Brevet FR3131434A1 — publié le 20230630

Procédé d’activation d’une couche exposée. L’invention concerne un procédé d’activation d’une couche exposée (10) d’une structure (1) comprenant une fourniture d’une structure (1) comprenant une couche exposée (10), et avant ou après la fourniture de la structure (1), un dépôt dans la chambre de réaction d’une couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z , au moins x et z étant non-nuls. Le procédé comprend en outre un traitement, en présence de la structure (1), de la couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z par un plasma d’activation (3) à base de l’un au moins parmi de l’oxygène et de l’azote. Le traitement par le plasma d’activation (3) est configuré pour consommer au moins en partie la couche (11) à base du matériau de formule chimique C x H y F z de façon à activer la couche exposée (10) de la structure (1). Figure pour l’abrégé : Fig.2D Procédé d’activation d’une couche exposée La présente invention concerne le domaine des procédés d’activation d’une surface d’une structure telle qu’un substrat. D’une manière générale, le domaine des dispositifs microélectroniques est visé. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine du collage direct de substrats. ETAT DE LA TECHNIQUE Il est connu de façon générale d’assembler plusieurs substrats par collage direct pour la fabrication de dispositif microélectronique. Pour cela, il existe des solutions mettant en œuvre un plasma d’activation permettant d’améliorer l’énergie de collage entre les substrats assemblés. Dans ces solutions, la couche exposée d’un substrat est typiquement traitée par un plasma d’activation à base d’oxygène ou d’azote, préalablement à l’assemblage. En pratique, l’énergie de collage obtenue reste trop limitée. L’injection d’un gaz fluoré, tel que le tétrafluorure de carbone de formule chimique CF 4 ou l’hexafluorure de soufre de formule chimique SF 6 dans un plasma d’activation à base d’oxygène permet d’augmenter l’énergie de collage entre deux substrats assemblés suite à ce traitement. Cette solution s’avère limitée en pratique, notamment en raison d’une gravure de la couche exposée lors du traitement par le plasma d’activation. Il est notamment connu du document US10434749 B2 un procédé comprenant la formation d’une couche de collage comprenant du fluor sur la couche exposée d’un substrat, préalablement à l’assemblage par collage direct du substrat avec un autre substrat. La couche de collage peut notamment être formée par le traitement d’une couche exposée par un plasma gravant comprenant du CF 4 ou SF 6 . La couche de collage est activée et finalisée pour modifier sa chimie de surface préalablement au collage. Cette solution reste toutefois améliorable. Un objet de la présente invention est donc de proposer une solution visant à améliorer le collage direct sur un substrat, et notamment visant à limiter la gravure de la couche exposée. Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. RESUME Pour atteindre cet objectif, selon un premier aspect on prévoit un procédé d’activation d’une couche exposée d’une structure comprenant : une fourniture d’une structure comprenant une couche exposée dans un réacteur, de préférence un réacteur plasma, le réacteur comprenant une chambre de réaction à l’intérieur de laquelle la structure est disposée, avant ou après la fourniture de la structure, un dépôt dans la chambre de réaction d’une couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z , x, y et z étant des entiers positifs, au moins x et z étant non-nuls, un traitement, en présence de la structure, de la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z par un plasma d’activation à base de l’un au moins parmi de l’oxygène et de l’azote, le traitement par le plasma d’activation étant configuré pour consommer au moins en partie, de préférence totalement, la couche à base du matériau de formule chimique C x H y F z de façon à activer la couche exposée de la structure. Ce procédé permet ainsi de dissocier temporellement la formation d’une couche fluorée et l’activation par le plasma d’activation. Le collage subséquent est amélioré par une augmentation de l’énergie de collage. D’autre part, la consommation de la couche exposée est limitée par rapport aux solutions mettant en œuvre un apport de gaz fluoré dans le plasma d’activation. Lors du développement de l’invention, il a en outre été mis en évidence que le dépôt d’une couche de formule chimique C x H y F z limite, et de préférence évite, la gravure de la couche exposée par rapport aux solutions existantes mettant en œuvre un dépôt assisté par plasma à base de SF 6 ou CF 4 , préalablement au plasma d’activation. Le dépôt d’une couche de formule chimique C x H y F z , aussi désignée couche C x H y F z , préalablement à un plasma d’activation se démarque clairement des solutions existantes pour l’activation d’une couche exposée. Au