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BE1025681B1 - Procédé de traitement d'un substrat et dispositif de circuit intégré - Google Patents

Procédé de traitement d'un substrat et dispositif de circuit intégré Download PDF

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Publication number
BE1025681B1
BE1025681B1 BE2018/0034A BE201800034A BE1025681B1 BE 1025681 B1 BE1025681 B1 BE 1025681B1 BE 2018/0034 A BE2018/0034 A BE 2018/0034A BE 201800034 A BE201800034 A BE 201800034A BE 1025681 B1 BE1025681 B1 BE 1025681B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
substrate
exposed area
electrochemical treatment
treating
electrical circuit
Prior art date
Application number
BE2018/0034A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Raskin
Jonathan Rasson
Gilles Scheen
Original Assignee
Universite Catholique De Louvain
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Filing date
Publication date
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Priority to US16/980,117 priority patent/US11538689B2/en
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Abstract

Un substrat (100) a un côté avant (101) comprenant un circuit électrique (102) et un côté arrière (103) comprenant une zone exposée (104) qui fait face au circuit électrique (102). Dans une étape de traitement électrochimique, un potentiel électrique est appliqué latéralement au moins à la zone exposée (104) du côté arrière (103) du substrat (100), tandis que la zone exposée (104) est en contact avec une substance chimiquement réactive (404). Le potentiel électrique provoque un flux latéral de courant électrique au moins dans la zone exposée (104) du substrat (100). Le flux latéral de courant électrique et la substance chimiquement réactive (404) altèrent le substrat (100) dans au moins la zone exposée (104).

Description

Procédé de traitement d'un substrat et dispositif de circuit intégré.
DOMAINE DE L'INVENTION
Un aspect de l'invention concerne un procédé de traitement d'un substrat comprenant un circuit électrique. Le procédé peut être utilisé, par exemple, dans la fabrication de dispositifs de circuit intégré qui comprennent un substrat semi-conducteur. Le procédé peut notamment être utilisé dans la fabrication de dispositifs à circuit intégré qui, au moins partiellement, fonctionnent à une fréquence relativement élevée où un substrat semi-conducteur ordinaire constitue un milieu à pertes. Un autre aspect de l'invention concerne un dispositif de circuit intégré comprenant un substrat comprenant un circuit électrique.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Le brevet US 6,287,936 décrit un procédé de formation de silicium poreux dans un substrat en silicium, notamment pour améliorer le facteur de qualité d'un circuitinductif réalisé sur une plaquette semi-conductrice en silicium, qui intègre également des transistors intégrés. La face arrière de la plaquette, incorporant déjà les transistors et le circuit inductif sur sa face avant, est mise en contact avec un électrolyte acide contenant de l'acide ftuorhydrique et au moins un autre acide. Une oxydation anodique du silicium de la plaquette au niveau de la face arrière est réalisée de manière à convertir ce silicium en silicium poreux sur une hauteur prédéterminée à partir de la face arrière qui est en contact avec l'électrolyte.
Dans le procédé, la plaquette est prise en sandwich entre une plaque métallique qui est en contact avec la face avant de la plaquette et un joint périphérique. La plaque de métal constitue une anode. Cette anode doit être en contact électrique avec le substrat de silicium sous-jacent. Un tel contact métallique peut être réalisé en utilisant des plages de contact de substrat, qui existent dans tous les circuits intégrés produits et qui connectent le substrat de silicium sous-jacent à la surface du circuit intégré. Tous les contacts du substrat peuvent être court-circuités en utilisant une couche métallique de pâte d'argent, qui peut ensuite être facilement éliminée par dissolution dans un solvant organique une fois l'oxydation anodique terminée.
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EXPOSE DE L'INVENTION
Il existe un besoin pour une solution permettant une application plus large de l'altération, par traitement électrochimique, d'un substrat comprenant un circuit électrique,
Conformément à un aspect de l'invention tel que défini dans la revendication 1, un procédé de traitement d'un substrat est fourni. Le substrat a un côté avant comprenant un circuit électrique et un côté arrière comprenant une zone exposée qui fait face au circuit électrique. Dans une étape de traitement électrochimique, un potentiel électrique est appliqué latéralement au moins sur la zone exposée de la face arrière du substrat, tandis que la zone exposée est en contact avec une substance chimiquement réactive. Le potentiel électrique provoque un flux latéral de courant électrique au moins dans la zone exposée du substrat. Le flux latéral du courant et la substance chimiquement réactive altèrent le substrat dans au moins la zone exposée.
