WO2020141286A1 - Method for collectively bending a set of electronic chips - Google Patents

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WO2020141286A1
WO2020141286A1 PCT/FR2020/050005 FR2020050005W WO2020141286A1 WO 2020141286 A1 WO2020141286 A1 WO 2020141286A1 FR 2020050005 W FR2020050005 W FR 2020050005W WO 2020141286 A1 WO2020141286 A1 WO 2020141286A1
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WO
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substrate
layer
stack
interconnection layer
thermal expansion
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/050005
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French (fr)
Inventor
Bertrand Chambion
Jean-Philippe Colonna
Original Assignee
Commissariat A L'Énergie Atomique Et Aux Energies Alternatives
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Publication date
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    • H01L27/146Imager structures
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Definitions

  • the invention relates to the technical field of collective bending of electronic chips.
  • collective is meant curvature at the scale of the wafer on which the electronic chips are formed, or else a simultaneous curvature of a set of individualized electronic chips.
  • the invention finds its application in particular in the manufacture of curved image sensors, or curved displays, which can be integrated into an optical system (eg a photographic objective) in order to increase the compactness of the optical system, or improve optical performance (eg compensate for field curvature, astigmatism).
  • an optical system eg a photographic objective
  • optical performance eg compensate for field curvature, astigmatism
  • Dl discloses (fig. 5, ⁇ 0035-36) deflection units arranged under the substrate comprising the electronic chips to be curved, each unit comprising:
  • the spacers and the central element have different coefficients of thermal expansion so that by applying heat treatment, it is possible to bend the substrate, and thereby the electronic chips.
  • Dl discloses (fig. 8, ⁇ 0039) deflection units arranged under the substrate comprising the electronic chips to be curved, each unit comprising:
  • the first and second materials have different coefficients of thermal expansion so that by applying heat treatment, it is possible to bend the substrate, and thereby the electronic chips.
  • Such a state-of-the-art method is not entirely satisfactory insofar as the deflection units complicate the implementation of the method. Indeed, it is necessary to provide several additional structural elements (spacers, plates) and to perfectly master the heat treatment applied to the deflection units since the curvature is carried out before the individualization of the electronic chips.
  • DI discloses (fig. 11, ⁇ 0042) deflection units arranged above the substrate, overhanging the individualized electronic chips to be curved, each unit comprising:
  • the transparent plate has a coefficient of thermal expansion greater than that of the substrate so as to curve the substrate in a concave shape, oriented in front of the electronic chips, after cooling of the transparent plate (formed at high temperature).
  • This embodiment of DI is not entirely satisfactory because it is not operational for curvature at the scale of the wafer (“wafer” in English) on which the electronic chips and the units are formed. of bending affect the light flux entering or leaving the pixel arrays of electronic chips.
  • the invention aims to remedy all or part of the aforementioned drawbacks. To this end, the invention relates to a method of collective bending of a set of electronic chips, comprising the steps:
  • a) provide the set of electronic chips, comprising:
  • a first layer comprising first and second opposite surfaces, a set of pixel arrays, formed at the first surface of the first layer; the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion;
  • a material having a second thickness, a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion, and a formation temperature, the material being formed on the stack so as to follow the outline of the pixel arrays; b) cutting the electronic chips so as to release the thermomechanical stresses undergone by the stack; the formation temperature, the ratio between the first and second coefficients of thermal expansion and the ratio between the first and second thicknesses being adapted so that at the end of step b), the stack is curved in a shape predetermined concave, oriented towards the material, at a given operating temperature of the electronic chips.
  • electrostatic chip means a part of a substrate having undergone technological stages in order to form an electronic component intended to be mounted on an electronic card or in a housing.
  • substrate is meant a self-supporting physical support, which may for example be a wafer ("wafer” in English) cut from a monocrystalline ingot of semiconductor material.
  • pixels we mean:
  • photosensitive cells also called photosites
  • image sensor microchip
  • matching the contour it is meant that the material formed on the stack follows at a distance - by alignment - the contour of the pixel arrays so as not to obstruct the light flux entering or leaving the pixel arrays.
  • predetermined means the concave shape desired for the intended application.
  • step a) is carried out so that:
  • the stack includes:
  • the material is formed on the second surface of the first layer, following the contour of the matrices of focusing lenses, so as to match the contour of the matrixes of pixels.
  • interconnection layer is meant a stack of interconnection levels comprising metallic tracks embedded in a dielectric material.
  • an advantage obtained is to obtain an image sensor of the BSI (“Bach Side Illuminated” in English) type where the incident light penetrates by the opposite side of the stack where the interconnection layer is arranged, this which prevents energy loss, and thereby increases the sensitivity of the image sensor.
  • BSI Steach Side Illuminated
  • step a) is carried out so that a temporary substrate is assembled to the interconnection layer
  • step b) is preceded by the steps of:
  • step b) is preceded by a step consisting in forming solder balls on the interconnection layer after the temporary substrate has been removed.
  • step a) comprises the steps:
  • an advantage provided by the thinning of the first substrate is to favor the curvature of the electronic chips during step b).
  • step a) is carried out so that:
  • the stack includes:
  • the material is formed on the interconnection layer, following the contour of the matrices of focusing lenses, so as to follow the contour of the matrixes of pixels.
  • an advantage obtained is to obtain an image sensor of the FSI (Front Side Illuminated) type where the incident light penetrates through the side of the stack where the interconnection layer is arranged.
  • FSI Front Side Illuminated
  • step a) is carried out so that a temporary substrate is assembled to the material and to the matrices of focusing lenses;
  • step b) is preceded by the steps of:
  • step a) comprises the steps:
  • a'i providing a first substrate, comprising first and second opposite surfaces; a ' 2 ) forming the set of pixel matrices on the first surface of the first substrate; a ' 3 ) forming the interconnection layer on the pixel arrays;
  • a ' 5 forming the material on the interconnection layer, following the contour of the focusing lens arrays, so as to follow the contour of the pixel arrays; a3 ⁇ 4 assembling the temporary substrate to the material and to the matrices of focusing lenses;
  • an advantage provided by the thinning of the first substrate is to favor the curvature of the electronic chips during step b).
  • step a) comprises the steps:
  • a ”1) providing a first substrate, comprising first and second opposite surfaces; a'h) forming the set of pixel arrays at the first surface of the first substrate; at.” 3 ) forming the interconnection layer on the pixel arrays;
  • a ”5) forming the material on the interconnection layer, following the outline of the focusing lens arrays, so as to follow the outline of the pixel arrays; a ” 6 ) assembling a support substrate to the material so that the matrices of focusing lenses are facing the support substrate;
  • an advantage obtained is to be freed from a temporary substrate.
  • the thinning of the first substrate makes it possible to favor the curvature of the electronic chips during step b). Furthermore, such steps make it possible to obtain an image sensor of the FSI (Front Side Illuminated) type where the incident light penetrates through the stacking side where the interconnection layer is arranged.
  • FSI Front Side Illuminated
  • step a) is carried out so that the material is a thermosetting polymer, preferably chosen from an epoxy resin and a polysiloxane resin.
  • an advantage provided is being able to mold the material so as to follow the outline of the pixel arrays.
  • thermosetting polymer has a formation temperature strictly higher than the given operating temperature.
  • the subject of the invention is also a method of collective bending of a set of electronic chips, comprising the steps: ao) providing the set of electronic chips, previously cut out, and each comprising a stack comprising:
  • the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion
  • the injection mold for a material, the material being a thermosetting polymer having a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion and a formation temperature, the injection mold comprising:
  • a second part comprising imprints arranged to form the material on the stack according to a second thickness, and so as to match the outline of the pixel matrix;
  • step do apply a heat treatment to the material formation temperature, the ratio between the first and second coefficients of thermal expansion, the ratio between the first and second thicknesses, and the formation temperature being adapted so that at the end from step do), the stack of each electronic chip is curved according to a predetermined concave shape, oriented towards the material, at a given operating temperature of the corresponding electronic chip.
  • Such a method according to the invention makes it possible to carry out the curvature from individual electronic chips, which are gathered in the injection mold provided during step bo).
  • the curvature arises from the thermomechanical stresses released after the material has cooled after step do), i.e. when the material is brought to the operating temperature of the electronic chip.
  • Such a method according to the invention requires only the integral formation of the material with the stack, and therefore no additional structural elements such as plates connecting spacers as in the prior art.
  • step ao) is executed so that the stacking of each electronic chip comprises: - an array of focusing lenses, formed on the second surface of the first substrate;
  • step bo is executed so that the imprints are arranged to form the material on the second surface of the first substrate, around the matrix of focusing lenses, so as to follow the outline of the matrix of pixels.
  • an advantage obtained is to obtain an image sensor of the BSI (“Bach Side Illuminated” in English) type where the incident light penetrates by the opposite side of the stack where the interconnection layer is arranged, this which prevents energy loss, and thereby increases the sensitivity of the image sensor.
  • BSI Steach Side Illuminated
  • step ao) is executed so that the stacking of each electronic chip comprises:
  • step bb) is performed so that the imprints are arranged to form the material on the interconnection layer, around the focusing lens array, so as to match the outline of the pixel array.
  • an advantage obtained is to obtain an image sensor of the FSI (Front Side Illuminated) type where the incident light penetrates through the side of the stack where the interconnection layer is arranged.
  • FSI Front Side Illuminated
  • step bo) is executed so that the first part of the injection mold comprises:
  • the fact of moving the contact pads relative to the electronic chips makes it possible to be able to anticipate their deformation when the electronic chips are curved, for example by forming them on a non-planar surface.
  • the second zone is curved according to a suitable convex shape so that the contact pads are coplanar at the end of step do) in a horizontal plane.
  • an advantage provided is to facilitate an electrical connection of the electronic chip with an electronic card (or with a housing), for example by billing on the pads. contact, by compensating for the curvature of the contact pads caused by the curvature of the electronic chips.
  • step bo comprises a step consisting in resting the second zone on pedestals, arranged so that the base of the pedestals and the ends of the second curved zone are coplanar in a horizontal plane with the outcome of step do).
  • an advantage provided is to improve the mechanical strength of the injection mold during the formation of the material.
  • the pedestals can provide the coding function to facilitate the alignment of the electronic chip with the optical axis of an optical system (e.g. a photographic lens) during their integration.
  • step bo) is executed so that the first zone has a surface topology in the shape of a hollow rectangular parallelepiped.
  • an advantage provided by such a surface topology is to be able to control or modify the curvature of the electronic chips by a non-constant thickness of the first zone.
  • the first and second coefficients of thermal expansion are chosen so that:
  • an advantage provided is to allow high radii of curvature for the concave shape, and thereby for electronic chips.
  • the radius of curvature can be calculated as a function of a 1 and a 2 by Stoney's formula.
  • the material has a Young's modulus greater than 100 MPa, preferably greater than 1 GPa, more preferably greater than 3 GPa.
  • an advantage obtained is to obtain a satisfactory rigidity of the material allowing the desired curvature of the stack during step b) or during step do).
  • the material is provided with interconnection holes.
  • interconnection hole ("via” in English) means a metallized hole for establishing an electrical connection.
  • the interconnection hole is of the TMV (“Through Mold Via”) type.
  • an advantage provided is being able to establish an electrical connection between the interconnection layer and an electronic card (or a housing) by billing or wiring, when the material is formed on the interconnection layer.
  • the invention finally relates to an electronic chip, comprising a stack comprising:
  • first layer comprising first and second opposite surfaces
  • the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion
  • the electronic chip being remarkable in that it comprises a material formed on the stack according to a second thickness, and so as to match the outline of the pixel matrix, the material having a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient thermal expansion;
  • the stack is curved in a predetermined concave shape, oriented towards the material.
  • the stack comprises:
  • the material is formed on the second surface of the first layer, around the matrix of focusing lenses, so as to follow the outline of the matrix of pixels.
  • an advantage obtained is to obtain an image sensor of the BSI (“Back Side Illuminated”) type where the incident light penetrates by the opposite side of the stack where the interconnection layer is arranged, this which prevents energy loss, and thereby increases the sensitivity of the image sensor.
  • BSI Back Side Illuminated
  • the stack comprises:
  • an advantage obtained is to obtain an image sensor of the FSI (Front Side Illuminated) type where the incident light penetrates through the side of the stack where the interconnection layer is arranged.
  • FSI Front Side Illuminated
  • Figures la to 1j are schematic sectional views illustrating a first mode of implementation of a method according to the invention.
  • Figures 2a to 2g are schematic sectional views illustrating a second embodiment of a method according to the invention.
  • Figures 3a to 3f are schematic sectional views illustrating a third embodiment of a method according to the invention.
  • Figures 4a to 4f are schematic sectional views illustrating a fourth embodiment of a method according to the invention.
  • Figure 5 is a schematic perspective view (from the rear) of a portion of the injection mold illustrating the presence of pedestals.
  • Figure 6 is a schematic side view of the portion of the injection mold illustrated in Figure 5, turned over, in the functional position.
  • Figure 7 is a schematic perspective view illustrating a shape for the receiving area of the electronic chip on the first part of the injection mold.
  • Figure 8 is a schematic view illustrating the integration of an electronic chip according to the invention in an optical system.
  • An object of the invention is a method of collective curvature of a set of electronic chips P, comprising the steps:
  • a) provide for the set of electronic chips P, comprising:
  • a first layer 1 comprising first and second opposite surfaces 10, 11,
  • a set of pixel arrays 2 formed at the first surface 10 of the first layer 1; the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion;
  • a material 4 having a second thickness, a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion, and a forming temperature, the material 4 being formed on the stack so as to match the outline of the pixel arrays 2;
  • step b) cutting the electronic chips P so as to release the thermomechanical stresses undergone by the stack; the formation temperature, the ratio between the first and second coefficients of thermal expansion and the ratio between the first and second thicknesses being adapted so that at the end of step b), the stack is curved in a shape predetermined concave, oriented towards the material 4, at a given operating temperature of the electronic chips (P).
  • the first layer 1 is advantageously obtained from a first substrate 1 ′ thinned to promote the curvature of the electronic chips P.
  • the first layer 1 advantageously has a thickness less than 500 gm, preferably less than 100 gm, more preferably less at 50 mm. Such a thickness range makes it possible to favor the curvature during step b).
  • the first layer 1 is advantageously made of a semiconductor material, preferably silicon.
  • Step a) can be performed so that:
  • the stack includes:
  • the electronic chip P is an image sensor of BSI (“Bach Side Illuminated” in English) type
  • the incident light penetrates through the opposite side of the stack where the interconnection layer 5 is arranged, this which prevents energy loss, and thereby increases the sensitivity of the image sensor.
  • the matrices of focusing lenses 3 are optional for certain types of sensors, in particular for cooled infrared sensors.
  • Step a) can be performed so that:
  • the stack includes:
  • the material 4 is formed on the interconnection layer 5, following the contour of the matrices of focusing lenses 3, so as to match the contour of the matrixes of pixels
  • the electronic chip P is an image sensor of FSI (“Front Side Illuminated”) type
  • the incident light penetrates through the side of the stack where the interconnection layer 5 is arranged.
  • the matrices of focusing lenses 3 are optional for certain types of sensors, in particular for cooled infrared sensors.
  • the interconnection layer 5 is a stack of interconnection levels comprising metallic tracks embedded in a dielectric material.
  • the metal tracks can be made of copper or aluminum
  • the dielectric material can be organic (a polymer such as a polyimide, or ALX sold by the company ASAHI GLASS) or inorganic (SiCh, SiN ).
  • the interconnection layer 5 can be a redistribution layer (RDL for “ReDistnbution Loyer”) of the electrical connections within an interposer.
  • RDL redistribution layer
  • the pixels 2 can be photosensitive cells (also called photosites) in the case of an electronic chip P of an image sensor.
  • the pixels 2 can be light emitting cells (or emitting cells) in the case of an electronic chip P of a display.
  • the pixel arrays 2 are advantageously provided with photodiodes (not shown).
  • the pixel arrays 2 are advantageously provided with CMOS type circuits (“Complementary Metal Oxide Semiconductor” in English) configured to process the electrical signal generated by the photodiodes (signal amplification, pixel selection, etc.).
  • the pixel arrays 2 are advantageously provided with light-emitting diodes (not shown).
  • the pixel arrays 2 are advantageously provided with CMOS type circuits configured to control the light-emitting diodes.
  • the pixel arrays 2 are advantageously provided with colored filters (not shown).
  • the color filters are advantageously arranged in a Bayer matrix.
  • the color filters are interposed between the pixel arrays 2 and the focusing lens arrays 3.
  • the focusing lenses 3 are convergent so as to concentrate the incident light towards the pixel arrays 2.
  • Each focusing lens 3 is associated with a pixel.
  • the focusing lenses 3 are preferably microlenses.
  • the material 4 is mechanically secured to the stack.
  • the material 4 is mechanically secured to the second surface 11 of the first layer 1.
