FR2970116A1 - Procede d'encapsulation d'un microcomposant - Google Patents

Abstract

Procédé d'encapsulation de microcomposant (100) disposé sur un substrat (102), comportant les étapes de : a) réalisation d'un plot de contact électrique (104) sur une première face du substrat, b) réalisation d'une portion de matériau sacrificiel recouvrant le microcomposant, c) réalisation d'une couche d'encapsulation (110) recouvrant le matériau sacrificiel et la première face du substrat, d) réalisation d'un trou de connexion aligné avec le plot de contact électrique et d'un trou de libération débouchant au niveau de la portion de matériau sacrificiel, e) suppression de la portion de matériau sacrificiel à travers le trou de libération, f) réalisation, dans le trou de connexion, d'une portion conductrice reliée électriquement au plot de contact électrique.

Description

PROCEDE D'ENCAPSULATION D'UN MICROCOMPOSANT

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne le domaine de l'encapsulation, ou « packaging », de microcomposants. Le terme « microcomposant » désigne ici tout microsystème de type MEMS (microsystème électromécanique), NEMS (nanosystème électromécanique), MOEMS (microsystème opto-électromécanique), biopuces, ainsi que tout type de composant électronique, optique, ou optoélectronique. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE L'encapsulation d'un microcomposant consiste généralement à enfermer le microcomposant dans une cavité délimitée par un capot et par le substrat sur lequel le microcomposant est réalisé. Cette cavité est généralement fermée hermétiquement. Cette encapsulation permet de protéger mécaniquement le microcomposant, par exemple lors de la mise en oeuvre d'étapes telles que la découpe du substrat ou le surmoulage (mise en boîtier du microcomposant). Cette encapsulation permet également de contrôler l'atmosphère régnant à l'intérieur de la cavité en y introduisant par exemple un gaz neutre qui évite toute réaction chimique avec le microcomposant, ou en faisant le vide dans la cavité. Une première solution pour encapsuler des microcomposants consiste à réaliser un report de 2 capots, usinés par exemple dans une plaque de silicium, sur le substrat comportant les microcomposants. Ces capots sont soit collés, soit brasés à l'échelle du substrat. Les microcomposants ainsi encapsulés sont ensuite séparés les uns des autres par une découpe du substrat, formant des puces individuelles assemblées ensuite sur des circuits électroniques. Ce type d'encapsulation par report de capots présente toutefois plusieurs inconvénients : perte de surface sur le substrat due à la zone de collage ou soudure nécessaire pour solidariser les capots au substrat, complexité du procédé de report mis en oeuvre, etc. Une solution alternative au report de capots consiste à réaliser un packaging couche mince (PCM) des microcomposants, comme décrit par exemple dans le document EP 1 101 730 A2. Dans cette solution, chaque microcomposant est tout d'abord recouvert par un matériau sacrificiel qui est gravé afin de former une portion de matériau sacrificiel dont le volume correspond à celui de la cavité dans laquelle le microcomposant est destiné à être encapsulé. On réalise ensuite un dépôt d'une couche mince sur le matériau sacrificiel. Le matériau sacrificiel est ensuite gravé via une ouverture formée à travers la couche mince, formant ainsi une cavité dans laquelle le microcomposant est encapsulé et qui est délimitée par le capot, c'est-à-dire la couche mince. La réalisation d'un PCM est parfaitement 30 adaptée à l'encapsulation de capteurs de type MEMS et permet de protéger les parties sensibles de ces 3 capteurs des agressions mécaniques liées aux étapes ultérieures de découpe, de manipulation, etc. Le PCM n'est par contre pas adapté à la mise en oeuvre ultérieure d'une étape de surmoulage qui consiste généralement à injecter directement sur le capot un polymère pour former une couche de surmoulage. Une telle étape de surmoulage implique des contraintes thermomécaniques de l'ordre de 100 à 200 bars et de 150°C à 200°C pendant quelques dizaines de secondes, voir quelques minutes, sur les microcomposants encapsulés. De telles contraintes thermomécaniques peuvent générer des fissures dans les capots PCM, rendant les microcomposants encapsulés inutilisables. Or, cette étape de surmoulage est très importante dans la fabrication des microcomposants car elle permet de fournir le microcomposant sous la forme d'une puce, formant un produit fini, protégé de l'environnement extérieur et prêt à être intégré par des moyens automatiques à grand débit sur les circuits imprimés par exemple. Le document FR 2 901 264 Al décrit la réalisation d'un capot comportant une membrane renforcée par des moyens de renfort mécanique réalisés en structurant une paroi sommitale de la membrane, le capot définissant la cavité dans laquelle le microcomposant est encapsulé. Un tel renfort mécanique du capot n'est toutefois pas suffisant pour que celui-ci puisse supporter des pressions supérieures ou égales à environ 100 bars qui correspondent aux pressions rencontrées 4 lors de la mise en oeuvre d'une étape de surmoulage du microcomposant encapsulé. Le document WO 2004/077523 A2 décrit un renforcement mécaniquement du capot par un ou plusieurs dépôts de matériaux très durs par pulvérisation sous vide sur le capot, formant des couches pleine plaque de plusieurs micromètres d'épaisseur recouvrant l'ensemble du substrat, ces couches devant être ensuite gravées pour former des surcouches de renfort mécanique recouvrant le capot. La mise en oeuvre d'un tel procédé présente toutefois plusieurs inconvénients: risques de craquèlement du capot dû au stress (c'est-à-dire des contraintes mécaniques) induit par les dépôts de matériaux de renforcement mécanique, déformation du substrat sur lequel est formé le microcomposant, etc. De plus, la gravure des couches réalisée est problématique car le type de matériaux pouvant être utilisé est limité aux matériaux pouvant subir une telle gravure. Enfin, le temps de mise en oeuvre d'une telle gravure peut être important. De plus, ces différentes solutions pour renforcer le capot induisent toutes un coût supplémentaire important par rapport à celui de la réalisation du microsystème. Le document WO 2007/057814 A2 décrit un procédé d'encapsulation d'un microcomposant dans lequel un microcomposant est recouvert d'une couche sacrificielle. Des contacts électriques sont ensuite réalisés au-dessus de la couche sacrificielle. Une poignée temporaire de verre est ensuite solidarisée au- dessus des contacts électriques afin de supprimer la couche sacrificielle depuis la face arrière du substrat. Ce procédé nécessite d'avoir accès aux deux faces du composant, l'une servant à réaliser les étages 5 de connexions électriques et l'autre servant à la libération du microcomposant. De plus, ce procédé nécessite d'ajouter une poignée temporaire puis de la supprimer. EXPOSÉ DE L'INVENTION Un but de la présente invention est de proposer un procédé d'encapsulation d'un microcomposant ne présentant pas les problèmes des procédés d'encapsulation de l'art antérieur, permettant notamment d'obtenir une structure d'encapsulation ne présentant pas les problèmes de fragilité rencontrés avec une encapsulation de type PCM lors de la mise en oeuvre d'étapes ultérieures de manipulation du microcomposant (également appelées opérations de backend) telles qu'un surmoulage ou une découpe du substrat, et cela sans nécessiter d'étapes lithographiques supplémentaires par rapport à la réalisation d'un packaging en couche mince standard ni faire appel nécessairement à une poignée temporaire. Pour cela, la présente invention propose un procédé d'encapsulation d'au moins un microcomposant disposé sur une première face d'un substrat et/ou dans le substrat, comportant au moins les étapes de : a) réalisation d'au moins un plot de contact électrique sur la première face du substrat, 6 b) réalisation d'au moins une portion de matériau sacrificiel recouvrant au moins le microcomposant, c) réalisation d'au moins une couche épaisse d'encapsulation recouvrant la portion de matériau sacrificiel et d'au moins une partie de la première face du substrat, d) réalisation, à travers une seconde face, opposée à la première face, du substrat, d'au moins un trou, ou via, de connexion aligné au moins partiellement avec le plot de contact électrique et d'au moins un trou, ou via, de libération débouchant au niveau de la portion de matériau sacrificiel, e) suppression de la portion de matériau sacrificiel à travers le trou de libération, f) réalisation, au moins dans le trou de connexion, d'au moins une portion de matériau électriquement conducteur reliée électriquement au plot de contact électrique.

