Brevet FR2828579A1 — publié le 20030214

d'une manière non uniforme sur les bees (22) du levier à cliquet. PRO_DÉ DE MANIPULATION D'UNE PLAQurr; DE SILICIUM M:[N_ La présente invention concerne, de façon générale, la fabrication de circuits dans des plaquettes de silicium minces. Plus particulièrement, la présente invention concerne la mani pulation de telles plaquettes. La fabrication de circuits est parfois effectuée dans des plaquettes de silicium particulièrement minces, par exemple d'une épaisseur inférieure à 200 ou 100 m. De telles plaquettes sont difficiles à manipuler car très sensibles aux chacs. Pour réduire les risques de clivage ou de cassure lors de manipula tions, on a proposé de fixer ou coller la surface non traitée de la plaquette à une autre plaquette de protection et de manipula tion appelée ci-après plaquette-support. Le collage est effectué de facon à permettre un décollage ultérieur de la plaquette sans endommager cette plaquette ni la plaquette-support, pour pouvoir réutiliser la plaquette-support. Des séquences classiques de décollage d'une plaquette sur une plaquettesupport seront décrites ci-après en relation avec les figures 1A, 1B, 1C et 1C. La figure 1A illustre, en vue en coupe schématique, une plaquette de silicium mince 1 collée par collage direct sur une plaquette-support 3 (figure 1B). Le décollage est effectué à l' aide dun dispositif spécifique 10 (figure 1C). La face de la plaquette 1 collée à la plaquette-support est recouverte d'une couche 2 d'oxyde de silicium. La couche 2 est généralement une couche spécifiquement déposée. Un tel dépôt est effectué de façon que la surface externe de la couche 2 est sensiblement plane. La figure 1B illustre, en vue en coupe schématique, un exemple dune plaquette-support 3. La plaquette-support 3 est une tranche de silicTum de dimensions identiques à celles de la plaquette 1 qu'elle est destinée à recevoir. Toutefois, l'épais seur de la plaquette-support 3, dau moins 200 m, est plus importante que celle de la plaquette 1. La face de la plaquette support 3 destinée à recevoir la plaquette 1 comporte une pluralité de plots 4. Les plots 4 sont séparés par des interval les 5 qui communiquent tous entre. Les plots 4 sont de même hauteur et présentent, au niveau macroscopique, une surface supérieure sensiblement plane. L' ensemble de la plaquette-support 3 (plots 4 et intervalles 5) est recouverte d'une couche 6 d'oxyde de silicium. La couche 6 résulte soit d'une oxydation thermique de la plaquette-support 3, soit du dépôt d'une couche spécifique. la plaquette mince 1 et la plaquette-support 3 sont collées par collage direct et soudées par un recuit d'adhérence. Ensuite, la plaquette 1 est manipulée pendant la formation de circuits par l'intermédiaire de la plaquette-support 3. La figure 1C représente schématiquement une vue en coupe dun dispositif 10 de décollage de la plaquette mince 1 de la plaquette-support 3. Le dispositif 10 se présente sous la forme d'une boîte de forme cylindrique. Le fond de la boîte comporte une plaque horizontale 11 d'o fait saillie une paroi verticale 12. Un anneau périphérique 13 de section sensiblement rectangulaire s'appuie sur la plaque 11. La surface supérieure plane de l'anneau 13 porte un joint annulaire 14. La plaque 11 porte également un joint annulaire 15. Comme l'illustre la figure 1C, lors dun décollage, l' ensemble de la plaquette-support 3 et de la plaquette 1 est placé dans le dispositif de décollage 10 de facon que la plaquette-support 3 est sur le joint 15. Le dispositif de décollage 10 est ensuite refermé par un couvercle 16. Le couvercle 16 présente un anneau périphérique 17 saillant vers l'intérieur du dispositif 10. L,anneau 17 est similaire à l'anneau 13 et contacte le joint 14. La partie cen trale du couvercle 16 porte un joint annulaire 18. Le joint 18 est placé de telle sorte qu'il appuie sur l 'ensemble de la plaquette 1 et de la plaquette-support 3 à l' aplomb du joint 15. Le couvercle 16 est aligné et verrouillé par le vissage de plusieurs vis 19 réparties sur sa périphérie, et passant dans l'anneau 17 pour se visser dans l'anneau 13. Le couvercle 16 étant refermé, le décollage de l'assem- blage de la plaquette 1 et de la plaquette-support 3 est effectué en injectant du gaz entre les couches d'oxyde de silicium 2 et 6. Un tel décollage présente de nombreux inconvénients. Un premier inconvénient est qu'un tel décollage impose des contraintes sur les