FR2995446A1 - Procede de fabrication d'une structure comprenant au moins deux interfaces - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une structure (S) par assemblage d'au moins deux substrats (S1, S2), l'un au moins étant destiné à être utilisé dans l'électronique, l'optique, l'optoélectronique et/ou le photovoltaïque, la structure comprenant au moins deux interfaces (I1, I2), en vue d'une séparation ultérieure de ladite structure (S) le long d'une interface (I1) choisie, ladite séparation étant réalisée par l'insertion d'une lame (B) entre lesdits substrats (S1, S2) et l'application d'un effort d'écartement des substrats. Ledit procédé comprend un traitement d'une région périphérique d'au moins l'une desdites interfaces comprenant l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame, de sorte à favoriser la séparation le long de ladite interface (I1) choisie, ledit traitement comprenant : - un détourage localisé et/ou un endommagement localisé de ladite interface, - un scellement localisé d'au moins une interface (I2) autre que l'interface choisie ; - la formation localisée de défauts traversants dans une couche située entre au moins deux des dites interfaces (I1, I2).

Description

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de fabrication d'une structure par assemblage d'au moins deux substrats, l'un au moins de ces deux substrats étant destiné à être utilisé dans l'électronique, l'optique, l'optoélectronique et/ou le photovoltaïque, ladite structure comprenant au moins deux interfaces de séparation, lesdits substrats étant destinés à être ultérieurement séparés selon l'une d'elles. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un cas particulier d'une telle structure est une structure « décollable » (« debondable structure » selon la terminologie anglo-saxonne), dans laquelle l'interface de séparation est une interface selon laquelle un collage par adhésion moléculaire a été réalisé. Par « collage par adhésion moléculaire », on désigne un collage par contact intime des surfaces des deux substrats, mettant en oeuvre des forces d'adhésion, principalement les forces de Van der VValls, et n'utilisant pas de couche adhésive. Sans vouloir être limitatif, on peut toutefois considérer qu'une structure décollable peut être utilisée principalement dans quatre applications différentes : a) collage d'un raidisseur mécanique : il peut être souhaitable de coller un raidisseur mécanique sur un substrat ou une couche mince fragile pour éviter son endommagement ou sa rupture durant certaines étapes de fabrication, puis de pouvoir retirer ce raidisseur mécanique lorsque sa présence n'est plus nécessaire. b) rectification d'un mauvais collage : le décollement permet de décoller deux substrats qui n'auraient pas été collés correctement une première fois, puis de les recoller après nettoyage, afin d'améliorer la rentabilité d'un procédé de fabrication et d'éviter par exemple la mise au rebut de substrats mal collés. c) protection temporaire : lors de certaines étapes de stockage ou de transport de substrats, notamment dans des boites en matière plastique, il peut être utile de protéger temporairement leurs surfaces, notamment celles destinées à être utilisées ultérieurement pour la fabrication de composants électroniques, afin d'éviter tout risque de contamination. Une solution simple consiste à coller deux substrats de façon que leurs faces à protéger soient collées respectivement l'une avec l'autre, puis à décoller ces deux substrats lors de leur utilisation finale. d) double transfert d'une couche : il consiste à réaliser une interface de collage réversible entre une couche active et un premier substrat support (éventuellement réalisé en un matériau coûteux), puis à transférer cette couche active sur un second substrat définitif, par décollement de ladite interface de collage réversible.

Cependant, il peut également se trouver des applications dans lesquelles on souhaite séparer une structure, formée de deux substrats assemblés, selon une interface qui n'est pas une interface de collage. Une telle interface peut être, par exemple, une interface entre un premier et un second matériau, qui peuvent avoir été joints l'un à l'autre par un apport du second matériau sur le premier, par exemple par un dépôt, une épitaxie, etc. En variante, une telle interface peut être, par exemple, une zone fragile formée à l'intérieur d'un matériau et matérialisée par la présence de bulles, d'inclusions, etc. Une séparation selon une interface qui n'est pas une interface de collage peut notamment trouver application dans le transfert d'une couche d'un premier substrat vers un second substrat. Ladite couche à transférer peut ainsi ne pas été formée par collage sur le premier substrat mais, par exemple, avoir été formée par épitaxie ou dépôt sur ledit substrat, ou, de manière alternative, faire partie d'une couche plus épaisse à l'intérieur de laquelle elle a été délimitée par une couche de bulles qui fragilise la couche épaisse. Quelles que soient les applications envisagées, il est nécessaire d'effectuer cette séparation sans endommager, rayer, ou contaminer la surface des deux substrats situés de part et d'autre de l'interface de séparation et sans casser ces deux substrats. En fonction des différentes applications, ces deux "substrats à séparer" peuvent être deux couches d'un même substrat ou deux substrats distincts. En outre, plus les dimensions des deux substrats de la structure à séparer sont importantes ou plus leur énergie de liaison est forte, et plus la séparation est difficile à réaliser, notamment sans dommages. On sait par ailleurs d'après les travaux de recherche de Maszara concernant la mesure de l'énergie de collage entre deux substrats, (voir l'article de VV.P Maszara, G. Goetz, A. Caviglia et J.B .McKitterick : J. Appl Phys. 64 (1988) 4943) qu'il est possible de mesurer l'énergie de collage entre deux substrats, en introduisant une lame mince entre les deux, au niveau de leur interface de collage. Maszara a établi la relation suivante : 3Et3 d2 L=41 32y dans laquelle d représente l'épaisseur de la lame insérée entre les deux substrats collés, t représente l'épaisseur de chacun des deux substrats collés, E représente le module de Young selon l'axe du décollement, y représente l'énergie de collage et L représente la longueur de la fissure entre les deux substrat à l'équilibre.