  • the material 4 is mechanically secured to the interconnection layer 5.
  • the material 4 is chosen so as to have a satisfactory adhesion energy in order to obtain the curvature and to prevent its separation from the stack at the given operating temperature of the electronic chips P .
  • the first and second coefficients of thermal expansion are advantageously chosen so that:
  • the coefficient of thermal expansion of the stack is substantially equal to the coefficient of thermal expansion of the first layer 1 insofar as the thickness of the first layer 1 is predominant in the stack.
  • a 1 is of the order of , We will therefore choose the material 4 with a 2 such that preferentially 4 .
  • the radius of curvature obtained at the end of step b) can be calculated as a function of a 1 and a2 using the Stoney formula, known to those skilled in the art.
  • the material 4 advantageously has a Young's modulus greater than 100 MPa, preferably greater than 1 GPa, more preferably greater than 3 GPa.
  • the material 4 advantageously has a second thickness of between 120 ⁇ m and 600 mm.
  • the material 4 can be single-layer or multi-layer.
  • the ratio between the first thickness (of the stack) and the second thickness (of material 4) which influences the curvature of the concave shape can be considered as governed by the ratio between the thickness of the first layer 1 and the second thickness insofar as the thickness of the first layer 1 is predominant in the stack.
  • a second thickness of the material 4 will preferably be chosen of the order of 2.5 times greater than the thickness of the first layer 1 when the first layer 1 is made of silicon in order to optimize the curvature of the concave shape according to the intended application.
  • Step a) can be carried out so that the material 4 is a thermosetting polymer, preferably chosen from an epoxy resin and a polysiloxane resin.
  • the second coefficient of thermal expansion is the coefficient of thermal expansion of the cured polymer.
  • the thermosetting polymer can be: - an epoxy resin, with a Young's modulus of the order of 9 GPa, has 2 between 3.1 ,, and a crosslinking temperature of the order of 71 ° C;
  • a polysiloxane resin with a Young's modulus of the order of 3.3 GPa, has 2 between 2 , and a crosslinking temperature of the order of 180 ° C.
  • thermosetting polymer has a formation temperature (e.g. crosslinking temperature) strictly higher than the given operating temperature of the electronic chips P.
  • the material 4 can be provided with interconnection holes 40.
  • the material 4 is preferably a dielectric material.
  • step b) can be carried out using a precision circular saw, with a blade with a metallic core or with a diamond resinoid core.
  • the electronic chips P individualized after step b) are intended to be connected to an electronic card C by billing or wiring, as illustrated in FIGS. 1j, 2g, 3e, 3f and 8.
  • the predetermined concave shape can have a constant or variable radius of curvature (of the same sign).
  • the predetermined concave shape can be aspherical.
  • the radius of curvature (constant or variable) is predetermined depending on the intended application.
  • Step a) can be carried out so that a temporary substrate 6 is assembled to the interconnection layer 5 (illustrated in FIG. Le).
  • Step b) is advantageously preceded by the steps of:
  • the temporary substrate 6 can be a wafer of silicon or glass.
  • the temporary substrate 6 can be assembled to the interconnection layer 5 using a temporary adhesive.
  • Step b) is advantageously preceded by a step consisting in forming solder balls BS on the interconnection layer 5 after the removal of the temporary substrate 6 (illustrated in FIG. 1h).
  • the support substrate 7 can be an adhesive film, arranged on the side of the material 4, and sucked in by a vacuum holding plate of a wafer ("vacuum chuck" in English).
  • Step a) advantageously comprises the steps:
  • the use of the temporary substrate 6 allows the first substrate 1 to be thinned in order to ensure the mechanical strength of the stack.
  • Step a 7 ) can be carried out by photolithography.
  • Step a 7 ) is advantageously carried out by molding, using an injection mold (not illustrated in FIG. 1f), so as to obtain better control of the thickness and of the shape of the material 4
  • the injection mold includes:
  • a second part comprising imprints arranged to form the material 4 at the second surface 11 of the first layer 1, following the contour of the matrices of focusing lenses 3, so as to follow the contour of the matrices of pixels 2.
  • the first part of the injection mold advantageously includes pedestals arranged to perform the polarizing function, which makes it easier to align the electronic chips P with the optical axis of an optical system (eg a photographic objective) during their integration.
  • Step a) can be carried out so that a temporary substrate 6 is assembled to the material 4 and to the arrays of focusing lenses 3 (illustrated in FIG. 2d).
  • Step b) is advantageously preceded by the steps of:
  • the support substrate 7 may be an adhesive film, arranged on the side of the second surface 11 of the first layer 1, and sucked in by a plate for maintaining the vacuum of a wafer ("vacuum chuck" in English).
  • Step a) advantageously comprises the steps:
  • a’5 form the material 4 on the interconnection layer 5, following the outline of the focusing lens arrays 3, so as to match the outline of the pixel arrays
  • the use of the temporary substrate 6 allows the first substrate 1 to be thinned in order to ensure the mechanical strength of the stack.
  • step a) may include a step consisting in forming interconnection holes 40 between the matrices of focusing lenses 3.
  • metal pillars 40 preferably made of aluminum or made of copper, are formed on the interconnection layer 5, between the matrices of focusing lenses 3.
  • a metallic germination layer (“seed rent” in English) can be deposited on the interconnection layer 5, allowing full plate electrical contact for the future electrochemical growth of the metal pillars 40.
  • the germination layer may have a thickness of the order of 300 nm.
  • a photolithography resin can be deposited on the germination layer, then exposed to ultraviolet radiation through a mask so as to form patterns delimiting the future metal pillars 40.
  • the thickness of the photolithography resin is chosen so to be equal to the height of the future metal pillars 40.
  • the germination layer is then polarized in a dedicated bath allowing the electrochemical growth of the metal pillars 40.
  • the photolithography resin is removed and the part of the germination layer s extending under the photolithography resin during electrochemical growth is etched.
  • Step a's) can then be carried out by molding the material 4 around the metal pillars 40 so that the interconnection holes 40 form TMVs.
  • TMVs can have a straight or conical shape. It is possible to form a protective layer of the matrices of focusing lenses 3 before molding the material 4 around the metal pillars 40.
  • the molding of the material 4 can be followed by a step of flattening the material 4.
  • step a /) is carried out by a particular technique, such as the CONDOx method known to a person skilled in the art, in particular described in document US 2017/0062278.
  • the temporary substrate 6 may comprise a resin curable by ultraviolet rays (eg the ResiFlat resin sold by DISCO Corporation or the Temploc resin sold by DENKA), assembled with the material 4 and the matrices of focusing lenses 3 by means of a film. protective. Indeed, the material 4 and the matrices of focusing lenses 3 are previously covered with a protective film.
  • the resin is assembled to the protective film using a support ensuring the mechanical strength of the resin, the support being able to be made of glass or polyethylene terephthalate (PET).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the temporary substrate 6 can be removed later by first removing the resin and the support, then secondly removing the protective film by a suitable treatment, for example by ultraviolet radiation or by a chemical agent.
  • Step a) can include the steps:
  • step a) may include a step consisting in forming interconnection holes 40 between the matrices of focusing lenses 3.
  • metal pillars 40 preferably made of aluminum or copper, are formed on the interconnection layer 5, between the matrices of focusing lenses 3.
  • a layer of metallic germination can be deposited on the interconnection layer 5, allowing full plate electrical contact for the future electrochemical growth of the metal pillars 40.
  • the germination layer can have a thickness of the order of 300 nm.
  • a photolithography resin can be deposited on the germination layer, then exposed to ultraviolet radiation through a mask so as to form patterns delimiting the future metal pillars 40.
  • the thickness of the photolithography resin is chosen so to be equal to the height of the future metal pillars 40.
  • the germination layer is then polarized in a dedicated bath allowing the electrochemical growth of the metal pillars 40.
  • the photolithography resin is removed and the part of the germination layer s extending under the photolithography resin during electrochemical growth is etched.
  • Step a ”s) can then be carried out by molding the material 4 around the metal pillars 40 so that the interconnection holes 40 form TMVs.
  • TMVs can have a straight or conical shape. It is possible to form a protective layer of the matrices of focusing lenses 3 before the molding of the material 4 around the metal pillars 40.
  • the molding of the material 4 can be followed by a step of flattening the material 4.
  • the support substrate 7 can be an adhesive film, arranged on the side of the material 4, and sucked in by a vacuum holding plate of a wafer (“vacuum chuck” in English).
  • a vacuum holding plate of a wafer vacuum chuck
  • an object of the invention is a method of collective bending of a set of electronic chips P, comprising the steps:
  • ao provide for the set of electronic chips P, previously cut out, and each comprising a stack comprising:
  • first substrate 1 ′ thinned, comprising first and second opposite surfaces 10, 11;
  • the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion
  • an injection mold 8 of a material 4 the material 4 being a thermosetting polymer having a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion and a formation temperature, the injection mold 8 comprising :
  • a first part 80 adapted to receive all of the cut P electronic chips
  • a second part 81 comprising imprints 810 arranged to form the material 4 on the stack according to a second thickness, and so as to match the outline of the pixel matrix 2;
  • the stack of each electronic chip P is curved according to a predetermined concave shape, oriented towards the material 4, at a given operating temperature of the corresponding electronic chip P.
  • Step ao) can be executed so that the stacking of each electronic chip P comprises:
  • Step bo is executed so that the imprints 810 are arranged to form the material 4 at the second surface 11 of the first substrate 1 ', around the matrix of focusing lenses 3, so as to follow the outline of the matrix of pixels 2.
  • the matrix of focusing lenses 3 is optional for certain types of sensors, in particular for cooled infrared sensors.
  • Step ao) can be executed so that the stacking of each electronic chip P comprises:
  • Step bo is executed so that the imprints 810 are arranged to form the material 4 on the interconnection layer 5, around the focusing lens matrix 3, so as to match the outline of the pixel matrix 2 .
  • the matrix of focusing lenses 3 is optional for certain types of sensors, in particular for cooled infrared sensors.
  • the injection mold 8 is made of a material refractory to the formation temperature (e.g. crosslinking temperature) of the thermosetting polymer.
  • the injection mold 8 is preferably made of silicone.
  • Stage bo is advantageously carried out so that the first part 80 of the injection mold 8 comprises:
  • the PC contact pads are made of a metallic material, such as Cu, Al.
  • the PC contact pads are intended to be electrically connected to the pixel matrix 2 via the interconnection layer 5, preferably using '' wiring by F wires.
  • the second area 801 is advantageously curved in a suitable convex shape so that the contact pads PC are coplanar at the end of step do) in a horizontal plane.
  • an advantage provided is to facilitate an electrical connection of the electronic chip P with an electronic card C, as shown diagrammatically in FIG. 8, by forming solder balls BS on the contact pads PC (FIG. 4f).
  • step bo advantageously comprises a step consisting in resting the second zone 801 on pedestals 82, arranged so that the base of the pedestals 82 and the ends of the second curved zone 801 are coplanar in a horizontal plane at the end of step do).
  • the pedestals 82 can provide the coding function making it possible to facilitate the alignment of the electronic chip P with the optical axis of an optical system A (eg a photographic objective) during their integration using a mount B , as shown in Figure 8.
  • an optical system A eg a photographic objective
  • step bo is advantageously carried out so that the first zone 800 has a surface topology in the form of a hollow rectangular parallelepiped.

Abstract

This method comprising the steps: a) providing the set of electronic chips (P), comprising: - a stack comprising: a first layer (1), having opposing first and second surfaces (10, 11), a set of pixel matrices (2) formed on the first surface (10); the stack having a first thickness and a first CTE; - a material (4) having a second thickness, a second CTE strictly greater than the first CTE, and a shaping temperature, the material (4) being shaped on the stack so as to match the contour of the pixel matrices (2); b) cutting the electronic chips (P); the shaping temperature, the ratio between the first and second CTEs and the ratio between the first and second thicknesses being adapted so that, when step b) is completed, the stack is curved, adopting a predetermined concave shape, oriented toward the material (4), at a given working temperature of the electronic chip (P).

Description

PROCEDE DE MISE EN COURBURE COLLECTIVE D’UN ENSEMBLE DE METHOD OF COLLECTIVELY BENDING AN ASSEMBLY OF
PUCES ELECTRONIQUES ELECTRONIC CHIPS
Domaine technique Technical area
L’invention se rapporte au domaine technique de la mise en courbure collective de puces électroniques. Par « collective », on entend une mise en courbure à l’échelle de la tranche (« wafer » en langue anglaise) sur laquelle sont formées les puces électroniques, ou encore une mise en courbure simultanée d’un ensemble de puces électroniques individualisées. The invention relates to the technical field of collective bending of electronic chips. By "collective" is meant curvature at the scale of the wafer on which the electronic chips are formed, or else a simultaneous curvature of a set of individualized electronic chips.
L’invention trouve notamment son application dans la fabrication de capteurs d’images incurvés, ou d’afficheurs incurvés, pouvant être intégrés à un système optique (e.g. un objectif photographique) afin d’augmenter la compacité du système optique, ou d’en améliorer les performances optiques (e.g. compenser la courbure de champ, l’astigmatisme). The invention finds its application in particular in the manufacture of curved image sensors, or curved displays, which can be integrated into an optical system (eg a photographic objective) in order to increase the compactness of the optical system, or improve optical performance (eg compensate for field curvature, astigmatism).
Etat de la technique antérieure State of the art
Un procédé de mise en courbure collective de puces électroniques connu de l’état de la technique, notamment du document US 2006/0038183 Al (ci-après Dl), comporte une étape consistant à agencer des unités de fléchissement (« flexor unit ») pour incurver les puces électroniques. A method of collective bending of electronic chips known from the state of the art, in particular from document US 2006/0038183 A1 (hereinafter Dl), includes a step consisting in arranging flexor units. to curve electronic chips.
En particulier, Dl divulgue (fig. 5, §0035-36) des unités de fléchissement agencées sous le substrat comportant les puces électroniques à incurver, chaque unité comportant : In particular, Dl discloses (fig. 5, §0035-36) deflection units arranged under the substrate comprising the electronic chips to be curved, each unit comprising:
- un élément central, formé sous le substrat ; - a central element, formed under the substrate;
- des espaceurs (« spacers »), s’étendant de part et d’autre de l’élément central, et formé sous le substrat ; - spacers, extending on either side of the central element, and formed under the substrate;
- une plaque (« plate »), reliant l’élément central aux espaceurs. - a plate ("flat"), connecting the central element to the spacers.
Les espaceurs et l’élément central possèdent des coefficients de dilatation thermique différents de sorte qu’en appliquant un traitement thermique, il est possible d’incurver le substrat, et par là-même les puces électroniques. The spacers and the central element have different coefficients of thermal expansion so that by applying heat treatment, it is possible to bend the substrate, and thereby the electronic chips.
Par ailleurs, Dl divulgue (fig. 8, §0039) des unités de fléchissement agencées sous le substrat comportant les puces électroniques à incurver, chaque unité comportant : Furthermore, Dl discloses (fig. 8, §0039) deflection units arranged under the substrate comprising the electronic chips to be curved, each unit comprising:
- un premier matériau, formé sous le substrat ; - a first material, formed under the substrate;
- un second matériau, formé sous le premier matériau. - a second material, formed under the first material.
Les premier et second matériaux possèdent des coefficients de dilatation thermique différents de sorte qu’en appliquant un traitement thermique, il est possible d’incurver le substrat, et par là-même les puces électroniques. Un tel procédé de l’état de la technique n’est pas entièrement satisfaisant dans la mesure où les unités de fléchissement complexifient la mise en œuvre du procédé. En effet, il est nécessaire de prévoir plusieurs éléments structurels additionnels (espaceurs, plaques) et de maîtriser parfaitement le traitement thermique appliqué aux unités de fléchissement puisque la mise en courbure est effectuée avant l’individualisation des puces électroniques. The first and second materials have different coefficients of thermal expansion so that by applying heat treatment, it is possible to bend the substrate, and thereby the electronic chips. Such a state-of-the-art method is not entirely satisfactory insofar as the deflection units complicate the implementation of the method. Indeed, it is necessary to provide several additional structural elements (spacers, plates) and to perfectly master the heat treatment applied to the deflection units since the curvature is carried out before the individualization of the electronic chips.
En outre, DI divulgue (flg. 11, §0042) des unités de fléchissement agencées au-dessus du substrat, surplombant les puces électroniques individualisées à incurver, chaque unité comportant : In addition, DI discloses (fig. 11, §0042) deflection units arranged above the substrate, overhanging the individualized electronic chips to be curved, each unit comprising:
- des espaceurs (« standoff ») formés sur le substrat, s’étendant entre les puces électroniques ; - standoffs formed on the substrate, extending between the electronic chips;
- une plaque transparente, reliant les espaceurs, et surplombant les puces électroniques. - a transparent plate, connecting the spacers, and overhanging the electronic chips.
