Brevet FR3070296A1 — publié le 20190301

PROCEDE DE DECOUPE D'UN ASSEMBLAGE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé de découpe d'un assemblage formé de deux substrats. En particulier, la présente invention concerne un procédé de découpe permettant de séparer des structures, formées au niveau de l'assemblage, les unes des autres tout en libérant l'accès à des plots de connexion enterrés. ART ANTÉRIEUR Les techniques de collage ou d'assemblage de substrats sont très largement utilisées dans l'industrie de la micro-électronique, notamment pour la fabrication de MEMS (« microsystème électromécanique ») ou l'intégration 3D. Ces techniques impliquent généralement la mise en contact de faces, par exemple des faces avant, de deux substrats qui adhèrent l'une à l'autre par adhésion moléculaire ou à l'aide d'une couche adhésive. Les faces mises en contact comprennent généralement des structures pourvues de plots de connexion permettant la commande et/ou le contrôle desdites structures. Les plots de connexion, à l'issue d'une étape de collage, se retrouvent donc confinés à l'interface de collage formée par les faces en contact des substrats, par exemple dans des cavités enterrées. L'accès aux plots de connexion requiert donc la mise en oeuvre d'une combinaison d'étapes spécifiques, comprenant par exemple des étapes de photolithographie, de gravure (par exemple des gravures profondes), ou encore de sciage, qui complexifient les procédés de fabrication, et en augmentent le coût. Par ailleurs, ces étapes spécifiques, dès lors qu'elles comprennent des gravures profondes, affectent l'intégrité mécanique de l'assemblage formé par les deux substrats. 2 En outre, ces étapes spécifiques, et plus particulièrement les étapes de sciage, et dans une moindre mesure de gravure, génèrent une contamination particulaire susceptible d'affecter le bon fonctionnement des structures. Un but de la présente invention est de proposer un procédé permettant 5 l'accès à des plots de connexion simplifié par rapport à l'état de la technique. Un autre but de la présente invention est également de proposer un procédé permettant de réduire la contamination particulaire. EXPOSÉ DE L'INVENTION Les buts de la présente invention sont, au moins en partie, atteints par 10 un procédé de découpe d'un assemblage comprenant un premier substrat et un second substrat assemblés selon leur faces avants respectives, dites, respectivement, première face avant et seconde face avant, des premiers chemins en retrait de la seconde face avant et des seconds chemins croisant les premiers chemins délimitent des premières régions sur la première face avant, et les premiers chemins délimitent avec la seconde 15 face avant des canaux, des plots de connexion sont disposés sur chaque premier chemin, le procédé comprenant une découpe de l'assemblage selon au moins un des premiers chemins, la découpe selon un premier chemin étant constituée d'une première découpe du premier substrat et d'une seconde découpe du second substrat selon deux plans essentiellement perpendiculaires à la première face avant, dits, respectivement, premier 20 plan et second plan différent du premier plan, et encadrant les plots de connexion disposés sur le premier chemin considéré, les première et seconde découpes débouchant dans le canal, la première et la seconde découpe présentent une largeur L inférieure à 20 micromètres, préférentiellement inférieure à 10 micromètres, encore plus préférentiellement inférieure à 5 micromètres. 25 Il est entendu que les premiers chemins et les seconds chemins sont formés sur la première face avant du premier substrat. Il est également entendu que les plots de connexion sont formés sur la première face avant du premier substrat. De manière avantageuse, les canaux peuvent être parallèles entre eux. 3 Selon un mode de mise en oeuvre, les première et seconde découpes sont exécutées à l'aide d'un rayonnement laser, en particulier un rayonnement laser continu ou à impulsions. Selon un mode de mise en oeuvre, le second substrat comprend une 5 seconde face arrière, essentiellement parallèle à la seconde face avant, le rayonnement laser étant, lors de la première découpe et de la seconde découpe, incident sur la seconde face arrière. Selon un mode de mise en oeuvre, l'assemblage est disposé, avantageusement collé, sur un substrat support avant l'exécution des première et 10 seconde découpes, le substrat support est avantageusement un film polymère. Selon un mode de mise en oeuvre, la première découpe et la seconde découpe sont chacune exécutées en deux étapes la première des deux étapes comprenant une gravure partielle du substrat considéré, et non débouchante dans le canal, et la seconde des deux étapes comprenant un clivage. 