Brevet FR3036226A1 — publié le 20161118

Connexion par confinement d'un matériau entre deux éléments de contact Domaine technique de l'invention La présente invention est relative à un assemblage de deux substrats, et un procédé de réalisation d'un tel assemblage. Notamment, l'invention se rapporte au domaine de l'assemblage par hybridation ou puce retournée (mieux connue sous l'expression anglo-saxonne « flip-chip »). Elle trouvera son application dans le domaine de la microélectronique, et plus particulièrement pour une hybridation nécessitant des connexions à petits pas. État de la technique L'assemblage « flip-chip » est une technique d'assemblage de matériaux hétérogènes. Elle permet de connecter deux substrats comportant généralement des composants microélectroniques. Par exemple, les détecteurs d'imagerie infrarouge avec des pixels au pas de 15 peuvent être réalisés par une hybridation d'un substrat optimisé pour la détection infrarouge, et un substrat en silicium comportant les circuits de lecture. L'assemblage « flip-chip » est principalement effectué soit sous l'action de la température (refusion ou « reflow » pour l'expression anglo-saxonne), soit par thermo-compression sans qu'aucune phase liquide ne soit formée, ou encore par collage en utilisant une matrice en matériau polymère comprenant des microbilles conductrices. 3036226 2 L'article scientifique « Flip-chip bonding alignment accuracy enhancement using self-aligned interconnection elements to realize low-temperature construction of ultrafine-pitch copper bump interconnections, ECTC Conference, May 2014, pp 62-66. » rédigé par B. T. Tung, décrit un 5 assemblage « flip-chip » par thermo-compression utilisant des interconnexions à base de microbilles en cuivre. Une puce de test munie des microbilles en cuivre est assemblée sur un substrat en silicium comportant des cavités, en ramenant l'un vers l'autre, 10 selon une direction d'assemblage, la puce et le substrat. Les parois des cavités ont été recouvertes par un empilement de couches en oxyde, en titane puis en or (AufTi/Si02). L'hybridation a été réalisée à température ambiante, autrement dit les microbilles restent à l'état solide pendant l'assemblage, et en utilisant une charge de 4 grammes-force (gf) par 15 microbille de cuivre. Les microbilles en cuivre et les cavités ont été réalisées par des procédés classiques connus dans le domaine de la microélectronique. Bien que ces procédés de fabrication soient efficaces et maîtrisés, des disparités dans les 20 dimensions, ainsi que des aspérités de surface des microbilles et des cavités sont inévitables. La différence de taille entre les microbilles entraine une différence de la hauteur d'assemblage. Par hauteur d'assemblage, on entend la distance 25 mesurée, selon ladite direction d'assemblage, séparant ladite puce dudit substrat. Lors de l'application de la charge, cette différence de hauteur peut favoriser la création de contraintes mécaniques locales et/ou engendrer un défaut de contact ou un circuit ouvert, pour les microbilles de petite taille. Par ailleurs, pour les microbilles de grande taille, l'hybridation peut générer des 30 déformations plus importantes pouvant entrainer des courts circuits. La rugosité de surface au niveau des cavités et des microbilles génère 3036226 3 également des défauts de contact entre ces éléments. En outre, une hybridation utilisant une charge importante, peut engendrer une faible hauteur d'assemblage, ce qui peut gêner ou même empêcher l'introduction d'une résine isolante (« underfill » pour le terme usuel anglo-saxon) 5 classiquement utilisée dans certains procédés d'hybridation. En outre, cette technique est limitée pour des composants nécessitant un très grand nombre de connexions tel qu'un détecteur infrarouge matriciel. Par exemple, pour assembler un détecteur infrarouge à un million de pixels selon 10 la technique décrite ci-dessus, il aurait fallu une charge de 4 tonnes. Une hybridation avec une charge si importante génère des contraintes mécaniques locales dans les matériaux des composants assemblés. Par ailleurs, certains matériaux s'avèrent très sensibles aux contraintes 15 mécaniques locales qui peuvent entrainer l'apparition de dislocations dans ces matériaux. Ces dislocations sont à l'origine d'une dégradation des propriétés électroniques, telles que la mobilité des porteurs de charge, et structurelles telles que les états de surfaces de ces matériaux. Ce qui peut s'avérer néfaste pour le bon fonctionnement du composant assemblé et pour 20 ses performances. Par ailleurs, l'assemblage par refusion (ou « reflow ») repose sur la fusion collective d'éléments de soudure, pour la réalisation de composés intermétalliques entre ces éléments de soudure, la puce et le substrat. Cette 25 technique d'assemblage, risque d'engendrer des circuits ouverts. La demande de brevet français FR 2936359 décrit un dispositif de connexion entre deux substrats, comportant une connexion femelle ayant la forme d'un tube. La connexion femelle comporte un matériau de soudure, et elle est 30 configurée pour recevoir un élément de connexion mâle, ayant une forme cylindrique. L'assemblage est réalisé par insertion des éléments de 3036226 4 connexion mâles dans les connexions femelles, avant de fondre le matériau de soudure et joindre les deux connexions. Cet assemblage n'offre pas la possibilité d'un auto-alignement pendant 5 l'hybridation. Ainsi, cette solution nécessite des contraintes d'alignement importantes. En effet, l'alignement entre deux substrats à hybrider est extrêmement important, car pour assembler un composant par exemple au pas de 15 gri une précision de 1 à 2 gri est nécessaire. 