L'expression « couche épaisse » désigne ici une couche de matériau d'épaisseur supérieure ou égale à environ 100 pm, par exemple une couche à base d'un composé d'epoxy surmoulé. Ainsi, les opérations de back-end, telles qu'une découpe du substrat ou le surmoulage (ou mise en boîtier) du microcomposant, sont mises en oeuvre au niveau du substrat, par exemple de manière collective pour plusieurs microcomposants réalisés sur le substrat, alors que le matériau sacrificiel recouvrant le microcomposant est encore présent. Le matériau 7 sacrificiel recouvrant le microcomposant n'est retiré qu'après la mise en oeuvre de ces étapes back-end. L'invention permet de réaliser la connexion du microcomposant et la libération de la structure par la face arrière. Selon l'invention, l'encapsulation du microcomposant peut donc être réalisée directement par la couche épaisse d'encapsulation, qui forme la couche de surmoulage, recouvrant la portion de matériau sacrificiel. Il n'est donc pas nécessaire de réaliser un capot préalablement au surmoulage du microcomposant. Le composant obtenu, correspondant à une puce comprenant le microcomposant et obtenue après une découpe du substrat, peut être directement utilisable pour réaliser par exemple un report du composant sur une carte électronique ou un circuit imprimé. De plus, contrairement à une encapsulation par report d'un capot, le procédé d'encapsulation selon l'invention n'engendre pas de perte de surface sur le substrat. Le procédé peut comporter en outre, après l'étape e) de suppression de la portion de matériau sacrificiel, une étape de bouchage du trou de libération.

