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Patent 3161399 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 3161399
(54) English Title: PROCEDE DE COLLAGE DE PUCES A UN SUBSTRAT PAR COLLAGE DIRECT
(54) French Title: METHOD FOR BONDING CHIPS TO A SUBSTRATE BY DIRECT BONDING
Status: Examination
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • H01L 21/60 (2006.01)
(72) Inventors :
  • FOURNEL, FRANK (France)
  • SANCHEZ, LOIC (France)
  • MONTMAYEUL, BRIGITTE (France)
(73) Owners :
  • COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES
(71) Applicants :
  • COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES (France)
(74) Agent: ROBIC AGENCE PI S.E.C./ROBIC IP AGENCY LP
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(86) PCT Filing Date: 2020-12-17
(87) Open to Public Inspection: 2021-06-24
Examination requested: 2023-12-12
Availability of licence: N/A
Dedicated to the Public: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/EP2020/086664
(87) International Publication Number: WO 2021122909
(85) National Entry: 2022-06-09

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
FR1914956 (France) 2019-12-19

Abstracts

English Abstract

The method for bonding chips (100) to a substrate (101) by direct bonding comprises a step of providing a medium (105) where the chips (100) are in contact, the chips (100) which contact with the medium (105) being customised. Said bonding method comprises: - a step of forming a liquid film (103) on one face (104) of the substrate (101), - a step of bringing the chips (100) into contact with the liquid film (103), the contact between the chips (100) and the liquid film (103) causing the chips (100) to be attracted to the substrate (101), - a step of evaporating the liquid film (103) to bond the chips (100) to the substrate (101) by direct bonding.


French Abstract

Le procédé de collage de puces (100) à un substrat (101) par collage direct comporte une étape de fourniture d'un support (105) avec lequel les puces (100) sont en contact, les puces (100) en contact avec le support (105) étant individualisées. Ce procédé de collage comporte : - une étape de formation d'un film (103) liquide sur une face (104) du substrat (101), - une étape de mise en contact des puces (100) avec le film (103) liquide, la mise en contact des puces (100) avec le film (103) liquide provoquant une attraction des puces (100) vers le substrat (101), - une étape d'évaporation du film (103) liquide pour coller les puces (100) au substrat (101) par collage direct.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


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REVENDICATIONS
1. Procédé de collage de puces (100) à un substrat (101) par
collage direct,
le procédé de collage comportant une étape (E2) de fourniture d'un support
(105)
avec lequel les puces (100) sont en contact, les puces (100) en contact avec
le
support (105) étant individualisées,
caractérisé en ce que le procédé de collage comporte :
- une étape (El) de formation d'un film (103) liquide sur une face (104) du
substrat (101),
- une étape (E3) de mise en contact des puces (100) avec le film (103)
liquide, la
mise en contact des puces (100) avec le film (103) liquide provoquant une
attraction des puces (100) vers le substrat (101),
- une étape (E4) d'évaporation du film (103) liquide pour coller les puces
(100) au
substrat (101) par collage direct.
2. Procédé de collage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le
film
(103) liquide est un film d'eau désionisée.
3. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications 1 à 2,
caractérisé en ce que l'étape (El) de formation du film (103) liquide est
telle que
le film (103) liquide est déposé sur la face (104) du substrat (101) par
centrifugation.
4. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que l'étape (E3) de mise en contact des puces
(100) avec le film (103) liquide est assurée en rapprochant le substrat (101)
et le
support (105).
5. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte l'utilisation d'au moins une
butée
(107a, 107b) agencée entre le substrat (101) et le support (105) pour stopper
le
rapprochement assurant la mise en contact des puces (100) avec le film (103)
liquide d'où il résulte qu'au moment où ce rapprochement est stoppé :
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- les puces (100) sont en contact avec le film (103) liquide, et
- le film (103) liquide sépare chaque puce (100) du substrat (101).
6. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications
5 précédentes, caractérisé en ce que le support (105) est une poignée
rnécanique
sur laquelle reposent les puces (100).
7. Procédé de collage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la
poignée mécanique comporte des cavités (108), chaque puce (100) étant
10 positionnée dans une cavité (108) et dépassant de cette cavité (108), et
en ce
qu'il comporte une étape de retrait des puces (100) des cavités (108), l'étape
de
retrait des puces (100) étant mise en oeuvre après la mise en contact des
puces
(100) avec le film (103) liquide et avant le collage des puces (100) au
substrat
(101).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de
retrait
des puces (100) des cavités (108) est mise en uvre en écartant le support
(105)
et le substrat (101).
9. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que :
- le support (105) fourni comporte un film (112) adhésif sur lequel les
puces (100)
sont collées,
- le film (112) adhésif présente une élasticité telle qu'il se déforme au
cours de
l'étape (E4) d'évaporation,
- après collage des puces (100) au substrat (101), le procédé de collage
comporte
une étape de retrait du film (112) adhésif.
10. Procédé de collage selon la revendication 9, caractérisé
en ce que l'étape
de retrait du film (112) adhésif comporte une étape de traitement du film
(112)
adhésif par chauffe du film adhésif ou par exposition du film (112) adhésif à
un
rayonnement ultraviolet.
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11. Procédé de collage selon la revendication 5 et l'une quelconque des
revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un positionnement de la
butée (107a, 107b) sur la poignée mécanique et une mise en contact du substrat
(101) avec la butée (107a, 107b) après avoir positionné la butée (107a, 107b)
sur
la poignée mécanique, et en ce que, au moment du contact du substrat (101)
avec la butée (107a, 107b), les puces (100) sont en contact avec le film (103)
liquide.
12. Procédé de collage selon la revendication 5 et l'une quelconque des
revendication 9 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un collage de la butée
(107a, 107b) au film (112) adhésif et une mise en contact de la butée (107a,
107b) avec le substrat (101) après le collage de la butée (107a, 107b) au film
(112) adhésif, et en ce que, au moment du contact de la butée (107a, 107b)
avec
le substrat (101), les puces (100) sont en contact avec le film (103) liquide.
13. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications
précédentes caractérisé en ce que le substrat (101) est maintenu horizontal à
plus ou moins 1 degré au cours de l'étape (E4) d'évaporation.
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Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


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Procédé de collage de puces à un substrat par collage direct
Domaine technique de l'invention
Le domaine technique de l'invention concerne le collage de puces à un substrat
par collage direct, notamment dans le domaine de l'électronique et plus
particulièrement de la microélectronique.
État de la technique
Le document Advances on III-V on Silicon DBR and DFB Lasers for WDM
optical interconnects and Associated Heterogeneous Integration 200mm-wafer-
scale Technology de S. Menezo et al. publié dans 2014 IEEE Compound
Semiconductor Integrated Circuit Symposium (CSICS) conference décrit un
procédé de collage de puces par collage direct à une plaque réceptrice en
utilisant une poignée mécanique munie de cavités logeant les puces à coller à
la
plaque réceptrice. Un inconvénient de l'utilisation d'une poignée mécanique à
cavités pour loger les puces avant leur collage est que, si les puces n'ont
pas des
épaisseurs identiques et si les cavités n'ont pas des profondeurs identiques,
les
faces à coller des puces ne seront pas incluses dans un même plan : il en
résulte
que certaines puces pourraient ne pas se coller à la plaque réceptrice du fait
d'une absence de contact entre ces puces et la plaque réceptrice au cours d'un
rapprochement de la poignée mécanique et de la plaque réceptrice en vue de
coller les puces à la plaque réceptrice. Par ailleurs, un tel procédé de
collage de
puces ne permet pas d'aligner précisément chaque puce avec la plaque
réceptrice.
