Brevet FR3003087A1 — publié le 20140912

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un collage direct métallique conducteur entre deux substrats semi-conducteurs. L'invention concerne également une structure présentant deux substrats semiconducteurs assemblés par un collage direct métallique conducteur. Plusieurs techniques connues de collage conducteur susceptibles d'assembler des substrats mettent en contact direct des métaux déposés sur une face des substrats, sans introduire de composés intermédiaires, tel qu'un adhésif, de la glue.., au niveau de l'interface. A titre d'exemple, le procédé de collage direct non thermocompressif du cuivre consiste en la mise en contact, en général à température ambiante, de surfaces lisses, à savoir des surfaces présentant une rugosité inférieure ou égale à 0,5 nm RMS, hydrophiles (c'est-à dire présentant un angle de goutte à l'eau typiquement inférieur ou égal à 200) et exemptes de contamination. Un recuit peut être ensuite appliqué à la structure afin de renforcer la qualité du collage. A l'issue de ce traitement thermique, l'interface de collage apparaît reconstruite et présente des contacts cuivre/cuivre permettant d'une part la conduction électrique et d'autre part une bonne résistance mécanique à l'amincissement de l'un au moins des substrats composant la structure. Cette technique présente l'inconvénient d'être dépendante de l'état des surfaces avant collage. Les étapes critiques de ce procédé sont donc le polissage mécano-chimique et l'activation des surfaces réalisées sur les couches métalliques déposées avant collage. Or, d'une part, la maîtrise de tels procédés varie d'un métal à l'autre et d'autre part, une contrainte temporelle d'enchaînement des étapes de préparation et de collage est nécessaire à la réussite de tels assemblages. D'autres techniques de collage métallique de couches déposées sont connues comme les procédés de collage de cuivre assisté par thermocompression. Dans cette technique, un apport d'énergie supplémentaire est fourni au moment du collage des substrats sous forme calorifique et mécanique par l'application d'une pression de part et d'autre de l'assemblage. Cette technique a pour avantage de limiter les contraintes en termes de préparations de surface préalables et tout particulièrement en terme de lissage (faisabilité montrée jusqu'à 8,6 nm RMS). Cependant, les 35 températures de procédé conduisant à la reconstruction de l'interface de collage sont supérieures ou égales à 350°C et peuvent endommager des composants présents sur la structure. Le principal inconvénient mis en évidence par l'état de l'art relatif à cette technique est la présence résiduelle après collage de défauts au niveau 5 de l'interface qui apparaissent sous la forme de vides (au sens de manque de matière solide) limités par des joints de grains. Un des buts de l'invention consiste à pallier au moins un des inconvénients précités. A cet effet, l'invention propose un procédé de réalisation d'un collage direct métallique conducteur entre deux substrats de 10 matériaux semi-conducteurs, comprenant les étapes consistant à: - a) Fournir un premier substrat dont une surface est recouverte par une première couche métallique et un deuxième substrat dont une surface est recouverte par une deuxième couche métallique, - b) Mettre en contact direct la première couche métallique et la deuxième 15 couche métallique de sorte à former une interface de collage comprenant des ponts de matière métalliques entre la première couche métallique et la deuxième couche métallique, les ponts de matière étant espacés par des cavités reliées fluidiquement entre elles, - d) Immerger l'interface de collage dans un fluide oxydant de sorte à 20 oxyder au moins en partie des portions de la première couche métallique et des portions de la deuxième couche métallique délimitant les cavités, cette oxydation générant un oxyde métallique comblant au moins en partie les cavités, l'oxyde métallique formant des zones de contact entre les portions de la première couche métallique et de la 25 deuxième couche métallique délimitant les cavités. En d'autres termes, l'oxyde métallique est en contact direct avec le métal de la première couche métallique et le métal de la deuxième couche métallique. Ainsi, lors de la mise en oeuvre du procédé, l'oxyde métallique formé à l'interface de collage permet de générer des zones de contact 30 métal/oxyde/métal au niveau des