Brevet FR3131433A1 — 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), • un dépôt d’une couche (11) à base d’un matériau de formule Si a Y b X c , avec X choisi parmi le fluor F et le chlore Cl, et Y choisi parmi l’oxygène O et l’azote N, a, b et c étant des entiers positifs non nuls, • un traitement de la couche (11) SiaYbXc par un plasma d’activation (3) à base de l’un au moins parmi de l’oxygène et de l’azote, les paramètres du dépôt de la couche (11) Si a Y b X c étant choisis de façon à obtenir une densité de matière suffisamment faible pour que la couche (11) Si a Y b X c soit au moins en partie consommée par le plasma d’activation (3). Figure pour l’abrégé : Fig. 3 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 SiOF sur la couche exposée d’un substrat par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (Communément abrégé PECVD, de l’anglais Plasma- Enhanced Chemical Vapor Deposition) , préalablement à l’assemblage du substrat avec un autre substrat. 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 mode de réalisation on prévoit un procédé d’activation d’une couche exposée d’une structure comprenant : une fourniture d’une structure comprenant une couche exposée, un dépôt, sur la couche exposée, d’une couche à base d’un matériau de formule Si a Y b X c , dite couche Si a Y b X c , avec X choisi parmi le fluor F et le chlore Cl, et Y choisi parmi l’oxygène O et l’azote N, a, b et c étant des entiers positifs non nuls, un traitement de la couche Si a Y b X c par un plasma d’activation à base de l’un au moins parmi de l’oxygène et de l’azote, et dans lequel les paramètres du dépôt de la couche Si a Y b X c sont choisis de façon à obtenir une densité de matière suffisamment faible pour que la couche Si a Y b X c soit au moins en partie consommée par le plasma d’activation. Ce procédé permet ainsi de dissocier temporellement la formation d’une couche fluorée et/ou chlorée et l’activation par le plasma d’activation. La consommation de la couche exposée est donc limitée par rapport aux solutions mettant en œuvre un apport de gaz fluoré dans le plasma d’activation. La densité de la couche Si a Y b X c plus faible fait qu’il est possible de retirer au moins en partie cette couche par le plasma d’activation pour activer la surface exposée d’un substrat avant collage. L’épaisseur de la couche Si a Y b X c déposée est ainsi réduite par le traitement par le plasma d’activation. De préférence la couche Si a Y b X c est entièrement consommée , préalablement à un assemblage de la structure avec un autre substrat, tout en permettant de modifier chimiquement la surface de la couche exposée pour son activation. Le retrait au moins partiel, et de préférence total, de cette couche permet d’éviter des modifications des propriétés de l’assemblage après collage, pour son intégration dans un dispositif microélectronique. Les espèces F ou Cl, et O ou N, peuvent être implantées uniquement en surface de la couche exposée. Typiquement, les couches déposées en réacteur de dépôt, par exemple par PECVD, présentent une densité trop forte pour pouvoir être consommées par le plasma d’activation. Pour retirer une couche de Si a Y b X c déposée en réacteur de dépôt, la personne du métier aurait envisagé de retirer la couche Si a Y b X c de façon usuelle par gravure à l’acide fluorhydrique. Toutefois, dans le cadre du développement de la présente invention, il s'est avéré que cette gravure est trop agressive et risque de graver la couche exposée et d’enlever le fluor/chlore en surface de la couche exposée permettant son activation. Le collage subséquent serait donc détérioré. Un deuxième aspect 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 mode de réalisation, 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. 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 structure présentant la couche exposée illustrée en et la couche à base du matériau de formule chimique Si a Y b X c , selon un exemple de réalisation. 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 de la structure présentant une couche exposée activée, suite à l’exemple illustré par la . 