Dans la formule ci-dessus, on part de l'hypothèse que les deux substrats sont de dimensions identiques. Grâce à la relation précitée, il est possible en mesurant L de déterminer l'énergie de collage y.

Cette définition de l'énergie de « collage » repose sur l'hypothèse que l'énergie nécessaire pour séparer les deux substrats, ou énergie de rupture de l'interface (qui est l'énergie effectivement mesurée par la méthode utilisant une lame) est égale à l'énergie de collage desdits substrats. En réalité, lors de la séparation des substrats, une partie de l'énergie est dissipée non dans la rupture de l'interface elle-même mais dans d'autres phénomènes, tels que des déformations du ou des matériaux présents à l'interface. Dans la suite du texte, on désignera donc par énergie de rupture d'une interface l'énergie à fournir pour séparer deux substrats ou couches selon ladite interface. Dans la mesure où les substrats ou couches à séparer présentent des rigidités suffisantes pour être séparés avec une lame, il est possible de les séparer en les écartant suffisamment l'un de l'autre, au niveau de leur bord chanfreiné, ce qui a pour effet de créer une onde de séparation. Celle-ci se propage depuis le point du bord des substrats où elle est initiée, à travers toute la surface de ces substrats, le long de l'interface de séparation.

Lorsque la structure constituée des deux substrats ne contient qu'une interface de séparation, l'insertion d'une lame entre les deux substrats et l'application par ladite lame d'un effort d'écartement sur les substrats aura pour effet de séparer les substrats le long de ladite interface. Cependant, on rencontre fréquemment des situations dans lesquelles la structure comporte plus d'une interface de séparation. La figure 1A illustre schématiquement une telle situation, dans laquelle la structure S est formée d'un premier substrat Si et d'un second substrat S2 et comprend deux interfaces de séparation 11, 12 présentant respectivement des énergies de rupture y1, y2. Par exemple, les substrats Si et S2 peuvent avoir été collés le long de l'interface 12, tandis que l'interface 11 est une interface formée lors de l'épitaxie d'un matériau sur un support, ledit matériau et le support formant ensemble le substrat Si. Dans cet exemple, l'énergie y2 est inférieure à l'énergie y1. Dans ce cas, lorsque l'on insère une lame B entre les deux substrats Si, S2, la séparation aura lieu préférentiellement le long de l'interface 12 présentant l'énergie de rupture la plus faible. Or, ce n'est pas nécessairement selon cette interface que l'on souhaite effectuer la séparation.

Il peut en effet être préféré d'effectuer la séparation selon l'interface 11 dont l'énergie de rupture est plus élevée. Cependant, le mode d'insertion de la lame ne permet pas d'influer sur l'interface selon laquelle la séparation s'initie.