cavités, renforçant ainsi l'énergie de collage au niveau de l'interface. Il est alors possible d'appliquer des opérations mécaniques sur l'un ou les deux substrats notamment un amincissement mécanique de l'un des substrats sans décollement de l'interface de collage. Par ailleurs, lorsque l'oxyde métallique formé est conducteur ou semi- 35 conducteur, le collage obtenu présente une meilleure conduction électrique que celle obtenue par un collage direct conventionnel entre deux métaux aux rugosités considérées. Ainsi, les composants formés sur la structure montrent des performances améliorées. Cette technique a pour avantage de limiter les contraintes en termes de préparations de surface par comparaison avec une technique de collage directe conventionnelle, notamment en termes de lissage et de contamination. Ceci évite de consommer une très grande quantité de matériau avant d'atteindre la rugosité souhaitée. Ainsi, avec cette méthode et sans thermocompression, le niveau de rugosité pour obtenir un collage est élevé à 0,7 nm RMS contre 0,5 sans oxydation à l'interface de collage. Il est à noter que dans le présent document, toutes les valeurs de rugosité RMS sont des mesures AFM pour des champs de 20*20 micromètres. De la même façon, le procédé de l'invention permet de diminuer l'exigence sur les propriétés hydrophiles de la surface, très importante en cas de collage direct sans thermocompression. De ce fait, la contrainte temporelle entre l'étape de préparation des surfaces des couches métalliques avant collage et le collage direct lui-même est moins importante. Il est en effet possible de laisser les couches métalliques sous atmosphère contrôlée, par exemple sous vide ou sous atmosphère d'azote, avant de procéder à la mise en contact des surfaces sans craindre une contamination ou un changement de l'hydrophilie de la surface. On peut même en cas de collage direct à chaud les laisser à l'air avant mise en contact. De préférence, l'étape d) d'immersion est réalisée pendant une durée comprise environ entre 30 minutes et plusieurs heures de sorte à permettre la pénétration du fluide oxydant et la croissance de l'oxyde métallique dans les cavités. Laisser l'interface immergée pendant l'oxydation permet d'éviter que le fluide ne se retire permettant ainsi une oxydation homogène en bord et au centre des substrats. Avantageusement, le procédé comprend entre l'étape b) et l'étape d) une étape c) d'application d'un budget thermique de recuit de collage. Par 30 budget thermique, on entend l'application d'une température pendant un certain temps. Ce budget thermique sert à renforcer l'énergie de collage. De préférence, l'application d'un budget thermique selon l'étape c) comprend en outre une étape cl ) d'application d'une pression de part et d'autre de l'interface de collage. Cette étape, consistant en la combinaison de 35 c) et de cl ) est une thermocompression et permet d'améliorer la qualité de l'interface de collage et la qualité des ponts de matière métalliques formés avant de procéder à l'oxydation des cavités résiduelles. Elle permet d'assembler des surfaces présentant des rugosités plus importantes qu'en l'absence de thermocompression. Il est par exemple possible d'obtenir un collage direct avec des surfaces présentant une rugosité jusqu'à 30nm RMS dans le cadre de l'invention avec oxydation et thermocompression contre une rugosité de moins de 10nm RMS avec thermocompression sans oxydation. La pression appliquée dépend de l'état de surfaces à coller (notamment rugosité RMS et hydrophilie) elle varie typiquement entre 1 et 5MPa. Selon une possibilité, le procédé comprend avant l'étape b) de mise en contact, une étape i) consistant à lisser la surface des première et deuxième couches métalliques, notamment jusqu'à obtenir une rugosité RMS comprise environ entre 0.1 et 0,7 nanomètres. Cette préparation de surface va rendre possible le collage direct sans thermocompression. Le bénéfice tiré de l'oxydation contrôlée du métal lors de l'immersion de l'étape d) permet de réaliser en amont un collage direct moins dépendant de l'état de surface avant collage que pour un collage direct conventionnel où une rugosité inférieure à 0.5 nanomètre RMS est nécessaire. Pour des collages avec thermocompression, on pourra s'affranchir de cette étape de lissage et ce jusqu'à des rugosités RMS de l'ordre de 30nm. Avantageusement, l'étape d) d'immersion comprend le chauffage du fluide