10 Ainsi, le procédé de fabrication des connexions doit être d'une extrême précision, tout comme doit l'être l'alignement des connexions lors de l'insertion des connexions mâles dans les connexions femelles. Une imprécision lors de la fabrication et/ou lors de l'alignement, conduira à, des circuits ouverts ou au mieux à des hauteurs d'assemblage disparates, 15 entrainant ainsi des contraintes mécaniques dans les substrats. Objet de l'invention 20 Il existe un besoin de prévoir une connexion et un procédé de connexion pour l'hybridation de deux substrats permettant un contrôle efficace de la hauteur d'assemblage, et un contact fiable et performant entre les différents éléments de connexion. La solution devrait avantageusement être facilement réalisable, et adaptée à un assemblage à petit pas. 25 On tend à satisfaire ce besoin et à pallier les inconvénients cités ci-dessus en prévoyant un assemblage comportant : - un premier substrat muni d'une cavité ouverte sur une première face du premier substrat et comprenant : un fond, un premier contact électrique, 30 et deux parois latérales opposées ayant une forme évasée de sorte que 3036226 5 la distance entre les deux parois latérales diminue depuis la première face vers le fond ; - un deuxième substrat muni d'un élément en saillie électriquement conducteur inséré dans la cavité de sorte à venir en butée contre les 5 parois latérales et à être séparé du fond ; - un matériau de connexion électriquement conducteur formant une connexion mécanique entre l'élément en saillie et au moins une partie des parois latérales de sorte à connecter électriquement l'élément en saillie et le premier contact électrique, le matériau de connexion étant 10 plus ductile que le matériau de l'élément en saillie. De manière préférentielle, la cavité a la forme d'une pyramide tronquée et inversée. Par ailleurs, selon une alternative, l'élément en saillie comporte une zone de contact configurée pour venir en contact contre les parois latérales, 15 l'élément en saillie ayant une dimension latérale au niveau de la zone de contact supérieure à une distance séparant les deux parois latérale de sorte à venir en butée contre les parois latérales et à être séparé du fond. Selon un mode de réalisation, le premier contact électrique est disposé sur 20 les parois latérales, et le matériau de connexion connecte électriquement et mécaniquement une partie de l'élément en saillie et une partie des parois latérales situées au-dessus de la zone de contact. Selon un mode de réalisation, le premier contact électrique est formé par au 25 moins une partie des parois latérales et/ou du fond. Avantageusement, le matériau de connexion est en contact avec le fond. Selon un mode de réalisation, au moins une des parois latérales est inclinée par rapport à un axe sensiblement perpendiculaire à la première face suivant 30 un angle a compris entre 15 et 60 °. 3036226 6 Selon un mode de réalisation, l'élément en saillie est séparé du fond d'une distance au moins égale à 0,1 En outre, on prévoit également un procédé d'assemblage de substrats 5 comportant les étapes suivantes : prévoir un premier substrat muni d'une cavité ouverte sur une première face du premier substrat et comprenant : un fond, deux parois latérales opposées ayant une forme évasée de sorte que la distance entre les deux parois latérales diminue depuis la première face vers le fond, et un 10 premier contact électrique ; prévoir un deuxième substrat muni d'un élément en saillie électriquement conducteur ; prévoir un matériau de connexion plus ductile que le matériau de l'élément en saillie ; 15 - introduire l'élément en saillie dans la cavité de sorte à disposer le deuxième élément en butée contre les parois latérales, et à interposer le matériau de connexion directement entre l'élément en saillie et la cavité de sorte à connecter électriquement l'élément en saillie et le premier contact électrique. 20 Selon un mode de réalisation, le matériau de connexion a une température de fusion inférieure aux températures de fusion des matériaux de l'élément en saillie et du premier contact, la connexion entre l'élément en saillie et le premier contact par le matériau de connexion étant réalisée par refusion. 25 Avantageusement, l'élément en saillie dans la cavité est suivie d'une pression des premier et deuxième substrats l'un vers l'autre. Préférentiellement, la pression exercée sur le premier substrat et/ou le deuxième substrat est inférieure à une pression correspondant à une charge 30 totale de 5 kg appliquée sur le premier substrat et/ou le deuxième substrat. 3036226 7 Selon une forme d'exécution, le matériau de connexion est disposé sur l'élément en saillie avant l'étape d'introduction de l'élément en saillie dans la cavité. 5 De manière avantageuse, le matériau de connexion remplit le volume délimité entre l'élément en saillie et le fond de sorte à être en contact direct avec les parois latérales et le fond. Selon un mode de réalisation, un deuxième matériau de connexion plus 10 ductile que le matériau de l'élément en saillie est disposé dans la cavité avant l'introduction de l'élément en saillie dans la cavité. Description sommaire des dessins 15 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : 20 - la figure 1 représente, de manière schématique, en vue de coupe, un assemblage selon un mode de réalisation de l'invention ; - les figures 2 et 3 représentent, de manière schématique, en vue de coupe, des étapes d'un procédé d'assemblage de deux substrats selon un mode 25 de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente de manière schématique, en vue de coupe, une forme d'exécution d'une étape d'un procédé d'assemblage de deux substrats selon l'invention ; - la figure 5 (figures 5A à 5F) représente de manière schématique, en vue 30 de coupe, des modes de réalisation d'un élément de connexion mâle ; 3036226 8 - la figure 6, représente de manière schématique, en vue de coupe, une forme d'exécution d'une étape d'un procédé d'assemblage de deux substrats selon l'invention. 5 Description de modes de réalisation préférentiels de l'invention Selon un mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 1, on prévoit un assemblage d'un premier substrat 10 et un deuxième substrat 20 par un 10 matériau de connexion 30. Les deux substrats 10 et 20 sont des substrats d'intérêt à connecter électriquement. Préférentiellement, le substrat 10 comporte un composant électronique destiné à être électriquement connecté à un autre composant électronique disposé dans le deuxième substrat 20. 