FR3024953A1 - PROCESS FOR DETOURING A REPORTED THIN LAYER - Google Patents
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Abstract
Le procédé comprenant les étapes suivantes : a) Fournir une structure composite (6) comprenant la couche mince (3) collée sur un substrat raidisseur (5) avec une énergie de collage, la couche mince (3) comprenant une région périphérique (8) et une région centrale (7), b) Appliquer une face adhésive d'un film autocollant (9) sur au moins la surface exposée de la région périphérique (8) avec une énergie d'adhésion supérieure à l'énergie de collage, c) Peler le film autocollant (9) de la couche mince (3) de sorte à arracher au moins une portion de la région périphérique (8).The method comprising the steps of: a) providing a composite structure (6) comprising the thin layer (3) adhered to a stiffening substrate (5) with bonding energy, the thin layer (3) comprising a peripheral region (8) and a central region (7), b) applying an adhesive side of a self-adhesive film (9) to at least the exposed surface of the peripheral region (8) with an adhesion energy greater than the bonding energy, c ) Peel the self-adhesive film (9) from the thin layer (3) so as to tear off at least a portion of the peripheral region (8).
Description
1 La présente invention concerne un procédé de détourage d'une couche mince détachée d'un substrat source et transférée sur un substrat raidisseur selon la technologie de report de couche Smart CutTM. Les étapes mises en jeu dans cette technologie comprennent : l'implantation d'espèces ioniques gazeuses dans un substrat source de sorte à créer un plan de fragilisation délimitant la couche mince et le reliquat du substrat source, - la mise en contact intime de la couche mince avec un substrat raidisseur pour un collage par adhésion moléculaire, - la fracture du substrat source au niveau plan de fragilisation par application d'un traitement thermique et/ou une contrainte de détachement. Il en résulte d'une part un substrat composite constitué de la couche mince reportée sur le substrat raidisseur, et d'autre part le reliquat du substrat source.The present invention relates to a method of trimming a thin film detached from a source substrate and transferred to a stiffening substrate according to the Smart Cut ™ layer transfer technology. The steps involved in this technology include: the implantation of gaseous ionic species in a source substrate so as to create an embrittlement plane delimiting the thin layer and the residue of the source substrate, - the intimate contact of the layer thin film with a stiffening substrate for a molecular bonding bonding, - the fracture of the source substrate at the level of embrittlement by application of a heat treatment and / or detachment stress. This results firstly from a composite substrate consisting of the thin layer carried on the stiffening substrate, and secondly the remainder of the source substrate.
Ensuite, les traitements de finition classiquement appliqués comprennent : un polissage mécano-chimique ou CMP (acronyme anglo-saxon de Chemical Mechanical Polishing) permettant d'ajuster finement l'épaisseur de la couche mince transférée tout en éliminant les défauts et/ou les espèces gazeuses résiduels induits par l'implantation et situés à proximité de la surface fracturée. Ce polissage permet par ailleurs de recouvrer une excellente qualité de surface, typiquement un lissage à l'échelle atomique. un traitement thermique, en général à haute température (dans une plage de 600°C à 1100°C), qui permet à la fois de consolider l'interface de collage et d'éliminer les défauts et/ou espèces gazeuses résiduels éventuellement présents dans le volume de la couche mince transférée, un nettoyage final effectué notamment pour éliminer les particules et la contamination métallique induite par les étapes précédentes. Afin d'éviter la diffusion des espèces ioniques ou l'extension des défauts 30 dans le volume de la couche mince, il est préférable d'appliquer le polissage avant le traitement thermique. En effet, le traitement thermique peut entrainer la diffusion des espèces gazeuses résiduelles dans toute l'épaisseur de la couche mince où elles ne seront plus éliminées par le polissage. Or, certains matériaux constituant le substrat source sont fracturés avec une faible température de sorte que l'énergie de collage 35 obtenue à l'issue de la fracture est relativement faible. Il en résulte que la couche mince présente une défectivité importante, telles que de larges zones soulevées ou 3024953 2 localement désolidarisées notamment en périphérie des plaques. Ainsi, l'application d'une étape de polissage mécano-chimique conduit à des arrachements partiels en périphérie de la couche mince. Ces arrachements forment des micro-particules entrainées sur la totalité de la surface de la couche mince du fait de la rotation de la 5 couche mince sur le plateau de polissage. Ceci conduit à la génération de défauts micrométriques sur la totalité de la surface. Différentes techniques de détourage sont bien connues et peuvent être utilisées pour pallier ce problème. Par exemple, un détourage mécanique par abrasion avec une roue diamantée localisée sur la périphérie de