Brevet FR3076073A1 — publié le 20190628

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des microtechnologies et de la microélectronique. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le détourage de plaques pour la microélectronique. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Dans le domaine de la microélectronique, les plaques utilisées comme substrats peuvent être fabriquées par l'intermédiaire d'étapes de collage et/ou de transfert de couches. Par exemple, un substrat de type « Silicium sur Isolant » (SOI pour l'acronyme anglais « Silicon On Insulator ») peut être fabriqué à partir d'un procédé de fabrication par adhésion moléculaire, également dénommé collage direct. Selon ce procédé de collage direct, la surface d'une première couche de dioxyde de silicium sur une première plaque de silicium, est mise en contact avec la surface d'une deuxième couche de dioxyde de silicium sur une deuxième plaque de silicium, après préparation des surfaces. Un traitement thermique approprié est effectué de sorte à solidariser les deux plaques au niveau des couches d'oxyde en contact. Un amincissement de la première plaque de silicium est ensuite réalisé par meulage et/ou polissage mécano-chimique, de sorte à former un substrat de type SOI. Cependant, lors du collage direct, des zones en périphérie des plaques restent non collées. Ces zones en périphérie sont donc fragiles et susceptibles de se casser de façon non contrôlée lors de l'amincissement. Ces zones en périphérie peuvent ainsi être source de contamination particulaire du substrat SOI. Pour remédier à ce problème, les zones en périphérie de la plaque à amincir sont en général préalablement éliminées par un procédé de détourage. Le procédé de détourage peut consister à usiner mécaniquement le bord de la plaque à amincir fixée sur la plaque support. Cependant, il est difficile d'usiner la plaque à amincir sans toucher ou endommager la plaque support. En effet, l'interface entre les deux plaques collées est généralement mince et il est souvent impossible de contrôler l'arrêt de l'usinage en fonction d'une profondeur d'usinage de manière suffisamment précise. Ainsi, pour éliminer complètement les zones en périphérie de la plaque à amincir, le détourage par usinage mécanique conduit généralement à détourer 5 également une partie de la plaque support sur une faible épaisseur, comme illustré dans le document WO 1996017377 Al par exemple. Un inconvénient de ce procédé est que la plaque support, partiellement usinée à l'issue du détourage, n'est pas réutilisable. Un autre inconvénient majeur de ce procédé est la source de 10 contamination particulaire engendrée par l'usinage partiel de la plaque support. Alternativement, le détourage peut être réalisé par des techniques de photolithographie et de gravure profonde. Un tel procédé de détourage par usinage physico-chimique est cependant lent et coûteux. Un objet de la présente invention est de pallier les inconvénients des 15 procédés de détourage mentionnés ci-dessus. En particulier, un objet de la présente invention est de proposer un procédé de détourage d'une plaque collée sur une plaque support, limitant voire annulant une contamination particulaire issue de la plaque support. 20 RÉSUMÉ DE L'INVENTION Pour atteindre cet objectif, la présente invention prévoit un procédé de détourage d'une plaque présentant une première face et une deuxième face opposée à la première face, le procédé comprenant au moins les étapes suivantes : 25 - Fixer la plaque sur un support au moyen d'une couche, dite couche d'interface, située entre la plaque et le support, au niveau de la première face, - Rogner une zone en pourtour de la plaque par meulage à partir de la deuxième face et en direction de la couche d'interface, 30 - Arrêter le rognage après enlèvement de la zone en pourtour au bout d'un temps total de meulage ttot. De manière avantageuse, une couche d'interface comprenant une couche, dite couche de transition, située au moins au droit de la zone en pourtour de la plaque et présentant une résistance au meulage supérieure à celle de la plaque, est utilisée, et l'arrêt du rognage est opéré dans ladite couche de transition. L'utilisation d'une couche de transition présentant une résistance au 5 meulage supérieure, et de préférence au moins cinq fois supérieure, à celle de la plaque à détourer permet avantageusement de freiner une progression du meulage au travers de la