15 Pour les différents exemples et modes de réalisations présentés ci-dessous, les mêmes références seront utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction. De plus, les caractéristiques techniques décrites ci-après pour différents modes de réalisation sont à considérer isolément ou selon toute combinaison techniquement possible. 20 Le premier substrat 10 est muni d'une cavité 12 ouverte sur une première face 11 du substrat 10. Le premier substrat 10 et/ou le deuxième substrat 20 peuvent être des substrats comportant des dispositifs à l'échelle micro ou nano métrique fabriqués par des techniques standards de la 25 microélectronique, ou un boitier céramique, etc. La cavité 12 comprend deux parois latérales 14p opposées et reliées par un fond 13f. En outre, la cavité 12 comporte un contact électrique 15 d'un composant électronique du premier substrat 10. Le contact électrique 15 est destiné à 30 être électriquement connecté à un composant électronique du deuxième substrat 20. Selon un mode de réalisation, le contact électrique 15 est formé 3036226 9 par au moins une portion des parois latérales 14p et/ou une portion du fond 13f. De manière préférentielle, le contact électrique 15 recouvre les parois latérales 14p et le fond 13f. Autrement dit, le contact électrique 15 est formé par toute la surface concave disponible de la cavité 12. Cette configuration 5 permet de manière avantageuse d'augmenter la surface de contact disponible assurant la connexion électrique entre les substrats 10 et 20. Par exemple, le contact 15 correspond à une couche ou une multicouche en un matériau électriquement conducteur. Avantageusement, le contact 15 est 10 à base d'un matériau propice à l'hybridation à chaud avec un matériau ductile. La couche ou la multicouche formant le contact 15 peut être en métal. Le contact 15 peut être à base d'un métal choisi dans le groupe comprenant : Au, Cu, Ni, W, Pd, Ti. De manière préférentielle, le contact 15 comporte à sa surface destinée à être en contact mécanique avec le substrat 20, une 15 couche en or ou en cuivre. Selon l'exemple de réalisation de la figure 1, le contact 15 est une couche en or (Au). Par ailleurs, les parois latérales 14p ont une forme évasée. Selon une coupe transversale du substrat 10 dans le plan (O, y, z), les parois 14p sont 20 séparées l'une de l'autre d'une distance ds (non représentée sur les figures). Il est également possible d'avoir la forme évasée dans le plan (O, x, z). Avantageusement, la distance ds séparant les deux parois opposées 14p diminue depuis la première face 11 vers le fond 13f jusqu'à atteindre une distance minimale dp séparant les parois 14p. La diminution de la distance 25 ds séparant les parois 14p donne ainsi la forme évasée aux parois latérales 14p. L'assemblage comporte en outre le deuxième substrat 20 muni d'un élément en saillie 21 électriquement conducteur. L'élément 21 peut être un plot 30 métallique formé par une couche ou une multicouche réalisée par n'importe quelle technique connue, par exemple des techniques classiques utilisées en 3036226 10 microélectronique. L'élément en saillie 21 est préférentiellement à base d'un métal choisi dans le groupe comprenant : Au, Cu, Ni, W, Pd, Ti. Selon un exemple de réalisation, l'élément 21 est formé par un empilement d'une couche en cuivre surmontée d'une couche en nickel. 5 L'élément en saillie 21 est inséré dans la cavité 12 de sorte à venir en butée contre les parois latérales 14p et à être séparé du fond 13f. Autrement dit, les dimensions géométriques de la cavité 12 et de l'élément 21 sont choisies de manière à ce que l'élément 21 puisse être inséré dans la cavité 12 en venant 10 en butée contre les parois latérales 14p tout en étant séparé du fond 13f de la cavité 12. Par ailleurs, l'élément en saillie 21 comporte une zone de contact 21c configurée pour être en contact avec les parois latérales 14p. De manière 15 avantageuse, la zone de contact 21c a une dimension latérale d supérieure à une distance séparant les deux parois latérales 14p. Autrement dit, l'élément 21 a une dimension latérale d au niveau de la zone de contact 21 supérieure à la distance latérale minimale dp séparant les deux parois 14p. Afin que l'élément 21 puisse s'insérer dans la cavité 12, la dimension latérale d est 20 également plus petite que la dimension latérale de l'ouverture de la cavité 12. Lesdites distances et dimensions latérales correspondent aux dimensions selon l'axe (Oy). Préférentiellement, l'élément 21 a une forme cylindrique ayant une base 21b 25 et un axe de révolution sensiblement parallèle à l'axe (Oz). La base 21b de l'élément 21 peut avoir une forme circulaire, carrée, ou rectangulaire ou toute autre forme géométrique configurée de sorte que l'élément 21 puisse s'insérer dans la cavité 12. La zone de contact 21c est formée par exemple par la circonférence de la base 21b de la forme cylindrique. 30 3036226 11 De plus, l'assemblage comporte le matériau de connexion 30 assurant la connexion électrique entre les premier 10 et deuxième 20 substrats. Le matériau de connexion 30 est électriquement conducteur et il forme une connexion mécanique entre l'élément en saillie 21 et au moins une partie des 5 parois latérales 14p. Cette connexion mécanique est configurée de sorte à connecter électriquement l'élément en saillie 21 et le premier contact électrique 15 de la cavité 12. Avantageusement, le matériau de connexion 30 est plus ductile que le matériau de l'élément en saillie 21. 10 Le matériau de connexion 30 et le matériau de l'élément en saillie 21 sont choisis de sorte que le matériau 30 soit plus ductile que le matériau de l'élément 21. Préférentiellement, le matériau de connexion 30 est un matériau choisi dans le groupe comprenant : l'alliage SnAgCu, l'alliage InSn, l'alliage SnAg, Sn, In. 15 L'assemblage selon l'invention permet de manière avantageuse de mettre à profit l'utilisation d'une cavité et d'un matériau de connexion ductile associé à un élément en saillie venant en butée contre les parois latérales de la cavité. Ainsi, le matériau de connexion ductile 30 permet avantageusement 20 d'épouser la surface de la cavité 12 pouvant comporter des aspérités, assurant de ce fait une connexion électrique efficace. L'élément en saillie 21 moins ductile que le matériau de connexion 30, permet astucieusement de former une cale d'arrêt et ainsi d'assurer un 25 assemblage dont la hauteur et l'alignement sont avantageusement contrôlés. Ce qui permet de remédier en tout ou partie aux inconvénients précités, notamment l'apparition des contraintes mécaniques locales et des dislocations dans les deux substrats. De ce fait, la fiabilité mécanique et électrique des substrats de l'assemblage est avantageusement améliorée. 