Dans le cadre du collage direct d'une puce à un substrat, la puce à coller
peut
être positionnée de manière adaptée en utilisant une technique d'auto-
alignement
par capillarité avec une goutte d'eau comme le décrit par exemple le document
Transfer and Non-Transfer Stacking Technologies Based on Chip-to-Wafer Self-
Asembly for High-Throughput and High-Precision Alignment and Microbump
Bonding de Takafumi FUKUSHIMA et al. publié dans IEEE 2015 International
3D Systems Integration Conference, TS7.4.1 à TS7.4.4. Cette technique d'auto-
alignement reste néanmoins complexe à mettre en oeuvre dans le sens où elle
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nécessite de prévoir sur la puce à coller des zones hydrophiles et hydrophobes
et
de prévoir une quantité d'eau adaptée afin d'assurer un positionnement adéquat
de la puce lors de son collage au substrat permis grâce à l'évaporation de
l'eau
interposée entre le substrat et la puce. Cette solution est donc difficile à
mettre en
oeuvre, en particulier si elle doit être appliquée pour du collage de
plusieurs puces
au substrat. Par ailleurs, cette solution présente aussi un coût non
négligeable car
elle nécessite de modifier la puce en y formant la structure hydrophobe.
Il existe donc un besoin de développer une solution fiable et facile à mettre
en
oeuvre pour coller des puces à un substrat par collage direct.
Objet de l'invention
L'invention a pour but de faciliter le collage de plusieurs puces à un
substrat.
A cet effet, l'invention est relative à un procédé de collage de puces à un
substrat
par collage direct, le procédé de collage comportant une étape de fourniture
d'un
support avec lequel les puces sont en contact, les puces en contact avec le
support étant individualisées. Ce procédé de collage est caractérisé en ce
qu'il
comporte une étape de formation d'un film liquide sur une face du substrat,
une
étape de mise en contact des puces avec le film liquide, la mise en contact
des
puces avec le film liquide provoquant une attraction des puces vers le
substrat,
une étape d'évaporation du film liquide pour coller les puces au substrat par
collage direct.
Ceci permet au procédé de collage d'assurer un collage des puces, aussi appelé
collage collectif des puces, au substrat tout en permettant, via le film
liquide,
d'absorber des différences de niveau entre les puces à coller. Plus
particulièrement, les différences de niveau sont des différences de niveau
entre
des faces de collage des puces, ces faces de collage étant destinées à venir
en
contact avec le substrat pour y être collées par collage direct.
Le procédé de collage peut comporter en outre une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes :
- le film liquide est un film d'eau désionisée ;
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- l'étape de formation du film liquide est telle que le film liquide est
déposé sur la
face du substrat par centrifugation ;
- l'étape de mise en contact des puces avec le film liquide est assurée en
rapprochant le substrat et le support ;
- le procédé de collage comporte l'utilisation d'au moins une butée agencée
entre
le substrat et le support pour stopper le rapprochement assurant la mise en
contact des puces avec le film liquide d'où il résulte qu'au moment où ce
rapprochement est stoppé : les puces sont en contact avec le film liquide et
le film
liquide sépare chaque puce du substrat ;
- le support est une poignée mécanique sur laquelle reposent les puces ;
- la poignée mécanique comporte des cavités, chaque puce étant positionnée
dans une cavité et dépassant de cette cavité, et le procédé de collage
comporte
une étape de retrait des puces des cavités, l'étape de retrait des puces étant
mise
en oeuvre après la mise en contact des puces avec le film liquide et avant le
collage des puces au substrat ;
- l'étape de retrait des puces des cavités est mise en oeuvre en écartant
le
support et le substrat ;
- le procédé de collage est tel que le support fourni comporte un film
adhésif sur
lequel les puces sont collées, le film adhésif présente une élasticité telle
qu'il se
déforme au cours de l'étape d'évaporation, et après collage des puces au
substrat, le procédé de collage comporte une étape de retrait du film adhésif
;
- l'étape de retrait du film adhésif comporte une étape de traitement du
film
adhésif par chauffe du film adhésif ou par exposition du film adhésif à un
rayonnement ultraviolet ;
- le procédé de collage comporte un positionnement de la butée sur la poignée
mécanique et une mise en contact du substrat avec la butée après avoir
positionné la butée sur la poignée mécanique, et, au moment du contact du
substrat avec la butée, les puces sont en contact avec le film liquide ;
- le procédé de collage comporte un collage de la butée au film adhésif et
une
mise en contact de la butée avec le substrat après le collage de la butée au
film
adhésif, et, au moment du contact de la butée avec le substrat, les puces sont
en
contact avec le film liquide ;
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- le substrat est maintenu horizontal à plus ou moins 1 degré, et
préférentiellement à plus ou moins 0,1 degrés, au cours de l'étape
d'évaporation.
D'autres caractéristiques et avantages pourront ressortir de la description
détaillée qui va suivre.
Description sommaire des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui
va
suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se
référant
aux dessins annexés et listés ci-dessous.
La figure 1 représente des puces collées à un substrat via un procédé de
collage
selon l'invention.
La figure 2 illustre schématiquement des étapes du procédé de collage selon un
mode de réalisation particulier de l'invention.
La figure 3 représente, vu de côté, un substrat sur lequel est formé un film
liquide.
La figure 4 illustre, vu de côté, un support pour puces supportant les puces à
coller au substrat.
La figure 5 illustre, selon un premier mode de réalisation de l'invention, une
étape
du procédé de collage où le support de la figure 4 est placé dans une machine.
La figure 6 illustre, selon le premier mode de réalisation, le report du film
liquide et
du substrat au-dessus du support.
La figure 7 illustre, selon le premier mode de réalisation, une saisie du
substrat
par un élément de support supérieur de la machine.
La figure 8 illustre, selon le premier mode de réalisation, un écartement du
substrat et du support.
La figure 9 illustre, selon le premier mode de réalisation, le résultat de
l'évaporation du film liquide ayant mené au collage des puces au substrat.
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La figure 10 illustre, dans le cadre d'un deuxième mode de réalisation du
procédé
de collage, une vue en coupe d'un support pour puces comportant un film
adhésif
auquel les puces sont collées.
La figure 11 illustre une vue de dessus du support de la figure 10.
5 La figure 12 illustre, selon le deuxième mode de réalisation, le
positionnement du
support de la figure 10, du substrat et du film liquide de la figure 3 dans
une
machine pour la mise en oeuvre du procédé de collage.
La figure 13 illustre, selon le deuxième mode de réalisation, une mise en
contact
des puces, collées au film adhésif, avec le film liquide formé sur le
substrat.
La figure 14 illustre, selon le deuxième mode de réalisation, le résultat de
l'évaporation du film liquide ayant mené au collage des puces au substrat.
La figure 15 illustre, selon le deuxième mode de réalisation, un traitement du
film
adhésif du support en vue de le décoller des puces.
La figure 16 illustre, selon le deuxième mode de réalisation, un pelage du
film
adhésif assurant son décollement par rapport aux puces.