la couche mince permet 10 d'éliminer de la matière sur une profondeur de quelques micromètres. Un autre exemple est la gravure chimique ou la gravure ionique de la périphérie de la couche mince. Cette gravure est réalisée après la protection de la région centrale par une étape de photolithographie. Ces deux procédés ont toutefois deux inconvénients majeurs : 15 ils sont coûteux : ils nécessitent des équipements spécifiques (« edge- grinding », étalement de résine, gravure,...), ils impliquent de nombreuses étapes (insolation, révélation,...), et ils conduisent généralement à une sur-gravure (i.e. gravure du substrat sous-jacent, au-delà du film à graver) impliquant une surconsommation de matériau, 20 ils peuvent entraîner une pollution particulaire des couches minces comme du dispositif, ce qui nécessite ensuite le développement de nettoyages spécifiques. Un des buts visé par la présente invention est de pallier au moins l'un de ces inconvénients. A cet effet, la présente invention propose un procédé de détourage 25 d'une surface exposée d'une couche mince ayant été reportée, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) Fournir une structure composite comprenant la couche mince collée sur un substrat raidisseur avec une énergie de collage El, la couche mince comprenant une région périphérique et une région centrale, b) Appliquer une face adhésive d'un film autocollant sur au moins la surface exposée de la région périphérique avec une énergie d'adhésion E2 supérieure à l'énergie de collage El, c) Peler le film autocollant de la couche mince de sorte à arracher au moins une portion de la région périphérique.Then, the finishing treatments conventionally applied include: a chemical mechanical polishing or CMP (Anglo-Saxon chemical mechanical polishing) allowing to finely adjust the thickness of the transferred thin layer while eliminating defects and / or species gaseous residual gases induced by implantation and located near the fractured surface. This polishing also makes it possible to recover an excellent surface quality, typically a smoothing at the atomic scale. a heat treatment, generally at high temperature (in a range of 600 ° C to 1100 ° C), which allows both to consolidate the bonding interface and eliminate residual defects and / or gaseous species that may be present in the volume of the thin layer transferred, a final cleaning carried out in particular to remove the particles and the metal contamination induced by the preceding steps. In order to avoid the diffusion of the ionic species or the extension of the defects in the volume of the thin layer, it is preferable to apply the polishing before the heat treatment. Indeed, the heat treatment may cause the diffusion of residual gaseous species throughout the thickness of the thin layer where they will not be removed by polishing. However, some materials constituting the source substrate are fractured with a low temperature so that the bonding energy obtained at the end of the fracture is relatively low. As a result, the thin layer has a high degree of defectivity, such as large areas raised or locally dislodged, especially at the periphery of the plates. Thus, the application of a chemical mechanical polishing step leads to partial stripping at the periphery of the thin layer. These peelings form micro-particles entrained on the entire surface of the thin layer due to the rotation of the thin layer on the polishing plate. This leads to the generation of micrometric defects on the entire surface. Various clipping techniques are well known and can be used to overcome this problem. For example, a mechanical abrasion clipping with a diamond wheel located on the periphery of the thin layer makes it possible to remove material to a depth of a few micrometers. Another example is chemical etching or ion etching of the periphery of the thin layer. This etching is performed after the protection of the central region by a photolithography step. These two methods, however, have two major disadvantages: they are expensive: they require specific equipment ("edge-grinding", resin spreading, etching, ...), they involve many steps (insolation, revelation, ... ), and they generally lead to over-etching (ie etching of the underlying substrate, beyond the film to be etched) involving overconsumption of material, they can cause particulate contamination of the thin layers as well as the device, which then requires the development of specific cleanings. One of the aims of the present invention is to overcome at least one of these disadvantages. For this purpose, the present invention provides a method of trimming an exposed surface of a thin layer having been reported, the method comprising the following steps: a) Providing a composite structure comprising the thin layer adhered to a stiffening substrate with a bonding energy E1, the thin layer comprising a peripheral region and a central region, b) applying an adhesive side of a self-adhesive film to at least the exposed surface of the peripheral region with an adhesion energy E2 greater than the El bonding energy, c) Peel the self-adhesive film from the thin layer so as to tear off at least a portion of the peripheral region.