30 3036226 12 Selon un autre mode de réalisation, le matériau de connexion 30 est configuré de sorte à connecter électriquement et mécaniquement le contact 15 disposé ici sur les parois latérales 14p, et une partie de l'élément en saillie 21 située au-dessus de la zone de contact 21c. Selon ce mode de réalisation, 5 le contact électrique 15 recouvre les parois latérales 14p, et l'élément de connexion 30 forme une connexion mécanique et électrique entre une portion des parois latérales 14p et une portion de l'élément en saillie 21 situées au-dessus de la zone de contact 21. Selon cette configuration, la surface de contact électrique entre l'élément en saillie 21 et la cavité 12 est 10 avantageusement augmentée. Selon un mode de réalisation préférentiel, le matériau de connexion 30 est en contact avec le fond de la cavité 13f. Préférentiellement, le contact électrique 15 recouvre toute la surface concave de la cavité 12. Autrement dit, 15 le contact 15 comporte à la fois le fond 13f et les parois latérales 14p. Ainsi, le matériau de connexion 30 est avantageusement en contact avec le fond 13f et les parois latérales 14p situées en-dessous de la zone de contact 21c. De manière plus avantageuse, le matériau de connexion 30 est également en contact avec les parois latérales 14p situées au-dessus de la zone de 20 contact 21c. Cette configuration particulière permet d'augmenter la surface de contact et de ce fait, elle permet d'améliorer l'efficacité du contact électrique et mécanique entre les substrats de l'assemblage. Selon un mode de réalisation, au moins une des parois latérales 14p est 25 inclinée, par rapport à un axe (Oz) sensiblement perpendiculaire à la première face 11, avec un angle a compris entre 15 et 60 °. Le choix de l'angle a facilite avantageusement le contact en butée entre l'élément en saillie 21 et les parois latérales 14p, permettant ainsi d'obtenir un contrôle efficace de la hauteur d'assemblage et de l'alignement. 30 3036226 13 Selon un mode de réalisation préférentiel, la cavité 12 a la forme d'une pyramide, carrée ou rectangulaire, tronquée et inversée. Le fond 13f est plan et il est formé par la petite base de la pyramide tronquée, et la grande base est formée par l'ouverture de la cavité 12 sur la première face 11. Une telle 5 cavité est avantageusement facile à réaliser par des techniques classiques du domaine de la microélectronique, et permet d'avoir des parois latérales évasées et inclinées avec les angles préférentiels du mode de réalisation précédent. 10 Selon un perfectionnement, le fond 13f est une surface concave ou convexe. Cette forme du fond 13f permet d'augmenter la surface reliant les parois latérales 14p, et de ce fait permet d'augmenter la surface de contact entre le matériau de connexion 30 et la cavité 12, autrement dit, la surface de contact électrique entre les substrats. 15 De manière préférentielle, les dimensions et formes géométriques de l'élément en saillie 21 et de la cavité 12 sont configurés de sorte à séparer l'élément 21 du fond 13f d'une distance au moins égale à 0,1 gn. Cette distance minimale est prédéterminée pour tenir compte des fluctuations des 20 dimensions et des défauts de planéité de la cavité 12 et de l'élément 21 pouvant survenir lors de la réalisation de ces éléments. Ainsi, cette distance minimale permet d'éviter tout contact entre l'élément en saillie 21 et le fond 13f. En effet, un tel contact détériore l'efficacité, du contact entre le matériau de connexion 30 et la cavité 12. Il détériore également l'homogénéité de la 25 hauteur d'assemblage et l'alignement des deux substrats assemblés. La présente invention concerne également un procédé d'assemblage des premier 10 et deuxième 20 substrats. Comme illustré aux figures 2 et 3, le procédé prévoit l'utilisation des premier 10 et deuxième 20 substrats décrits 30 ci-dessus. 3036226 14 Autrement dit, le procédé prévoit le premier substrat 10 muni d'une cavité 12 ouverte sur une première face 11 du premier substrat 10. La cavité 12 comporte le fond 13f, deux parois latérales 14p opposées ayant une forme évasée de sorte que la distance ds entre les deux parois latérales 14p 5 diminue depuis la première face 11 vers le fond 13f. La cavité comporte en outre un premier contact électrique 15. Préférentiellement, le contact électrique 15 recouvre toute la surface concave de la cavité 12, notamment le fond 13f et les parois latérales 14p. 10 Le premier substrat 10 peut être un substrat isolant ou semi-conducteur recouvert d'une couche électriquement conductrice, par exemple une couche à base d'un métal choisi dans le groupe comprenant : Ni, W, Pd et Ti. Selon un exemple de réalisation, le premier substrat 10 est un substrat en silicium comportant des cavités 12 dont les surfaces concaves sont recouvertes par 15 une couche ou un empilement de couches électriquement conductrices par exemple des couches métalliques. Le premier substrat 10 comportant la cavité 12 peut être réalisé par une technique classique utilisée dans le domaine de la microélectronique. Par 20 exemple, la cavité 12 peut être réalisée à l'aide d'une gravure anisotropique par exemple une gravure RIE (RIE pour l'abréviation anglaise de « Reactive Ion Etching »), ou tout autre technique de micro-usinage en volume. Préférentiellement, la face 11 du substrat 10 est lisse et présente le moins d'aspérité possible. 