La figure 17 illustre l'épaisseur en micromètres d'un film d'eau désionisée
pouvant
être obtenu sur un substrat selon un dépôt par centrifugation en fonction du
temps en secondes de la centrifugation.
Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes
éléments.
Description détaillée
Le collage direct correspond à un collage par adhésion moléculaire au cours
duquel deux surfaces adhèrent sans application de colle intermédiaire.
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Dans la présente description, par compris entre deux valeurs , il est
entendu
que les bornes définies par ces deux valeurs sont incluses dans la plage de
valeurs considérée.
Dans la présente description, un rapprochement de deux éléments ou un
rapprochement entre deux éléments correspond à les rendre plus proches dans
l'espace soit en rapprochant l'un des deux éléments vers l'autre des deux
éléments qui reste fixe, soit en rapprochant les deux éléments en les
déplaçant
tous les deux. Le même principe s'applique pour un écartement de deux
éléments.
Le procédé de collage de puces 100 à un substrat 101 par collage direct permet
par exemple d'obtenir ce qui est visible en figure 1 où les puces 100 sont
collées
au substrat 101. Le procédé de collage peut comporter les étapes visibles en
figure 2. Un exemple d'un premier mode de réalisation de ce procédé de collage
est illustré en figures 3 à 9 montrant notamment des vues latérales. Un
exemple
d'un deuxième mode de réalisation de ce procédé de collage est illustré en
figures 3 et 10 à 16 montrant notamment des vues latérales pour les figures 10
et
12 à 16 avec coupe partielle d'un support 105 et une vue de dessus pour la
figure
11.
Les puces 100 peuvent avoir subies des étapes technologiques de la
microélectronique (comme par exemple un dépôt de matériau, une
photolithographie, une gravure) ou non. Par exemple une puce ayant subie des
étapes technologiques de la microélectronique peut comporter un circuit et des
niveaux de routage. Les puces 100 peuvent comporter du, ou être à base de,
silicium, phosphure d'indium (InP), arséniure de gallium (GaAs), carbure de
silicium (SiC), silice, germanium, saphir, et ces puces 100 pouvant présenter
en
surface des couches de matériaux comme la silice, du nitrure de silicium, des
métaux comme le cuivre ou le titane, et toutes d'autres couches connues de la
microélectronique comme une couche de dioxyde d'hafnium (Hf02), de matériau
organosilicié (Si0C), de nitrure d'aluminium (AIN) ou de l'alumine (A1203).
Les
puces 100 peuvent être des puces électroniques aussi appelées dies en
langue anglaise.
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Le substrat 101 peut comporter, de préférence, des composants 102
électroniques (figure 1) à lier ou connecter, de préférence électriquement,
aux
puces 100 par collage direct de ces puces 100 au substrat 101. Le substrat 101
peut être une plaquette, aussi appelée tranche, par exemple de silicium et par
exemple obtenue après découpe d'un lingot de silicium, à laquelle des étapes
technologiques ont été appliquées pour former les composants 102
électroniques.
Le substrat 101 comportant les composants 102 électroniques est aussi appelé
substrat 101 fonctionnalisé. La figure 1 illustre notamment les puces 100
collées
par collage direct au substrat 101 comportant les composants 102
électroniques,
chaque composant 102 électronique étant par exemple collé à une seule des
puces 100. Selon l'exemple non limitatif représenté en figure 1, dix-huit
puces 100
sont connectées chacune à un composant 102 électronique correspondant.
Le procédé de collage comporte une étape El de formation d'un film 103 liquide
sur une face 104 du substrat 101. Ainsi, le procédé de collage peut au
préalable
de cette étape El comporter une étape de fourniture du substrat 101. Par
exemple, en figure 3, la face 104 du substrat 101 est celle sur laquelle les
puces
100 doivent être collées par collage direct. La face 104 du substrat 101 est
de
préférence plane. Le rôle de ce film 103 liquide va être d'attirer les puces
100,
notamment par capillarité, vers le substrat 101.
Le procédé de collage comporte aussi une étape E2 de fourniture d'un support
105 avec lequel les puces 100 à coller au substrat 101 sont en contact.
Autrement dit, l'étape E2 de fourniture permet de fournir le support 105 et
les
puces 100 alors en contact avec le support 105. Les figures 4 et 10 montrent
deux réalisations particulières du support 105 décrites plus en détails ci-
après et
pouvant être utilisées respectivement dans le premier mode de réalisation et
dans
le deuxième mode de réalisation. L'avantage d'un tel support 105 est de
pouvoir
présenter simultanément les puces 100 pour leur collage au substrat 101 en vue
de réaliser un collage collectif de ces puces 100 au substrat 101.
Les puces 100 en contact avec le support 105 sont individualisées. Il est
entendu
par puces 100 individualisées>) que ces puces 100 ne sont pas agencées au
sein d'une plaque, ou tranche, ayant permis leur formation. Notamment, les
puces
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100 individualisées sont des puces 100 découpées à partir d'une ou de
plusieurs
plaques, ceci pouvant induire que les puces 100 à coller au substrat 101 n'ont
pas toutes la même épaisseur rendant ainsi plus difficile le collage collectif
de ces
puces 100 au substrat 101.
Le procédé de collage comporte une étape E3 de mise en contact des puces 100
avec le film 103 liquide (figure 6 selon le premier mode de réalisation et
figure 13
selon le deuxième mode de réalisation), la mise en contact des puces 100 avec
le
film 103 liquide provoquant une attraction des puces 100 vers le substrat 101.
Cette attraction est une attraction par capillarité.
En particulier, dès qu'il y a contact entre les puces 100 et le film 103
liquide, les
forces de capillarité provoquent une attraction pour mettre les puces 100 à
une
distance d'équilibre par rapport au substrat 101.
En figure 2, l'étape E2 est représentée après l'étape E1 mais leur ordre n'a
pas
d'importance.
Le procédé de collage comporte aussi une étape E4 d'évaporation du film 103
liquide pour coller les puces 100 au substrat 101 par collage direct. En
particulier,
l'étape E4 d'évaporation permet l'évaporation du film 103 liquide avec lequel
les
puces 100 sont en contact. Ainsi, au terme de l'étape E4 d'évaporation du film
103 liquide, les puces 100 sont collées au substrat 101, notamment à la face
104
du substrat 101, par collage direct (figures 9 et 14). L'étape E4
d'évaporation
menant au collage des puces 100 est illustrée par le passage de la figure 8 à
la
figure 9 dans le cadre du premier mode de réalisation et par le passage de la
figure 13 à la figure 14 dans le cadre du deuxième mode de réalisation. En
fait, au
cours de l'étape E4 d'évaporation, la capillarité entre le film 103 liquide et
les
puces 100 est telle que les puces 100 sont maintenues par rapport au film 103
liquide jusqu'à mise en contact des puces 100 avec la face 104 du substrat
100,
notamment au terme de l'étape E4 d'évaporation, d'où il résulte la mise en
uvre
du collage direct. Autrement dit, le procédé de collage peut comporter une
étape
E5 de collage des puces 100 par collage direct mise en oeuvre au terme de
l'étape E4 d'évaporation.
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L'évaporation du film 103 liquide permet de diminuer le volume du film 103
liquide
et la capillarité continue d'assurer l'attraction des puces 100 vers le
substrat 101.
