FR3143841A1 - Process for preparing a stack for gluing - Google Patents
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Abstract
Titre : Procédé de préparation d’un empilement en vue d’un collage L’invention concerne un procédé de préparation d’un empilement (1) comprenant la fourniture d’un empilement comprenant un substrat (10) surmonté d’une pluralité de structures (1000). Chaque structure comprend un plot (100) comprenant un sommet (101) et au moins un flanc (103), une première couche (200) surmontant le substrat, la première couche recouvrant une partie du flanc du plot, une deuxième couche (300) recouvrant au moins le sommet du plot. La structure comprend une portion de retrait (500) recouvrant une partie supérieure (104) du flanc du plot et formée par au moins l’une parmi la première couche et la deuxième couche, et une portion de recouvrement (600), recouvrant une partie inférieure (105) du flanc et s’étendant depuis la portion de retrait. La portion de retrait est ensuite retirée en laissant en place la portion de recouvrement pour former une protrusion. Figure pour l’abrégé : Fig.2JTitle: Method for preparing a stack for bonding The invention relates to a method for preparing a stack (1) comprising providing a stack comprising a substrate (10) surmounted by a plurality of structures (1000). Each structure comprises a pad (100) comprising a top (101) and at least one side (103), a first layer (200) surmounting the substrate, the first layer covering part of the side of the pad, a second layer (300) covering at least the top of the stud. The structure comprises a recess portion (500) covering an upper part (104) of the side of the pad and formed by at least one of the first layer and the second layer, and a covering portion (600), covering a part lower (105) of the sidewall and extending from the withdrawal portion. The withdrawal portion is then removed leaving the covering portion in place to form a protrusion. Figure for abstract: Fig.2J
Description
La présente invention concerne la préparation d’un substrat, notamment en vue de son collage avec un autre substrat. Elle s’inscrit notamment dans la fabrication de dispositifs optoélectroniques et microélectroniques. Elle trouve par exemple pour application particulièrement avantageuse le domaine de l’assemblage d’un substrat présentant des éléments à base de cuivre avec un substrat recouvert d’un film de cuivre.The present invention relates to the preparation of a substrate, in particular with a view to bonding it with another substrate. It is particularly involved in the manufacturing of optoelectronic and microelectronic devices. For example, it finds a particularly advantageous application in the field of assembling a substrate containing copper-based elements with a substrate covered with a copper film.
L’assemblage de deux substrats est une opération très courante en microélectronique et optoélectronique. Un tel assemblage peut notamment avoir pour objectif de transférer des éléments, par exemple des photo-éléments tels des pixels, d’un substrat à un autre.The assembly of two substrates is a very common operation in microelectronics and optoelectronics. Such an assembly may in particular have the objective of transferring elements, for example photoelements such as pixels, from one substrate to another.
Une technique courante pour l’assemblage de deux substrats illustrée aux figures 1A à 1C repose sur un collage direct entre des protrusions 200’ à base d’un diélectrique, par exemple du SiO2, se trouvant à la surface d’un premier des deux substrats, et le deuxième substrat 2’. D’autres éléments du premier substrat 1’, typiquement des piliers de cuivre 100’, se trouvent en retrait par rapport aux protrusions 200’ en SiO2. Lors de l’étape d’assemblage des deux substrats, une étape de chauffage provoque une dilatation des piliers de cuivre. La dilatation des protrusions en SiO2ayant lieu parallèlement est moins importante que celle des piliers de cuivre. De ce fait, moyennant un juste dimensionnement du retrait des piliers par rapport aux protrusions en SiO2, les piliers se trouvent à la fin de l’étape de chauffage de niveau avec les protrusions en SiO2et au contact de la surface du deuxième substrat.A common technique for assembling two substrates illustrated in Figures 1A to 1C is based on direct bonding between protrusions 200' based on a dielectric, for example SiO 2 , located on the surface of a first of the two substrates, and the second substrate 2'. Other elements of the first substrate 1', typically copper pillars 100', are set back from the SiO 2 protrusions 200'. During the assembly step of the two substrates, a heating step causes expansion of the copper pillars. The expansion of the SiO 2 protrusions occurring in parallel is less significant than that of the copper pillars. Therefore, by correctly sizing the shrinkage of the pillars in relation to the SiO 2 protrusions, the pillars are at the end of the level heating step with the SiO 2 protrusions and in contact with the surface of the second substrate. .
Si ce procédé est fonctionnel dans certains contextes, il n’est cependant pas applicable à tous les substrats, et notamment pas lorsque ces derniers comportent des matériaux dont la température de fusion est inférieure à la température à laquelle le matériau des éléments en retrait peut présenter une expansion volumique. A titre d’exemple, la température de recuit du cuivre est de 350°C tandis que certains matériaux utilisés pouvant nécessiter de tels assemblages présentent des températures de fusion de l’ordre de 250°C. Il est donc impossible de mettre en œuvre cette solution lorsque ces matériaux sont impliqués.If this process is functional in certain contexts, it is however not applicable to all substrates, and in particular not when the latter include materials whose melting temperature is lower than the temperature at which the material of the recessed elements can present volume expansion. For example, the annealing temperature of copper is 350°C while certain materials used which may require such assemblies have melting temperatures of around 250°C. It is therefore impossible to implement this solution when these materials are involved.
L’étape de chauffage peut par ailleurs provoquer des problèmes de distorsions et contraintes mécaniques fortes au sein des substrats lorsque ces derniers contiennent des matériaux présentant des coefficients de dilatation thermique trop différents entre eux. Cela est notamment le cas lorsque le deuxième substrat comprend un support à base de verre recouvert d’un mince film de cuivre.The heating step can also cause problems with distortions and strong mechanical stresses within the substrates when the latter contain materials with thermal expansion coefficients that are too different from each other. This is particularly the case when the second substrate comprises a glass-based support covered with a thin copper film.
Un autre inconvénient de cette méthode réside en la précision requise dans le dimensionnement du retrait des piliers de cuivre par rapport aux protrusions SiO2. En effet, une variation dans la valeur de ce retrait, par exemple du fait d’aléas de fabrication, pourrait provoquer, au moment de la dilatation des piliers de cuivre, des décollements intempestifs au sein des substrats.Another disadvantage of this method lies in the precision required in the dimensioning of the shrinkage of the copper pillars in relation to the SiO 2 protrusions. Indeed, a variation in the value of this shrinkage, for example due to manufacturing hazards, could cause, at the time of expansion of the copper pillars, untimely detachments within the substrates.
Un objectif de la présente invention est donc de proposer un procédé de préparation d’un substrat en vue d’un assemblage avec un autre substrat, ce procédé ne nécessitant pas de soumettre le substrat à des températures élevées.An objective of the present invention is therefore to propose a process for preparing a substrate with a view to assembly with another substrate, this process not requiring subjecting the substrate to high temperatures.
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un procédé de préparation d’un empilement comprenant les étapes suivantes :
- fournir un empilement comprenant un substrat surmonté d’une pluralité de structures séparées par des tranchées, chaque structure comprenant :
- un plot comprenant un sommet et au moins un flanc,
- une première couche à base d’un premier matériau et surmontant le substrat, la première couche recouvrant une partie au moins du flanc du plot,
- une deuxième couche à base d’un deuxième matériau et recouvrant au moins le sommet du plot,
- une portion de retrait, recouvrant, de préférence en étant au contact direct de, une partie supérieure du flanc du plot, la partie supérieure du flanc s’étendant depuis le sommet du plot, la portion de retrait étant formée par au moins l’une parmi la première couche et la deuxième couche,
- une portion de recouvrement, recouvrant, de préférence en étant au contact direct de, une partie inférieure du flanc du plot et s’étendant depuis la portion de retrait, la portion de recouvrement étant formée par la première couche,
- retirer la deuxième couche,
- retirer la portion de retrait en laissant en place la portion de recouvrement de sorte à mettre à découvert la partie supérieure du flanc du plot, la partie supérieure du flanc du plot formant une protrusion au-delà de la portion de recouvrement.
- provide a stack comprising a substrate surmounted by a plurality of structures separated by trenches, each structure comprising:
- a stud comprising a vertex and at least one flank,
- a first layer based on a first material and surmounting the substrate, the first layer covering at least part of the side of the pad,
- a second layer based on a second material and covering at least the top of the pad,
- a withdrawal portion, covering, preferably being in direct contact with, an upper part of the flank of the stud, the upper part of the flank extending from the top of the stud, the withdrawal portion being formed by at least one among the first layer and the second layer,
- a covering portion, covering, preferably being in direct contact with, a lower part of the side of the stud and extending from the withdrawal portion, the covering portion being formed by the first layer,
- remove the second layer,
- remove the withdrawal portion while leaving the covering portion in place so as to expose the upper part of the flank of the stud, the upper part of the flank of the stud forming a protrusion beyond the covering portion.
