces.
  • Selon un mode de mise en œuvre, la sous-étape b2) comprend un collage moléculaire de la face d’assemblage avec la face principale.
  • Selon un mode de mise en œuvre, la sous-étape b3) comprend un traitement thermique destiné à initier la propagation de l’onde de fracture.
    •
  • D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles :
  • La est une représentation schématique, par une de ses faces, d’un substrat donneur susceptible d’être mis en œuvre lors de l’exécution d’un procédé de transfert de couche connu de l’état de la technique, le procédé de transfert de couche étant notamment mis en œuvre pour le scellement de cavités formées sur une substrat receveur (représenté à la ) ;
  • La est une représentation schématique d’un substrat receveur susceptible d’être mis en œuvre lors de l’exécution d’un procédé de transfert de couche connu de l’état de la technique, le substrat receveur est notamment représenté par une face au niveau de laquelle débouchent des cavités ;
  • La est une représentation schématique de l’étape Bi) d’assemblage d’un procédé de transfert de couche connu de l’état de la technique, sur cette , le substrat donneur et le substrat support sont représentés selon un plan de coupe perpendiculaire aux faces principales des ces deux substrats ;
  • La est une représentation schématique de l’étape Ci) d’amincissement d’un procédé de transfert de couche connu de l’état de la technique, sur cette , la couche de scellement et le substrat receveur sont représentés selon un plan de coupe perpendiculaire aux faces principales du substrat receveur ;
  • La est une photographie d’un trou observé dans une couche de scellement transférée selon un procédé de transfert connu de l’état de la technique ;
  • La est une représentation schématique de l’enchainement des étapes exécutées lors de la mise en œuvre du procédé selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention ;
  • La est une représentation schématique de l’enchainement des étapes exécutées lors de la mise en œuvre d’un mode de réalisation avantageux du procédé selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention ;
  • La est une représentation schématique d’un substrat support sur une face principale duquel une couche de résine négative photosensible est formée, le substrat support est notamment représenté selon un plan de coupe perpendiculaire à sa face principale ;
  • La est une représentation schématique de l’insolation de la couche de résine formée sur la face principale du substrat support, le substrat support est notamment représenté selon un plan de coupe perpendiculaire à sa face principale ;
  • La est une représentation schématique du développement de la couche de résine négative après insolation, et afin de réticuler ladite résine négative sur une zone périphérique, ladite zone périphérique s’étendant sur une longueur L à partir du bord du substrat support, le substrat support est représenté selon un plan de coupe perpendiculaire à sa face principale ;
  • La est une représentation schématique d’un substrat support sur une face principale duquel une couche de résine photosensible est formée en recouvrement de la zone principale et de la zone périphérique, le substrat support est représenté selon un plan de coupe perpendiculaire à sa face principale ;
  • La est une représentation schématique de la formation du masque principal sur la face principale du substrat support, ledit masque principal étant formé pour imposer des motifs aux cavité destinées à être formées par gravure, le substrat support est représenté selon un plan de coupe perpendiculaire à sa face principale ;
  • La est une représentation schématique d’un substrat support sur une face duquel sont formée des cavités après une étape de gravure au travers du masque principale et de retrait dudit masque principale et de la zone périphérique, le substrat support est représenté selon un plan de coupe perpendiculaire à sa face principale ;
  • La est une représentation schématique du substrat support et sur lequel est reportée une couche de scellement, notamment la couche de scellement y est reportée en recouvrement de la face principale et afin de sceller les cavités, le substrat support est représenté selon un plan de coupe perpendiculaire à sa face principale ;
  • La est une représentation schématique de l’étape b1) du procédé selon la présente invention, les flèches symbolisant l’implantation d’espèce par une face libre du substrat donneur, la substrat donneur étant représenté selon un plan de coupe perpendiculaire à sa face libre ;
  • La est une représentation schématique de l’étape b2) du procédé selon la présente invention, notamment la illustre l’assemblage du substrat donneur avec le substrat support qui sont tous les deux représentés selon un plan de coupe perpendiculaire à la face principal ;
  • La est une représentation schématique de l’étape b3) du procédé selon la présente invention, notamment la illustre la sous-étape de fracture qui conduit à transférer la couche de scellement sur la face principale du substrat support, le substrat support étant représenté selon un plan de coupe perpendiculaire à la face principale.