Il résulte de la mise en oeuvre des étapes El, E2, E3 et E4 que l'utilisation
du film
103 liquide permet de compenser des différences d'épaisseur des puces 100 ou
plus généralement des différences de niveau de faces 106 de collage des puces
100. Les faces 106 de collage des puces 100 sont les faces à mettre en contact
avec le substrat 101 pour y coller les puces 100. Chaque puce 100 comporte
donc une face 106 de collage (figures 4 à 16). Chaque face 106 de collage est,
de préférence, orthogonale à la direction de mesure de l'épaisseur de la puce
100
qui comporte cette face 106 de collage. Les faces 106 de collage n'étant pas
forcément dans un même plan quand les puces 100 sont en contact avec le
support 105, le film 103 liquide permet de prendre en charge la différence de
niveau entre les faces 106 de collage en vue de permettre la mise en contact
de
toutes les puces 100 avec le substrat 101. Par ailleurs, la mise en contact
des
puces 100 avec le film 103 liquide permet leur préhension par capillarité afin
d'ensuite les rapprocher du substrat 101 au fur et à mesure de l'évaporation
du
film 103 liquide jusqu'à la mise en contact des puces 100 avec le substrat 101
d'où il résultera le collage direct recherché.
Le film 103 liquide, tel qu'un exemple est visible en figure 3, est de
préférence un
film d'eau désionisée. L'eau désionisée présente l'avantage de ne pas laisser
de
résidus après évaporation. L'eau désionisée sous forme de film présente
l'avantage d'être compatible avec le substrat 101 lorsque ce dernier est
complètement hydrophile ou que sa face 104 est hydrophile, et avec les puces
100 lorsqu'elles sont complètement hydrophiles ou qu'au moins les faces 106 de
collage sont hydrophiles. Cela ne nécessite donc pas de prévoir une structure
à
zones hydrophiles et à zones hydrophobes complexe à réaliser, le procédé de
collage est alors simple à mettre en uvre.
De préférence, le film 103 liquide est continu dans le sens où il est présent
sur
l'ensemble d'une surface du substrat 101, par exemple cette surface étant
celle
de la face 104 du substrat 101, l'épaisseur du film 103 liquide pouvant varier
localement.
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L'épaisseur du film 103 liquide peut être comprise entre 10 pm et 100 pm. Bien
entendu, l'épaisseur du film 103 liquide sera adaptée en fonction de la
différence
de niveau entre les faces 106 de collage des différentes puces 100, notamment
pour éviter tout contact direct de l'une des puces 100 avec la surface du
substrat
5 101 avant l'étape E4 d'évaporation. Par exemple, pour un film 103 liquide
de 100
pm d'épaisseur, il est possible de pallier à des différences de niveau entre
les
faces 106 de collage des différentes puces à coller pouvant aller sans
l'atteindre
jusqu'à plus ou moins 50 pm.
Il résulte de ce qui a été décrit précédemment un besoin de trouver une
solution
10 pour former le film 103 liquide sur la face 104 du substrat 101 de
préférence tout
en assurant une épaisseur adaptée de ce film 103 liquide. Pour répondre à ce
besoin, l'étape El de formation du film 103 liquide peut être telle que le
film 103
liquide est déposé sur le substrat 101, notamment sur la face 104 du substrat
101, par centrifugation. La technique de dépôt par centrifugation est tout
particulièrement adaptée à l'obtention du film 103 liquide souhaité, notamment
lorsque le film 103 liquide est formé d'eau désionisée. Par exemple, un dépôt
par
centrifugation à 30 tours par minute et en prenant 20 secondes de
centrifugation
permet d'obtenir un film d'eau désionisée de l'ordre de 50 pm à 75 pm
d'épaisseur sur le substrat 101. La figure 17 donne un exemple d'épaisseur du
film 103 liquide formé d'eau désionisée (Epaisseur d'eau (pm)) qui peut être
obtenu lors d'une telle centrifugation en fonction du temps de la
centrifugation.
Ainsi, le temps de rotation du substrat 101 et la vitesse de rotation du
substrat
101, pour permettre le dépôt par centrifugation du film 103 liquide sur ce
substrat
101, permettent de contrôler l'épaisseur du film 103 liquide par exemple
compris
entre 10 pm et 100 pm.
De préférence, le film 103 liquide est tel qu'il présente un angle de contact
inférieur à 10 degrés, et de préférence inférieur à 5 degrés, sur le substrat
101.
De manière similaire, le film 103 liquide est tel qu'il présente un angle de
contact
inférieur à 10 degrés, et de préférence inférieur à 5 degrés, sur chacune des
puces 100. De tels angles de contact présentent l'avantage de garantir une
très
bonne hydrophilie et donc une importante force capillaire particulièrement
adaptées à la mise en oeuvre du procédé de collage.
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L'étape E3 de mise en contact des puces 100 avec le film 103 liquide peut être
assurée en rapprochant le substrat 101 et le support 105. Un tel rapprochement
présente l'avantage de rapprocher simultanément les puces 100 et le substrat
101 en vue de mettre ces puces 100 en contact avec le film 103 liquide qui
permettra ensuite, grâce à son évaporation, le collage direct recherché. La
figure
6 montre, selon le premier mode de réalisation, que ce rapprochement permet de
mettre en contact les puces 100 avec le film 103 liquide formé à la face 104
du
substrat 101. Le passage de la figure 12 à la figure 13 montre ce
rapprochement
dans le cadre du deuxième mode de réalisation.
L'évaporation du film 103 liquide permet un collage lent en comparaison avec
une
mise en contact directe, sans utilisation du film liquide, des puces avec le
substrat
sur lequel elles doivent être collées. Sans le film liquide, le collage est
donc rapide
et conduit à l'apparition de défauts dont l'apparition est limitée avec le
film 103
liquide.
II a été évoqué précédemment que l'évaporation du film 103 liquide permettait
de
mettre en contact les puces 100 avec le substrat 101. Il existe donc un besoin
de
s'assurer qu'a un moment donné les puces 100 soient en contact avec le film
103
liquide alors interposé entre chacune des puces 100 et le substrat 101 pour
que
cela soit l'évaporation du film 103 liquide qui amène les puces 100 au contact
du
substrat 101. Pour répondre à ce besoin, le procédé de collage peut comporter
l'utilisation d'au moins une butée 107a, 107b, aussi appelée cale, agencée
entre
le substrat 101 et le support 105 pour stopper le rapprochement assurant la
mise
en contact des puces 100 avec le film 103 liquide d'où il résulte qu'au moment

le rapprochement est stoppé : les puces 100 sont en contact avec le film 103
liquide, et le film 103 liquide sépare chaque puce 100 du substrat 101. Ainsi,
la ou
les butées 107a, 107b facilitent l'arrêt du rapprochement au bon moment. Les
figures 5 à 9 et 12 à 16 montrent l'utilisation de deux butées 107a, 107b.
Ensuite,
l'évaporation lente du film 103 liquide permet le rapprochement des puces 100
vers le substrat 101 jusqu'à obtenir le collage des puces 100 au substrat 101,
ceci
permettant de limiter l'apparition des défauts évoqués ci-dessus et
caractéristiques d'une mise en contact des puces avec le substrat directement
sans utilisation de film liquide.
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De préférence, lors du rapprochement du support 105 et du substrat 101, le
support 105 et le substrat 101 sont chacun maintenus horizontaux à plus ou
moins 1 degré et préférentiellement à plus ou moins 0,1 degré. Cette
horizontalité
du substrat 101 permet d'éviter au film 103 liquide de glisser sur le substrat
101.
