Brevet FR3058258A1 — publié le 20180504

B15456 - DD17465CV 1 PROCEDE DE FABRICATION DE PLOTS D'ASSEMBLAGE SUR UN SUPPORT POUR L'AUTO-ASSEMBLAGE D'UN CIRCUIT ELECTRONIQUE SUR LE SUPPORT Domaine La présente invention concerne un procédé de fabrication de plots sur un support pour la mise en oeuvre d'un procédé d'auto-assemblage d'un circuit électronique sur le support. Exposé de l'art antérieur Pour certaines applications, un circuit électronique ou plusieurs circuits électroniques, par exemple des circuits intégrés, sont fixés à un support. Le support correspond, par exemple, à un autre circuit intégré. La fixation peut être réalisée par collage moléculaire ou par thermocompression. Avant de fixer le circuit intégré au support, il est nécessaire de placer correctement le circuit intégré par rapport au support. Ceci peut être réalisé par un procédé d'auto-assemblage du circuit intégré sur le support. Les figures lA à 1C sont des vues en coupe, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives d'un exemple de procédé d'auto-assemblage d'un circuit électronique 10, par exemple un circuit intégré, sur un support 11, et les figures 2A à 2C sont des vues de dessus respectivement des structures représentées aux figures lA à 1C. 3058258 B15456 - DD17465CV 2 Le support 11 comprend un substrat 12 en un matériau à faible mouillabilité, par exemple du silicium, et comprend, en surface du substrat 12, un plot 14 d'un matériau à forte mouillabilité. Le support 11 peut comprendre plusieurs plots 14. 5 Une goutte 16 d'un liquide, par exemple de l'eau déminéralisée, est disposée sur le plot 14 (figures lA et 2A). Le plot 14 peut être réalisé en formant une couche d'oxyde de silicium sur le substrat 12 et en gravant la couche obtenue pour délimiter le plot 14. La couche d'oxyde de silicium peut avoir une épaisseur de 10 l'ordre de 50 nm. De façon générale, la mouillabilité d'un matériau peut être caractérisée par l'angle de contact 0 d'une goutte de liquide sur le matériau. Plus l'angle de contact est faible, plus la mouillabilité du matériau est élevée. Dans le plan de coupe de la 15 figure lA, l'interface 18 liquide/air de la goutte 16 est en contact avec le plot 14 aux points de contact P et P'. On appelle T la tangente à l'interface 18 au point de contact P (ou P'). L'angle de contact 0 de la goutte 16 sur le plot 14 est l'angle entre la tangente T et la surface du plot 14, la surface du plot 20 14 étant horizontale. Lorsque la goutte 16 est au repos, l'angle 0 mesuré est l'angle de contact statique. Le circuit électronique 10 est alors approché du plot 14 jusqu'à venir au contact de la goutte 16. Dans cette phase d'approche, le circuit électronique 10 peut être décalé et incliné 25 par rapport au plot 14 (figures 1B et 2B). Les forces exercées par la goutte 16 sur le circuit électronique 10 déplacent alors le circuit électronique 10 jusqu'à l'alignement souhaité par rapport au plot 14 (figures 1C et 2C) sans qu'aucune action extérieure ne soit nécessaire. 30 Le procédé de fixation du circuit électronique 10 au support 11, par exemple par collage moléculaire ou par thermocompression, peut alors être mis en oeuvre. Pour que le procédé d'auto-assemblage se déroule convenablement, il est nécessaire que la goutte 16 reste confinée 35 sur le plot 14 tout au long de l'alignement du circuit électronique 3058258 B15456 - DD17465CV 3 10 par rapport au support 11. Dans l'exemple de procédé d'auto-assemblage décrit précédemment, le confinement de la goutte 16 sur le plot 14 tout au long du procédé d'auto-assemblage est obtenu par la différence de mouillabilité entre le plot 14 et le 5 substrat 12. Plus la différence de mouillabilité est élevée, plus la goutte 16 tend à rester confinée sur le plot 14. Toutefois, avec les procédés connus, il peut être difficile d'obtenir une différence de mouillabilité importante entre le plot 14 et le substrat 12. Il peut alors se produire des 10 erreurs de placement de la goutte 16 sur le support 11 et la goutte 16 peut quitter le plot 14 au cours du procédé d'auto-assemblage. Il existe donc un besoin de réalisation de plots pour l'auto-assemblage permettant d'améliorer le 15 gouttes de liquide sur un support pour la mise procédé d'auto-assemblage. Il est, en outre, souhaitable que confinement de en oeuvre d'un le procédé de fabrication des plots soit compatible avec les techniques classiques de fabrication de circuits électroniques. 