Dans d'autres cas, il est possible que l'une des interfaces soit exposée (c'est-à-dire débouche sur le bord de la structure), tandis qu'une autre interface n'est pas exposée (c'est-à-dire ne débouche pas sur le bord de la structure). La figure 1B illustre ce type de situation. La structure S est formée d'un premier substrat Si et d'un second substrat S2 et comprend deux interfaces de séparation 11, 12. Cependant, en raison par exemple du procédé de fabrication de la structure, seule l'interface 12 est exposée, l'interface 11 étant occultée par de la matière et ne débouchant donc pas au bord de la structure S. Ainsi, l'interface 12 peut être l'interface selon laquelle les substrats Si et S2 ont été collés, tandis que l'interface 11 peut avoir été formée préalablement dans le substrat Si, par exemple par épitaxie d'un matériau sur un support suivie d'une oxydation qui a pour effet de recouvrir la périphérie dudit matériau. Dans ce cas, lorsque l'on insère une lame B entre les deux substrats Si, S2, la séparation s'initiera sur le long de l'interface exposée 12, et se poursuivra le long de ladite interface, même si l'énergie de l'interface 11 est inférieure à celle de l'interface 12. Or, il peut être préféré au contraire d'effectuer la séparation le long de l'interface 11 qui n'est pas exposée. Un but de l'invention est donc de résoudre ces différents problèmes et de proposer un procédé de fabrication d'une structure par assemblage d'au moins deux substrats, ladite structure comprenant au moins deux interfaces de séparation, permettant de sélectionner l'interface selon laquelle la séparation devra ultérieurement avoir lieu. Un autre but de l'invention est également de fournir une structure comprenant au moins deux interfaces, permettant d'assurer que même si la séparation est amorcée sur une interface autre que l'interface souhaitée la séparation ait finalement lieu essentiellement sur l'interface souhaitée, celle ayant la plus faible énergie de rupture. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Conformément à l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'une structure par assemblage d'au moins deux substrats, l'un au moins de ces deux substrats étant destiné à être utilisé dans l'électronique, l'optique, l'optoélectronique et/ou le photovoltaïque, la structure comprenant au moins deux interfaces, en vue de la séparation ultérieure de ladite structure le long d'une interface choisie parmi lesdites interfaces, ladite séparation étant réalisée par l'insertion d'une lame entre lesdits substrats et l'application par ladite lame d'un effort d'écartement des deux substrats, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend un traitement d'une région périphérique d'au moins l'une desdites interfaces comprenant l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame, de sorte à favoriser la séparation le long de ladite interface choisie, ledit traitement comprenant : - un détourage localisé de l'interface choisie, de sorte à l'exposer au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame, et/ou - un endommagement localisé de l'interface choisie, de sorte à rendre son énergie de rupture inférieure à celle de la ou les autres interfaces ; et/ou - un scellement localisé d'au moins une interface autre que l'interface choisie ; et/ou - la formation localisée de défauts traversants dans une couche située entre au moins deux des dites interfaces, lesdits défauts étant aptes à transférer l'onde de séparation d'une interface présentant une énergie de rupture supérieure à celle de l'interface choisie vers ladite interface choisie.

Dans le présent texte, le terme "substrat" couvre un substrat mono ou multicouches et dont la périphérie présente un chanfrein sur lequel une lame peut prendre appui pour provoquer l'écartement de deux substrats. Par ailleurs, un substrat peut lui-même contenir une ou plusieurs interfaces. Une interface de séparation est définie dans le présent texte comme étant une frontière physique entre deux couches, selon laquelle une onde de séparation peut se propager. Il est entendu que les deux couches en question peuvent être en deux matériaux différents, lesdits matériaux pouvant être joints par tout type d'apport d'un matériau sur l'autre (notamment épitaxie, dépôt, collage, oxydation), ou bien former deux parties d'une couche plus épaisse, délimitées par une zone fragile (notamment contenant des bulles, des inclusions, etc.). Selon une forme d'exécution de l'invention, ledit détourage localisé est réalisé mécaniquement. De manière avantageuse, on supprime une région endommagée par ledit détourage mécanique par une gravure sélective du bord du substrat. Selon un mode de réalisation, ledit détourage localisé est réalisé chimiquement. Selon une forme d'exécution de l'invention, au moins deux interfaces sont exposées et en ce que l'on endommage l'interface choisie de sorte à diminuer l'énergie de rupture de ladite interface au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame.

L'endommagement peut être réalisé par une irradiation laser. De manière alternative, l'endommagement est obtenu par l'application d'ultrasons. De manière alternative, l'endommagement est réalisé par une gravure chimique sélective.

Selon une forme d'exécution de l'invention, au moins une interface autre que l'interface choisie est exposée, et en ce que l'on scelle ladite autre interface de sorte à augmenter son énergie de rupture au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame.