La protrusion ainsi formée est propice à un collage sur une autre surface, par exemple la face supérieure d’un support de transfert.The protrusion thus formed is suitable for bonding to another surface, for example the upper face of a transfer support.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un empilement comprenant un substrat surmonté d’une pluralité de structures séparées par des tranchées, chaque structure comprenant :
- un plot comprenant un sommet et au moins un flanc,
- une première couche à base d’un premier matériau et surmontant le substrat, la première couche recouvrant une partie au moins du flanc du plot,
- une portion de recouvrement formée par la première couche, recouvrant, de préférence en étant au contact direct de, une partie inférieure du flanc du plot et laissant à découvert une partie supérieure du flanc du plot, la partie supérieure du plot formant une protrusion par rapport à la première couche.
- a stud comprising a vertex and at least one flank,
- a first layer based on a first material and surmounting the substrate, the first layer covering at least part of the side of the pad,
- a covering portion formed by the first layer, covering, preferably by being in direct contact with, a lower part of the side of the stud and leaving exposed an upper part of the flank of the stud, the upper part of the stud forming a protrusion relative to to the first layer.
Un troisième aspect de l’invention concerne un procédé de collage ou de report d’au moins un plot compris dans un empilement selon le deuxième aspect de l’invention sur un empilement de réception :
- Fournir un empilement selon le deuxième aspect de l’invention,
- Fournir un empilement de réception présentant une face supérieure,
- Réaliser un collage direct du sommet de l’au moins un plot de l’empilement sur la face supérieure de l’empilement de réception.
- Provide a stack according to the second aspect of the invention,
- Provide a receiving stack having an upper face,
- Directly bond the top of at least one stud of the stack to the upper face of the receiving stack.
Les protrusions formées lors du procédé de préparation permettent en effet, lors du procédé de collage, un collage efficace. Tout particulièrement, il n’est pas nécessaire de procéder à une étape de chauffage risquant de provoquer des distorsions et/ou contraintes mécaniques fortes au sein des empilements, comme cela était le cas dans l’art antérieur. Il est éventuellement possible de procéder à un recuit de consolidation après le collage direct pour améliorer l’adhésion entre les sommets des plots et la face supérieure de l’empilement de réception, mais un tel recuit s’effectue à des températures inférieures aux températures pour lesquelles des déformations mécaniques peuvent survenir.The protrusions formed during the preparation process indeed allow, during the bonding process, effective bonding. In particular, it is not necessary to carry out a heating step which risks causing distortions and/or strong mechanical stresses within the stacks, as was the case in the prior art. It is possibly possible to carry out consolidation annealing after direct bonding to improve adhesion between the tops of the pads and the upper face of the receiving stack, but such annealing is carried out at temperatures lower than the temperatures for which mechanical deformations may occur.
Par ailleurs, ce procédé de collage ne nécessite pas un contrôle dimensionnel supérieur au contrôle couramment accessible dans l’industrie.Furthermore, this bonding process does not require dimensional control greater than the control currently available in the industry.
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :The aims, objects, as well as the characteristics and advantages of the invention will emerge better from the detailed description of an embodiment of the latter which is illustrated by the following accompanying drawings in which:
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 ne sont pas représentatives de la réalité.The drawings are given as examples and are not limiting to the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate the understanding of the invention and are not necessarily on the scale of practical applications. In particular, the dimensions are not representative of reality.
Avant d’entamer une revue détaillée des modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :Before beginning a detailed review of the embodiments of the invention, the following are set out as optional characteristics which may possibly be used in combination or alternatively:
Selon un exemple, le substrat présente une face inférieure s’étendant principalement selon un plan transversal défini par une première direction et une deuxième direction, la protrusion présentant une hauteur Eprotselon une troisième direction perpendiculaire audit plan transversal, telle que Eprot ≤ 0.5*Eflanc , de préférence Eprot ≤ 0.3*Eflancet de préférence Eprot ≤ 0.1*Eflanc, Eflancétant la hauteur du flanc prise selon la direction Z. Eprotest ainsi mesurée, selon Z, entre une extrémité de la portion de recouvrement et le sommet du plot.According to one example, the substrate has a lower face extending mainly along a transverse plane defined by a first direction and a second direction, the protrusion having a height Eprotectionin a third direction perpendicular to said transverse plane, such that Eprotection ≤ 0.5*Eflank , preferably Eprotection ≤ 0.3*Eflankand preferably Eprotection ≤ 0.1*Eflank, Eflankbeing the height of the side taken in the direction Z. Eprotectionis thus measured, along Z, between one end of the covering portion and the top of the stud.
Selon un exemple, Eprot≥ 5 nm, de préférence Eprot≥ 10 nm. De préférence, Eprot≤ 50 nm, Eprot≤ 30 nm.According to one example, E prot ≥ 5 nm, preferably E prot ≥ 10 nm. Preferably, E prot ≤ 50 nm, E prot ≤ 30 nm.
Selon un exemple, le retrait de la deuxième couche et le retrait de la portion de retrait s’effectuent lors d’une unique étape de gravure.According to one example, the removal of the second layer and the removal of the removal portion are carried out during a single etching step.
Selon un mode de réalisation, la portion de retrait est formée uniquement par la première couche.According to one embodiment, the shrinkage portion is formed only by the first layer.
Selon un exemple, préalablement à l’étape de retrait, la première couche s’étend jusqu’au sommet du plot. Notamment, la deuxième couche peut ne pas recouvrir le flanc.According to one example, prior to the removal step, the first layer extends to the top of the pad. In particular, the second layer may not cover the sidewall.
Selon un exemple, le retrait de la portion de retrait s‘effectue par contrôle du temps, ainsi de préférence que par la sélectivité de gravure des différents matériauxAccording to one example, the removal of the removal portion is carried out by time control, as well as preferably by the etching selectivity of the different materials
Selon un mode de réalisation, la portion de retrait est formée en partie au moins par la deuxième couche. Ainsi, la deuxième couche recouvre une partie du flanc.According to one embodiment, the shrinkage portion is formed at least in part by the second layer. Thus, the second layer covers part of the sidewall.
Selon un exemple, la portion de retrait est formée uniquement par la deuxième couche. Cela permet de contrôler très précisément la hauteur de la protrusion obtenue avec le retrait de la couche de retrait. Cela permet d’avoir recours uniquement à des étapes très courantes et parfaitement maîtrisées dans l’industrie. Cela permet également de limiter le nombre d’étapes à mettre en œuvre pour retirer la portion de retrait. Cela se traduit ainsi par un gain de temps et un gain économique.According to one example, the shrinkage portion is formed only by the second layer. This allows very precise control of the height of the protrusion obtained with the removal of the shrinkage layer. This allows us to use only very common steps that are perfectly mastered in the industry. This also limits the number of steps required to remove the withdrawal portion. This translates into time and economic savings.
Selon un exemple, le retrait de la portion de retrait comprend la gravure de la deuxième couche sélectivement à la première couche. Le retrait de la portion de retrait s’effectue par exemple par gravure de la deuxième couche avec arrêt sur la première couche.According to one example, removing the removal portion includes etching the second layer selectively to the first layer. The withdrawal portion is removed, for example, by etching the second layer with stopping on the first layer.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la fourniture de l’empilement comprend les étapes suivantes :
- Former la première couche,
- Former le plot,
- Former la deuxième couche,
- Après la formation de la première couche et préalablement à la formation du plot, former une première sous-couche de la deuxième couche, la première sous-couche surmontant la première couche,
- Après la formation du plot, former une deuxième sous-couche de la deuxième couche, la deuxième sous-couche surmontant au moins le plot.
- Form the first layer,
- Form the block,
- Form the second layer,
- After the formation of the first layer and prior to the formation of the pad, form a first sub-layer of the second layer, the first sub-layer surmounting the first layer,
- After the formation of the stud, form a second sub-layer of the second layer, the second sub-layer surmounting at least the stud.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la fourniture de l’empilement comprend les étapes suivantes :
- Former la première couche,
- Former le plot,
- Former la deuxième couche,
- Form the first layer,
- Form the block,
- Form the second layer,
Selon un exemple, les plots sont formés d’un troisième matériau, le troisième matériau étant à base de l’un parmi du cuivre, de l’aluminium, du tungstène et du titane . According to one example, the pads are formed of a third material, the third material being based on one of copper, aluminum, tungsten and titanium .
