FR2957189A1

FR2957189A1 - Procede de realisation d'une structure multicouche avec detourage post meulage.

Info

Publication number: FR2957189A1
Application number: FR1051485A
Authority: FR
Inventors: Alexandre Vaufredaz; Sebastien Molinari
Original assignee: Soitec SA
Current assignee: Soitec SA
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-09-09
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: US20110230003A1; US8298916B2; DE102011002546A1; DE102011002546B4; FR2957189B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de réalisation d'une structure multicouche (130) comprenant: - le collage (S1) d'une première plaque (110) sur une deuxième plaque (120à), au moins la première plaque présentant un bord chanfreiné (117a, 117b), - l'amincissement (S2, S4) de la première plaque (110) pour former une couche transférée (115), ledit amincissement comprenant une étape de meulage et une étape de gravure chimique. Après l'étape de meulage et avant l'étape de gravure chimique, une étape de détourage (S3) du bord de la première plaque (110) est réalisée avec une roue (150) dont la surface de travail (151) comprend des particules abrasives d'une taille moyenne inférieure ou égale à 800 mesh ou supérieure ou égale à 18 microns, ladite étape de détourage étant réalisée sur une profondeur déterminée (Pdno) dans la première plaque (110) de manière à laisser subsister au niveau de la zone détourée une épaisseur (e1110) de la première plaque (110) inférieure ou égale à 35 µm.

Description

Domaine technique et art antérieur La présente invention se rapporte au domaine de la réalisation des structures ou substrats semi-conducteurs multicouches (également dénommées "multilayer semiconductor wafers") réalisés par transfert d'au moins une couche sur un support.

La réalisation de structures multicouches comprend en général le collage par adhésion moléculaire (en anglais "direct wafer bonding" d'une première plaque, par exemple une plaque de silicium ou de type SOI (Silicium sur Isolant), sur une deuxième plaque ou support par exemple en silicium ou en saphir, un recuit de renforcement de collage, et un amincissement de la première plaque pour former une couche transférée sur la deuxième plaque. L'invention concerne plus particulièrement les structures multicouches ayant une interface de collage relativement faible en raison de la limitation en température du recuit de renforcement de collage.

Après un collage par adhésion moléculaire, on procède habituellement à un recuit de la structure afin de renforcer le collage entre les deux plaques, c'est-à-dire augmenter l'énergie de surface du collage entre celles-ci. Plus la température du recuit de renforcement de collage est élevée, plus l'énergie de collage ou d'adhésion résultante est grande.

Or, il existe plusieurs cas de structures multicouches dans lesquels la température du recuit de collage doit être limitée à des valeurs relativement basses. Un premier cas concerne la réalisation de structures multicouches dites "hétérogènes" en ce que les deux plaques à assembler présentent des coefficients de dilatation thermique différents, par exemple différents d'au moins 10% ou 20% à température ambiante (20°C). De telles hétérostructures sont notamment celles du type silicium sur saphir (AL203) connues sous l'acronyme SOS (pour "Silicon-On-Sapphire") et sont utilisées notamment en microélectronique ou en optoélectronique. Lors de montées en température, par exemple à partir de 200°C et au-delà, les 1 variations de comportement d'une des deux plaques par rapport à l'autre engendrent des contraintes et/ou des déformations dans l'hétérostructure qui peuvent entraîner la délamination ou le détachement des plaques ou couches en présence, et/ou des déformations plastiques et/ou des fractures et/ou une cassure de l'un ou des substrats ou couches en présence. C'est pourquoi, avec de telles structures, la température du recuit de renforcement de collage est limitée. Un deuxième cas concerne les structures multicouches dans lesquelles la première plaque comprend en outre tout ou partie d'un composant ou d'une pluralité de microcomposants comme c'est le cas dans la technologie d'intégration tridimensionnelle de composants (3D-integration) qui nécessite le transfert d'une ou plusieurs couches de microcomposants sur un support final mais aussi dans le cas de transfert de circuits comme, par exemple, dans la fabrication d'imageurs éclairés en face arrière. Dans ce cas, la température du recuit de renforcement de collage doit être limitée pour ne pas endommager les microcomposants. Les bords des plaques utilisées pour former notamment les couches transférées et les supports présentent généralement des chanfreins ou tombées de bord (également connus sous les termes anglais de "edge rounding") dont le rôle est de faciliter leur manipulation et d'éviter les bris de bords qui pourraient se produire si ces bords étaient saillants, de tels bris étant sources de contamination en particules des surfaces des plaques. Les chanfreins peuvent être de forme arrondie et/ou biseautée.