La plaque transparente possède un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du substrat de manière à incurver le substrat selon une forme concave, orientée face aux puces électroniques, après un refroidissement de la plaque transparente (formée à haute température). The transparent plate has a coefficient of thermal expansion greater than that of the substrate so as to curve the substrate in a concave shape, oriented in front of the electronic chips, after cooling of the transparent plate (formed at high temperature).
Ce mode de réalisation de DI n’est pas entièrement satisfaisant car il n’est pas opérationnel pour une mise en courbure à l’échelle de la tranche (« wafer » en langue anglaise) sur laquelle sont formées les puces électroniques, et les unités de fléchissement affectent le flux lumineux entrant ou sortant des matrices de pixels des puces électroniques. This embodiment of DI is not entirely satisfactory because it is not operational for curvature at the scale of the wafer (“wafer” in English) on which the electronic chips and the units are formed. of bending affect the light flux entering or leaving the pixel arrays of electronic chips.
Exposé de l’invention Statement of the invention
L’invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de mise en courbure collective d’un ensemble de puces électroniques, comportant les étapes : The invention aims to remedy all or part of the aforementioned drawbacks. To this end, the invention relates to a method of collective bending of a set of electronic chips, comprising the steps:
a) prévoir l’ensemble de puces électroniques, comportant : a) provide the set of electronic chips, comprising:
- un empilement comprenant : - a stack comprising:
une première couche, comprenant des première et seconde surfaces opposées, un ensemble de matrices de pixels, formé à la première surface de la première couche ; l’empilement possédant une première épaisseur et un premier coefficient de dilatation thermique ; a first layer, comprising first and second opposite surfaces, a set of pixel arrays, formed at the first surface of the first layer; the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion;
- un matériau, possédant une seconde épaisseur, un second coefficient de dilatation thermique strictement supérieur au premier coefficient de dilatation thermique, et une température de formation, le matériau étant formé sur l’empilement de manière à épouser le contour des matrices de pixels ; b) découper les puces électroniques de manière à libérer les contraintes thermomécaniques subies par l’empilement ; la température de formation, le ratio entre les premier et second coefficients de dilatation thermique et le ratio entre les première et seconde épaisseurs étant adaptés de sorte qu’à l’issue de l’étape b), l’empilement est incurvé selon une forme concave prédéterminée, orientée vers le matériau, à une température de fonctionnement donnée des puces électroniques. - A material, having a second thickness, a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion, and a formation temperature, the material being formed on the stack so as to follow the outline of the pixel arrays; b) cutting the electronic chips so as to release the thermomechanical stresses undergone by the stack; the formation temperature, the ratio between the first and second coefficients of thermal expansion and the ratio between the first and second thicknesses being adapted so that at the end of step b), the stack is curved in a shape predetermined concave, oriented towards the material, at a given operating temperature of the electronic chips.
Ainsi, un tel procédé selon l’invention permet d’effectuer la mise en courbure lors de l’individualisation des puces électroniques, c'est-à-dire lors de la découpe de l’étape b), qui libère les contraintes thermomécaniques subies par l’empilement. Ceci est rendu possible grâce au matériau formé de manière solidaire avec l’empilement. Thus, such a method according to the invention makes it possible to perform the curvature during the individualization of the electronic chips, that is to say during the cutting of step b), which releases the thermomechanical constraints undergone by stacking. This is made possible by the material formed integrally with the stack.
En outre, un tel procédé selon l’invention ne nécessite que la formation du matériau sur l’empilement, et donc pas d’éléments de structure additionnels tels que des plaques reliant des espaceurs. In addition, such a method according to the invention requires only the formation of the material on the stack, and therefore no additional structural elements such as plates connecting spacers.
Définitions Definitions
- Par «puce électronique » (« die » ou « chip » en langue anglaise), on entend une partie d’un substrat ayant subie des étapes technologiques en vue de former un composant électronique destiné à être monté sur une carte électronique ou dans un boîtier. - By "electronic chip" ("die" or "chip" in English) means a part of a substrate having undergone technological stages in order to form an electronic component intended to be mounted on an electronic card or in a housing.
- Par « substrat », on entend un support physique autoporté, pouvant être par exemple une tranche (« wafer » en langue anglaise) découpée dans un lingot monocristallin de matériau semi-conducteur. - By "substrate" is meant a self-supporting physical support, which may for example be a wafer ("wafer" in English) cut from a monocrystalline ingot of semiconductor material.
- Par « pixels », on entend : - By "pixels", we mean:
les cellules photosensibles (appelées également photosites) dans le cas d’une puce électronique d’un capteur d’images, photosensitive cells (also called photosites) in the case of an image sensor microchip,
les cellules émettrices de lumière (ou émissives) dans le cas d’une puce électronique d’un afficheur. light emitting (or emitting) cells in the case of a display chip.
- Par « épouser le contour », on entend que le matériau formé sur l’empilement suit à distance - par alignement- le contour des matrices de pixels de manière à ne pas obstruer le flux lumineux entrant ou sortant des matrices de pixels. - By "matching the contour", it is meant that the material formed on the stack follows at a distance - by alignment - the contour of the pixel arrays so as not to obstruct the light flux entering or leaving the pixel arrays.
- Par « prédéterminée », on entend la forme concave souhaitée pour l’application envisagée. - By "predetermined" means the concave shape desired for the intended application.
Le procédé selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon une caractéristique de l’invention, l’étape a) est exécutée de sorte que : The method according to the invention may include one or more of the following characteristics. According to a characteristic of the invention, step a) is carried out so that:
- l’empilement comprend : - the stack includes:
un ensemble de matrices de lentilles de focalisation, formé à la seconde surface de la première couche, a set of matrices of focusing lenses, formed on the second surface of the first layer,
une couche d’interconnexions, formée sur les matrices de pixels ; an interconnection layer formed on the pixel arrays;
- le matériau est formé à la seconde surface de la première couche, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation, de manière à épouser le contour des matrices de pixels. - The material is formed on the second surface of the first layer, following the contour of the matrices of focusing lenses, so as to match the contour of the matrixes of pixels.
Par « couche d’interconnexions », on entend un empilement de niveaux d’interconnexions comprenant des pistes métalliques noyées dans un matériau diélectrique. By "interconnection layer" is meant a stack of interconnection levels comprising metallic tracks embedded in a dielectric material.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir un capteur d’images de type BSI (« Bach Side Illuminated » en langue anglaise) où la lumière incidente pénètre par le côté opposé de l’empilement où est disposée la couche d’interconnexions, ce qui évite les déperditions énergétiques, et par là-même augmente la sensibilité du capteur d’images. Thus, an advantage obtained is to obtain an image sensor of the BSI (“Bach Side Illuminated” in English) type where the incident light penetrates by the opposite side of the stack where the interconnection layer is arranged, this which prevents energy loss, and thereby increases the sensitivity of the image sensor.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape a) est exécutée de sorte qu’un substrat temporaire est assemblé à la couche d’interconnexions ; According to a characteristic of the invention, step a) is carried out so that a temporary substrate is assembled to the interconnection layer;
et l’étape b) est précédée des étapes consistant à : and step b) is preceded by the steps of:
- assembler l’ensemble de puces électroniques à un substrat support, via le matériau, de sorte que les matrices de lentilles de focalisation sont face au substrat support ; puis - Assemble the set of electronic chips to a support substrate, via the material, so that the matrices of focusing lenses are facing the support substrate; then
- retirer le substrat temporaire. - remove the temporary substrate.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape b) est précédée d’une étape consistant à former des billes de soudure sur la couche d’interconnexions après le retrait du substrat temporaire. According to a characteristic of the invention, step b) is preceded by a step consisting in forming solder balls on the interconnection layer after the temporary substrate has been removed.
Ainsi, un avantage procuré est de pouvoir établir une liaison électrique avec une carte électronique (ou avec un boîtier). Selon une caractéristique de l’invention, l’étape a) comporte les étapes : Thus, an advantage provided is to be able to establish an electrical connection with an electronic card (or with a box). According to a characteristic of the invention, step a) comprises the steps:
ai) prévoir un premier substrat, comprenant des première et seconde surfaces opposées ; ai) providing a first substrate, comprising first and second opposite surfaces;
Άi) former l’ensemble de matrices de pixels à la première surface du premier substrat ; a3 ) former la couche d’interconnexions sur les matrices de pixels ; Άi) forming the set of pixel matrices on the first surface of the first substrate; a 3 ) forming the interconnection layer on the pixel arrays;
a4) assembler le substrat temporaire à la couche d’interconnexions ; a4) assemble the temporary substrate to the interconnection layer;
as) amincir le premier substrat jusqu’à l’obtention de la première couche ; ¾) former l’ensemble de matrices de lentilles de focalisation à la seconde surface de la première couche ; as) thin the first substrate until the first layer is obtained; ¾) forming the set of focusing lens arrays at the second surface of the first layer;
ai) former le matériau à la seconde surface de la première couche, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation, de manière à épouser le contour des matrices de pixels. ai) forming the material on the second surface of the first layer, following the contour of the matrices of focusing lenses, so as to match the contour of the matrixes of pixels.
Ainsi, un avantage procuré par l’amincissement du premier substrat est de favoriser la mise en courbure des puces électroniques lors de l’étape b). Thus, an advantage provided by the thinning of the first substrate is to favor the curvature of the electronic chips during step b).
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape a) est exécutée de sorte que : According to a characteristic of the invention, step a) is carried out so that:
- l’empilement comprend : - the stack includes:
une couche d’interconnexions, formée sur les matrices de pixels, an interconnection layer, formed on the pixel arrays,
un ensemble de matrices de lentilles de focalisation, formé sur la couche d’interconnexions ; a set of focusing lens arrays formed on the interconnection layer;
- le matériau est formé sur la couche d’interconnexions, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation, de manière à épouser le contour des matrices de pixels. - the material is formed on the interconnection layer, following the contour of the matrices of focusing lenses, so as to follow the contour of the matrixes of pixels.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir un capteur d’images de type FSI (« Front Side Illuminated » en langue anglaise) où la lumière incidente pénètre par le côté de l’empilement où est disposée la couche d’interconnexions. Thus, an advantage obtained is to obtain an image sensor of the FSI (Front Side Illuminated) type where the incident light penetrates through the side of the stack where the interconnection layer is arranged.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape a) est exécutée de sorte qu’un substrat temporaire est assemblé au matériau et aux matrices de lentilles de focalisation ; According to a characteristic of the invention, step a) is carried out so that a temporary substrate is assembled to the material and to the matrices of focusing lenses;
et l’étape b) est précédée des étapes consistant à : and step b) is preceded by the steps of:
- assembler l’ensemble de puces électroniques à un substrat support, via la seconde surface de la première couche ; puis - Assemble the set of electronic chips to a support substrate, via the second surface of the first layer; then
- retirer le substrat temporaire. - remove the temporary substrate.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape a) comporte les étapes : According to a characteristic of the invention, step a) comprises the steps:
a’i) prévoir un premier substrat, comprenant des première et seconde surfaces opposées ; a’2) former l’ensemble de matrices de pixels à la première surface du premier substrat ; a’3) former la couche d’interconnexions sur les matrices de pixels ; a'i) providing a first substrate, comprising first and second opposite surfaces; a ' 2 ) forming the set of pixel matrices on the first surface of the first substrate; a ' 3 ) forming the interconnection layer on the pixel arrays;
a’4) former l’ensemble de matrices de lentilles de focalisation sur la couche d’interconnexions ; a ' 4 ) forming the set of focusing lens arrays on the interconnection layer;
a’5) former le matériau sur la couche d’interconnexions, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation, de manière à épouser le contour des matrices de pixels ; a¾ assembler le substrat temporaire au matériau et aux matrices de lentilles de focalisation ; a ' 5 ) forming the material on the interconnection layer, following the contour of the focusing lens arrays, so as to follow the contour of the pixel arrays; a¾ assembling the temporary substrate to the material and to the matrices of focusing lenses;
a’7) amincir le premier substrat jusqu’à l’obtention de la première couche. a ' 7 ) thin the first substrate until the first layer is obtained.
Ainsi, un avantage procuré par l’amincissement du premier substrat est de favoriser la mise en courbure des puces électroniques lors de l’étape b). Thus, an advantage provided by the thinning of the first substrate is to favor the curvature of the electronic chips during step b).
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape a) comporte les étapes : According to a characteristic of the invention, step a) comprises the steps:
a”1) prévoir un premier substrat, comprenant des première et seconde surfaces opposées ; a’h) former l’ensemble de matrices de pixels à la première surface du premier substrat ; a.” 3) former la couche d’interconnexions sur les matrices de pixels ; a ”1) providing a first substrate, comprising first and second opposite surfaces; a'h) forming the set of pixel arrays at the first surface of the first substrate; at." 3 ) forming the interconnection layer on the pixel arrays;
a’h) former l’ensemble de matrices de lentilles de focalisation sur la couche d’interconnexions ; a’h) forming the set of focusing lens arrays on the interconnection layer;
a”5) former le matériau sur la couche d’interconnexions, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation, de manière à épouser le contour des matrices de pixels ; a”6) assembler un substrat support au matériau de sorte que les matrices de lentilles de focalisation sont face au substrat support ; a ”5) forming the material on the interconnection layer, following the outline of the focusing lens arrays, so as to follow the outline of the pixel arrays; a ” 6 ) assembling a support substrate to the material so that the matrices of focusing lenses are facing the support substrate;
a’7) amincir le premier substrat jusqu’à l’obtention de la première couche. a’7) thin the first substrate until the first layer is obtained.
Ainsi, un avantage procuré est de s’affranchir d’un substrat temporaire. L’amincissement du premier substrat permet de favoriser la mise en courbure des puces électroniques lors de l’étape b). En outre, de telles étapes permettent d’obtenir un capteur d’images de type FSI (« Front Side Illuminated » en langue anglaise) où la lumière incidente pénètre par le côté de d’empilement où est disposée la couche d’interconnexions. Thus, an advantage obtained is to be freed from a temporary substrate. The thinning of the first substrate makes it possible to favor the curvature of the electronic chips during step b). Furthermore, such steps make it possible to obtain an image sensor of the FSI (Front Side Illuminated) type where the incident light penetrates through the stacking side where the interconnection layer is arranged.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape a) est exécutée de sorte que le matériau est un polymère thermodurcissable, de préférence choisi parmi une résine époxy et une résine polysiloxane. According to a characteristic of the invention, step a) is carried out so that the material is a thermosetting polymer, preferably chosen from an epoxy resin and a polysiloxane resin.
Ainsi, un avantage procuré est de pouvoir mouler le matériau de manière à épouser le contour des matrices de pixels. Thus, an advantage provided is being able to mold the material so as to follow the outline of the pixel arrays.
Selon une caractéristique de l’invention, le polymère thermodurcissable possède une température de formation strictement supérieure à la température de fonctionnement donnée. According to a characteristic of the invention, the thermosetting polymer has a formation temperature strictly higher than the given operating temperature.
L’invention a également pour objet un procédé de mise en courbure collective d’un ensemble de puces électroniques, comportant les étapes : ao) prévoir l’ensemble de puces électroniques, préalablement découpées, et comportant chacune un empilement comprenant : The subject of the invention is also a method of collective bending of a set of electronic chips, comprising the steps: ao) providing the set of electronic chips, previously cut out, and each comprising a stack comprising:
- un premier substrat, aminci, comprenant des première et seconde surfaces opposées ; - a first substrate, thinned, comprising first and second opposite surfaces;
- une matrice de pixels, formée à la première surface du premier substrat ; l’empilement possédant une première épaisseur et un premier coefficient de dilatation thermique ; - a matrix of pixels, formed on the first surface of the first substrate; the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion;
bo) prévoir un moule d’injection d’un matériau, le matériau étant un polymère thermodurcissable possédant un second coefficient de dilatation thermique strictement supérieur au premier coefficient de dilatation thermique et une température de formation, le moule d’injection comportant : bo) provide an injection mold for a material, the material being a thermosetting polymer having a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion and a formation temperature, the injection mold comprising:
- une première partie, adaptée pour recevoir l’ensemble des puces électroniques découpées ; - a first part, adapted to receive all of the cut electronic chips;
- une seconde partie, comprenant des empreintes agencées pour former le matériau sur l’empilement selon une seconde épaisseur, et de manière à épouser le contour de la matrice de pixels ; - a second part, comprising imprints arranged to form the material on the stack according to a second thickness, and so as to match the outline of the pixel matrix;
co) agencer le premier substrat de chaque puce électronique sur la première partie du moule d’injection ; fermer le moule d’injection en disposant la seconde partie du moule d’injection sur la première partie du moule d’injection ; puis injecter le matériau dans le moule d’injection ; co) arranging the first substrate of each electronic chip on the first part of the injection mold; close the injection mold by placing the second part of the injection mold on the first part of the injection mold; then inject the material into the injection mold;
do) appliquer un traitement thermique à la température de formation du matériau, le ratio entre les premier et second coefficients de dilatation thermique, le ratio entre les première et seconde épaisseurs, et la température de formation étant adaptés de sorte qu’à l’issue de l’étape do), l’empilement de chaque puce électronique est incurvé selon une forme concave prédéterminée, orientée vers le matériau, à une température de fonctionnement donnée de la puce électronique correspondante. do) apply a heat treatment to the material formation temperature, the ratio between the first and second coefficients of thermal expansion, the ratio between the first and second thicknesses, and the formation temperature being adapted so that at the end from step do), the stack of each electronic chip is curved according to a predetermined concave shape, oriented towards the material, at a given operating temperature of the corresponding electronic chip.
