FR3128315A1 - Procédé de report d’un dispositif optoélectronique - Google Patents
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Abstract
Titre : Procédé de report d’un dispositif optoélectronique L’invention a pour objet un procédé de transfert d’un dispositif (10) depuis un premier substrat (1) vers un deuxième substrat (2) par l’intermédiaire d’un substrat de manipulation (3). Le procédé comprend : Le collage du dispositif sur le substrat de manipulation (3) par l’intermédiaire d’une couche d’assemblage au niveau d’une surface de collage La gravure partielle de la couche d’assemblage (30, 40) de façon à conserver une portion étroite (301, 401) intercalée entre le dispositif (10) et le substrat de manipulation (3), ladite portion étroite (301, 401) présentant une section transverse (S301, S401) strictement inférieure à la surface de collage, Le procédé étant caractérisé en ce que la couche d’assemblage (30, 40) est formée préalablement sur le substrat de manipulation (3) et uniquement sur le substrat de manipulation (3). Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne le domaine des technologies des semi-conducteurs. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse la fabrication de dispositifs optoélectroniques présentant une structure tridimensionnelle, par exemple des diodes électroluminescentes.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les dispositifs microélectroniques ou optoélectroniques peuvent être réalisés sur un premier substrat, dit substrat donneur, puis reportés sur un deuxième substrat, dit substrat receveur.
Lorsque l’orientation initiale des dispositifs doit être conservée, l’étape de report des dispositifs depuis le substrat donneur sur le substrat receveur se fait typiquement par l’intermédiaire d’un substrat de manipulation.
Les dispositifs, possiblement individualisés sur le substrat donneur ou sur le substrat de manipulation, sont d’abord collés au niveau de leurs sommets sur le substrat de manipulation. Le substrat donneur est alors retiré, généralement par rognage mécanique. Cela permet de dégager les bases des dispositifs.
Les dispositifs sont ensuite reportés sur le substrat receveur et assemblés sur celui-ci au niveau de leurs bases. Les bases des dispositifs initialement au contact du substrat donneur sont ainsi, à la fin du report, au contact du substrat receveur.
Le substrat de manipulation est retiré de façon à dégager les sommets des dispositifs. Ce substrat de manipulation est de préférence conservé afin d’être réutilisé, typiquement pour un autre report.
Le collage entre le substrat de manipulation et les sommets des dispositifs doit donc présenter une force d’adhésion suffisamment élevée pour supporter l’étape de rognage mécanique.A contrario, le collage entre le substrat de manipulation et les sommets des dispositifs doit présenter une force d’adhésion suffisamment faible pour retirer le substrat de manipulation et dégager les sommets des dispositifs, après report sur le substrat receveur.
Une solution consiste à utiliser une colle dont les propriétés d’adhésion varient en fonction d’un paramètre extérieur, typiquement la température. Cette solution n’est cependant pas adaptée au report de dispositifs sensibles à la température. L’amplitude de variation de la force d’adhésion d’une telle colle n’est pas non plus suffisante pour assurer à la fois une bonne stabilité des dispositifs lors du retrait du substrat donneur, et un décollage facile lors du retrait du substrat de manipulation.
Une autre solution consiste à former une couche de stabilisation et une structure sacrificielle enveloppant partiellement le dispositif, lors de la fabrication du dispositif, telle que divulguée par le document US 9379092 B2. Après report du dispositif et des éléments l’enveloppant sur le substrat de manipulation, le substrat donneur est retiré par rognage. La structure sacrificielle et la couche de stabilisation permettent de maintenir et stabiliser le dispositif lors du rognage. La gravure de la structure sacrificielle permet ensuite de dégager en partie le dispositif. Le dispositif n’est plus retenu que par un plot de faibles dimensions. Le dispositif est alors assemblé sur un substrat receveur et la couche de stabilisation retirée du substrat de manipulation.
Bien que cette solution permette de conserver une force d’adhésion importante lors du rognage du substrat donneur, puis de diminuer cette force d’adhésion avant retrait du substrat manipulateur, la fabrication du dispositif doit être adaptée pour prévoir et former notamment la structure sacrificielle. Cela rend le procédé complexe et contraignant. Cela augmente le coût du procédé de transfert. La fabrication du plot est liée à celle du dispositif. Cela limite les possibilités quant à la gestion des étapes du transfert.
La présente invention vise à pallier au moins partiellement les inconvénients mentionnés ci-dessus.