contraire, la personne du métier serait dissuadée de déposer des espèces comprenant du carbone car le carbone est généralement considéré comme à proscrire pour obtenir de fortes énergies de collage. Dans le procédé, lors du plasma d’activation, le carbone de la couche C x H y F z est retiré sous forme de rejet gazeux, par exemple sous forme de gaz de formule CO, CO 2 , ou CN. Une augmentation de l’énergie de collage peut être obtenue tout en limitant la gravure de la couche. En outre, cette solution diffère des solutions existantes mettant en œuvre un plasma de CF 4, qui induisent une gravure de la couche exposée, et ne permettent pas de déposer une couche fluorée en surface de la couche exposée. Afin de limiter la gravure de la couche exposée, la personne du métier aurait plutôt envisagé de diminuer la concentration de CF 4 ou SF 6 ajoutés à un plasma O 2 de gravure, ce qui réduirait les énergies de collage résultantes. Le dépôt d’une couche de formule chimique C x H y F z préalablement à un plasma d’activation permet une meilleure reproductibilité et un gain de temps. Un deuxième aspect de l’invention concerne un procédé de collage d’une couche exposée d’une structure avec une couche exposée d’un substrat distinct, le procédé comprenant : l’activation de la couche exposée de la structure en mettant en œuvre le procédé selon le premier aspect, la mise en contact de la couche exposée de la structure avec la couche exposée du substrat distinct. De préférence, la couche exposée de la structure avec la couche exposée du substrat distinct sont assemblées par collage direct. Ce procédé présente les effets et avantages du procédé selon le premier aspect. Le procédé de collage permet d’obtenir un assemblage présentant une interface de collage, entre la couche exposée de la structure et la couche exposée du substrat distinct, améliorée par rapport aux solutions existantes. Le procédé de collage permet d’obtenir un assemblage présentant une énergie de collage améliorée par rapport aux solutions existantes. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : La représente une vue en coupe transversale d’une structure présentant une couche exposée, selon un exemple de réalisation. La représente une vue en coupe transversale de la chambre de réaction d’un réacteur, durant un exemple de dépôt d’une couche à base du matériau de formule CxHyFz sur la couche exposée de la structure selon l’exemple de réalisation illustré en . La représente une vue en coupe transversale de la chambre de réaction d’un réacteur, après le dépôt d’une couche à base du matériau de formule chimique C x H y F z sur la couche exposée de la structure, selon l’exemple de réalisation illustré en . La représente une vue en coupe transversale de la structure présentant la couche exposée et la couche à base du matériau de formule chimique C x H y F z , selon l’exemple de réalisation illustré en . La représente, une vue en coupe transversale d’un exemple de traitement par le plasma d’activation de la structure selon l’exemple de réalisation illustré en . La représente une vue en coupe transversale de la chambre de réaction d’un réacteur, durant le dépôt d’une couche à base du matériau de formule C x H y F z , selon un exemple de réalisation. La représente une vue en coupe transversale de la chambre de réaction d’un réacteur, après le dépôt d’une couche à base du matériau de formule chimique C x H y F z sur les parois de la chambre de réaction, selon l’exemple de réalisation illustré en . La représente une vue en coupe transversale de la chambre de réaction d’un réacteur comprenant la structure selon l’exemple de réalisation illustré en , lors du traitement par le plasma d’activation, selon l’exemple de réalisation illustré en . La représente, une vue en coupe de la structure présentant une couche exposée activée, par exemple suite aux exemples illustrés par les figures 2D ou 3C. La représente, une vue en coupe d’un assemblage de la structure présentant une couche exposée activée selon l’exemple illustré en , avec la couche exposée d’un substrat distinct. La représente de manière schématique un exemple de réacteur pouvant être utilisé pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention. La représente un graphique de l’énergie de collage d’un assemblage d’une structure présentant une couche exposée activée, avec la couche exposée d’un substrat distinct, selon plusieurs exemples de réalisation du procédé et des exemples comparatifs. 