oxydant, notamment à une température comprise environ entre 10°C et 100°C. Cette température permet d'accélérer le processus d'oxydation du métal. Selon une disposition, le procédé comprend après l'étape d) d'immersion et d'oxydation, une étape e) d'application d'un traitement thermique de renforcement du collage. Cette étape permet de renforcer encore l'énergie du collage. Du fait de l'étape d) d'immersion, il est possible de diminuer le budget thermique du recuit de collage de l'étape e) (c'est-à-dire la température et/ou le temps du recuit) pour l'obtention d'une même énergie de collage. Réduire la température peut permettre d'éviter d'endommager d'éventuels composants présents sur les substrats. Selon une disposition, le procédé comprends avant l'étape a) de fourniture d'un premier substrat et d'un deuxième substrat, une étape consistant à déposer par CVD (Chem ical Vapor Deposition) la première couche métallique et la deuxième couche métallique respectivement sur le premier substrat et le deuxième substrat, jusqu'à atteindre une épaisseur comprise entre 20 et 5000 nanomètres et de préférence une épaisseur comprise entre 500 et 1000 nanomètres. De préférence, la première couche métallique et la deuxième couche métallique sont déposées sur les substrats dotés au préalable d'une couche barrière présentant une épaisseur de quelques dizaines de nanomètres, notamment formée de TiN. Cette couche sert à former une barrière à la diffusion des espèces métalliques des couches métalliques dans les substrats, notamment lors des étapes de recuit. Elle peut également servir de couche d'accroche pour le dépôt des couches métalliques. Selon une possibilité, les premier et deuxième substrats sont choisis parmi les matériaux semi-conducteurs compris parmi le silicium, le SiC, le germanium, les alliages d'éléments III/V tels que le AsGa, l'InP, l'InGaN, l'AlGaN. Selon une variante, le premier substrat comprend un matériau 15 semi-conducteur différent de celui du deuxième substrat. De préférence, le fluide oxydant comprend un gaz oxydant ou un liquide oxydant, notamment de l'eau liquide (H20), de l'eau oxygénée H202 ou HNO3 gazeux. Avantageusement, le métal de la première couche métallique et le 20 métal de la deuxième couche métallique sont choisis parmi le cuivre, le molybdène, le tungstène et leurs alliages. Ces métaux présentent en effet une bonne conductivité électrique, et génèrent un oxyde plus volumineux que le métal non oxydé de sorte à facilement combler les cavités de l'interface de collage. Par ailleurs, l'utilisation de certains de ces métaux est avantageuse en 25 ce qu'ils peuvent générer un oxyde au moins partiellement électriquement conducteur, en ce qu'ils sont résistants à la corrosion et présentent un coefficient de dilatation thermique CTE proche de celui des matériaux semiconducteurs les plus couramment utilisés dans l'industrie. Selon une disposition, le métal de la première couche métallique 30 est identique au métal de la deuxième couche métallique. Ceci permet la formation concomitante d'une seule nature d'oxyde métallique à partir des première et deuxième couches métalliques. Les zones de contact générées à l'interface de collage comprennent alors une seule nature d'oxyde métallique formant des zones de 35 contact direct avec la première couche métallique et avec la deuxième couche métallique, ce qui permet une bonne qualité de contact métal/oxyde/métal, conducteur électrique. Selon une variante de réalisation, le métal de la première couche métallique est différent du métal de la deuxième couche métallique de sorte 5 que le fluide oxydant génère un oxyde métallique comprenant deux natures d'oxyde. Une première nature d'oxyde est générée par l'oxydation du métal de la première couche métallique et une deuxième nature d'oxyde est générée par l'oxydation du métal de la deuxième couche métallique. Ainsi les zones de contact sont formées par l'oxyde métallique comprenant deux natures d'oxyde, 10 en contact direct entre elles, la première nature étant également en contact direct respectivement avec la première couche métallique et la deuxième nature étant en contact direct respectivement avec la deuxième couche métallique. Selon une autre disposition, l'application du budget thermique selon 15 l'étape c) est réalisée à une température comprise entre 30°C et 400°C et de préférence à une température inférieure ou égale à 250°C et de préférence encore à une température