Le trou de connexion peut être distinct du trou de libération. Dans une autre configuration, la portion de matériau sacrificiel peut recouvrir en outre le plot de contact électrique, et le trou de connexion peut être confondu avec le trou de libération. 8 Lorsque les deux trous sont confondus, le trou, ou via, permettant de supprimer la portion de matériau sacrificiel, sert également de via de contact électrique afin de former un accès électrique depuis la face arrière du substrat au plot de contact électrique, cet accès ayant précédemment servi à supprimer le matériau sacrificiel afin de libérer le microcomposant. Dans ce cas, le procédé peut comporter en outre, lorsque la portion de matériau électriquement conducteur reliée électriquement au plot de contact électrique ne bouche pas le trou de connexion, un dépôt sur et/ou dans le trou de connexion d'un matériau diélectrique bouchant le trou. Le plot de contact électrique peut comporter au moins une portion de matériau électriquement conducteur entourant au moins un espace vide, le trou de connexion pouvant être aligné avec l'espace vide. La portion de matériau électriquement 20 conducteur peut avoir, dans un plan parallèle à la première face du substrat, une forme d'anneau. L'étape c) peut être obtenue par le dépôt d'une résine de type polymère formant la couche épaisse d'encapsulation. Ainsi, la couche épaisse 25 d'encapsulation est à base d'un produit de surmoulage pouvant être déposé par injection sur la portion de matériau sacrificiel sans dégrader le microcomposant. Dans une variante, l'étape c) peut être obtenue : 30 - en découpant une portion du substrat contre laquelle sont disposés le microcomposant, le 9 plot de contact électrique et la portion de matériau sacrificiel, puis - en disposant ladite portion du substrat, le microcomposant, le plot de contact électrique et la portion de matériau sacrificiel dans un emplacement formé dans au moins un second substrat formant la couche épaisse d'encapsulation. Le procédé d'encapsulation peut comporter en outre la mise en oeuvre, après l'étape c), c'est-à- dire après l'une des étapes c), d) ou e), d'un amincissement du substrat au niveau de sa seconde face. Le procédé d'encapsulation peut comporter en outre la mise en oeuvre, après l'étape c), c'est-à-dire après l'une des étapes c), d), e) ou f), d'une étape de solidarisation de la couche épaisse d'encapsulation à au moins un second substrat. Ainsi, ce second substrat peut former temporairement une poignée mécanique permettant d'améliorer la tenue mécanique de l'ensemble réalisé. L'usage d'une telle poignée mécanique temporaire pourra être avantageux lorsque le substrat est aminci et/ou lorsque la couche épaisse d'encapsulation n'offre pas une tenue mécanique suffisante vis-à-vis des autres éléments. Le procédé d'encapsulation peut comporter en outre la mise en oeuvre, entre les étapes b) et c), d'une étape de dépôt d'au moins une couche intermédiaire à base d'au moins un matériau minéral diélectrique et/ou d'au moins un matériau électriquement conducteur recouvrant la portion de matériau sacrificiel, la couche épaisse d'encapsulation recouvrant au moins la couche intermédiaire. 10 La ou les couches intermédiaires ainsi disposées entre la portion de matériau sacrificiel et la couche épaisse d'encapsulation protègent ainsi le microcomposant en formant une partie de la structure d'encapsulation du microcomposant. De plus, en choisissant des matériaux appropriés pour cette ou ces couches intermédiaires, celles-ci peuvent améliorer la sélectivité de gravure de la portion de matériau sacrificiel lors de la mise en oeuvre de l'étape d) étant donné que l'agent de gravure destiné à être utilisé se trouve confronté aux matériaux de ces couches intermédiaires qui peuvent présenter une meilleure sélectivité de gravure que le matériau de la couche épaisse d'encapsulation.

La couche intermédiaire électriquement conductrice disposée entre la couche épaisse d'encapsulation et la portion de matériau sacrificiel peut également remplir d'autres fonctions telles qu'un bouclier électromagnétique, un élément d'un interrupteur, un élément getter absorbant et/ou adsorbant les gaz présents dans la cavité après la gravure de la portion de matériau sacrificiel. De plus, en disposant une telle couche intermédiaire de protection entre la portion de matériau sacrificiel et la couche épaisse d'encapsulation, il est donc possible de réaliser une encapsulation sous vide ou sous atmosphère contrôlée du microcomposant. Lorsque la portion de matériau sacrificiel est recouverte par la couche intermédiaire à base du matériau électriquement conducteur, au moins une 11 portion de matériau électriquement conducteur peut être disposée sur la seconde face du substrat et reliée électriquement à la couche intermédiaire à travers au moins un second trou de connexion réalisé à travers la seconde face du substrat et débouchant au niveau de la couche intermédiaire. Le procédé d'encapsulation peut comporter en outre la mise en oeuvre, avant l'étape c), c'est-à-dire avant l'une des étapes a), b) ou c), d'une étape de réalisation de chemins de découpe dans le substrat, et, après l'étape c), c'est-à-dire après l'une des étapes c), d), e) ou f), d'une étape de découpe du substrat selon les chemins de découpe. Ces chemins de découpe peuvent permettre de délimiter les différentes puces réalisées sur le substrat. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1A à 1K représentent les étapes d'un procédé d'encapsulation d'un microcomposant, objet de la présente invention, selon un premier mode de réalisation, - les figures 2 à 6 représentent des étapes d'un procédé d'encapsulation d'un microcomposant, objet de la présente invention, selon plusieurs variantes du premier mode de réalisation, 12 - les figures 7A à 7I représentent des étapes d'un procédé d'encapsulation d'un microcomposant, objet de la présente invention, selon un deuxième mode de réalisation, - les figures 8A à 8D représentent des étapes d'un procédé d'encapsulation d'un microcomposant, objet de la présente invention, selon un troisième mode de réalisation. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On se réfère tout d'abord aux figures 1A à 1J qui représentent les étapes d'un procédé d'encapsulation d'un microcomposant 100 selon un premier mode de réalisation. Comme représenté sur la figure 1A, le microcomposant 100, par exemple ici un dispositif de type MEMS, est réalisé sur une face avant 101 d'un substrat 102. Le substrat 102 est par exemple à base de silicium et comporte ici une épaisseur égale à environ 13 700 }gym. Un ou plusieurs plots de contact électrique 104, reliés ou non au microcomposant 100, sont également présents sur la face avant 101 du substrat 102. Sur la figure 1A, un seul plot de contact électrique 104 est présent sur la face 101 du substrat 102. Dans ce premier mode de réalisation, le plot de contact électrique 104 a ici une forme particulière dite « en corolle ». En effet, comme représenté sur la figure 1B, le plot de contact électrique 104 comporte une partie électriquement conductrice 154, par exemple à base de métal, entourant une partie vide 156. La partie électriquement conductrice 154 a ici une forme d'anneau, ou de couronne. De plus, le plot de contact électrique 104 comporte ici une portion de matériau électriquement conducteur 158 reliant électriquement la partie conductrice 154 en forme d'anneau au microcomposant 100.