Ainsi, un tel procédé selon l’invention permet d’effectuer la mise en courbure à partir de puces électroniques individualisées, qui sont rassemblées dans le moule d’injection prévu lors de l’étape bo). La mise en courbure provient des contraintes thermomécaniques libérées après le refroidissement du matériau à l’issue de l’étape do), i.e. lorsque le matériau est mis à la température de fonctionnement de la puce électronique. Un tel procédé selon l’invention ne nécessite que la formation solidaire du matériau avec l’empilement, et donc pas d’éléments de structure additionnels tels que des plaques reliant des espaceurs comme dans l’état de la technique. Thus, such a method according to the invention makes it possible to carry out the curvature from individual electronic chips, which are gathered in the injection mold provided during step bo). The curvature arises from the thermomechanical stresses released after the material has cooled after step do), i.e. when the material is brought to the operating temperature of the electronic chip. Such a method according to the invention requires only the integral formation of the material with the stack, and therefore no additional structural elements such as plates connecting spacers as in the prior art.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape ao) est exécutée de sorte que l’empilement de chaque puce électronique comprend : - une matrice de lentilles de focalisation, formée à la seconde surface du premier substrat ;According to a characteristic of the invention, step ao) is executed so that the stacking of each electronic chip comprises: - an array of focusing lenses, formed on the second surface of the first substrate;
- une couche d’interconnexions, formée sur la matrice de pixels ; - an interconnection layer, formed on the pixel matrix;
et l’étape bo) est exécutée de sorte que les empreintes sont agencées pour former le matériau à la seconde surface du premier substrat, autour de la matrice de lentilles de focalisation, de manière à épouser le contour de la matrice de pixels. and step bo) is executed so that the imprints are arranged to form the material on the second surface of the first substrate, around the matrix of focusing lenses, so as to follow the outline of the matrix of pixels.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir un capteur d’images de type BSI (« Bach Side Illuminated » en langue anglaise) où la lumière incidente pénètre par le côté opposé de l’empilement où est disposée la couche d’interconnexions, ce qui évite les déperditions énergétiques, et par là-même augmente la sensibilité du capteur d’images. Thus, an advantage obtained is to obtain an image sensor of the BSI (“Bach Side Illuminated” in English) type where the incident light penetrates by the opposite side of the stack where the interconnection layer is arranged, this which prevents energy loss, and thereby increases the sensitivity of the image sensor.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape ao) est exécutée de sorte que l’empilement de chaque puce électronique comprend : According to a characteristic of the invention, step ao) is executed so that the stacking of each electronic chip comprises:
- une couche d’interconnexions, formée sur la matrice de pixels ; - an interconnection layer, formed on the pixel matrix;
- une matrice de lentilles de focalisation, formée sur la couche d’interconnexions ; - a matrix of focusing lenses, formed on the interconnection layer;
et l’étape bo) est exécutée de sorte que les empreintes sont agencées pour former le matériau sur la couche d’interconnexions, autour de la matrice de lentilles de focalisation, de manière à épouser le contour de la matrice de pixels. and step bb) is performed so that the imprints are arranged to form the material on the interconnection layer, around the focusing lens array, so as to match the outline of the pixel array.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir un capteur d’images de type FSI (« Front Side Illuminated » en langue anglaise) où la lumière incidente pénètre par le côté de l’empilement où est disposée la couche d’interconnexions. Thus, an advantage obtained is to obtain an image sensor of the FSI (Front Side Illuminated) type where the incident light penetrates through the side of the stack where the interconnection layer is arranged.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape bo) est exécutée de sorte que la première partie du moule d’injection comporte : According to a characteristic of the invention, step bo) is executed so that the first part of the injection mold comprises:
- une première zone, destinée à recevoir l’ensemble de puces électroniques ; - a first zone, intended to receive the set of electronic chips;
- une deuxième zone, s’étendant autour de la première zone, et munie de plots de contact destinés à être connectés électriquement à la matrice de pixels correspondante. - a second zone, extending around the first zone, and provided with contact pads intended to be electrically connected to the corresponding pixel matrix.
Ainsi, le fait de déporter les plots de contact par rapport aux puces électroniques permet de pouvoir anticiper leur déformation lors de la mise en courbure des puces électroniques, par exemple en les formant sur une surface non-plane. Thus, the fact of moving the contact pads relative to the electronic chips makes it possible to be able to anticipate their deformation when the electronic chips are curved, for example by forming them on a non-planar surface.
Selon une caractéristique de l’invention, la deuxième zone est incurvée selon une forme convexe adaptée de sorte que les plots de contact sont coplanaires à l’issue de l’étape do) dans un plan horizontal. According to a characteristic of the invention, the second zone is curved according to a suitable convex shape so that the contact pads are coplanar at the end of step do) in a horizontal plane.
Ainsi, un avantage procuré est de faciliter une liaison électrique de la puce électronique avec une carte électronique (ou avec un boîtier), par exemple par billage sur les plots de contact, en compensant la mise en courbure des plots de contact provoquée par la mise en courbure des puces électroniques. Thus, an advantage provided is to facilitate an electrical connection of the electronic chip with an electronic card (or with a housing), for example by billing on the pads. contact, by compensating for the curvature of the contact pads caused by the curvature of the electronic chips.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape bo) comporte une étape consistant à faire reposer la deuxième zone sur des piédestaux, agencés de sorte que la base des piédestaux et les extrémités de la deuxième zone incurvée sont coplanaires dans un plan horizontal à l’issue de l’étape do). According to a characteristic of the invention, step bo) comprises a step consisting in resting the second zone on pedestals, arranged so that the base of the pedestals and the ends of the second curved zone are coplanar in a horizontal plane with the outcome of step do).
Ainsi, un avantage procuré est d’améliorer la tenue mécanique du moule d’injection lors de la formation du matériau. En outre, les piédestaux peuvent assurer la fonction de détrompeur permettant de faciliter l’alignement de la puce électronique avec l’axe optique d’un système optique (e.g. un objectif photographique) lors de leur intégration. Thus, an advantage provided is to improve the mechanical strength of the injection mold during the formation of the material. In addition, the pedestals can provide the coding function to facilitate the alignment of the electronic chip with the optical axis of an optical system (e.g. a photographic lens) during their integration.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape bo) est exécutée de sorte que la première zone présente une topologie de surface en forme de parallélépipède rectangle creux. According to a characteristic of the invention, step bo) is executed so that the first zone has a surface topology in the shape of a hollow rectangular parallelepiped.
Ainsi, un avantage procuré par une telle topologie de surface est de pouvoir contrôler ou modifier la courbure des puces électroniques par une épaisseur non constante de la première zone. Thus, an advantage provided by such a surface topology is to be able to control or modify the curvature of the electronic chips by a non-constant thickness of the first zone.
Selon une caractéristique de l’invention, les premier et second coefficients de dilatation thermique sont choisis de sorte que :
Figure imgf000011_0001
According to a characteristic of the invention, the first and second coefficients of thermal expansion are chosen so that:
Figure imgf000011_0001
- a1 est le coefficient de dilatation thermique de l’empilement, - a 1 is the coefficient of thermal expansion of the stack,
- a2 est le coefficient de dilatation thermique du matériau. - a 2 is the coefficient of thermal expansion of the material.
Ainsi, un avantage procuré est d’autoriser des rayons de courbure élevés pour la forme concave, et par là-même pour les puces électroniques. Le rayon de courbure peut être calculé en fonction de a1 et de a2 par la formule de Stoney. Thus, an advantage provided is to allow high radii of curvature for the concave shape, and thereby for electronic chips. The radius of curvature can be calculated as a function of a 1 and a 2 by Stoney's formula.
Selon une caractéristique de l’invention, le matériau possède un module de Young supérieur à 100 MPa, de préférence supérieur à 1 GPa, plus préférentiellement supérieur à 3 GPa. According to a characteristic of the invention, the material has a Young's modulus greater than 100 MPa, preferably greater than 1 GPa, more preferably greater than 3 GPa.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir une rigidité satisfaisante du matériau autorisant la courbure souhaitée de l’empilement lors de l’étape b) ou lors de l’étape do). Thus, an advantage obtained is to obtain a satisfactory rigidity of the material allowing the desired curvature of the stack during step b) or during step do).
Selon une caractéristique de l’invention, le matériau est muni de trous d’interconnexion. Par « trou d’interconnexion » (« via » en langue anglaise), on entend un trou métallisé permettant d’établir une liaison électrique. Dans le cas où le matériau est un polymère thermodurcissable, le trou d’interconnexion est de type TMV (« Through Mold Via » en langue anglaise). According to a characteristic of the invention, the material is provided with interconnection holes. By "interconnection hole"("via" in English) means a metallized hole for establishing an electrical connection. In the case where the material is a thermosetting polymer, the interconnection hole is of the TMV (“Through Mold Via”) type.
Ainsi, un avantage procuré est de pouvoir établir une liaison électrique entre la couche d’interconnexions et une carte électronique (ou un boîtier) par billage ou câblage, lorsque le matériau est formé sur la couche d’interconnexions. Thus, an advantage provided is being able to establish an electrical connection between the interconnection layer and an electronic card (or a housing) by billing or wiring, when the material is formed on the interconnection layer.
L’invention a enfin pour objet une puce électronique, comportant un empilement comprenant : The invention finally relates to an electronic chip, comprising a stack comprising:
- une première couche, comprenant des première et seconde surfaces opposées ; - a first layer, comprising first and second opposite surfaces;
- une matrice de pixels, formée à la première surface de la première couche ; l’empilement possédant une première épaisseur et un premier coefficient de dilatation thermique ; - a matrix of pixels, formed on the first surface of the first layer; the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion;
la puce électronique étant remarquable en ce qu’elle comporte un matériau formé sur l’empilement selon une seconde épaisseur, et de manière à épouser le contour de la matrice de pixels, le matériau possédant un second coefficient de dilatation thermique strictement supérieur au premier coefficient de dilatation thermique ; the electronic chip being remarkable in that it comprises a material formed on the stack according to a second thickness, and so as to match the outline of the pixel matrix, the material having a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient thermal expansion;
et en ce que l’empilement est incurvé selon une forme concave prédéterminée, orientée vers le matériau. and in that the stack is curved in a predetermined concave shape, oriented towards the material.
Selon une caractéristique de l’invention, l’empilement comprend : According to a characteristic of the invention, the stack comprises:
- une matrice de lentilles de focalisation, formée à la seconde surface de la première couche ; - an array of focusing lenses, formed on the second surface of the first layer;
- une couche d’interconnexions, formée sur la matrice de pixels ; - an interconnection layer, formed on the pixel matrix;
et le matériau est formé à la seconde surface de la première couche, autour de la matrice de lentilles de focalisation, de manière à épouser le contour de la matrice de pixels. and the material is formed on the second surface of the first layer, around the matrix of focusing lenses, so as to follow the outline of the matrix of pixels.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir un capteur d’images de type BSI (« Back Side Illuminated » en langue anglaise) où la lumière incidente pénètre par le côté opposé de l’empilement où est disposée la couche d’interconnexions, ce qui évite les déperditions énergétiques, et par là-même augmente la sensibilité du capteur d’images. Thus, an advantage obtained is to obtain an image sensor of the BSI (“Back Side Illuminated”) type where the incident light penetrates by the opposite side of the stack where the interconnection layer is arranged, this which prevents energy loss, and thereby increases the sensitivity of the image sensor.
Selon une caractéristique de l’invention, l’empilement comprend : According to a characteristic of the invention, the stack comprises:
- une couche d’interconnexions, formée sur la matrice de pixels ; - an interconnection layer, formed on the pixel matrix;
- une matrice de lentilles de focalisation, formée sur la couche d’interconnexions ; et le matériau est formé sur la couche d’interconnexions, autour de la matrice de lentilles de focalisation, de manière à épouser le contour de la matrice de pixels. - an array of focusing lenses, formed on the interconnection layer; and the material is formed on the interconnection layer, around the matrix of focusing lenses, so as to follow the outline of the matrix of pixels.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir un capteur d’images de type FSI (« Front Side Illuminated » en langue anglaise) où la lumière incidente pénètre par le côté de l’empilement où est disposée la couche d’interconnexions. Thus, an advantage obtained is to obtain an image sensor of the FSI (Front Side Illuminated) type where the incident light penetrates through the side of the stack where the interconnection layer is arranged.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
D’autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans l’exposé détaillé de différents modes de réalisation de l’invention, l’exposé étant assorti d’exemples et de références aux dessins joints. Other characteristics and advantages will appear in the detailed description of different embodiments of the invention, the presentation being accompanied by examples and references to the attached drawings.
Figures la à 1j sont des vues schématiques en coupe illustrant un premier mode de mise en œuvre d’un procédé selon l’invention. Figures la to 1j are schematic sectional views illustrating a first mode of implementation of a method according to the invention.
Figures 2a à 2g sont des vues schématiques en coupe illustrant un deuxième mode de mise en œuvre d’un procédé selon l’invention. Figures 2a to 2g are schematic sectional views illustrating a second embodiment of a method according to the invention.
Figures 3a à 3f sont des vues schématiques en coupe illustrant un troisième mode de mise en œuvre d’un procédé selon l’invention. Figures 3a to 3f are schematic sectional views illustrating a third embodiment of a method according to the invention.
Figures 4a à 4f sont des vues schématiques en coupe illustrant un quatrième mode de mise en œuvre d’un procédé selon l’invention. Figures 4a to 4f are schematic sectional views illustrating a fourth embodiment of a method according to the invention.
Figure 5 est une vue schématique en perspective (par l’arrière) d’une portion du moule d’injection illustrant la présence de piédestaux. Figure 5 is a schematic perspective view (from the rear) of a portion of the injection mold illustrating the presence of pedestals.
Figure 6 est une vue schématique de côté de la portion du moule d’injection illustrée à la figure 5, retournée, en position fonctionnelle. Figure 6 is a schematic side view of the portion of the injection mold illustrated in Figure 5, turned over, in the functional position.
Figure 7 est une vue schématique en perspective illustrant une forme pour la zone de réception de la puce électronique sur la première partie du moule d’injection. Figure 7 is a schematic perspective view illustrating a shape for the receiving area of the electronic chip on the first part of the injection mold.
Figure 8 est une vue schématique illustrant l’intégration d’une puce électronique selon l’invention à un système optique. Figure 8 is a schematic view illustrating the integration of an electronic chip according to the invention in an optical system.
Il est à noter que les dessins décrits ci-avant sont schématiques et ne sont pas à l’échelle par souci de lisibilité et pour simplifier leur compréhension. It should be noted that the drawings described above are schematic and are not to scale for the sake of readability and to simplify their understanding.
Exposé détaillé des modes de réalisation Detailed description of the embodiments
Les éléments identiques ou assurant la même fonction porteront les mêmes références pour les différents modes de réalisation, par souci de simplification. Mise en courbure à l’échelle de la tranche Identical elements or ensuring the same function will have the same references for the different embodiments, for the sake of simplification. Curvature at the scale of the slice
Un objet de l’invention est un procédé de mise en courbure collective d’un ensemble de puces électroniques P, comportant les étapes : An object of the invention is a method of collective curvature of a set of electronic chips P, comprising the steps:
a) prévoir l’ensemble de puces électroniques P, comportant : a) provide for the set of electronic chips P, comprising:
- un empilement comprenant : - a stack comprising:
une première couche 1, comprenant des première et seconde surfaces 10, 11 opposées, a first layer 1, comprising first and second opposite surfaces 10, 11,
un ensemble de matrices de pixels 2, formé à la première surface 10 de la première couche 1 ; l’empilement possédant une première épaisseur et un premier coefficient de dilatation thermique ; a set of pixel arrays 2, formed at the first surface 10 of the first layer 1; the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion;
- un matériau 4, possédant une seconde épaisseur, un second coefficient de dilatation thermique strictement supérieur au premier coefficient de dilatation thermique, et une température de formation, le matériau 4 étant formé sur l’empilement de manière à épouser le contour des matrices de pixels 2 ; - a material 4, having a second thickness, a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion, and a forming temperature, the material 4 being formed on the stack so as to match the outline of the pixel arrays 2;
b) découper les puces électroniques P de manière à libérer les contraintes thermomécaniques subies par l’empilement ; la température de formation, le ratio entre les premier et second coefficients de dilatation thermique et le ratio entre les première et seconde épaisseurs étant adaptés de sorte qu’à l’issue de l’étape b), l’empilement est incurvé selon une forme concave prédéterminée, orientée vers le matériau 4, à une température de fonctionnement donnée des puces électroniques (P). b) cutting the electronic chips P so as to release the thermomechanical stresses undergone by the stack; the formation temperature, the ratio between the first and second coefficients of thermal expansion and the ratio between the first and second thicknesses being adapted so that at the end of step b), the stack is curved in a shape predetermined concave, oriented towards the material 4, at a given operating temperature of the electronic chips (P).