Ledit scellement peut être réalisé par une irradiation laser. Selon une forme d'exécution de l'invention, on forme des défauts traversants aptes à transférer l'onde de séparation d'une interface vers l'interface choisie présentant une énergie de rupture inférieure par irradiation laser, rayure mécanique ou gravure chimique d'une région périphérique d'une couche intercalée entre l'interface choisie et ladite autre interface. De manière avantageuse, lesdits défauts traversants sont des picots. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1A est une vue en coupe d'une structure comprenant deux interfaces exposées, présentant des énergies de rupture différentes, - la figure 1B est une vue en coupe d'une structure comprenant deux interfaces dont l'une est exposée et l'autre ne l'est pas, - la figure 2A illustre de manière schématique le détourage localisé d'un substrat en vue d'exposer l'interface selon laquelle on souhaite effectuer la séparation, avant l'assemblage à un autre substrat, - la figure 2B illustre de manière schématique deux modes de détourage chimique pouvant être effectués sur la structure en vue d'exposer l'interface selon laquelle on souhaite effectuer la séparation, - la figure 20 illustre schématiquement l'élimination par gravure chimique d'une zone endommagée par un détourage mécanique mis en oeuvre pour exposer l'interface selon laquelle on souhaite effectuer la séparation, - la figure 3A illustre schématiquement un endommagement localisé de l'interface choisie pour la séparation, - les figures 3B et 30 illustrent deux modes de réalisation de l'endommagement localisé, - la figure 4A illustre la mise en oeuvre d'une rugosification localisée des deux substrats au niveau de leur interface de séparation, - la figure 4B illustre le résultat d'une irradiation de la structure de la figure 3A, conduisant au scellement localisé de l'interface, de sorte à ne laisser exposée que l'interface choisie pour la séparation, - la figure 5A est une vue en coupe d'une structure illustrant le mécanisme de transfert de la séparation d'une interface à l'autre grâce à des défauts localisés, - la figure 5B est une vue de dessus de l'interface après la séparation, - la figure 50 est une photographie de la surface d'un substrat après un changement d'interface, - les figures 6A et 6B illustrent le principe de la séparation sous l'action d'une lame introduite entre les deux substrats, - la figure 7 illustre schématiquement la propagation d'une onde de séparation le long de l'interface.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Fabrication de la structure On décrira en premier lieu la fabrication d'une structure formée de deux substrats assemblés, qui comprend la mise en oeuvre d'un traitement permettant de sélectionner une interface de séparation parmi au moins deux interfaces présentes dans la structure. D'une manière générale, ledit traitement fait partie des traitements désignés par le terme générique d'ingénierie de bord de plaque (« edge of wafer (EOVV) engineering » selon la terminologie anglo-saxonne). Comme leur nom l'indique, ces traitements sont des traitements localisés visant à agir sur la périphérie de l'un et/ou l'autre des substrats. Selon la configuration des différentes interfaces présentes dans la structure, et notamment selon l'exposition et l'énergie de rupture de l'interface choisie par rapport à celles des autres interfaces, le traitement de bord de plaque peut prendre différentes formes, qui seront décrites successivement ci-après.

D'une manière générale, le traitement est mis en oeuvre sur une région périphérique d'au moins l'une desdites interfaces (ladite région comprenant l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame), de sorte à favoriser la séparation le long de l'interface choisie. Selon les cas, et notamment en fonction de la commodité de mise en oeuvre, le traitement peut être mis en oeuvre sur l'un et/ou l'autre des substrats avant leur assemblage pour former la structure, ou bien sur la structure déjà assemblée. Lorsque l'interface choisie n'est pas exposée en raison d'un recouvrement latéral par un matériau, le traitement peut comprendre un détourage localisé de l'interface choisie, de sorte à l'exposer au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame. Par « détourage », on entend l'élimination de matière dans une région périphérique d'un substrat. Lorsque l'interface présente une énergie de rupture supérieure à l'énergie d'au moins une autre interface, le traitement peut comprendre un endommagement localisé de l'interface choisie, de sorte à rendre son énergie de rupture inférieure à celle de la ou les autres interfaces. De manière alternative, il est possible d'imposer la séparation selon l'interface choisie en scellant localement au moins une autre interface, notamment une interface présentant une énergie de rupture plus faible. Par « sceller » on entend dans le présent texte le fait de mettre en oeuvre une liaison tellement intime du matériau présent de part et d'autre de l'interface que l'interface ne devient plus discernable dans la région considérée, n'offrant plus de guide à la propagation d'une onde de séparation. Il en résulte que lors de l'insertion de la lame dans la région de la structure où ladite interface a été localement scellée, la séparation ne s'initie pas au niveau de cette interface mais plutôt au niveau d'une interface exposée latéralement. Enfin, un mode de réalisation du traitement comprend la formation localisée de défauts dans une couche située entre au moins deux des dites interfaces, lesdits défauts étant aptes à transférer l'onde de séparation d'une interface vers l'interface choisie, qui présente une énergie de rupture inférieure. Lorsque l'interface choisie présente une énergie de rupture plus faible que les autres interfaces, ce mode de réalisation peut éventuellement être combiné à l'un des modes de réalisation précédents pour mieux garantir que l'onde de séparation, initiée sur l'interface choisie, ne se propage pas ultérieurement sur une autre interface.