3024953 3 Ainsi, le procédé de l'invention permet d'arracher une portion de la région périphérique, voire toute la région périphérique de la couche mince, et ce sur toute l'épaisseur de la région périphérique. Il permet ainsi d'éliminer les défauts situés au niveau de la région périphérique de la couche mince, après la fracture et avant le 5 polissage de la surface, notamment pour des couches minces ayant été reportées avec une faible énergie de collage. Il est alors possible d'appliquer le traitement de polissage mécano-chimique sans risque de création de nouveaux défauts à la surface. Le traitement thermique permet ensuite d'évacuer les espèces gazeuses résiduelles et de consolider l'énergie de collage.Thus, the method of the invention makes it possible to tear off a portion of the peripheral region, or even the entire peripheral region of the thin layer, and this over the entire thickness of the peripheral region. It thus makes it possible to eliminate the defects located at the level of the peripheral region of the thin layer, after the fracture and before the polishing of the surface, in particular for thin layers having been reported with a low bonding energy. It is then possible to apply the chemical mechanical polishing treatment without the risk of creating new defects on the surface. The heat treatment then makes it possible to evacuate the residual gaseous species and to consolidate the bonding energy.
10 La couche mince présente une section identique à la section du substrat source à partir duquel elle est prélevée. Généralement le substrat source provient d'un lingot de sorte que sa section est circulaire. Toutefois, l'invention est applicable à toute forme de section du substrat source et de la couche mince, qu'elle soit circulaire, ovale comme rectangulaire, etc. Ainsi, le contour extérieur de la région 15 périphérique peut être respectivement rectangulaire, ovale, etc. Le film autocollant présente une géométrie configurée pour couvrir la totalité de la région périphérique. Ainsi, le contour du film autocollant peut présenter une forme similaire à celle de la région périphérique, ou une forme différente, tel un film de contour carré couvrant une région périphérique de contour circulaire.The thin layer has a section identical to the section of the source substrate from which it is taken. Generally the source substrate comes from an ingot so that its section is circular. However, the invention is applicable to any form of section of the source substrate and the thin layer, whether circular, oval or rectangular, etc. Thus, the outer contour of the peripheral region may be rectangular, oval, etc., respectively. The self-adhesive film has a geometry configured to cover the entire peripheral region. Thus, the contour of the self-adhesive film may have a shape similar to that of the peripheral region, or a different shape, such as a square contour film covering a peripheral region of circular contour.
20 Selon une disposition, la région périphérique présente une forme de couronne et le procédé comprend avant l'étape b), une étape i) consistant à fournir un film autocollant présentant une forme d'anneau, dont le diamètre intérieur est sensiblement identique au diamètre intérieur de la région périphérique, dont le diamètre extérieur est supérieur ou égal au diamètre extérieur de la région 25 périphérique et l'étape b) consiste à disposer coaxialement le film autocollant sur la région périphérique de sorte à couvrir cette dernière. Selon une variante, la région périphérique présente une forme de couronne et le procédé comprend avant l'étape b), une étape j) consistant à couvrir la région centrale de la couche mince par un film protecteur et l'étape b) consiste à 30 appliquer la face adhésive du film autocollant sur le film protecteur et sur la région périphérique de la couche mince. Dans cette variante, la présence du film protecteur évite une étape de découpe annulaire du film autocollant aux dimensions de la couronne. De préférence, le film protecteur présente une forme circulaire de 35 dimensions similaires à celle de la région centrale.According to one arrangement, the peripheral region has a crown shape and the method comprises, before step b), a step i) of providing a self-adhesive film having a ring shape, whose inside diameter is substantially identical to the diameter. the inner diameter of the peripheral region, the outer diameter of which is greater than or equal to the outer diameter of the peripheral region, and the step b) coaxially arranging the adhesive film on the peripheral region so as to cover the latter. According to one variant, the peripheral region has a crown shape and the process comprises, before step b), a step j) of covering the central region of the thin layer with a protective film and step b) consists of 30 apply the adhesive side of the self-adhesive film to the protective film and to the peripheral region of the thin film. In this variant, the presence of the protective film avoids an annular cutting step of the self-adhesive film to the dimensions of the ring. Preferably, the protective film has a circular shape of similar dimensions to that of the central region.