25 Après la formation de la cavité 12, le premier contact 15 peut être réalisé par une étape de dépôt d'une couche ou un empilement de couches sur la face avant 11 du substrat 10 de manière à recouvrir la surface de la cavité 12. Autrement dit, le contact électrique 15 recouvre, de manière préférentielle, la 30 surface concave (les parois latérales 14p et le fond 13f) sans laisser aucune surface de la cavité 12 découverte. Avantageusement, le contact 15 recouvre, 3036226 15 la cavité 12 de façon conforme. Ainsi, le contact 15 épouse la forme de la cavité 12. Cette étape de dépôt peut être réalisée par la technique de dépôt électro- 5 chimique ou dépôt ECD (ECD pour l'abréviation anglaise de « electro- chemical deposition »), suivie ou précédée par une ou plusieurs étapes de lithographie classiques, destinées à déposer le contact électrique 15 uniquement dans les cavités 12 formées sur la première face 11. Ainsi, on évite des courts-circuits entre les connexions électriques réalisées dans deux 10 cavités voisines. Selon un mode de réalisation préférentiel illustré à la figure 4, le matériau du substrat 10 est gravé à la première face 11 au niveau de la périphérie de chaque cavité 12. Cette étape de gravure peut être réalisée avant ou après la 15 formation des cavités 12. Par ailleurs, l'étape de gravure est réalisée de sorte à délimiter des ilots 17 en saillie par rapport à une deuxième face 18, sensiblement plane et parallèle à la première face 11. Préférentiellement, l'ilot 17 est à base d'un métal choisi dans le groupe comprenant : Ni, W, Pd et Ti, et le contact 15 est à base d'or ou de cuivre. La hauteur H des ilots 17 20 correspond au dénivelé entre les première 11 et deuxième 18 faces, mesurés selon l'axe (Oz). Les cavités 12 sont formées dans les ilots 17. Préférentiellement, l'empilement ou la couche formant le contact 15 a une épaisseur comprise entre 100 nm et 1 pm. Selon cet exemple de réalisation, 25 l'ilot 17 est en Ni et il a une forme parallélépipédique ayant une base carrée disposée sur la deuxième face 18, et une hauteur H d'environ 3,6 pm. La cavité 12 est une pyramide renversée tronquée. La grande base de la pyramide est carrée dont le côté mesure environ 6 pm. La cavité 12 comporte un fond 13f carré dont le côté mesure environ 3,2 pm. Les parois 30 latérales 14p sont inclinés avec un angle avoisinant les 30 °. En outre, le contact 15 est formé par une couche en or (Au) ayant une épaisseur 3036226 16 d'environ 0,2 pm. Contrairement aux techniques classiques d'hybridation utilisant des ilots ayant une surface de contact plane, la formation d'une cavité, qui est de plus évasée, permet avantageusement d'augmenter la surface de contact destinée à former une connexion électrique. 5 Le procédé d'assemblage prévoit également un deuxième substrat 20 muni d'un élément en saillie 21 électriquement conducteur. L'élément 21 peut être réalisé par tout moyen connu et compatible avec le matériau du deuxième substrat 20. L'élément en saillie 21 est préférentiellement à base d'un métal 10 choisi dans le groupe comprenant : Au, Cu, Ni, W, Pd, Ti. Selon un exemple de réalisation, l'élément en saillie 21 a une forme cylindrique ayant un axe de révolution sensiblement parallèle à l'axe (Oz). L'élément 21 a de préférence une base circulaire avec un diamètre d d'environ 5,5 pm. Par ailleurs, l'élément en saillie 21 est formé par un empilement d'une couche de cuivre 15 (Cu) ayant une épaisseur d'environ 3 pm, surmontée par une couche en nickel (Ni) ayant une épaisseur d'environ 1 pm. Selon un mode de réalisation préférentiel illustré à la figure 5, l'élément en saillie 21 est formé par un dépôt ECD. Par exemple, une couche de 20 germination 22 (« seed layer » selon le terme usuel anglais) est déposée sur la face du substrat 20 à connecter. La couche de germination 22 est électriquement conductrice et elle est préférentiellement déposée, sur la totalité de la face du substrat 20 (dépôt pleine plaque) par pulvérisation (figure 5A). La couche continue de germination 22 sert pour l'électrolyse, et 25 elle est masquée sur certaines zones pour délimiter l'emplacement des éléments en saillie 21. En fait, une couche de masquage 23 isolante, par exemple en résine, peut être étalée sur la couche de germination 22. L'épaisseur de la couche 23 est 30 choisie de manière à être suffisante pour former des éléments en saillie 21 ayant une épaisseur prédéfinie. La résine 23 peut être structurée en utilisant 3036226 17 par exemple une technique optique en deux étapes : insolation puis développement (figure 5B). L'étape de structuration est réalisée de sorte à former des trous 25 débouchant sur des motifs de la couche 22 dans lesquels la résine est éliminée, le reste de la couche 22 reste recouvert par la 5 résine 23. Après la structuration de la résine 23, le substrat 20 est plongé dans un bain d'électrolyse comportant par exemple un sel cuivré, pour faire croître des éléments en saillie 21 dans les trous formés dans la couche de résine 23. Il 10 est possible de faire croître des éléments 21 qui ne sont pas nécessairement composé d'un seul et même matériau conducteur. En effet, selon l'exemple de réalisation illustré à la figure 5C, le substrat 20 a été plongé dans deux bains d'électrolyse afin de faire croître l'élément en saillie 21 comportant une couche en cuivre 21' surmontée d'une couche en nickel 21". 15 Pour assembler les premier 10 et deuxième 20 substrats, le procédé prévoit l'utilisation d'un matériau de connexion 30. Le matériau de connexion 30 est choisi de sorte qu'il soit plus ductile que le matériau ou les matériaux de l'élément en saillie 21. Préférentiellement, le matériau de connexion 30 est 20 un matériau choisi dans le groupe comprenant : l'alliage SnAgCu, l'alliage InSn, l'alliage SnAg, Sn, In. Selon un mode de réalisation préférentiel, le matériau de connexion 30 est disposé sur l'élément en saillie 21 avant son introduction dans la cavité 12. 25 En fait, plusieurs techniques peuvent être utilisées pour disposer le matériau ductile 30 sur l'élément 21. Préférentiellement, le matériau 30 est déposé à la suite de la formation de l'élément 21 dans les ouvertures 25 réalisées dans la couche de résine 23. 