Brevet FR3134478A1 — publié le 20231013

Substrat comprenant des vias et procédés de fabrication associés L’invention concerne un substrat comprenant une première couche (30) à base d’un matériau semi-conducteur, et une deuxième couche (31) surmontant la première couche. Le substrat (3) comprend une pluralité de vias (32) creux enterrés s’étendant depuis la deuxième couche (31) sur une portion de la première couche (30). L’invention concerne en outre le procédé de fabrication du substrat et le procédé de fabrication d’un dispositif microélectronique utilisant le substrat. Le substrat comprenant des vias creux pour une utilisation ultérieure, la fabrication des vias est facilitée. Figure pour l’abrégé : Fig.2A Substrat comprenant des vias et procédés de fabrication associés La présente invention concerne le domaine des substrats destinés à fabriquer des dispositifs électroniques et plus particulièrement des dispositifs microélectroniques, ces substrats permettant in fine un raccordement électrique et mécanique d’éléments électriques de composants. L’invention trouve pour application avantageuse, mais non limitative, la fabrication de dispositifs microélectroniques, et par exemple de dispositifs microélectroniques pour des applications de calculs. ETAT DE LA TECHNIQUE Il existe un intérêt pour fabriquer, comme par exemple illustré par la , des assemblages de composants 4’ sur des substrats 3 comprenant des vias 32 pour former des contacts traversants afin de pouvoir interconnecter ces composants en face avant 3a et en face arrière 3b du substrat 3, pour obtenir un dispositif microélectronique 4. Les composants 4’ peuvent ainsi être connectés à un circuit imprimé par exemple par le biais d’un boîtier 5. Ces substrats 3 peuvent notamment être des substrats semi-conducteurs, par exemple de type semi-conducteur sur isolant, et notamment silicium-sur-isolant SOI (abrégé de l’anglais Silicon-On- Insulator ). La gravure et la métallisation de ces vias 32 (communément désignés TSV, abrégé de l’anglais Through -Silicon-Via pour les substrats à base de silicium) sont des étapes de procédé assez spécifiques et souvent réalisées chez les assembleurs (communément désignés OSAT, de l’anglais Outsourced Semi- conductor Assembly and Test) et non les fondeurs. On distingue deux types de vias selon leur moment de fabrication dans la chaîne de fabrication d’un dispositif microélectronique. Les vias dit « TSV-middle » sont généralement fabriqués en milieu de procédé, après la fabrication des motifs d’un composant lors du Front-end-of-line (abrégé FEOL, que l’on peut traduire par début de ligne de fabrication) mais avant le dépôt des couches métalliques du Back-end-of-line (abrégé BEOL, que l’on peut traduire par fin de ligne de fabrication). Cela demande généralement un transfert du substrat et des composants du fondeur à l’assembleur pour la fabrication des vias, ensuite un retour au fondeur pour les étapes du BEOL, et enfin encore un transfert à l’assembleur pour finaliser le procédé. Ces étapes de fabrication sont très contraintes en termes de planéité, de contamination, ce qui est peu compatible avec ces allers-retours entre fondeur et assembleur. Les vias « TSV-last » peuvent être fabriqués en fin de procédé, après les étapes du FEOL et du BEOL. Cela demande généralement un seul transfert du fondeur à l’assembleur, après les étapes du BEOL. Toutefois, les géométries de vias ainsi réalisables sont limitées. Notamment, la densité de vias pouvant être obtenue est limitée. Ceci est particulièrement limitant pour certaines applications telles que pour le calcul. Il existe donc un besoin pour obtenir ces structures sans dépendre des autres étapes de fabrication de la chaîne. Un objet de la présente invention est donc de faciliter la fabrication de vias dans un dispositif microélectronique. 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 substrat comprenant : une première couche à base, de préférence faite, d’un matériau semi-conducteur, une deuxième couche surmontant la première couche. Avantageusement, le substrat comprend une pluralité de vias creux enterrés s’étendant depuis la deuxième couche sur une portion de la première couche, chaque via étant délimité par une paroi latérale, une paroi de fond, et une paroi supérieure opposée à la paroi de fond. Ainsi, le substrat comprend des vias creux non-débouchants pour le remplissage ultérieur par un organe conducteur électriquement ou semi-conducteur. Ceci permet de fournir les vias creux indépendamment des autres étapes de réalisation d’un dispositif microélectronique. Le substrat comprenant les vias creux enterrés peut être utilisé pour réaliser le dépôt de couches, par exemple du FEOL et du BEOL, puis les vias creux peuvent être ouverts pour réaliser l’organe électriquement conducteur ou semi-conducteur désiré, par exemple des interconnexions électriques. En outre, les vias étant fabriqués au préalable, les géométries des vias ne sont pas limitées. Ceci présente plusieurs avantages. Ces vias creux sont compatibles avec les étapes de FEOL se déroulant à haute