Cette horizontalité présente aussi l'avantage de ne pas avoir besoin d'un film
103
liquide trop épais pour toucher l'ensemble des puces 100 avec ce film 103
liquide.
Ces horizontalités sont notamment aussi maintenues au moins jusqu'au collage
direct des puces 100 au substrat 101. Le film 103 liquide peut être maintenu à
l'aide des forces de capillarités sur le substrat 101, par exemple lorsque le
substrat 101 est retourné. L'utilisation d'une ou de plusieurs butées 107a,
107b
permet aussi de maintenir l'horizontalité et également de ne pas avoir besoin
d'un
film 103 liquide trop épais pour toucher l'ensemble des puces 100.
Ainsi, de manière préférée, le substrat 101, et de préférence sa face 104 qui
est
alors plane, est maintenu horizontal à plus ou moins 1 degrés, et
préférentiellement à plus ou moins 0,1 degré, au cours de l'étape E4
d'évaporation pour éviter au film 103 liquide de glisser sur le substrat 101
d'où il
résulterait aussi un désalignement des puces 100 par rapport au substrat 101.
Le support 105 peut être une poignée mécanique, par exemple formée par une
plaque notamment rigide, sur laquelle reposent les puces 100. Ainsi, le
contact
des puces 100 avec le substrat 101 peut être un contact par gravité par
exemple
ne nécessitant pas de fixation des puces 100 au substrat 101. Dans le cadre du
premier mode de réalisation la poignée mécanique est utilisée en tant que
support 105. L'avantage de l'utilisation d'une poignée mécanique est qu'elle
permet d'utiliser des techniques de nettoyage des puces 100 au préalable de
leur
collage au substrat 101 sans dégrader la poignée mécanique portant ces puces
100 lors du nettoyage, par exemple pour cela la poignée mécanique peut être en
silicium, dioxyde de silicium, saphir, germanium, carbure de silicium, alumine
ou
nitrure de silicium. Cette poignée peut être composée uniquement de l'un de
ces
matériaux ou au moins être revêtue de l'un de ces matériaux. Une technique de
nettoyage peut être un plasma 02 permettant de retirer une éventuelle
contamination hydrocarbure à la surface des puces 100. Une autre technique de
nettoyage peut être un traitement mégasonique permettant de retirer une
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contamination particulaire des puces 100 due à leur découpe. Le traitement
mégasonique est un traitement connu de la personne de l'art comme le montre
par exemple le document Innovative megasonic cleaning technology evaluated
through direct wafer bonding. de F. Fournel et al., publié dans ECS
Transactions, 33 (4) 495-500 (2010).
La poignée mécanique peut comporter des cavités 108 représentées chacune
schématiquement en pointillé en figures 4 à 9, chaque puce 100 étant
positionnée
dans une cavité 108 et dépasse de cette cavité 108, en particulier avant
l'étape
E3 de mise en contact des puces 100 avec le substrat 101. De préférence,
chaque cavité 108 de la poignée mécanique loge une seule des puces 100. Dans
ce cas, les puces 100 sont retirées/extraites des cavités 108 avant le collage
des
puces 100 au substrat 101 (figure 8). Ainsi, le procédé de collage peut
comporter
une étape de retrait des puces 100 des cavités 108 permettant ainsi de sortir
les
puces 100 des cavités 108, l'étape de retrait des puces 100 étant mise en
oeuvre
après la mise en contact des puces 100 avec le film 103 liquide avant le
collage
des puces 100 au substrat 101. Les cavités 108 permettent de positionner les
puces 100 de manière adaptée en vue de leur collage au substrat 101. Le fait
que
les puces 100 dépassent des cavités 108 permet au film 103 liquide de venir en
contact avec les puces 100 sans mettre le film 103 liquide en contact avec le
support 105, par exemple en utilisant la ou les butées 107a, 107b décrites
précédemment pour éviter le contact du film 103 liquide avec le support 105.
Ensuite, le retrait des puces 100 des cavités 108 avant le collage au substrat
101
(figure 8) permet d'éviter un blocage mécanique de puces 100 dans les cavités
108 au moment du collage (figure 9). En effet, si les puces 100 étaient encore
au
moins partiellement dans les cavités 108 lors du collage des puces 100 au
substrat 101, cela pourrait entraîner un blocage du substrat 101 par rapport
au
support 105 si plusieurs puces 100 venaient se coller au substrat 101 tout en
étant en contact avec des parois latérales des cavités 108. Le retrait des
puces
100 des cavités 108 peut être réalisé de manière simple en écartant le
substrat
101 et le support 105, de préférence au minimum d'une distance égale à
l'épaisseur de la puce 100 la plus épaisse parmi les puces 100 à coller au
substrat 101. Bien entendu, au cours de l'écartement, la capillarité entre le
film
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103 liquide et les puces 100 assure le maintien des puces 100 au film 103
liquide.
La profondeur des cavités 108 est bien entendu adaptée aux puces 100 et
notamment à leur épaisseur : pour que chaque puce 100 dépasse de la cavité
108 dans laquelle elle est placée, l'épaisseur de ladite puce 100 est
strictement
supérieure à la profondeur de la cavité 108 dans laquelle cette puce 100 est
placée (la puce 100 s'étendant selon son épaisseur depuis le fond de la cavité
108 avant la mise en contact de la puce 100 avec le film 103 liquide). Par
exemple, les cavités 108 peuvent présenter une profondeur comprise entre 400
pm et 500 pm, de telles cavités étant adaptées pour recevoir chacune une puce
100 d'épaisseur comprise entre 500 pm et 600 pm.
Notamment, chaque cavité 108 est une cavité 108 ouverte comportant un fond et
une paroi latérale liant le fond à l'ouverture de la cavité. Dans ce cas,
chaque
puce 100 qui repose sur le support 105:
- a sa face 106 de collage située à l'extérieur de la cavité 108, et
- présente une face, opposée à sa face 106 de collage selon l'épaisseur de la
puce 100, en contact avec le fond de la cavité 108.
Par exemple, pour retirer les puces 100 des cavités 108, le support 105 et le
substrat 101 peuvent être écartés par exemple en déplaçant le support 105
et/ou
le substrat 101. Autrement dit, l'étape de retrait des puces 100 des cavités
108
peut être mise en uvre en écartant le support 105 et le substrat 101. Cet
écartement permet donc de répondre au besoin de retrait des puces 100 des
cavités 108.
Alternativement, si la profondeur des cavités 108 le permet, la simple mise en
contact des puces 100 avec le film 103 liquide et l'attraction résultante des
puces
100 vers le substrat 101 permet d'extraire les puces 100 des cavités 108.
Toutes
les puces 100 sont alors extraites des cavités avant le collage de ces puces
100
au substrat 101.
Le procédé de collage peut comporter, lorsque la ou les butées 107a, 107b sont
utilisées, un positionnement de la ou les butées 107a, 107b sur la poignée
mécanique et une mise en contact du substrat 101 avec la ou les butées 107a,
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107b après avoir positionné la ou les butées 107a, 107b sur la poignée
mécanique. Cela permet de garantir un parallélisme parfait et une distance
adaptée entre les puces 100 et le substrat 101, et ainsi garantir que le film
103
liquide va toucher de la même façon les différentes puces 100. Dans ce cas, au
5 moment du contact, c'est-à-dire de la mise en contact, du substrat 101
avec la ou
les butées 107a, 107, les puces 100 sont en contact avec le film 103 liquide
(figure 6).