Première couche First layer
La première couche 1 est avantageusement obtenue à partir d’un premier substrat 1’ aminci pour favoriser la mise en courbure des puces électroniques P. La première couche 1 présente avantageusement une épaisseur inférieure à 500 gm, préférentiellement inférieure à 100 gm, plus préférentiellement inférieure à 50 mm. Une telle gamme d’épaisseur permet de favoriser la mise en courbure lors de l’étape b). La première couche 1 est avantageusement réalisée dans un matériau semi-conducteur, de préférence le silicium. The first layer 1 is advantageously obtained from a first substrate 1 ′ thinned to promote the curvature of the electronic chips P. The first layer 1 advantageously has a thickness less than 500 gm, preferably less than 100 gm, more preferably less at 50 mm. Such a thickness range makes it possible to favor the curvature during step b). The first layer 1 is advantageously made of a semiconductor material, preferably silicon.
Capteur d’images BSI BSI image sensor
L’étape a) peut être exécutée de sorte que : Step a) can be performed so that:
- l’empilement comprend : - the stack includes:
un ensemble de matrices de lentilles de focalisation 3, formé à la seconde surface 11 de la première couche 1 , a set of matrices of focusing lenses 3, formed on the second surface 11 of the first layer 1,
une couche d’interconnexions 5, formée sur les matrices de pixels 2 ; - le matériau 4 est formé à la seconde surface 11 de la première couche 1, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation 3, de manière à épouser le contour des matrices de pixels 2. an interconnection layer 5, formed on the pixel arrays 2; the material 4 is formed on the second surface 11 of the first layer 1, following the contour of the matrices of focusing lenses 3, so as to follow the contour of the matrices of pixels 2.
Ainsi, lorsque la puce électronique P est un capteur d’images de type BSI (« Bach Side Illuminated » en langue anglaise), la lumière incidente pénètre par le côté opposé de l’empilement où est disposée la couche d’interconnexions 5, ce qui évite les déperditions énergétiques, et par là-même augmente la sensibilité du capteur d’images. Thus, when the electronic chip P is an image sensor of BSI (“Bach Side Illuminated” in English) type, the incident light penetrates through the opposite side of the stack where the interconnection layer 5 is arranged, this which prevents energy loss, and thereby increases the sensitivity of the image sensor.
Il est à noter que les matrices de lentilles de focalisation 3 sont optionnelles pour certains types de capteurs, notamment pour les capteurs infrarouges refroidis. It should be noted that the matrices of focusing lenses 3 are optional for certain types of sensors, in particular for cooled infrared sensors.
Capteur d’images FSI FSI image sensor
L’étape a) peut être exécutée de sorte que : Step a) can be performed so that:
- l’empilement comprend : - the stack includes:
une couche d’interconnexions 5, formée sur les matrices de pixels 2, an interconnection layer 5, formed on the pixel arrays 2,
un ensemble de matrices de lentilles de focalisation 3, formé sur la couche d’interconnexions 5 ; a set of focusing lens arrays 3, formed on the interconnection layer 5;
- le matériau 4 est formé sur la couche d’interconnexions 5, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation 3, de manière à épouser le contour des matrices de pixels - the material 4 is formed on the interconnection layer 5, following the contour of the matrices of focusing lenses 3, so as to match the contour of the matrixes of pixels
2. 2.
Ainsi, lorsque la puce électronique P est un capteur d’images de type FSI (« Front Side Illuminated » en langue anglaise), la lumière incidente pénètre par le côté de l’empilement où est disposée la couche d’interconnexions 5. Thus, when the electronic chip P is an image sensor of FSI (“Front Side Illuminated”) type, the incident light penetrates through the side of the stack where the interconnection layer 5 is arranged.
Il est à noter que les matrices de lentilles de focalisation 3 sont optionnelles pour certains types de capteurs, notamment pour les capteurs infrarouges refroidis. It should be noted that the matrices of focusing lenses 3 are optional for certain types of sensors, in particular for cooled infrared sensors.
Couche d’interconnexions Interconnection layer
La couche d’interconnexions 5 est un empilement de niveaux d’interconnexions comprenant des pistes métalliques noyées dans un matériau diélectrique. A titre d’exemples non limitatifs, les pistes métalliques peuvent être réalisées en cuivre ou en aluminium, et le matériau diélectrique peut être organique (un polymère tel qu’un polyimide, ou ALX commercialisé par la société ASAHI GLASS) ou inorganique (SiCh, SiN...). La couche d’interconnexion 5 peut être une couche de redistribution (RDL pour « ReDistnbution Loyer») des connexions électriques au sein d’un interposeur. Matrices de pixels The interconnection layer 5 is a stack of interconnection levels comprising metallic tracks embedded in a dielectric material. By way of nonlimiting examples, the metal tracks can be made of copper or aluminum, and the dielectric material can be organic (a polymer such as a polyimide, or ALX sold by the company ASAHI GLASS) or inorganic (SiCh, SiN ...). The interconnection layer 5 can be a redistribution layer (RDL for “ReDistnbution Loyer”) of the electrical connections within an interposer. Pixel arrays
Les pixels 2 peuvent être des cellules photosensibles (appelées également photosites) dans le cas d’une puce électronique P d’un capteur d’images. The pixels 2 can be photosensitive cells (also called photosites) in the case of an electronic chip P of an image sensor.
Les pixels 2 peuvent être des cellules émettrices de lumière (ou émissives) dans le cas d’une puce électronique P d’un afficheur. The pixels 2 can be light emitting cells (or emitting cells) in the case of an electronic chip P of a display.
Lorsque la puce électronique P est un capteur d’images, les matrices de pixels 2 sont avantageusement munies de photodiodes (non illustrées). Les matrices de pixels 2 sont avantageusement munies de circuits de type CMOS (« Complementary Métal Oxide S emiconductor» en langue anglaise) configurés pour traiter le signal électrique généré par les photodiodes (amplification du signal, sélection du pixel...). When the electronic chip P is an image sensor, the pixel arrays 2 are advantageously provided with photodiodes (not shown). The pixel arrays 2 are advantageously provided with CMOS type circuits (“Complementary Metal Oxide Semiconductor” in English) configured to process the electrical signal generated by the photodiodes (signal amplification, pixel selection, etc.).
Lorsque la puce électronique P est un afficheur, les matrices de pixels 2 sont avantageusement munies de diodes électroluminescentes (non illustrées). Les matrices de pixels 2 sont avantageusement munies de circuits de type CMOS configurés pour commander les diodes électroluminescentes. When the electronic chip P is a display, the pixel arrays 2 are advantageously provided with light-emitting diodes (not shown). The pixel arrays 2 are advantageously provided with CMOS type circuits configured to control the light-emitting diodes.
Les matrices de pixels 2 sont avantageusement munies de filtres colorés (non illustrés). Lorsque la puce électronique P est un capteur d’images, les filtres colorés sont avantageusement agencés en matrice de Bayer. Les filtres colorés sont interposés entre les matrices de pixels 2 et les matrices de lentilles de focalisation 3. The pixel arrays 2 are advantageously provided with colored filters (not shown). When the electronic chip P is an image sensor, the color filters are advantageously arranged in a Bayer matrix. The color filters are interposed between the pixel arrays 2 and the focusing lens arrays 3.
Matrices de lentilles de focalisation Focusing lens arrays
Dans le cas d’une puce électronique P d’un capteur d’images comportant des matrices de lentilles de focalisation 3, les lentilles de focalisation 3 sont convergentes de manière à concentrer la lumière incidente vers les matrices de pixels 2. Chaque lentille de focalisation 3 est associée à un pixel. Les lentilles de focalisation 3 sont préférentiellement des microlentilles. In the case of an electronic chip P of an image sensor comprising arrays of focusing lenses 3, the focusing lenses 3 are convergent so as to concentrate the incident light towards the pixel arrays 2. Each focusing lens 3 is associated with a pixel. The focusing lenses 3 are preferably microlenses.
Matériau Material
Le matériau 4 est solidaire mécaniquement de l’empilement. Lorsque la puce électronique P est un capteur d’images BSI, le matériau 4 est solidaire mécaniquement de la seconde surface 11 de la première couche 1. Lorsque la puce électronique P est un capteur d’images FSI, le matériau 4 est solidaire mécaniquement de la couche d’interconnexions 5. A cet effet, le matériau 4 est choisi de manière à présenter une énergie d’adhérence satisfaisante pour obtenir la mise en courbure et éviter son décollement de l’empilement à la température de fonctionnement donnée des puces électroniques P. Les premier et second coefficients de dilatation thermique sont avantageusement choisis de sorte que : The material 4 is mechanically secured to the stack. When the electronic chip P is a BSI image sensor, the material 4 is mechanically secured to the second surface 11 of the first layer 1. When the electronic chip P is an FSI image sensor, the material 4 is mechanically secured to the interconnection layer 5. For this purpose, the material 4 is chosen so as to have a satisfactory adhesion energy in order to obtain the curvature and to prevent its separation from the stack at the given operating temperature of the electronic chips P . The first and second coefficients of thermal expansion are advantageously chosen so that:
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0001
Il est possible de mesurer le coefficient de dilatation thermique de l’empilement par une technique connue de l’homme du métier, comme décrit dans le chapitre 2 du document « ASM Ready Reference : Thermal Properties of Metals », ASM International, 2002, ou encore dans le document B. Cassel et al., « Coejfiàent of Thermal Expansion Measurement using the TMA 4000 », PerkinElmer, Inc., 2013. It is possible to measure the thermal expansion coefficient of the stack by a technique known to those skilled in the art, as described in chapter 2 of the document "ASM Ready Reference: Thermal Properties of Metals", ASM International, 2002, or also in the document B. Cassel et al., “Coejfiàent of Thermal Expansion Measurement using the TMA 4000”, PerkinElmer, Inc., 2013.
En première approximation, le coefficient de dilatation thermique de l’empilement est sensiblement égal au coefficient de dilatation thermique de la première couche 1 dans la mesure où l’épaisseur de la première couche 1 est prédominante dans l’empilement. Lorsque la première couche 1 est réalisée en silicium, a1 est de l’ordre de
Figure imgf000017_0004
, On choisira donc le matériau 4 avec a2 tel que
Figure imgf000017_0002
préférentiellement
Figure imgf000017_0003
4. Le rayon de courbure obtenu à l’issue de l’étape b) peut être calculé en fonction de a1 et a2 grâce à la formule de Stoney, connue de l’homme du métier.
As a first approximation, the coefficient of thermal expansion of the stack is substantially equal to the coefficient of thermal expansion of the first layer 1 insofar as the thickness of the first layer 1 is predominant in the stack. When the first layer 1 is made of silicon, a 1 is of the order of
Figure imgf000017_0004
, We will therefore choose the material 4 with a 2 such that
Figure imgf000017_0002
preferentially
Figure imgf000017_0003
4 . The radius of curvature obtained at the end of step b) can be calculated as a function of a 1 and a2 using the Stoney formula, known to those skilled in the art.
Le matériau 4 possède avantageusement un module de Young supérieur à 100 MPa, de préférence supérieur à 1 GPa, plus préférentiellement supérieur à 3 GPa. The material 4 advantageously has a Young's modulus greater than 100 MPa, preferably greater than 1 GPa, more preferably greater than 3 GPa.
Le matériau 4 présente avantageusement une seconde épaisseur comprise entre 120 gm et 600 mm. Le matériau 4 peut être monocouche ou mulficouche. En première approximation, le ratio entre la première épaisseur (de l’empilement) et la seconde épaisseur (du matériau 4) qui influence la courbure de la forme concave peut être considéré comme gouverné par le ratio entre l’épaisseur de la première couche 1 et la seconde épaisseur dans la mesure où l’épaisseur de la première couche 1 est prédominante dans l’empilement. On choisira de préférence une seconde épaisseur du matériau 4 de l’ordre de 2,5 fois supérieure à l’épaisseur de la première couche 1 lorsque la première couche 1 est en silicium afin d’optimiser la courbure de la forme concave selon l’application envisagée. The material 4 advantageously has a second thickness of between 120 μm and 600 mm. The material 4 can be single-layer or multi-layer. As a first approximation, the ratio between the first thickness (of the stack) and the second thickness (of material 4) which influences the curvature of the concave shape can be considered as governed by the ratio between the thickness of the first layer 1 and the second thickness insofar as the thickness of the first layer 1 is predominant in the stack. A second thickness of the material 4 will preferably be chosen of the order of 2.5 times greater than the thickness of the first layer 1 when the first layer 1 is made of silicon in order to optimize the curvature of the concave shape according to the intended application.
L’étape a) peut être exécutée de sorte que le matériau 4 est un polymère thermodurcissable, de préférence choisi parmi une résine époxy et une résine polysiloxane. Le cas échéant, le second coefficient de dilatation thermique est le coefficient de dilatation thermique du polymère durci. A titre d’exemples non limitatifs, le polymère thermodurcissable peut être : - une résine époxy, avec un module de Young de l’ordre de 9 GPa, a2 compris entre 3,1
Figure imgf000018_0001
, , et une température de réticulation de l’ordre de 71°C ;
Step a) can be carried out so that the material 4 is a thermosetting polymer, preferably chosen from an epoxy resin and a polysiloxane resin. Where appropriate, the second coefficient of thermal expansion is the coefficient of thermal expansion of the cured polymer. By way of nonlimiting examples, the thermosetting polymer can be: - an epoxy resin, with a Young's modulus of the order of 9 GPa, has 2 between 3.1
Figure imgf000018_0001
,, and a crosslinking temperature of the order of 71 ° C;
- une résine polysiloxane, avec un module de Young de l’ordre de 3,3 GPa, a2 compris entre 2
Figure imgf000018_0002
, et une température de réticulation de l’ordre de 180°C.
- a polysiloxane resin, with a Young's modulus of the order of 3.3 GPa, has 2 between 2
Figure imgf000018_0002
, and a crosslinking temperature of the order of 180 ° C.
Le polymère thermodurcissable possède une température de formation (e.g. température de réticulation) strictement supérieure à la température de fonctionnement donnée des puces électroniques P. The thermosetting polymer has a formation temperature (e.g. crosslinking temperature) strictly higher than the given operating temperature of the electronic chips P.
Le matériau 4 peut être muni de trous d’interconnexion 40. Le matériau 4 est préférentiellement un matériau diélectrique. The material 4 can be provided with interconnection holes 40. The material 4 is preferably a dielectric material.
Découpe de l’étape b) Cutout of step b)
A titre d’exemples non limitatifs, l’étape b) peut être exécutée à l’aide d’une scie circulaire de précision, avec une lame à âme métallique ou à âme résinoïde diamantée. As non-limiting examples, step b) can be carried out using a precision circular saw, with a blade with a metallic core or with a diamond resinoid core.
Les puces électroniques P individualisées après l’étape b) sont destinées à être connectées à une carte électronique C par billage ou câblage, comme illustré aux figures 1j, 2g, 3e, 3f et 8. The electronic chips P individualized after step b) are intended to be connected to an electronic card C by billing or wiring, as illustrated in FIGS. 1j, 2g, 3e, 3f and 8.
Forme concave prédéterminée Pre-determined concave shape
La forme concave prédéterminée peut avoir un rayon de courbure constant ou variable (de même signe). La forme concave prédéterminée peut être asphérique. Le rayon de courbure (constant ou variable) est prédéterminé selon l’application envisagée. The predetermined concave shape can have a constant or variable radius of curvature (of the same sign). The predetermined concave shape can be aspherical. The radius of curvature (constant or variable) is predetermined depending on the intended application.
Mise en courbure à l’échelle de la tranche, mode n°1 : application au capteur d’image BSI Bending at the scale of the slice, mode n ° 1: application to the BSI image sensor
Ce mode de mise en œuvre est illustré aux figures la à 1j. This mode of implementation is illustrated in Figures la to 1d.