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 épaisseurs des différentes couches ne sont pas représentatives de la réalité. Procédé d’activation d’une couche exposée (10) d’une structure (1) comprenant : une fourniture d’une structure (1) comprenant une couche exposée (10) dans un réacteur (2), le réacteur (2) comprenant une chambre de réaction (20) à l’intérieur de laquelle la structure (1) est disposée, avant ou après la fourniture de la structure (1), un dépôt dans la chambre de réaction (20) d’une couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z , x, y et z étant des entiers positifs, au moins x et z étant non-nuls, un traitement, en présence de la structure (1), de la couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z par un plasma d’activation (3) à base de l’un au moins parmi de l’oxygène et de l’azote, le traitement par le plasma d’activation (3) étant configuré pour consommer au moins en partie la couche (11) à base du matériau de formule chimique C x H y F z de façon à activer la couche exposée (10) de la structure (1). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la fourniture de la structure (1) est effectuée avant le dépôt dans la chambre de réaction (20), la couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z étant alors déposée sur la couche exposée (10) de la structure (1). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le dépôt de la couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z et le traitement par le plasma d’activation (3) sont réalisés dans la même chambre de réaction (20). Procédé selon la revendication 1, dans lequel la fourniture de la structure (1) est effectuée après le dépôt de la couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z dans la chambre de réaction (20) et avant le traitement par le plasma d’activation (3), la couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z étant alors déposée sur des parois (200) de la chambre de réaction (20), et le dépôt de la couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z et le traitement par le plasma d’activation (3) étant réalisés dans la même chambre de réaction (20). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement par le plasma d’activation (3) est effectué de sorte à consommer au moins 90% et de préférence tous les atomes de carbone de la couche (11) déposée à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement par le plasma d’activation (3) comprend l’application dans la chambre de réaction (20) d’une tension, dite tension d’auto-polarisation, de préférence la valeur absolue de la tension d’auto-polarisation est comprise entre 100 V et 500 V. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement par le plasma d’activation (3) est réalisé dans une chambre de réaction (20) d’un réacteur (2) plasma à couplage capacitif. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le traitement par le plasma d’activation (3) est réalisé dans une chambre de réaction (20) d’un réacteur (2) plasma à couplage inductif. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel lors du traitement par le plasma d’activation (3), une tension de polarisation V bias-substrat est appliquée à la structure (1). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dépôt de la couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z est un dépôt chimique à partir d’au moins un précurseur gazeux, de préférence le dépôt est assisté par plasma. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’au moins un précurseur gazeux comprend au moins les éléments carbone, et fluor, l’au moins un précurseur gazeux étant différent de CF 4 , l’au moins un précurseur gazeux étant de préférence de formule chimique C u H v F w , u, v et w étant des entiers positifs, au moins u et w étant non-nuls et hors CF 4 , par exemple l’au moins un précurseur gazeux est choisi parmi les composés de formule CH 2 F 2 et CHF 3 , CH 3 F, C 4 F 6 et C 4 F 8 . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement par le plasma d’activation (3) comprend une injection d’au moins un gaz dans une chambre de réaction (20) d’un réacteur (2) plasma et une formation du plasma d’activation (3) à partir dudit gaz dans la chambre de réaction (20), l’au moins un gaz comprenant du dioxygène, du diazote, de l’hélium ou leur mélange. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche exposée (10) est à base de silicium, par exemple la couche exposée (10) est à base ou faite d’un oxyde de silicium, d’un nitrure de silicium ou de silicium. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant, après le traitement par le plasma d’activation (3), l’assemblage par collage direct de la couche exposée (10) de la structure (1) avec une couche exposée (40) d’un substrat (4) distinct. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l’un parmi le dépôt de la couche (11) à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z et le traitement par le plasma d’activation (3) peuvent être répétés plusieurs fois. Procédé de collage d’une couche exposée (10) d’une structure (1) avec une couche exposée (40) d’un substrat (4) distinct, le procédé comprenant : l’activation de la couche exposée (10) de la structure (1) en mettant en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, la mise en contact de la couche exposée (10) de la structure avec la couche exposée du substrat (4) distinct.