FR2993395A1 - Procede de traitement d'un substrat, en particulier pour la protection de couches antireflets - Google Patents
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Abstract
Procédé de traitement d'un substrat (GS, AR) comportant au moins une partie à protéger (AR), comprenant une formation au dessus de ladite au moins une partie, d'une couche de carbone amorphe (CA).
Description
Procédé de traitement d'un substrat, en particulier pour la protection de couches antireflets L'invention concerne la microélectronique et plus particulièrement la protection d'une face d'un substrat. Lors de la mise en oeuvre d'étapes de fabrication d'un circuit intégré, par exemple un dispositif imageur, il peut être nécessaire de protéger une partie, par exemple une face, d'un substrat. En effet, les dispositifs de manipulation des substrats, couramment désignés par l'homme du métier sous le vocable anglo-saxon « chuck », peuvent endommager les faces de substrat avec lesquelles ils entrent en contact. Les produits chimiques (par exemples les acides et les solvants) qui sont utilisés lors des étapes de fabrication peuvent également endommager les faces d'un substrat. Enfin, les étapes de recuit nécessaires à la fabrication d'un circuit intégré peuvent endommager certaines parties ou couches d'un circuit intégré. Parmi les parties de substrat à protéger, on peut citer les couches antireflets. Les couches antireflets sont généralement formées sur une plaque de verre assemblée au dessus d'un substrat semiconducteur comportant un dispositif imageur. Afin de former des connexions vers l'extérieur sur un tel assemblage, on forme des contacts sur la face du substrat semi-conducteur opposée à celle sur laquelle est assemblée la face de verre. On forme à cet effet des liaisons traversantes électriquement conductrices (« Through Silicon Via : TSV » en langue anglaise). On forme généralement ces liaisons traversantes électriquement conductrices après l'assemblage de la plaque de verre, la plaque de verre formant une poignée de maintien si le substrat semi-conducteur est aminci. Les étapes de fabrication permettant la réalisation d'une liaison traversante électriquement conductrice peuvent endommager la couche antireflet disposée sur la plaque de verre. Par exemple, les dispositifs de manipulation de substrat peuvent l'endommager lors de l'amincissement. Les produits chimiques tels que l'acide fluorhydrique (HF) utilisés pour graver le dioxyde de silicium (Si02) peuvent également endommager les couches antireflets (les produits chimiques peuvent circuler jusqu'à la face opposée à celle dans laquelle on réalise des liaisons traversantes électriquement conductrices). Il n'est pas possible de former les couches antireflets après la mise en oeuvre des étapes permettant la fabrication de liaisons traversantes électriquement conductrices car les plaques de verre sont généralement fournies directement avec cette couche antireflet. Il est donc nécessaire de recouvrir ces couches antireflet d'une couche de protection contre les dommages mécaniques (notamment rayures) causés par les dispositifs de manipulation des substrats (« chucks ») et également contre les dommages chimiques causés par les produits chimiques utilisés par exemple lors des étapes de fabrication des liaisons traversantes électriquement conductrices. Les nombreuses étapes de recuit (pouvant amener les assemblages jusqu'à des températures de l'ordre de 260° Celsius) peuvent endommager la couche de protection qui n'est ensuite plus apte à protéger une couche sous-jacente. Par ailleurs, les étapes de fabrication permettant la réalisation d'une liaison traversante électriquement conductrice peuvent comprendre des étapes de photolithographie au cours desquelles il est nécessaire d'aligner des motifs à former sur une face d'un substrat semi-conducteur (généralement la face arrière) par rapport à des motifs déjà formés sur l'autre face du substrat (généralement la face avant), et ce à travers une plaque de verre formant une poignée de maintien. Si cette plaque de verre comprend une couche de protection des couches antireflet, cette couche de protection doit être transparente aux longueurs couramment utilisées par les équipements de photolithographie pour réaliser un tel alignement, par exemple dans le domaine du visible entre 0.4 micromètres et 0.8 micromètres.