rugosités des couches 2 et 6. En effet, plus les couches 2 et 6 ont une rugosité faible, plus l'adhérence entre la plaquette 1 et la plaquette-support 3 est forte. En- dessous d'une certaine rugosité, le décollage devient difficile (voire impossible) et nocessite des pressions et des débits d'injection qui cassent la plaquette 1 et la plaquette-support 3. I1 convient donc de réaliser un compromis entre des couches 2 et 6 suffisamment rugueuses pour assurer une adbérence suffisante pour permettre la manipulation de l'assemblage, tout en conservant une rugosité suffisante pour que le décollage soit possible dans des conditions raisonnables de temps et de presslon. Un autre inconvénient du décollage est qu'il impose des limtes aux traitements thermiques de l' assemblage. En effet, l'adbérence des couches 2 et 6 est accrue lors de recuits à température élevée. Il faut donc limiter les durées et tempéra tures de recuit afin de maintenir possible le décollage. De telles limitations des conditions de recuit ne permettent pas de réaliser tout circuit dans des plaquettes minces. Un autre inconvénient est le recours nacessaire à une intervention humaine pour survei l ler ou effectuer le vi s sage du couvercle 16. En effet, il convient de contrôler la pression exercce sur la plaquette 1, lors de la fermeture du couvercle 16, par les joints 15 et 18 car, en cas de pression trop importante ou trop faible, la plaquette 1 risque d'être endcmmagée lors du décollage. En effet, sous l'effet des gaz injectés, celle-ci tend à se soulever légèrement par rapport à la plaquette-support 3. Si le joint 18 est trop écrasé contre la plaquette 1, il ne peut pas amortir (absorber) ce soulèvement. Alors, la plaquette 1 se déforme, se clive et casse. Inversement, si le joint 18 est insuffisamment comprimé contre la plaquette 1, lors du soulève ment de la plaquette 1, soit celle- ci peut être projetée contre le joint 18, soit un jeu latéral peut apparaître et la plaquette 1 peut alors cogner les parois du dispositif 10. Par ailleurs, l'épaisseur de l 'assemblage de la plaquette 1 et de la plaquette- support 3 nest pas connue et peut varier logèrement. En outre, les joints 18 et 15 peuvent être partiellement endommagés (écrasés). Un autre inconvénient est la nécessité de contrôler le déLit dinjection du gaz de décollage. En effet, si le débit est élevé, les parties non collées de la plaquette 1 se soulèvent brutalement et arrachent les parties collées aux plots 4. Il convient donc daugmenter progressivement le débit d' injection du gaz. En outre, si l' injection des gaz est maintenue à un déLit élevé en fin de décollage, on risque de provoquer un soulèvement brusque de la plaquette 1, d'o il résulte des risques de chocs contre le joint 18. Ces contraintes de contrôle d' injection compliquent et ralentissent encore le procédé de décollage. La présente invention vise à proposer un procédé de manipulation d'une plaquette sur une plaquette-support qui permette de pallier aux inconvénients exposés précédemment. Pour atteindre ces obets, la présente invention prévoit un procédé de manipulation dune plaquette de silicium mince comportant les étapes suivantes: former successivement sur une face de la plaquette une première couche de protection, une première couche d'arrêt de gravure et une couche externe; former sur une face dune plaquette-support une couche de collage du même matériau que la couche externe de la plaquette, la face de la plaquette-support comportant une pluralité de plots dont les parties supérieures respectives sont sensiblement planes et coplanaires; fixer, par collage direct, la couche externe de la plaquette et la couche de collage de la plaquette-support; comportant en outre, après tout traitement approprié à la réalisation de circuits dans la plaquette, les étapes de décollage suivantes: déposer une deuxième couche de protection sur la face de la plaquette non collée à la plaquette-support; et éliminer par un procédé de gravure le matériau constituant la couche externe de la plaquette et la couche de collage de la plaquette-support. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le matériau constituant la couche externe de la plaquette et la couche de collage de la plaquette-support est de l'oxyde de silicium. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la première couche de protection est une couche d'oxyde de silicium. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la première couche d'arrêt de gravure est en nitrure de silicium ou en silicium polycristallin. Selon un mode de réalisation de la présente invention, une deuxième couche d'arrêt de gravure est superposce à la deuxième couche de protection. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la deuxième couche d'arrêt de graw re est en nitrure de silicium ou en silicium polycristallin. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la deuxième couche de protection est en oxyde de silicium. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape d'élimination est effectuée en faisant circuler une solution de gravure appropriée dans des intervalles séparant les plots. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape d'élimination consiste à plonger au moins un assemblage d'une plaquette et d'une plaquette-support dans un bain de gravure approprié. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape diélimination est suivie dun séchage. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1A illustre, en vue en coupe schématique, une plaquette de silicium mince, à décoller dune plaquette-support; la figure 1B illustre, en vue en coupe schématique, une plaquette-support destince à recevoir une plaquette de silicium mince; la figure 1C illustre, en vue en coupe schématique, un dispositif utilisé classiquement pour décoller une plaquette de silicium mince sur une plaquette-support; et la figure 2 illustre, en vue en coupe schématique et partielle, l'assemblage, selon l' invention, d'une plaquette de silicium mince sur une plaquette-support avant la mise en oeuvre dun procédé de décollage selon l' invention. Par souci de clarté, les mêmes éléments sont désignés par de mêmes références aux différentes figures. En outre, comme cela est habituel dans la représentation des semiconducteurs, les figures ne sont pas tracces à l'échelle. La présente invention utilise, pour manipuler une plaquette mince de silicium 20, une plaquette-support 30 similaire à la plaquette-support classique décrite en relation avec la figure 1B revêtue dune couche externe de collage 26, par exemple d'oxyde de silicium. La plaquette 20 à coller/décoller sur la plaquette- support 30 est préparée selon l' invention de la facon suivante. Tout d'abord, on dépose une couche de protection 21, par exemple d'oxyde de silicium, de facon que sa surface supérieure soit sensiblement plane. Il peut être nécessaire d'aplanir la couche 21, par exemple, en procédant à un polissage mécano-chimique. Ensuite, on dépose sur la couche de protection 21 une couche 22 d'arrêt de gravure puis une couche externe 23. La couche d'arrêt 22 est en tout matériau gravable sélectivement par rapport à la couche 23 et, de préférence, par rapport à la couche de protec- tion 21. Les couches externes 23 et 26 sont du même matériau, par exemple en oxyde de silicium. La couche d'arrêt 22 est donc en tout matériau gravable sélectivement par rapport à l'oxyde de siliclum, par exemple, du nitrure de silicTum ou du silicium polyeristallin. La plaquette 20 et la plaquette-support 30 sont ensuite assemblées par collage direct. Après les divers traitements nécessaires à la réalisa- tion des circuits dans la plaquette 20, sa surface externe (non collée) est protégée, comme l'illustre la figure 2, par la forma- tion successive d'une couche de protection 24 et d'une couche diarrêt de gravure 25. La couche darrêt de gravure 25 est choisie de facon à être gravable sélectivement par rapport à la couche de protection 24 et par rapport aux couches collées 26 et 23. De préférence, la couche de protection 24 est de même nature que la couche de protection 21 et la couche darrêt de gravure 25 est de même nature que la couche darrêt de gravure 22. On procède ensuite au décollage de la plaquette 20 de la plaquettesupport 30 en éliminant selon l' invention les couches collées 26 et 23 d'oxyde de silicium. Ceci est effectué en faisant circuler dans les intervalles 5, entre les plots 4, une solution de gravure appropriée, par exemple, en plongeant l' assemblage de la plaquette 20 et de la plaquettesupport 30 dans un bain de gravure. Le bain de gravure est par exemple à base de HF. Le décollage est complété par un séchage, par exemple un passage en étuve. En effet, après élimination des couches collées 26 et 23, la plaquette-support 30 et la plaquette 20 peuvent rester solidaires l'une de l'autre par capillarité du fait de la présence de la solution de gravure et deau. Un