Des chemins de découpe 106 du substrat 102 délimitant les différentes puces destinées à être réalisées sur le substrat 102 (dont l'une comporte le microcomposant 100) sont gravés dans le substrat 102, par exemple au niveau de sa face avant 101 et sur une profondeur comprise entre environ 20 }gym et 500 }gym (figure 1C). Comme représenté sur la figure 1D, une portion 108 de matériau sacrificiel est ensuite réalisée sur la face avant 101 du substrat 102 afin de recouvrir le microcomposant 100 et le plot de contact électrique 104. Cette portion 108 de matériau 14 sacrificiel est par exemple obtenue en recouvrant la face avant 101 du substrat 102 d'une couche du matériau sacrificiel, par exemple à base de polymère déposé par « spin-on » (dépôt par rotation), d'une résine organique, d'un métal ou d'un diélectrique, qui est ensuite gravée afin d'obtenir la portion 108 de matériau sacrificiel destinée à occuper sensiblement le volume de la future cavité dans laquelle le microcomposant 100 et le plot de contact électrique 104 sont destinés à être encapsulés. Dans une variante, la portion 108 de matériau sacrificiel pourrait ne recouvrir que le microcomposant 100 et non le plot de contact électrique 104.

Une couche épaisse d'encapsulation 110, qui correspond à une couche de surmoulage, est ensuite déposée sur l'ensemble du substrat 102, c'est-à-dire sur la face avant 101 du substrat 102, dans les chemins de découpe 106 et sur la portion 108 de matériau sacrificiel (figure 1E). Cette couche épaisse d'encapsulation 110 a par exemple une épaisseur supérieure à environ 100 }gym, et est à base de résine déposée par exemple par injection, ou à base de matériaux équivalents (résine époxy, ...). Lorsque le plot de contact électrique 104 n'est pas recouvert par le matériau sacrificiel 108, la couche épaisse d'encapsulation 110 recouvre et est en contact avec le plot 104. Le substrat 102 est ensuite aminci depuis une face arrière 111 opposée à la face avant 101. Sur l'exemple de la figure 1F, l'amincissement est réalisé 15 par exemple par un polissage mécano-chimique avec arrêt sur le matériau de la couche épaisse d'encapsulation 110 disposé dans les chemins de découpe 106. Un trou, ou via traversant 112 est ensuite réalisé à travers le substrat aminci 102, par exemple par une gravure DRIE (gravure ionique réactive profonde) dans le matériau du substrat 102, formant un accès depuis une face arrière 114 du substrat aminci 102 à la portion 108 de matériau sacrificiel, à travers l'espace vide 156 du plot de contact électrique 104 (figure 1G). Le via 112 est aligné avec la partie vide 156 du plot de contact électrique 104, le via 112 débouchant ainsi sur la surface de la portion 108 de matériau sacrificiel. Cette partie vide 156 peut être réalisée préalablement au dépôt du matériau sacrificiel 108, ou bien être réalisée après avoir formé le via 112, par une gravure laser, à travers le via 112, du plot de contact électrique 104 qui, préalablement à cette gravure laser, est une portion « pleine » de matériau électriquement conducteur. Le via de contact électrique, ou trou de connexion, c'est-à-dire le trou permettant d'accéder électriquement au plot de contact électrique 104, et le via de libération, ou trou de libération, c'est-à-dire le trou permettant d'accéder à la portion 108 de matériau sacrificiel afin de la graver, sont donc ici confondus et formés par un seul et même trou ou via 112.

Dans le cas où la portion 108 de matériau sacrificiel ne recouvre pas le plot 104, le via de 16 contact électrique et le via de libération ne sont pas confondus. Dans ce cas, un via traversant, ou trou, non représenté, différent du via 112 est réalisé à travers le substrat aminci 102 et tel qu'il débouche sur la portion 108 de matériau sacrificiel, formant ainsi un via de libération distinct du via de contact électrique. Comme représenté sur la figure 1H, la portion 108 de matériau sacrificiel est alors gravée, par exemple par une gravure plasma lorsque le matériau sacrificiel de la portion 108 est un matériau organique, à travers le via de libération, correspondant ici au via 112, et également à travers l'espace vide 156 du plot de contact électrique 104, formant une cavité 116 dans laquelle le microcomposant 100 et le plot de contact électrique 104 se retrouvent encapsulés. On réalise alors un dépôt, par exemple de type PECVD, d'une couche diélectrique 120 sur les parois latérales du via 112 et sur la face arrière 114 du substrat aminci 102. Au cours du dépôt de la couche diélectrique 120, la paroi de fond du via 112, qui forme un accès au plot de contact électrique 104, est également recouverte par cette couche diélectrique 120.