Détourage localisé de l'interface La figure 2A illustre de manière schématique un détourage localisé d'une interface 11 non exposée latéralement dans un substrat Si, avant l'assemblage dudit substrat à un second substrat pour former la structure séparable. Un détourage mécanique de la partie du substrat Si permet d'exposer latéralement l'interface 11, ce qui, une fois que le substrat Si aura été assemblé au substrat, permettra de favoriser l'initiation de l'onde de séparation au niveau de cette interface 11 plutôt que le long de l'interface d'assemblage entre les deux substrats. Ce détourage mécanique est effectué au moyen d'un outil de type meule. Pour des raisons d'accessibilité de l'interface, ce détourage est de préférence mis en oeuvre sur le substrat Si qui comporte l'interface 11 à exposer. Le détourage peut être effectué sur toute la périphérie du substrat Si mais un détourage limité à la région d'insertion de la lame peut s'avérer suffisant. Ainsi, un détourage sur une amplitude angulaire de l'ordre de 5 à 30° autour de l'emplacement d'insertion de la lame est satisfaisant.

De manière alternative, un détourage chimique peut être mis en oeuvre. Un tel détourage peut être mis en oeuvre avant ou après l'assemblage des deux substrats.

Le schéma de gauche de la figure 2B illustre une structure comprenant un substrat Si contenant une interface non exposée latéralement 11, qui est l'interface choisie pour la séparation, et un substrat S2 collé au substrat Si par l'intermédiaire d'une interface 12. Chacun des deux substrats est entouré d'une couche d'oxyde (schématisées par les couches fines hachurées entourant Si et S2) ; par ailleurs, l'interface 11 a été recouverte, lors de la fabrication du substrat Si, par deux couches de silicium (couches de teinte claire). Le détourage chimique de l'interface 11 peut être réalisé de différentes manières. Pour exposer l'interface 11, on peut mettre en oeuvre, en référence au schéma (a) à droite de la figure 2B, une gravure chimique sélective de l'oxyde. Par exemple, si les substrats Si et S2 sont en silicium et que l'oxyde est de l'oxyde de silicium, une gravure à l'acide fluorhydrique (HF) permet de retirer l'oxyde à partir de la périphérie de la structure sans attaquer le silicium. Si la gravure est suffisamment profonde vers le centre de la structure, il est possible de graver l'oxyde du substrat Si sous le silicium recouvrant latéralement l'interface 11, créant ainsi une fente s'étendant de la périphérie de la structure jusqu'à la couche contenant l'interface 11. Par conséquent, l'insertion d'une lame conduira à l'écartement des substrats par rapport à ladite fente puis une fois que la couche contenant l'interface 11 aura été atteinte, la séparation aura lieu le long de ladite interface. De manière alternative, illustrée sur le schéma (b) à droite de la figure 2B, on peut mettre en oeuvre au contraire une gravure chimique sélective du silicium. Une gravure à l'hydroxyde de potassium (KOH) permet de retirer le silicium exposé à la périphérie de la structure, l'oxyde encapsulant les substrats Si et S2 formant dans ce cas une barrière de protection vis-à-vis de la gravure. Ces exemples sont donnés à titre illustratif et l'homme du métier est naturellement à même de définir les agents de gravure permettant une gravure sélective en fonction des matériaux en présence. Selon une forme d'exécution avantageuse de l'invention, le détourage mécanique décrit plus haut est suivi d'une gravure chimique de la région détourée. En effet, le détourage a pour effet de générer des micro-fissures dans le matériau restant (schématisées par la région hachurée P2 sur la figure 2C). Ces micro-fissures, qui fragilisent le matériau, sont alors susceptibles de provoquer la rupture du chanfrein lors de la mise en appui de la lame pour la séparation.

La mise en oeuvre d'une gravure chimique adaptée permet de retirer le matériau endommagé et de restaurer la résistance mécanique du substrat ainsi traité.

Par exemple, si la région détourée est en silicium, une gravure à l'hydroxyde de potassium (KOH) permet de retirer la portion de silicium endommagée sur quelques micromètres. Endommagement localisé de l'interface La figure 3A illustre une structure formée de deux substrats Si, S2 assemblés, qui comportent deux interfaces 11 et 12, qui sont toutes deux exposées latéralement. Les énergies de rupture desdites interfaces sont notées respectivement y1 et y2. Si les valeurs des énergies de rupture y1 et y2 sont voisines, l'insertion d'une lame entre les deux substrats Si et S2 risque d'initier la séparation selon l'une quelconque de ces interfaces, qui n'est pas nécessairement l'interface choisie. Si l'interface 11 est l'interface choisie pour la séparation, le traitement de bord de plaque comprend un endommagement localisé de l'interface 11, de sorte à diminuer localement son énergie de rupture pour que cette énergie diminuée, qui est notée y'1, soit inférieure non seulement à y1 mais aussi à y2.

Comme illustré à la figure 3B, un traitement limité à la région d'insertion de la lame (zone hachurée d'énergie y'1) est suffisant pour initier la séparation le long de l'interface 11 localement endommagée. Une fois initiée sur l'interface 11, l'onde de séparation tend ensuite à se propager selon ladite interface.