Selon un exemple, le premier matériau est à base de l’un parmi : le SiO2, le SiN et le Si.According to one example, the first material is based on one of: SiO2, SiN and Si.
Selon un exemple, le deuxième matériau est à base de l’un parmi le SiN, le SiO2, et le Si . According to one example, the second material is based on one of SiN, SiO2, and Si .
Il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, les termes « sur », « surmonte », « recouvre », « sous-jacent », en « vis-à-vis » et leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt, le report, le collage, l’assemblage ou l’application d’une première couche sur une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l’une de l’autre, mais signifie que la première couche recouvre au moins partiellement la deuxième couche en étant, soit directement à son contact, soit en étant séparée d’elle par au moins une autre couche ou au moins un autre élément.It is specified that, in the context of the present invention, the terms "on", "surmounts", "covers", "underlying", "vis-à-vis" and their equivalents do not necessarily mean "at the contact of”. For example, the deposition, transfer, gluing, assembly or application of a first layer on a second layer does not necessarily mean that the two layers are in direct contact with each other, but means that the first layer at least partially covers the second layer by being either directly in contact with it or by being separated from it by at least one other layer or at least one other element.
Une couche peut par ailleurs être composée de plusieurs sous-couches d’un même matériau ou de matériaux différents.A layer can also be composed of several sub-layers of the same material or of different materials.
On entend par un substrat, une couche, un dispositif, « à base » d’un matériau M, un substrat, une couche, un dispositif comprenant ce matériau M uniquement ou ce matériau M et éventuellement d’autres matériaux, par exemple des éléments d’alliage, des impuretés ou des éléments dopants. Ainsi un matériau à base d’un matériau III-N peut comprendre un matériau III-N additionné de dopants. De même, une couche à base de GaN comprend typiquement du GaN et des alliages d’AlGaN ou d’InGaN.By a substrate, a layer, a device, “based” on a material M, is meant a substrate, a layer, a device comprising this material M only or this material M and possibly other materials, for example elements alloy, impurities or doping elements. Thus a material based on a III-N material can include a III-N material with added dopants. Likewise, a GaN-based layer typically comprises GaN and AlGaN or InGaN alloys.
Le terme « matériau III-V » fait référence à un semi-conducteur composé d’un ou plusieurs éléments de la colonne III et de la colonne V du tableau périodique de Mendeleïev. On compte parmi les éléments de la colonne III le bore, le gallium, l’aluminium ou encore l’indium. La colonne V contient par exemple l’azote, l’arsenic, l’antimoine et le phosphore.The term "III-V material" refers to a semiconductor composed of one or more elements from column III and column V of the Mendeleev periodic table. The elements in column III include boron, gallium, aluminum and indium. Column V contains, for example, nitrogen, arsenic, antimony and phosphorus.
On entend par « gravure sélective vis-à-vis de » ou « gravure présentant une sélectivité vis-à-vis de » une gravure configurée pour enlever un matériau A ou une couche A vis-à-vis d’un matériau B ou d’une couche B, et présentant une vitesse de gravure du matériau A supérieure à la vitesse de gravure du matériau B. La sélectivité est le rapport entre la vitesse de gravure du matériau A sur la vitesse de gravure du matériau B. La sélectivité entre A et B est notée SA:B.By “selective etching with respect to” or “etching exhibiting selectivity with respect to” is meant an etching configured to remove a material A or a layer A with respect to a material B or d. 'a layer B, and having an etching speed of material A greater than the etching speed of material B. The selectivity is the ratio between the etching speed of material A to the etching speed of material B. The selectivity between A and B is denoted SA:B.
La rugosité d’une surface est un paramètre caractérisant l’état de cette surface. Elle est le plus souvent associée en tribologie à la profondeur caractéristique des stries sillonnant la surface. La rugosité d’une surface est notée Ra et s’exprime typiquement en µm (1 µm = 10-6m) ou nm (1 nm = 10-9m).The roughness of a surface is a parameter characterizing the state of this surface. It is most often associated in tribology with the characteristic depth of the striations crisscrossing the surface. The roughness of a surface is noted Ra and is typically expressed in µm (1 µm = 10 -6 m) or nm (1 nm = 10 -9 m).
Un repère, de préférence orthonormé, comprenant les axes X, Y, Z est représenté en figures 1A, 2A, 3A, 4A, 5A et 5B. Ce repère est applicable par extension aux autres figures.A reference frame, preferably orthonormal, comprising the axes X, Y, Z is represented in Figures 1A, 2A, 3A, 4A, 5A and 5B. This reference is applicable by extension to other figures.
Dans la présente demande de brevet, on parlera préférentiellement d’épaisseur pour une couche et de hauteur pour une structure ou un dispositif. La hauteur est prise perpendiculairement au plan transversal XY. L’épaisseur est prise selon une direction normale au plan d’extension principal de la couche. Ainsi, une couche présente typiquement une épaisseur selon Z, lorsqu’elle s’étend principalement le long du plan transversal XY, et un élément en saillie, par exemple une tranchée d’isolation, présente une hauteur selon Z. Les termes relatifs « sur », « sous », « sous-jacent » se réfèrent préférentiellement à des positions prises selon la direction Z.In this patent application, we will preferentially speak of thickness for a layer and height for a structure or a device. The height is taken perpendicular to the transverse plane XY. The thickness is taken in a direction normal to the main extension plane of the layer. Thus, a layer typically has a thickness along Z, when it extends mainly along the transverse plane XY, and a projecting element, for example an insulation trench, has a height along Z. The relative terms "on », “under”, “underlying” refer preferentially to positions taken in the Z direction.
Les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient « à 10% près, de préférence à 5% près ».The terms “substantially”, “approximately”, “of the order of” mean “within 10%, preferably within 5%”.
Une première étape du procédé selon l’invention consiste en la fourniture d’un empilement 1 comprenant un substrat 10 et une pluralité de structures 1000 surmontant le substrat 10 et séparées par les tranchées 400.A first step of the method according to the invention consists of providing a stack 1 comprising a substrate 10 and a plurality of structures 1000 surmounting the substrate 10 and separated by the trenches 400.
Le substrat 10 présente une face inférieure 12 s’étendant principalement dans un plan transversal XY défini par une première direction X et une deuxième direction Y. Le substrat 10 peut également comprendre une couche émettrice 15 comprenant une pluralité d’éléments photoémetteurs. Les éléments photoémetteurs peuvent par exemple être des nanofils ou microfils actifs formant des LED ou micro-LED. Il peut par exemple s’agir de LED standards à deux dimensions (LEDS 2D). Les éléments photoémetteurs présentent typiquement une forme allongée selon une troisième direction Z perpendiculaire au plan transversal XY.The substrate 10 has a lower face 12 extending mainly in a transverse plane XY defined by a first direction The photoemitting elements can for example be active nanowires or microwires forming LEDs or micro-LEDs. These can, for example, be standard two-dimensional LEDs (2D LEDS). The photoemitting elements typically have an elongated shape in a third direction Z perpendicular to the transverse plane XY.
Les structures 1000 présentent une forme cylindrique, de préférence celle d’un cylindre droit dont les droites génératrices s’étendent selon la troisième direction Z. Les structures 1000 ont typiquement une section rectangulaire, de préférence carrée, dans un plan parallèle au plan transversal XY, comme représenté sur les figures 5A et 5B.The structures 1000 have a cylindrical shape, preferably that of a straight cylinder whose generating lines extend in the third direction Z. The structures 1000 typically have a rectangular section, preferably square, in a plane parallel to the transverse plane XY , as shown in Figures 5A and 5B.
Les structures 1000 sont séparées les unes des autres par des tranchées 400. Ces tranchées sont typiquement rectilignes. Les tranchées 400 peuvent par exemple comprendre une première série de tranchées 400a et une deuxième série de tranchées 400b, les tranchées 400b de la deuxième série étant perpendiculaires aux tranchées 400a de la première série. Les tranchées 400a de la première série s’étendent par exemple selon la première direction X et celles de la deuxième série selon la deuxième direction Y, comme représenté sur les figures 5A et 5B.The structures 1000 are separated from each other by trenches 400. These trenches are typically rectilinear. The trenches 400 may for example comprise a first series of trenches 400a and a second series of trenches 400b, the trenches 400b of the second series being perpendicular to the trenches 400a of the first series. The trenches 400a of the first series extend for example in the first direction X and those of the second series in the second direction Y, as shown in Figures 5A and 5B.
Chacune des structures 1000 surmontant le substrat 10 comprend un plot 100 présentant un sommet 101 et au moins un flanc 103 présentant une hauteur Eflancselon la troisième direction Z. Eflancest avantageusement supérieure à 500 nm, typiquement sensiblement égale à 1 µm.Each of the structures 1000 surmounting the substrate 10 comprises a pad 100 having a vertex 101 and at least one flank 103 having a height E flank in the third direction Z. E flank is advantageously greater than 500 nm, typically substantially equal to 1 µm.