L’étape a) peut être exécutée de sorte qu’un substrat temporaire 6 est assemblé à la couche d’interconnexions 5 (illustré à la figure le). L’étape b) est avantageusement précédée des étapes consistant à : Step a) can be carried out so that a temporary substrate 6 is assembled to the interconnection layer 5 (illustrated in FIG. Le). Step b) is advantageously preceded by the steps of:
- assembler l’ensemble de puces électroniques P à un substrat support 7, via le matériau 4, de sorte que les matrices de lentilles de focalisation 3 sont face au substrat support 7 (illustré à la figure lg) ; puis - Assemble the set of electronic chips P to a support substrate 7, via the material 4, so that the matrices of focusing lenses 3 are facing the support substrate 7 (illustrated in Figure lg); then
- retirer le substrat temporaire 6 (illustré à la figure lg). - remove the temporary substrate 6 (illustrated in Figure lg).
Le substrat temporaire 6 peut être une tranche de silicium ou de verre. Le substrat temporaire 6 peut être assemblé à la couche d’interconnexions 5 à l’aide d’une colle temporaire. L’étape b) est avantageusement précédée d’une étape consistant à former des billes de soudure BS sur la couche d’interconnexions 5 après le retrait du substrat temporaire 6 (illustré à la figure lh). The temporary substrate 6 can be a wafer of silicon or glass. The temporary substrate 6 can be assembled to the interconnection layer 5 using a temporary adhesive. Step b) is advantageously preceded by a step consisting in forming solder balls BS on the interconnection layer 5 after the removal of the temporary substrate 6 (illustrated in FIG. 1h).
Le substrat support 7 peut être un film adhésif, agencé du côté du matériau 4, et aspiré par un plateau de maintien à vide d’une tranche (« vacuum chuck » en langue anglaise). The support substrate 7 can be an adhesive film, arranged on the side of the material 4, and sucked in by a vacuum holding plate of a wafer ("vacuum chuck" in English).
L’étape a) comporte avantageusement les étapes : Step a) advantageously comprises the steps:
ai) prévoir un premier substrat 1’, comprenant des première et seconde surfaces 10, 11 opposées ; ai) providing a first substrate 1 ’, comprising first and second opposite surfaces 10, 11;
a2 ) former l’ensemble de matrices de pixels 2 à la première surface 10 du premier substrat 1’ ; (illustré à la figure la) a 2 ) forming the set of pixel arrays 2 at the first surface 10 of the first substrate 1 '; (illustrated in figure la)
a3) former la couche d’interconnexions 5 sur les matrices de pixels 2 ; (illustré à la figure lb) a 3 ) forming the interconnection layer 5 on the pixel arrays 2; (illustrated in figure lb)
a4) assembler le substrat temporaire 6 à la couche d’interconnexions 5 ; (illustré à la figure le) a 4 ) assembling the temporary substrate 6 to the interconnection layer 5; (illustrated in figure le)
as) amincir le premier substrat 1’ jusqu’à l’obtention de la première couche 1, de préférence par polissage mécano-chimique ; (illustré à la figure ld) as) thin the first substrate 1 ′ until the first layer 1 is obtained, preferably by chemical mechanical polishing; (illustrated in figure ld)
a6) former l’ensemble de matrices de lentilles de focalisation 3 à la seconde surface 11 de la première couche 1 ; (illustré à la figure 1 e) a 6 ) forming the set of focusing lens arrays 3 at the second surface 11 of the first layer 1; (illustrated in Figure 1 e)
a 7) former le matériau 4 à la seconde surface 11 de la première couche 1, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation 3, de manière à épouser le contour des matrices de pixels 2 (illustré à la figure lf). a 7 ) forming the material 4 at the second surface 11 of the first layer 1, following the contour of the matrices of focusing lenses 3, so as to follow the contour of the matrices of pixels 2 (illustrated in FIG. 1f).
L’utilisation du substrat temporaire 6 autorise l’amincissement du premier substrat 1’ afin d’assurer la tenue mécanique de l’empilement. The use of the temporary substrate 6 allows the first substrate 1 to be thinned in order to ensure the mechanical strength of the stack.
L’étape a 7) peut être exécutée par photolithographie. L’étape a 7) est avantageusement exécutée par moulage, à l’aide d’un moule d’injection (non illustré à la figure lf), de manière à obtenir un meilleur contrôle de l’épaisseur et de la forme du matériau 4. Le moule d’injection comporte : Step a 7 ) can be carried out by photolithography. Step a 7 ) is advantageously carried out by molding, using an injection mold (not illustrated in FIG. 1f), so as to obtain better control of the thickness and of the shape of the material 4 The injection mold includes:
- une première partie, adaptée pour recevoir l’empilement ; - a first part, adapted to receive the stack;
- une seconde partie, comprenant des empreintes agencées pour former le matériau 4 à la seconde surface 11 de la première couche 1, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation 3, de manière à épouser le contour des matrices de pixels 2. a second part, comprising imprints arranged to form the material 4 at the second surface 11 of the first layer 1, following the contour of the matrices of focusing lenses 3, so as to follow the contour of the matrices of pixels 2.
La première partie du moule d’injection comporte avantageusement des piédestaux agencés pour assurer la fonction de détrompeur, ce qui permet de faciliter l’alignement des puces électronique P avec l’axe optique d’un système optique (e.g. un objectif photographique) lors de leur intégration. Mise en courbure à l’échelle de la tranche, mode n°2 : application au capteur d’image FSI The first part of the injection mold advantageously includes pedestals arranged to perform the polarizing function, which makes it easier to align the electronic chips P with the optical axis of an optical system (eg a photographic objective) during their integration. Curvature at the slice scale, mode n ° 2: application to the FSI image sensor
Ce mode de mise en œuvre est illustré aux figures 2a à 2g. This mode of implementation is illustrated in Figures 2a to 2g.
L’étape a) peut être exécutée de sorte qu’un substrat temporaire 6 est assemblé au matériau 4 et aux matrices de lentilles de focalisation 3 (illustré à la figure 2d). L’étape b) est avantageusement précédée des étapes consistant à : Step a) can be carried out so that a temporary substrate 6 is assembled to the material 4 and to the arrays of focusing lenses 3 (illustrated in FIG. 2d). Step b) is advantageously preceded by the steps of:
- assembler l’ensemble de puces électroniques P à un substrat support 7, via la seconde surface 11 de la première couche 1 ; (illustré à la figure 2e) puis - Assemble the set of electronic chips P to a support substrate 7, via the second surface 11 of the first layer 1; (illustrated in Figure 2e) then
- retirer le substrat temporaire 6 (illustré à la figure 2e). - remove the temporary substrate 6 (illustrated in Figure 2e).
Le substrat support 7 peut être un film adhésif, agencé du côté de la seconde surface 11 de la première couche 1, et aspiré par un plateau de maintien à vide d’une tranche (« vacuum chuck » en langue anglaise). The support substrate 7 may be an adhesive film, arranged on the side of the second surface 11 of the first layer 1, and sucked in by a plate for maintaining the vacuum of a wafer ("vacuum chuck" in English).
L’étape a) comporte avantageusement les étapes : Step a) advantageously comprises the steps:
a’i) prévoir un premier substrat 1’, comprenant des première et seconde surfaces 10, 11 opposées ; a’i) providing a first substrate 1 ’, comprising first and second opposite surfaces 10, 11;
a’2) former l’ensemble de matrices de pixels 2 à la première surface 10 du premier substrat a’2) form the set of pixel arrays 2 at the first surface 10 of the first substrate
1’ ; (illustré à la figure 2a) 1 ’; (illustrated in figure 2a)
a’3) former la couche d’interconnexions 5 sur les matrices de pixels 2 ; (illustré à la figure 2a) a’3) forming the interconnection layer 5 on the pixel arrays 2; (illustrated in figure 2a)
a’4) former l’ensemble de matrices de lentilles de focalisation 3 sur la couche d’interconnexions 5 ; (illustré à la figure 2b) a’4) forming the set of focusing lens arrays 3 on the interconnection layer 5; (illustrated in Figure 2b)
a’5) former le matériau 4 sur la couche d’interconnexions 5, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation 3, de manière à épouser le contour des matrices de pixels a’5) form the material 4 on the interconnection layer 5, following the outline of the focusing lens arrays 3, so as to match the outline of the pixel arrays
2 ; (illustré à la figure 2c) 2; (illustrated in Figure 2c)
a7) assembler le substrat temporaire 6 au matériau 4 et aux matrices de lentilles de focalisation 3 ; (illustré à la figure 2d) a7) assembling the temporary substrate 6 to the material 4 and to the matrices of focusing lenses 3; (illustrated in Figure 2d)
a’7) amincir le premier substrat (1’) jusqu’à l’obtention de la première couche (1), de préférence par polissage mécano-chimique (illustré à la figure 2d). a ' 7 ) thin the first substrate (1') until the first layer (1) is obtained, preferably by chemical mechanical polishing (illustrated in Figure 2d).
L’utilisation du substrat temporaire 6 autorise l’amincissement du premier substrat 1’ afin d’assurer la tenue mécanique de l’empilement. The use of the temporary substrate 6 allows the first substrate 1 to be thinned in order to ensure the mechanical strength of the stack.
Avant l’étape a’5), l’étape a) peut comporter une étape consistant à former des trous d’interconnexion 40 entre les matrices de lentilles de focalisation 3. Pour ce faire, des piliers métalliques 40, de préférence en aluminium ou en cuivre, sont formés sur la couche d’interconnexions 5, entre les matrices de lentilles de focalisation 3. Plus précisément, à titre d’exemple, une couche de germination métallique (« seed loyer » en langue anglaise) peut être déposée sur la couche d’interconnexions 5, permettant le contact électrique pleine plaque pour la future croissance électrochimique des piliers métalliques 40. La couche de germination peut présenter une épaisseur de l’ordre de 300 nm. Ensuite, une résine de photolithographie peut être déposée sur la couche de germination, puis exposée à un rayonnement ultraviolet à travers un masque de manière à former des motifs délimitant les futurs piliers métalliques 40. L’épaisseur de la résine de photolithographie est choisie de manière à être égale à la hauteur des futurs piliers métalliques 40. La couche de germination est ensuite polarisée dans un bain dédié permettant la croissance électrochimique des piliers métalliques 40. Enfin, la résine de photolithographie est retirée et la partie de la couche de germination s’étendant sous la résine de photolithographie lors de la croissance électrochimique est gravée. L’étape a’s) peut alors être exécutée en moulant le matériau 4 autour des piliers métalliques 40 de sorte que les trous d’interconnexion 40 forment des TMV. Les TMV peuvent avoir une forme rectiligne ou conique. Il est possible de former une couche de protection des matrices de lentilles de focalisation 3 avant le moulage du matériau 4 autour des piliers métalliques 40. Le moulage du matériau 4 peut être suivi d’une étape d’aplanissement du matériau 4. Before step a ' 5 ), step a) may include a step consisting in forming interconnection holes 40 between the matrices of focusing lenses 3. To do this, metal pillars 40, preferably made of aluminum or made of copper, are formed on the interconnection layer 5, between the matrices of focusing lenses 3. More specifically, by way of example, a metallic germination layer (“seed rent” in English) can be deposited on the interconnection layer 5, allowing full plate electrical contact for the future electrochemical growth of the metal pillars 40. The germination layer may have a thickness of the order of 300 nm. Then, a photolithography resin can be deposited on the germination layer, then exposed to ultraviolet radiation through a mask so as to form patterns delimiting the future metal pillars 40. The thickness of the photolithography resin is chosen so to be equal to the height of the future metal pillars 40. The germination layer is then polarized in a dedicated bath allowing the electrochemical growth of the metal pillars 40. Finally, the photolithography resin is removed and the part of the germination layer s extending under the photolithography resin during electrochemical growth is etched. Step a's) can then be carried out by molding the material 4 around the metal pillars 40 so that the interconnection holes 40 form TMVs. TMVs can have a straight or conical shape. It is possible to form a protective layer of the matrices of focusing lenses 3 before molding the material 4 around the metal pillars 40. The molding of the material 4 can be followed by a step of flattening the material 4.
En raison de la topologie de surface, l’étape a/) est exécutée par une technique particulière, telle que le procédé CONDOx connu de l’homme du métier, notamment décrit dans le document US 2017/0062278. Le substrat temporaire 6 peut comporter une résine durcissable aux rayons ultraviolets (e.g. la résine ResiFlat commercialisée par DISCO Corporation ou la résine Temploc commercialisée par DENKA), assemblée au matériau 4 et aux matrices de lentilles de focalisation 3 par l’intermédiaire d’un film protecteur. En effet, le matériau 4 et les matrices de lentilles de focalisation 3 sont préalablement recouverts d’un film protecteur. La résine est assemblée au film protecteur grâce à un support assurant la tenue mécanique de la résine, le support pouvant être réalisé en verre ou en polytéréphtalate d’éthylène (PET). Le substrat temporaire 6 peut être retiré ultérieurement en retirant dans un premier temps la résine et le support, puis en retirant dans un second temps le film protecteur par un traitement adapté, par exemple par rayonnement ultraviolets ou par un agent chimique. Due to the surface topology, step a /) is carried out by a particular technique, such as the CONDOx method known to a person skilled in the art, in particular described in document US 2017/0062278. The temporary substrate 6 may comprise a resin curable by ultraviolet rays (eg the ResiFlat resin sold by DISCO Corporation or the Temploc resin sold by DENKA), assembled with the material 4 and the matrices of focusing lenses 3 by means of a film. protective. Indeed, the material 4 and the matrices of focusing lenses 3 are previously covered with a protective film. The resin is assembled to the protective film using a support ensuring the mechanical strength of the resin, the support being able to be made of glass or polyethylene terephthalate (PET). The temporary substrate 6 can be removed later by first removing the resin and the support, then secondly removing the protective film by a suitable treatment, for example by ultraviolet radiation or by a chemical agent.
Mise en courbure à l’échelle de la tranche, mode n°3 : application au capteur d’image FSI Bending at the edge of the slice, mode n ° 3: application to the FSI image sensor
Ce mode de mise en œuvre est illustré aux figures 3a à 3f. This mode of implementation is illustrated in Figures 3a to 3f.
L’étape a) peut comporter les étapes : Step a) can include the steps:
a”i) prévoir un premier substrat 1’, comprenant des première et seconde surfaces 10, 11 opposées ; a.” 2) former l’ensemble de matrices de pixels 2 à la première surface 10 du premier substrat 1’ ; a ”i) providing a first substrate 1 ′, comprising first and second opposite surfaces 10, 11; at." 2) forming the set of pixel arrays 2 at the first surface 10 of the first substrate 1 ';
a”3) former la couche d’interconnexions 5 sur les matrices de pixels 2 ; a ”3) form the interconnection layer 5 on the pixel arrays 2;
a’h) former l’ensemble de matrices de lentilles de focalisation 3 sur la couche d’interconnexions 5 ; (illustré à la figure 3c) a’h) forming the set of focusing lens arrays 3 on the interconnection layer 5; (illustrated in Figure 3c)
a”5) former le matériau 4 sur la couche d’interconnexions 5, en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation 3, de manière à épouser le contour des matrices de pixels 2 ; (illustré à la figure 3d) a ”5) forming the material 4 on the interconnection layer 5, following the outline of the focusing lens arrays 3, so as to match the outline of the pixel arrays 2; (illustrated in figure 3d)
a”6) assembler un substrat support 7 au matériau 4 de sorte que les matrices de lentilles de focalisation 3 sont face au substrat support 7 ; (illustré à la figure 3d) a ” 6 ) assembling a support substrate 7 to the material 4 so that the matrices of focusing lenses 3 are facing the support substrate 7; (illustrated in figure 3d)
a’7) amincir le premier substrat 1’ jusqu’à l’obtention de la première couche 1, de préférence par polissage mécano-chimique (illustré à la figure 3d). a’7) thin the first substrate 1 ’until the first layer 1 is obtained, preferably by chemical mechanical polishing (illustrated in FIG. 3d).