La couche de protection doit par ailleurs pouvoir être facilement retirée en fin de fabrication des circuits intégrés, et ce sans laisser de résidus contaminant la couche qui est protégée. Aussi, afin de protéger les couches antireflets, il a été proposé de les recouvrir d'une couche de résine par enduction centrifuge (« spin coating » en langue anglaise). De telles couches de résine, qui sont transparentes dans le visible et facilement retirables ont cependant pour inconvénient d'être dégradées par les différentes étapes de recuit.
Selon un mode de mise en oeuvre, il est proposé de protéger une partie au moins du substrat avec une couche d'un matériau robuste, résistant aux étapes de recuit, et résistant aux attaques chimiques, par exemple avec une couche d'un matériau adapté à être formé sur une couche antireflet, et tout particulièrement avec une couche transparente dans le visible et qui puisse être retirée sans laisser de résidus contaminant la couche qui est protégée. Selon un aspect, il est proposé un procédé de traitement d'un substrat comportant au moins une partie à protéger, par exemple une couche optique, comprenant une formation au dessus de ladite au moins une partie, d'une couche de carbone amorphe. La couche optique peut être une couche antireflet, mais elle peut également être une couche formant un filtre optique, par exemple un filtre optique passe-bas, un filtre optique passe-haut ou encore un filtre infrarouge.
Le carbone amorphe est suffisamment robuste pour résister à des attaques mécaniques, il est par ailleurs peu modifié par les variations de température dues aux étapes de recuit, et il est résistant à la plupart des attaques chimiques. Par exemple, si on expose une couche de carbone amorphe à de l'acide fluorhydrique (HF) concentré à 49%, ou à un mélange d'acide fluorhydrique (HF) et à de l'acide nitrique (HNO3), ou encore à des traitements bien connus de l'homme du métier sous les acronymes anglo-saxon SC1 et SC2 (« Standard Cleaning 1 », « Standard Cleaning 2 »), on peut noter qu'une épaisseur nulle de carbone amorphe est gravée. Le carbone amorphe est donc suffisamment robuste pour résister à la plupart des attaques chimiques. En ce qui concerne la dureté Vickers des couches de carbone amorphe, elle est supérieure à un gigapascal.
Par ailleurs, le carbone amorphe adhère facilement aux couches antireflets classiques et avec des contraintes mécaniques faibles. Il est suffisamment robuste pour résister aux dispositifs de manipulation qui entrent en contact avec la face opposée à celle dans laquelle on forme des liaisons traversantes électriquement conductrices I1 résiste aux différents produits chimiques utilisés lors de la fabrication des liaisons. Il est transparent dans le visible (son indice d'absorption k peut être inférieur à 0,1) ce qui permet de mettre en oeuvre des alignements par la face arrière. Et il peut être retiré. La couche de carbone amorphe peut avoir une épaisseur comprise entre 50 et 500 nanomètres, de préférence entre 50 et 200 nanomètres. On obtient ainsi une couche suffisamment épaisse pour être robuste et suffisamment fine pour être transparente et ainsi permettre les alignements par la face arrière. On peut mettre en oeuvre une étape ultérieure de retrait de la couche de carbone amorphe, par exemple au moyen d'une exposition à un plasma d'oxygène de la couche de carbone amorphe. Le retrait de la couche de carbone amorphe est donc tout à fait possible en utilisant un plasma d'oxygène, qui peut être mis en oeuvre à tout moment. Par exemple, il est possible de mettre en oeuvre le retrait avant la découpe d'un substrat comprenant plusieurs circuits intégrés, ou également après. On protège ainsi une couche, par exemple une couche antireflet, pendant une durée choisie. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'étude de la description détaillée de modes de mise en oeuvre, pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 à 5 illustrent un mode de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