De manière alternative, illustrée à la figure 3C, il est également possible d'endommager l'interface 11 sur toute la périphérie du substrat (zone hachurée d'énergie y'1). Le traitement peut être tout traitement connu pour endommager une interface. Il peut être mis en oeuvre aussi bien avant qu'après l'assemblage des substrats.

Par exemple, ledit traitement peut consister en un traitement laser, un traitement ultrason, ou une attaque chimique sélective. Dans le cas d'un traitement laser, le faisceau laser est choisi de sorte à chauffer sélectivement l'interface à affaiblir, provoquant un endommagement de ladite interface et par conséquent la diminution de son énergie de rupture.

Ledit endommagement peut être, par exemple, la décomposition thermique d'un matériau présent à l'interface en une phase gazeuse. Dans le cas d'un traitement par ultrasons, les ultrasons ont pour effet de rompre les liaisons au niveau de l'interface à affaiblir. Le traitement par ultrasons est généralement appliqué en plongeant la structure dans un bain contenant un générateur d'ultrasons. Ces ultrasons, grâce à leur fréquence, font entrer en résonance certaines parties de la structure (piliers entre des cavités, par exemple) provoquant leur rupture.

Si les éléments sensibles aux ultrasons se trouvent à l'interface à ouvrir, ils provoquent l'affaiblissement de cette interface et donc son ouverture plus facile. Dans le cas d'une attaque chimique sélective, on grave un matériau de l'interface à affaiblir au moyen d'un agent de gravure approprié (par exemple, de l'acide fluorhydrique (HF) si le matériau est de l'oxyde). Lorsque les substrats sont déjà assemblés, ladite attaque chimique est effectuée latéralement, par la périphérie de l'interface exposée. Scellement localisé d'une interface autre pue l'interface choisie Selon un autre mode de réalisation on peut effectuer un scellement localisé d'une interface autre que l'interface choisie. Ceci est possible par exemple lorsque le matériau de part et d'autre de l'interface est un oxyde, par exemple un oxyde de silicium. De préférence, la portion de l'interface à traiter est non complètement fermée, par exemple en raison de la rugosité des matériaux en contact ou du fait d'une consolidation thermique incomplète de l'interface. L'irradiation de ladite interface par un laser a pour effet de fondre localement le matériau et d'assurer que l'interface ne soit localement plus discernable au sein du matériau. Pour des questions d'accessibilité de la zone à traiter, ce traitement est de préférence mis en oeuvre sur l'un et/ou l'autre des substrats avant leur assemblage. La figure 4A illustre ainsi deux substrats 51, S2 avant leur assemblage selon une interface 12 pour former la structure à séparer, L'interface 11 choisie pour la séparation est quant à elle déjà présente dans le substrat Si, et peut résulter d'un collage, d'une épitaxie, d'un dépôt, de la formation d'une zone de bulles, etc. Par exemple, le matériau présent de part et d'autre de l'interface 12 est de l'oxyde de silicium. On rugosifie localement la périphérie de chacun des substrats 51, S2, dans les régions respectives R1, R2.

Cette rugosification peut être mise en oeuvre chimiquement (par exemple, une gravure à l'acide fluorhydrique (HF) si la surface à rugosifier est un oxyde), mécaniquement (par exemple, par un polissage mécano-chimique (CMP) ou encore par dépôt du matériau prévu à l'interface. Ensuite, on irradie par un laser les régions ainsi rugosifiées, et l'on assemble les substrats Si et 52, de préférence par adhésion moléculaire. Il en résulte un scellement localisé de l'interface 12, schématisé à la figure 4B. Ceci revient à procurer localement à l'interface 12 une énergie de rupture y'2 supérieure à l'énergie de rupture y2 du reste de ladite interface.

Ainsi, quel que soit le rapport entre les énergies de rupture y1 et y2 des interfaces 11 et 12, l'obtention d'une énergie de rupture y'2 supérieure à l'énergie y1 permet d'initier l'onde de séparation selon l'interface 11 choisie, puisque c'est cette interface 11 qui, dans la région d'insertion de la lame, présente l'énergie de rupture la plus faible.

Formation localisée de défauts La figure 5A illustre un mode de réalisation dans lequel on forme des défauts dans une région périphérique d'une couche C située entre les deux interfaces de séparation possibles 11, 12 de la structure S. La couche C peut, par exemple, appartenir au substrat Si et avoir été collée au substrat S2 selon l'interface 12. L'interface selon laquelle on souhaite effectuer la séparation est l'interface 11. Dans cet exemple, l'énergie y2 de l'interface 12 est supposée supérieure à l'énergie y1 de l'interface 11. La séparation devrait donc s'effectuer le long de l'interface 11 choisie.