Cette partie de la couche diélectrique 120 recouvrant la paroi de fond du via 112 est donc retirée par exemple par une lithographie et une gravure par plasma anisotrope de cette partie de la couche diélectrique 120. Une couche électriquement conductrice 122, par exemple à base de métal déposé par PVD (dépôt physique en phase vapeur) et éventuellement ECD (dépôt 17 par voie électrolytique), est ensuite déposée sur la couche diélectrique 120 ainsi que sur la paroi de fond du via 112 afin de former une reprise de contact électrique du plot 104.

En variante, le contact électrique avec le plot 104 peut être réalisé par une sérigraphie d'une colle électriquement conductrice remplissant l'espace restant du via 112. Lorsque le via de contact électrique ne sert pas de via de libération, le contact électrique avec le plot 104 peut être réalisé par un dépôt d'une couche électriquement conductrice puis une électrolyse, par exemple de cuivre. Une couche de passivation 124, à base d'un 15 matériau diélectrique tel qu'une résine, est ensuite déposée, par exemple par laminage d'un film, sur la face arrière de l'ensemble précédemment réalisé, recouvrant la couche diélectrique 120 et la couche électriquement conductrice 122. On forme ensuite un contact électrique 126 à travers la couche de passivation 124, contactant électriquement le plot de contact 104 par l'intermédiaire de la couche électriquement conductrice 122 (Figure 1I). L'ensemble ainsi réalisé est ensuite découpé au niveau des chemins de découpe 106 réalisés dans le substrat 102, permettant d'avoir le microcomposant 100 sous la forme d'une puce individuelle prête à être intégrée sur une carte 30 électronique ou un circuit imprimé (figure 1J). 20 25 18 La figure 1K représente le microcomposant 100 encapsulé obtenu lorsque les trous de libération et de connexion sont distincts. On voit sur cette figure que le plot de contact électrique 104 se trouve en dehors de la cavité 116. De plus, une portion 118 de matériau diélectrique bouche le trou de libération formé à travers le substrat 101. De plus, dans cette configuration, le plot de contact électrique 104 ne comporte pas de partie vide et est formé entièrement de matériau électriquement conducteur. Dans une variante, par exemple lorsque la couche épaisse d'encapsulation 110 n'offre pas une tenue suffisante au substrat 102 après son amincissement ou lorsque le dépôt de la couche épaisse d'encapsulation 110 induit une trop forte flèche sur l'ensemble réalisé, il est possible de reporter temporairement l'ensemble des éléments représentés sur la figure 1E sur un second substrat servant temporairement de poignée mécanique. Ainsi, comme représenté sur la figure 2, la face supérieure de la couche épaisse d'encapsulation 110 est solidarisée à un second substrat 128 par l'intermédiaire d'une couche de collage 130. Les étapes précédemment décrites en liaison avec les figures 1F à 1J sont ensuite mises en oeuvre de manière analogue. Le second substrat 128 peut ensuite être désolidarisé de la couche 110, soit après avoir réalisé la reprise de contact du plot 104, c'est-à-dire entre les étapes représentées sur les figures 1I et 1J, ou bien après avoir réalisé la découpe du substrat 102, c'est-à-dire après l'étape représentée sur la figure 1J. 19 Lorsque le microcomposant 100 est un composant optique ou optoélectronique, par exemple de type MOEMS, le matériau de la couche épaisse d'encapsulation 110 peut être un matériau au moins partiellement transparent à la lumière. Selon une autre variante, il est également possible, préalablement au dépôt de la couche épaisse d'encapsulation 110, de recouvrir la portion 108 de matériau sacrificiel d'une couche intermédiaire minérale 132, par exemple à base de SiO2 et/ou de SiN, par exemple déposée par PECVD (voir figure 3). Cette variante permet d'obtenir une meilleure sélectivité de gravure de la portion 108 de matériau sacrificiel car le matériau de la couche intermédiaire minérale 132 présente une sélectivité de gravure, par rapport au matériau sacrificiel de la portion 108, plus importante que celle obtenue par le matériau de la couche épaisse d'encapsulation 110. Cette variante s'applique aussi bien lorsque la portion 108 de matériau sacrificiel recouvre le plot de contact électrique 104 que lorsqu'elle ne le recouvre pas. Selon une autre variante, il est également possible, préalablement au dépôt de la couche épaisse d'encapsulation 110, de recouvrir la portion 108 de matériau sacrificiel d'une couche intermédiaire électriquement conductrice 134 telle que représentée sur la figure 4. Cette couche intermédiaire 134, par exemple à base d'un métal tel que du titane et/ou de l'or et/ou du nickel et/ou du cuivre et/ou de l'AlSi, permet non seulement d'améliorer la sélectivité de gravure de la 20 portion 108 de matériau sacrificiel, mais peut également remplir d'autres fonctions selon la nature du matériau métallique. Ainsi, la couche intermédiaire 134 peut former par exemple un bouclier électromagnétique, un élément d'un interrupteur, un élément getter absorbant et/ou adsorbant les gaz présents dans la cavité 116 après la gravure de la portion 108 de matériau sacrificiel. De plus, il est possible de réaliser par la suite une reprise de contact électrique de cette couche intermédiaire 134 telle que représentée sur la figure 5. Pour cela, au moins un via 136 est réalisé à travers le substrat aminci 102 afin d'accéder à une portion de la couche intermédiaire 134. La reprise de contact de la couche intermédiaire 134 est réalisée de manière analogue à celle réalisée pour le plot de contact électrique 104 grâce à la couche diélectrique 120, à la couche électriquement conductrice 122 et à un second contact électrique 126. Il convient de remarquer que dans ce cas, la couche électriquement conductrice 122 est interrompue au niveau d'une portion disposée entre les deux contacts électriques 126 afin que le plot de contact électrique 104 ne se retrouve pas en court-circuit avec la couche intermédiaire 134. Cette variante s'applique aussi bien lorsque la portion 108 de matériau sacrificiel recouvre le plot de contact électrique 104 que lorsqu'elle ne le recouvre pas.