Sur la figure 1, on a représenté un support GS, par exemple en verre. Ce support peut être destiné à être assemblé sur un dispositif imageur, comme décrit ci-après. Sur la figure 2, on a représenté ce support GS après la formation d'une couche antireflet AR sur la face avant F 1 du support GS. L'ensemble support GS-couche antireflet AR forme ici un substrat et c'est cette couche antireflet AR qui est destinée à être protégée. Sur la couche antireflet AR, on peut déposer une couche de carbone amorphe CA, par exemple en mettant en oeuvre une étape de dépôt chimique en phase vapeur, généralement désignée par l'homme du métier par l'acronyme anglo-saxon de CVD (« Chemical Vapour Deposition »). A titre d'exemple, on peut mettre en oeuvre une telle étape en utilisant des gaz précurseurs de type acétylène (C2H2) ou propylène (C3H6), par exemple sous des températures allant de 300 à 550° Celsius, jusqu'à obtenir des épaisseurs comprises entre 50 et 500 ou de préférence entre 50 et 200 nanomètres. Sur la figure 4, on a représenté le support GS recouvert de la couche antireflet AR et de la couche de carbone amorphe CA, après une étape d'assemblage sur la face arrière F2 du support GS avec un circuit intégré de type imageur IMG. L'assemblage a été réalisé au moyen de plots de colles CO. Le circuit intégré IMG comprend une zone de pixels ZPX au voisinage d'une face F'1 du circuit intégré IMG, des liaisons traversantes électriquement conductrices LTE formant une connexion entre la face F'1 et la face opposé à celle-ci F'2. En outre, plusieurs de billes de connexion BC ont été formées au voisinage de la face F'2. Les liaisons traversantes électriquement conductrices LTE et les billes de connexions BC ont été formées après l'assemblage du substrat GS et du circuit intégré IMG. Ainsi, des étapes de fabrication telles que des amincissements, des gravures chimiques et des recuits ont été mises en oeuvre, notamment au voisinage de la face F'2 du circuit intégré IMG. De ce fait, l'ensemble couche antireflet AR-couche de carbone amorphe CA subit des attaques mécaniques, chimiques ou encore thermiques, illustrées sur la figure 4 par une flèche 1. La couche de carbone amorphe CA, qui a ici une épaisseur supérieure à 50 nanomètres, est suffisamment robuste pour protéger la couche antireflet AR. Il est possible de retirer la couche de carbone amorphe CA (figure 5). Une gravure par plasma d'oxygène peut être mise en oeuvre à cet effet. A titre d'exemple, on utiliser un plasma d'oxygène, par exemple sous une température allant de la température ambiante à 400 °Celsius, pour une durée dépendant de l'épaisseur de la couche de carbone amorphe CA. Après cette étape, il ne reste aucun résidu de carbone amorphe. On peut noter que sur les figures 4 et 5, un seul circuit intégré IMG a été représenté assemblé avec le support GS. Néanmoins, il est tout à fait possible d'assembler une plaque semi-conductrice comprenant plusieurs circuits intégrés avec un substrat comprenant une couche antireflet AR recouverte d'une couche protectrice de carbone amorphe CA. En ce qui concerne le retrait de la couche de carbone amorphe CA, il peut être mis en oeuvre à tout moment, avant ou après la séparation des circuits intégrés. Il est néanmoins préférable de retirer la couche de carbone amorphe le plus tard possible.
On peut également noter que pour certaines applications, on peut conserver la couche de carbone amorphe CA. Selon un aspect de l'invention, on obtient un procédé permettant de protéger un substrat avec un matériau ayant de bonnes propriétés d'adhésion, une bonne résistance mécanique et chimique, qui est transparent dans le visible, et qui peut être facilement retiré.
Claims (6)
- REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'un substrat (GS, AR) comportant au moins une partie à protéger (AR), comprenant une formation au dessus de ladite au moins une partie, d'une couche de carbone amorphe (CA).
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le substrat comporte une couche optique (AR) formant ladite partie à protéger.
- 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite couche optique est une couche antireflet (AR) ou une couche formant un filtre optique.
- 4. Procédé selon la revendication 1 ,2 ou 3, dans lequel on forme une couche de carbone amorphe (CA) ayant une épaisseur comprise entre 50 et 500 nanomètres.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on forme une couche de carbone ayant une épaisseur comprise entre 50 et 200 nanomètres.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape ultérieure de retrait de la couche de carbone amorphe (CA), ledit retrait comprenant une exposition à un plasma d'oxygène de la couche de carbone amorphe.
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2012
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20150331 |