Le sommet 101 du plot 100 s’étend avantageusement dans un plan dit supérieur 501, de préférence parallèle au plan transversal XY.The top 101 of the stud 100 advantageously extends in a so-called upper plane 501, preferably parallel to the transverse plane XY.
Le plot 100 a typiquement la forme d’un cylindre, de préférence un cylindre droit dont les droites génératrices définissant une ou plusieurs faces latérales du plot 100 s’étendent de préférence selon la troisième direction Z. Le plot 100 peut par exemple présenter une forme polygonale dans le plan transversal XY. Le plot 100 présente alors plusieurs faces latérales. Dans le cas particulier d’un plot 100 présentant une forme rectangulaire voire carrée dans le plan transversal XY, le plot 100 présente quatre faces latérales 103a, 103b, 103c, 103d, comme représenté sur la
Le plot 100 est de préférence à base d’un matériau métallique, par exemple du cuivre, de l’aluminium, du tungstène ou encore du titane.The pad 100 is preferably based on a metallic material, for example copper, aluminum, tungsten or even titanium.
Chaque plot 100 recouvre avantageusement au moins un élément photoémetteur compris dans la couche émettrice 15. Les éléments photoémetteurs se trouvent ainsi au droit des plots 100 en projection selon le plan transversal XY. Ils peuvent être en contact direct avec les plots 100, éventuellement par l’intermédiaire d’une couche dite couche contact 16 pouvant par exemple être à base d’aluminium, de titane ou de nitrure de titane.Each pad 100 advantageously covers at least one photo-emitting element included in the emitting layer 15. The photo-emitting elements are thus located to the right of the pads 100 in projection along the transverse plane XY. They can be in direct contact with the pads 100, possibly via a layer called contact layer 16 which can for example be based on aluminum, titanium or titanium nitride.
Chacune des structures comprend de plus une première couche 200 présentant une face supérieure 201 s’étendant de préférence dans un plan parallèle au plan transversal XY. Selon un exemple, la première couche 200 surmonte directement le substrat 10, c’est-à-dire que sa face inférieure 202 est au contact du substrat 10. Elle présente une épaisseur E200selon la troisième direction Z. La première couche 200 recouvre au moins une partie du flanc 103 du plot 100. Elle est ainsi au contact du plot 100 sur une hauteur Erecouvrement non nulle inférieure ou égale à la hauteur du flanc Eflanc.Each of the structures further comprises a first layer 200 having an upper face 201 preferably extending in a plane parallel to the transverse plane XY. According to one example, the first layer 200 directly surmounts the substrate 10, that is to say that its lower face 202 is in contact with the substrate 10. It has a thickness E200in the third direction Z. The first layer 200 covers at least part of the side 103 of the pad 100. It is thus in contact with the pad 100 over a height Erecovery non-zero less than or equal to the height of the sidewall Eflank.
Chacune des structures 1000 comprend en outre une deuxième couche 300 recouvrant au moins le sommet 101 du plot 100. Elle peut également recouvrir une partie au moins de la première couche 200. La deuxième couche 300 est de préférence en contact direct avec le sommet 101 du plot 100 et éventuellement la première couche 200. Elle présente une face supérieure 301 s’étendant de préférence dans un plan parallèle au plan transversal XY.Each of the structures 1000 further comprises a second layer 300 covering at least the top 101 of the pad 100. It can also cover at least part of the first layer 200. The second layer 300 is preferably in direct contact with the top 101 of the pad 100 and possibly the first layer 200. It has an upper face 301 preferably extending in a plane parallel to the transverse plane XY.
L’empilement 1 fourni lors du procédé selon l’invention peut par exemple être obtenu selon les étapes ci-dessous :
- Fournir un empilement primaire 1a comprenant, comme illustré à la
- Le substrat 10,
- Une première couche primaire 200a à base du premier matériau et recouvrant le substrat 10.
- Former dans la première couche primaire 200a des cavités 250 traversant entièrement la première couche primaire 200a selon la troisième direction Z. Cette étape est illustrée par les figures 2B et 2C.
- Remplir les cavités 250 par le troisième matériau, formant ainsi les plots 100 (figures 2E, 4C).
- Former une deuxième couche primaire 300a à base du deuxième matériau et surmontant les plots 100 et les premières couches 200 (figures 2F, 3A, 3F, 4D).
- Former les tranchées 400 traversant entièrement la deuxième couche primaire 300a et la première couche primaire 200a selon la troisième direction Z. La formation des tranchées 400 permet de singulariser et former les structures 1000, comme illustré en figures 2H, 3J, 4F. Elles séparent notamment les premières couches 200 formées dans la première couche primaire 200a, et les deuxièmes couches 300 formées dans la deuxième couche primaire 300a, qui feront chacune partie d’une structure 1000.
- Provide a primary stack 1a comprising, as illustrated in
- The substrate 10,
- A first primary layer 200a based on the first material and covering the substrate 10.
- Form cavities 250 in the first primary layer 200a completely passing through the first primary layer 200a in the third direction Z. This step is illustrated by Figures 2B and 2C.
- Fill the cavities 250 with the third material, thus forming the pads 100 (Figures 2E, 4C).
- Form a second primary layer 300a based on the second material and surmounting the pads 100 and the first layers 200 (Figures 2F, 3A, 3F, 4D).
- Form the trenches 400 completely crossing the second primary layer 300a and the first primary layer 200a in the third direction Z. The formation of the trenches 400 makes it possible to single out and form the structures 1000, as illustrated in Figures 2H, 3J, 4F. They separate in particular the first layers 200 formed in the first primary layer 200a, and the second layers 300 formed in the second primary layer 300a, which will each be part of a structure 1000.
Il est entendu cependant que l’empilement 1 peut être obtenu selon tout autre mode réalisation.It is understood, however, that stack 1 can be obtained according to any other embodiment.
Suite à la fourniture de l’empilement 1, une étape de retrait d’une portion de retrait 500 est mise en œuvre au niveau de chaque structure 1000.Following the supply of stack 1, a step of removing a withdrawal portion 500 is implemented at each structure 1000.
La portion de retrait 500 est formée par au moins l’une parmi la première couche 200 et la deuxième couche 300. Elle recouvre une partie supérieure 104 du flanc 103 du plot 100. Dit autrement, elle est adjacente, dans un plan parallèle au plan XY, au flanc 103 du plot 100, et ce en tout point de la partie supérieure 104 du flanc 103. La portion de retrait 500 est de préférence au contact direct de la partie supérieure 104 du flanc 103 du plot 100. Dans le cas particulier d’un plot 100 présentant plusieurs flancs, la partie supérieure 104 s’étendant avantageusement dans chacun des flancs 103 du plot 100.The withdrawal portion 500 is formed by at least one of the first layer 200 and the second layer 300. It covers an upper part 104 of the side 103 of the pad 100. In other words, it is adjacent, in a plane parallel to the plane XY, at the side 103 of the stud 100, and at any point of the upper part 104 of the side 103. The withdrawal portion 500 is preferably in direct contact with the upper part 104 of the side 103 of the stud 100. In the particular case of a pad 100 having several sides, the upper part 104 advantageously extending into each of the sides 103 of the pad 100.
La partie supérieure 104 du flanc 103 s’étend depuis le sommet 101 du plot 100. Plus précisément, la partie supérieure 104 s’étend depuis la ou les arêtes du plot 100 délimitant son sommet 101 et son flanc 103. Elle présente selon la troisième direction Z une hauteur E104. La portion de retrait 500 s’étend selon la troisième direction Z sur une distance inférieure à la hauteur du flanc 103. On a ainsi E104<Eflanc.The upper part 104 of the sidewall 103 extends from the top 101 of the stud 100. More precisely, the upper part 104 extends from the edge(s) of the stud 100 delimiting its top 101 and its sidewall 103. It presents according to the third direction Z a height E 104 . The withdrawal portion 500 extends in the third direction Z over a distance less than the height of the sidewall 103. We thus have E 104 <E sidewall .
La portion de retrait 500 peut ainsi s’étendre, selon la troisième direction Z, entre le plan supérieur 501 dans lequel s’étend le sommet 101 des plots 100, et un plan inférieur 502 s’étendant, selon la troisième direction Z, entre le plan transversal XY et le plan supérieur 501.The withdrawal portion 500 can thus extend, in the third direction Z, between the upper plane 501 in which the top 101 of the pads 100 extends, and a lower plane 502 extending, in the third direction Z, between the transverse plane XY and the upper plane 501.