Ainsi, contrairement à l'art antérieur, dans le procédé défini ci-dessus, un potentiel électrique est appliqué latéralement sur le côté arrière du substrat, plutôt que transversalement entre le côté avant et le côté arrière. Par conséquent, dans le procédé, il y aura un flux de courant latéral à travers le substrat plutôt qu'un flux de courant transversal comme dans l'art antérieur.
Les inventeurs de la présente invention ont trouvé que, bien que le courant électrique circule latéralement, plutôt que transversalement, ceci n'empêche pas d'obtenir une altération du substrat dans un volume ciblé. Le volume ciblé peut s'étendre vers l'intérieur depuis le côté arrière dans le substrat, suffisamment profond, par exemple, pour atteindre de près le circuit électrique. L'altération peut comprendre la formation de pores, comme dans l'art antérieur, qui peut réduire les pertes induites par le substrat, au moins localement, au voisinage du circuit électrique.
De plus, dans le procédé défini ci-dessus, il n'est pas nécessaire de prévoir un contact électrique entre le côté avant et le côté arrière du substrat, ce qui est nécessaire dans l'art antérieur pour obtenir une altération du substrat par traitement électrochimique. En général, contrairement à l'art antérieur, le procédé défini ci-dessus n'impose pas nécessairement des contraintes de conception, telles que la fourniture d'un contact électrique entre le côté avant et le côté arrière du substrat.
En principe, il n'y a pas de caractéristiques spécifiques que le substrat doit avoir pour modifier le substrat, au moins partiellement, par un traitement électrochimique
BE2018/0034 selon le procédé défini précédemment. En effet, le procédé défini précédemment peut, en principe, être appliqué à tout substrat comportant un circuit électrique sur sa face avant.
L'invention permet ainsi une application plus large de la modification, par traitement électrochimique, d'un substrat comprenant un circuit électrique.
Conformément à un autre aspect de l'invention, un dispositif de circuit intégré est fourni comme défini dans la revendication 14. Le dispositif de circuit intégré comprend un substrat ayant un côté avant comprenant un circuit électrique et un côté arrière dans lequel une zone fait face au circuit électrique. Le substrat a été modifié en appliquant un procédé tel que défini ci-dessus au moins dans un volume compris entre le circuit électrique et la zone du côté arrière qui fait face au circuit électrique.
Conformément à un autre aspect de l'invention, un substrat comprend une couche d'arrêt d'altération au moins disposée entre un circuit électrique compris dans un côté avant du substrat et une zone exposée sur un côté arrière. La couche d'arrêt d'altération comprend un matériau relativement résistant à une substance chimiquement réactive utilisée pour modifier le substrat. Le silicium poly-cristallin, par exemple, est particulièrement adapté.
A des fins d'illustration, quelques modes de réalisation de l'invention sont décrits en détail en référence aux dessins annexés. Cette description présentera des caractéristiques supplémentaires à celles mentionnées ci-dessus, ainsi que des avantages que ces caractéristiques supplémentaires peuvent apporter.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS
FIG. 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un substrat à traiter.
FIG. 2 est une vue schématique en coupe transversale du substrat couplé à un dispositif de traitement électrochimique dans une étape initiale d'un premier exemple de procédé de traitement du substrat.
FIG. 3 est une vue schématique en coupe transversale du substrat couplé au dispositif de traitement électrochimique dans une étape intermédiaire du premier exemple de procédé de traitement du substrat.
FIG. 4 est une vue en coupe schématique de le substrat couplé à un dispositif de traitement électrochimique dans une étape intermédiaire d’un deuxième exemple de procédé de traitement du substrat.
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FIG. 5 est une vue schématique en coupe transversale du substrat couplé au dispositif de traitement électrochimique dans une étape finale du deuxième exemple de procédé de traitement du substrat.
FIG. 6 est une vue en coupe schématique du substrat couplé à un dispositif de traitement électrochimique dans une étape finale d'un troisième exemple de procédé de traitement du substrat.
FIG. 7 est une vue schématique en coupe transversale du substrat couplé à un dispositif de traitement électrochimique dans une première étape d'un quatrième exemple de procédé de traitement du substrat.