Les variantes précédemment décrites en liaison avec les figures 3 à 5 dans lesquelles une 21 couche intermédiaire de matériau est intercalée entre la portion 108 de matériau sacrificiel et la couche épaisse d'encapsulation 110 autorisent en outre de réaliser une encapsulation sous vide ou sous atmosphère contrôlée du microcomposant 100 compte tenu de l'herméticité pouvant être obtenue dans la cavité 116 grâce à la nature du matériau de la couche intermédiaire minérale 132 et/ou la couche intermédiaire électriquement conductrice 134. Il est possible de réaliser le bouchage du ou des nias formant un accès à la cavité 116 par la mise en oeuvre d'un dépôt sous vide, par exemple une évaporation ou une pulvérisation cathodique sous angle, c'est-à-dire en donnant un angle à la plaque (substrat 102) lors du dépôt, ce qui permet de déposer le matériau de bouchage sur les flancs du trou de libération sans venir déposer du matériau de bouchage dans la cavité 116. L'herméticité de l'encapsulation ainsi réalisée peut être assurée du fait que les matériaux utilisés pour réaliser la couche intermédiaire minérale 132 et/ou la couche intermédiaire électriquement conductrice 134 et le matériau de bouchage 118 aient chacun une perméation faible. Selon une autre variante, il est également possible de réaliser le via 112 préalablement au dépôt de la portion 108 de matériau sacrificiel et préalablement à la réalisation du plot de contact électrique 104. Ainsi, lors de la réalisation du plot de contact électrique 104 sur la face avant 101 du substrat 102, le via de libération, par exemple le via 112 préalablement réalisé au niveau de l'emplacement du 22 plot de contact électrique 104, est rempli du matériau électriquement conducteur formant le plot de contact électrique 104 (voir figure 6). Les autres étapes précédemment décrites en liaison avec les figures 1E à 1J sont alors mises en oeuvre. L'amincissement du substrat 102 peut être réalisé jusqu'au niveau du via 112. Toutefois, afin de graver la portion 108 de matériau sacrificiel, il est nécessaire au préalable de supprimer au moins partiellement le matériau électriquement conducteur se trouvant dans le via 112 qui sert de via de libération du microcomposant 100. De plus, il est possible que le via de libération soit rempli par une couche du matériau électriquement conducteur recouvrant la paroi latérale du via et qu'un autre matériau tel que du silicium soit ensuite déposé au centre du via. Avec un tel via « en anneaux », il est possible de supprimer ensuite la partie centrale en silicium afin de former un accès pour graver la portion 108 de matériau sacrificiel.

Lorsque le via de libération est distinct du via de contact électrique, il est possible de ne remplir que le via de contact électrique par le matériau électriquement conducteur. On se réfère aux figures 7A à 7I qui représentent les étapes d'un procédé d'encapsulation du microcomposant 100 selon un deuxième mode de réalisation. Selon ce deuxième mode de réalisation, on réalise tout d'abord les étapes précédemment décrites en liaison avec les figures 1A à 1D. 23 Puis, comme représenté sur la figure 7A, on recouvre le substrat 102 d'une couche épaisse d'encapsulation 138 à base d'un matériau composite de circuit imprimé, par exemple de type prepreg, RCC (« Resin-Coated Copper » en anglais) ou un composite de résine époxy renforcé de fibre de verre (matériau FR4). La couche épaisse d'encapsulation 138 peut donc comporter une résine époxy associée ou non à une feuille de cuivre, et être formée par exemple par pressage sur la face avant 101 du substrat 102, dans les chemins de découpe 106 et sur la portion 108 de matériau sacrificiel. Afin d'éviter une trop forte flèche de l'ensemble réalisé, l'ensemble des éléments représentés sur la figure 7A est reporté temporairement sur un second substrat servant temporairement de poignée mécanique. Ainsi, comme représenté sur la figure 7B, la face supérieure de la couche 138 est solidarisée à un second substrat 128 par l'intermédiaire d'une couche de collage 130, de manière analogue à la variante décrite en liaison avec la figure 2. Le substrat 102 est ensuite aminci depuis sa face arrière 111 opposée à la face avant 101, par exemple par un polissage mécano-chimique avec arrêt sur le matériau de la couche 138 disposé dans les chemins de découpe 106 (figure 7C). Un via traversant 112 est ensuite réalisé à travers le substrat aminci 102, formant un accès depuis la face arrière 114 du substrat aminci 102 au plot de contact électrique 104, et à la portion 108 de matériau 24 sacrificiel à travers la partie vide du plot de contact électrique 104 (figure 7D). Comme représenté sur la figure 7E, la portion 108 de matériau sacrificiel est alors gravée, par exemple par une gravure plasma lorsque le matériau sacrificiel de la portion 108 est un matériau organique, à travers le via 112 et le plot de contact électrique 104, formant une cavité 116 dans laquelle le microcomposant 100 se retrouve encapsulé.

