Brevet FR2828332A1 — publié le 20030207

transistor MOS. : -::: ':: ': -::- -:: ' --: ' -- -:'::: -: Procédé d' isolation électrique de puces comportant des circuits intégrés par le dépôt d'une couche isolante La présente invention concerne le domaine des puces S comportant des circuit(s) intégré(s). -- L'invention concerne, plus particulièrement, un procédé d' isolation électrique des faces latérales des plaquettes de silicium sur lesquelles sont disposées des puces comportant des circuit(s) intégré(s), ci-après dénommées "puces", afin que lesdites faces soient isolées lors de l'étape d'assemblage. La connexion des dites puces avec un bornier de connexion d'une carte par exemple, peut être réalisée par câblage filaire traditionnel ou par d'autres techniques utilisant des composés polymères conducteurs en contact avec les plots de connexion de la puce. Mais, les techniques de connexion de puces par des polymères conducteurs établissant un contact entre les plots de connexion de la puce et les pistes de liaison du bornier de connexion sont de plus en plus souvent utilisées, notamment dans le but de diminuer le coût de fabrication des matériaux de circuits intégrés, par rapport à la technologie traditionnelle du câblage filaire qui s'avère coûteuse parce qu'elle nécessite d'une part un appareillage de haute précision pour réaliser les - - -:-- connexions et qu'elle ralentit d'autre part les cadences de fabrication. Une première méthode utilisant un composé polymère conducteur pour connecter la puce aux pistes de liaison est illustrée. Dans un tel cas, les pistes de liaison sont amenées à proximité de l 'emplacement prévu pour la puce. Cette dernière est collée par la face arrière, sur les - pistes de liaison du bornier de connexion, en utilisant une colle isolante électriquement. Cette colle peut être, par exemple, un adhéaif réticulant sous l'effet d'une exposition à un rayonnement ultra-violet. Les connexions électriques entre les plots de connexion de la puce et les pistes de liaison sont ensuite réalisées par dépôt d'une résine conductrice qui recouvre les plots de connexion de la puce et les pistes de liaison de la carte. Cette résine conductrice peut être, par exemple, une colle polymérisable chargée en particules conductrices telles que des particules d'argent. Une seconde méthode utilisant un composé polymère conducteur pour connecter la puce aux pistes de liaison est illustrée sur la figure Cette méthode consiste à reporter la puce selon un montage bien connu de type "flip chip". Dans un montage de type "flip chip", la puce est retournée face active avec les plots de connexion, vers le bas. La puce est alors connectée en plagant les plots de connexion sur les pistes de liaison imprimées à l 'emplacement prévu pour la puce. Selon cette méthode, la puce est connectée aux pistes de liaison au moyen d'une colle à conduction électrique anisotropique bien connue. Ces techniques de connexion de puces par des polymères conducteurs, pour efficaces et performantes qu'elles soient, manifestent toutefois un inconvénient lorsque le substrat utilisé présente une face latérale de faible 3s résistivité (conducteur). On voit clairement que la résine conductrice couvre les faces latérales de la puce Or, il a été établi que, dans certains cas, une conductivité sur la face latérale de la puce peut entraîner des dysfonctionnements électriques du circuit intégré. En effet, selon les types de substrat utilisé, la S face latérale de la puce est de forte ou de faible résistivité (isolant ou conducteur). Si la face latérale est de forte résistivité, il n'y a aucun problème à ce que la résine conductrice soit en contact avec la tranche. Par contre, si le substrat utilisé pour la fabrication de la puce, comportant des circuit(s) intégré(s), présente une face latérale de faible résistivité, cette technique n'est pas utilisable. La solution utilisée jusqutà présent consistait tout simplement à ne pas utiliser ce type de technique de connexion avec des puces présentant des flancs conducteurs. Cette solution n'est cependant pas satisfaisante car elle limite fortement -les possibilités de l'assembleur en l'obligeant à utiliser certains produits avec certaines techniques de montage. En effet, la conductivité du silicium est directement liée au procédé de fabrication des plaquettes et diffère selon les fabricants et les lignes de