Dans le cadre de l'utilisation de la poignée mécanique en tant que support
105, il
peut être utilisé une machine 109 munie d'un élément de support 110 inférieur
et
10 d'un élément de support 111 supérieur déplaçable par rapport à l'élément
de
support 110 inférieur par exemple en utilisant des guides 114a, 114b (figures
5 à
9) appartenant à cette machine 109. Cet élément de support 110 inférieur et
cet
élément de support 111 supérieur peuvent aussi être appelés chacun chuck .
Dans ce cas, le procédé de collage peut être tel que le support 105 sur lequel
15 reposent les puces 100 est positionné sur l'élément de support 110
inférieur avec
les puces 100 faisant face à l'élément de support 111 supérieur (figure 5).
Ensuite, la ou les butées 107a, 107b sont positionnées sur le support 105
(figure
5) avant de positionner le substrat 101 contre la ou les butées 107a, 107b
(figure
6) d'où il résulte une mise en contact du film 103 liquide avec les puces 100.
Ainsi, ici c'est le substrat 101 qui se rapproche du support 105. L'élément de
support 111 supérieur peut ensuite être abaissé en direction de l'élément de
support 110 inférieur (figure 7) jusqu'à venir en contact avec le substrat 101
pour
le saisir, par exemple par aspiration avant d'être remonté (figure 8) pour
écarter le
substrat 101 du support 105 afin de sortir les puces 100 des cavités 108 avant
collage des puces 100 au substrat 101 (figure 9). L'avantage est ici de
garantir
l'horizontalité du substrat 101 pour éviter que les puces 100 ne glissent.
Il est possible de ne pas utiliser la ou les butées 107a, 107b de préférence
si le
déplacement de l'élément de support 111 supérieur est maîtrisé de manière
précise : il est alors possible de fixer le substrat 101 à l'élément de
support 111
supérieur, puis de descendre l'élément de support 111 à une hauteur choisie
pour
mettre le film 103 liquide en contact avec les puces 100 et ensuite de
remonter
l'élément de support 111 supérieur avec les puces 100 maintenues au film 103
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liquide. On attend ensuite l'évaporation du film 103 liquide permettant le
collage
des puces 100 au substrat 101.
Par exemple, les puces 100 dépassent des cavités 108, en surface de la poignée
mécanique, en moyenne de 100 pm. Les puces 100 peuvent présenter des
épaisseurs variables de plus ou moins 50 pm. Les butées 107a, 107b peuvent,
selon cet exemple, présenter une d'épaisseur de 150 pm pour former des
entretoises séparant de 150 pm le substrat 101 du support 105 lorsque les
butées
sont en contact, d'une part, avec le support 105 et, d'autre part, avec le
substrat
101. Ici, sans le film 103 liquide aucune puce 100 ne pourrait se coller au
substrat
101. Avec le film 103 liquide d'une épaisseur de 100 pm, par capillarité,
toutes les
puces 100 sont attirées vers le substrat 101 et collent à ce dernier au terme
de
l'évaporation du film 103 liquide.
Selon une réalisation distincte de la poignée mécanique, le support 105 fourni
peut comporter un film 112 adhésif sur lequel les puces 100 sont collées
(figures
10 à 15) par adhésion au film 112 adhésif. Le film 112 adhésif présente une
élasticité telle qu'il se déforme au cours de l'étape E4 d'évaporation,
permettant
ainsi aux puces 100 de se rapprocher du substrat 101 au fur et à mesure de
l'évaporation du film 103 liquide. L'avantage d'utiliser le film 112 adhésif
est que
le positionnement des puces 100 les unes par rapport aux autres est optimisé
tout
en empêchant en particulier les mouvements des puces 100 par rapport au film
112 adhésif lors du collage ou de l'évaporation du film 103 liquide, il en
résulte
donc un collage plus précis car on évite ainsi d'éventuels glissement des
puces
100 sur le film 103 liquide en comparaison avec l'utilisation de la poignée
mécanique à cavités 108. Après collage des puces 100 au substrat 101, le
procédé de collage peut comporter une étape de retrait du film 112 adhésif
(figures 15 et 16) par rapport aux puces 100. Cette étape de retrait du film
112
adhésif peut comporter une étape de traitement du film 112 adhésif (figure 15)
en
vue de le désolidariser des puces 100. Par exemple, cette étape de traitement
permet de diminuer l'adhérence du film adhésif afin de faciliter son retrait,
par
exemple par pelage (figure 16) en tirant sur le film 112 adhésif selon la
flèche F2.
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Par exemple, l'étape de retrait du film 112 adhésif peut comporter une étape
de
traitement (représentée par la rangée de flèches F1 orientées vers le film 112
adhésif en figure 15) du film 112 adhésif par chauffe du film 112 adhésif ou
par
exposition du film 112 adhésif à un rayonnement ultraviolet. La chauffe permet
de
faciliter le retrait du film 112 adhésif lorsque ce dernier est à relâchement
thermique. L'exposition du film 112 adhésif au rayonnement ultraviolet permet
de
faciliter le retrait du film adhésif lorsque ce dernier est à relâchement par
insolation UV (abréviation de ultraviolet).
Dans le cas où le support 105 comporte le film 112 adhésif, le film 112
adhésif
peut être maintenu à sa périphérie par adhésion à un cadre 113 (figures 10 à
15),
aussi appelé anneau, qui permet d'assurer la fonction de support du film 112
adhésif. En figures 10 et 12 à 16, il est représenté le support 105 selon une
coupe
latérale pour faciliter la compréhension de ces figures.
Dans le cas où le support 105 comporte le film 112 adhésif, le procédé de
collage
peut comporter un collage de la ou des butées 107a, 107b au film 112 adhésif
et
une mise en contact de la ou les butées 107a, 107b avec le substrat 101 après
le
collage de la ou des butées 107a, 107b au film 112 adhésif. Dans ce cas, au
moment du contact, c'est-à-dire de la mise en contact, de la ou les butées
107a,
107b avec le substrat 101, les puces 100 sont en contact avec le film 103
liquide,
ceci permettant un contrôle aisé de la distance et du parallélisme entre les
puces
100 et le substrat 101. Autrement dit, la présence de la ou des butées 107a,
107b
peut permettre de garantir une distance adaptée entre les puces 100 et le
substrat 101, et ainsi de garantir que le film 103 liquide va toucher de la
même
façon les différentes puces 100. De préférence, le cadre 113, la ou les butées
107a, 107b et les puces 100 sont collées sur une même face du film 112
adhésif.
Par exemple, la présence de la ou des butées 107a, 107b collées au film 112
adhésif sur lequel les puces 100 sont aussi collées permet de garantir, au
moment de la mise en contact de la ou des butées 107a, 107b avec le substrat
101, une mise en contact des puces 100 avec le film 103 liquide sans avoir à
prendre en compte l'épaisseur du film 112 adhésif dans le dimensionnement de
la
ou des butées 107a, 107b : différents films 112 adhésifs d'épaisseurs
différentes
peuvent alors être utilisés.