    •  DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
  • La présente invention concerne un procédé de transfert d’une couche de scellement sur une face principale d’un substrat support. Notamment, la couche de scellement est reportée en recouvrement (à des fins de scellement) de cavités formées dans le substrat support et débouchant la face principale dudit substrat support.
  • Ainsi, l’invention concerne un procédé de transfert de couche sur une face principale d’un substrat support, le procédé comprenant :
  • a) une étape de formation de cavités dans un substrat support, lesdites cavités débouchant par une face principale dudit substrat support ;
  • b) une étape de report d’une couche, dite couche de scellement, à partir d’un substrat donneur, en recouvrement de la face principale et destinée à sceller l’ensemble des cavités formées au cours de l’étape a) ;
  • l’étape a) étant exécutée de sorte que l’ensemble des cavités sont réparties régulièrement sur une zone, dite zone principale, de la face principale, et de sorte que ladite face principale comprenne une couronne périphérique dépourvue de cavités et à l’intérieure de laquelle la zone principale est circonscrite, la couronne périphérique s’étend à partir du bord du substrat support sur une longueur L inférieure à une longueur prédéterminée Lp, ladite longueur prédéterminée Lp étant une longueur en deçà de la laquelle la couche de scellement est exempte de zones non transférées au niveau de la couronne périphérique.
  • Par « exempte de zones non transférées », on entend une zone de la couche de scellement qui est dépourvue de trous, et notamment de trous traversants.
  • La représente de manière schématique les étapes exécutées lors de la mise en œuvre du procédé. Notamment, le procédé selon la présente invention comprend une étape a) de formation de cavités dans un substrat support, lesdites cavités débouchant par une face principale dudit substrat support .
  • De manière avantageuse, et tel qu’illustré à la , l’étape a) peut comprendre l’exécution d’un ensemble de sous-étapes. Notamment, l’étape a) peut comprendre les sous-étapes suivantes :
  • a1) une sous-étape de formation d’un masque périphérique en recouvrement de la couronne périphérique, et destiné à protéger d’une gravure physique ou chimique ladite couronne périphérique ;
  • a2) une sous-étape de formation d’un masque principal en recouvrement de la zone principale et au moins partiellement du masque périphérique, le masque principal comprenant des ouvertures définissant le positionnement et la taille des cavités destinées à être formées ;
  • a3) une sous-étape de gravure conduisant à la formation des cavités dans la zone principale.
  • a4) une sous-étape de retrait du masque principal et du masque périphérique afin d’exposer à l’environnement extérieur l’intégralité de la face principale.
  • Toujours de manière avantageuse, et tel qu’illustré à la , l’étape b) peut comprendre l’exécution d’un ensemble de sous-étapes. Notamment, l’étape b) peut comprendre les sous-étapes suivantes :
  • b1) une étape de formation d’un plan de fragilisation dans le volume du substrat donneur, le plan de fragilisation délimitant avec une face, dite face d’assemblage, du substrat donneur, la couche de scellement ;
  • b2) une étape d’assemblage du substrat donneur et du substrat support par mise en contact de la face d’assemblage et de la face principale ;
  • b3) une étape de fracture destinée à initier une onde de fracture le long du plan de fragilisation permettant le détachement de couche de scellement du substrat donneur.
  • La présente invention fait référence à un substrat donneur et à un substrat support. Il est entendu qu’un substrat, selon les principes exposés dans le présent énoncé, comprend deux faces essentiellement parallèles entre elles et reliées par un contour ou un bord. Ledit contour ou bord décrit par ailleurs cercle.
  • En outre, un substrat peut comprendre une encoche qui permet notamment de repérer et/ou définir son orientation cristalline.
  • La suite de l’énoncé de la présente invention est consacrée à la description du mode de réalisation illustré à la .
  • La sous-étape a1) est illustrée à la , à la et à la .
  • Ainsi, la représente un substrat support 10 sur une face, dite face principale 11, duquel est formée une couche de résine 12. Il est entendu que la couche de résine recouvre entièrement la face principale 11. Par ailleurs, la résine mise en œuvre est avantageusement une résine négative du type M78Y (vendue par la société « JSR Corporation »).