3024953 4 Par ailleurs, la surface du film protecteur en contact avec la couche mince est lisse et non collante (la surface est dépourvue de colle ou d'adhésif). Avantageusement, le film autocollant présente un diamètre extérieur supérieur à celui de la région périphérique et l'étape c) de pelage comprend une étape 5 cl) consistant à fournir un outil de retrait de forme annulaire présentant un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de la région périphérique et inférieur au diamètre extérieur du film autocollant, une étape c2) consistant à centrer la structure composite comprenant le film autocollant sur l'outil de retrait de sorte à coller une partie de film autocollant sur l'outil de retrait et une étape c3) consistant à appliquer 10 une force sur l'outil de retrait dans une direction de retrait de sorte à peler le film autocollant. De préférence, la force est appliquée de manière uniforme sur l'outil de retrait de sorte que le pelage est simultané sur toute la surface du film autocollant. Selon une possibilité, l'outil de retrait est un cadre, ou autrement dit une 15 plaque annulaire, formé en acier inoxydable de sorte à éviter toute contamination de la couche mince. De préférence, la force appliquée à l'outil de retrait fournit une énergie de retrait E3 supérieure à l'énergie de collage El et inférieure à l'énergie d'adhésion E2. Le film autocollant est ainsi collé à la région périphérique avec une force plus 20 importante que ne l'est la région périphérique au substrat raidisseur. Il est ainsi possible détacher au moins une portion de la région périphérique, voire la totalité de la région périphérique, par pelage du film autocollant. Selon une variante l'étape c3) comprend en outre l'application d'une force complémentaire, d'énergie complémentaire E4, sur la couche mince dans une 25 direction opposée à la direction de retrait. Ceci permet un pelage efficace du film autocollant. Typiquement, la force appliquée sur l'outil de retrait et la force complémentaire appliquée sur la couche mince sont d'origine mécanique. Selon une autre diposition, la force complémentaire appliquée sur la 30 couche mince est une obtenue par aspiration. Dans ce cas, la somme de l'énergie de retrait E3, appliquée indirectement sur la couche mince 3, et de l'énergie complémentaire E4, appliquée dans une direction contraire sur le substrat raidisseur 5, est supérieure à l'énergie de collage El. Le film autocollant est formé d'un polymère, tel que du PVC (polychlorure 35 de vinyle) ou du PET (poly(téréphtalate d'éthylène)), recouvert par exemple d'une couche d'un adhésif à base d'acrylique.Moreover, the surface of the protective film in contact with the thin layer is smooth and non-sticky (the surface is devoid of glue or adhesive). Advantageously, the self-adhesive film has an outer diameter greater than that of the peripheral region and the step c) of peeling comprises a step 5) of providing an annular removal tool having an inside diameter greater than the outer diameter of the peripheral region and less than the outer diameter of the self-adhesive film, a step c2) of centering the composite structure comprising the self-adhesive film on the removal tool so as to stick a portion of self-adhesive film on the removal tool and a step c3 ) of applying a force on the removal tool in a withdrawal direction so as to peel the self-adhesive film. Preferably, the force is uniformly applied to the removal tool so that peeling is simultaneous over the entire surface of the sticker film. According to one possibility, the removal tool is a frame, or in other words an annular plate, formed of stainless steel so as to avoid any contamination of the thin layer. Preferably, the force applied to the removal tool provides a withdrawal energy E3 greater than the bonding energy E1 and lower than the adhesion energy E2. The self-adhesive film is thus bonded to the peripheral region with a greater force than is the peripheral region of the stiffening substrate. It is thus possible to detach at least a portion of the peripheral region, or even the entire peripheral region, by peeling the self-adhesive film. According to a variant, step c3) further comprises applying a complementary force of complementary energy E4 to the thin layer in a direction opposite to the direction of withdrawal. This allows effective peeling of the self-adhesive film. Typically, the force applied to the removal tool and the complementary force applied to the thin layer are of mechanical origin. According to another diposition, the complementary force applied to the thin layer is obtained by suction. In this case, the sum of the withdrawal energy E3, applied indirectly to the thin layer 3, and the complementary energy E4, applied in a direction opposite to the stiffening substrate 5, is greater than the bonding energy El The self-adhesive film is formed of a polymer, such as PVC (polyvinyl chloride) or PET (polyethylene terephthalate), coated for example with a layer of an acrylic-based adhesive. .