Cependant, il n'est pas exclu que, lors de l'insertion de la lame, la séparation s'initie selon l'interface 12. Dans cette éventualité, la formation de défauts D dans la couche C peut permettre de transférer l'onde de séparation de l'interface 12 vers l'interface 11, le chemin suivi par l'onde VV étant schématisé par les flèches.

Les défauts D sont de préférence des défauts traversant la couche C, de sorte à permettre à l'onde de séparation de rejoindre l'interface 11. Les défauts D agissent ainsi comme des guides de l'onde de séparation de l'interface 12 vers l'interface 11, quelle que soit l'épaisseur et quel que soit le matériau de la couche comprise entre les interfaces 11 et 12.

Différentes techniques permettent de générer des défauts traversants remplissant cette fonction de guidage. De manière non limitative, on peut citer un traitement laser du bord de la couche C, mais aussi une attaque chimique localisée, ou encore une gravure localisée. Ce traitement peut être mis en oeuvre aussi bien qu'avant qu'après l'assemblage des substrats. Néanmoins, pour des raisons pratiques (notamment l'accessibilité des surfaces à traiter), il peut être préférable de mettre en oeuvre ce traitement avant l'assemblage des substrats. Il est également possible de former des picots (ou « edge voids » selon la terminologie anglo-saxonne), qui sont des trous apparaissant dans une couche transférée en raison d'un mauvais collage sur le substrat receveur ; ce type de défaut est notamment susceptible de se produire dans les structures SOI (silicium sur isolant) par exemple.

Dans l'industrie des semi-conducteurs, on cherche à éviter ces picots car il s'agit de défauts qui entraînent la défaillance d'un composant électronique formés dans une couche qui en contient. En général, on met donc en oeuvre des procédés de collage optimisés pour éviter la formation de ces picots.

Au contraire, dans l'invention, on met en oeuvre un procédé de collage favorisant l'apparition de picots, comme par exemple un collage avec propagation rapide de l'onde de collage et/ou dans un environnement présentant un taux d'humidité élevé. En variante, des rayures effectuées à la surface de l'un des substrats constituent également des défauts adéquats.

Dans tous les cas, le traitement de formation des défauts est mis en oeuvre de sorte à les former le plus près possible du bord de la structure. La taille des défauts et l'étendue de la région dans laquelle on les rencontre peuvent varier. Pour la séparation, on insère la lame dans la région où ces défauts ont été créés.

Ainsi, même si l'onde de séparation s'initie sur l'interface 12 non choisie, cette onde rencontrera après un bref parcours des défauts qui la guideront vers l'interface 11 choisie. L'interface 11 présentant une énergie de rupture plus faible que celle de l'interface 12, l'onde de séparation continuera naturellement à se propager le long de l'interface 11 choisie.

Sur la figure 5B, on a représenté en vue de dessus d'une partie du substrat Si (correspondant à la région d'insertion de la lame) après séparation d'avec le substrat S2, en supposant que la séparation se soit initiée selon l'interface 12. La surface périphérique exposée est celle de l'interface 12 puis, dès qu'un défaut D a été rencontré par l'onde de séparation, celle-ci s'est propagée vers l'interface 11, qui est la surface principale exposée après la séparation. Une frontière F, qui relie les différents défauts D rencontrés par l'onde de séparation, délimite donc la surface exposée de l'interface 12 de la surface exposée de l'interface 11. Ladite frontière présente ainsi un profil que l'on peut assimiler à celui des lambeaux formés lorsque l'on arrache un matériau multicouches, tel qu'un papier peint par exemple. Cet effet est corroboré par la photographie présentée à la figure 5C, qui représente en vue de dessus la surface d'un substrat après la séparation d'avec un autre substrat. La flèche 1 signale la région d'insertion de la lame entre les substrats. Les zones plus sombres de la surface correspondent à des zones où la séparation a eu lieu selon l'interface 12 qui possède une énergie de rupture plus élevée, tandis que la zone plus claire de la surface correspond à la zone où la séparation a eu lieu selon l'interface 11 de plus faible énergie.

Par ailleurs, même si un défaut présent vers le centre du substrat entraîne ponctuellement un retour de l'onde de séparation vers l'interface 12, l'onde ne reste sur cette interface de plus forte énergie que sur une courte distance et revient rapidement sur l'interface 11 de plus faible énergie.

Ce phénomène est visible sur la figure 50, où l'on voit trois taches plus sombres correspondant à des régions dans lesquelles la séparation s'est effectuée selon l'interface 12 ; cependant, ces taches présentent une faible étendue. Séparation de la structure La structure fabriquée selon l'un des modes de réalisation exposés ci-dessous peut ensuite être séparée selon l'interface choisie en mettant en oeuvre le procédé suivant. Comme représenté sur les schémas des figures 6A et 6B, la séparation mécanique consiste à insérer une lame B, de préférence épaisse, entre les deux parties de la structure S, depuis la périphérie de celle-ci. Par épaisse, on entend le fait que la lame permet un écartement important des substrats, de sorte à permettre leur séparation physique sans entrer en contact avec les faces avant (c'est-à-dire les faces desdits substrats situées à l'interface), afin d'éviter de les endommager. Par ailleurs, la lame doit être insérée entre les substrats selon un plan parallèle au plan de l'interface de séparation.