15 Selon un mode de mise en oeuvre, les premières régions sont disposées de manière matricielle sur la première face avant. Selon un mode de mise en oeuvre, les premières régions comprennent des microsystèmes électromécaniques ou des dispositifs microélectroniques. Selon un mode de mise en oeuvre, le procédé de découpe comprend 20 également au moins une troisième découpe selon les seconds chemins des premier et second substrats. Selon un mode de mise en oeuvre, chaque première région est associée à une série de plots de connexion parmi les plots de connexion disposés au niveau du premier chemin contigu à ladite première région, les première et seconde découpes étant 25 exécutées de sorte que chaque première région et les plots de connexion qui lui sont associés restent joints l'un à l'autre. Selon un mode de mise en oeuvre, chaque canal est communiquant avec une section des premières régions qui lui sont contiguës. 4 Selon un mode de mise en oeuvre, le second substrat comprend, sur sa seconde face avant, des premières tranchées, en regard des premiers chemins, et formant avec lesdits premiers chemin les canaux. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 5 D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre du procédé de découpe d'un assemblage selon l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue selon la première face avant du premier substrat d'un assemblage sur lequel le procédé de découpe selon l'invention est exécuté, 10 - les figures 2a à 2e sont des représentations schématiques, selon un plan de coupe perpendiculaire à la première face avant, du procédé de découpe selon l'invention, - les figures 3a à 3c sont des représentations schématiques, selon un plan de coupe perpendiculaire à la première face avant, et mettant en oeuvre des canaux 15 communicants avec les premières régions - la figure 4a est une représentation schématique, selon une vue de dessus, du procédé de découpe selon l'invention, en particulier, la figure 4a illustre la mise en oeuvre d'une étape de découpe complémentaire, - la figure 4b est une vue selon un plan de coupe AA' (représenté en 20 figure 4a) du procédé de découpe selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'invention décrite de manière détaillée ci-dessous met en oeuvre un procédé de découpe d'un assemblage, fait d'un premier substrat et d'un second substrat, et comprenant des premières régions (par exemple des MEMS ou des dispositifs 25 microélectroniques) formées sur le premier substrat. En particulier, les premières régions sont délimitées par des premiers chemins et des seconds chemins croisant les premiers chemins. Par ailleurs, les premiers chemins délimitent des canaux au niveau desquels sont disposés des plots de connexion. Le procédé de découpe selon la présente invention met 5 alors en oeuvre deux étapes de découpe, dites première découpe et seconde découpe, respectivement, du premier substrat et du second substrat le long des premiers chemins. Les première et seconde découpes sont décalées de part et d'autre des plots de connexion de manière à découvrir ces derniers. 5 Sur les figures 1, 2a-2e et 3a-3c, on peut voir un exemple de mise en oeuvre du procédé de découpe d'un assemblage 10 selon la présente invention. L'assemblage 10 comprend deux substrats dits, respectivement, premier substrat 20 et second substrat 30 (figures 2a-2d). Le premier substrat 20 comprend deux faces dites, respectivement, 10 première face avant 21 et première face arrière 22, essentiellement parallèles entre elles et reliées par un premier contour 23 (figure 2a). Le second substrat 30 comprend deux faces dites, respectivement, seconde face avant 31 et seconde face arrière 32, essentiellement parallèles entre elles et reliées par un second contour 33 (figure 2a). 