Lors de l’étape de retrait de la portion de retrait 500, une portion de recouvrement 600 est laissée en place.During the step of removing the removal portion 500, a covering portion 600 is left in place.
La portion de recouvrement 600 est formée par la première couche 200. Elle recouvre une partie inférieure 105 du flanc 103 du plot 100. Dit autrement, elle est adjacente, dans un plan parallèle au plan XY, au flanc 103 du plot 100, et ce en tout point de la partie inférieure 105 du flanc 103. La portion de recouvrement 600 est de préférence au contact direct de la partie inférieure 105 du flanc 103 du plot 100.The covering portion 600 is formed by the first layer 200. It covers a lower part 105 of the side 103 of the pad 100. In other words, it is adjacent, in a plane parallel to the plane XY, to the side 103 of the pad 100, and this at any point of the lower part 105 of the sidewall 103. The covering portion 600 is preferably in direct contact with the lower part 105 of the sidewall 103 of the stud 100.
La portion de recouvrement 600 s’étend depuis la portion de retrait 500, c’est-à-dire que la partie supérieure 104 et la partie inférieure 105 du flanc 103 du plot 100 sont en contact.The covering portion 600 extends from the withdrawal portion 500, that is to say that the upper part 104 and the lower part 105 of the side 103 of the pad 100 are in contact.
La partie inférieure 105 du flanc 103 présente selon la troisième direction Z une hauteur E105. Selon un exemple, la portion de retrait 500 et la portion de recouvrement 600 recouvrent ensemble le flanc 103 du plot 100 sur toute la hauteur. On a alors E104+E105= Eflanc.The lower part 105 of the sidewall 103 has a height E 105 in the third direction Z. According to one example, the withdrawal portion 500 and the covering portion 600 together cover the side 103 of the stud 100 over the entire height. We then have E 104 +E 105 = E flank .
La partie inférieure 105 du flanc 103 est, lors du retrait de la portion de retrait 500, laissée recouverte par la portion de recouvrement 600.The lower part 105 of the sidewall 103 is, when removing the withdrawal portion 500, left covered by the covering portion 600.
Une fois la portion de retrait 500 retirée, la partie supérieure 104 du flanc 103 forme une protrusion au-delà de la portion de recouvrement 600. Le plot 100 est ainsi en saillie selon la troisième direction Z par rapport à au moins une partie restante de la première couche 200 correspondant à la portion de recouvrement 600.Once the withdrawal portion 500 has been removed, the upper part 104 of the sidewall 103 forms a protrusion beyond the covering portion 600. The stud 100 thus projects in the third direction Z with respect to at least one remaining part of the first layer 200 corresponding to the covering portion 600.
La protrusion formée présente une hauteur Eprotselon la troisième direction. Avantageusement, Eprotest supérieure ou égale à 5 nm.The protrusion formed has a height E prot in the third direction. Advantageously, E prot is greater than or equal to 5 nm.
Différents modes de réalisation du procédé selon l’invention vont maintenant être décrit plus en détails.Different embodiments of the method according to the invention will now be described in more detail.
Premier exemple de mise en œuvre du procédé selon l’inventionFirst example of implementation of the method according to the invention
Un premier mode de réalisation du procédé selon l’invention va maintenant être décrit en référence aux figures 2A à 2J.A first embodiment of the method according to the invention will now be described with reference to Figures 2A to 2J.
Une première étape consiste en la fourniture d’un empilement primaire 1a comprenant le substrat 10 et une première couche primaire 200a surmontant le substrat 10 (
Les cavités 250 sont ensuite remplies du troisième matériau. Il est par exemple possible de déposer une troisième couche primaire 100a de troisième matériau s’étendant dans les cavités 250, à l’aplomb des cavités 250 selon la troisième direction Z et au-dessus de la première couche primaire 200a (
Comme illustré à la
Un deuxième masque de gravure 60 est ensuite formé sur la deuxième couche primaire 300a (
Suite au dépôt du deuxième masque de gravure 60, des tranchées 400 sont formées au travers des ouvertures 65 dans la deuxième couche primaire 300a, la première couche primaire 200a, et éventuellement une portion du substrat 10 (
La formation des tranchées 400 permet de diviser la première couche primaire 200a en une pluralité de premières couches 200 et la deuxième couche primaire 300a en une pluralité de deuxième couches 300. On obtient ainsi l’empilement 1 comprenant le substrat 10 surmonté par les structures 1000, chaque structure 1000 comprenant un plot, une première couche 200 et une deuxième couche 300.The formation of the trenches 400 makes it possible to divide the first primary layer 200a into a plurality of first layers 200 and the second primary layer 300a into a plurality of second layers 300. We thus obtain the stack 1 comprising the substrate 10 surmounted by the structures 1000 , each structure 1000 comprising a pad, a first layer 200 and a second layer 300.
Dans ce mode de réalisation, dans chaque structure 1000, la première couche 200 et le plot 100 sont sensiblement de niveau selon la troisième direction Z. La deuxième couche 300 ne recouvre pas le flanc 103 du plot 100. Ainsi, comme illustré à la
Avantageusement, dans ce mode de réalisation, lors du retrait de la portion de retrait 500, on retire également une partie de la deuxième couche 300. Il est entendu que le retrait de la deuxième couche 300 s’entend comme le retrait des deuxièmes couches 300 de chaque structure 1000. Cette remarque s’étend à la mention de tous les autres éléments communs à toutes les structures 1000.Advantageously, in this embodiment, when removing the removal portion 500, a portion of the second layer 300 is also removed. It is understood that the removal of the second layer 300 is understood as the removal of the second layers 300 of each structure 1000. This remark extends to the mention of all other elements common to all structures 1000.
Le retrait de la portion de retrait 500 se fait par exemple lors de la même étape que le retrait de la deuxième couche 300. Il est par exemple possible de mettre en œuvre une gravure du premier matériau et du deuxième matériau sélective vis-à-vis du troisième matériau formant les plots 100. Cette gravure présente également de préférence une sélectivité entre le premier matériau et le deuxième matériau. Si l’on note V1la vitesse de gravure du premier matériau, V2la vitesse de gravure du deuxième matériau et V3la vitesse de gravure du troisième matériau, on a ainsi de préférence : V2> V1et V2> V3. De préférence, V2> 10*V1et/ou V2> 100*V3.The removal of the removal portion 500 is done for example during the same step as the removal of the second layer 300. It is for example possible to implement an etching of the first material and of the second material selective with respect to of the third material forming the pads 100. This etching also preferably presents selectivity between the first material and the second material. If we note V 1 the etching speed of the first material, V 2 the etching speed of the second material and V 3 the etching speed of the third material, we thus preferably have: V 2 > V 1 and V 2 > V 3 . Preferably, V 2 > 10*V 1 and/or V 2 > 100*V 3 .
La sélectivité entre les premier, deuxième et troisième matériau a pour conséquence directe la hauteur Eprotde la protrusion formée lors du retrait de la portion de retrait 500. Ainsi, la hauteur Eprotpeut être contrôlée par le choix de ces matériaux.The selectivity between the first, second and third materials has as a direct consequence the height E prot of the protrusion formed during the withdrawal of the withdrawal portion 500. Thus, the height E prot can be controlled by the choice of these materials.
Ce mode de réalisation se caractérise par sa simplicité de mise en œuvre, notamment car relativement peu d’étapes sont nécessaires à la formation de des protrusions.This embodiment is characterized by its simplicity of implementation, in particular because relatively few steps are necessary for the formation of protrusions.
Toutes les étapes décrites dans le cadre de ce premier mode de réalisation peuvent être mises en œuvre dans d’autres modes de réalisation du procédé selon l’invention. Les avantages que présentent ces étapes sont également transposables à d’autres modes de réalisation. Il est notamment possible d’utiliser une gravure sélective entre le premier, le deuxième et le troisième matériau telle que décrite plus haut pour la formation de la protrusion au cours d’autres variantes du procédé selon l’invention.All the steps described in the context of this first embodiment can be implemented in other embodiments of the method according to the invention. The advantages presented by these steps can also be transposed to other embodiments. It is in particular possible to use selective etching between the first, second and third material as described above for the formation of the protrusion during other variants of the process according to the invention.
Deuxième exemple de mise en œuvre du procédé selon l’inventionSecond example of implementation of the method according to the invention
Un deuxième mode de réalisation du procédé selon l’invention va maintenant être décrit en référence aux figures 3A à 3J.A second embodiment of the method according to the invention will now be described with reference to Figures 3A to 3J.