comprise entre 50°C et 200°C, sur une durée comprise entre quelques dizaines de minutes et plusieurs heures. Ces températures relativement basses par comparaison avec les températures de 20 thermocompression conventionnelle limitent la dégradation d'éventuels composants présents sur les substrats. Selon une variante de réalisation, la première couche métallique et la deuxième couche métallique sont discontinues, les première et deuxième couches métalliques formant chacune au moins des premier et deuxième plots 25 métalliques et l'étape b) comprend la mise en contact direct les au moins premier et deuxième plots métalliques de la première couche métallique avec les au moins premier et deuxième plots métalliques de la deuxième couche métallique, l'interface de collage formée par la mise en contact direct des plots étant discontinue. 30 Cette variante permet l'obtention d'une structure comprenant deux substrats collés par un collage direct conducteur comprenant au moins deux régions conductrices verticalement isolées, au niveau des plots mis en contact. De plus, la ou les discontinuités de l'interface de collage favorise la mise en contact entre le fluide oxydant et les cavités de sorte que le processus 35 d'oxydation est accéléré. Selon un deuxième aspect, l'invention propose une structure présentant une conductivité électrique verticale et comprenant un empilement comportant successivement - un premier substrat d'un matériau semi-conducteur, - une première couche métallique, - une deuxième couche métallique collée directement à la première couche métallique par collage direct de sorte à former une interface de collage électriquement conductrice, et - un deuxième substrat d'un matériau semi-conducteur, l'interface de collage comprenant des ponts de matière métalliques entre la première couche métallique et la deuxième couche métallique, les ponts de matière étant espacés par des cavités, un oxyde métallique, généré par l'oxydation des portions de la première couche métallique et de la deuxième couche métallique délimitant les cavités, comblant au moins en partie les cavités, l'oxyde métallique formant des zones de contact entre les portions de la première couche métallique et de la deuxième couche métallique délimitant les cavités. Avantageusement, au moins 50% des cavités partiellement 20 comblées par l'oxyde métallique présentent une dimension inférieure ou égale à 50 nanomètres, de préférence une dimension inférieure ou égale à 25nm et de préférence encore une dimension inférieure ou égale à 10 nm. De préférence, les cavités partiellement comblées par l'oxyde métallique présentent une dimension inférieure ou égale 10 nanomètres. 25 La résistance mécanique de l'interface de collage est ainsi renforcée par la présence des zones de contact de dimensions plus importantes. Par ailleurs, la conductivité électrique de ce type de collage direct selon l'invention est améliorée par rapport à celle obtenu avec un collage direct traditionnel du fait de la présence de l'oxyde métallique pouvant être 30 conducteur ou semi-conducteur. Selon une variante de réalisation, la première couche métallique et la deuxième couche métallique sont discontinues, les première couche et deuxième couche métalliques formant chacune au moins un premier plot métallique et un deuxième plot métallique et l'interface de collage formée par le 35 collage direct du au moins premier plot et du deuxième plot métallique de la première couche métallique avec respectivement le au moins premier plot métallique et le deuxième plot métallique de la deuxième couche métallique est discontinue. Cette structure présente ainsi au moins deux régions conductrices au niveau des plots en scellés par collage direct, verticalement isolées entre les plots métalliques. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante de deux variantes de réalisation de celle-ci, données à titre d'exemples non limitatifs et fait en référence aux dessins annexés. Les figures ne respectent pas nécessairement l'échelle de tous les éléments représentés de sorte à améliorer leur lisibilité. Dans la suite de la description, par souci de simplification, des éléments identiques, similaires ou équivalents des différentes formes de réalisation portent les mêmes références numériques. - Les figures 1 à 4 illustrent un mode de réalisation du procédé selon l'invention. - La figure 5 illustre une structure préparée pour une application future. - Les