15 Les premier et second substrats peuvent comprendre un matériau semi- conducteur, par exemple du silicium. La première face avant 21 et la seconde face avant 31 sont assemblées l'une contre l'autre. La première face avant 21 comprend également des premiers chemins 20 40, et des seconds chemins 50 croisant lesdits premiers chemins 40. Les premiers chemins 40 peuvent être parallèles entre eux (figure 1). Les seconds chemins 50 peuvent être parallèles entre eux (figure 1). Les premiers chemins 40 peuvent être perpendiculaires aux seconds chemins 50. 25 Par ailleurs, les premiers chemins 40 et les seconds chemins 50 délimitent des premières régions 60 formées sur la première face avant 21 (figure 1 et 2a). Par « premier chemin » et « second chemin », on entend une piste s'étendant sur une surface du premier substrat et présentant une largeur donnée. 6 Les premières régions 60 peuvent être agencées de manière matricielle sur la première face avant 21 (figure 1). Par « agencées de manière matricielle », nous entendons un arrangement des premières régions régulier et périodique selon deux directions du plan 5 défini par la première face avant. Les premières régions 60 peuvent par exemple comprendre des microsystèmes électromécaniques (« MEMS ») ou des dispositifs microélectroniques. Par ailleurs, les premiers chemins 40 sont en retrait de la seconde face avant 31. 10 A cet égard, les premiers chemins 40 peuvent, par exemple, correspondre au fond de tranchées formées à partir de la première face avant 21. De manière alternative ou complémentaire, le second substrat 30 peut comprendre des tranchées formées à partir de sa seconde face avant 31 et en regard des premiers chemins 40. 15 Ainsi, les premiers chemins 40 délimitent avec la seconde face avant 31 des canaux 70 (figure 2b). Des plots de connexion 80 sont, en outre, disposés dans les canaux 70 sur les premiers chemins 40. Les plots de connexion 80 sont en retrait de la seconde face avant 31. 20 De manière avantageuse, chaque première région 60 peut être associée à une série de plots de connexion 90 (figure 1) parmi les plots de connexion 80 disposés au niveau d'un des deux premiers chemins 40 délimitant ladite première région. En particulier, ladite série de plots de connexion 90 peut être disposée sur une première section 100 (partie grisée sur la figure 1) d'un des deux premiers chemins 40 délimitant 25 ladite première région 60, ladite première section 100 étant attenante à ladite première région. La série de plots de connexion 90 associée à une première région 60 donnée, permet de contrôler et/ou de commander cette dernière. Le procédé de découpe selon la présente invention comprend une découpe de l'assemblage selon les premiers chemins 40. 7 En particulier, la découpe d'un premier chemin 40 est constituée d'une première découpe du premier substrat 20 et d'une seconde découpe du second substrat 30 débouchant chacune dans le canal 70 délimité par le premier chemin 40 considéré. Il est entendu que la première découpe et la seconde découpe sont 5 limitées, respectivement, à la découpe du premier substrat et du second substrat. La première découpe est exécutée selon un premier plan P1 essentiellement perpendiculaire à la première face avant 21 (figures 2c et 2d). La seconde découpe est exécutée selon un second plan P2, différent du premier plan P1 et essentiellement perpendiculaire à la première face avant 21 (figures 2c 10 et 2d). Par ailleurs, le premier plan P1 et le second plan P2 sont décalés de manière à encadrer les plots de connexion 80 du premier chemin considéré. Selon l'invention, la première et la seconde découpe présentent une largeur L inférieure à 20 micromètres, préférentiellement inférieure à 10 micromètres, 15 encore plus préférentiellement inférieure à 5 micromètres. Par « largeur d'une découpe », on entend la largueur du trait de coupe selon une direction perpendiculaire au plan de coupe. Ainsi, le procédé selon l'invention permet de découvrir les plots de connexion lors d'une étape de découpe de l'assemblage destinée à séparer les premières 20 régions les unes des autres (« dicing » selon la terminologie Anglo-Saxonne). En d'autres termes, il n'est pas nécessaire d'exécuter une étape de gravure destinée à découvrir les plots de connexion. De manière complémentaire, le procédé de découpe peut également comprendre au moins une découpe selon les seconds chemins des premier et second 25 substrats. Ladite découpe peut être exécutée à l'aide d'un rayonnement laser, par exemple un rayonnement laser émis par un laser continu ou un laser à impulsions. De manière avantageuse, chaque canal 70 est communicant avec une section des premières régions qui lui sont contiguës (figure 3a-3c). 