Lors de la séparation, les substrats sont maintenus par un support agencé de telle sorte que l'un au moins des substrats soit susceptible de se déformer, afin d'éviter toute rupture des substrats. Ainsi, selon un mode de réalisation préféré, la structure est positionnée verticalement dans un dispositif de séparation qui comprend, dans sa partie inférieure, un organe de retenue de la structure et, dans sa partie supérieure, un organe de séparation mobile en translation verticale comprenant la lame, dans l'axe de l'organe de retenue. L'organe de retenue comprend une gorge présentant un fond et des bords inclinés de part et d'autre dudit fond. Le fond de la gorge est suffisamment large pour recevoir la structure assemblée sans exercer de contrainte sur celle-ci, tandis que les bords sont suffisamment hauts pour éviter toute chute des substrats après leur séparation. Le déplacement de la lame B en direction de l'intérieur de la structure provoque un effet de coin et l'écartement des deux parties de celle-ci (voir figure 6B). Cet écartement des deux parties sur une longueur L a pour effet d'initier la formation d'une onde de séparation ou onde d'ouverture.

Sur le schéma de la figure 7, on peut voir que cet écartement, initié en un point unique 1, crée une onde de séparation VV, qui se propage jusqu'à l'extrémité diamétralement opposée de la structure S, et qui devient rapidement rectiligne, avant d'atteindre le diamètre de la structure.

Dans la mesure où l'un des traitements de bord de plaque a été mis en oeuvre, selon la situation et l'énergie de rupture respectives de chaque interface, l'insertion de la lame a pour effet de favoriser l'initiation de l'écartement selon l'interface souhaitée.5

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une structure (S) par assemblage d'au moins deux substrats (51, S2), l'un au moins de ces deux substrats étant destiné à être utilisé dans l'électronique, l'optique, l'optoélectronique et/ou le photovoltaïque, la structure comprenant au moins deux interfaces (11, 12), en vue d'une séparation ultérieure de ladite structure (S) le long d'une interface (11) choisie parmi lesdites interfaces, ladite séparation étant réalisée par l'insertion d'une lame (B) entre lesdits substrats (51, S2) et l'application par ladite lame d'un effort d'écartement des deux substrats, caractérisé en ce qu'il comprend un traitement d'une région périphérique d'au moins l'une desdites interfaces (11, 12) comprenant l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame, de sorte à favoriser la séparation le long de ladite interface (11) choisie, ledit traitement comprenant : - un détourage localisé de l'interface (11) choisie, de sorte à l'exposer au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame, et/ou - un endommagement localisé de l'interface (11) choisie, de sorte à rendre son énergie de rupture inférieure à celle de la ou les autres interfaces (12) ; et/ou - un scellement localisé d'au moins une interface (12) autre que l'interface (11) choisie ; et/ou - la formation localisée de défauts traversants dans une couche située entre au moins deux des dites interfaces (11, 12), lesdits défauts étant aptes à transférer l'onde de séparation ('N) d'une interface (12) présentant une énergie de rupture supérieure à celle de l'interface (11) choisie vers ladite interface choisie (11).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit détourage localisé est réalisé mécaniquement.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on supprime une région (P2) endommagée par ledit détourage mécanique par une gravure sélective du bord du substrat.
4. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit détourage localisé est réalisé chimiquement.
5. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux interfaces (11, 12) sont exposées et en ce que l'on endommage l'interface (11) choisie de sorte à diminuer l'énergie de rupture (y1) de ladite interface (11) au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'endommagement est réalisé par une irradiation laser.
7. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'endommagement est obtenu par l'application d'ultrasons.
8. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'endommagement est réalisé par une gravure chimique sélective.
9. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une interface (12) autre que l'interface choisie (11) est exposée, et en ce que l'on scelle ladite autre interface (12) de sorte à augmenter son énergie de rupture (y'2) au moins à l'emplacement prévu pour l'insertion de la lame.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit scellement est réalisé par une irradiation laser.
11. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on forme des défauts traversants aptes à transférer l'onde de séparation d'une interface (12) vers l'interface (11) choisie présentant une énergie de rupture inférieure par irradiation laser, rayure mécanique ou gravure chimique d'une région périphérique d'une couche intercalée entre l'interface (11) choisie et ladite autre interface (12).
12. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les défauts traversants sont des picots.