30 Le matériau ductile 30 peut être déposé par exemple soit par évaporation soit par ECD. Selon un exemple de réalisation préférentiel (figure 5D), après la 3036226 18 croissance de l'élément 21, le substrat 20 est plongé dans un bain d'électrolyse pour faire croître le matériau de connexion 30. Selon un exemple de réalisation, la couche 30 déposée est en alliage SnAg et elle a une épaisseur d'environ 1,2 pm. Selon d'autres exemples de réalisation, la 5 couche 30 est à base de Sn seul ou d'In seul. Par ailleurs, selon un autre exemple de réalisation, une étape supplémentaire de lithographie est réalisée de sorte à déposer une deuxième couche de masquage isolante, par exemple en résine. Cette couche recouvre partiellement l'élément en saillie 21. Ainsi, la croissance du matériau ductile 30 conduit à la formation d'un plot 10 recouvrant partiellement l'élément en saillie 21. Ainsi, lors d'une éventuelle étape de chauffage pour refondre le matériau de connexion 30, ce dernier ne s'écoule pas en dehors de l'élément en saillie 21. Selon un autre mode de réalisation (figure 5D'), le matériau de connexion 30, 15 par exemple en In, peut être déposé par un dépôt directif, par exemple par évaporation. Dans ce cas le matériau 30 est déposé pleine plaque, autrement dit, sur les éléments 21 ainsi que sur la couche de résine 23. Après la croissance de l'élément 21 et/ou la formation du matériau de 20 connexion 30, la couche de résine 23 est enlevée et la couche de germination 22 est gravée (figures 5E et 5F). L'élimination de la couche de germination 22 peut être effectuée par voie humide ou par voie sèche ou par une combinaison des deux. Préférentiellement, la couche 22 est éliminée par une gravure IBE (IBE pour l'acronyme anglais « Ion Beam Etching ») et par 25 une gravure plasma. Ce type de gravure permet de limiter la sur-gravure latérale, ce qui est avantageux pour des assemblages avec une dimension latérale réduite. Selon un autre mode de réalisation illustré à la figure 6, le matériau de 30 connexion 30 est disposé dans la cavité 12 et non sur l'élément en saillie 21. Les mêmes étapes utilisées pour déposer le matériau 30 sur l'élément 21 3036226 19 peuvent être adaptées par l'homme du métier pour déposer le matériau de connexion 30 dans la cavité 12. Par ailleurs, un deuxième matériau de connexion 31 plus ductile que le matériau de l'élément en saillie 21 peut être disposé dans la cavité 12 avant l'introduction de l'élément en saillie 21 dans 5 la cavité 12. Préférentiellement, les premier 30 et deuxième 31 matériaux sont identiques et sont déposées sur l'élément 21 et dans la cavité 12. Une telle configuration permet, d'avoir un contact entre des matériaux identiques ou 10 semblables, facilitant ainsi la création d'un composé intermétallique entre le matériau (ou les matériaux) de connexion, l'élément en saillie 21 et le contact électrique de la cavité 12. Pour la suite du procédé d'assemblage, l'élément en saillie 21 est ensuite 15 introduit dans la cavité 12 de sorte à disposer le deuxième élément 21 en butée contre les parois latérales 14p. Le matériau de connexion 30 se trouve interposé directement entre l'élément en saillie 21 et la cavité 12 de sorte à connecter électriquement l'élément en saillie 21 et le premier contact électrique 15 (figure 3). 20 L'assemblage peut être réalisé avec un équipement standard d'assemblage par hybridation tel que l'équipement FC150 commercialisé par la société SET. Cet appareil comporte un support de substrat (« chuck » selon le terme usuel anglais) et un bras de thermo-compression (non présentés sur les figures). 25 Le premier substrat 10 est disposé sur le support, et le deuxième substrat 20 est disposé sur le bras de thermo-compression. Lors de l'assemblage, le bras de thermo-compression amène le deuxième substrat 20 au-dessus du premier substrat 10 de sorte que les éléments en saillie 21 soient disposés 30 en vis-à-vis des cavités 12. Après une étape d'alignement, le bras de thermo- compression introduit les éléments en saillie 21 dans les cavités 12 pour 3036226 20 assembler les deux substrats par le matériau de connexion 30 (ou les matériaux de connexion 30 et 31). Le procédé d'assemblage permet ainsi de réaliser une connexion électrique 5 efficace entre les deux substrats 10 et 20, en particulier entre l'élément en saillie 21 et l'îlot 17. En outre, le procédé d'assemblage est facile à réaliser et il peut être utilisé selon la technique de thermo-compression ou selon la technique de refusion ou par une combinaison des deux. Grâce aux dimensions réduites des éléments en saillie 21 et des cavités 12 et grâce à 10 leurs architectures, le procédé selon l'invention peut être avantageusement mis à profit pour réaliser des assemblages d'interconnexion avec des pas inférieures à 15 dam. L'utilisation astucieuse d'un élément en saillie 21 en un matériau moins 15 ductile que le matériau de connexion 30 permet avantageusement de former une cale d'arrêt lors de l'assemblage. La fonction de cale d'arrêt assurée par l'élément 21 garantit un auto-alignement et un parfait contrôle de la hauteur d'assemblage. La cale d'arrêt 21 permet ainsi d'éviter, sinon de minimiser l'apparition des contraintes mécaniques locales dans les substrats 20 assemblés. En outre, la cavité 12 comportant des parois évasées permet d'augmenter la surface disponible pour former un contact mécanique et électrique avec le matériau de connexion 30. De ce fait, la qualité de la connexion électrique 25 entre les substrats via le matériau 30 est améliorée et l'éventualité de court- circuit est limitée. Par ailleurs, par sa nature ductile, le matériau de connexion 30 permet avantageusement d'épouser parfaitement la surface de la cavité 12 pouvant comporter des aspérités. L'association d'un élément 21 « dur » jouant le rôle d'une cale d'arrêt et d'un matériau de connexion 30 ductile 30 permet avantageusement d'obtenir une pression du matériau ductile 30 contre la surface de la cavité 12, par l'élément 21. Ce qui améliore le contact 3036226 21 entre le matériau de connexion 30 et la surface de la cavité 12. Cette amélioration est accompagnée par une maîtrise de la hauteur de l'assemblage grâce au contact en butée entre l'élément 21 et les parois évasées de la cavité 12. 