3024953 5 Selon une configuration, l'énergie de collage El est inférieure à environ 600mJ/cm2. Cette énergie relativement faible est notamment obtenue lors de transfert par Smart Cut TM d'une couche mince en matériau tels que le Ge, InP, GaAs, LiTaO3, LiNbO3, etc, collée par collage direct. Il est en effet connu que l'implantation 5 d'espèces gazeuses dans ces matériaux conduit à une fracture à basse température, c'est-à-dire inférieure à 300°C, de sorte que l'interface de collage n'est pas parfaitement stabilisée immédiatement après le report, avant le traitement thermique de recuit de collage. Typiquement, l'étape a) comprend une étape d'implantation al) 10 d'espèces ioniques gazeuses dans un substrat source de sorte à former un plan de fragilisation délimitant la couche mince et un reliquat du substrat source, une étape a2) de mise en contact de la couche mince avec le substrat raidisseur et une étape de fracture a3) formant ladite structure composite. Avantageusement, le procédé comprend en outre après l'étape c) une 15 étape d) consistant à appliquer un polissage mécano-chimique sur la surface exposée de la couche mince de sorte à obtenir une surface avec un nombre réduit de défauts. Ces défauts peuvent notamment être quantifiés à partir d'outils standard d'inspection par exemple en utilisant un rayonnement UV. On peut citer à titre d'exemple l'outil Surfscan® commercialisé par KLA-Tencor. A titre d'exemple, une couche mince d'InP, 20 d'un diamètre d'environ 9 cm, reportée sur un substrat raidisseur par la technologie Smart CutTM (énergie d'environ 10 KeV - dose d'H d'environ 6,7.10e16 at/cm2 et fracture à environ 220°C) présente, sans utilisation du procédé selon l'invention, entre 500 et 1000 défauts. Avec le procédé selon la présente invention, la couche mince d'InP obtenue dans ces mêmes conditions présente moins de 100 défauts.In one configuration, the bonding energy E1 is less than about 600mJ / cm2. This relatively low energy is notably obtained when Smart Cut TM transfers a thin layer of material such as Ge, InP, GaAs, LiTaO 3, LiNbO 3, etc., bonded by direct bonding. It is known that the implantation of gaseous species in these materials leads to a fracture at low temperature, that is to say less than 300 ° C., so that the bonding interface is not perfectly stabilized immediately after the transfer, before the bonding annealing heat treatment. Typically, step a) comprises a step of implanting al) 10 gaseous ionic species in a source substrate so as to form an embrittlement plane delimiting the thin layer and a residue of the source substrate, a step a2) of setting contacting the thin layer with the stiffening substrate and a fracture step a3) forming said composite structure. Advantageously, the method further comprises after step c) a step d) of applying a chemical mechanical polishing to the exposed surface of the thin layer so as to obtain a surface with a reduced number of defects. These defects can in particular be quantified from standard inspection tools, for example using UV radiation. An example of this is the Surfscan® tool marketed by KLA-Tencor. By way of example, a thin InP layer, about 9 cm in diameter, carried on a stiffening substrate by Smart CutTM technology (about 10 KeV energy - about 6 H , 7.10e16 at / cm2 and fracture at about 220 ° C) has, without use of the method according to the invention, between 500 and 1000 defects. With the process according to the present invention, the InP thin film obtained under these same conditions has less than 100 defects.
25 D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante de trois modes de réalisation de celle-ci, donnés à titre d'exemples non limitatifs et faits en référence aux dessins annexés. Les figures ne respectent pas nécessairement l'échelle de tous les éléments représentés de sorte à améliorer leur lisibilité. Des traits pointillés symbolisent un plan de 30 fragilisation. Dans la suite de la description, par souci de simplification, des éléments identiques, similaires ou équivalents des différentes formes de réalisation portent les mêmes références numériques. Les figures 1 à 3 illustrent le détachement et le report d'une couche mince selon la technologie Smart CutTM 35 La figure 4 illustre le procédé selon un premier mode de réalisation de l'invention.Other aspects, objects and advantages of the present invention will become more apparent upon reading the following description of three embodiments thereof, given by way of non-limiting examples and with reference to the accompanying drawings. The figures do not necessarily respect the scale of all the elements represented so as to improve their readability. Dashed lines symbolize a plan of fragilization. In the remainder of the description, for the sake of simplification, identical, similar or equivalent elements of the various embodiments bear the same numerical references. FIGS. 1 to 3 illustrate the detachment and transfer of a thin layer according to Smart CutTM technology. FIG. 4 illustrates the method according to a first embodiment of the invention.
3024953 6 La figure 5 illustre le procédé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les figures 6 et 7 illustrent le procédé selon un troisième mode de réalisation de l'invention.Figure 5 illustrates the method according to a second embodiment of the invention. Figures 6 and 7 illustrate the method according to a third embodiment of the invention.