20 Résumé Un objet de l'invention est de pallier tout ou partie des inconvénients des supports connus comprenant des plots pour la mise en oeuvre d'un procédé d'auto-assemblage et des procédés connus de fabrication de tels plots. Un autre objet de la présente invention est d'améliorer le confinement de gouttes de liquide sur des plots d'un support pour la mise en oeuvre d'un procédé d'auto-assemblage. Un autre objet de la présente invention est d'augmenter la différence de mouillabilité entre chaque plot et le substrat 30 entourant le plot. Un autre objet de la présente invention est que le procédé de fabrication des plots soit compatible avec les procédés classiques de fabrication de circuits électroniques. 3058258 B15456 - DD17465CV 4 Ainsi, un mode de réalisation prévoit un support destiné à la mise en oeuvre d'un procédé d'auto-assemblage d'au moins un élément sur une face du support, comprenant : au moins un plot d'assemblage sur ladite face, une 5 goutte de liquide ayant un angle de contact statique sur le plot d'assemblage inférieur ou égal à 15°; et des poteaux nanométriques ou micrométriques sur ladite face autour du plot, la goutte de liquide ayant un angle de contact statique sur les poteaux supérieur ou égal à 150°. 10 Selon un mode de réalisation, les poteaux ont une hauteur H et une largeur a mesurée dans un plan parallèle à la face, des poteaux adjacents étant écartés d'un écart b mesuré dans un plan parallèle à la face. La hauteur H, la largeur a et l'écart b vérifient les relations suivantes : 15 a b b b Pg où F est égal à la tension de surface du liquide, p est égal à la 15 densité du liquide et g est la constante gravitationnelle. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend le dépôt d'une couche de silicium amorphe ou polycristallin sur la face et la gravure de la couche de silicium amorphe ou polycristallin pour former les poteaux. 20 Selon un mode de réalisation, le procédé comprend le dépôt d'une couche poreuse sur la couche de silicium amorphe ou polycristallin. Selon un mode de réalisation, l'étape de formation des poteaux comprend la formation en surface de chaque poteau d'une 25 couche d'au moins un matériau fluoré. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'exposition des poteaux et de l'emplacement à un traitement ultraviolet en présence d'ozone pour former le plot d'assemblage audit emplacement. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, en outre, les étapes suivantes : déposer une goutte d'un liquide sur le plot d'assemblage ; et amener l'élément au contact de la goutte, d'où il 35 résulte un auto-assemblage de l'élément par rapport au support. 3058258 B15456 - DD17465CV 6 Selon un mode de réalisation, l'élément est une puce de circuit électronique. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, en outre, les étapes suivantes : 5 faire sécher la goutte ; et fixer l'élément au support. Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de 10 réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures lA à 1C, décrites précédemment, sont des vues en coupe de structures obtenues à des étapes successives d'un exemple de procédé d'auto-assemblage ; 15 les figures 2A à 2C, décrites précédemment, sont des vues de dessus respectivement des figures lA à 1C ; les figures 3 et 4 sont des vues en coupe de modes de réalisation d'un support comprenant un plot destiné à la mise en oeuvre d'un procédé d'auto-assemblage ; 20 la figure 5 est une vue de détail de la figure 3 selon un autre mode de réalisation du support ; la figure 6 est une vue de détail de la figure 3 représentant une goutte de liquide reposant sur le support en dehors du plot d'assemblage ; 25 les figures 7 et 8 sont des vues de détail, respectivement de dessus et de côté, de la figure 3 ; les figures 9A à 9E sont des vues en coupe, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du support 30 représenté en figure 3 ; les figures 10A et 10B sont des vues en coupe, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé d'auto-assemblage mettant en oeuvre le support de la figure 3 ; et 3058258 B15456 - DD17465CV 7 les figures 11P, et 11B sont des vues en coupe, partielles et schématiques, de structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du support représenté en figure 4 et d'un procédé d'auto-assemblage mettant 5 en oeuvre le support de la figure 4. Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de 10 réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Dans la suite de la description, on appelle "matériau 15 hydrophyle" un matériau l'angle de contact statique d'une goutte de liquide sur le matériau est inférieur à 90° et "matériau hydrophobe" un matériau l'angle de contact statique d'une goutte de liquide sur le matériau est supérieur à 90°. La figure 3 est une vue en coupe d'un mode de réalisation 20 d'un support 20 sur lequel un circuit électronique, non représenté, est destiné à être fixé par un procédé d'auto-assemblage. Le support 20 comprend un substrat 22 ayant une face 24, de préférence sensiblement plane, et un plot 26 destiné à la mise 25 en oeuvre d'un procédé d'auto-assemblage. Dans le présent mode de réalisation, le plot 26 correspond à une portion de la face 24. Le support 20 peut comprendre plusieurs plots 26. Le support 20 comprend, en outre, des poteaux micrométriques ou nanométriques 28 disposés sur une région 27 de la face 24 autour du plot 26. 30 Selon l'invention, le plot 26 présente une mouillabilité élevée, l'angle de contact statique d'une goutte de liquide sur le plot 26 étant inférieur ou égal à 15°, de préférence inférieur ou égal à 10°, plus préférentiellement inférieur ou égal à 5°. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, la présence des poteaux 28 et leur préparation hydrophobe confèrent une 3058258 B15456 - DD17465CV 8 mouillabilité faible au support 20 pour la partie du support 20 entourant le plot 26, l'angle de contact statique d'une goutte de liquide sur le support 20 pour la partie du support 20 entourant le plot 26, étant supérieur ou égal à 110°, de préférence supérieur 5 ou égal à 130°, plus préférentiellement supérieur ou égal à 150°. La mesure de l'angle de mouillage peut être réalisée en utilisant l'appareil de mesure commercialisé par la société GBX sous l'appellation Digidrop - MCAT. La mesure comprend le dépôt d'une goutte d'eau déminéralisée de 2 à 10 pl sur une surface du 10 matériau à étudier, l'acquisition d'une image de la goutte par un dispositif d'acquisition d'images et la détermination de l'angle de contact par une analyse par ordinateur de l'image acquise. La figure 4 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un support 30. Le support 30 comprend l'ensemble 15 des éléments du support 20 à la différence que le plot 26 est réalisé au sommet d'un élément en saillie 32, également appelé protubérance, par rapport à la face 24. De façon avantageuse, le plot 26 peut alors être situé à la même hauteur que le sommet des poteaux 28. La hauteur de l'élément en saillie 32 peut être 20 comprise entre quelques micromètres et une centaine de micromètres, typiquement entre 5 fun et 50 gm. De préférence, la hauteur de l'élément en saillie est sensiblement égale à la hauteur des poteaux 28. L'élément en saillie 32 comprend des flancs 33 sensiblement perpendiculaires à la face 24. A titre de 25 variante, les flancs 33 peuvent être inclinés par rapport à la face 24 d'un angle compris entre 10° et 90°, de préférence entre 45° et 90°. La figure 5 est une vue de détail d'un autre mode de réalisation du support 20 ou 30 dans lequel chaque poteau 28 30 comprend un coeur 34 recouvert d'une couche 36 d'un matériau hydrophobe. La couche hydrophobe 36 peut également s'étendre sur la face 24 du substrat 22 à l'exception du plot 26. A titre de variante, les poteaux 28 peuvent être en totalité réalisés dans le matériau hydrophobe. 