température, contrairement aux solutions existantes mettant en œuvre des vias métallisés, par exemple en cuivre ou en tungstène. On comprend donc que la fabrication des vias est facilitée, notamment au regard des autres étapes de fabrication d’un dispositif microélectronique. La fabrication des vias remplis par l’organe électriquement conducteur ou semi-conducteur, est plus particulièrement facilitée. Selon un exemple, au moins la paroi de fond et la paroi latérale sont en matériau diélectrique. Les parois en matériaux diélectriques étant formées au préalable, elles permettent une bonne isolation des vias une fois rempli par le matériau conducteur ou semi-conducteur, tout en étant compatibles avec les étapes du FEOL ou de montage temporaire d’un support. Ceci est particulièrement avantageux lorsque le facteur de forme des vias est supérieur ou égal à 10, pour lequel il est plus simple de réaliser ces parois préalablement à la fabrication d’un dispositif microélectronique. Un deuxième aspect concerne un procédé de fabrication du substrat selon le premier aspect, comprenant : une fourniture d’un sous-substrat support comprenant au moins une première couche à base, de préférence faite, d’un matériau semi-conducteur, le sous-substrat support présentant une surface exposée, une gravure d’une pluralité de vias de sorte que les vias s’étendent depuis la surface exposée sur une portion de la première couche, chaque via étant délimité par une paroi latérale et une paroi de fond, une fourniture d’un sous-substrat donneur comprenant une couche superficielle présentant une surface exposée, un assemblage du sous-substrat support et du sous-substrat donneur par leurs surfaces exposées, de façon à recouvrir les vias, chaque via étant alors délimité par la paroi latérale, la paroi de fond, et une paroi supérieure opposée à la paroi de fond. Ce procédé permet ainsi la fabrication des vias creux enterrés sur le substrat. Ce procédé présente les effets et avantages décrits relativement au premier aspect. Un troisième aspect concerne un procédé de fabrication d’un dispositif microélectronique comprenant : une fourniture d’un substrat selon le premier aspect ou d’un substrat fabriqué par le procédé selon le deuxième aspect, présentant une surface exposée avant et une surface exposée arrière, une formation d’au moins une portion de couche du dispositif par un dépôt, sur la surface exposée avant du substrat, de ladite portion, et/ou une gravure de la surface exposée avant du substrat, configurée de façon à former ladite portion, au niveau d’au moins un via, une gravure par la surface exposée arrière du substrat, dans laquelle une paroi parmi la paroi supérieure et la paroi de fond de l’au moins un via est gravée de façon à déboucher dans le via, puis poursuivre la gravure pour atteindre l’au moins une portion de couche du dispositif, pour former une cavité, le dépôt d’un organe électriquement conducteur ou semi-conducteur de façon à remplir la cavité. Ainsi, le substrat fourni permet la formation d’un dispositif microélectronique, puis l’ouverture des vias creux enterrés pour réaliser l’organe électriquement conducteur ou semi-conducteur voulu. Cela peut être réalisé de façon facilitée 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 de modes de réalisation de cette dernière, illustrés par les dessins d’accompagnement suivants. La représente une vue en coupe transversale d’un dispositif microélectronique comprenant un substrat comprenant des vias, selon un exemple général de l’état de la technique. Les figures 2A à 2C représentent des vues en coupe transversale et du dessus du substrat selon deux exemples de réalisation. Les figures 3A et 3B représentent chacune une vue en coupe transversale du substrat selon deux autres exemples de réalisation, dans lesquels le substrat comprend des rainures entourant les vias. La représente une vue du dessus du substrat illustré selon l’une quelconque parmi les figures 3A et 3B. Les figures 4A à 9C représentent des vues en coupe transversale des étapes du procédé de fabrication du substrat selon des exemples de réalisations, parmi lesquelles : les figures 6A et 6B représentent des vues en coupe transversale de la gravure et de la formation des parois en matériau diélectrique, selon un exemple de réalisation, la représente une vue en coupe transversale de la gravure des vias, selon un autre exemple de réalisation, les figures 7A à 7C représentent des vues en coupe transversale de la gravure et de la formation des parois en matériau diélectrique, selon deux autres exemples de réalisation dans lesquels le substrat comprend des rainures entourant les vias. les figures 8A et 8B représentent des vues en coupe transversale de l’assemblage du sous-substrat support et du sous-substrat donneur selon un exemple de réalisation, les figures 9A et 9B représentent des vues en coupe transversale de l’assemblage du sous-substrat support et du sous-substrat donneur selon un autre exemple de réalisation, la représente une vue en coupe transversale de l’assemblage du sous-substrat support et du sous-substrat