figures 6 à 8 représentent une variante du mode de réalisation du procédé illustré aux figures 1 à 4. La figure 1 représente l'étape a) du procédé consistant à fournir un premier substrat 1 de silicium, sur une surface duquel a été déposée une première couche métallique 2 de cuivre, et un deuxième substrat 3 de silicium sur une face duquel a été déposé une deuxième couche métallique 4 de cuivre. Selon une disposition non illustrée, les surfaces des substrats ont été dotées au préalable d'une couche d'oxyde de silicium thermique et d'une couche barrière de 60 nanomètres de TiN déposé par CVD (acronyme anglais de Chemical Vapor Deposition) de sorte à favoriser la tenue des couches métalliques 2,4 sur les substrats 1,3. Les première et deuxième couches métalliques 2,4 de cuivre sont ensuite déposées avec une épaisseur comprise entre 20 et 5000 nanomètres directement sur la couche barrière par la méthode PVD (acronyme anglais de Pressure Vapor Deposition). Les première et deuxième couches métalliques 2,4 ainsi formées présentent pour une épaisseur de 1 micromètre une rugosité RMS d'environ 5,6 nanomètres (sur un champ de 20*20 micromètres) et une hydrophilie correspondant à un angle de goutte à l'eau d'environ 37°. Selon une disposition non illustrée, l'invention peut être mise en oeuvre avec une première couche métallique 2 et une deuxième couche métallique 4 comprenant d'autres métaux que le cuivre, tels que le molybdène, le tungstène et leurs alliages. Par ailleurs, le métal de la première couche métallique 2 peut être différent du métal de la deuxième couche métallique 4. La figure 2 illustre la mise en contact des première et deuxième 5 couches métalliques 2,4 de cuivre selon l'étape b) du procédé réalisant un collage direct entre les surfaces présentant les caractéristiques susmentionnées. Ce collage permet la génération de ponts de matière 5 métalliques cuivre/cuivre à l'interface de collage 6 entre la première couche métallique 2 et la deuxième couche métallique 4. Ces ponts de matière 5 sont 10 symboliquement représentés sur la figure 2 par des tirets gras noirs à l'interface de collage 6. L'interface de collage 6 comprend également des cavités (non illustrées) séparant les ponts de matière 5. Ces cavités reliées fluidiquement entre elles, proviennent de défauts ou vides de matière solide, formés lors du collage direct. 15 Puis, comme illustré à la figure 3, le collage peut être renforcé par thermocompression (étapes c et cl ). Un budget thermique de recuit de collage est effectué à 200°C pendant 1 heure associé à l'application d'une pression d'environ 1.91 MPa de part et d'autre de l'interface de collage 6. Cette pression est de préférence appliquée sur l'ensemble de la surface des substrats collés 20 par l'intermédiaire de deux pistons 11 avec une force de 15kN lorsque les substrats présentent un diamètre d'environ 10 cm. Une pression homogène uniformément répartie est ainsi exercée de part et d'autre de l'interface de collage 6. Cette étape de thermocompression peut être réalisée sous vide primaire ou secondaire. 25 La thermocompression permet d'augmenter l'énergie de collage entre les première et deuxième couches métalliques 2,4. Les ponts de matière 5 Cu/Cu sont illustrés par des tirets encore plus épais à l'interface de collage 6 symbolisant une force de collage plus importante à l'issue des étape c) et cl). La température du budget thermique peut varier selon les propriétés des 30 substrats à coller, notamment en termes de rugosité et d'hydrophilie des surfaces. Par exemple, la température peut être comprise entre 30°C et 400°C et de préférence la température est inférieure ou égale à 250°C et de préférence encore la température est comprise entre 50°C et 200°C, sur une durée comprise entre quelques dizaines de minutes et plusieurs heures. La 35 pression appliquée peut également varier, typiquement entre 1 et 5MPa. Cette étape de thermocompression illustrée à la figure 3 est facultative. Si certaines conditions sont rassemblées au niveau des surfaces à assembler notamment en termes de rugosité RMS (inférieure à typiquement 0.7nm) et d'hydrophilie, la simple mise en contact des substrats peut suffire à assurer leur adhésion (le procédé correspond alors aux étapes illustrées aux figures 1, 2 et 4). Une étape préliminaire i) de préparation de surface est en général nécessaire dans ce cas, notamment de lissage pouvant être obtenu par polissage