Une première étape consiste en la fourniture d’un empilement comprenant le substrat 10, une première couche primaire 200a surmontant le substrat 10 et une première sous-couche primaire 310a surmontant la première couche primaire 200a (
Un premier masque de gravure 50 présentant des ouvertures 55 est ensuite déposé sur la face supérieure 311a de la première sous-couche primaire 310a (
Suite à la formation des cavités secondaires 250’ dans la première couche primaire 200a et dans la première sous-couche primaire 310a, ces dernières sont remplies par le troisième matériau. Comme illustré aux figures 3F et 3G, il est par exemple possible de former une troisième couche primaire 100a s’étendant dans les cavités secondaires 250’, à l’aplomb des cavités secondaire 250’ selon la troisième direction Z et sur la première sous-couche primaire 310a (
Une deuxième sous-couche primaire 320a est ensuite formée sur, et de préférence au contact direct de, la face supérieure 311A de la première sous-couche primaire 310a et sur, et de préférence au contact direct de, le sommet 101 des plots 100 (
Des tranchées 400 sont ensuite formées dans la deuxième couche primaire 300a et la première couche primaire 200a. Les tranchées 400 traversent la deuxième couche primaire 300a sur toute son épaisseur. Elles traversent de préférence également la première couche primaire 200a sur toute son épaisseur.Trenches 400 are then formed in the second primary layer 300a and the first primary layer 200a. The trenches 400 pass through the second primary layer 300a over its entire thickness. They preferably also pass through the first primary layer 200a over its entire thickness.
La formation des tranchées 400 permet de diviser la première couche primaire 200a en une pluralité de premières couches 200 et la deuxième couche primaire 300a en une pluralité de deuxième couches 300. Plus exactement, la première sous-couche primaire 310a est divisées en une pluralité de premières sous-couches 310 des deuxièmes couches 300, et la deuxième sous-couche primaire 320a est divisées en une pluralité de deuxièmes sous-couches 320 des deuxièmes couches 300. Avantageusement, certaines au moins des tranchées 400 s’étendent dans le substrat 10. Cela peut permettre, selon les applications visées, de singulariser différentes zones du substrat 10, par exemple pour les isoler électriquement les unes des autres.The formation of the trenches 400 makes it possible to divide the first primary layer 200a into a plurality of first layers 200 and the second primary layer 300a into a plurality of second layers 300. More precisely, the first primary sub-layer 310a is divided into a plurality of first sub-layers 310 of the second layers 300, and the second primary sub-layer 320a is divided into a plurality of second sub-layers 320 of the second layers 300. Advantageously, at least some of the trenches 400 extend into the substrate 10. This can make it possible, depending on the targeted applications, to single out different zones of the substrate 10, for example to electrically isolate them from each other.
On obtient ainsi l’empilement 1 comprenant le substrat 10 surmonté par les structures 1000, chaque structure 1000 comprenant un plot, une première couche 200 et une deuxième couche 300 (
Comme décrit dans le cadre du premier mode de réalisation, les tranchées 400 peuvent être formées au travers d’ouvertures 65 d’un deuxième masque de gravure 60 déposé sur la deuxième couche primaire 300a (figures 3G et 3H). Ce deuxième masque de gravure 60 est avantageusement retiré après la formation des tranchées 400.As described in the context of the first embodiment, the trenches 400 can be formed through openings 65 of a second etching mask 60 deposited on the second primary layer 300a (Figures 3G and 3H). This second etching mask 60 is advantageously removed after the formation of the trenches 400.
Dans le cadre du deuxième mode de réalisation, la deuxième couche 300 – plus exactement la première sous-couche 310 de la deuxième couche 300 – recouvre une partie du flanc 103. Préalablement à l’étape de retrait, la première couche 200 s’étend sur une portion seulement du flanc 103 du plot 100 et ne s’étend pas jusqu’au sommet 101 du plot 100. Ainsi, pour une structure 100, la portion de retrait 500 est au moins formée par la première sous-couche 310 de la deuxième couche 300. Selon un exemple avantageux illustré à la
La portion de retrait 500 est retirée sélectivement par rapport au plot 100 après la formation des tranchées 400.The withdrawal portion 500 is selectively removed with respect to the pad 100 after the formation of the trenches 400.
Comme illustré par le passage de la
Dans ce deuxième mode de réalisation, les plots 100 se trouvent en saillie par rapport à la première couche primaire 200 dès leur formation. Cela vient du fait que les plots 100 sont formés dans les cavités secondaires 250’, délimitées, dans tout plan parallèle au plan transversal XY, d’une part par la première couche primaire 200a et d’autre part par la première sous-couche primaire 310a. La hauteur Eprotde la protrusion obtenue après retrait de la portion de retrait 500 est donc typiquement définie par l’épaisseur E310a, mesurée selon la troisième direction Z, de la première sous-couche primaire 310a. Notamment, si, pour une structure 1000, la couche de retrait 500 correspond à la première sous-couche 310 de la troisième couche 300, on a sensiblement Eprot= E310a.In this second embodiment, the pads 100 project from the first primary layer 200 as soon as they are formed. This comes from the fact that the pads 100 are formed in the secondary cavities 250', delimited, in any plane parallel to the transverse plane XY, on the one hand by the first primary layer 200a and on the other hand by the first primary sub-layer 310a. The height E prot of the protrusion obtained after removal of the shrinkage portion 500 is therefore typically defined by the thickness E 310a , measured in the third direction Z, of the first primary sub-layer 310a. In particular, if, for a structure 1000, the shrinkage layer 500 corresponds to the first sub-layer 310 of the third layer 300, we have approximately E prot = E 310a .
Un avantage du deuxième mode de réalisation est l’excellent contrôle de la hauteur Eprotde la protrusion. Comme mentionné précédemment, cette hauteur peut être définie dès le dépôt de la première sous-couche primaire 310a, or l’épaisseur d’une couche lors de son dépôt est un paramètre très bien maîtrisé dans l’industrie. On peut donc contrôler avec précision E310aet donc Eprot.An advantage of the second embodiment is the excellent control of the height E against protrusion. As mentioned previously, this height can be defined as soon as the first primary sub-layer 310a is deposited, but the thickness of a layer when it is deposited is a very well-controlled parameter in the industry. We can therefore precisely control E 310a and therefore E prot .
Ce mode de réalisation peut également permettre de former une protrusion présentant une hauteur Eprotparticulièrement importante. Le retrait du deuxième matériau formant la portion de retrait 500 sélectivement au troisième matériau formant le plot 100 peut en effet être réalisé sans difficulté sur une hauteur importante, typiquement de 50 à 200 nm.This embodiment can also make it possible to form a protrusion having a particularly large height E prot . The removal of the second material forming the removal portion 500 selectively from the third material forming the pad 100 can in fact be carried out without difficulty over a significant height, typically from 50 to 200 nm.
Toutes les étapes décrites dans le cadre de ce deuxième mode de réalisation peuvent être mises en œuvre dans d’autres modes de réalisation du procédé selon l’invention. Les avantages que présentent ces étapes sont également transposables à d’autres modes de réalisation. Il est notamment possible d’utiliser le principe d’un dépôt de la deuxième couche 300 en deux temps (première sous-couche 310 et deuxième sous-couche 320) et de la formation du plot 100 entre la formation première sous-couche primaire 310a et la formation de la deuxième sous-couche primaire 320a au cours d’autres variantes du procédé selon l’invention.All the steps described in the context of this second embodiment can be implemented in other embodiments of the method according to the invention. The advantages presented by these steps can also be transposed to other embodiments. It is in particular possible to use the principle of deposition of the second layer 300 in two stages (first sub-layer 310 and second sub-layer 320) and the formation of the pad 100 between the formation of the first primary sub-layer 310a and the formation of the second primary sublayer 320a during other variants of the method according to the invention.
Troisième exemple de mise en œuvre du procédé selon l’inventionThird example of implementation of the method according to the invention
Un troisième exemple de mode de réalisation du procédé selon l’invention va être décrit en référence aux figures 4A à 4H.A third example of an embodiment of the method according to the invention will be described with reference to Figures 4A to 4H.
Les étapes permettant d’obtenir le substrat 10 surmonté de la première couche primaire 200a comprenant des cavités 250 (
Une troisième couche primaire 100a est ensuite formée dans les cavités 250 et sur la face supérieure 201a de la deuxième couche primaire 200a. La troisième couche primaire 100a est de préférence conforme. Sa face supérieure 101a s’étend de préférence dans un plan parallèle au plan transversal XY.A third primary layer 100a is then formed in the cavities 250 and on the upper face 201a of the second primary layer 200a. The third primary layer 100a is preferably compliant. Its upper face 101a preferably extends in a plane parallel to the transverse plane XY.