production. Un utilisateur désirant spécifier une conductivité particulière du substrat se verra alors lié à un fournisseur donné et même à une gamme de produit donné, ce qui entraîne automatiquement un surcoût et une limitation des produits utilisables. Dès lors, l'objet de la présente invention est de supprimer les inconvénients liés à la connexion des puces comportant circuit(s) intégré(s) par des technologies utilisant des polymères conducteurs. C'est pourquoi, l 'invention a pour but de recouvrir les faces latérales desdites puces constituées de silicium, au -4 moyen d'une couche électriquement isolante, par un procédé de dépôt en phase liquide (DPL), et permettre ainsi, par la suite, de réaliser le long et sur ces faces, les connexions électriques entre les plots de connexion de la puce et les pistes de liaison du bornier de connexion. A cet effet, il convient de préciser que, pour que l' isolation des faces latérales des puces puisse être effectuée dans des conditions économiques viables, il est impératif de traiter collectivement ces dites puces alors qu'elles sont disposées sur un support plastique adhésif. A cet égard, il convient de rappeler que les puces comportant des circuits intégrés, sont obtenues par la découpe (à la scie diamantée par exemple) d'une plaque- substrat (en silicium) les contenant, cette plaque étant solidaire d'un support plastique adbésif. Ainsi, les puces, une fois découpées, restent solidaires du support adhésif en plastique et, dès lors, peuvent être traitées collectivement. La nature de la couche isolante est choisie d'une part, de façon à assurer une tension de claquage préférentiellement supérieure ou égale à 20 volts, pour une épaisseur de ladite couche égale ou inférieure à 1 micromètre et, d'autre part, pour permettre une extraction aisée des puces de leur support adhésif après dépôt de la couche isolante. Cette dernière opération est facilitée quand la couche isolante présente une fragilité mécanique convenable au niveau du raccordement des faces verticales des puces contigues et du support en plastique. Ainsi, l' isolation des faces latérales des puces collées sur leur support plastique doit être réalisée dans des conditions qui, non seulement, respectent l'intégrité des puces, mais aussi, celle du film plastique support, de manière à maintenir la stabilité dimensionnelle de ce - 5 substrat et la qualité du contact adhésif existant entre les puces et leur substrat. Ces deux conditions sont, en effet, nécessaires pour permettre d'une part, un assujettissement précis en position des puces au cours des opérations de dépôt de l'isolant, en garantissant un espace suffisant entre deux puces voisines, et d'autre part, un transfert thermique suffisant entre les puces et, via le support plastique, le porte-substrat, de manière à éviter tout échauffement indésirable pendant le dépôt. Pour ces différentes raisons, les opérations de dépôt de la couche isolante seront effectuées à une température qui ne doit pas dépasser 50 C environ. C'est pourquoi, selon l 'invention, le procédé d' isolation électrique par le dépôt d'une couche isolante sur les faces latérales de puces comportant circuit(s) intégré(s), faces latérales générées par leurs découpes dans une plaque de silicium associée à un support adhésif en plastique qui maintient lesdites puces en position après cette découpe, se caractérise en ce que: a - on prépare une phase liquide de traitement formée d'une solution d'acide fluosilicique saturée en silice à une température comprise entre 15 C et 35 C. 2s b - on immerge les puces disposées sur leur support plastique adhésif dans la phase liquide de traitement. c - on ajoute un agent de provocation de la sursaturation en silice de la phase liquide de traitement. d - on maintient les dites puces dans le milieu de traitement au plus pendant 10 heures à une température comprise entre environ 15 C et environ 50 C. Selon l' invention, la première étape "a" de ce procédé consiste en une saturation en silice de la solution 3s d'acide fluosilicique. La phase liquide de traitement, utilisée comme phase liquide de départ, peut être obtenue par l'ajout, à une solution d'acide fluosilicique (H2SiF6), d'acide silicique (SiO2xH2O) ou de silice (SiO2), à une température d' au plus 35 C. Selon un mode d'exécution particulier de l'invention, la formation de la phase liquide de traitement par aout