FIG. 8 est une vue schématique en coupe transversale du substrat couplé au dispositif de traitement électrochimique dans une seconde étape finale du quatrième procédé exemplaire de traitement du substrat.
FIG. 9 est une vue en coupe transversale schématique du substrat couplé à un dispositif de traitement électrochimique dans une première étape d'un cinquième exemple de procédé de traitement du substrat.
FIG. 10 est une vue schématique en coupe transversale du substrat couplé au dispositif de traitement électrochimique dans une deuxième étape ultérieure du cinquième exemple de procédé de traitement du substrat.
FIG. 11 est une vue schématique en coupe transversale du substrat couplé au dispositif de traitement électrochimique dans une troisième étape finale du cinquième exemple de procédé de traitement du substrat.
FIG. 12 est un schéma d’un système de traitement photo-électrochimique pour réaliser un sixième exemple de procédé de traitement d'un substrat.
FIG. 13 est une vue schématique en coupe transversale d'un substrat amélioré adapté pour subir un traitement électrochimique.
FIG. 14 est un graphique dans lequel la concentration des porteurs dans une section du substrat améliorée est tracée en fonction de la profondeur dans le substrat amélioré.
FIG. 15 est un graphique dans lequel la résistivité de la section du substrat améliorée est représentée graphiquement en fonction de la profondeur dans le substrat amélioré.
FIG. 16 est une photo d'une coupe d'un substrat amélioré ayant subi un traitement électrochimique.
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FIG. 17 est une vue en coupe transversale schématique d'un ensemble de substrat comprenant un substrat amélioré.
FIG. 18 est une vue en coupe schématique d’un substrat amélioré alternatif adapté pour subir un traitement électrochimique.
FIG. 19 est une vue arrière schématique du substrat amélioré alternatif.
FIG. 20 est un diagramme schématique d'un dispositif de circuit intégré comprenant un substrat ayant subi un traitement électrochimique.
DESCRIPTION DE QUELQUES MODES DE REALISATION
FIG. 1 illustre schématiquement un substrat 100 à traiter. FIG. 1 présente une vue schématique en coupe transversale du substrat 100 à traiter. Le substrat 100 a un côté avant 101 qui comprend un circuit électrique 102. Un côté arrière 103 du substrat 100 comprend une zone exposée 104 qui fait face au circuit électrique 102.
Le substrat 100 peut essentiellement comprendre un matériau semiconducteur, tel que par exemple du silicium, du germanium, de l'arséniure de gallium, ou tout autre type de matériau ou de composition dans lequel des circuits électriques peuvent être formés. Le substrat 100 peut être sous la forme, par exemple, d'une plaquette comprenant une pluralité de circuits électriques similaires. A cet égard, il convient de souligner que les dessins sont très schématiques pour des raisons de simplicité.
Le circuit électrique 102 compris dans le substrat 100 peut être adapté pour fonctionner à une fréquence relativement élevée où un substrat semi-conducteur ordinaire constitue un milieu avec perte. Par exemple, un substrat semi-conducteur ordinaire 100 peut constituer un milieu avec perte à une fréquence supérieure à 100 MHz.
Dans ce mode de réalisation, le substrat 100 comprend une couche électriquement isolante 105 disposée entre le circuit électrique 102, qui est compris dans le côté avant 101, et le côté arrière 103. Le substrat 100 est ainsi du type silicium sur isolant (Sol) dans ce mode de réalisation. La couche électriquement isolante 105 peut comprendre, par exemple, de l'oxyde de silicium.
Dans ce mode de réalisation, le substrat 100 comprend deux électrodes 106, 107 disposées sur le côté arrière 103 du substrat 100. L'une des deux électrodes 106 est située à proximité d'un bord du substrat 100; l'autre électrode 107 est située à proximité d'un bord opposé. Il est à noter que les deux électrodes 106, 107 peuvent en fait former deux segments d'une seule électrode circulaire dans une périphérie du substrat 100. Les deux électrodes 106, 107 assurent un contact électrique avec une section majeure 108 du
BE2018/0034 substrat 100 qui s'étend vers l'intérieur depuis le côté arrière 103 jusqu'à la couche électriquement isolante 105. La section majeure 108 du substrat 100 peut être dopée P.
