Brevet FR3131469A1 — publié le 20230630

Procédé d’assemblage par collage direct de composants électroniques La présente description concerne un procédé de préparation d’une première surface (320a, 310a) d’un composant électronique (320, 310), ladite première surface étant destinée à être collée à un autre composant électronique (310, 320) par un collage direct et ladite première surface ayant subi préalablement un traitement de surface sous une atmosphère comprenant de l’azote, par exemple un traitement sous plasma azote ou un traitement UV à l’ozone, le procédé de préparation comprenant : - la mise en contact de ladite première surface avec une solution aqueuse comprenant au moins 90% d’eau, pendant une durée de mise en contact supérieure ou égale à 30 minutes ; puis - le séchage de ladite première surface. Figure pour l'abrégé : Fig. 3A Procédé d’assemblage par collage direct de composants électroniques La présente description concerne de façon générale le collage de composants électroniques entre eux, plus particulièrement de composants microélectroniques. La présente description concerne en particulier le collage direct de composants microélectroniques. Le collage direct, également appelé "collage moléculaire", est une technique d'assemblage de composants microélectroniques permettant de solidariser deux surfaces, une pour chaque composant microélectronique, par adhésion moléculaire via une mise en contact direct de ces deux surfaces, sans faire appel à un matériau de collage. Il est possible d’assembler par collage direct deux plaques (ou plaquettes) entre elles, selon une technique dite "plaque à plaque" ("Wafer-to-Wafer" en anglais), par exemple deux plaques de matériaux différents et/ou de dimensions différentes. Il est également possible d’assembler par collage direct une puce sur un substrat (plaque, plaquette), selon une technique dite "puce à plaque" ("Die-to-Wafer" en anglais). Cette technique vise à reporter une puce sur un substrat, chacun pouvant être préalablement fonctionnalisé, c’est-à-dire muni de composants électroniques. Une extension de cette technique est le collage direct de plusieurs puces sur un substrat, simultanément ou non. Dans le cadre du collage direct d’une puce sur un substrat, la puce à coller peut être positionnée de manière adaptée contre le substrat en utilisant une technique de collage direct assisté par capillarité, en utilisant un fluide, généralement de l’eau. Le fluide peut être déposé sur la puce ou sur le substrat. On retrouve cette technique de collage dans la technique de collage dit "auto-aligné" où l’on cherche en plus à garantir un alignement précis de la puce vis-à-vis du substrat. Cette technique de collage direct par capillarité peut en particulier être appliquée pour un collage direct de plusieurs puces sur un substrat, en particulier pour coller simultanément plusieurs puces sur un substrat, mais cette technique est alors rendue plus complexe, et il peut être observé des défauts de collage de certaines puces sur le substrat. Il existe un besoin d’améliorer la technique de collage direct de puces sur un substrat, notamment la technique de collage direct assisté par capillarité, et plus généralement la technique de collage direct de composants électroniques entre eux. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des techniques de collage direct connues. Un mode de réalisation prévoit un procédé de préparation d’une première surface d’un composant électronique, ladite première surface étant destinée à être collée sur un autre composant électronique par un collage direct et ladite première surface ayant subi préalablement un traitement de surface sous une atmosphère comprenant de l’azote, par exemple un traitement sous plasma azote ou un traitement UV à l’ozone, le procédé de préparation comprenant : - la mise en contact de ladite première surface avec une solution aqueuse comprenant au moins 90% d’eau, pendant une durée de mise en contact supérieure ou égale à 30 minutes ; puis - le séchage de ladite première surface. Selon un mode de réalisation, la solution aqueuse est de l’eau désionisée, ou une solution d’eau désionisée à laquelle une base ou un acide a été ajouté(e) avec une concentration inférieure à 10%, de préférence inférieure à 1%, ou une solution d’eau désionisée à laquelle un composé amphotère a été ajouté, par exemple de l’eau oxygénée. Selon un mode de réalisation, la mise en contact avec la solution aqueuse comprend un trempage dans ladite solution aqueuse. Selon un mode de réalisation, la durée de mise en contact est supérieure ou égale à une heure. Selon un mode de réalisation, la mise en contact avec la solution aqueuse est réalisée à une température supérieure à la température ambiante et inférieure à 100°C, de préférence inférieure à 80°C. Selon un mode de réalisation, le séchage est un séchage par centrifugation ou utilise un sécheur. Selon un mode de réalisation, le composant électronique est une puce électronique. Selon un mode de réalisation, le composant électronique est un substrat, par