5 La maîtrise de la hauteur d'assemblage permet de faciliter la réalisation et d'améliorer la fiabilité du procédé « flip-chip », notamment le coulage d'une résine isolante (« underfill » pour le terme usuel anglo-saxon), par exemple en époxy, entre les deux substrats 10 et 20. La disposition d'une telle résine 10 permet avantageusement, d'éviter la corrosion, et de diminuer les contraintes mécaniques lors des cycles en température. Ainsi, la fiabilité du procédé et celle de l'assemblage réalisé sont améliorées. Selon un mode de réalisation préférentiel, le procédé d'assemblage est 15 avantageusement réalisé par la technique de refusion. Le matériau de connexion 30 est choisi de sorte à avoir une température de fusion inférieure aux températures de fusion des matériaux de l'élément en saillie 21 et du premier contact 15, qui est préférentiellement en or ou en cuivre. Un contact 15 en or ou en cuivre permet avantageusement une meilleure mouillabilité, 20 facilitant ainsi le glissement de l'élément 21 sur les parois 14p, ce qui facilite l'auto-alignement de l'assemblage. Lors de l'étape d'assemblage, le support de substrat et/ou le bras de thermocompression de l'équipement d'assemblage est chauffé de sorte à maintenir 25 le matériau de connexion 30 à une température légèrement au-dessus de sa température de fusion. Ainsi, la connexion entre l'élément en saillie 21 et le premier contact 15 par le matériau de connexion 30 est réalisée par refusion. Par ailleurs, le matériau de connexion 30 peut également être chauffé avant l'introduction de l'élément en saillie 21 dans la cavité 12. 30 3036226 22 De manière avantageuse, l'introduction de l'élément en saillie 21 dans la cavité 12 est suivie d'une pression des premier et deuxième 10, 20 substrats l'un vers l'autre. Préférentiellement, la pression P exercée sur le premier substrat 10 et/ou le deuxième substrat 20 est inférieure à une valeur 5 correspondant à une charge totale de 5 kg appliquée par le bras de thermo- compression de l'équipement d'assemblage sur le premier substrat 10 et/ou le deuxième substrat 20. Selon un mode de réalisation préférentiel, le matériau de connexion 30 10 remplit le volume délimité entre l'élément en saillie 21 et le fond 13f de sorte à être en contact direct avec les parois latérales 14p et le fond 13f. Avantageusement, en disposant des dimensions et des architectures de l'élément en saillie 21 et de la cavité 12, le volume du matériau 30 à déposer peut être déterminé de sorte qu'il remplisse tout le volume disponible. Par 15 volume disponible, on entend la soustraction du volume de la cavité 12 par le volume de la portion de l'élément 21 disposée à l'intérieur de la cavité 12. Ainsi, la surface de contact électrique est avantageusement augmentée. Le procédé d'assemblage selon l'invention permet avantageusement de 20 réaliser une hybridation en bénéficiant à la fois des avantages de la technique de refusion et ceux de la technique de thermo-compression, tout en évitant leurs désavantages en tout ou partie. En effet, le procédé offre la possibilité d'application d'une légère pression au matériau de connexion ductile à l'état liquide, contrairement à un assemblage par refusion classique. 25 En effet, un tel type d'assemblage utilise des plots de connexion plans reliés par un matériau ductile. L'existence de légers défauts topographiques ou des défauts de planéité peut provoquer des circuits ouverts et des défauts de connexion électrique entre les plots. De plus, l'absence de cale d'arrêt et d'un 30 plot de connexion en forme de cavité évasée ne permet pas d'appliquer une 3036226 23 pression, au risque de provoquer des débordements et des courts-circuits entre deux connexions adjacentes. Selon l'invention, la pression appliquée au matériau de connexion entraine 5 avantageusement un mouillage efficace du matériau de connexion 30 sur la surface de la cavité 12. Ainsi, le matériau 30 à l'état liquide, peut s'étaler parfaitement sur toute la surface de la cavité 12, en bénéficiant de l'agrandissement de la surface de contact offerte par la forme de la cavité. En outre, le matériau 30 à l'état liquide pressé par l'élément 21, peut 10 avantageusement recouvrir les anomalies topographiques de la surface de la cavité 12 telles que des rugosités de surface. Par ailleurs, l'élément 21 étant toujours à l'état solide, forme une cale d'arrêt permettant ainsi d'associer un étalement efficace du matériau de connexion 30, un alignement performant, et un contrôle précis de la hauteur d'assemblage. 15 L'utilisation d'une cavité évasée en association avec un élément en saillie configuré pour venir en butée sur les parois latérales de la cavité est particulièrement avantageuse. Venir en butée sur les parois latérales de la cavité permet d'éviter de venir en contact avec le fond de la cavité ce qui 20 permet de réduire les contraintes mécaniques dans cette partie du substrat. Cela permet également de limiter l'enfoncement de l'élément en saillie à l'intérieur de la cavité. Il est alors possible de prévoir le volume maximal de l'élément en saillie qui sera présent dans la cavité. 25 En outre, venir en butée sur les parois latérales permet d'assurer un meilleur contact électrique sur des parois électriquement conductrices. En cas de léger désalignement latéral et/ou vertical, l'élément en saillie vient en contact sur une paroi latérale et assure ainsi la liaison électrique. Si un effort plus important est appliqué, l'élément en saillie va s'aligner jusqu'à ce que le 30 contact soit assuré sur les deux parois opposées. 3036226 24 L'utilisation d'un plot ductile entre l'élément en saillie et la cavité permet de réduire la pression appliquée, car le plot ductile se déforme plus facilement que les autres matériaux. Dans le document de l'art antérieur, l'élément en saillie est déformé pour épouser la forme de la cavité, ce qui nécessite 5 l'utilisation d'une pression importante, générant de ce fait d'importantes contraintes mécaniques. Il est alors très difficile de savoir quand arrêter l'enfoncement de l'élément en saillie ce qui peut également conduire à un débordement des matériaux conducteurs présents dans la cavité et donc à un court-circuit. 