Brevet FR3045207A1 — publié le 20170616

I COMPENSATION D'UNE COURBURE D'ARC GENEREE DANS UNE TRANCHE Domaine technique La présente invention a trait à un procédé et à une structure de compensation d'une courbure d'arc (également dénommée « flèche », et « bow » en langue anglaise) générée dans une tranche (« wafer » en langue anglaise) d'un matériau, notamment de type semi-conducteur. La courbure d'arc a été définie dans la norme ASTM F534, § 3.1.2. Comme illustré à la figure 1, une tranche 1 présente : - une surface avant 10, et une surface arrière 11 opposée ; - une surface médiane Sm définie comme l'ensemble de points équidistants des surfaces avant et arrière 10, 11 lorsque la tranche 1 est libre de tout serrage. La courbure d'arc 13, est la distance entre le centre C de la surface médiane Sm et un plan de référence Pref. Le plan de référence Pref est défini par trois points répartis uniformément autour d'un cercle d'un diamètre inférieur au diamètre nominal de la tranche 1. La courbure d'arc B, est positive ou négative selon que le centre C est au-dessus ou au-dessous du plan de référence Pref- Une courbure d'arc peut être générée lorsqu'une couche est formée sur la tranche à une température donnée, la couche possédant un coefficient de dilatation thermique, dit CTE (acronyme pour Coefficient of Thermal Expansion en langue anglaise), très supérieur -ou très inférieur- à celui de la tranche à la température donnée. Cet effet est appelé effet bilame. A titre d'exemple non limitatif, une application envisagée est l'épitaxie de GaN sur une tranche de silicium à 1050°C pour la fabrication de diodes électroluminescentes. Lorsque la tranche présente un diamètre de 200 mm, l'homme du métier vise préférentiellement l'obtention d'une courbure d'arc inférieure à 200 [IM en valeur absolue. Une courbure d'arc supérieure à 200 [IM est susceptible d'occasionner des défauts, tels que des fissures ou des délaminations, et sont préjudiciables pour des étapes ultérieures e.g. une photolithographie, une manipulation robotisée de la tranche etc. 3045207 2 Etat de la technique antérieure Pour compenser la courbure d'arc, il est connu de l'état de la technique de former deux couches métalliques (ou deux couches diélectriques) aux surfaces avant et arrière de la tranche. Ce procédé est en particulier connu pour des 5 applications de report de composants de puissance. Il est également connu de l'état de la technique, notamment du document JP 2002134451, de former des tranchées, non remplies, à la surface avant de la tranche pour compenser le voilage (« warp » en langue anglaise) de la tranche. Les tranchées sont formées avant le meulage (« grinding » en langue anglaise) de la 10 surface arrière de la tranche. Les tranchées dessinent un chemin de découpe de la tranche. Il est à noter que le voilage diffère de la courbure d'arc définie précédemment. Le voilage a été défini dans la norme ASTM F1390. Comme illustré à la figure 2, une tranche 1 présente : 15 - une surface avant 10, et une surface arrière 11 opposée ; - une surface médiane Sm définie comme l'ensemble de points équidistants des surfaces avant et arrière 10, 11 lorsque la tranche 1 est libre de tout serrage. Il existe également un plan de référence Pref défini par trois points répartis uniformément autour d'un cercle d'un diamètre inférieur au diamètre nominal de la 20 tranche 1. Le voilage Wp est défini par la relation Wp =Dmax,H - Dmax,B OÙ : - Dmax,H est la distance maximale entre la surface médiane Sm et le plan de référence, prise au-dessus du plan de référence Pref ; - Dmax,B est la distance maximale entre la surface médiane Sm et le plan de 25 référence, prise au-dessous du plan de référence Pref- Le voilage Wp est toujours un nombre positif dans la mesure où Dmax, B est un nombre négatif par définition et mode de calcul. De tels procédés de l'état de la technique ne sont pas entièrement satisfaisants 30 dans la mesure où ils ne permettent pas d'assurer une courbure d'arc suffisamment faible de la tranche (par exemple inférieure à 200 pli] en valeur absolue pour un 3045207 3 diamètre de tranche de 200 mm) lors de la formation d'une couche à haute température (par exemple de l'ordre de 1000°C). Exposé de l'invention 5 Ainsi, la présente invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités, et concerne à cet effet un procédé de compensation d'une courbure d'arc générée dans une tranche d'un matériau, la tranche comportant des première et seconde surfaces opposées, le matériau de la tranche possédant un coefficient de dilatation thermique, dit CTE et noté ao ; le procédé comportant les étapes : 10 a) former un ensemble de premières tranchées à la première surface de la tranche ; b) former un ensemble de deuxièmes tranchées à la seconde surface de la tranche, au moins partiellement en regard des premières tranchées ; c) remplir les premières tranchées d'un premier matériau possédant un CTE ai ; d) remplir les deuxièmes tranchées d'un deuxième matériau possédant un CTE a2, et 15 vérifiant a2 > ao ou a2 ao ou a1 ao si al > ao, 30 az ao ou a2 ao ou a1 ao sia1> ao, a2 ao ou a2 ao ou ai REVENDICATIONS1. Procédé de compensation d'une courbure d'arc (IV générée dans une tranche (1) d'un matériau, la tranche (1) comportant des première et seconde 5 surfaces (10, 11) opposées, le matériau de la tranche (1) possédant un coefficient de dilatation thermique, dit CTE et noté ao ; le procédé comportant les étapes : a) former un ensemble de premières tranchées (100a, 100b) à la première surface (10) de la tranche (1) ; b) former un ensemble de deuxièmes tranchées (110) à la seconde surface (11) de la 10 tranche (1), au moins partiellement en regard des premières tranchées (100a, 100b) ; c) remplir les premières tranchées (100a, 100b) d'un premier matériau (M,) possédant un CTE ai ; d) remplir les deuxièmes tranchées (110) d'un deuxième matériau (M2) possédant un 15 CTE a2, et vérifiant a2 > ao ou a2 120 OU 121 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les premier et deuxième matériaux (M' M2) occupent respectivement un premier volume V, et un deuxième 20 volume V2 au sein des premières et deuxièmes tranchées (100a, 100b ; 110) à l'issue des étapes c) et d) ; et l'étape d) est exécutée de sorte que V2 = Vi X lao-ail Icro-cr21. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les premières et deuxièmes tranchées (100a, 100b ; 110) présentent respectivement un premier 25 facteur de forme (Di et un deuxième facteur de forme 12 lors des étapes a) et b), définis comme le rapport entre la largeur (1' 12) et la profondeur (H' H2) des tranchées (100a, 100b ; 110) correspondantes ; et l'étape b) est exécutée de sorte que (1)2 = EP, ± 20% , de préférence (1)2 = cl) 1 ± 15% , plus préférentiellement (1)2 = c1)1 + 10% . 30 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape a) est exécutée de sorte que les premières tranchées (100a) dessinent un chemin de 3045207 16 découpe de la tranche (1), et l'étape b) est préférentiellement exécutée de sorte que les deuxièmes tranchées (110) sont totalement en regard des premières tranchées (100a). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, comportant une étape a1) consistant à revêtir les premières tranchées (100a, 100b) d'une couche diélectrique (101) avant l'étape c), la couche diélectrique (101) étant préférentiellement une couche d'oxyde. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, comportant une étape b1) consistant à revêtir les deuxièmes tranchées (110) d'une couche diélectrique (111) avant l'étape d), la couche diélectrique (111) étant préférentiellement une couche d'oxyde. 7. Procédé selon la revendication 6 en combinaison avec la revendication 5, dans lequel les étapes a1) et b1) sont concomitantes. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape d) est exécutée de sorte que le deuxième matériau (M2) est identique au premier matériau 20 (M1), les étapes c) et d) étant de préférence concomitantes. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, comportant : - une étape cl) consistant à aplanir le premier matériau (M1) de manière à affleurer la première surface (10) après l'étape c) ; et de préférence 25 - une étape d1) consistant à aplanir le deuxième matériau (M2) de manière à affleurer la seconde surface (11) après l'étape d). 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les premier et deuxième matériaux (M' M2) sont sélectionnés dans le groupe comportant le 30 silicium polycristallin, un polyimide, un polyépoxyde, un acrylique, un oxyde, un nitrure, un verre. 3045207 17 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le matériau de la tranche (1) est sélectionné dans le groupe comportant un matériau semi-conducteur, une céramique, un verre, le saphir ; le matériau semi-conducteur étant de préférence à base de silicium. 5 12. Structure de compensation d'une courbure d'arc (13,), comportant : - une tranche (1) d'un matériau, comprenant des première et seconde surfaces (10, 11) opposées, le matériau de la tranche (1) possédant un coefficient de dilatation thermique, dit CTE et noté ao ; 10 - un ensemble de premières tranchées (100a, 100b) formées à la première surface (10), et remplies d'un premier matériau (M,) possédant un CTE ai ; - un ensemble de deuxièmes tranchées (110) formées à la seconde surface (11), au moins partiellement en regard des premières tranchées (100a, 100b), et remplies d'un deuxième matériau (M2) possédant un CTE a2, et vérifiant a2 > ao ou a2 ao ou a1 13. Structure selon la revendication 12, dans laquelle les premier et deuxième matériaux (M' M2) occupent respectivement un premier volume V, et un deuxième volume V2 au sein des premières et deuxièmes tranchées (100a, 100b ; 110), et vérifiant V2 = ViX lao-ail iao-19(21. 14. Structure selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle les premières et deuxièmes tranchées (100a, 100b ; 110) présentent respectivement un premier facteur de forme (Di et un deuxième facteur de forme 12, définis comme le rapport entre la largeur (1' 12) et la profondeur (H' H2) des tranchées (100a, 100b ; 110) correspondantes ; et vérifiant (1)2 = '1 ± 20%, de préférence cri2 = '1 ± 15%, plus préférentiellement (1)2 = (Pi ± 10%. 15. Structure selon l'une des revendications 12 à 14, dans laquelle les premières 30 tranchées (100a, 100b) sont revêtues d'une couche diélectrique (101) intercalée entre le matériau de la tranche (1) et le premier matériau (M,) ; et les deuxièmes 3045207 18 tranchées (110) sont de préférence revêtues d'une couche diélectrique (111) intercalée entre le matériau de la tranche (1) et le deuxième matériau (M2). 16. Structure selon l'une des revendications 12 à 15, dans laquelle le premier 5 matériau (M1) affleure la première surface (10) ; et de préférence le deuxième matériau (M2) affleure la seconde surface (11).