En particulier, un objet de la présente invention est de proposer un procédé de transfert d’un dispositif optoélectronique améliorant la gestion des étapes de transfert. Un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé de transfert d’un dispositif optoélectronique dont le coût est diminué.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
RESUME
Pour atteindre les objectifs mentionnés ci-dessus, un premier aspect de l’invention concerne un procédé de transfert d’un dispositif optoélectronique depuis un premier substrat vers un deuxième substrat par l’intermédiaire d’un substrat de manipulation. Le procédé comprend au moins les étapes suivantes :
- Fournir le premier substrat portant le dispositif optoélectronique,
- Fournir le substrat de manipulation,
- Coller le dispositif optoélectronique sur le substrat de manipulation par l’intermédiaire d’une couche d’assemblage au niveau d’une première face du dispositif, ladite première face présentant une surface de collage s’étendant selon un plan de base xy,
- Retirer le premier substrat,
- Graver partiellement la couche d’assemblage de façon à conserver une portion étroite de la couche d’assemblage intercalée entre la première face du dispositif et le substrat de manipulation, ladite portion étroite présentant une section transverse, prise dans un plan parallèle au plan de base xy, strictement inférieure à la surface de collage,
- Détacher le dispositif optoélectronique du substrat de manipulation.
Avantageusement, la couche d’assemblage est formée préalablement sur le substrat de manipulation et uniquement sur le substrat de manipulation, avant collage du dispositif.
Ainsi, il n’est pas nécessaire de prévoir une couche ou une portion sacrificielle sur le dispositif lui-même. La portion étroite est ensuite formée directement dans la couche d’assemblage par gravure partielle de la couche d’assemblage. Le procédé de transfert est simplifié. Les coûts sont diminués.
Contrairement à la solution divulguée par le document US 9379092 B2 qui prévoit la formation d’une portion étroite avant ou lors du collage, la portion étroite peut ici être forméea posteriori, après collage et après retrait du premier substrat. Cela améliore la gestion des étapes de transfert. Il n’est plus nécessaire de prévoira prioriune portion étroite.
Contrairement à la solution divulguée par le document US 9379092 B2 qui prévoit la formation d’une portion étroite avant ou lors du collage, la portion étroite peut ici être forméea posteriori, après collage et après retrait du premier substrat. Cela améliore la gestion des étapes de transfert. Il n’est plus nécessaire de prévoira prioriune portion étroite.
Dans le cas où une portion étroite est néanmoins prévuea priori, par exemple sous forme d’un plot, ce plot est intégré à la couche d’assemblage avant collage du dispositif sur celle-ci. La fabrication du plot se fait indépendamment de la fabrication du dispositif, contrairement à la solution divulguée par le document US 9379092 B2. Cela améliore également la gestion des étapes de transfert, qui peuvent être indépendantes des étapes de fabrication du dispositif. En particulier, le substrat de manipulation comprenant la couche d’assemblage et/ou les plots peut être avantageusement réutilisé, par exemple pour effectuer un autre transfert de dispositifs optoélectroniques.
Le dispositif est collé sur la couche d’assemblage au niveau de la première face, qui correspond typiquement à un sommet du dispositif, et de préférence uniquement au niveau de cette première face. Le procédé de transfert est encore simplifié et les coûts afférents sont encore diminués.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation de cette dernière qui sont illustrés par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments mis en œuvre par le procédé (couche d’assemblage, plot, dispositif optoélectronique, substrat…) ne sont pas forcément représentatives de la réalité.