couche d'interface. Il est dès lors possible d'arrêter le rognage dans la couche d'interface, voire dans la couche de transition. Le procédé proposé par la présente invention permet ainsi d'éviter une 10 source de contamination particulaire issue du support, en protégeant le support vis-à-vis du meulage. La plaque support ainsi préservée peut en outre être avantageusement réutilisée, pour d'autres applications ou pour le détourage d'une autre plaque. Selon une possibilité avantageuse, l'arrêt du rognage est opéré après 15 détection d'une variation de résistance au meulage. Cette variation de résistance est en effet due à la présence de la couche de transition, et indique que le meulage a atteint ladite couche de transition. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES 20 Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation de cette dernière qui sont illustrés par les dessins d'accompagnement suivants dans lesquels : - La FIGURE 1A illustre un état initial du procédé de détourage selon un 25 mode de réalisation de l'invention, en cours de réalisation ; - La FIGURE 1B montre une progression du procédé de détourage selon un mode de réalisation de l'invention illustré à la figure lA ; - La FIGURE 1C montre le procédé de détourage selon un mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 1A, en cours de finalisation ; 30 - La FIGURE 2A illustre un procédé de détourage selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - La FIGURE 2B montre une vue en coupe transversale d'un substrat obtenu à l'issue du procédé de détourage selon le premier mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 2A; - La FIGURE 3A illustre un procédé de détourage selon un deuxième 5 mode de réalisation de l'invention ; - La FIGURE 3B montre une vue en coupe transversale d'un substrat obtenu à l'issue du procédé de détourage selon le deuxième mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 3A; - La FIGURE 4 montre un diagramme de procédé illustrant des étapes 10 d'un procédé de détourage selon un mode de réalisation de l'invention. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les 15 épaisseurs relatives des différentes couches et plaques ne sont pas représentatives de la réalité. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION Avant d'entamer une revue détaillée de modes de réalisation de 20 l'invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : - La couche de transition est choisie en un matériau pris parmi : un oxyde de silicium, de l'alumine, du diamant, du nitrure de silicium. - La couche de transition est choisie pour présenter une épaisseur 25 comprise entre 0,5 pm et 10 pm. - La plaque est choisie en au moins un matériau pris parmi : du silicium, du germanium, un matériau III/V, un matériau II/VI, du carbure de silicium (SiC). - Le temps de meulage total ttc,t est choisi tel que ttc,t = t1 + t2, t1 étant un 30 premier temps de meulage correspondant à un meulage de la zone en pourtour de la plaque et t2 étant un deuxième temps de meulage correspondant à un meulage partiel de la couche de transition, où t2 0, de sorte que l'arrêt du rognage au bout du temps total de meulage tt,t est opéré dans ladite couche de transition. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux pour l'arrêt du 5 rognage par détection d'une variation de résistance au meulage, en particulier dans le cas d'un rognage effectué selon une consigne imposant une vitesse de descente de meule donnée : - La variation de résistance au meulage est détectée comme une augmentation de l'un parmi un ampérage nominal et un couple nominal 10 du moteur d'une meule de broyage. - L'augmentation d'ampérage du moteur est une augmentation d'au moins 30 % de l'ampérage nominal lors du meulage. Une telle augmentation de l'ampérage nominal ou du couple nominal du moteur de la meule indique que la meule a atteint la couche de transition. La détection 15 de cette augmentation permet de commander l'arrêt du rognage. Selon un autre mode de réalisation particulièrement avantageux pour l'arrêt du rognage par détection d'une variation de résistance au meulage, en particulier dans le cas d'un rognage effectué selon une consigne imposant un couple du moteur de meule donné : 20 - La variation de résistance au meulage est détectée comme une diminution d'une vitesse de descente nominale d'une meule de broyage. - La diminution de vitesse de descente est une diminution d'au moins 50 % de la vitesse de descente nominale lors du meulage. 