Cependant, la présence de ces chanfreins empêche un bon contact entre les plaques au niveau de leur périphérie, cette faiblesse d'adhésion étant encore plus prononcée lorsque l'interface de collage est faible en raison de la limitation de la température du recuit de renforcement tel que décrit ci-avant. Par conséquent, il existe une zone périphérique sur laquelle la première plaque ou couche transférée est peu ou pas collée. Cette zone périphérique de la première plaque ou couche transférée doit être éliminée car elle est susceptible de se casser de façon non contrôlée et de contaminer la structure par des fragments ou particules indésirables.

A cet effet, une fois la plaque collée sur le support et après amincissement de celle-ci, on procède à un détourage de la couche transférée afin de retirer la zone périphérique sur laquelle s'étendent les chanfreins. Le détourage est habituellement réalisé par usinage mécanique notamment par abrasion à partir de la surface exposée de la couche transférée et jusque dans la deuxième plaque support. Cependant, un détourage mécanique profond entraîne des problèmes d'écaillage (en anglais "peel off") aussi bien au niveau de l'interface de collage entre la couche transférée et le support que dans la couche transférée elle-même. Plus précisément, au niveau de l'interface de collage, les problèmes d'écaillage correspondent à une délamination de la couche transférée sur certaines zones au voisinage de la périphérie de la couche qui peut être qualifiée de macro écaillage (ou "macro peel off"). L'énergie de collage est plus faible au voisinage de la périphérie de la couche en raison de la présence des chanfreins. Par conséquent, ce détourage peut entraîner à cet endroit un décollement partiel de la couche au niveau de son interface de collage avec le substrat support. Il se pose, par conséquent, le problème de trouver un procédé permettant de détourer la première plaque ou couche transférée dans une structure multicouche et qui n'entraîne pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.

Résumé de l'invention L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités, en proposant un procédé de réalisation d'une structure multicouche comprenant: - le collage d'une première plaque sur une deuxième plaque, au moins la première plaque présentant un bord chanfreiné, - l'amincissement de la première plaque pour former une couche transférée, ledit amincissement comprenant une étape de meulage et une étape de gravure chimique, procédé dans lequel, après l'étape de meulage et avant l'étape de gravure chimique, on réalise une étape de détourage du bord de la première plaque avec une roue dont la surface de travail comprend des particules abrasives d'une taille moyenne inférieure ou égale à 800 mesh ou supérieure ou égale à 18 microns, ladite étape de détourage étant réalisée sur une profondeur déterminée dans la première plaque de manière à laisser subsister au niveau de la zone détourée une épaisseur de la première plaque inférieure ou égale à 35 pm. Ainsi, en réalisant, avant l'étape de gravure chimique, un détourage mécanique partiel (i.e. qui ne descend pas jusqu'à l'interface de collage) de la première plaque dans les conditions définies ci-dessus, on évite les problèmes d'écaillage mentionnés ci-avant tout en fragilisant suffisamment la portion restante à détourer qui peut être ensuite facilement éliminée lors de l'étape de gravure chimique. Selon un aspect de l'invention, l'étape de détourage est réalisée sur une largeur au moins égale à largeur sur laquelle s'étend le bord chanfreiné.

Selon un autre aspect de l'invention, lorsque la première plaque est une plaque de silicium ou une structure du type SOI, le flanc de la première couche peut être notamment usiné suivant angle d'environ 45° par rapport au plan de la plaque, ce qui permet d'éviter la gravure dudit flanc lors de l'étape de gravure chimique subséquente.