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Dans le cadre de l'utilisation du film 112 adhésif, le support 105 peut être
placé
soit en dessous du substrat 101, soit au-dessus du substrat 101, lors du
rapprochement du support 105 et du substrat 101 évoqué précédemment. Dans
l'exemple illustré en figures 12 à 14 le support 105 est placé au-dessus du
substrat 101 d'où il résulte que le rapprochement du substrat 101 et du
support
105 est assuré par un déplacement du support 105 vers le substrat 101, le
substrat 101 restant alors fixe. Le support 105 et le substrat 101 pourraient
être
inversés du moment que les puces 100 font face au film 103 liquide de sorte à
permettre la mise en contact des puces 100 avec le film 103 liquide.
La machine 109 comportant l'élément de support 110 inférieur, l'élément de
support 111 supérieur et les guides 114a, 114b évoquée précédemment peut
aussi être utilisée dans le cas du support 105 à film 112 adhésif. Cependant,
si
l'élément de support 111 supérieur maintien le support 105 par aspiration,
l'aspiration ne doit pas être réalisée dans la région du film adhésif 112 à
laquelle
sont fixées les puces 100 pour permettre au film 112 adhésif de se déformer
pour
accompagner les puces 100 vers le substrat 101 au cours de l'évaporation du
film
103 liquide. Ainsi, le procédé de collage peut être tel que:
- le support 105 auquel sont collées les puces 100 par adhésion au film 112
adhésif peut être placé au contact de l'élément de support 111 supérieur qui
maintient alors le support 105 par aspiration du film 112 adhésif dans une
région
du film adhésif dépourvue de puces 100 et en contact avec le cadre 113 (figure
12),
- le substrat 101 est placé sur l'élément de support 110 inférieur (figure
12),
- optionnellement la ou les butées 107a, 107b sont collées au film 112
adhésif
(figure 12) ou positionnées sur le substrat 101,
- l'élément de support 111 supérieur est abaissé vers l'élément de support
110
inférieur de sorte à mettre les puces 100 au contact du film 103 liquide, de
préférence cet abaissement est limité par la ou les butées 107a, 107b (figure
13),
- après évaporation du film 103 liquide en contact avec les puces 100, les
puces
100 sont collées au substrat 101 (figure 14) et l'élément de support 111
supérieur
peut être remonté pour permettre de retirer de la machine 109 l'ensemble formé
par le substrat 101, les puces 100 et le support 105 (figure 15) afin de
procéder à
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la désolidarisation du support 105 des puces 100 par retrait du film 112
adhésif
(figure 16).
Dans le cadre de l'utilisation du film 112 adhésif, il est aussi possible de
ne pas
utiliser la ou les butées 107a, 107b de préférence si le déplacement de
l'élément
de support 111 supérieur est maîtrisé de manière précise : il est alors
possible de
fixer le film 112 adhésif à l'élément de support 111 supérieur seulement à
l'aplomb du cadre 113, puis de descendre l'élément de support 111 supérieur à
une hauteur choisie pour mettre le film 103 liquide en contact avec les puces
100.
Ensuite, il suffit d'attendre l'évaporation du film 103 liquide et le collage
des puces
100 sans faire varier la distance entre l'élément de support 111 supérieur et
le
cadre 113 (figure 14). Il est aussi possible de faire descendre
progressivement
l'élément de support 111 pour accompagner l'évaporation du film 103 liquide.
Il est à présent décrit un exemple particulier du premier mode de réalisation.
Selon cet exemple particulier du premier mode de réalisation, il est mesuré
l'épaisseur de trois plaques de phosphure d'indium (InP) de 50 mm de diamètre
qui vont être découpées pour former les puces 100. Les épaisseurs mesurées de
ces trois plaques sont toutes comprises entre 325 pm et 375 pm. Les puces 100
sont formées par découpe des trois plaques d'I nP. Ces puces 100 présentent
chacune, orthogonalement à leur épaisseur, un profil carré de 10 mm par 10 mm.
Les puces 100 sont ensuite placées dans les cavités 108 de la poignée
mécanique (figure 4) de telle sorte que la direction de mesure de l'épaisseur
des
puces 100 est parallèle à la direction de mesure de la profondeur des cavités
108.
La poignée mécanique mesure 200 mm. Les cavités 108 présentent chacune une
profondeur de 250 pm et comportent chacune une paroi latérale s'étendant
depuis le fond de la cavité vers l'ouverture de la cavité 108, ladite paroi
latérale
présentant orthogonalement au fond de la cavité 108 correspondante un profil
carré de 10,2 mm par 10,2 mm. Les puces 100 sont placées dans les cavités 108
au moyen d'un dispositif de manipulation pour manipuler les puces 100, aussi
appelé pick and place machine en langue anglaise, en ne touchant pas les
faces 106 de collage allant être collées par collage direct au substrat 101.
Ce
dispositif de manipulation peut comporter un outil pyramidal qui ne touche que
les
bords de chaque puce saisie, un outil formant une pince saisissant chaque puce
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par ses bords latéraux de découpe ou un outil utilisant l'effet Venturi pour
saisir
chaque puce 100. Ensuite, les puces 100 étant en position dans les cavités 108
de la poignée mécanique, il peut être réalisé une préparation de surface des
puces d'I nP avec un plasma 02 de 20 secondes pour retirer la contamination
5 hydrocarbure sur les puces 100. La préparation peut aussi comporter un
retrait de
la contamination particulaire par un traitement mégasonique des puces 100. Ce
traitement mégasonique peut être réalisé en utilisant des mégasons et une
solution d'eau désionisée additionnée d'ammoniaque à 2%, un tel traitement
mégasonique étant connu de la personne de l'art comme le montre par exemple
10 le document I nnovative megasonic cleaning technology evaluated
through
direct wafer bonding. de F. Fournel et al., publié dans ECS Transactions, 33
(4)
495-500 (2010). Optionnellement, les butées 107a, 107b alors formées en
silicium et d'une épaisseur de 150 pm sont placées, notamment à la fin de la
préparation de surface des puces 100, à la périphérie de la face du support
105
15 dans laquelle sont formées les cavités 108 (figure 5). L'ensemble est
mis sur
l'élément de support 110 inférieur parfaitement plan au sein de la machine
évoquée précédemment (figure 5). L'horizontalité de l'élément de support 110
inférieur est de préférence de plus ou moins 0,1 degré. Le substrat 101 peut
lui
aussi préparé de manière classique pour le collage direct comme le montre par
20 exemple le document Low Temperature Wafer Bonding de F. Fournel et
al.,
publié dans ECS Transactions, 16 (8) 475-488 (2008). Ensuite, le film d'eau
désionisée est étalé à la surface du substrat 101 pour former le film 103
liquide
(figure 3). Un procédé de centrifugation de 30 tours/minute pendant 20s peut
être
utilisé pour former le film 103 liquide de sorte à ne laisser en surface du
substrat
101 qu'un film d'eau désionisée ayant une épaisseur d'environ 50 pm à 75 pm
compatible pour venir au contact avec les puces 100 lorsque le support 105 (la
poignée mécanique) et le substrat 101 sont séparés par les butées 107a, 107b.
Aussitôt, le substrat 101 est retourné et positionné au-dessus de la poignée
mécanique en mettant les puces 100 au contact du film 103 liquide (figure 6).
Le
cas échéant, ce positionnement correspond à poser le substrat 101 sur les
butées
107a, 107b positionnées sur la poignée mécanique. Au sein de la machine 109,
l'élément de support 111 supérieur aspirant est descendu (figure 7) sur une
face
du substrat 101 opposée à sa face 104 sur laquelle est formée le film 103
liquide.
