Étude du collage par adhésion moléculaire hydrophile : application au contrôle de l'énergie de collage
Institution:
Grenoble INPGDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Hydrophilic wafer bonding allows to put in contact two surfaces and to lead, after annealing treatment, to the creation of hydrogen bonds and covalent bonds through the interface. This process is more and more used in microtechnologies and microelectronics, particularly to get SOI structures. The objective of this study was to find the conditions allowing to control the bonding energy of the obtained structures, that is to say either to increase the bonding energy (low temperature applications), either to decrease the bonding energy (high temperature applications). In this way, some characterisation methods have been developed in order to well-understand the physical, chemical and mechanical properties of the bonded structures. Various surface treatments (wet treatments and dry treatments) and various layers (dielectric layers and conductive layers) have been used. We observed the influence of surface microroughness for the SiO2/SiO2 structures too. The increase of the surface microroughness value of each SiO2 surface up to 0. 63 nm RMS allowed to decrease the bonding energy at 1100ºC from 2. 1 J. M-2 to 0. 4 J. M-2. With these results, some tools have been realised to debond the obtained structures. These tools allowed to debond thin wafers (100 μrn) processed on their two sides. Only 2/3 of a 100 mm wafer surface has been debonded. Some improvements have to be brought for arriving at the total debonding of 100 mm and 150 mm wafers surfaces. So, this study highlights a possible diversification of the wafer bonding.
Abstract FR:
Le collage par adhésion moléculaire hydrophile permet de mettre en contact intime deux surfaces et de conduire, après traitement thermique, à la création de liaisons hydrogène puis covalentes à travers l'interface. Ce procédé est de plus en plus utilisé dans les domaines de la microélectronique et de la microtechnologie, en particulier pour la réalisation de matériau SOI. L'objectif de cette étude a été de se placer dans des conditions permettant de contrôler l'énergie de collage des structures réalisées, c'est à dire soit d'augmenter l'énergie de collage (applications à basse température), soit de la diminuer (applications à haute température). Pour cela, des méthodes de caractérisation ont été développées afin de mieux connaître les propriétés physico-chimiques et mécaniques des structures collées. Différents traitements de surface (humides et secs) ainsi que différentes couches adhérentes (diélectriques et conductrices) ont été utilisées. En plus de ces paramètres, l'influence de la rugosité dans le cas du collage SiO2/SiO2 a été démontrée. L'augmentation de la valeur de la rugosité de surface de chaque couche de SiO2 jusqu'à 0,63 nm RMS a permis d'abaisser l'énergie de collage des structures SiO2/SiO2 recuites à 1100ºC de 2,1 J. M-2 à 0,4 J. M-2. A partir de ces résultats, des outils ont été mis au point afin de dissocier les structures scellées obtenues. Ces outils permettent de décoller des plaquettes fines (100 μm) ayant subi des étapes technologiques sur leurs deux faces. Pour l'instant le décollement a été obtenu pour les 2/3 de la surface d'une plaque de 100 mm. Des améliorations doivent être apportées pour arriver au décollement complet d'une plaque de 100 mm, voire de 150 mm. Cette étude a ainsi mis en évidence une diversification possible du collage par adhésion moléculaire.