Selon un mode mise en oeuvre particulier de l'invention, le procédé comprend, avant l'étape de collage, au moins une étape de réalisation d'une couche de composants sur une face de la première plaque, la face de la première plaque comportant la couche de composants étant collée sur la deuxième plaque. Une étape de réalisation d'une deuxième couche de microcomposants sur la face de la première plaque opposée à la face comportant la première couche de composants peut être en outre réalisée. L'utilisation du procédé de détourage de l'invention permet de réaliser des structures tridimensionnelles par empilement de deux plaques ou plus en minimisant les risques de délamination à la fois au niveau des interfaces de collage entre les plaques et au niveau des couches de composants. Une des couches de composants peut notamment comporter des capteurs d'images.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : les figures 1A à 1E sont des vues schématiques d'un procédé de réalisation d'une structure multicouche conformément à un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est un organigramme des étapes mises en oeuvre lors du procédé illustré dans les figures 1A à 1E, - les figures 3A à 3G, sont des vues schématiques montrant la réalisation d'une structure tridimensionnelle conformément à un mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est un organigramme des étapes mises en oeuvre lors de la réalisation de la structure tridimensionnelle illustrée dans les figures 3A à 3G.

Exposé détaillé de modes de réalisation de l'invention La présente invention s'applique, d'une manière générale, au détourage d'une structure multicouche comprenant au moins deux plaques assemblées entre elles par collage et pour lesquelles l'énergie de surface du collage, c'est-à-dire l'énergie de collage, est limitée en particulier à une valeur inférieure ou égale à 1 3/m2, au moins une des deux plaques comportant des chanfreins ou tombées de bords à sa périphérie. De telles structures multicouches correspondent notamment aux structures réalisées à partir d'au moins deux plaques ayant des coefficients de dilatation thermique différents ou comprenant des microcomposants et pour lesquelles la température du recuit de renforcement de collage permettant d'augmenter son énergie doit être limitée. L'invention pourrait s'appliquer également à des structures multicouches dans lesquelles les plaques sont assemblées entre elles par d'autre type de collage tel que le collage anodique, métallique, ou avec adhésif, dans la mesure où l'énergie de collage reste limitée. 5 Les plaques se présentent sous la forme de tranches ou "wafers" au contour généralement circulaire et peuvent présenter différents diamètres, notamment des diamètres de 100 mm, 150mm, 200 mm ou 300 mm.

Des composants peuvent être préalablement formés dans une des plaques qui est ensuite collée sur l'autre plaque qui constitue un support. On entend ici par "composants" tout type d'éléments réalisés avec des matériaux différents de celui de la plaque et qui sont sensibles aux hautes températures habituellement utilisées pour renforcer l'interface de collage. Ces composants correspondent notamment à des éléments formant tout ou partie d'un composant électronique ou d'une pluralité de microcomposants électroniques, tels que des circuits ou des contacts ou encore des couches actives. L'invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, à des hétérostructures de type SOS (silicium sur saphir) formée à partir d'un assemblage entre une première plaque ou substrat de saphir et une deuxième plaque ou substrat comprenant du silicium tel qu'une structure SOI. Les hétérostructures comprenant une couche de silicium sur un substrat saphir présentent des avantages particuliers. Les structures SOS permettent la réalisation de dispositifs hautes fréquences à faible consommation d'énergie. L'utilisation de substrats en saphir permet en outre d'avoir une très bonne dissipation thermique supérieure à celle obtenue par exemple avec des substrats en quartz. La présente invention propose de réaliser un détourage seulement partiel de la couche transférée, c'est-à-dire un détourage dans lequel on attaque la couche transférée sur une profondeur inférieure à l'épaisseur totale de ladite couche, l'épaisseur restante de la couche transférée dans la zone détourée étant inférieure à 35 microns et, de préférence, supérieure ou égale à 10 microns. La couche transférée correspond à une des deux plaques de la structure qui a été amincie après collage. L'amincissement comprend une première étape de meulage dans laquelle on retire l'essentiel de la matière et une deuxième étape de gravure chimique correspondant à une étape de finition de l'amincissement permettant en particulier de lisser la surface écrouie de la couche transférée résultant du meulage. Conformément à la présente invention, le détourage partiel est réalisé entre l'étape de meulage et l'étape de gravure chimique de l'amincissement, le détourage étant réalisé avec une roue ou meule dite "grossière", c'est-à-dire une roue dont la surface de travail ou partie active comporte des particules abrasives d'une taille moyenne supérieure ou égale 18 microns (ou inférieure ou égale 800 mesh). Les particules abrasives peuvent être notamment des particules de diamant. A titre d'exemple, la référence d'un modèle de roue commercialisé par la société Saint-Gobain et comportant des particules abrasives type diamant d'une taille moyenne de 44 microns (ou 325 mesh) est: COARSE WHEEL STD - 223599 : 18BB-11-32B69S 11,034 X 1-1/8 X 9,001 MD15219669014111620 COARSE #3R7B69 - 1/8. Le détourage partiel ainsi réalisé permet de fragiliser mécaniquement la couronne ou portion de couche transférée subsistant après le détourage partiel en créant notamment des microfissures dans celle-ci. Cette couronne correspondant au reste de la couche transférée à détourer est ensuite gravée de façon privilégiée lors de l'étape de gravure chimique de finition de l'amincissement en raison de sa fragilisation mécanique, par exemple par infiltration de la solution de gravure ou des espèces réactives dans les microfissures créées lors du détourage partiel.