donneur selon un autre exemple de réalisation. Les figures 10 à 17 représentent des vues en coupe transversale des étapes du procédé de fabrication du dispositif microélectronique selon des exemples de réalisations, parmi lesquels : les figures 10 et 11 représentent des vues en coupe transversale du dépôt de portion de couche de dispositif et du montage d’un support, selon un exemple de réalisation, les figures 12A à 12D représentent des vues en coupe transversale d’un exemple de sélection des vias à graver, les figures 12E à 12H représentent des vues en coupe transversale d’un deuxième exemple de sélection des vias à graver, les figures 13A à 13C représentent des vues en coupe transversale d’un troisième exemple de sélection des vias à graver, les figures 14A à 14F représentent des vues en coupe transversale d’un exemple du procédé dans lequel le substrat comprend des rainures entourant les vias, les figures 15 à 17 représentent des vues en coupe transversale des étapes suivant le dépôt de l’organe conducteur ou semi-conducteur, selon un exemple de réalisation. 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 dimensions relatives des sous-substrats et substrat, des couches, des vias et des parois ne sont pas représentatives de la réalité. Substrat (3) comprenant : une première couche (30) à base d’un matériau semi-conducteur, une deuxième couche (31) surmontant la première couche, caractérisé en ce que le substrat (3) comprend une pluralité de vias (32) creux enterrés s’étendant depuis la deuxième couche (31) sur une portion de la première couche (30), chaque via (32) étant délimité par une paroi latérale (320), une paroi de fond (321), et une paroi supérieure (322) opposée à la paroi de fond (321). Substrat selon la revendication précédente, dans lequel au moins la paroi de fond (321) et la paroi latérale (320) sont en matériau diélectrique. Substrat selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième couche (31) est une couche à base, et de préférence faite, d’un matériau choisi parmi un matériau diélectrique, par exemple un oxyde, un matériau semi-conducteur ou un matériau piézoélectrique. Substrat selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième couche (31) est une couche de matériau diélectrique, par exemple un oxyde, enterrée surmontée par une troisième couche (33) à base d’un matériau choisi parmi un matériau semi-conducteur ou un matériau piézoélectrique. Substrat selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque via (32) présente au moins une dimension transversale comprise entre 1 µm et 30 µm. Substrat selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie des vias (32), et de préférence chaque via (32), présente un rapport de forme supérieur ou égal à 10, de dimensions la plus longue orientée suivant une dimension en épaisseur des première (30) et deuxième (31) couches. Substrat (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de vias (32) forme une matrice périodique. Substrat (3) selon la revendication précédente, dans lequel les vias (32) sont séparés deux à deux par un pas constant suivant au moins une direction du plan d’extension principale des première et deuxième couches, le pas est compris entre 50 µm et 300 µm, de préférence entre 100 µm et 200 µm. Substrat (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un via (32) sur au moins une portion d’une dimension longitudinale dudit via (32), est intégralement entouré par une rainure (35) s’étendant depuis la deuxième couche (31) sur une portion de la première couche (30). Substrat (3) selon la revendication précédente, dans lequel la rainure (35) s’étend depuis la deuxième couche (31) dans la première couche (30) sur une dimension longitudinale inférieure ou égale à la dimension longitudinale du via (32). Substrat (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat (3) comprend en outre un repère (34) configuré de façon à permettre l’alignement du substrat (3). Procédé de fabrication du substrat (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant : une fourniture d’un sous-substrat support (1) comprenant au moins une première couche (10) à base d’un matériau semi-conducteur, le sous-substrat support (1) présentant une surface exposée (1a), une gravure d’une pluralité de vias (32) de sorte que les vias (32) s’étendent depuis la surface exposée (1a) sur une portion de la première couche (10), chaque via étant délimité par une paroi latérale (320) et une paroi de fond (321), une fourniture d’un sous-substrat donneur (2) comprenant une couche superficielle (20, 21) présentant une surface exposée (2a), un assemblage du sous-substrat support (1) et du sous-substrat donneur (2) par leurs surfaces exposées (1a, 2a), de façon à recouvrir les vias (32), chaque via étant alors délimité par la paroi latérale (320), la paroi de fond (321), et une paroi supérieure (322) opposée à la paroi de fond (321). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel suite à la gravure de la pluralité de vias (32) et de préférence avant l’assemblage du sous-substrat support (1) et du sous-substrat donneur (2), le procédé comprend, pour chaque via (32), une formation d’un matériau diélectrique au niveau au moins de la paroi de fond (321) et de la paroi latérale (320). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la formation d’un matériau diélectrique au niveau au moins de la paroi de fond (321) et de la paroi latérale (320) de la pluralité de vias (32) comprend : une oxydation thermique de façon à oxyder le matériau semi-conducteur de la première couche (10) au niveau au moins de la paroi de fond (321) et de la paroi latérale (320), et/ou un dépôt du matériau diélectrique au niveau au moins de la paroi de fond (321) et de la paroi latérale (320). Procédé selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel la couche superficielle (20, 21) du sous-substrat donneur est une couche à base, et de préférence faite, d’un matériau choisi parmi un matériau diélectrique, par exemple un oxyde, un matériau semi-conducteur ou un matériau piézoélectrique. Procédé selon l’une quelconque des quatre revendications précédentes, dans lequel : le sous-substrat support (1) comprend en outre une couche superficielle (11) à base, et de préférence faite, d’un matériau diélectrique, par exemple un oxyde, surmontant la première couche (10), la couche superficielle présentant la surface exposée (1a), et/ou la couche superficielle (21) du sous-substrat donneur est une couche à base, et de préférence faite, d’un matériau diélectrique, par exemple un oxyde, surmontant une couche (20) à base d’un matériau choisi parmi un matériau semi-conducteur ou un matériau piézoélectrique. Procédé selon l’une quelconque des cinq revendications précédentes, dans lequel la gravure de la pluralité de vias (32) est configurée de façon à former une matrice périodique. Procédé selon l’une quelconque des six revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend en outre, préalablement à l’assemblage du sous-substrat support (1) et du sous-substrat donneur (2), une gravure d’une rainure (35) entourant intégralement au moins un via (32) sur au moins une portion d’une dimension longitudinale dudit via (32), la rainure (35) s’étendant depuis la couche superficielle (11) dans la première couche (10). Procédé de fabrication d’un dispositif microélectronique (4) comprenant : une fourniture d’un substrat (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 ou d’un substrat (3) fabriqué par le procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 18, présentant une surface exposée avant (3a) et une surface exposée arrière (3b), une formation d’au moins une portion de couche (40) du dispositif (4) par un dépôt, sur la surface exposée avant (3a) du substrat (3), de ladite portion, et/ou une gravure de la surface exposée avant (3a) du substrat (3), configurée de façon à former ladite portion, au niveau d’au moins un via, une gravure par la surface exposée arrière (3b) du substrat (3), dans laquelle une paroi parmi la paroi supérieure (322) et la paroi de fond (321) de l’au moins un via est gravée de façon à déboucher dans le via (32), puis poursuivre la gravure pour atteindre l’au moins une portion de couche (40) du dispositif (4), pour former une cavité (43), le dépôt d’un organe électriquement conducteur ou semi-conducteur (45) de façon à remplir la cavité (43). Procédé selon la revendication précédente, comprenant préalablement à la gravure par la surface exposée arrière (3b) du substrat (3), une sélection d’au moins un via à graver (32’) parmi la pluralité de vias (32) comprenant : l’application, sur la surface exposée arrière (3b) du substrat (3), d’un masque (42) comprenant des ouvertures (420) située à l’aplomb de l’au moins un via à graver (32’), et une gravure de la première couche (30) de façon à atteindre ladite paroi de l’au moins un via à graver (32’). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la sélection de l’au moins un via à graver (32’) comprend l’application du masque (42) puis la gravure de la première couche (30) à travers les ouvertures (420) du masque (42). Procédé selon la revendication 20, dans lequel la sélection de l’au moins un via à graver (32’) comprend la gravure de la première couche (30) de façon à atteindre ladite paroi de l’au moins un via à graver (32’), puis l’application du masque (42). Procédé selon l’une quelconque des quatre revendications précédentes, dans lequel le dépôt de l’organe électriquement conducteur ou semi-conducteur (45) est configuré de façon à en outre recouvrir par une couche électriquement conductrice ou semi-conductrice (46) au moins une portion de la surface exposée arrière (3b) du substrat (3), Procédé selon l’une quelconque des cinq revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend : entre la formation de l’au moins une portion de couche (40) du dispositif (4), et la gravure par la surface exposée arrière (3b) du substrat (3), le montage d’un support (41) sur la surface exposée avant (3a) du substrat (3), et après le dépôt de l’organe électriquement conducteur ou semi-conducteur (45) de façon à remplir la cavité (43), le démontage du support (41).