mécano-chimique. Enfin selon l'étape d) du procédé illustrée à la figure 4, l'interface de collage 6 est immergée dans un fluide oxydant 8, tel que de l'eau liquide à 22°C, pendant une durée d'environ 12 heures. Cette immersion permet la propagation du fluide au niveau des cavités sur toute l'interface de collage 6. Cette phase est rapide (de 10 secondes à une minute environ). Elle provoque également sur cette durée, l'oxydation d'au moins une partie des portions de la première couche métallique 2 et de la deuxième couche métallique 4 délimitant les cavités en oxyde de cuivre Cu20. Cet oxyde métallique ainsi généré permet de combler au moins en partie les cavités. Le Cu20 présente un effet un volume plus important que le cuivre non oxydé de sorte que la croissance de la phase d'oxyde de cuivre en surface des cavités permet de les remplir. L'oxyde de cuivre ferme ainsi les défauts. L'interface de collage 6 obtenue après oxydation comprend des ponts de matière 5 Cu/Cu, des zones de contact 9 Cu/Cu20/Cu (symbolisées par des traits gras gris 9 entre les traits noirs gras symbolisant les ponts de matière 5 sur la figure 4) ainsi que des cavités résiduelles dont la plus grande dimension est inférieure ou égale à 10 nanomètres. Une telle interface 6, dotée de ponts de matière 5 métalliques et de zones de contact 9 en oxyde de cuivre semi-conducteur, présente une énergie de collage renforcée et une conductivité électrique verticale optimisée par rapport à une interface de collage 6 obtenue par un collage direct conventionnel. Dans la variante de réalisation où la première couche métallique 2 est formée d'un métal différent de celui de la deuxième couche métallique 4, l'oxyde métallique peut comprendre deux natures d'oxyde différentes, selon les cinétiques d'oxydation des deux métaux. Les zones de contact 9 sont alors formées d'oxyde de deux métaux différents qui relie des portions de la première couche métallique et des portions de la deuxième couche métallique. Ainsi, l'interface de collage 6 est mécaniquement renforcée et la conductivité verticale électrique est améliorée selon la conductivité des deux natures d'oxyde. Par ailleurs, le fluide oxydant 8 peut être constitué d'un liquide oxydant d'une autre nature que l'eau, comme d'un gaz oxydant, choisi selon la nature du métal à oxyder. Par ailleurs, le fluide oxydant 8 peut être chauffé entre environ 10°C à 100°C pendant l'immersion, de sorte à augmenter ou diminuer la vitesse d'oxydation du métal. Selon une autre possibilité de réalisation non illustrée, il est possible après l'étape d) d'immersion de réaliser une étape e) d'application 10 d'un traitement thermique de renforcement du collage comme pour les collages directs traditionnels. Le procédé de réalisation conduit ainsi à la fabrication d'une structure 100 comportant un empilement comprenant successivement un premier substrat 1 de silicium, une première couche métallique 2 de Cu, une 15 deuxième couche métallique 4 de Cu collée directement à la première couche métallique 2 par collage direct, de sorte à former une interface de collage 6 électriquement conductrice, et un deuxième substrat 3 de silicium. L'interface de collage 6 comprend des cavités comblées au moins en partie par un oxyde de cuivre, des ponts de matière 5 Cu/Cu et des zones de contact 9 Cu/Oxyde 20 de cuivre /cuivre. Les cavités résiduelles présentent une dimension de 10 nanomètres au plus. De part la présence des zones de contacts 9 Cu/Cu20/Cu à l'interface de collage 6 il est possible d'effectuer un amincissement mécanique de type cgrinding ou rectification à partir de la face arrière exposée de l'un des substrats 1,3 sans provoquer de décollement à l'interface de 25 collage 6 (figure 5, le substrat 3 a été aminci en substrat 3'). Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, illustré aux figures 6 à 8, les première et deuxième couches métalliques 2,4 sont formées d'au moins deux plots métalliques 12 séparés par une zone 13 créant ainsi une interface de collage 6 comprenant des zones conductrices et d'autres zones 30 électriquement isolantes entre les plots métalliques 12. Comme illustrée à la figure 6, deux substrats 1,3, par exemple de silicium, sont recouverts d'une couche métallique 2,4 discontinue de Cu formant une pluralité de plots métalliques 12 (étape a). Ces plots sont espacés par des zones 13 par exemple en oxyde de silicium électriquement isolant. Sur 35 la figure 7, les plots 12 sont