Claims (19)
- Procédé de transfert d’un dispositif optoélectronique (10) depuis un premier substrat (1) vers un deuxième substrat (2) par l’intermédiaire d’un substrat de manipulation (3), ledit procédé comprenant au moins les étapes suivantes :
- fournir le premier substrat (1) portant le dispositif optoélectronique (10),
- fournir le substrat de manipulation (3),
- coller le dispositif optoélectronique (10) sur le substrat de manipulation (3) par l’intermédiaire d’une couche d’assemblage (30, 40) au niveau d’une première face (101) du dispositif (10), ladite première face (101) présentant une surface de collage s’étendant selon un plan de base (xy),
- retirer le premier substrat (1),
- graver partiellement la couche d’assemblage (30, 40) de façon à conserver une portion étroite (301, 401) de la couche d’assemblage (30, 40) intercalée entre la première face (101) du dispositif (10) et le substrat de manipulation (3), ladite portion étroite (301, 401) présentant une section transverse (S301, S401), prise dans un plan parallèle au plan de base (xy), strictement inférieure à la surface de collage,
- détacher le dispositif optoélectronique (10) du substrat de manipulation (3),
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la surface de collage s’étend uniquement selon le plan de base (xy).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche d’assemblage (30, 40) comprend au moins une couche de colle (303, 403), et dans lequel la première face (101) du dispositif (10) est uniquement au contact de la couche de colle (303, 403).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le détachement du dispositif optoélectronique (10) comprend :
- un report du dispositif optoélectronique (10) sur un deuxième substrat (2), au niveau d’une deuxième face (102) du dispositif (10) opposée à la première face (101),
- un retrait du substrat de manipulation (3).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la gravure partielle de la couche d’assemblage (30, 40), comprend :
- une gravure anisotrope principalement dirigée selon une direction (z) normale au plan de base (xy) et configurée pour retirer la couche d’assemblage (30, 40) en pourtour du dispositif (10), en projection selon une direction (z) normale au plan de base (xy), de façon à détourer le dispositif (10), puis
- une gravure isotrope configurée pour former la portion étroite (301, 401) sous le dispositif (10), en projection selon une direction (z) normale au plan de base (xy).
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la gravure anisotrope est effectuée par découpage, possiblement au laser.
- Procédé selon la revendication 5, dans lequel les gravures anisotrope et isotrope sont effectuées par plasma.
- Procédé selon la revendication 5 ou 7, dans lequel la gravure isotrope correspond à une étape de surgravure obtenue en dépassant un seuil de durée prédéterminé pour la gravure anisotrope, et en poursuivant la gravure anisotrope sur une durée de surgravure au-delà dudit seuil de durée prédéterminé.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche d’assemblage (30) comprend une couche composite (300) sur le substrat de manipulation (3), ladite couche composite (300) comprenant au moins un plot (301) présentant une paroi externe à base d’un premier matériau A, et une matrice (302) à base d’un deuxième matériau B, et dans lequel la gravure partielle est configurée pour graver le deuxième matériau B sélectivement au premier matériau A, par exemple avec une sélectivité de gravure SB:Adu deuxième matériau B vis-à-vis du premier matériau A supérieure à 5:1, de sorte que l’au moins une portion étroite (301) conservée à l’issue de la gravure partielle soit ledit au moins un plot (301).
- Procédé selon la revendication précédente comprenant en outre la formation d’une couche de colle (303) sur la couche composite (300) ou sur toute la première face (101) du dispositif (10), préalablement au collage du dispositif (10), de sorte que ladite couche de colle (303) soit intercalée entre la couche composite (300) et la première face (101) du dispositif (10), après collage.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 10, comprenant en outre, avant gravure partielle, la formation d’un masque dur (50) à base du deuxième matériau B sur une deuxième face (102) du dispositif (10) opposée à la première face (101).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel l’au moins un plot (301) comprend une coquille présentant la paroi externe à base du premier matériau A, et un cœur en un matériau A’ différent du premier matériau A.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la couche de colle (303) est à base d’une colle C et la gravure partielle est configurée pour graver le deuxième matériau B sélectivement à la colle C, par exemple avec une sélectivité de gravure SB:Cdu deuxième matériau B vis-à-vis de la colle C supérieure à 5:1.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 13, dans lequel le premier matériau A est un oxyde de silicium et le deuxième matériau B est choisi parmi du Cuivre, un polymère, du silicium amorphe ou du silicium polycristallin.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à14, dans lequel le deuxième matériau B est du silicium amorphe ou du silicium polycristallin et la gravure partielle est effectuée par plasma à base de fluorure de xénon XeF2.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 15, dans lequel l’au moins un plot (301) est centré vis-à-vis de la première face (101) du dispositif (10), en projection selon une direction (z) normale au plan de base (xy).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 16, dans lequel l’au moins un plot (301) présente une hauteur égale à une épaisseur de la couche composite (300).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la couche d’assemblage (40) comprend uniquement une couche de colle (403) à base d’une colle C, et dans lequel la gravure partielle est configurée pour graver de façon isotrope la colle C, de sorte que l’au moins une portion étroite (401) conservée à l’issue de la gravure partielle soit environ centrée vis-à-vis de la première face (101) du dispositif (10), en projection selon une direction (z) normale au plan de base (xy).
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la colle C est à base de polyimide, et la gravure partielle est une gravure humide à base d’une solution d’acide oxalique et d’amine.
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