5 Comme illustré à la figure 1, le procédé comporte une implantation d'espèces ioniques gazeuses, tel que de l'hydrogène, dans un substrat source 1 en germanium de sorte à y former un plan de fragilisation 2 (étape al - énergie d'implantation comprise entre 60 et 150 KeV et une dose comprise entre 4 et 8.10e16 at/cm2). Le plan de fragilisation 2 délimite une couche mince 3, d'une épaisseur 10 comprise entre 500 nm et 1,5 micromètre, et un reliquat 4 du substrat source 1. Comme illustré à la figure 2, la couche mince 3 est mise en contact avec un substrat raidisseur 5 pour un collage par adhésion moléculaire (étape a2). Puis, la fracture du substrat source 1 est initiée au niveau du plan de fragilisation 2 par application d'un traitement thermique à une température inférieure à 300°C, par exemple à une 15 température comprise entre 200 et 250°C (étape a3) - figure 3). La couche mince 3 est alors reportée sur le substrat raidisseur 5 pour former une structure composite 6 mais du fait de la basse température de la fracture, l'énergie de collage El sur le substrat raidisseur 5 est faible, notamment inférieure à 600mJ/cm2. Il est alors possible de distinguer une région centrale 7 et une région périphérique 8 dans la couche mince 3.As illustrated in FIG. 1, the process involves the implantation of gaseous ionic species, such as hydrogen, into a germanium source substrate 1 so as to form therein a weakening plane 2 (step al-energy of implantation between 60 and 150 KeV and a dose of between 4 and 8 × 10 16 at / cm 2). The weakening plane 2 delimits a thin layer 3, having a thickness of between 500 nm and 1.5 micrometer, and a residue 4 of the source substrate 1. As illustrated in FIG. 2, the thin layer 3 is brought into contact with a stiffener substrate 5 for molecular bonding (step a2). Then, the fracture of the source substrate 1 is initiated at the weakening plane 2 by applying a heat treatment at a temperature below 300 ° C, for example at a temperature between 200 and 250 ° C (step a3) - Figure 3). The thin layer 3 is then transferred to the stiffener substrate 5 to form a composite structure 6 but due to the low temperature of the fracture, the bonding energy E1 on the stiffening substrate 5 is low, especially less than 600 mJ / cm 2. It is then possible to distinguish a central region 7 and a peripheral region 8 in the thin layer 3.
20 La région centrale 7 est en partie délimitée par la nécessité d'obtenir une surface active minimale de la couche mince 3 selon l'application visée et par une défectivité plus importante en région périphérique 8. Le reliquat 4 du substrat source 1 récupéré est ensuite recyclé pour un nouveau transfert de couche mince 3. Selon une variante non illustrée, le substrat source 1 est choisi en InP, 25 GaAs, LiTaO3, LiNbO3 ou autre matériau présentant une basse température de fracture. Dans le cas de l'InP, les conditions d'implantation et de fracture sont identiques à celles du Ge. Dans le mode de réalisation utilisant du Ge, la largeur des zones d'arrachements partiels de la couche mince 3 délimite une région périphérique 8 de la 30 forme d'une couronne. Ainsi, comme illustré à la figure 4, une face adhésive d'un film autocollant 9 présentant la forme d'un anneau est appliquée sur la région périphérique 8 de la couche mince 3 avec une énergie d'adhésion E2 supérieure à l'énergie de collage El (étape i). L'anneau du film autocollant 9 présente un diamètre intérieur et extérieur similaires à ceux respectivement de la couronne. Le diamètre 35 intérieur est typiquement de 8-9 cm et le diamètre extérieur est d'environ 10 cm.The central region 7 is partially delimited by the need to obtain a minimum active surface of the thin layer 3 according to the intended application and by a higher defectivity in the peripheral region 8. The remaining 4 of the source substrate 1 recovered is then 3. According to a variant that is not illustrated, the source substrate 1 is chosen from InP, GaAs, LiTaO 3, LiNbO 3 or other material having a low fracture temperature. In the case of InP, the implantation and fracture conditions are identical to those of Ge. In the embodiment using Ge, the width of the partial tearing areas of the thin layer 3 delimits a peripheral region 8 of the shape of a ring. Thus, as illustrated in FIG. 4, an adhesive face of a self-adhesive film 9 having the shape of a ring is applied to the peripheral region 8 of the thin layer 3 with an adhesion energy E2 greater than the energy of El bonding (step i). The ring of the self-adhesive film 9 has an inner and outer diameter similar to those respectively of the crown. The inside diameter is typically 8-9 cm and the outside diameter is about 10 cm.
3024953 7 Le film autocollant 9 est formé d'un polymère, tel que du PVC, dont la face adhésive est obtenue par une couche d'adhésif à base d'acrylique. Ce film autocollant 9 est notamment disponible dans le commerce sous forme de film de découpe commercial, tel que le F08xx vendu par la société Microworld SA.The self-adhesive film 9 is formed of a polymer, such as PVC, whose adhesive side is obtained by a layer of acrylic-based adhesive. This self-adhesive film 9 is in particular commercially available in the form of a commercial cutting film, such as F08xx sold by the company Microworld SA.