8 En particulier, les figures 3a-3c sont des représentations schématiques de l'assemblage selon un plan de coupe perpendiculaire aux premiers chemins, et à différents stades d'exécution du procédé de découpe. Dans ces représentations, le canal 70 comprend une ouverture latérale 5 vers la première région. Ainsi, l'exécution du procédé de découpe permet d'exposer à l'environnement extérieur également au moins une partie de la première région. De manière complémentaire, la première région 60 peut comprendre une première sous-région communicante avec le canal 70, et une seconde sous-région 10 hermétiquement isolée de la première sous-région et du canal 70. Le procédé de découpe permet alors d'exposer à l'environnement, et de manière sélective la première sous-région. Selon un premier mode de réalisation, les première et seconde découpes peuvent être réalisées à l'aide d'un rayonnement laser. 15 Une première et une seconde découpe exécutées à l'aide d'un laser permet de réaliser des traits de coupe d'une largeur inférieure à 10 um, voire inférieure à 5 um. Par ailleurs, selon ce premier mode de réalisation, la génération de particules ou de contaminants reste très limitée par rapport aux procédés de découpe 20 connus de l'état de la technique. Le rayonnement laser peut être émit par un laser à impulsions. Par exemple, afin d'exécuter la découpe d'un substrat en silicium, un laser à impulsion émettant un rayonnement laser de longueur d'onde X supérieure à 1200 nm, par exemple 1480 nm, et à une puissance P = 1,5 W peut être mis en oeuvre. 25 Il peut également s'agir d'un rayonnement laser émit par un laser continu. L'homme du métier avec ses connaissances générales peut choisir tant le type de laser continu que les paramètres de mise en oeuvre. De manière particulièrement avantageuse, le rayonnement laser, lors de la première découpe et de la seconde découpe, peut être incident sur la seconde face 9 arrière 32. En d'autres termes, il n'est pas nécessaire de retourner l'assemblage entre la première et la seconde découpe. De manière alternative, le rayonnement laser, lors de la première découpe, peut être incident sur la première face arrière, et être incident sur la seconde 5 face arrière lors de la seconde découpe. De manière avantageuse, et préalablement à l'exécution des première et seconde découpes, l'assemblage 10 peut être disposé, avantageusement collé, sur un substrat support 110 (figures 2b-2d). Le substrat support 110 peut avantageusement être un film polymère. 10 Par exemple le film polymère peut comprendre un film de type UVR500 de Al Technology, ou encore un film UC-series UV tape de Furukawa Electric. Selon un second mode de réalisation, la première découpe et la seconde découpe sont chacune exécutées en deux étapes. En particulier, la première des deux étapes comprend une gravure 15 partielle du substrat considéré, et non débouchante dans le canal 70, et la seconde des deux étapes comprend un clivage. La gravure partielle peut être une gravure sèche, par exemple une gravure plasma profonde. Les techniques de gravure plasma sont connues de l'homme du métier 20 et ne sont pas donc pas décrites dans la présente demande. Le présent procédé de découpe permet donc de séparer les premières régions les unes des autres tout en découvrant (ou permettant l'accès) les plots de connexion desdites premières régions. Ce procédé n'implique que deux étapes de découpe décalées l'une de 25 l'autre, et peut être exécuté à la fin d'un procédé de fabrication des premières régions. De manière complémentaire, et tel qu'illustré aux figures 4a et 4b, les seconds chemins 50 délimitent avec la seconde face avant 31 des canaux secondaires 71, des plots de connexion secondaire 81 sont disposés sur chaque second chemin 50. Par ailleurs, le procédé peut comprendre, également, une découpe 30 secondaire de l'assemblage 10 selon au moins un des seconds chemins 50. La découpe 10 secondaire, selon un second chemin, peut être constituée d'une troisième découpe du premier substrat 20 et d'une quatrième découpe du second substrat 30 selon deux plans essentiellement perpendiculaires à la première face avant 21, dits, respectivement, troisième plan P3 et quatrième plan P4 différent du troisième plan P3 (les orientations de 5 ces plans étant représentées par des flèches au figures 4a et 4b). Les deux plans P3 et