d'acide silicique ou de silice en quantité appropriée à la solution d'acide fluosilicique s'effectue sous agitation du mélange pendant un temps déterminé à une température souhaitablement comprise entre 15 C et 35 C, suivie d'une filtration, afin d'enlever la silice non dissoute: la solution d'acide fluosilicique saturée en silice est ainsi obtenue. Les conditions de préparation de la phase liquide de traitement peuvent cependant différer selon que l'on ajoute de l'acide silicique ou de la silice à la solution d'acide fluosilicique. Quand l'aout est de l'acide silicique, le mélange en préparation est maintenu sous agitation pendant un temps d'au plus 6 heures, mais préférentiellement pendant un temps compris entre 3 et 6 heures, et à une température d'au plus 35 C, mais préférentiellement à une température comprise entre 25 C et 30 C. Quand l'a]out est de la silice, le mélange en préparation est maintenu sous agitation pendant un temps d'au plus 20 heures, mais préférentiellement pendant un temps compris entre 10 et 18 heures, et à une température d' au plus 35OC, mais préférentiellement à une température comprise entre 23 C et 30 C. Selon l 'invention, l'étape "b" du procédé consiste à immerger, dans la phase liquide de traitement, les puces disposoes sur leur support plastique adhésif, de telle manière que le traitement isolant des faces latérales des puces, résultant de leur découpe, se fasse collectivement. Selon l 'invention, l'étape "c" du procédé consiste à ajouter à la phase liquide du traitement un agent provoquant la sursaturation en silice de ladite phase. L' introduction de l' agent provoquant la sursaturation en silice de la phase liquide de traitement peut se faire tout au long de l'étape de traitement d'une manière continue et réqulière: cette introduction se fait alors en présence des puces préalablement immergées. Mais, l' introduction de l' agent provoquant la sursaturation en silice de la phase liquide de traitement peut se faire en discontinu, par exemple par un seul aj out: cette introduction en un seul aj out peut, soit se faire en présence des puces déjà immergées, soit se faire avant l 'immersion des puces disposées sur leur support plastique adbésif dans la phase liquide de traitement. En tant qu' agent pour provoquer la sureaturation en silice de la phase liquide de traitement, on peut utiliser notamment un réactif choisi dans le groupe constitué par l'acide borique, l'eau ou un métal tel que, par exemple, l'aluminium, mais cet agent est préférentiellement l'acide borique. Lorsque l' agent choisi pour provoquer la sursaturation en silice de la phase liquide de traitement est l'acide borique, on utilise préférentiellement une solution aqueuse d'acide borique de concentration d' environ 0,1 mol/l. Cette solution d'acide borique peut, selon l'invention, être ajoutée gouLte à goutte ou en une seule étape à la phase liquide de traitement. Elle peut par exemple être introduite en une seule étape avant l 'immersion des puces disposées sur leur support plastique adhésif dans la dite phase liquide. La solution d'acide borique est ajoutée de façon à obtenir la concentration en acide borique dans le milieu de traitement nocessaire pour provoquer la sursaturation en silice de la phase liquide de traitement, comprise entre 0, 01 mol/1 et 0, 02 mol/1. Selon l'invention, il est également possible d'ajouter une solution d'acide chlorhydrique dans la phase liquide de traitement, jusqu'à obtenir une concentration de cet acide comprise entre 101 et 10-5 mol/1 dans le milieu de traitement et préférentiellement, une concentration du milieu de traitement en acide chlorhydrique de l'ordre de -3 à 10-4 mol/1. I1 a été, en effet, constaté que l' introduction d'une solution d'acide chlorhydrique dans le milieu de traitement, après l'addition de l' agent provoquant la sureaturation en silice de la phase liquide de traitement permet une augmentation intéressante de la tension de claquage mais également une amélioration de la qualité de la couche isolante déposée se traduisant notamment par une diminution de perte de courant. Selon l'étape "d" du procédé de l'invention, on maintient les puces disposées sur leur support plastique adhésif dans le milieu de traitement au plus pendant 10 heures, à une température comprise entre 15 C et 50 C. La vitesse de dépôt de la couche isolante sur les faces latérales des puces