5 Le placement du film autocollant 9 est obtenu en alignant la zone évidée du film autocollant 9 et le centre de la couche mince 3 placée sur un outil de montage de plaques de type commercial, par exemple le Wafer Mounter P200 fourni par la société Powatec GmbH (étape b). Puis, le film autocollant 9 est pelé de la structure composite 6 selon 10 l'étape c) du procédé de sorte à arracher au moins une portion, et avantageusement la totalité de la région périphérique 8 de la couche mince 3 (non visible à la figure 4). Selon une variante non illustrée, ce procédé est mis en oeuvre sur des couches minces de matériaux III/V, par exemple de l'InP, GaN, GaAs. La figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation du procédé qui 15 diffère du précédent en ce que le film autocollant 9 présente un diamètre extérieur supérieur à celui de la région périphérique 8 de la couche mince 3. De plus, un outil de retrait 11 comprenant une forme annulaire et présentant un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de la région périphérique 8 est utilisé pour le pelage (étape cl). A cet effet, l'outil de retrait 11 est 20 centré sur la structure composite 6 de sorte à être collé sur le film autocollant 9 (étape c2 - le diamètre intérieur de l'outil 11 est inférieur au diamètre extérieur du film autocollant 9). Puis, une force mécanique est appliquée uniformément sur l'outil de retrait 11 dans une direction de retrait (se référer aux flèches de la figure 5) en fournissant une énergie E3 supérieure à l'énergie de collage El, tout en restant 25 inférieure à l'énergie d'adhésion E2. L'application de cette force entraine alors le pelage circulaire simultané du film autocollant 9 (étape c3). Comme illustré sur la figure 5, une force complémentaire d'énergie E4 est appliquée simultanément sur la couche mince 3 dans une direction opposée à celle de la direction de retrait de sorte à assister le pelage du film autocollant 9 (étape c -figure 5). Selon une possibilité non 30 illustrée, la force complémentaire est appliquée par aspiration de la structure composite 6. Les figures 6 et 7 illustrent un troisième mode de réalisation du procédé selon l'invention. Dans cette variante, un film protecteur 12 présentant un diamètre similaire à la région centrale 7 de la couche mince 3 est disposé coaxialement sur 35 ladite région centrale 7. Ce film protecteur 12 est un polymère ou un tissu présentant typiquement une épaisseur inférieure ou égale à quelques millimètres. Ce film 3024953 8 protecteur 12 présente au moins une face lisse et non collante qui est utilisée pour couvrir et protéger la région centrale 7 (étape j). Puis, la face adhésive d'un film autocollant 9 présentant la forme d'un disque est disposée coaxialement à la région centrale 7. Ce film autocollant 9 présentant un diamètre supérieur à celui de la couche 5 mince 3 recouvre ainsi le film protecteur 12 et la région périphérique 8 (étape b). Puis selon l'étape c) du procédé, la structure composite 6 est centrée sur l'outil de retrait 11 de sorte que la surface adhésive du film autocollant 9 adhère à l'outil 11, ce dernier présentant un diamètre extérieur similaire à celui du film autocollant 9. Selon une variante non illustrée, le diamètre extérieur de l'outil de retrait 11 est inférieur à celui 10 du film autocollant 9. L'important étant que le diamètre intérieur de l'outil de retrait 11 soit inférieur au diamètre extérieur du film autocollant 9. L'étape c) de pelage du film est ensuite réalisée par application d'une force mécanique sur l'outil de retrait 11, dans une direction de retrait. Cette force est complétée par une force complémentaire appliquée sur la structure composite 6 dans 15 une direction opposée. La face adhésive du film autocollant 9 étant collée au film protecteur 12, le pelage du film autocollant 9 entraine le retrait simultané du film protecteur 12 et l'arrachement d'au moins une portion de la région périphérique 8, voire la totalité de la région périphérique 8 sur toute son épaisseur. Bien entendu, selon une possibilité de l'invention non illustrée, l'énergie 20 E3 appliquée sur l'outil de retrait 11 est suffisamment importante pour que l'application de la force complémentaire d'énergie E4 ne soit pas nécessaire. La couche mince 3 obtenue après ce traitement peut subir un polissage mécano-chimique, sans risquer la création de nouveaux défauts de surface, puis un traitement thermique de stabilisation du collage. Dans le cas d'une couche mince 3 25 d'InP obtenue selon les conditions précédemment décrite, le nombre de défauts présents en surface est inférieur à 100 défauts. Ainsi, la présente invention propose un procédé permettant l'application d'un polissage mécano-chimique sans générer de défauts parasites sur la surface de la couche mince 3, avant l'application d'un traitement thermique permettant de 30 consolider le collage. De plus, ce procédé comporte peu d'étapes et est simple à mettre en oeuvre. Il va de soi que l'invention n'est pas limite au mode de réalisation décrit ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. 