25 Une telle diminution de vitesse de descente de la meule indique également que la meule a atteint la couche de transition. La détection de cette diminution permet de commander l'arrêt du rognage. La diminution de vitesse peut être mesurée à partir de la position de la meule. Dès lors que la meule cesse de progresser au contact de la couche de transition, sa vitesse de descente 30 diminue brutalement. Selon un mode de réalisation alternatif aux précédents modes de réalisation : - Le temps total tte est déterminé par majoration par un facteur k1 d'un temps prédictible de meulage tpréd tel que ttot = kttpréd, avec 1,1 L2. Ce mode de réalisation permet de minimiser le temps total de meulage en recourant à une première étape de meulage rapide. - Selon un mode de réalisation alternatif au complément précédent, la 30 première étape de meulage est effectuée sur une largeur L1 prise depuis un bord de la zone en pourtour, et la deuxième étape de meulage est effectuée sur une largeur L2 prise depuis ledit bord de la zone en pourtour, tel que L1 L2 > L1-0, lmm, pour minimiser le temps 30 total de meulage et/ou éviter une trop grande consommation de roues diamantées 202 à grains fins. 13 Le procédé de détourage 100 vise également à arrêter le meulage 120 au niveau de la couche d'interface 3. Pour ce faire, une couche d'interface 3 comprenant une couche de transition 4 présentant une résistance au meulage, ou une résistance à 5 l'abrasion, supérieure à celle de la plaque 1 est avantageusement utilisée 111. La couche de transition 4 présente de préférence une épaisseur inférieure ou égale à celle de l'interface 3. Elle peut s'étendre selon toute une surface de la couche d'interface 3. Alternativement, elle peut s'étendre sur une zone sous-jacente à la zone en 10 pourtour 12, par exemple annulaire. La couche de transition 4 peut avantageusement constituer entièrement la couche d'interface 3. Cette couche de transition 4 peut présenter une résistance à l'abrasion au moins trois ou cinq fois supérieure, et de préférence au moins dix fois 15 supérieure, à celle de la plaque 1. La résistance à l'abrasion de la couche de transition 4 et la résistance à l'abrasion de la plaque 1 peuvent être évaluées à partir des taux d'enlèvement des matériaux constituant respectivement la couche de transition 4 et la plaque 1, pour un jeu de paramètres de meulage fixé. 20 Ce jeu de paramètres comprend notamment une taille de grain du matériau abrasif, une vitesse de rotation de la roue de meulage, une pression appliquée au matériau à meuler, et optionnellement une vitesse de rotation du support sur lequel est fixé le matériau à meuler et un sens de rotation dudit support relativement au sens de rotation de la roue. 25 Par exemple, un meulage d'une zone en pourtour 12 en silicium effectué par une roue diamantée 202 présentant une taille de grain 16000/2000 pm, à une vitesse de rotation de la roue 202 de 2000 tr.min-1 permet d'abraser le silicium avec un taux d'enlèvement compris entre 10 pm.min-1 et 20 pm.min-1. Un meulage d'une zone sous-jacente (à la zone en pourtour 12) en oxyde 30 de silicium effectué dans les mêmes conditions que le meulage de la zone en pourtour 12 en silicium, permet d'abraser l'oxyde de silicium avec un taux d'enlèvement compris entre 0,05 pm.min-1 et 0,1 pm.min-1. 14 Pour une plaque à amincir 1 en silicium, une couche d'interface 3 comprenant une couche de transition 4 en oxyde de silicium peut donc avantageusement être utilisée 111, de manière à freiner significativement le meulage au niveau de la couche de transition 4. 5 L'arrêt 130 du meulage ou du rognage peut être effectué dans la couche de transition 4 au bout d'un temps total de meulage ttc,t supérieur à un premier temps de meulage t1 correspondant au meulage de la zone en pourtour 12 sur toute son épaisseur. 