représentés en protusion par rapport aux zones 13 ce qui est avantageux pour permettre la circulation ultérieure du fluide oxydant 8 à l'interface de collage 6. Néanmoins ces plots 12 pourraient en variante être sensiblement au même niveau que ces zones 13 (non illustrées). Dans ce cas, un collage peut également avoir lieu au niveau des zones d'oxyde de silicium 13 en regard. La figure 7 illustre la mise en contact des plots métalliques 12 du premier substrat 1 avec les plots métalliques 12 du deuxième substrat 3 (étape b). Puis une étape de thermocompression est appliquée à la structure formée (étapes c et cl) de sorte à renforcer l'énergie de collage par formation de ponts de matière 5 Cu/Cu espacés par des cavités reliées fluidiquement à l'interface de collage 6. La figure 8 illustre la structure 100 obtenue après l'immersion de l'interface 6 selon l'étape d) du procédé. Cette immersion conduit à l'oxydation de portions de cuivre délimitant les cavités de sorte à combler au moins en partie les cavités. L'interface de collage 6 présente ainsi grâce à la présence de l'oxyde métallique formant des zones de contact 9, une énergie de collage améliorée et propice à la réalisation d'étapes ultérieures, notamment d'amincissement mécanique, selon les applications visées. La structure 100 obtenue présente un empilement comprenant successivement un premier substrat 1 de Si, une première couche 2 discontinue de cuivre alternant avec des zones 13 d'oxyde de silicium, une deuxième couche 4 discontinue de cuivre alternant avec des zones 13 d'oxyde de silicium, et un deuxième substrat 3 de Si. Les couches discontinues de cuivre forment des plots métalliques 12 de cuivre qui une fois mis en contact forment une interface de collage 6 discontinue assurant une conduction électrique verticale au niveau du collage et une isolation électrique verticale au niveau des zones 13. Bien entendu, l'interface de collage 6 discontinue comprend des ponts de matière 5 métalliques, des cavités dont la plus grande dimension est inférieure ou égale à 10 nanomètres et des zones de contact 9 Cu/oxyde de Cu/ Cu. Selon une variante non illustrée, le premier substrat 1 comprend un 30 matériau semi-conducteur différent de celui du deuxième substrat 3 selon la présente invention. Ainsi, la présente invention propose un procédé de réalisation d'un collage direct métallique conducteur entre deux substrats 1,3 semi-conducteurs permettant de limiter les contraintes de planarisation et d'hydrophilie des 35 surfaces à coller, tout en assurant une forte énergie de collage, une très bonne conductivité électrique et une mise en oeuvre peu coûteuse. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux variantes de réalisation décrites ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.5 REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un collage direct métallique conducteur entre deux substrats (1,3) de matériaux semi-conducteurs, comprenant les étapes consistant à: - a) Fournir un premier substrat (1) dont une surface est recouverte par une première couche métallique (2) et un deuxième substrat (3) dont une surface est recouverte par une deuxième couche métallique (4), - b) Mettre en contact direct la première couche métallique (2) et la deuxième couche métallique (4) de sorte à former une interface de collage (6) comprenant des ponts de matière (5) métalliques entre la première couche métallique (2) et la deuxième couche métallique (4), les ponts de matière (5) étant espacés par des cavités reliées fluidiquement entre elles, - d) Immerger l'interface de collage (6) dans un fluide oxydant (8) de sorte à oxyder au moins en partie des portions de la première couche métallique (2) et des portions deuxième de la couche métallique (4) délimitant les cavités, cette oxydation générant un oxyde métallique comblant au moins en partie les cavités, l'oxyde métallique formant des zones de contact (9) entre les portions de la première couche métallique (2) et de la deuxième couche métallique (4) délimitant les cavités. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d) d'immersion est réalisée pendant une durée comprise environ entre 30 25 minutes et plusieurs heures de sorte à permettre la pénétration du fluide oxydant (8) et la croissance de l'oxyde métallique dans les cavités. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le procédé comprend entre les étapes b) et d) une étape d'application c) 30 d'un budget thermique de recuit de collage. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'application du budget thermique selon l'étape c) comprend en outre une étape cl ) d'application d'une pression de part et d'autre de l'interface de collage (6). 35 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le procédé comprend avant l'étape b) de mise en contact, une étapeconsistant à lisser les surfaces de la première couche métallique (2) et de la deuxième couche métallique (4), notamment jusqu'à obtenir une rugosité inférieure ou égale à 0.7 nm RMS. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape d) d'immersion comprend le chauffage du fluide oxydant (8) notamment à une température comprise environ entre 10°C et 100°C. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce 10 que le procédé comprend après l'étape d) une étape e) d'application d'un traitement thermique de renforcement du collage. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le fluide oxydant (8) comprend un gaz oxydant ou un liquide oxydant, 15 notamment de l'eau liquide (H20), de l'eau oxygénée H202 ou du HNO3 gazeux. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le métal de la première couche métallique (2) et le métal de la deuxième 20 couche métallique (4) sont choisis parmi le cuivre, le molybdène, le tungstène et leurs alliages. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le métal de la première couche métallique (2) est identique au métal de la 25 deuxième couche métallique (4). 11. Procédé selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que l'application du budget thermique selon l'étape c) est réalisée à une température comprise entre 30°C et 400°C et de préférence à une température 30 inférieure ou égale à 250°C et de préférence encore à une température comprise entre 50°C et 200°C, sur une durée comprise entre quelques dizaines de minutes et plusieurs heures. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en 35 ce que la première couche métallique (2) et la deuxième couche métallique (4) sont discontinues, les première et deuxième couches métalliques (2,4) formant chacune au moins des premier et deuxième plots métalliques (12) et en ce quel'étape b) comprend la mise en contact direct les au moins premier et deuxième plots métalliques (12) de la première couche métallique (2) avec respectivement les au moins premier et deuxième plots métalliques (12) de la deuxième couche métallique (4), l'interface de collage (6) formée par la mise en contact direct des plots (12) étant discontinue. 13. Structure (100) présentant une conductivité électrique verticale et comprenant un empilement comportant successivement - un premier substrat (1) d'un matériau semi-conducteur, - une première couche métallique (2), - une deuxième couche métallique (4) collée directement à la première couche métallique (2) par collage direct de sorte à former une interface de collage (6) électriquement conductrice, et - un deuxième substrat (3) d'un matériau semi-conducteur, l'interface de collage (6) comprenant des ponts de matière (5) métalliques entre la première couche métallique (2) et la deuxième couche métallique (4), les ponts de matière (5) étant espacés par des cavités, un oxyde métallique, généré par l'oxydation des portions de la première couche métallique (2) et de la deuxième couche métallique (4) délimitant les cavités, comblant au moins en partie les cavités, l'oxyde métallique formant des zones de contact (9) entre les portions de la première couche métallique (2) et de la deuxième couche métallique (4) délimitant les cavités. 14. Structure (100) selon la revendication 13, caractérisée en ce que au moins 50% des cavités partiellement comblées par l'oxyde métallique présentent une dimension inférieure ou égale à 50 nanomètres. 15. Structure (100) selon l'une des revendications 13 à 14, caractérisée en ce que la première couche métallique (2) et la deuxième couche métallique (4) sont discontinues, les première et deuxième couches métalliques (2,4) formant chacune au moins un premier plot métallique (12) et un deuxième plot métallique (12) et en ce que l'interface de collage (6) formée par le collage direct du au moins premier plot métallique (12) et du deuxième plot métallique (12) de la première couche métallique (2) avec respectivementle au moins premier plot métallique (12) et le deuxième plot métallique (12) de la deuxième couche métallique (4) est discontinue.5