35The placement of the self-adhesive film 9 is obtained by aligning the recessed area of the self-adhesive film 9 and the center of the thin film 3 placed on a commercial type plate mounting tool, for example the Wafer Mounter P200 supplied by Powatec GmbH. (step b). Then, the self-adhesive film 9 is peeled from the composite structure 6 according to step c) of the process so as to tear off at least a portion, and advantageously the entire peripheral region 8 of the thin layer 3 (not visible at the Figure 4). According to a variant not illustrated, this method is implemented on thin layers of III / V materials, for example InP, GaN, GaAs. FIG. 5 illustrates a second embodiment of the method which differs from the previous one in that the self-adhesive film 9 has an outer diameter greater than that of the peripheral region 8 of the thin film 3. In addition, a removal tool 11 comprising an annular shape and having an inner diameter greater than the outer diameter of the peripheral region 8 is used for peeling (step c1). For this purpose, the removal tool 11 is centered on the composite structure 6 so as to be stuck on the self-adhesive film 9 (step c2 - the inner diameter of the tool 11 is smaller than the outer diameter of the self-adhesive film 9) . Then, a mechanical force is uniformly applied to the removal tool 11 in a withdrawal direction (refer to the arrows of FIG. 5) providing an energy E3 greater than the bonding energy E1 while remaining less than the energy of adhesion E2. The application of this force then causes the simultaneous circular peeling of the self-adhesive film 9 (step c3). As illustrated in FIG. 5, a complementary energy force E4 is simultaneously applied to the thin film 3 in a direction opposite to that of the withdrawal direction so as to assist the peeling of the sticker film 9 (step c-FIG. 5). . According to one possibility not shown, the complementary force is applied by suction of the composite structure 6. FIGS. 6 and 7 illustrate a third embodiment of the method according to the invention. In this variant, a protective film 12 having a diameter similar to the central region 7 of the thin layer 3 is disposed coaxially on said central region 7. This protective film 12 is a polymer or a fabric typically having a thickness less than or equal to a few millimeters. This protective film 12 has at least one smooth, non-sticky face which is used to cover and protect the central region 7 (step j). Then, the adhesive side of a self-adhesive film 9 in the form of a disc is arranged coaxially with the central region 7. This self-adhesive film 9 having a diameter greater than that of the thin layer 3 thus covers the protective film 12 and the peripheral region 8 (step b). Then according to step c) of the method, the composite structure 6 is centered on the removal tool 11 so that the adhesive surface of the adhesive film 9 adheres to the tool 11, the latter having an outside diameter similar to that of the According to a non-illustrated variant, the outside diameter of the removal tool 11 is smaller than that of the self-adhesive film 9. The important thing is that the inside diameter of the removal tool 11 is smaller than the outside diameter. The film peeling step c) is then performed by applying a mechanical force to the removal tool 11 in a withdrawal direction. This force is supplemented by a complementary force applied to the composite structure 6 in an opposite direction. As the adhesive face of the self-adhesive film 9 is adhered to the protective film 12, the peeling of the self-adhesive film 9 causes the simultaneous removal of the protective film 12 and the tearing of at least a portion of the peripheral region 8, or even the entire region. peripheral 8 over its entire thickness. Of course, according to a possibility of the invention not illustrated, the energy E3 applied to the removal tool 11 is large enough that the application of the complementary energy force E4 is not necessary. The thin layer 3 obtained after this treatment can undergo a chemical mechanical polishing, without risking the creation of new surface defects, and then a heat treatment of stabilization of the bonding. In the case of a Thin layer 3 of InP obtained according to the conditions previously described, the number of defects present on the surface is less than 100 defects. Thus, the present invention provides a method for applying a chemical mechanical polishing without generating parasitic defects on the surface of the thin layer 3, before the application of a heat treatment to consolidate the bonding. In addition, this process has few steps and is simple to implement. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment described above by way of example but that it includes all the technical equivalents and variants of the means described as well as their combinations. 35
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| US5494849A (en) * | 1995-03-23 | 1996-02-27 | Si Bond L.L.C. | Single-etch stop process for the manufacture of silicon-on-insulator substrates |
| EP0856876A2 (en) * | 1997-01-31 | 1998-08-05 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Method of manufacturing a bonding substrate |
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2014
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-
2015
- 2015-08-19 WO PCT/FR2015/052227 patent/WO2016030610A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
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| EP0856876A2 (en) * | 1997-01-31 | 1998-08-05 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Method of manufacturing a bonding substrate |
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