P4 encadrent, avantageusement, les plots de connexion secondaires 81 disposés sur le second chemin 50 considéré. Les troisième et quatrième découpes débouche, également, dans le canal secondaire 71. La troisième et la quatrième découpe présentent une largeur secondaire L inférieure à 20 micromètres, préférentiellement inférieure à 10 10 micromètres, encore plus préférentiellement inférieure à 5 micromètres. La découpe secondaire peut reprendre pour l'essentiel REVENDICATIONS1. Procédé de découpe d'un assemblage (10) comprenant un premier substrat (20) et un second substrat (30) assemblés selon leur faces avants respectives, dites, respectivement, première face avant (21) et seconde face avant (31), des premiers chemins (40) en retrait de la seconde face avant (31) et des seconds chemins (50) croisant les premiers chemins (40) délimitent des premières régions (60) sur la première face avant (21), et les premiers chemins (40) délimitent avec la seconde face avant (31) des canaux (70), des plots de connexion (80) sont disposés sur chaque premier chemin (40), le procédé comprenant une découpe de l'assemblage (10) selon au moins un des premiers chemins (40), la découpe selon un premier chemin étant constituée d'une première découpe du premier substrat (20) et d'une seconde découpe du second substrat (30) selon deux plans essentiellement perpendiculaires à la première face avant (21), dits, respectivement, premier plan P1 et second plan P2 différent du premier plan Pl, et encadrant les plots de connexion (80) disposés sur le premier chemin (40) considéré, les première et seconde découpes débouchant dans le canal (70), la première et la seconde découpe présentent une largeur L inférieure à 20 micromètres, préférentiellement inférieure à 10 micromètres, encore plus préférentiellement inférieure à 5 micromètres. 2. Procédé de découpe selon la revendication 1, dans lequel les première et seconde découpes sont exécutées à l'aide d'un rayonnement laser, en particulier un rayonnement laser continu ou à impulsions. 3. Procédé de découpe selon la revendication 2, dans lequel le second substrat (30) comprend une seconde face arrière (32), essentiellement parallèle à la seconde face avant (31), le rayonnement laser étant, lors de la première découpe et de la seconde découpe, incident sur la seconde face arrière (32). 4. Procédé de découpe selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'assemblage (10) est disposé, avantageusement collé, sur un substrat support 12 (100) avant l'exécution des première et seconde découpes, le substrat support (100) est avantageusement un film polymère. 5. Procédé de découpe selon la revendication 1, dans lequel la 5 première découpe et la seconde découpe sont chacune exécutées en deux étapes, la première des deux étapes comprenant une gravure partielle du substrat considéré, et non débouchante dans le canal (70), et la seconde des deux étapes comprenant un clivage. 6. Procédé de découpe selon l'une des revendications 1 à 5, dans 10 lequel les premières régions (60) sont disposées de manière matricielle sur la première face avant (21). 7. Procédé de découpe selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les premières régions (60) comprennent des microsystèmes électromécaniques ou 15 des dispositifs microélectroniques. 8. Procédé de découpe selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le procédé de découpe comprend également au moins une troisième découpe selon les seconds chemins (50) des premier et second substrats. 20 9. Procédé de découpe selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel chaque première région est associée à une série de plots de connexion (90) parmi les plots de connexion (80) disposés au niveau du premier chemin (40) contigu à ladite première région, les première et seconde découpes étant exécutées de sorte que chaque 25 première région et la série de plots de connexion (90) qui lui sont associés restent joints l'un à l'autre. 10. Procédé de découpe selon la revendication 9, dans lequel chaque canal (70) est communiquant avec une section des premières régions (60) qui lui sont contiguës. 13 11. Procédé de découpe selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le second substrat (30) comprend, sur sa seconde face avant (31), des premières tranchées, en regard des premiers chemins (40), et formant avec lesdits premiers chemins (40) les canaux (70).