Comme illustré à la figure 3b, avant l’étape a”s), l’étape a) peut comporter une étape consistant à former des trous d’interconnexion 40 entre les matrices de lentilles de focalisation 3. Pour ce faire, des piliers métalliques 40, de préférence en aluminium ou en cuivre, sont formés sur la couche d’interconnexions 5, entre les matrices de lentilles de focalisation 3. Plus précisément, à titre d’exemple, une couche de germination métallique (« seed loyer » en langue anglaise) peut être déposée sur la couche d’interconnexions 5, permettant le contact électrique pleine plaque pour la future croissance électrochimique des piliers métalliques 40. La couche de germination peut présenter une épaisseur de l’ordre de 300 nm. Ensuite, une résine de photolithographie peut être déposée sur la couche de germination, puis exposée à un rayonnement ultraviolet à travers un masque de manière à former des motifs délimitant les futurs piliers métalliques 40. L’épaisseur de la résine de photolithographie est choisie de manière à être égale à la hauteur des futurs piliers métalliques 40. La couche de germination est ensuite polarisée dans un bain dédié permettant la croissance électrochimique des piliers métalliques 40. Enfin, la résine de photolithographie est retirée et la partie de la couche de germination s’étendant sous la résine de photolithographie lors de la croissance électrochimique est gravée. L’étape a”s) peut alors être exécutée en moulant le matériau 4 autour des piliers métalliques 40 de sorte que les trous d’interconnexion 40 forment des TMV. Les TMV peuvent avoir une forme rectiligne ou conique. Il est possible de former une couche de protection des matrices de lentilles de focalisation 3 avant le moulage du matériau 4 autour des piliers métalliques 40. Le moulage du matériau 4 peut être suivi d’une étape d’aplanissement du matériau 4. As illustrated in FIG. 3b, before step a ”s), step a) may include a step consisting in forming interconnection holes 40 between the matrices of focusing lenses 3. To do this, metal pillars 40, preferably made of aluminum or copper, are formed on the interconnection layer 5, between the matrices of focusing lenses 3. More specifically, by way of example, a layer of metallic germination ("seed rent" in language ) can be deposited on the interconnection layer 5, allowing full plate electrical contact for the future electrochemical growth of the metal pillars 40. The germination layer can have a thickness of the order of 300 nm. Then, a photolithography resin can be deposited on the germination layer, then exposed to ultraviolet radiation through a mask so as to form patterns delimiting the future metal pillars 40. The thickness of the photolithography resin is chosen so to be equal to the height of the future metal pillars 40. The germination layer is then polarized in a dedicated bath allowing the electrochemical growth of the metal pillars 40. Finally, the photolithography resin is removed and the part of the germination layer s extending under the photolithography resin during electrochemical growth is etched. Step a ”s) can then be carried out by molding the material 4 around the metal pillars 40 so that the interconnection holes 40 form TMVs. TMVs can have a straight or conical shape. It is possible to form a protective layer of the matrices of focusing lenses 3 before the molding of the material 4 around the metal pillars 40. The molding of the material 4 can be followed by a step of flattening the material 4.
Le substrat support 7 peut être un film adhésif, agencé du côté du matériau 4, et aspiré par un plateau de maintien à vide d’une tranche (« vacuum chuck » en langue anglaise). Comme illustré aux figures 3e et 3f, les puces électroniques P individualisées sont destinées à être connectées à une carte électronique C par billage ou câblage. The support substrate 7 can be an adhesive film, arranged on the side of the material 4, and sucked in by a vacuum holding plate of a wafer (“vacuum chuck” in English). As illustrated in Figures 3e and 3f, the individualized electronic chips P are intended to be connected to an electronic card C by billing or wiring.
Mise en courbure simultanée d’un ensemble de puces électroniques Simultaneous bending of a set of electronic chips
individualisées individualized
Comme illustré aux figures 4a à 4f, un objet de l’invention est un procédé de mise en courbure collective d’un ensemble de puces électroniques P, comportant les étapes : As illustrated in FIGS. 4a to 4f, an object of the invention is a method of collective bending of a set of electronic chips P, comprising the steps:
ao) prévoir l’ensemble de puces électroniques P, préalablement découpées, et comportant chacune un empilement comprenant : ao) provide for the set of electronic chips P, previously cut out, and each comprising a stack comprising:
- un premier substrat 1’, aminci, comprenant des première et seconde surfaces 10, 11 opposées ; - a first substrate 1 ′, thinned, comprising first and second opposite surfaces 10, 11;
- une matrice de pixels 2, formée à la première surface 10 du premier substrat 1’ ; l’empilement possédant une première épaisseur et un premier coefficient de dilatation thermique ; - a matrix of pixels 2, formed on the first surface 10 of the first substrate 1 ’; the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion;
bo) prévoir un moule d’injection 8 d’un matériau 4, le matériau 4 étant un polymère thermodurcissable possédant un second coefficient de dilatation thermique strictement supérieur au premier coefficient de dilatation thermique et une température de formation, le moule d’injection 8 comportant : bo) provide an injection mold 8 of a material 4, the material 4 being a thermosetting polymer having a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion and a formation temperature, the injection mold 8 comprising :
- une première partie 80, adaptée pour recevoir l’ensemble des puces électroniques P découpées ; - A first part 80, adapted to receive all of the cut P electronic chips;
- une seconde partie 81, comprenant des empreintes 810 agencées pour former le matériau 4 sur l’empilement selon une seconde épaisseur, et de manière à épouser le contour de la matrice de pixels 2 ; - A second part 81, comprising imprints 810 arranged to form the material 4 on the stack according to a second thickness, and so as to match the outline of the pixel matrix 2;
co) agencer le premier substrat 1’ de chaque puce électronique P sur la première partie 80 du moule d’injection 8 ; fermer le moule d’injection 8 en disposant la seconde partie 81 du moule d’injection 8 sur la première partie 80 du moule d’injection 8 ; puis injecter le matériau 4 dans le moule d’injection 8 ; co) arranging the first substrate 1 ′ of each electronic chip P on the first part 80 of the injection mold 8; close the injection mold 8 by placing the second part 81 of the injection mold 8 on the first part 80 of the injection mold 8; then inject the material 4 into the injection mold 8;
do) appliquer un traitement thermique à la température de formation du matériau 4, le ratio entre les premier et second coefficients de dilatation thermique, le ratio entre les première et seconde épaisseurs, et la température de formation étant adaptés de sorte qu’à l’issue de l’étape do), l’empilement de chaque puce électronique P est incurvé selon une forme concave prédéterminée, orientée vers le matériau 4, à une température de fonctionnement donnée de la puce électronique P correspondante. do) apply a heat treatment to the formation temperature of the material 4, the ratio between the first and second coefficients of thermal expansion, the ratio between the first and second thicknesses, and the formation temperature being adapted so that the after step do), the stack of each electronic chip P is curved according to a predetermined concave shape, oriented towards the material 4, at a given operating temperature of the corresponding electronic chip P.
Les caractéristiques techniques décrites ci-avant pour les capteurs d’images FSI/BSI, les matrices de pixels, les matrices de lentilles de focalisation, la couche d’interconnexions, le matériau 4, la forme concave prédéterminée s’appliquent également pour ce mode de réalisation. The technical characteristics described above for FSI / BSI image sensors, pixel arrays, focusing lens arrays, the interconnection layer, the material 4, the predetermined concave shape also apply for this embodiment.
Capteur d’images BSI BSI image sensor
L’étape ao) peut être exécutée de sorte que l’empilement de chaque puce électronique P comprend : Step ao) can be executed so that the stacking of each electronic chip P comprises:
- une matrice de lentilles de focalisation 3, formée à la seconde surface 11 du premier substrat 1’ ; - an array of focusing lenses 3, formed on the second surface 11 of the first substrate 1 ’;
- une couche d’interconnexions 5, formée sur la matrice de pixels 2 ; - an interconnection layer 5, formed on the pixel matrix 2;
L’étape bo) est exécutée de sorte que les empreintes 810 sont agencées pour former le matériau 4 à la seconde surface 11 du premier substrat 1’, autour de la matrice de lentilles de focalisation 3, de manière à épouser le contour de la matrice de pixels 2. Step bo) is executed so that the imprints 810 are arranged to form the material 4 at the second surface 11 of the first substrate 1 ', around the matrix of focusing lenses 3, so as to follow the outline of the matrix of pixels 2.
Il est à noter que la matrice de lentilles de focalisation 3 est optionnelle pour certains types de capteurs, notamment pour les capteurs infrarouges refroidis. It should be noted that the matrix of focusing lenses 3 is optional for certain types of sensors, in particular for cooled infrared sensors.
Capteur d’images FSI FSI image sensor
L’étape ao) peut être exécutée de sorte que l’empilement de chaque puce électronique P comprend : Step ao) can be executed so that the stacking of each electronic chip P comprises:
- une couche d’interconnexions 5, formée sur la matrice de pixels 2 ; - an interconnection layer 5, formed on the pixel matrix 2;
- une matrice de lentilles de focalisation 3, formée sur la couche d’interconnexions 5 ; - an array of focusing lenses 3, formed on the interconnection layer 5;
L’étape bo) est exécutée de sorte que les empreintes 810 sont agencées pour former le matériau 4 sur la couche d’interconnexions 5, autour de la matrice de lentilles de focalisation 3, de manière à épouser le contour de la matrice de pixels 2. Step bo) is executed so that the imprints 810 are arranged to form the material 4 on the interconnection layer 5, around the focusing lens matrix 3, so as to match the outline of the pixel matrix 2 .
Il est à noter que la matrice de lentilles de focalisation 3 est optionnelle pour certains types de capteurs, notamment pour les capteurs infrarouges refroidis. It should be noted that the matrix of focusing lenses 3 is optional for certain types of sensors, in particular for cooled infrared sensors.
Moule d’injection Injection mold
Le moule d’injection 8 est réalisé dans un matériau réfractaire à la température de formation (e.g. température de réticulation) du polymère thermodurcissable. Le moule d’injection 8 est préférentiellement réalisé en silicone. The injection mold 8 is made of a material refractory to the formation temperature (e.g. crosslinking temperature) of the thermosetting polymer. The injection mold 8 is preferably made of silicone.
L’étape bo) est avantageusement exécutée de sorte que la première partie 80 du moule d’injection 8 comporte : Stage bo) is advantageously carried out so that the first part 80 of the injection mold 8 comprises:
- une première zone 800, destinée à recevoir l’ensemble des puces électroniques P ; - a first zone 800, intended to receive all of the electronic chips P;
- une deuxième zone 801, s’étendant autour de la première zone 800, et munie de plots de contact PC destinés à être connectés électriquement à la matrice de pixels 2 correspondante. Les plots de contact PC sont réalisés dans un matériau métallique, tel que Cu, Al. Les plots de contact PC sont destinés à être connectés électriquement à la matrice de pixels 2 via la couche d’interconnexions 5, de préférence à l’aide d’un câblage par fils F. - A second area 801, extending around the first area 800, and provided with PC contact pads intended to be electrically connected to the corresponding pixel matrix 2. The PC contact pads are made of a metallic material, such as Cu, Al. The PC contact pads are intended to be electrically connected to the pixel matrix 2 via the interconnection layer 5, preferably using '' wiring by F wires.
La deuxième zone 801 est avantageusement incurvée selon une forme convexe adaptée de sorte que les plots de contact PC sont coplanaires à l’issue de l’étape do) dans un plan horizontal. Ainsi, un avantage procuré est de faciliter une liaison électrique de la puce électronique P avec une carte électronique C, comme schématisé à la figure 8, en formant des billes de soudure BS sur les plots de contact PC (figure 4f). The second area 801 is advantageously curved in a suitable convex shape so that the contact pads PC are coplanar at the end of step do) in a horizontal plane. Thus, an advantage provided is to facilitate an electrical connection of the electronic chip P with an electronic card C, as shown diagrammatically in FIG. 8, by forming solder balls BS on the contact pads PC (FIG. 4f).
Comme illustré aux figures 5 et 6, l’étape bo) comporte avantageusement une étape consistant à faire reposer la deuxième zone 801 sur des piédestaux 82, agencés de sorte que la base des piédestaux 82 et les extrémités de la deuxième zone 801 incurvée sont coplanaires dans un plan horizontal à l’issue de l’étape do). Les piédestaux 82 peuvent assurer la fonction de détrompeur permettant de faciliter l’alignement de la puce électronique P avec l’axe optique d’un système optique A (e.g. un objectif photographique) lors de leur intégration à l’aide d’une monture B, comme schématisé à la figure 8. As illustrated in FIGS. 5 and 6, step bo) advantageously comprises a step consisting in resting the second zone 801 on pedestals 82, arranged so that the base of the pedestals 82 and the ends of the second curved zone 801 are coplanar in a horizontal plane at the end of step do). The pedestals 82 can provide the coding function making it possible to facilitate the alignment of the electronic chip P with the optical axis of an optical system A (eg a photographic objective) during their integration using a mount B , as shown in Figure 8.
Comme illustré à la figure 7, l’étape bo) est avantageusement exécutée de sorte que la première zone 800 présente une topologie de surface en forme de parallélépipède rectangle creux. As illustrated in FIG. 7, step bo) is advantageously carried out so that the first zone 800 has a surface topology in the form of a hollow rectangular parallelepiped.
L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation exposés. L’homme du métier est mis à même de considérer leurs combinaisons techniquement opérantes, et de leur substituer des équivalents. The invention is not limited to the embodiments set out. A person skilled in the art is able to consider their technically effective combinations, and to substitute equivalents for them.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de mise en courbure collective d’un ensemble de puces électroniques (P), comportant les étapes : 1. Method for collective bending of a set of electronic chips (P), comprising the steps:
a) prévoir l’ensemble de puces électroniques (P), comportant : a) provide the set of electronic chips (P), comprising:
- un empilement comprenant : - a stack comprising:
une première couche (1), comprenant des première et seconde surfaces (10, 11) opposées, a first layer (1), comprising first and second opposite surfaces (10, 11),
un ensemble de matrices de pixels (2), formé à la première surface (10) de la première couche (1) ; l’empilement possédant une première épaisseur et un premier coefficient de dilatation thermique ; a set of pixel arrays (2), formed on the first surface (10) of the first layer (1); the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion;
- un matériau (4), possédant une seconde épaisseur, un second coefficient de dilatation thermique strictement supérieur au premier coefficient de dilatation thermique, et une température de formation, le matériau (4) étant formé sur l’empilement de manière à épouser le contour des matrices de pixels (2) ; - a material (4), having a second thickness, a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion, and a forming temperature, the material (4) being formed on the stack so as to follow the contour pixel arrays (2);
b) découper les puces électroniques (P) de manière à libérer les contraintes thermomécaniques subies par l’empilement ; la température de formation, le ratio entre les premier et second coefficients de dilatation thermique et le ratio entre les première et seconde épaisseurs étant adaptés de sorte qu’à l’issue de l’étape b), l’empilement est incurvé selon une forme concave prédéterminée, orientée vers le matériau (4), à une température de fonctionnement donnée des puces électroniques (P). b) cutting the electronic chips (P) so as to release the thermomechanical stresses undergone by the stack; the formation temperature, the ratio between the first and second coefficients of thermal expansion and the ratio between the first and second thicknesses being adapted so that at the end of step b), the stack is curved in a shape predetermined concave, oriented towards the material (4), at a given operating temperature of the electronic chips (P).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape a) est exécutée de sorte que : 2. Method according to claim 1, in which step a) is carried out so that:
- l’empilement comprend : - the stack includes:
un ensemble de matrices de lentilles de focalisation (3), formé à la seconde surface (11) de la première couche (1), a set of matrices of focusing lenses (3), formed on the second surface (11) of the first layer (1),
une couche d’interconnexions (5), formée sur les matrices de pixels (2) ; an interconnection layer (5), formed on the pixel arrays (2);
- le matériau (4) est formé à la seconde surface (11) de la première couche (1), en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation (3), de manière à épouser le contour des matrices de pixels (2). - the material (4) is formed on the second surface (11) of the first layer (1), following the contour of the matrices of focusing lenses (3), so as to match the contour of the matrixes of pixels (2) .
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’étape a) est exécutée de sorte qu’un substrat temporaire (6) est assemblé à la couche d’interconnexions (5) ; 3. Method according to claim 2, wherein step a) is carried out so that a temporary substrate (6) is assembled to the interconnection layer (5);
et dans lequel l’étape b) est précédée des étapes consistant à : - assembler l’ensemble de puces électroniques (P) à un substrat support (7), via le matériau (4), de sorte que les matrices de lentilles de focalisation (3) sont face au substrat support (7) ; puis and in which step b) is preceded by the steps consisting in: - Assemble the set of electronic chips (P) to a support substrate (7), via the material (4), so that the matrices of focusing lenses (3) are facing the support substrate (7); then
- retirer le substrat temporaire (6). - remove the temporary substrate (6).
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l’étape b) est précédée d’une étape consistant à former des billes de soudure (BS) sur la couche d’interconnexions (5) après le retrait du substrat temporaire (6). 4. The method of claim 3, wherein step b) is preceded by a step of forming solder balls (BS) on the interconnection layer (5) after removal of the temporary substrate (6).