selon l' invention dépendant de la température du milieu de traitement. Mais, selon un mode d'exécution préférentiel de l'étape "d" du procédé de l' invention, on maintient le milieu de traitement à une température comprise entre 25 C et 50 C. Plus particulièrement et afin d'obtenir une couche isolante suffisante, le temps d' immersion, dans le milieu de traitement, des puces comportant circuit(s) intégré(s), disposées sur leur support plastique adbésif est préférentiellement compris entre 1 et 6 heures. Ainsi, au cours du traitement selon le procédé de l 'invention, les faces latérales des puces sont 2828332 ' recouvertes par une couche électriquement isolante qui est constituée par de l'oxyde de silicium. Selon un mode préférentiel d'exéaution du procédé de s l 'invention, le dépôt de la couche électriquement isolante sur les puces, en particulier sur leurs faces latérales, est contrôlé de façon à obtenir une couche dont l'épaisseur est inférieure ou égale à 1 m. I1 convient toutefois de noter que l'épaisseur de la dite couche est d'au moins de 0,1 m. Préférentiellement, l'épaisseur de la couche isolante déposée selon le procédé de l 'invention est comprise entre 0,1 et 0,5 m. Comme explicité précédemment, les puces comportant des circuit(s) intégré(s) possèdent une face avant sur laquelle sont disposés les plots de connexion des puces et une face arrière opposée sur laquelle est disposé le support plastique adhésif. Selon l'invention, les puces peuvent être immergées face avant ou face arrière exposées au milieu de traitement. Selon un mode d'exécution du procédé selon l'invention, les puces découpées dans la plaque de silicium sont en position telle sur leur support plastique adhésif que les faces avant desdites puces sont exposées au milieu de traitement. Cette disposition est possible, à condition que les éléments constitutifs desdites faces avants: soient réalisés en des matériaux inattaquables par le milieu; ou bien, soient protégés dudit milieu par des revêtements inattaquables. Selon ce mode d'exéaution particulier du procédé de l'invention, les plots de connexion des puces, très généralement réalisés en alliage à base d'aluminium, peuvent être protégés par un revêtement approprié, tel que par exemple par un revêtement d'or (l'or étant déposé -10 selon des techniques de dépôt bien connues de l'homme du métier) à la condition qu'après le dépôt de ce revêtement protecteur particulier (or), l 'exposition au milieu de traitement des puces selon l' invention soit réalisée sous atmosphère inerte (sous azote par exemple). Dans ces divers cas, le mode d'exéaution du dépôt d' isolation utilise l'intéressante propriété de sélectivité du procédé: l'isolant est déposé sur les faces latérales de la puce à l 'exclusion de tout dépôt sur les plots de connexion de la face avant. Selon un mode d'exécution du procédé de l 'invention, les puces découpées dans la plaque de silicium et encore disposces sur leur support plastique adhésif sont en position retournée, faces arrières accessibles lors du dépôt de la couche isolante. Cette position retournée des dites plaquettes-puces peut s'effectuer selon la technique décrite ci-dessous La face arrière de la plaque de silicium, opposée à la face avant sur laquelle sont disposés les plots de connexion des puces, est placée sur un support plastique adhésif dégradable aux ultraviolets par exemple. La plaque de silicium est alors découpée selon des méthodes classiques connues et les puces désolidarisées sont maintenues ensemble par l'adhésif Le support plastique adhésif dégradable est alors exposé à un rayonnement ultraviolet, afin de réduire sa force d'adhésion. 3s Puis, les plaquettes-puces maintenues par le support plastique adhésif sont placées, face active en contact avec le support, sur un support -. Ce support a essentiellement pour fonction de maintenir les puces de : circuit en cohésion et de permettre leur manipulation pour l'étape de protection qui suit. Le support adhésif de la face arrière, déjà dégradé par le rayonnement ultraviolet, est retiré par pelage par exemple afin de laisser nues les faces arrières des puces. Selon un mode de réalisation préférentiel, le support est constitué par un autre adhésif dogradable. Le support a, en outre, pour fonction de protéger la face active de la puce lors de l' application de matière isolante. Selon l'invention, le procédé permet