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’épaisseur de la couche Si a Y b X c déposée en fonction de la puissance de la source radiofréquence du plasma, selon plusieurs exemples de réalisation du procédé. La représente un graphique de l’épaisseur de la couche Si a Y b X c déposée en fonction du débit d’oxygène lors du dépôt, selon plusieurs exemples de réalisation du procédé. La représente un graphique de l’épaisseur de la couche Si a Y b X c déposée en fonction de la pression dans la chambre de réaction lors du dépôt, selon un exemple de réalisation du procédé. 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), un dépôt, sur la couche exposée (10), d’une couche (11) à base d’un matériau de formule Si a Y b X c , dite couche Si a Y b X c , avec X choisi parmi le fluor F et le chlore Cl, et Y choisi parmi l’oxygène O et l’azote N, a, b et c étant des entiers positifs non nuls, un traitement de la couche (11) Si a Y b X c par un plasma d’activation (3) à base de l’un au moins parmi de l’oxygène et de l’azote, et dans lequel : les paramètres du dépôt de la couche (11) Si a Y b X c sont choisis de façon à obtenir une densité de matière suffisamment faible pour que la couche (11) Si a Y b X c soit au moins en partie consommée par le plasma d’activation (3). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les paramètres choisis de façon à obtenir une densité de matière suffisamment faible pour que la couche (11) Si a Y b X c soit au moins en partie consommée par le plasma d’activation (3) sont pris parmi les paramètres suivants : la température de dépôt, la pression dans la chambre de réaction et, le dépôt étant assisté par plasma, la puissance d’une source du plasma. 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% de la couche Si a Y b X c (11) déposée et de préférence toute la couche Si a Y b X c (11) déposée. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dépôt est configuré de sorte que la couche Si a Y b X c (11) présente une épaisseur inférieure ou égale à 10 nm, de préférence comprise en 2 et 4 nm. 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 (2) d’une tension, dite tension d’auto-polarisation, de préférence la valeur absolue de la tension d’auto-polarisation est supérieure ou égale à 100 V et plus préférentiellement comprise entre 100 V et 500 V. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dépôt de la couche Si a Y b X c (11) comprend l’application dans la chambre de réaction (2) d’une tension, dite tension d’auto-polarisation, inférieure ou égale à 100 V, de préférence comprise entre 0 et 50 V, de préférence aucune tension d’auto-polarisation n’est appliquée durant ledit dépôt. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure est fournie dans un réacteur (2) comprenant une chambre de réaction (20) à l’intérieur de laquelle la structure (1) est disposée pour au moins le dépôt de la couche Si a Y b X c (11), la température dans la chambre étant inférieure ou égale à 100 °C au moins pendant le dépôt de la couche Si a Y b X c (11), et de préférence sensiblement comprise entre 20°C et 80°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure est fournie dans un réacteur (2) de gravure réactive, le réacteur (2) comprenant une chambre de réaction (20) à l’intérieur de laquelle la structure (1) est disposée pour au moins le dépôt de la couche Si a Y b X c (11). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le dépôt de la couche Si a Y b X c (11) et le traitement par le plasma d’activation (3) sont réalisés dans une chambre de réaction (20) d’un réacteur (2) plasma à couplage capacitif. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le dépôt de la couche Si a Y b X c (11) et le traitement par le plasma d’activation (3) sont réalisés 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 Vbias-substrat est appliquée à la structure (1). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le plasma d’activation (3) est pulsé. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dépôt de la couche Si a Y b X c (11) est un dépôt chimique à partir d’au moins un précurseur gazeux, de préférence le dépôt est assisté par plasma, l’au moins un précurseur gazeux comprend au moins les éléments silicium, l’un parmi le fluor et le chlore, et l’un parmi l’oxygène et l’azote, de préférence l’au moins un précurseur gazeux étant choisi parmi le groupe constitué de SiF 4 et SiCl 4 en combinaison avec O 2 ou N 2 . 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 ou du diazote. 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, dans lequel au moins au moins l’un parmi le dépôt de la couche Si a Y b X c (11) 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.