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Une fois le substrat 101 aspiré par l'élément de support 111 supérieur, cet
élément de support 111 supérieur est relevé de 300 pm en conservant
l'horizontalité du substrat 101, par exemple à plus ou moins 1 degré, pour
éviter le
glissement du film 103 liquide à la surface du substrat 101 qui aurait pour
effet de
désaligner les puces 100 à coller au substrat 101. Dès que le temps nécessaire
à
l'évaporation du film 103 liquide est passé (par exemple en 4 heures ou entre
30
minutes et 6 heures à pression et température ambiante sous 45% d'humidité),
les puces 100 sont collées par collage direct au substrat 101 (figure 9), et
le
substrat 101 peut être retiré de la machine 109.
II est à présent décrit un exemple particulier du deuxième mode de
réalisation.
Selon cet exemple particulier du deuxième mode de réalisation, il est mesuré
l'épaisseur de trois plaques de phosphure d'indium (InP) de 50 mm de diamètre
qui vont être découpées pour former les puces 100. Les épaisseurs mesurées de
ces trois plaques sont toutes comprises entre 325 pm et 375 pm. Les puces 100
sont formées par découpe des trois plaques d'InP. Ces puces 100 présentent,
orthogonalement à leur épaisseur un profil un carré de 10 mm par 10 mm. Les
puces 100 sont ensuite placées sur le film 112 adhésif par exemple sensible
aux
ultraviolets et tendu sur le cadre 113 (figure 10 et 11), la direction de
mesure de
l'épaisseur des puces 100 étant orthogonale au plan du film 112 adhésif. Un
tel
film 112 adhésif peut être un film UV sensible Adwill D-650 de la société
LINTEC.
Les puces 100 peuvent être collées au film 112 adhésif au moyen du même
dispositif de manipulation que décrit précédemment. Ensuite, il peut être
réalisé
une préparation de surface des puces 100 avec un traitement exposant les puces
à un rayonnement ultraviolet sous une atmosphère comportant de l'ozone, par
exemple de 10 min, pour éliminer les contaminants organiques des puces 100
comme les hydrocarbures. Ensuite, toujours pour préparer la surface des puces
100 au collage direct, la contamination particulaire peut être retirée par
traitement
mégasonique notamment tel qu'évoqué précédemment. Les butées 107a, 107b
en silicium, d'une épaisseur de 400 pm, peuvent être placées sur le film 112
adhésif (figure 12) notamment à la fin de la préparation de surface des puces
100, les puces 100 étant situées entre ces butées. La partie du film 112
adhésif
en contact avec le cadre 113 est maintenue au contact de l'élément de support
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111 supérieur de la machine 109 par exemple telle qu'évoquée précédemment,
ce maintien étant assuré par aspiration exercée uniquement sur cette partie du
film 112 adhésif par l'élément de support 111 supérieur, l'élément de support
supérieur 111 étant parfaitement plan avec une horizontalité par exemple à
plus
ou moins 1 degré. Le substrat 101 peut lui aussi être préparé de manière
classique pour le collage direct. Ensuite, un film d'eau désionisée est étalé
à la
surface du substrat 101, notamment préparé, pour former le film 103 liquide
(figure 3). Un procédé de centrifugation de 30 tours/minute pendant 20
secondes
peut être utilisé pour ne laisser en surface du substrat 101 qu'un film d'eau
désionisée ayant une épaisseur d'environ 50 pm à 75 pm compatible pour venir
au contact avec les puces 100 lorsque le support 105 et le substrat 101 sont
séparés par les butées 107a, 107b. Aussitôt après avoir formé le film 103
liquide,
le substrat 101 est posé sur l'élément de support 110 inférieur (figure 12),
ce
support inférieur 110 étant plan et horizontal par exemple à plus ou moins 0,1
degré. L'élément de support 111 supérieur est descendu vers la face 104 du
substrat 101 sur laquelle les puces 100 doivent être collées jusqu'à mettre en
contact les butées 107a, 107b avec la face 104 du substrat 101 (figure 13).
Après
mise en contact des puces 100 avec le film 103 liquide, ce film 103 liquide
est
évaporé par exemple en 4 heures ou entre 30 minutes et 6 heures à pression et
température ambiante sous 45% d'humidité. Une fois que le temps nécessaire à
l'évaporation du film 103 liquide passé, l'élément de support 111 supérieur
relâche le support 105 auquel sont fixées les puces 100, par exemple en
arrêtant
son aspiration, et remonte en position haute (figure 14). Après avoir sorti de
la
machine 109 l'ensemble comportant le support 105, le substrat 101 et les puces
100 collées au substrat 101 et au support 105. Le film 103 adhésif est insolé
aux
ultraviolets (figure 15) de manière adaptée pour permettre de faciliter le
pelage
(par exemple pour le film UV sensible Adwill D-650 de la société LINTEC le
rayonnement ultraviolet adapté peut être de 160mJ/cm2), puis pellé (figure 16)
pour séparer le film 112 adhésif des puces 100.
Le procédé de collage selon la présente invention présente avantage de
proposer
une technique de report collectif de puces 100 pour les coller par collage
direct au
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substrat 101 tout en prenant en compte des différences d'épaisseur entre les
puces 100 allant de plus ou moins 50 pm.
Le procédé de collage décrit présente une application industrielle dans le
domaine du collage de puces par collage direct à un substrat.
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Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
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Request for Examination Received 2023-12-12
All Requirements for Examination Determined Compliant 2023-12-12
Request for Examination Requirements Determined Compliant 2023-12-12
Inactive: Cover page published 2022-09-10
Amendment Received - Voluntary Amendment 2022-08-19
Inactive: First IPC assigned 2022-06-09
Inactive: IPC assigned 2022-06-09
Application Received - PCT 2022-06-09
National Entry Requirements Determined Compliant 2022-06-09
Request for Priority Received 2022-06-09
Priority Claim Requirements Determined Compliant 2022-06-09
Letter sent 2022-06-09
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MF (application, 2nd anniv.) - standard 02 2022-12-19 2022-12-02
MF (application, 3rd anniv.) - standard 03 2023-12-18 2023-12-04
Request for examination - standard 2024-12-17 2023-12-12
Owners on Record

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Current Owners on Record
COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES
Past Owners on Record
BRIGITTE MONTMAYEUL
FRANK FOURNEL
LOIC SANCHEZ
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Documents

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Date
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Description 2022-08-19 27 1,313
Claims 2022-08-19 4 196
Description 2022-06-09 23 1,106
Representative drawing 2022-06-09 1 26
Drawings 2022-06-09 7 267
Claims 2022-06-09 3 101
Abstract 2022-06-09 1 16
Cover Page 2022-09-10 1 40
Courtesy - Acknowledgement of Request for Examination 2023-12-15 1 423
Request for examination 2023-12-12 4 124
Patent cooperation treaty (PCT) 2022-06-09 1 66
National entry request 2022-06-09 2 81
Declaration of entitlement 2022-06-09 1 18
International search report 2022-06-09 2 80
Patent cooperation treaty (PCT) 2022-06-09 2 81
National entry request 2022-06-09 8 185
Courtesy - Letter Acknowledging PCT National Phase Entry 2022-06-09 2 50
Amendment / response to report 2022-08-19 23 829