Après la formation de la troisième couche primaire 100a, il est opéré un retrait des portions de la troisième couche primaire 100a surmontant la première couche primaire 200a. Cela permet de mettre à jour la face supérieure 201a de la première couche primaire 200a. Ce retrait permet également de singulariser la troisième couche primaire 100a en plots 100.After the formation of the third primary layer 100a, the portions of the third primary layer 100a surmounting the first primary layer 200a are removed. This makes it possible to update the upper face 201a of the first primary layer 200a. This withdrawal also makes it possible to single out the third primary layer 100a into blocks 100.
Ce retrait peut être effectué par amincissement, par exemple par CMP, de la première couche primaire 200a de la troisième couche primaire 100a. Un procédé de CMP peut en effet permettre d’amincir la première couche primaire 200a sélectivement à la troisième couche primaire 100a, moyennant un choix judicieux de la slurry (terme anglais signifiant « boue ») de CMP et du tampon (couramment désigné par le terme anglais de « pad ») de CMP.This removal can be carried out by thinning, for example by CMP, of the first primary layer 200a of the third primary layer 100a. A CMP process can in fact make it possible to thin the first primary layer 200a selectively to the third primary layer 100a, by means of a judicious choice of the slurry (English term meaning "mud") of CMP and the buffer (commonly referred to as English for “pad”) of CMP.
Selon un autre exemple, ce retrait est effectué, par exemple par gravure humide, au travers d’un masque présentant des ouvertures surplombant la première couche primaire 200a (non représenté sur les figures).According to another example, this removal is carried out, for example by wet etching, through a mask having openings overhanging the first primary layer 200a (not shown in the figures).
Comme illustré à la
Des tranchées 400 sont ensuite formées dans la deuxième couche primaire 300a et la première couche primaire 200a (
La formation des tranchées 400 permet de diviser la première couche primaire 200a en une pluralité de premières couches 200 et la deuxième couche primaire 300a en une pluralité de deuxième couches 300. Plus exactement, la première sous-couche primaire 310a est divisées en une pluralité de premières sous-couches 310 des deuxièmes couches 300, et la deuxième sous-couche primaire 320a est divisées en une pluralité de deuxièmes sous-couches 320 des deuxièmes couches 300.The formation of the trenches 400 makes it possible to divide the first primary layer 200a into a plurality of first layers 200 and the second primary layer 300a into a plurality of second layers 300. More precisely, the first primary sub-layer 310a is divided into a plurality of first sub-layers 310 of the second layers 300, and the second primary sub-layer 320a is divided into a plurality of second sub-layers 320 of the second layers 300.
On obtient ainsi l’empilement 1 comprenant le substrat 10 surmonté par les structures 1000, chaque structure 1000 comprenant un plot, une première couche 200 et une deuxième couche 300 (
Comme décrit dans le cadre du premier mode de réalisation, les tranchées 400 peuvent être formées au travers d’ouvertures 65 d’un deuxième masque de gravure 60 déposé sur la deuxième couche primaire 300a (figures 4E et 4F). Ce deuxième masque de gravure 60 est avantageusement retiré après la formation des tranchées 400.As described in the context of the first embodiment, the trenches 400 can be formed through openings 65 of a second etching mask 60 deposited on the second primary layer 300a (Figures 4E and 4F). This second etching mask 60 is advantageously removed after the formation of the trenches 400.
Dans le cadre du troisième mode de réalisation, la deuxième couche 300 recouvre une partie du flanc 103. Préalablement à l’étape de retrait, la première couche 200 s’étend sur une portion seulement du flanc 103 du plot 100 et ne s’étend pas jusqu’au sommet 101 du plot 100.In the context of the third embodiment, the second layer 300 covers part of the sidewall 103. Prior to the removal step, the first layer 200 extends over only a portion of the sidewall 103 of the stud 100 and does not extend not until summit 101 of plot 100.
Ainsi, pour une structure 100, la portion de retrait 500 est au moins formée par une partie de la deuxième couche 300. Selon un exemple avantageux illustré à la
La portion de retrait 500 est retirée sélectivement par rapport au plot 100 après la formation des tranchées 400.The withdrawal portion 500 is selectively removed with respect to the pad 100 after the formation of the trenches 400.
Comme illustré par le passage de la
Ce mode de réalisation peut également permettre de former une protrusion présentant une hauteur Eprotparticulièrement importante, potentiellement plus importante encore qu’en mettant en œuvre le deuxième mode de réalisation décrit précédemment. Le retrait du deuxième matériau formant la portion de retrait 500 sélectivement au troisième matériau formant le plot 100 peut en effet être réalisé sans difficulté sur une hauteur importante, typiquement 50 à 200 nm.This embodiment can also make it possible to form a protrusion having a particularly large height E prot , potentially even greater than by implementing the second embodiment described previously. The removal of the second material forming the removal portion 500 selectively from the third material forming the pad 100 can in fact be carried out without difficulty over a significant height, typically 50 to 200 nm.
Toutes les étapes décrites dans le cadre de ce deuxième mode de réalisation peuvent être mises en œuvre dans d’autres modes de réalisation du procédé selon l’invention. Les avantages que présentent ces étapes sont également transposables à d’autres modes de réalisation. Il est notamment possible d’utiliser le principe d’un amincissement par CMP pour former des plots 100 en saillie par rapport à la troisième couche primaire 100a puis une protection du sommet 101 des plots 100 au cours d’autres variantes du procédé selon l’invention.All the steps described in the context of this second embodiment can be implemented in other embodiments of the method according to the invention. The advantages presented by these steps can also be transposed to other embodiments. It is in particular possible to use the principle of thinning by CMP to form pads 100 projecting relative to the third primary layer 100a then protection of the top 101 of the pads 100 during other variants of the process according to the invention.
Dans tous les modes de réalisation précédemment décrits, lors de la formation des tranchées 400, le sommet 101 des plots 100 est recouverte par la deuxième couche primaire 300a. Cela a l’avantage protéger ce sommet 101 et notamment de permettre de conserver son niveau de rugosité de surface, qui pourrait être fortement impacté lors de la formation des tranchées 400.In all the embodiments described above, during the formation of the trenches 400, the top 101 of the pads 100 is covered by the second primary layer 300a. This has the advantage of protecting this summit 101 and in particular of making it possible to maintain its level of surface roughness, which could be strongly impacted during the formation of the trenches 400.
La rugosité de surface obtenue après amincissement de la deuxième couche primaire 300a ou des plots 100, selon le mode de réalisation, peut être contrôlée en ajustant certains paramètres d’amincissement. Notamment, la suspension de CMP, parfois appelée boue de CMP, pâte de CMP ou plus couramment « slurry » (terme anglais signifiant « boue ») de CMP, utilisée lors de l’étape d’amincissement peut être choisie en fonction de la rugosité de surface visée pour les plots 100. Ce choix peut tout particulièrement se faire en fonction de la dimension caractéristique, souvent nanométrique, des particules abrasives contenues dans la suspension de CMP. La suspension de CMP est avantageusement choisie pour que la rugosité de surface des plots 100 soit compatible avec leur collage avec une objet déterminé, en fonction des applications visées. Il peut par exemple s’agir d’un film mince à base du troisième matériau.The surface roughness obtained after thinning the second primary layer 300a or the pads 100, depending on the embodiment, can be controlled by adjusting certain thinning parameters. In particular, the CMP suspension, sometimes called CMP mud, CMP paste or more commonly "slurry" (English term meaning "mud") of CMP, used during the thinning step can be chosen according to the roughness surface area targeted for the pads 100. This choice can particularly be made according to the characteristic dimension, often nanometric, of the abrasive particles contained in the CMP suspension. The CMP suspension is advantageously chosen so that the surface roughness of the pads 100 is compatible with their bonding with a specific object, depending on the targeted applications. It can for example be a thin film based on the third material.
La rugosité R101du sommet 101 des plots 100 est avantageusement inférieure à 2 nm, de préférence inférieure à 1,5 nm.The roughness R 101 of the vertex 101 of the pads 100 is advantageously less than 2 nm, preferably less than 1.5 nm.
Par ailleurs, une autre caractéristique commune aux modes de réalisations décrits est le fait que l’étape d’amincissement de la troisième couche primaire 100A permettant d’obtenir les plots 1 (passage de la
Les retraits de matière précédemment mentionnés (formation des cavités 250, formation des tranchées 400, retrait de la portion de retrait 500, retrait de la deuxième couche 300…) peuvent être effectués par gravure humide. Le retrait des différents masques de gravure 50, 60 peut notamment se faire par décapage, plus couramment désigné par le terme anglais « stripping ».The previously mentioned removals of material (formation of cavities 250, formation of trenches 400, removal of the removal portion 500, removal of the second layer 300, etc.) can be carried out by wet etching. The removal of the different etching masks 50, 60 can in particular be done by stripping, more commonly referred to by the English term “stripping”.