Un mode de mise en oeuvre d'un procédé de détourage va maintenant être décrit en relation avec les figures 1A à 1E et 2. On décrit, en référence aux figures 1A à 1E et 2, un procédé de réalisation d'une hétérostructure de type SOS à partir d'une première plaque ou substrat initial 110 (Top) et d'une deuxième plaque ou substrat support 120 (Base). La première plaque 110 comporte à sa périphérie un chanfrein supérieur 117a et un chanfrein inférieur 117b. De même, la deuxième plaque 120 comporte à sa périphérie un chanfrein supérieur 127a et un chanfrein inférieur 127b. La première plaque 110 a une épaisseur comprise entre 600 et 900 pm environ.

Comme représentée sur la figure 1A, la première plaque 110 est constituée d'une structure de type SOI (Silicium sur Isolant) comprenant une couche de silicium 111 sur un support 113 également en silicium, une couche d'oxyde enterrée 112, par exemple en SiO2, étant disposée entre la couche 111 et le support 113. La surface extérieure de la première plaque 110 a été en outre préalablement recouverte d'une couche d'oxyde thermique 114, formée par exemple par oxydation de la surface de la plaque, afin de protéger cette dernière lors de l'étape de gravure chimique ultérieure. La première plaque 110 peut être également constituée d'une plaque de silicium monolithique comportant ou non des composants.

La deuxième plaque 120 est constituée d'une plaque ("wafer") de saphir (figure 1A). La face inférieure 111a (ici recouverte de la couche d'oxyde 114) de la première plaque 110 et la face supérieure 120a de la deuxième plaque 120 sont mises en contact intime et une pression est appliquée sur l'une des deux plaques afin d'initier la propagation d'une onde de collage entre les surfaces en contact (étape S1, figure 1B). Comme bien connu en soi, le principe du collage par adhésion moléculaire, encore appelé collage direct, est basé sur la mise en contact direct de deux surfaces, c'est-à-dire sans l'utilisation d'un matériau spécifique (colle, cire, brasure, etc.). Une telle opération nécessite que les surfaces à coller soient suffisamment lisses, exemptes de particules ou de contamination, et qu'elles soient suffisamment rapprochées pour permettre d'initier un contact, typiquement à une distance inférieure à quelques nanomètres. Dans ce cas, les forces attractives entre les deux surfaces sont assez élevées pour provoquer l'adhérence moléculaire (collage induit par l'ensemble des forces attractives (forces de Van Der Waals) d'interaction électronique entre atomes ou molécules des deux surfaces à coller). Le collage ainsi réalisé n'est pas stabilisé en ce qu'un recuit de renforcement de collage n'a pas été réalisé. Il est possible de soumettre l'assemblage des deux plaques à un recuit mais dont la température doit être nécessairement limitée en raison de la différence de coefficient de dilatation thermique entre les deux plaques. Dans l'exemple décrit ici, le recuit ne peut dépasser 180°C, et ce sur une durée inférieure à une dizaine d'heures. Un tel recuit ne permet de stabiliser le collage si bien que l'énergie de surface du collage n'excède pas 700 mJ/m2. La réalisation de l'hétérostructure se poursuit par l'amincissement de la première plaque 110 de manière à former une couche transférée correspondant à une portion de ladite première plaque. L'amincissement est réalisé d'abord par meulage d'une portion majoritaire du support 113 de la première plaque 110 (étape S2, figure 1C). Le meulage est réalisé en maintenant la surface de travail d'une roue ou meule contre la face exposée de la première plaque 110 (non représentée sur la figure 1C). Lors du meulage, l'assemblage des deux plaques est maintenu au niveau de la face arrière de la deuxième plaque 120 par un support (non représentée sur la figure 1C), également appelé "chuck", comportant un plateau apte à maintenir la deuxième plaque 120, par exemple, par succion ou par un système électrostatique. Durant le meulage, le support peut être fixe tandis que la roue est entraînée en rotation.