  • La formation de la couche de résine 12 est suivie d’une étape d’insolation tel qu’illustré à la . Notamment, cette étape d’insolation permet de définir, dans la couche de résine 12, une zone périphérique 13 et une zone centrale 14 circonscrite par la zone périphérique 13. Notamment, la zone périphérique 13 s’étend sur une longueur L à partir du bord du substrat support 10. En d’autres termes, la zone périphérique 13 forme un anneau délimité extérieurement par un bord extérieur et intérieurement par un bord intérieur, ledit bord intérieur étant à une distance L du bord du substrat support 10.
  • L’étape d’insolation est notamment exécutée de manière à n’exposer au rayonnement lumineux que la zone périphérique 13 et ainsi induire une réticulation de cette dernière. A cet égard, un masque (non illustré) peut être mis en œuvre pour masquer une zone centrale 14 de la couche de résine 12.
  • La couche de résine, après insolation, est soumise à une étape de développement qui permet de retirer la zone centrale 14 de la couche de résine 12 et ainsi exposer à l’environnement extérieur une zone principale 15 de la face principale 11 ( ). Il est entendu que l’étape de développement permet de conserver la zone périphérique 13 qui est en recouvrement d’une couronne périphérique 16 de la face principale 11 et dans laquelle est circonscrite la zone principale 15. En outre, la résine formant la couche de résine 12 est adapté pour protéger la zone périphérique 16 d’une gravure physique et/ou chimique.
  • La sous-étape a2) est illustrée à la et à la .
  • Ainsi, la sous-étape a2) comprend en premier lieu la formation d’une couche de résine 17 en recouvrement de la zone principale 15 et de la zone périphérique 13 ( ).
  • Tel qu’illustré à la , la couche de résine 17 est exposée (ou insolée) à un rayonnement lumineux, et notamment ultraviolet, pour ensuite être développée afin de former un masque principal 17a. L’exposition (ou insolation) de la couche de résine est mise en œuvre avec une équipement de photolithographie (par exemple un photo répétiteur) qui insole la couche de résine 17 au travers d’un masque photo lithographique destiné à imprimer des motifs prédéfinis. Ainsi, après développement, le masque principal 17a comprend des ouvertures 18 définissant l’empreinte de cavités destinées à être formées par une étape de gravure.
  • Les sous-étapes a3) et a4) sont illustrées à la .
  • A cet égard, la est une représentation du substrat support 10 à l’issue d’une étape de gravure exécutée au travers du masque principal 17a et d’un retrait, après gravure, dudit masque principale et de la zone périphérique 13. Notamment, le substrat support 10 comprend des cavités 19 débouchant par la face principale 11 du substrat support 10. Il est entendu que, dans la mesure où la zone périphérique 13 masque la couronne périphérique 16, les cavités ne sont formées qu’au niveau de la zone principale. En effet, la considération de la zone périphérique 13 permet de protéger la couronne périphérique 16 de la gravure, et ainsi ménager une zone dépourvue de cavités 19.
  • A titre d’exemple, les cavités 19 peuvent être de forme rectangulaire et dont chaque côté présente une longueur comprise entre 2 micromètres et 500 micromètres, avantageusement entre 2 micromètres et 500 micromètres, encore plus avantageusement entre 2 micromètres et 40 micromètres.
  • La couronne périphérique 16 conformément à la présente invention s’étend à partir du bord du substrat support sur une longueur L.
  • Le procédé selon la présente invention comprend également une étape b) de report d’une couche, dite couche de scellement 21, à partir d’un substrat donneur 20, en recouvrement de la face principale 11 et destinée à sceller l’ensemble des cavités 19 formées au cours de l’étape a).
  • La en illustre un exemple.
  • Par ailleurs, l’étape b) peut être exécutée de sorte que la couche de scellement présente une épaisseur comprise entre 100 nm et 2000 nm.
  • Selon un mode de réalisation avantageux, l’étape b) de report peut être mise en œuvre selon les principes exposée à la .
  • Notamment, l’étape b1), illustrée à la , comprend une étape de formation d’un plan de fragilisation 23 dans le volume du substrat donneur 20. Le plan de fragilisation 23 délimite en particulier avec une face, dite face d’assemblage 24, du substrat donneur 20, la couche de scellement 21.