avantage du procédé de manipulation selon la présente invention réside dans le fait que l'étape de décollage est affranchie du recours au dispositif (10, figure 1) habituellement utilisé. D'o il résulte un gain de temps et une diminution importante des risques de clivage ou de cassure de la plaquette. Un autre avantage est que l'étape de décollage peut être mis en oeuvre pour des lots de plaquettes. En effet, les opérations de gravure et de séchage peuvent être effectuées simultanément pour plusieurs assemblages dune plaquette et dune plaquette-support. Au contraire, l'étape de décollage classique ne permet de décoller quune plaquette par dispositif de décollage. Un autre avantage du procédé de manipulation selon l' invention réside dans le fait que le niveau d'adhérence des couches 26 et 23 est sans incidence sur le décollage. Par consé- quent, un contrôle de rugosité des couches 26 et 23 n'est pas nocessaire. L'étape de collage est donc simplifiée et le gain de temps est encore accru. De plus, 1'assemblage peut faire 1'objet de tout traitement thermique (recuit) approprié aussi longtemps et à température aussi élevoe que nacessaire. La présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l' art. En particulier, la nature des couches de protection 21 et 24, d'arrêt de gravure 22 et 25 et/ou des couches externes 26 et 23 peut être modifiée de toute fa,con appropriée. On veillera toute- fois à choisir pour les couches externes des matériaux permettant un collage direct tel que décrit précédemment. Les couches exter- nes 26 et 23 et de protection 21 et 24 peuvent être en des matériaux différents et gravables sélectivement l'un par rapport à l'autre. Alors, les couches darrêt de gravure 22 et 25 sont omises. Les couches d'arrêt de gravure 22 et 25 sont par contre maintenues en place si les couches de collage et de protection sont en des matériaux différents et non gravables sélectivement. REVENDICATIONS 1. Procédé de manipulation d'une plaquette de silicium mince (20) comportant les étapes suivantes: former successivement sur une face de ladite plaquette une première couche de protection (21), une première couche darrêt de gravure (22) et une couche externe (23); former sur une face dune plaquette-support (30) une couche de collage (26) du même matériau que la couche externe de la plaquette, ladite face de la plaquette-support comportant une pluralité de plots (4) dont les parties supérieures respectives sont sensiblement planes et coplanaires; fixer, par collage direct, la couche externe de la plaquette et la couche de collage de la plaquette-support; caractérisé en ce qu'après tout traitement approprié à la réalisation de circuits dans la plaquette, il comporte en outre les étapes de décollage suivantes: déposer une deuxième couche de protection (24) sur la face de la plaquette non collée à la plaquette-support; et éliminer par un procédé de gravure humide le matériau constituant la couche externe (23) de la plaquette et la couche de collage (26) de la plaquette-support. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau constituant la couche externe (23) de la plaquette (20) et la couche de collage (26) de la plaquette support (30) est de l'oxyde de silicium. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche de protection (21) est une couche d'oxyde de silicium 4. Procédé selon l'une quelcouque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première couche d'arrêt de gravure (22) est en nitrure de silicium ou en silicium polyoristallin. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une deuxième couche d'arrêt de gravure (2) est superposée à la deuxième couche de protection (24). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la deuxième couche darrêt de gravure (25) est en nitrure de silicium ou en silicium polycristallin. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la deuxième couche de protection (24) est en oxyde de silicium. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'étape diélimination est effectuce en faisant circuler une solution de gravure approprice dans des lo intervalles (5) séparant les plots (). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'étape d'élimination consiste à plonger au moins un assemblage dune plaquette (20) et dune plaquette-support (30) dans un bain de gravure approprié. 10. Procédé selon l'une quelcouque des revendication 1 à 9, caractérisé en ce que l'étape d'élimination est suivie d'un