Alternativement, le support peut être aussi mobile en rotation autour d'un axe, la roue étant entraînée ou non en rotation. Le meulage est stoppé à environ 65 pm de la surface 120a du substrat support en saphir. A ce stade de l'amincissement, c'est-à-dire avant la deuxième étape de l'amincissement réalisée par voie chimique, la partie restante 113a du support 113 de la première plaque 110 présente une surface écrouie (figure 1C). Conformément à l'invention, avant la deuxième étape de l'amincissement, à savoir la gravure chimique, on procède à un détourage partiel de la première plaque 110, c'est-à-dire au retrait d'une portion annulaire de la première plaque située en périphérie ou en bord de cette dernière et s'étendant sur une partie de l'épaisseur de la première plaque (étape S3, figure 1D). Comme illustré sur la figure ID, le détourage est réalisé sur une largeur minimale Idiio à partir du bord de la première plaque 110. Pour des plaques d'un diamètre de 100 mm, 200 mm, et 300 mm, la largeur Idiio du détourage est en général comprise entre 2 mm et 10 mm, préférentiellement entre 2 mm et 6 mm. Le détourage est réalisé par action ou usinage mécanique à partir de la face supérieure de la première plaque 110 (en anglais "edge grinding"). L'action mécanique peut être exercée par une meule (abrasion) ou tout autre outil apte à user mécaniquement le matériau de la couche. Dans l'exemple décrit ici, le détourage est réalisé au moyen d'une roue 150 qui présente une surface de travail ou partie active 151, c'est-à- dire la surface qui comprend des particules abrasives aptes à attaquer le matériau de la plaque, formée d'une première portion 151a parallèle au plan de la plaque et d'une deuxième portion 151b correspondant au flanc de la roue 150. Comme représentée sur la figure 1D, la portion 151b forme un angle e d'environ 45° avec la portion 151a de manière à former un flanc détouré 110c dans la première plaque qui présente aussi un angle e d'environ 45° par rapport au plan de la première plaque. Conformément à l'invention, la surface de travail 151 de la roue 150 comporte des particules abrasives, telles que des particules de diamant, d'une taille moyenne supérieure ou égale 18 microns (ou inférieure ou égale 800 mesh). Lors du détourage, la première plaque 110 est attaquée sur une profondeur Pd11o, définie à partir d'un plan de référence correspondant à l'interface de collage (ici le plan de contact entre la couche d'oxyde thermique 114 et la face de collage 120a de la deuxième plaque 120). La profondeur Pdlio est choisie de manière à enlever en bord de la première plaque seulement une partie de l'épaisseur de cette dernière (détourage partiel). Dans l'exemple, décrit ici, la profondeur de détourage Pdiio est choisie de manière à laisser subsister en bord de la première plaque une portion annulaire ou couronne 1110 d'une épaisseur réduite eiiio• Conformément à l'invention, l'épaisseur ellio de la portion annulaire formée après un détourage partielle est inférieure ou égale à 35 pm, épaisseur à partir de laquelle le détourage réalisé avec une roue grossière telle que définie ci-avant permet de fragiliser mécaniquement la portion annulaire 1110 en créant notamment dans celle-ci des fissures 1111 (figure 1D). Dans certains cas, le détourage ainsi réalisé peut conduire localement à l'arrachement de la portion annulaire 1110. L'amincissement de la première plaque 110 est poursuivi par une gravure chimique, encore appelée gravure humide, de la portion restante 113a (étape S4, figure 1E) par exemple, au moyen d'une solution de gravure TMAH (Tetramethylammonium hydroxide), ou d'hydroxyde de potassium (KOH), ou encore par gravure sèche de type RIE (pour "Reactive Ion Etching"). En outre du retrait de la portion restante 113a, la gravure chimique a pour effet d'éliminer la portion annulaire 1110 restante. Cet enlèvement chimique du reliquat de portion annulaire 1110 est facilité par la fragilisation mécanique de cette portion annulaire lors du détourage et notamment par la création de fissures dans lesquelles la solution ou les espèces réactives (cas du RIE) de gravure s'infiltre. Le reste de la première plaque 110 n'est pas ou très peu attaqué par la gravure en raison, d'une part, de la présence de la couche d'oxyde thermique 114 et de la couche d'oxyde 112 qui est ici utilisée comme couche d'arrêt. D'autre part, comme dans l'exemple décrit ici la plaque peut être détourée de manière à ce que le flanc de la portion détourée forme un angle de 45° par rapport au plan de la plaque, l'efficacité de la gravure étant dépendante du plan cristallin présenté au niveau des surfaces exposées et la solution de gravure attaquant peu un plan cristallin (1,1,0), en comparaison à un plan cristallin (1,0,0). Après la gravure, on obtient ainsi une structure multicouche 130 de type SOS comprenant un support en saphir formé par la deuxième plaque 120 et une couche transférée 115 correspondant au moins à la couche de silicium 111 de la première plaque 110, la couche d'oxyde 112 pouvant être, suivant les besoins, conservée ou retirée, par exemple par désoxydation HF. Un procédé de réalisation d'une structure tridimensionnelle par transfert d'une couche de microcomposants formée dans une première plaque ou un substrat initial 200 sur une deuxième plaque ou substrat support 300 (Base) conformément à un mode de réalisation de l'invention est maintenant décrit en relation avec les figures 3A à 3G et 4. La réalisation de la structure tridimensionnelle débute par la formation d'une première série de microcomposants 204 à la surface de la première plaque 200 dont le bord périphérique présente un chanfrein supérieur 206a et un chanfrein inférieur 206b (figure 3A, étape Si). Dans l'exemple décrit ici, la première plaque 200 est une structure multicouche de type SOI, c'est-à-dire qui comprend une couche de silicium 201 disposée sur un substrat 203 également en silicium, une couche d'oxyde enterrée 202 (par exemple une couche de SiO2) étant présente entre la couche 201 et le substrat 203. La première plaque 200 a une épaisseur comprise entre 600 et 900 dam environ.