3058258 B15456 - DD17465CV 9 Selon un mode de réalisation, le matériau hydrophobe est un matériau fluoré, de préférence fluorocarboné. A titre d'exemple, la couche hydrophobe 36 est à base de composés fluorocarbonés de type CxFy, où x et y sont des nombres réels, x 5 pouvant varier de 1 à 5 et y pouvant varier de 1 à 8. L'épaisseur de la couche hydrophobe 36 est, par exemple, comprise entre 10 nm et 300 nm. La figure 6 est une vue de détail de la figure 3 représentant une goutte de liquide 40 reposant sur les poteaux 28 10 et les figures 7 et 8 illustrent des paramètres dimensionnels des poteaux 28. On va maintenant décrire trois paramètres dimensionnels d'un poteau 28, sachant que ces paramètres peuvent être identiques ou différents d'un poteau à l'autre. On appelle hauteur H la hauteur du poteau 28. De 15 préférence, les poteaux 28 ont sensiblement la même hauteur H. La section droite de chaque poteau 28 dans un plan parallèle à la face 24 peut être sensiblement circulaire, ellipsoïdale ou polygonale, par exemple triangulaire, carrée ou rectangulaire. A titre de variante, la section droite de chaque 20 poteau 28 dans un plan parallèle à la face 24 peut avoir une forme quelconque. Dans la suite de la description, on appelle largeur a la plus petite dimension de la section droite du poteau 28 dans un plan parallèle à la face 24. A titre d'exemple, lorsque le poteau 28 a une section droite circulaire dans un plan parallèle 25 à la face 24, la distance a peut correspondre au diamètre de la section droite et lorsque le poteau 28 a une section droite carrée dans un plan parallèle à la face 24, la distance a peut correspondre au côté de la section droite. Le poteau 28 peut avoir une forme généralement cylindrique, la section droite du poteau 30 28 ne variant sensiblement pas en fonction de la distance à la face 24. A titre de variante, la section droite du poteau 28 peut varier en fonction de la distance à la face 24. A titre d'exemple, le poteau 28 peut avoir une forme généralement conique ou tronconique. 3058258 B15456 - DD17465CV 10 On appelle écart b la distance séparant deux poteaux 28 adjacents mesurée dans un plan parallèle à la face 24. L'écart b entre deux poteaux 28 peut sensiblement ne pas varier en fonction de la distance à la face 24. C'est notamment le cas lorsque les 5 poteaux 28 ont une forme généralement cylindrique. A titre de variante, l'écart b entre deux poteaux 28 adjacents peut varier en fonction de la distance à la face 24. C'est notamment le cas lorsque les poteaux 28 ont une forme générale conique ou tronconique. Les poteaux 28 sont de façon avantageuse répartis de 10 façon sensiblement régulière sur la face 24 en dehors du plot 26. Les dimensions des poteaux 28 sont choisies de façon que la goutte de liquide 40 repose sensiblement sur les sommets des poteaux 28. En particulier, la hauteur H est suffisamment élevée et l'écart b est suffisamment faible pour qu'une goutte de liquide 15 déposée sur les poteaux 40 ne "s'empale" pas sur les poteaux 28 et ne vienne pas au contact de la face 24. Ceci est obtenu lorsque la hauteur H et l'écart b respectent les relations (1) suivantes : H>b (1) b REVENDICATIONS1. Support (20 ; 30) destiné à la mise en oeuvre d'un procédé d'auto-assemblage d'au moins un élément (70) sur une face (24) du support, comprenant : au moins un plot d'assemblage (26) sur ladite face (24), 5 une goutte de liquide (40 ; 68) ayant un angle de contact statique sur le plot d'assemblage inférieur ou égal à 15°; et des poteaux (28) nanométriques ou micrométriques sur ladite face (24) autour du plot (26), la goutte de liquide ayant un angle de contact statique sur les poteaux supérieur ou égal à 10 150°. 