de déposer une couche électriquement isolante, sous forme de couche mince, sur les faces latérales et la face arrière des puces placées sur le support Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, préalablement à leur immersion dans le milieu de traitement les puces disposoes sur leur support plastique adhésif peuvent subir un traitement d'oxydation de leur surface afin d' augmenter la réactivité de la surface de plaque de silicium prédécoupée. En effet, il a été constaté que la présence d'oxyde natif à la surface du silicium permettait d'accroître la vitesse de dépôt de la couche isolante. En fait, après découpe des puces, le silicium des faces latérales, en particulier, est le siège de l' apparition d'oxyde natif. Il est possible d' augmenter la réactivité du silicium prédécoupé par des procédés connus tel que l'oxygénation, le plasma oxydant, l' ozone généré ou apporté par lampe ultra-violette. En fin de traitement, les puces sont retirées du bain de traitement, puis sont soumises à un rinçage et enfin séchées, selon les moyens connus. Les plaquettes-puces traitées selon le procédé de l 'invention possèdent, dès lore, une couche électriquement isolante, qui recouvre ses faces latérales et peut également recouvrir la face arrière. Cette couche isolante selon le procédé de l 'invention est constitute d'oxyde de silicium et son épaisseur est comprise entrè 0,1 Am et 1 m, mais préférentiellement comprise entre 0,1 Am et 0,5 m. -13 Revendications 1. Procédé d' isolation électrique par le dépôt d'une couche isolante sur les faces latérales de puces comportant circuit(s) intégré(s), faces latérales générées par leur découpe dans une plaque de silicium elle-même associée à un support adhésif en plastique qui maintient lesdites puces en position après cette o découpe, caractérisé en ce que: a - on prépare une phase liquide de traitement formée d'une solution d'acide fluosilicique saturée en silice à une température comprise entre 15 C et 35 C. b - on immerge les plaquettes-puces disposées sur leur support plastique adhésif dans la phase liquide de traitement. c - on ajoute un agent susceptible de provoquer la sureaturation en silice de la phase liquide de traitement.. d - on maintient les dites puces dans le milieu de traitement au plus pendant 10 heures à une température comprise entre environ 15 C et environ 50 C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 2s pour préparer la phase liquide de traitement on ajoute une quantité appropriée d'acide silicique à une solution d'acide fluosilicique, on maintient le mélange sous agitation pendant au plus 6 heures à une température d' au plus 35 C et on le filtre afin d'enlever la silice non dissoute, pour obtenir une solution d'acide fluosilicique saturée en silice. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on maintient le mélange sous agitation pendant un 3s temps compris entre 3 et 6 heures à une température comprise entre 25 C et 30 oc. :: -14 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour préparer la phase liquide de traitement on ajoute une quantité appropriée de silice à une solution d'acide fluosilicique, on maintient le mélange sous s agitation pendant au plus 20 heures à une température d'au plus 35 C et on le filtre afin d'enlever la silice non dissoute, pour obtenir une solution d'acide fluosilicique saturée en silice. o 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce quon maintient le mélange sous agitation pendant un temps compris entre 10 et 18 heures à une température comprise entre 23 C et 30 C. S 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dilue la solution d'acide fluosilicique saturée en silice de concentrations comprises entre 2 mol/l et mol/1 avec de l'eau pour obtenir une solution d'acide fluosilicique saturée en silice de concentration comprise entre 1 mol/l et 4 mol/l. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l' agent pour provoquer la sureaturation en silice de la phase liquide de traitement est choisi parmi le groupe constitué par l' acide borique, l' eau ou de l' aluminium. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l' agent pour provoquer la sursaturation en silice de la phase liquide de traitement est une solution d'acide borique de concentration de 0,1 mol/l. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la concentration d'acide borique du milieu de traitement est comprise entre 0,01 mol/l. et 0,02 3s mol/l. -15 lO.Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la solution d'acide borique est ajoutée goutte à goutte ou en une seule étape à la phase liquide de traitement. S ll.Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que lorsque la solution d'acide borique est ajoutée en une seule étape, elle peut être introduite avant l 'immersion des puces disposées sur leur support plastique adhésif dans la phase liquide de traitement. 12.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit une solution d'acide chlorhydrique de concentration comprise entre 101 et 10-5 mol/l dans le milieu de traitement pour augmenter la tension de claquage et améliorer la qualité de la couche isolante. 13.Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la solution d'acide chlorhydrique a préférentiellement une concentration comprise entre 10-3 et 10-4 mol/l. 14.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que préalablement à leur immersion dans le milieu de traitement les puces disposées sur leur support plastique adhésif peuvent subir un traitement d'oxydation de leur surface. 15.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les puces découpées dans la plaque de silicium et disposées sur leur support plastique adhésif sont en position directe, faces avants accessibles au milieu de traitement, lors du dépôt de la couche isolante. 16.Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que les éléments constitutifs desdites faces avant s sont réalisés en des matériaux inattaquables par le milieu de traitement ou sont protogés dudit milieu par des revêtements inattaquables. -16 17.Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que les plots de connexion des puces sont protogés par un revêtement approprié, préférentiellement en or et, dans ce dernier cas, en ce que l'exposition desdites puces au milieu de traitement est réalisée sous atmosphère inerte. 18.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les puces découpées dans la plaque de silicium et encore disposées sur leur support plastique adhésif sont en position retournces, faces arrières accessibles lors du dépôt de la couche isolante. l9.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient le milieu de traitement à une température comprise entre 25 C et 50 C. 20.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps d' immersion des puces comportant circuit(s) intégré(s) disposées sur leur support plastique adhésif dans le milieu de traitement est compris entre 1 et 6 heures. 21.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que une circulation de la phase liquide de traitement est maintenue dans le milieu de traitement. 22.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dépôt de la couche électriquement isolante sur les puces est contrôlé de facon à obtenir une couche dont l'épaisseur est inférieure ou égale à 1 m. 23.Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que la couche électriquement isolante déposée sur les puces est constituée d'oxyde de silicium. - - - 24.Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche électriquement isolante est au moins de O,lm. 25.Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche électriquement isolante est comprise entre 0,1 et 0,5 m. 26.Puces selon les revendications 1 à 25, comportant circuit(s)- intégré(s) découpées dans une plaque de silicium et encore disposées sur un support plastique adhésif, qui les maintient en position lors de cette découpe, caractérisé en ce que les puces sont protégées par une couche électriquement isolante constituée d'oxyde de silicium. 27.Puces comportant circuit(s) intégré(s)selon la revendication 26, caractérisé en ce que la couche électriquement isolante recouvre les faces latérales desdites puces. 28.Puces comportant circuit(s) intégré(s)selon la revendication 26, caractérisé en ce que la couche él ect riquement i sol ante est déposée sur l es faces latérales desdites puces à l' exclusion de tout dépôt sur les plots de connexion de la face avant. 29.Puces comportant circuit(s) intogré(s)selon la revendication 26, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche électriquement isolante est au moins égale à 0,1 m et inférieur à lm. 30.Puces comportant circuit(s) intégré(s)selon la revendication 29, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche électriquement isolante est