Les microcomposants 204 sont formés par photolithographie au moyen d'un masque permettant de définir les zones de formation de motifs correspondant aux microcomposants à réaliser. Comme représentée sur la figure 3A, la surface externe de la première plaque 200 est ensuite recouverte d'une couche d'oxyde thermique 205, formée par exemple par oxydation de la surface de la plaque, afin de protéger cette dernière lors de l'étape de gravure chimique ultérieure (étape S2). La première plaque 200 peut être également constituée d'une plaque de silicium monolithique.

La deuxième plaque ou substrat support 300 est une plaque de silicium dont le bord périphérique présente un chanfrein supérieur 306a et un chanfrein inférieur 206b. La surface externe de la plaque 300 est recouverte d'une couche d'oxyde thermique 305 (figure 3B, étape S3). La face de la première plaque 200 comprenant les microcomposants 204 est ensuite mise en contact intime avec une face de la deuxième plaque 300 via les couches d'oxyde thermique 205 et 305 et une pression est appliquée sur l'une des deux plaques afin d'initier la propagation d'une onde de collage entre les surfaces en contact (étape S4, figure 3C).

L'adhésion entre les deux plaques est réalisée à une température peu élevée pour ne pas endommager les composants et/ou la première plaque. Plus précisément, après la mise en contact des plaques à température ambiante, un recuit de renforcement du collage peut être réalisé mais à une température inférieure à 450°C, température à partir de laquelle certains métaux tels que l'aluminium ou le cuivre commencent à fluer. Un tel recuit ne permet de stabiliser le collage si bien que l'énergie de surface du collage à l'interface de collage n'excède pas 1 J/m2. Après le collage et tel que représenté sur la figure 3D, on procède à la première étape de l'amincissement de la première plaque 200, à savoir le meulage d'une partie de celle-ci présente au-dessus de la couche de microcomposants 204 (étape S5), ici la majeure partie du substrat 203a. Le meulage est réalisé dans les mêmes conditions que décrites précédemment. Le meulage est stoppé à environ 65 pm de la surface 300a de la 35 deuxième plaque 300.

A ce stade de l'amincissement, c'est-à-dire avant la deuxième étape de l'amincissement réalisée par voie chimique, la partie restante 203a du support 203 de la première plaque 200 présente une surface écrouie (figure 3D).

Conformément à l'invention, avant la deuxième étape de l'amincissement, à savoir la gravure chimique, on procède à un détourage partiel de la première plaque 200, c'est-à-dire au retrait d'une portion annulaire de la première plaque située en périphérie ou en bord de cette dernière et s'étendant sur une partie de l'épaisseur de la première plaque (étape S6, figure 3E). Dans l'exemple décrit ici, le détourage est réalisé au moyen d'une roue 400 qui présente une surface de travail ou partie active 401, c'est-à-dire la surface qui comprend des particules abrasives aptes à attaquer le matériau de la plaque, formée d'une première portion 401a parallèle au plan de la plaque et d'une deuxième portion 401b correspondant au flanc de la roue 400. Comme représentée sur la figure 3E, la portion 401b est ici perpendiculaire à la portion 401a de manière à former un flanc détouré 200c dans la première plaque qui est sensiblement perpendiculaire au plan de la première plaque. Conformément à l'invention, la surface de travail 401 de la roue 400 comporte