exemple une plaque. Selon un mode de réalisation, le procédé de préparation comprend, préalablement à l’étape de mise en contact avec la solution aqueuse, une étape de traitement de la première surface sous une atmosphère comprenant de l’azote, par exemple avec un plasma à l’azote ou un traitement UV à l’ozone. Un mode de réalisation prévoit un procédé d’assemblage par collage direct d’une première surface d’au moins un premier composant électronique et d’une première surface d’un deuxième composant électronique, le procédé d’assemblage comprenant une étape de préparation d’au moins une parmi la première surface du au moins un premier composant électronique et la première surface du deuxième composant électronique selon le procédé de préparation d’un mode de réalisation, préalablement au collage direct. Selon un mode de réalisation, le collage direct est un collage direct assisté par capillarité. Selon un mode de réalisation, le collage direct est obtenu par évaporation d’un liquide, de préférence de l’eau, disposé entre la première surface du au moins un premier composant électronique et la première surface du deuxième composant électronique. Selon un mode de réalisation, le procédé d’assemblage comprend l’assemblage par collage direct de plusieurs premiers composants électroniques sur le deuxième composant électronique, les premiers composants électroniques étant des puces électroniques, et le deuxième composant étant un substrat, par exemple une plaque. Selon un mode de réalisation, le procédé d’assemblage comprend : - une étape de positionnement des puces sur un support de puces, ledit support étant adapté à maintenir les puces de manière individualisée en vue de leur assemblage au substrat ; - une étape de formation d’un film de liquide, par exemple un film d’eau désionisée, sur la première surface du substrat ; - une étape de mise en contact des puces avec le film de liquide, ladite mise en contact provoquant une attraction desdites puces vers le substrat ; - une étape d’évaporation du film de liquide de manière à coller les puces sur le substrat par collage direct ; l’étape de préparation des premières surfaces des puces étant réalisée après l’étape de positionnement, et avant l’étape de mise en contact avec le film de liquide. Selon un mode de réalisation, la mise en contact des puces avec le film de liquide est assurée en rapprochant le substrat et le support de puces. Selon un mode de réalisation, le procédé d’assemblage comprend l’utilisation d’au moins une butée agencée entre le substrat et le support de puces pour stopper le rapprochement assurant la mise en contact des puces avec le film de liquide. Selon un mode de réalisation, le support de puces comporte des cavités, chaque puce étant positionnée dans une cavité, la première surface de ladite puce dépassant de ladite cavité, et le procédé d’assemblage comporte une étape de retrait des puces des cavités, ladite étape de retrait étant mise en œuvre après la mise en contact des puces avec le film de liquide et avant le collage des puces sur le substrat. Selon un mode de réalisation, le support de puces comporte un film adhésif sur lequel les puces sont collées, ledit film adhésif présentant une élasticité telle qu’il se déforme au cours de l’étape d’évaporation, et le procédé d’assemblage comprend, après le collage des puces sur le substrat, une étape de retrait du film adhésif. Selon un mode de réalisation particulier, l’étape de retrait du film adhésif comporte une étape de chauffage dudit film adhésif ou une étape d’exposition dudit film adhésif à un rayonnement ultraviolet. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la représente schématiquement des puces collées à un substrat via un procédé d’assemblage par collage direct ; la est une vue au microscope acoustique de puces sur un substrat après un procédé d’assemblage par collage direct assisté par capillarité ; la , la , la et la sont des vues en coupe représentant des étapes d’un procédé d’assemblage par collage direct assisté par capillarité selon un premier mode de réalisation ; la , la , la , la et la sont des vues en coupe représentant des étapes d’un procédé d’assemblage par collage direct assisté par capillarité selon un deuxième mode de réalisation ; la est une vue au microscope acoustique de puces sur un substrat après un procédé d’assemblage par collage direct assisté par capillarité selon un mode de réalisation ; la et la représentent des résultats de mesure d’azote par spectrométrie XPS de surfaces traitées par un plasma à l’azote, l’une n’étant pas post-traitée, et l’autre étant post-traitée par trempage dans une solution aqueuse. Procédé de préparation d’une première surface (320a, 310a ; 420a) d’un composant électronique (320, 310 ; 420), ladite première surface étant destinée à être collée sur un autre composant électronique (310, 320 ; 410) par un collage direct et ladite première surface ayant subi préalablement un traitement de surface sous une atmosphère comprenant de l’azote, par exemple un traitement sous plasma azote ou un traitement UV à l’ozone, le procédé de préparation comprenant : - la mise en contact de ladite première surface avec une solution aqueuse comprenant au moins 90% d’eau, pendant une durée de mise en contact supérieure ou égale à 30 minutes ; puis - le séchage de ladite première surface. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel la solution aqueuse est de l’eau désionisée, ou une solution d’eau désionisée à laquelle une base ou un acide a été ajouté(e) avec une concentration inférieure à 10%, de préférence inférieure à 1%, ou une solution d’eau désionisée à laquelle un composé amphotère a été ajouté, par exemple de l’eau oxygénée. Procédé de préparation selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la mise en contact avec la solution aqueuse est réalisée à une température supérieure à la température ambiante et inférieure à 100°C, de préférence inférieure à 80°C. Procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant, préalablement à l’étape de mise en contact avec la solution aqueuse, une étape de traitement de la première surface (320a, 310a ; 420a) sous une atmosphère comprenant de l’azote, par exemple avec un plasma à l’azote ou un traitement UV à l’ozone. Procédé d’assemblage par collage direct d’une première surface (320a ; 420a) d’au moins un premier composant électronique (320 ; 420) et d’une première surface (310a ; 410a) d’un deuxième composant électronique (310 ; 410), le procédé d’assemblage comprenant une étape de préparation d’au moins une parmi la première surface (320a ; 420a) du au moins un premier composant électronique (320 ; 420) et la première surface (310a) du deuxième composant électronique (310) selon le procédé de l’une quelconque des revendications 1 à 4, préalablement au collage direct. Procédé d’assemblage selon la revendication 5, dans lequel le collage direct est un collage direct assisté par capillarité. Procédé d’assemblage selon la revendication 6, dans lequel le collage direct est obtenu par évaporation d’un liquide, de préférence de l’eau, disposé entre la première surface (320a ; 420a) du au moins un premier composant électronique (320 ; 420) et la première surface (310a ; 410a) du deuxième composant électronique (310 ; 410). Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, comprenant l’assemblage par collage direct de plusieurs premiers composants électroniques au deuxième composant électronique, les premiers composants électroniques étant des puces électroniques, et le deuxième composant étant un substrat, par exemple une plaque. Procédé d’assemblage selon la revendication 8, comprenant : - une étape de positionnement des puces (320 ; 420) sur un support (331 ; 432) de puces, ledit support étant adapté à maintenir les puces (320 ; 420) de manière individualisée en vue de leur assemblage au substrat (310 ; 410) ; - une étape de formation d’un film de liquide (340 ; 440), par exemple un film d’eau désionisée, sur la première surface (310a ; 410a) du substrat (310 ; 410) ; - une étape de mise en contact des puces (320 ; 420) avec le film de liquide, ladite mise en contact provoquant une attraction desdites puces vers le substrat ; - une étape d’évaporation du film de liquide (340 ; 440) de manière à coller les puces (320 ; 420) sur le substrat (310 ; 410) par collage direct ; l’étape de préparation des premières surfaces (320a ; 420a) des puces étant réalisé après l’étape de positionnement, et avant l’étape de mise en contact avec le film de liquide. Procédé d’assemblage selon la revendication 9, dans lequel la mise en contact des puces (320 ; 420) avec le film de liquide est assurée en rapprochant le substrat (310 ; 410) et le support (331 ; 432) de puces. Procédé d’assemblage selon la revendication 9 ou 10, comprenant l’utilisation d’au moins une butée (333a, 333b ; 433a, 433b) agencée entre le substrat (310 ; 410) et le support (331 ; 432) de puces pour stopper le rapprochement assurant la mise en contact des puces (320 ; 420) avec le film de liquide (340 ; 440). Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, le support (331) de puces comportant des cavités (332), chaque puce (320) étant positionnée dans une cavité, la première surface (320a) de ladite puce dépassant de ladite cavité, le procédé comportant une étape de retrait des puces des cavités, ladite étape de retrait étant mise en œuvre après la mise en contact des puces avec le film de liquide (340) et avant le collage des puces sur le substrat (310). Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, le support de puces comportant un film adhésif (432) sur lequel les puces (420) sont collées, ledit film adhésif présentant une élasticité telle qu’il se déforme au cours de l’étape d’évaporation, le procédé comprenant, après le collage des puces sur le substrat (410), une étape de retrait du film adhésif (432). Procédé d’assemblage selon la revendication 13, dans lequel l’étape de retrait du film adhésif (432) comporte une étape de chauffage dudit film adhésif ou une étape d’exposition dudit film adhésif à un rayonnement ultraviolet.