10 Le temps total de meulage ttc,t peut ainsi être fixé tel que : ttc,t = t1 + t2, avec t2 0, t2 étant un deuxième temps de meulage correspondant au meulage partiel de la couche de transition 4. Pour un meulage avec une roue diamantée 201 grossière puis une roue diamantée 202 plus fine, comprenant une première et une deuxième étape de 15 meulage 121, 122, avec L2 REVENDICATIONSI. Procédé de détourage (100) d'une plaque (1) présentant une première face et une deuxième face opposée à la première face, ledit procédé 5 (100) comprenant les étapes suivantes : - Fixer (110) la plaque (1) sur un support (2) au moyen d'une couche (3), dite couche d'interface, située entre la plaque (1) et le support (2), au niveau de la première face, - Rogner (120) une zone en pourtour (12) de la plaque (1) par meulage à 10 partir de la deuxième face_et en direction de la couche d'interface (3), - Arrêter (130) le rognage après enlèvement de la zone en pourtour (12) au bout d'un temps total de meulage ttot, ledit procédé (100) étant caractérisé en ce qu'on utilise (111) une couche d'interface (3) comprenant une couche (4), dite couche de transition, située au 15 moins au droit de la zone en pourtour (12) de la plaque (1) et présentant une résistance au meulage supérieure à celle de la plaque (1), et en ce que l'arrêt (130) du rognage est opéré dans ladite couche de transition (4). 2. Procédé de détourage (100) selon la revendication précédente, dans 20 lequel la résistance au meulage de la couche de transition (4) est au moins cinq fois supérieure à la résistance au meulage de la plaque (1). 3. Procédé de détourage (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le temps de meulage total ttot est choisi 25 tel que ttot = t1 + t2, t1 étant un premier temps de meulage correspondant à un meulage de la zone en pourtour (12) de la plaque (1) et t2 étant un deuxième temps de meulage correspondant à un meulage partiel de la couche de transition (4), où t2 0, de sorte que l'arrêt (130) du rognage est opéré dans ladite couche de transition (4). 30 4. Procédé de détourage (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'arrêt (130) du rognage est opéré après détection (140) d'une variation de résistance au meulage. 19 5. Procédé de détourage (100) selon la revendication précédente, dans lequel la variation de résistance au meulage est détectée comme une augmentation de l'un parmi un ampérage nominal et un couple nominal du 5 moteur d'une meule. 6. Procédé de détourage (100) selon la revendication 4, dans lequel la variation de résistance au meulage est détectée comme une diminution d'une vitesse de descente nominale d'une meule. 10 7. Procédé de détourage (100) selon la revendication 1, dans lequel le temps total ttot est déterminé par majoration par un facteur k1 d'un temps prédictible de meulage tpréd tel que ttot = kl.tpréd, avec 1,1 8. Procédé de détourage (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rognage (120) comprend une 20 première étape de meulage (121) configurée pour enlever une première partie (121) de la zone en pourtour (12) avec un taux d'enlèvement compris entre 10 pm.min-1 et 100 pm.min-1, ladite première partie (121) comprenant au moins 90 % de la zone en pourtour (12), et une deuxième étape de meulage (122) succédant à la première étape de meulage (121) et configurée pour enlever une 25 deuxième partie (122) de la zone en pourtour (12) avec un taux d'enlèvement compris entre 1 pm.min-1 et 10 pm.min-1. 9. Procédé de détourage (100) selon la revendication précédente, dans lequel la première étape de meulage (121) est effectuée sur une largeur L1 30 prise depuis un bord de la zone en pourtour (12), et la deuxième étape de meulage (122) est effectuée sur une largeur L2 prise depuis ledit bord de la zone en pourtour (12), tel que L1 > L2. 20 10. Procédé de détourage (100) selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel les largeurs L1 et L2 sont comprises entre 1 mm et 5 mm. 11. Procédé de détourage (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre, après l'arrêt (130) du rognage, une étape de nettoyage (150) par gravure humide, par exemple de sorte à enlever une partie restante de la zone en pourtour (12). 12. Procédé de détourage (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 comprenant en outre, après l'arrêt (130) du rognage, une étape de nettoyage (150) par gravure sèche, par exemple de sorte à enlever une partie restante de la zone en pourtour (12). 13. Procédé de détourage (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de transition (4) est choisie en un matériau pris parmi : un oxyde de silicium, de l'alumine, du diamant, du nitrure de silicium, et dans lequel la plaque (1) est choisie en au moins un matériau pris parmi : du silicium, du germanium, un matériau IIIN, un matériau IINI, du carbure de silicium. 14. Procédé de détourage (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de transition (4) est choisie pour présenter une épaisseur comprise entre 0,5 pm et 10 pm.25