des particules abrasives, telles que des particules de diamant, d'une taille moyenne supérieure ou égale 18 microns (ou inférieure ou égale 800 mesh). Comme illustré sur la figure 3E, le détourage est réalisé sur une largeur minimale Id2oo à partir du bord de la première plaque 110. Pour des plaques d'un diamètre de 100 mm, 200 mm, et 300 mm, la largeur Id2oo du détourage est en général comprise entre 2 mm et 10 mm, préférentiellement entre 2 mm et 6 mm. A la différence de l'exemple décrit précédemment en relation avec les figures 1A à 1E, le flanc détouré 200c de la première plaque 200 en silicium ne forme pas un angle de 45° avec la perpendiculaire au plan de la plaque mais sensiblement un angle de 90°. Lors du détourage, la première plaque 200 est attaquée sur une profondeur Pd200, définie à partir d'un plan de référence correspondant à l'interface de collage (ici le plan de contact entre les couches d'oxyde thermique 205 et 305). La profondeur Pd2oo est choisie de manière à enlever en bord de la première plaque seulement une partie de l'épaisseur de cette dernière (détourage partiel). Dans l'exemple, décrit ici, la profondeur de détourage Pd200 est choisie de manière à laisser subsister en bord de la première plaque une portion annulaire ou couronne 210 d'une épaisseur réduite e210. Conformément à l'invention, l'épaisseur 210 de la portion annulaire formée après un détourage partielle est inférieure ou égale à 35 pm, épaisseur à partir de laquelle le détourage réalisée avec une roue grossière telle que définie ci-avant permet de fragiliser mécaniquement la portion annulaire 210 en créant notamment dans celle- ci des fissures (figure 3E). Dans certains cas, le détourage ainsi réalisé peut conduire localement à l'arrachement de la portion annulaire 210. Une fois le détourage partiel réalisé, on poursuit l'amincissement de la première plaque 200 par une gravure chimique de la portion restante 203a (étape S7, figure 3F) par exemple, au moyen d'une solution de gravure TMAH (Tetramethylammonium hydroxide), KOH, gravure sèche RIE. En outre du retrait de la portion restante 203a, la gravure chimique a pour effet d'éliminer la portion annulaire 210 restante grâce à la fragilisation mécanique de cette portion annulaire lors du détourage et notamment la création de fissures dans lesquelles la solution de gravure s'infiltre. Après avoir préalablement retirée la couche d'oxyde 202, on forme une deuxième couche de microcomposants 214 au niveau de la surface exposée de la couche 201 (figure 3G, étape S8). Dans l'exemple décrit ici, les microcomposants 214 sont formés en alignement avec les microcomposants 204 enterrés. A cet effet, on utilise un masque de photolithographie similaire à celui utilisé pour former les microcomposants 204. On obtient alors une structure composite 500 formée de la deuxième plaque 300 et d'une couche transférée 215 correspondant à la partie restante de la première plaque 200 comportant les microcomposants 204 et 214. Dans une variante, la structure tridimensionnelle est formée par un empilement de couches, c'est-à-dire par le collage d'une ou plusieurs plaques ou substrats supplémentaires sur la couche 201, chaque plaque supplémentaire étant en alignement avec la ou les couches directement adjacentes. Un détourage partiel effectué entre les deux étapes d'amincissement conformément à l'invention tel que décrit ci-avant est réalisé pour chaque plaque de manière à former une couche transférée.