10 Par ailleurs, venir en butée sur les parois latérales permet de définir le volume du matériau ductile maximal utilisable pour éviter le débordement du matériau ductile hors de la cavité. Les risques de court-circuit sont alors réduits. 15 Que le plot en matériau ductile soit formé à l'extrémité de l'élément en saillie ou dans la cavité, il permet d'assurer le contact électrique entre l'élément en saillie et le contact électrique de la cavité. Une fois le contact réalisé, le plot ductile va se déformer et augmenter la surface de contact entre l'élément en 20 saillie et la surface concave de la cavité. De cette manière, les différences de hauteurs entre les deux substrats sont amoindries ce qui permet de réduire les risque de non connexion. REVENDICATIONS1. Assemblage comportant : - un premier substrat (10) muni d'une cavité (12) ouverte sur une première face (11) du premier substrat (10) et comprenant : un fond (13f), un premier contact électrique (15), et deux parois latérales (14p) opposées ayant une forme évasée de sorte que la distance entre les deux parois latérales (14p) diminue depuis la première face (11) vers le fond (13f) ; - un deuxième substrat (20) muni d'un élément en saillie (21) électriquement conducteur inséré dans la cavité (12) de sorte à venir en butée contre les parois latérales (14p) et à être séparé du fond (13f) ; - un matériau de connexion (30) électriquement conducteur formant une connexion mécanique entre l'élément en saillie (21) et au moins une partie des parois latérales (14p) de sorte à connecter électriquement l'élément en saillie (21) et le premier contact électrique (15), le matériau de connexion (30) étant plus ductile que le matériau de l'élément en saillie (21). 2. Assemblage selon la revendication 1, dans lequel l'élément en saillie (21) comporte une zone de contact (21c) configurée pour venir en contact contre les parois latérales (14p), l'élément en saillie (21) ayant une dimension latérale (d) au niveau de la zone de contact (21c) supérieure à une distance séparant les deux parois latérale (14p) de sorte à venir en butée contre les parois latérales (14p) et à être séparé du fond (13f). 3. Assemblage selon la revendication 2 dans lequel le premier contact électrique (15) est disposé sur les deux parois latérales (14p), et le matériau de connexion (30) connecte électriquement et mécaniquement une partie de l'élément en saillie (21) et une partie des parois latérales (14p) situées au-dessus de la zone de contact (21c). 3036226 26 4. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le premier contact électrique (15) est formé par au moins une partie des parois latérales (14p) et/ou du fond (13f). 5 5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel le matériau de connexion (30) est en contact avec le fond (13f). 6. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel 10 au moins une des parois latérales (14p) est inclinée par rapport à un axe (Oz) sensiblement perpendiculaire à la première face (11) suivant un angle a compris entre 15 et 60 °. 7. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel 15 l'élément en saillie (21) est séparé du fond (13f) d'une distance au moins égale à 0,1 el. 8. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la cavité (12) a la forme d'une pyramide tronquée et inversée. 20 9. Procédé d'assemblage de substrats comportant les étapes suivantes : - prévoir un premier substrat (10) muni d'une cavité (12) ouverte sur une première face (11) du premier substrat (10) et comprenant : un fond (13f), deux parois latérales (14p) opposées ayant une forme évasée de 25 sorte que la distance entre les deux parois latérales (14p) diminue depuis la première face (11) vers le fond (13f), et un premier contact électrique (15) ; - prévoir un deuxième substrat (20) muni d'un élément en saillie (21) électriquement conducteur ; 30 - prévoir un matériau de connexion (30) plus ductile que le matériau de l'élément en saillie (21) ; 3036226 27 - introduire l'élément en saillie (21) dans la cavité (12) de sorte à disposer le deuxième élément (21) en butée contre les parois latérales (14p), et à interposer le matériau de connexion (30) directement entre l'élément en saillie (21) et la cavité (12) de sorte à connecter électriquement l'élément 5 en saillie (21) et le premier contact électrique (15). 10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel, le matériau de connexion (30) a une température de fusion inférieure aux températures de fusion des matériaux de l'élément en saillie (21) et du premier contact (15), la 10 connexion entre l'élément en saillie (21) et le premier contact (15) par le matériau de connexion (30) étant réalisée par refusion. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, dans lequel l'introduction de l'élément en saillie (21) dans la cavité (13) est suivie d'une 15 pression des premier et deuxième (10, 20) substrats l'un vers l'autre. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la pression exercée sur le premier substrat (11) et/ou le deuxième substrat (21) est inférieure à pression correspondant à une charge totale de 5 kg appliquée sur le 20 premier substrat (10) et/ou le deuxième substrat (20). 13. Procédé selon l'une quelconque des revendication 9 à 12, dans lequel le matériau de connexion (30) est disposé sur l'élément en saillie (21) avant l'étape d'introduction de l'élément en saillie (21) dans la cavité (12). 25 14. Procédé selon l'une quelconque des revendication 9 à 13, dans lequel le matériau de connexion (30) remplit le volume délimité entre l'élément en saillie (21) et le fond (13f) de sorte à être en contact direct avec les parois latérales (14p) et le fond (15f). 30 3036226 28 15. Procédé selon l'une quelconque des revendication 9 à 12, dans lequel un deuxième matériau de connexion (31) plus ductile que le matériau de l'élément en saillie (21) est disposé dans la cavité (12) avant l'introduction de l'élément en saillie (21) dans la cavité (12). 5