2. Support selon la revendication 1, dans lequel les poteaux (28) ont une hauteur H et une largeur a mesurée dans un plan parallèle à la face (24), dans lequel des poteaux adjacents sont écartés d'un écart b mesuré dans un plan parallèle à la face 15 (24) et dans lequel la hauteur H, la largeur a et l'écart b vérifient les relations suivantes : a b P g 20 où F est égal à la tension de surface du liquide, p est égal à la densité du liquide et g est la constante gravitationnelle. 3. Support selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque poteau (28) comprend au moins un coeur (34) en silicium amorphe ou polycristallin. 25 4. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque poteau (28) comprend au moins en surface un matériau fluoré. 5. Support selon la revendication 4, dans lequel le matériau fluoré est un matériau fluorocarboné. 30 6. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant, en outre, une protubérance (32) comprenant des flancs (33) et un sommet, le plot d'assemblage (26) étant sur le sommet. 3058258 B15456 - DD17465CV 21 7. Support selon la revendication 6 dans son rattachement à la revendication 4, dans lequel les flancs (33) comprennent en surface le matériau fluoré. 8. Procédé de fabrication d'au moins un plot 5 d'assemblage (26) sur un support (20 ; 30) destiné à la mise en oeuvre d'un procédé d'auto-assemblage d'au moins un élément (70) sur une face (24) du support, le procédé de fabrication comprenant la formation, sur le support, de poteaux (28) nanométriques ou micrométriques autour de l'emplacement (66) du plot d'assemblage, 10 une goutte de liquide (40 ; 68) ayant un angle de contact statique sur le plot d'assemblage inférieur ou égal à 15°, la goutte de liquide ayant un angle de contact statique sur les poteaux (28) supérieur ou égal à 150°. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel les 15 poteaux (28) ont une hauteur H et une largeur a mesurée dans un plan parallèle à la face (24), dans lequel des poteaux adjacents sont écartés d'un écart b mesuré dans un plan parallèle à la face (24) et dans lequel la hauteur H, la largeur a et l'écart b vérifient les relations suivantes : 20 a b bq-1-1 Pg où F est égal à la tension de surface du liquide, p est égal à la densité du liquide et g est la constante gravitationnelle. 25 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, comprenant le dépôt d'une couche (64) de silicium amorphe ou polycristallin sur la face (24) et la gravure de la couche de silicium amorphe ou polycristallin pour former les poteaux (28). 11. Procédé selon la revendication 10, comprenant le 30 dépôt d'une couche poreuse sur la couche (64) de silicium amorphe ou polycristallin. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel l'étape de formation des poteaux (28) comprend la formation en surface de chaque poteau d'une couche (36) d'au 35 moins un matériau fluoré. 3058258 B15456 - DD17465CV 22 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, comprenant l'exposition des poteaux et de l'emplacement (66) à un traitement ultraviolet en présence d'ozone pour former le plot d'assemblage audit emplacement. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, comprenant, en outre, les étapes suivantes : déposer une goutte (68) d'un liquide sur le plot d'assemblage (26) ; et amener l'élément (70) au contact de la goutte, d'où il 10 résulte un auto-assemblage de l'élément par rapport au support (20 ; 30). 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'élément (70) est une puce de circuit électronique. 16. Procédé selon la revendication 14 ou 15, comprenant, 15 en outre, les étapes suivantes : faire sécher la goutte (68) ; et fixer l'élément (70) au support (20 ; 30).