  • La sous-étape b1) de formation d’un plan de fragilisation peut comprendre une implantation d’espèces. Lesdites espèces peuvent comprendre au moins l’un des éléments choisis parmi : hydrogène, hélium.
  • L’étape b) comprend également une sous-étape d’assemblage b2). En particulier, et tel qu’illustré à la , la sous-étape b2) comprend la mise en contact de la face d’assemblage 24 et de la face principale 11. La sous-étape b2) peut également comprendre une initiation d’une onde de collage. Notamment, cette initiation de l’onde de collage peut être obtenue en exerçant une pression tendant à rapprocher la face d’assemblage et la face principale. De manière générale, cette pression est exercé au moyen d’un pion ou d’un doigt, sur une face du substrat donneur opposée à la face d’assemble, et à proximité de l’encoche dudit substrat.
  • Par « à proximité de l’encoche », on entend à une distance inférieure à un centimètre de ladite encoche.
  • Cette pression a pour effet de générer un contact local suffisamment intime entre la face d’assemblage et la face principale de manière à créer localement des liaisons faibles (par exemple des liaisons hydrogène) entre les deux surface considérées. Ce contact intime se propage de proche en proche sur toute l’interface sous la forme d’une onde de collage.
  • Ainsi, et de manière avantageuse, la sous-étape b2) comprend un collage moléculaire de la face d’assemblage avec la face principale.
  • L’étape b) comprend également une sous-étape b3) de fracture destinée à initier une onde de fracture le long du plan de fragilisation permettant le détachement de couche de scellement du substrat donneur ( ). De manière avantageuse, la sous-étape b3) peut comprendre un traitement thermique destiné à initier la propagation de l’onde de fracture.
  • La mise en œuvre de l’invention et notamment la considération d’une couronne périphérique 16 dépourvu de cavités permet de limiter, voire prévenir, l’apparition de trou dans la couche de scellement après son report sur la face principale.
  • En particulier, les inventeurs ont pu observer que la non-considération de la couronne périphérique selon les termes de la présente invention menait inéluctablement à l’apparition de trou dans la couche de scellement. Notamment, les inventeurs ont également pu constater que ces trous étaient essentiellement présent dans une région diamétralement opposé à la zone d’initiation de l’onde de collage.
  • Ainsi, selon la présente invention la longueur L inférieure à une longueur prédéterminée Lp, ladite longueur prédéterminée Lp étant une longueur en deçà de la laquelle la couche de scellement est exempte de zones non transférées au niveau de la couronne périphérique.
  • Par ailleurs, il est connu que l’étape de report de couche conduit à la formation d’une couronne de bord sur la face principale et qui s’étend sur une distance D à partir du bord du substrat support, ladite couronne de bord étant une zone sur laquelle la couche de scellement est absente. Cette distance D peut être déterminée expérimentalement.
  • Ainsi, et selon la présente invention, la longueur L est avantageusement supérieure à la distance D et inférieure la somme de la distance D et d’une distance H, H étant inférieur à 500 micromètres, avantageusement inférieur à 200 micromètres, encore plus avantageusement inférieur à 100 micromètres.
  • De manière alternative, la longueur L est comprise entre 500 micromètres et 2500 micromètres, avantageusement entre 500 micromètres et 1500 micromètres, toujours avantageusement entre 500 micromètres et 1000 micromètres, encore plus avantageusement entre 500 micromètres et 800 micromètres, toujours encore plus avantageusement entre 500 micromètres et 700 micromètres.
  • Les longueurs L précédemment considérées permettent de ralentir l’onde de collage lors de l’exécution de la sous-étape b2) au niveau de la couronne périphérique et par voie de conséquence limiter le piégeage de bulles de gaz lorsque l’onde de collage atteint, pour se refermer, une zone diamétralement opposée au point d’initiation.
  • Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l’invention tel que défini par les revendications.