On réalise ensuite une reprise de contact électrique en remplissant le via 112 par un matériau électriquement conducteur, par exemple en sérigraphiant un polymère conducteur, formant un contact électrique 140 au niveau de la face arrière 114 du substrat aminci 102 relié électriquement au contact électrique 104 (figure 7F). Comme représenté sur la figure 7G, la face arrière 114 du substrat aminci 102 est recouverte d'un bicouche composite formé par une couche 142 pouvant être à base d'un matériau analogue à celui de la couche épaisse d'encapsulation 138, par exemple de la résine époxy, et par une couche 144 à base d'un matériau électriquement conducteur 144, par exemple du cuivre. Ce bicouche composite recouvre également le contact électrique 140. La couche 144 est ensuite gravée. Une portion restante 146 de la couche 144 est ensuite reliée électriquement, par exemple par l'intermédiaire d'un via métallisé formé à travers la couche 142, au contact électrique 140. 25 Le second substrat 128 et la couche de collage 130 sont ensuite supprimés. L'ensemble ainsi réalisé est ensuite découpé au niveau des chemins de découpe 106 réalisés dans le substrat 102, permettant d'avoir le microcomposant 100 sous la forme d'une puce individuelle prête à être intégrée sur une carte électronique (figure 7I). De plus, compte tenu des matériaux utilisés pour former la couche 138 et la couche 142, qui sont des matériaux utilisés pour réaliser les circuits imprimés, la puce obtenue forme une partie d'un circuit imprimé qui ne nécessite pas la mise en oeuvre d'étapes de pré-packaging pour être intégrée à un circuit imprimé. Les variantes précédemment décrites en liaison avec le premier mode de réalisation peuvent également s'appliquer à ce deuxième mode de réalisation. De plus, il est également possible que le via servant à graver la portion 108 de matériau sacrificiel et le via relié électriquement au plot 104 soient distincts et non confondus. Les figures 8A à 8D représentent les étapes d'un procédé d'encapsulation d'un microcomposant 100 selon un troisième mode de réalisation. Ce troisième mode de réalisation comporte la mise en oeuvre de techniques dite de plaquette reconstruite (néowafer ou « rebuild wafer » en anglais). Les étapes précédemment décrites en liaison avec les figures 1A à 1D sont mises en oeuvre afin de recouvrir le microcomposant 100 et éventuellement le plot de contact électrique 104 par la portion 108 de matériau sacrificiel, par exemple à base d'un matériau 26 organique. Des puces 160, dont l'une comporte le microcomposant 100, sont ensuite séparées par une découpe du substrat 102, chaque puce 160 comportant une portion 159 du substrat 102 (figure 8A).

Chaque puce individuelle 160 dont le microcomposant et éventuellement le plot de contact électrique sont protégés par une portion 108 de matériau sacrificiel est ensuite reportée dans une préforme par exemple à base de polymère injecté et dont les dimensions correspondent à celles d'un substrat, ou encore dans un substrat 162 comprenant plusieurs emplacements dans lesquels les puces 160 sont disposées et maintenues par un matériau d'adhérence 164 tel que de la colle disposée dans les emplacements (figure 8B).

L'épaisseur des portions du substrat 162 se trouvant en regard des puces 160 est supérieure ou égale à environ 100 }gym. Le matériau d'adhérence 164 est ensuite polymérisé, puis un amincissement est réalisé au niveau d'une face avant 166 du substrat 162. Si les puces 160 dépassent de la face avant 166 du substrat 162, comme c'est le cas sur l'exemple représenté sur la figure 8B, ce sont les portions de substrat 102 des puces 160 qui dépassent de la face avant 166 du substrat 162 qui sont amincies (figure 8C). Toutefois, si ce sont les portions du substrat 162 qui se trouvent entre les puces 160 qui dépassent et forme un relief par rapport aux puces 160, ce sont alors ces portions du substrat 162 qui sont amincies.

Les autres étapes d'encapsulation des microcomposants des puces 160 mises en oeuvre 27 correspondent aux autres étapes précédemment décrites pour les autres modes de réalisation, comme par exemple les étapes précédemment décrites en liaison avec les figures 1G à 1J.