En outre, avant chaque transfert d'une plaque supplémentaire, on peut déposer sur la couche exposée une couche d'oxyde, par exemple une couche d'oxyde TEOS, afin de faciliter l'assemblage et protéger les zones détourées (pour lesquelles le matériau de la plaque sous-jacente est exposé) des attaques chimiques ultérieures.

Selon un mode de réalisation particulier, une des couches de microcomposants peut notamment comporter des capteurs d'images. Selon un autre mode de réalisation, des composants ont été préalablement formées dans la deuxième plaque support avant son assemblage avec la première plaque constituant la couche transférée.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'une structure multicouche (130) comprenant: - le collage d'une première plaque (110) sur une deuxième plaque (120à), au moins la première plaque présentant un bord chanfreiné (117a, 117b), - l'amincissement de la première plaque (110) pour former une couche transférée (115), ledit amincissement comprenant une étape de 10 meulage et une étape de gravure chimique, caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape de meulage et avant l'étape de gravure chimique, une étape de détourage du bord de la première plaque (110) réalisée avec une roue (150) dont la surface de travail (151) comprend des particules abrasives d'une taille moyenne 15 inférieure ou égale à 800 mesh ou supérieure ou égale à 18 microns, ladite étape de détourage étant réalisée sur une profondeur déterminée (Pd11o) dans la première plaque (110) de manière à laisser subsister au niveau de la zone détourée une épaisseur (e111o) de la première plaque (110) inférieure ou égale à 35 dam. 20
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détourage est réalisée sur une largeur (Id11o) au moins égale à largeur sur laquelle s'étend le bord chanfreiné (117a, 117b). 25
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce l'étape de détourage est réalisée sur une largeur (Id11o) comprise entre 2 mm et 8 mm.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 30 caractérisé en ce que la première plaque (110) est une plaque de silicium ou une structure du type SOI.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, avant l'étape de collage, on forme une couche d'oxyde (114) sur la 35 surface exposée de la première plaque (110).
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que, lors de l'étape de détourage, le flanc de la première plaque (110) est usiné suivant angle d'environ 45° par rapport au plan de la plaque.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première plaque (120) comprend des composant.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 10 caractérisé en ce que la deuxième plaque (120) est une plaque de saphir.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la deuxième plaque (120) est une plaque de silicium. 15
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, avant l'étape de collage, on forme une couche d'oxyde sur la surface exposée de la deuxième plaque (120).
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, 20 caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape de collage, au moins une étape de réalisation d'une couche de composants (204) sur une face de la première plaque (200), la face de la première plaque comportant la couche de composants étant collée sur la deuxième plaque (300). 25
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de réalisation d'une deuxième couche de microcomposants (214) sur la face de la première plaque (200) opposée à la face comportant la première couche de composants (214). 30
13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'au moins la première couche de composants (214) comporte des capteurs d'images.5