A travers les différents modes de réalisation décrits ci-dessus, il apparaît clairement que l’invention propose un procédé de préparation d’un empilement en vue d’un assemblage avec un autre empilement ou substrat simple à mettre en œuvre. Il permet de mettre, au niveau de chaque structure 1000, une portion du plot 100 en protrusion par rapport à la première couche. Ces protrusions peuvent servir au collage ou au transfert de l’empilement sur un autre empilement ou substrat. Notamment, comme mentionné précédemment, le sommet 101 des plots 100 est protégé durant le procédé et conserve une rugosité adaptée à un collage direct.Through the different embodiments described above, it clearly appears that the invention proposes a method of preparing a stack with a view to assembly with another stack or substrate that is simple to implement. It makes it possible to place, at the level of each structure 1000, a portion of the pad 100 in protrusion relative to the first layer. These protrusions can be used for gluing or transferring the stack to another stack or substrate. In particular, as mentioned previously, the top 101 of the pads 100 is protected during the process and maintains a roughness suitable for direct bonding.
A travers les différents modes de réalisation décrits ci-dessus, il apparaît clairement que l’invention propose un empilement et un procédé de fabrication de cet empilement permettant un transfert efficace de structures d’un empilement à l’autre. La présence de protrusions selon l’invention permet en effet un collage efficace, d’un ou plusieurs plots ou structures vers un empilement de réception, ne nécessitant pas un contrôle dimensionnel supérieur au contrôle couramment accessible dans l’industrie, et ne nécessitant pas d’étape de chauffage risquant de provoquer des distorsions et/ou contraintes mécaniques fortes au sein des empilements.Through the different embodiments described above, it clearly appears that the invention proposes a stack and a method of manufacturing this stack allowing efficient transfer of structures from one stack to another. The presence of protrusions according to the invention in fact allows effective bonding of one or more pads or structures towards a receiving stack, not requiring dimensional control greater than the control currently accessible in the industry, and not requiring The heating step risks causing distortions and/or strong mechanical stresses within the stacks.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par l’invention.The invention is not limited to the embodiments previously described and extends to all the embodiments covered by the invention.
Claims (18)
- fournir un empilement (1) comprenant un substrat (10) surmonté d’une pluralité de structures (1000) séparées par des tranchées (400), chaque structure comprenant :
- un plot (100) comprenant un sommet (101) et au moins un flanc (103),
- une première couche (200) à base d’un premier matériau et surmontant le substrat (10), la première couche (200) recouvrant une partie au moins du flanc (103) du plot (100),
- une deuxième couche (300) à base d’un deuxième matériau et recouvrant au moins le sommet (101) du plot (100),
- une portion de retrait (500), recouvrant une partie supérieure (104) du flanc (103) du plot (100), la partie supérieure (104) du flanc (103) s’étendant depuis le sommet (101) du plot (100), la portion de retrait (500) étant formée par au moins l’une parmi la première couche (200) et la deuxième couche (300),
- une portion de recouvrement (600), recouvrant une partie inférieure (105) du flanc (103) du plot (100) et s’étendant depuis la portion de retrait (500), la portion de recouvrement (600) étant formée par la première couche,
- retirer la deuxième couche (300),
- retirer la portion de retrait (500) en laissant en place la portion de recouvrement (600) de sorte à mettre à découvert la partie supérieure (104) du flanc (103) du plot (100), la partie supérieure (104) du flanc (103) du plot (100) formant une protrusion au-delà de la portion de recouvrement (600).
- provide a stack (1) comprising a substrate (10) surmounted by a plurality of structures (1000) separated by trenches (400), each structure comprising:
- a stud (100) comprising a top (101) and at least one side (103),
- a first layer (200) based on a first material and surmounting the substrate (10), the first layer (200) covering at least part of the side (103) of the pad (100),
- a second layer (300) based on a second material and covering at least the top (101) of the pad (100),
- a recess portion (500), covering an upper part (104) of the sidewall (103) of the stud (100), the upper part (104) of the sidewall (103) extending from the top (101) of the stud (100) ), the shrinkage portion (500) being formed by at least one of the first layer (200) and the second layer (300),
- a covering portion (600), covering a lower part (105) of the side (103) of the stud (100) and extending from the withdrawal portion (500), the covering portion (600) being formed by the first layer,
- remove the second layer (300),
- remove the withdrawal portion (500) leaving the covering portion (600) in place so as to expose the upper part (104) of the sidewall (103) of the stud (100), the upper part (104) of the sidewall (103) of the stud (100) forming a protrusion beyond the covering portion (600).
- Former la première couche (200),
- Former le plot (100),
- Former la deuxième couche (300),
- Après la formation d’une première couche primaire (200a) destinée à former la première couche (200) et préalablement à la formation du plot (100), former une première sous-couche primaire (310a) d’une deuxième couche primaire (300a) destinée à former la deuxième couche (300), la première sous-couche primaire (310a) surmontant la première couche primaire (200a), la première sous-couche primaire (310a) étant conformée de sorte à ce qu’après une formation des tranchées (400) séparant les structures (1000) elle forme une première sous-couche (310) de la deuxième couche (300) recouvrant une partie du flanc (103) du plot (100) et formant la portion de retrait (500),
- Après la formation du plot (100), former une deuxième sous-couche primaire (320a) de la deuxième couche primaire (300a), la deuxième sous-couche primaire (320a) recouvrant la première sous-couche primaire (310a), la deuxième sous-couche primaire (320a) étant conformée de sorte à ce qu’après la formation des tranchées (400) séparant les structures (1000) elle forme une deuxième sous-couche (320) de la deuxième couche (300) surmontant au moins le plot (100).
- Form the first layer (200),
- Form the plot (100),
- Form the second layer (300),
- After the formation of a first primary layer (200a) intended to form the first layer (200) and prior to the formation of the pad (100), forming a first primary sublayer (310a) of a second primary layer (300a ) intended to form the second layer (300), the first primary sub-layer (310a) overlying the first primary layer (200a), the first primary sub-layer (310a) being shaped so that after formation of the trenches (400) separating the structures (1000) it forms a first sub-layer (310) of the second layer (300) covering part of the side (103) of the pad (100) and forming the withdrawal portion (500),
- After the formation of the pad (100), form a second primary sub-layer (320a) of the second primary layer (300a), the second primary sub-layer (320a) covering the first primary sub-layer (310a), the second primary sub-layer (320a) being shaped so that after the formation of the trenches (400) separating the structures (1000) it forms a second sub-layer (320) of the second layer (300) surmounting at least the plot (100).
- Former la première couche (200),
- Former le plot (100),
- Former la deuxième couche (300),
- sur le plot (100) et
- sur une première couche primaire (200a) conformée de sorte à former la première couche (200) après la formation des tranchées (400)
- Form the first layer (200),
- Form the plot (100),
- Form the second layer (300),
- on the pad (100) and
- on a first primary layer (200a) shaped so as to form the first layer (200) after the formation of the trenches (400)
- un plot (100) comprenant un sommet (101) et au moins un flanc (103),
- une portion de recouvrement (600) formée par une première couche (200) à base d’un premier matériau et surmontant le substrat (10), recouvrant une partie inférieure (105) du flanc (103) du plot (100) et laissant à découvert une partie supérieure (104) du flanc (103) du plot (100), la partie supérieure (104) du plot (100) formant une protrusion par rapport à la première couche (200).
- a stud (100) comprising a top (101) and at least one side (103),
- a covering portion (600) formed by a first layer (200) based on a first material and surmounting the substrate (10), covering a lower part (105) of the side (103) of the pad (100) and leaving discovered an upper part (104) of the side (103) of the pad (100), the upper part (104) of the pad (100) forming a protrusion relative to the first layer (200).
- Fournir un empilement (1) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes,
- Fournir un empilement de réception (20) présentant une face supérieure (21),
- Réaliser un collage direct du sommet (101) de l’au moins un plot (100) de l’empilement (1) sur la face supérieure (21) de l’empilement de réception (20).
- Provide a stack (1) according to any one of the two preceding claims,
- Providing a receiving stack (20) having an upper face (21),
- Directly bond the top (101) of the at least one pad (100) of the stack (1) to the upper face (21) of the receiving stack (20).
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- 2023-12-13 WO PCT/EP2023/085648 patent/WO2024126599A1/en unknown
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