Lorsque les microcomposants des puces 160 sont des dispositifs optiques ou optoélectroniques, il est possible de prévoir, au niveau d'une face arrière 167 du substrat 162, au fond des emplacements destinés à recevoir les puces 160, des portions 168 d'un matériau optiquement transparent, par exemple à base de verre (figure 8D). Dans tous les modes de réalisation précédemment décrits, le plot de contact électrique comporte une portion de matériau électriquement entourant une partie vide, ladite partie vide formant, avec un via traversant réalisé depuis la face arrière du substrat, un accès à une portion de matériau sacrificiel destinée à être gravée pour libérer le microcomposant. Toutefois, la forme du plot de contact électrique peut être différente. Ainsi, lorsque le via de libération et le via de conduction électrique sont distincts, le plot de contact électrique peut être juste une portion de matériau électriquement conducteur ne comportant pas de partie vide étant donné que dans ce cas, le plot de contact électrique ne participe pas à former un accès à la portion de matériau sacrificiel. De plus, la section du ou des plots de contact électriques peut être différente de celle représentée sur la figure 1B, par exemple rectangulaire, ovale, ou d'une toute autre forme. Enfin, la partie vide du plot de contact électrique peut être formée après la formation du via de connexion, en supprimant une partie du plot de contact.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'encapsulation d'au moins un microcomposant (100) disposé sur une première face (101) d'un substrat (102) et/ou dans le substrat (102), comportant au moins les étapes de : a) réalisation d'au moins un plot de contact électrique (104) sur la première face (101) du substrat (102), b) réalisation d'au moins une portion (108) de matériau sacrificiel recouvrant au moins le microcomposant (100), c) réalisation d'au moins une couche épaisse d'encapsulation (110, 138, 162) recouvrant la portion (108) de matériau sacrificiel et au moins une partie de la première face (101) du substrat (102), d) réalisation, à travers une seconde face (114), opposée à la première face (101), du substrat (102), d'au moins un trou de connexion (112) aligné au moins partiellement avec le plot de contact électrique (104) et d'au moins un trou de libération (112) débouchant au niveau de la portion (108) de matériau sacrificiel, e) suppression de la portion (108) de 25 matériau sacrificiel à travers le trou de libération (112), f) réalisation, au moins dans le trou de connexion (112), d'au moins une portion de matériau électriquement conducteur (122, 140) reliée 30 électriquement au plot de contact électrique (104). 29
2. 2. Procédé d'encapsulation selon la revendication 1, comportant en outre, après l'étape e) de suppression de la portion (108) de matériau sacrificiel, une étape de bouchage du trou de libération (112).
3. 3. Procédé d'encapsulation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le trou de connexion est distinct du trou de libération.
4. 4. Procédé d'encapsulation selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la portion (108) de matériau sacrificiel recouvre en outre le plot de contact électrique (104), et dans lequel le trou de connexion (112) est confondu avec le trou de libération (112).
5. 5. Procédé d'encapsulation selon la revendication 4, comportant en outre, lorsque la portion de matériau électriquement conducteur (122, 140) reliée électriquement au plot de contact électrique (104) ne bouche pas le trou de connexion (112), un dépôt sur et/ou dans le trou de connexion (112) d'un matériau diélectrique bouchant le trou (112).
6. 6. Procédé d'encapsulation selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel le plot de contact électrique (104) comporte au moins une portion (154) de matériau électriquement conducteur entourant au moins un espace vide (156), le trou de connexion (112) étant aligné avec l'espace vide (156). 30
7. 7. Procédé d'encapsulation selon la revendication 6, dans lequel la portion (154) de matériau électriquement conducteur a, dans un plan parallèle à la première face (101) du substrat (102), une forme d'anneau.
8. 8. Procédé d'encapsulation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape c) est obtenue par le dépôt d'une résine de type polymère formant la couche épaisse d'encapsulation (110, 138).
9. 9. Procédé d'encapsulation selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape c) est obtenue : - en découpant une portion (159) du substrat (102) contre laquelle sont disposés le microcomposant (100), le plot de contact électrique (104) et la portion (108) de matériau sacrificiel, puis - en disposant ladite portion (159) du substrat (102), le microcomposant (100), le plot de contact électrique (104) et la portion (108) de matériau sacrificiel dans un emplacement formé dans au moins un second substrat (162) formant la couche épaisse d'encapsulation.
10. 10. Procédé d'encapsulation selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre la mise en oeuvre, après l'étape c), d'un amincissement du substrat (102) au niveau de sa seconde face (114).30 31
11. 11. Procédé d'encapsulation selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre la mise en oeuvre, après l'étape c), d'une étape de solidarisation de la couche épaisse d'encapsulation (110, 138) à au moins un second substrat (128).
12. 12. Procédé d'encapsulation selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre la mise en oeuvre, entre les étapes b) et c), d'une étape de dépôt d'au moins une couche intermédiaire (132, 134) à base d'au moins un matériau minéral diélectrique et/ou d'au moins un matériau électriquement conducteur recouvrant la portion (108) de matériau sacrificiel, la couche épaisse d'encapsulation (110, 138, 162) recouvrant au moins la couche intermédiaire (132, 134).
13. 13. Procédé d'encapsulation selon la revendication 12, dans lequel, lorsque la portion (108) de matériau sacrificiel est recouverte par la couche intermédiaire (134) à base du matériau électriquement conducteur, au moins une portion de matériau électriquement conducteur (122) est disposée sur la seconde face (114) du substrat (104) et reliée électriquement à la couche intermédiaire (134) à travers au moins un second trou de connexion (136) réalisé à travers la seconde face (114) du substrat (102) et débouchant au niveau de la couche intermédiaire (134).30 32
14. 14. Procédé d'encapsulation selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre la mise en oeuvre, avant l'étape c), d'une étape de réalisation de chemins de découpe (106) dans le substrat (102), et, après l'étape c), d'une étape de découpe du substrat (102) selon les chemins de découpe (106).