5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l’étape a) comporte les étapes : 5. Method according to claim 3 or 4, in which step a) comprises the steps:
ai) prévoir un premier substrat (1’), comprenant des première et seconde surfaces (10, 11) opposées ; ai) providing a first substrate (1 ’), comprising first and second opposite surfaces (10, 11);
a2) former l’ensemble de matrices de pixels (2) à la première surface (10) du premier substrat (1’) ; a2) forming the set of pixel arrays (2) at the first surface (10) of the first substrate (1 ’);
a3) former la couche d’interconnexions (5) sur les matrices de pixels (2) ; a 3 ) forming the interconnection layer (5) on the pixel arrays (2);
a4) assembler le substrat temporaire (6) à la couche d’interconnexions (5) ; a4) assembling the temporary substrate (6) to the interconnection layer (5);
as) amincir le premier substrat (1’) jusqu’à l’obtention de la première couche (1) ; as) thin the first substrate (1 ’) until the first layer (1) is obtained;
former l’ensemble de matrices de lentilles de focalisation (3) à la seconde surface (11) de la première couche (1) ; forming the set of focusing lens arrays (3) at the second surface (11) of the first layer (1);
a7) former le matériau (4) à la seconde surface (11) de la première couche (1), en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation (3), de manière à épouser le contour des matrices de pixels (2). a 7 ) forming the material (4) on the second surface (11) of the first layer (1), following the contour of the matrices of focusing lenses (3), so as to follow the contour of the matrixes of pixels (2 ).
6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape a) est exécutée de sorte que : 6. Method according to claim 1, in which step a) is carried out so that:
- l’empilement comprend : - the stack includes:
une couche d’interconnexions (5), formée sur les matrices de pixels (2), an interconnection layer (5), formed on the pixel arrays (2),
un ensemble de matrices de lentilles de focalisation (3), formé sur la couche d’interconnexions (5) ; a set of focusing lens arrays (3), formed on the interconnection layer (5);
- le matériau (4) est formé sur la couche d’interconnexions (5), en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation (3), de manière à épouser le contour des matrices de pixels (2)· - the material (4) is formed on the interconnection layer (5), following the contour of the matrices of focusing lenses (3), so as to match the contour of the matrixes of pixels (2) ·
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l’étape a) est exécutée de sorte qu’un substrat temporaire (6) est assemblé au matériau (4) et aux matrices de lentilles de focalisation (3) ; et dans lequel l’étape b) est précédée des étapes consistant à : 7. The method of claim 6, wherein step a) is performed so that a temporary substrate (6) is assembled to the material (4) and the arrays of focusing lenses (3); and in which step b) is preceded by the steps consisting in:
- assembler l’ensemble de puces électroniques (P) à un substrat support (7), via la seconde surface (11) de la première couche (1) ; puis - Assemble the set of electronic chips (P) to a support substrate (7), via the second surface (11) of the first layer (1); then
- retirer le substrat temporaire (6). - remove the temporary substrate (6).
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l’étape a) comporte les étapes : 8. Method according to claim 7, in which step a) comprises the steps:
a’i) prévoir un premier substrat (1’), comprenant des première et seconde surfaces (10, 11) opposées ; a’i) providing a first substrate (1 ’), comprising first and second opposite surfaces (10, 11);
a’2) former l’ensemble de matrices de pixels (2) à la première surface (10) du premier substrat (1’) ; a’2) forming the set of pixel arrays (2) at the first surface (10) of the first substrate (1 ’);
a’3) former la couche d’interconnexions (5) sur les matrices de pixels (2) ; a’3) forming the interconnection layer (5) on the pixel arrays (2);
a’4) former l’ensemble de matrices de lentilles de focalisation (3) sur la couche d’interconnexions (5) ; a’4) forming the set of focusing lens arrays (3) on the interconnection layer (5);
a’5) former le matériau (4) sur la couche d’interconnexions (5), en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation (3), de manière à épouser le contour des matrices de pixels (2) ; a’5) forming the material (4) on the interconnection layer (5), following the outline of the focusing lens arrays (3), so as to match the outline of the pixel arrays (2);
a7) assembler le substrat temporaire (6) au matériau (4) et aux matrices de lentilles de focalisation (3) ; a7) assembling the temporary substrate (6) to the material (4) and to the matrices of focusing lenses (3);
a’7) amincir le premier substrat (1’) jusqu’à l’obtention de la première couche (1). a’7) thin the first substrate (1 ’) until the first layer (1) is obtained.
9. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l’étape a) comporte les étapes : 9. Method according to claim 6, in which step a) comprises the steps:
a”i) prévoir un premier substrat (1’), comprenant des première et seconde surfaces (10, 11) opposées ; a ”i) providing a first substrate (1’), comprising first and second opposite surfaces (10, 11);
a” 2) former l’ensemble de matrices de pixels (2) à la première surface (10) du premier substrat (1’) ; a ”2) forming the set of pixel arrays (2) on the first surface (10) of the first substrate (1’);
a’3) former la couche d’interconnexions (5) sur les matrices de pixels (2) ; a’3) forming the interconnection layer (5) on the pixel arrays (2);
a’4) former l’ensemble de matrices de lentilles de focalisation (3) sur la couche d’interconnexions (5) ; a’4) forming the set of focusing lens arrays (3) on the interconnection layer (5);
a”5) former le matériau (4) sur la couche d’interconnexions (5), en suivant le contour des matrices de lentilles de focalisation (3), de manière à épouser le contour des matrices de pixels (2) ; a ”5) forming the material (4) on the interconnection layer (5), following the outline of the focusing lens arrays (3), so as to match the outline of the pixel arrays (2);
a”6) assembler un substrat support (7) au matériau (4) de sorte que les matrices de lentilles de focalisation (3) sont face au substrat support (7) ; a ” 6 ) assembling a support substrate (7) to the material (4) so that the focusing lens arrays (3) are facing the support substrate (7);
a”7) amincir le premier substrat (1’) jusqu’à l’obtention de la première couche (1). a ” 7 ) thin the first substrate (1 ') until the first layer (1) is obtained.
10. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel l’étape a) est exécutée de sorte que le matériau (4) est un polymère thermodurcissable, de préférence choisi parmi une résine époxy et une résine polysiloxane. 10. Method according to one of claims 1 to 9, in which step a) is carried out so that the material (4) is a thermosetting polymer, preferably chosen from an epoxy resin and a polysiloxane resin.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le polymère thermodurcissable possède une température de formation strictement supérieure à la température de fonctionnement donnée. 11. The method of claim 10, wherein the thermosetting polymer has a formation temperature strictly higher than the given operating temperature.
12. Procédé de mise en courbure collective d’un ensemble de puces électroniques (P), comportant les étapes : 12. Method of collective bending of a set of electronic chips (P), comprising the steps:
ao) prévoir l’ensemble de puces électroniques (P), préalablement découpées, et comportant chacune un empilement comprenant : ao) provide the set of electronic chips (P), previously cut out, and each comprising a stack comprising:
- un premier substrat (1’), aminci, comprenant des première et seconde surfaces (10, 11) opposées ; - a first substrate (1 ’), thinned, comprising first and second opposite surfaces (10, 11);
- une matrice de pixels (2), formée à la première surface (10) du premier substrat (l’) ; l’empilement possédant une première épaisseur et un premier coefficient de dilatation thermique ; - a matrix of pixels (2), formed on the first surface (10) of the first substrate (l ’); the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion;
bo) prévoir un moule d’injection (8) d’un matériau (4), le matériau (4) étant un polymère thermodurcissable possédant un second coefficient de dilatation thermique strictement supérieur au premier coefficient de dilatation thermique et une température de formation, le moule d’injection (8) comportant : bo) providing an injection mold (8) of a material (4), the material (4) being a thermosetting polymer having a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion and a formation temperature, the injection mold (8) comprising:
- une première partie (80), adaptée pour recevoir l’ensemble des puces électroniques (P) découpées ; - A first part (80), adapted to receive all of the cut electronic chips (P);
- une seconde partie (81), comprenant des empreintes (810) agencées pour former le matériau (4) sur l’empilement selon une seconde épaisseur, et de manière à épouser le contour de la matrice de pixels (2) ; - a second part (81), comprising imprints (810) arranged to form the material (4) on the stack according to a second thickness, and so as to match the outline of the pixel matrix (2);
co) agencer le premier substrat (1’) de chaque puce électronique (P) sur la première partie (80) du moule d’injection (8) ; fermer le moule d’injection (8) en disposant la seconde partie (81) du moule d’injection (8) sur la première partie (80) du moule d’injection (8) ; puis injecter le matériau (4) dans le moule d’injection (8) ; co) arranging the first substrate (1 ’) of each electronic chip (P) on the first part (80) of the injection mold (8); close the injection mold (8) by placing the second part (81) of the injection mold (8) on the first part (80) of the injection mold (8); then inject the material (4) into the injection mold (8);
do) appliquer un traitement thermique à la température de formation du matériau (4), le ratio entre les premier et second coefficients de dilatation thermique, le ratio entre les première et seconde épaisseurs, et la température de formation étant adaptés de sorte qu’à l’issue de l’étape do), l’empilement de chaque puce électronique (P) est incurvé selon une forme concave prédéterminée, orientée vers le matériau (4), à une température de fonctionnement donnée de la puce électronique (P) correspondante. do) applying a heat treatment to the formation temperature of the material (4), the ratio between the first and second coefficients of thermal expansion, the ratio between the first and second thicknesses, and the formation temperature being adapted so that after step do), the stack of each electronic chip (P) is curved according to a predetermined concave shape, oriented towards the material (4), at a given operating temperature of the corresponding electronic chip (P).
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l’étape ao) est exécutée de sorte que l’empilement de chaque puce électronique (P) comprend : 13. The method as claimed in claim 12, in which step ao) is executed so that the stacking of each electronic chip (P) comprises:
- une matrice de lentilles de focalisation (3), formée à la seconde surface (11) du premier substrat (1’) ; - an array of focusing lenses (3), formed on the second surface (11) of the first substrate (1 ’);
- une couche d’interconnexions (5), formée sur la matrice de pixels (2) ; - an interconnection layer (5), formed on the pixel matrix (2);
et dans lequel l’étape bo) est exécutée de sorte que les empreintes (810) sont agencées pour former le matériau (4) à la seconde surface (11) du premier substrat (1’), autour de la matrice de lentilles de focalisation (3), de manière à épouser le contour de la matrice de pixels (2). and in which step bo) is executed so that the impressions (810) are arranged to form the material (4) on the second surface (11) of the first substrate (1 '), around the matrix of focusing lenses (3), so as to match the outline of the pixel matrix (2).
14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l’étape ao) est exécutée de sorte que l’empilement de chaque puce électronique (P) comprend : 14. The method as claimed in claim 12, in which step ao) is executed so that the stacking of each electronic chip (P) comprises:
- une couche d’interconnexions (5), formée sur la matrice de pixels (2) ; - an interconnection layer (5), formed on the pixel matrix (2);
- une matrice de lentilles de focalisation (3), formée sur la couche d’interconnexions (5) ; et dans lequel l’étape bo) est exécutée de sorte que les empreintes (810) sont agencées pour former le matériau (4) sur la couche d’interconnexions (5), autour de la matrice de lentilles de focalisation (3), de manière à épouser le contour de la matrice de pixels (2). - an array of focusing lenses (3), formed on the interconnection layer (5); and in which step bo) is executed so that the imprints (810) are arranged to form the material (4) on the interconnection layer (5), around the matrix of focusing lenses (3), so as to match the outline of the pixel matrix (2).
15. Procédé selon l’une des revendications 12 à 14, dans lequel l’étape bo) est exécutée de sorte que la première partie (80) du moule d’injection (8) comporte : 15. Method according to one of claims 12 to 14, in which step bo) is executed so that the first part (80) of the injection mold (8) comprises:
- une première zone (800), destinée à recevoir l’ensemble de puces électroniques (P) ; - a first zone (800), intended to receive the set of electronic chips (P);
- une deuxième zone (801), s’étendant autour de la première zone (800), et munie de plots de contact (PC) destinés à être connectés électriquement à la matrice de pixels (2) correspondante. - a second area (801), extending around the first area (800), and provided with contact pads (PC) intended to be electrically connected to the corresponding pixel matrix (2).
16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel la deuxième zone (801) est incurvée selon une forme convexe adaptée de sorte que les plots de contact (PC) sont coplanaires à l’issue de l’étape do) dans un plan horizontal. 16. The method of claim 15, wherein the second area (801) is curved in a convex shape adapted so that the contact pads (PC) are coplanar at the end of step do) in a horizontal plane.
17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel l’étape bo) comporte une étape consistant à faire reposer la deuxième zone (801) sur des piédestaux (82), agencés de sorte que la base des piédestaux (82) et les extrémités de la deuxième zone (801) incurvée sont coplanaires dans un plan horizontal à l’issue de l’étape do). 17. The method of claim 16, wherein step bo) comprises a step of resting the second area (801) on pedestals (82), arranged so that the base of the pedestals (82) and the ends of the second curved zone (801) are coplanar in a horizontal plane at the end of step do).
18. Procédé selon l’une des revendications 15 à 17, dans lequel l’étape bo) est exécutée de sorte que la première zone (800) présente une topologie de surface en forme de parallélépipède rectangle creux. 18. Method according to one of claims 15 to 17, in which step bo) is executed so that the first zone (800) has a surface topology in the form of a hollow rectangular parallelepiped.
19. Procédé selon l’une des revendications 1 à 18, dans lequel les premier et second coefficients de dilatation thermique sont choisis de sorte que : 19. Method according to one of claims 1 to 18, in which the first and second coefficients of thermal expansion are chosen so that:
préférentiellement où : preferably where:
Figure imgf000031_0001
Figure imgf000031_0002
Figure imgf000031_0001
Figure imgf000031_0002
- a1 est le coefficient de dilatation thermique de l’empilement, - a 1 is the coefficient of thermal expansion of the stack,
- a2 est le coefficient de dilatation thermique du matériau (4). - a 2 is the coefficient of thermal expansion of the material (4).
20. Procédé selon l’une des revendications 1 à 19, dans lequel le matériau (4) possède un module de Young supérieur à 100 MPa, de préférence supérieur à 1 GPa, plus préférentiellement supérieur à 3 GPa. 20. Method according to one of claims 1 to 19, in which the material (4) has a Young's modulus greater than 100 MPa, preferably greater than 1 GPa, more preferably greater than 3 GPa.
21. Procédé selon l’une des revendications 1 à 20, dans lequel le matériau (4) est muni de trous d’interconnexion (40). 21. Method according to one of claims 1 to 20, wherein the material (4) is provided with interconnecting holes (40).
22. Puce électronique (P), comportant un empilement comprenant : 22. Electronic chip (P), comprising a stack comprising:
- une première couche (1), comprenant des première et seconde surfaces (10, 11) opposées ; - a first layer (1), comprising first and second opposite surfaces (10, 11);
- une matrice de pixels (2), formée à la première surface (10) de la première couche (1) ; l’empilement possédant une première épaisseur et un premier coefficient de dilatation thermique ; - a matrix of pixels (2), formed on the first surface (10) of the first layer (1); the stack having a first thickness and a first coefficient of thermal expansion;
la puce électronique (P) étant caractérisée en ce qu’elle comporte un matériau (4) formé sur l’empilement selon une seconde épaisseur, et de manière à épouser le contour de la matrice de pixels (2), le matériau (4) possédant un second coefficient de dilatation thermique strictement supérieur au premier coefficient de dilatation thermique ; the electronic chip (P) being characterized in that it comprises a material (4) formed on the stack according to a second thickness, and so as to match the outline of the pixel matrix (2), the material (4) having a second coefficient of thermal expansion strictly greater than the first coefficient of thermal expansion;
et en ce que l’empilement est incurvé selon une forme concave prédéterminée, orientée vers le matériau. and in that the stack is curved in a predetermined concave shape, oriented towards the material.
23. Puce électronique (P) selon la revendication 22, dans laquelle l’empilement comprend :23. Electronic chip (P) according to claim 22, in which the stack comprises:
- une matrice de lentilles de focalisation (3), formée à la seconde surface (11) de la première couche (1) ; - une couche d’interconnexions (5), formée sur la matrice de pixels (2) ; - an array of focusing lenses (3), formed on the second surface (11) of the first layer (1); - an interconnection layer (5), formed on the pixel matrix (2);
et dans laquelle le matériau (4) est formé à la seconde surface (11) de la première couche and in which the material (4) is formed on the second surface (11) of the first layer
(1), autour de la matrice de lentilles de focalisation (3), de manière à épouser le contour de la matrice de pixels (2). (1), around the matrix of focusing lenses (3), so as to match the outline of the matrix of pixels (2).
24. Puce électronique (P) selon la revendication 22, dans laquelle l’empilement comprend :24. Electronic chip (P) according to claim 22, in which the stack comprises:
- une couche d’interconnexions (5), formée sur la matrice de pixels (2) ; - an interconnection layer (5), formed on the pixel matrix (2);
- une matrice de lentilles de focalisation (3), formée sur la couche d’interconnexions (5) ; et dans laquelle le matériau (4) est formé sur la couche d’interconnexions (5), autour de la matrice de lentilles de focalisation (3), de manière à épouser le contour de la matrice de pixels - an array of focusing lenses (3), formed on the interconnection layer (5); and in which the material (4) is formed on the interconnection layer (5), around the matrix of focusing lenses (3), so as to match the outline of the pixel matrix
(2)· (2) ·
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