Claims (12)

  1. Procédé de transfert de couche sur une face principale d’un substrat support, le procédé comprenant :
    a) une étape de formation de cavités dans un substrat support, lesdites cavités débouchant par une face principale dudit substrat support ;
    b) une étape de report d’une couche, dite couche de scellement, à partir d’un substrat donneur, en recouvrement de la face principale et destinée à sceller l’ensemble des cavités formées au cours de l’étape a) ;
    l’étape a) étant exécutée de sorte que l’ensemble des cavités sont réparties régulièrement sur une zone, dite zone principale, de la face principale, et de sorte que ladite face principale comprenne une couronne périphérique dépourvue de cavités et à l’intérieure de laquelle la zone principale est circonscrite, la couronne périphérique s’étend à partir du bord du substrat support sur une longueur L inférieure à une longueur prédéterminée Lp, ladite longueur prédéterminée Lp étant une longueur en deçà de la laquelle la couche de scellement est exempte de zones non transférées au niveau de la couronne périphérique.
  2. Procédé de transfert selon la revendication 1, dans lequel l’étape a) de formation des cavités comprend les sous-étapes suivantes :
    a1) une sous-étape de formation d’un masque périphérique en recouvrement de la couronne périphérique, et destiné à protéger d’une gravure physique ou chimique ladite couronne périphérique ;
    a2) une sous-étape de formation d’un masque principal en recouvrement de la zone principale et au moins partiellement du masque périphérique, le masque principal comprenant des ouvertures définissant le positionnement et la taille des cavités destinées à être formées ;
    a3) une sous-étape de gravure conduisant à la formation des cavités dans la zone principale.
    a4) une sous-étape de retrait du masque principal et du masque périphérique afin d’exposer à l’environnement extérieur l’intégralité de la face principale.
  3. Procédé de transfert selon la revendication 2, dans lequel le masque périphérique est réalisé par un processus de photolithographie mettant en œuvre une résine photosensible négative.
  4. Procédé de transfert selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le masque principal est réalisé par un autre processus de photolithographie mettant en œuvre une résine photosensible.
  5. Procédé de transfert selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’étape de report de couche conduit à la formation d’une couronne de bord sur la face principale et qui s’étend sur une distance D à partir du bord du substrat support, ladite couronne de bord étant une zone sur laquelle la couche de scellement est absente, la longueur L étant supérieure à la distance D et inférieure la somme de la distance D et d’une distance H, H étant inférieur à 500 micromètres, avantageusement inférieur à 200 micromètres, encore plus avantageusement inférieur à 100 micromètres.
  6. Procédé de transfert selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la longueur L est comprise entre 500 micromètres et 2500 micromètres, avantageusement entre 500 micromètres et 1500 micromètres, toujours avantageusement entre 500 micromètres et 1000 micromètres, encore plus avantageusement entre 500 micromètres et 800 micromètres, toujours encore plus avantageusement entre 500 micromètres et 700 micromètres.
  7. Procédé de transfert selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel les cavités sont de forme rectangulaire et dont chaque côté présente une longueur comprise entre 2 micromètres et 500 micromètres, avantageusement entre 2 micromètres et 500 micromètres, encore plus avantageusement entre 2 micromètres et 40 micromètres.
  8. Procédé de transfert selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel l’étape b) est exécutée de sorte que la couche de scellement présente une épaisseur comprise entre 100 nm et 2000 nm.
  9. Procédé de transfert selon la revendication 1, dans lequel l’étape b) comprend la séquence de sous-étapes suivantes :
    b1) une étape de formation d’un plan de fragilisation dans le volume du substrat donneur, le plan de fragilisation délimitant avec une face, dite face d’assemblage, du substrat donneur, la couche de scellement ;
    b2) une étape d’assemblage du substrat donneur et du substrat support par mise en contact de la face d’assemblage et de la face principale ;
    b3) une étape de fracture destinée à initier une onde de fracture le long du plan de fragilisation permettant le détachement de couche de scellement du substrat donneur.
  10. Procédé de transfert selon la revendication 9, dans lequel la sous-étape b1) de formation d’un plan de fragilisation comprend une implantation d’espèces.
  11. Procédé de transfert selon la revendication 9 ou 10, dans lequel la sous-étape b2) comprend un collage moléculaire de la face d’assemblage avec la face principale.
  12. Procédé de transfert selon l’une des revendications 9 à 11, dans lequel la sous-étape b3) comprend un traitement thermique destiné à initier la propagation de l’onde de fracture.
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