FIGS. 2 et 3 illustrent schématiquement un premier exemple de procédé de traitement du substrat 100 décrit ci-dessus en référence à la FIG. 1. FIG. 2 présente une vue schématique en coupe transversale du substrat 100 couplé à un dispositif de traitement électrochimique 200 dans une étape initiale du premier procédé exemplaire. FIG. 3 présente une vue en coupe transversale schématique du substrat 100 couplé au dispositif de traitement électrochimique 200 dans une étape intermédiaire du premier procédé exemplaire.
Le dispositif de traitement électrochimique 200 comprend un récipient 201 qui contient une substance chimiquement réactive 202. La substance chimiquement réactive 202 peut comprendre, par exemple, de l'acide fluorhydrique. Le récipient 201 a une taille qui permet au récipient 201 d'être placé entre les deux électrodes 106,107 sur le côté arrière 103 du substrat 100. Le récipient 201 a été couplé au substrat 100 de sorte que la substance chimiquement réactive 202 est dans en contact avec la zone exposée 104 sur le côté arrière 103 du substrat 100.
Le dispositif de traitement électrochimique 200 comprend en outre un agencement d'électrodes 203 à l'intérieur de la substance chimiquement réactive 202. L'agencement d'électrodes 203 fait face à la zone exposée 104 sur le côté arrière 103 du substrat 100. Dans le premier exemple de procédé, l'agencement d'électrodes 203 comprend une électrode en forme de plaque 204 qui est sensiblement plate. La plaque électrode 204 recouvre sensiblement la totalité de la zone exposée 104 sur la face arrière 103 du substrat 100. L'électrode en forme de plaque 204 est sensiblement parallèle à la zone exposée 104. L'électrode en forme de plaque 204 peut être sous la forme, par exemple, d'une grille électriquement conductrice.
Dans le premier exemple de procédé, un potentiel électrique est appliqué latéralement à la zone exposée 104 sur le côté arrière 103 du substrat 100, tandis que la zone exposée 104 est en contact avec la substance chimiquement réactive 202 dans le dispositif de traitement électrochimique 200. Le potentiel électrique est appliqué latéralement en appliquant une tension 205 entre, d'une part, l'électrode en forme de plaque 204 dans la substance chimiquement réactive 202 et, d'autre part, les deux électrodes 106, 107 disposées sur le côté arrière 103 du substrat 100. L'électrode en forme de plaque 204 dans la substance chimiquement réactive 202 constitue une cathode, tandis que les deux électrodes 106, 107 disposées sur le côté arrière 103 du substrat 100 constituent une anode.
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Le potentiel électrique appliqué provoque un flux latéral de courant électrique dans la zone exposée 104. Le flux latéral de courant et la substance chimiquement réactive 202 altèrent le substrat 100 dans au moins la zone exposée 104.
Dans ce mode de réalisation, cette altération comprend la formation de pores dans le substrat 100.
L'électrode en forme de plaque 204 amène le potentiel électrique à être appliqué à la zone exposée 104 d'une manière sensiblement homogène. Le potentiel électrique est sensiblement homogène sur la zone exposée 104 du substrat 100. Π en résulte que le flux latéral de courant électrique présente une densité plus élevée dans une zone périphérique de la zone exposée 104, relativement proche des deux électrodes 106,107, que dans une zone centrale, qui est plus éloignée des deux électrodes 106,107. En conséquence, à partir de l'étape initiale illustrée à la FIG. 2, des pores seront formés vers l'intérieur à partir de la zone périphérique à une vitesse plus rapide que dans la zone centrale de la zone exposée 104.
Sur la FIG. 3, une zone sombre indique un volume 301 dans le substrat 100 où les pores ont été formés jusqu'à présent dans l'étape intermédiaire du premier procédé exemplaire de traitement. Le volume 301 dans lequel les pores ont été formés a une constante diélectrique effective inférieure et une conductivité électrique effective inférieure, ce qui signifie une résistivité électrique effective supérieure, comparée au volume restant du substrat 100 où aucun pores n'a été formé. En effet, les pores rendent le substrat 100 moins producteur de pertes dans le volume 301 où ceux-ci ont été formés.
FIG. 3 illustre que, dans l'étape intermédiaire, le volume 301 à pores présente une profondeur plus importante dans la zone périphérique que dans la zone centrale de la zone exposée 104 du substrat 100. Cela s'explique par le fait que le courant latéral du courant électrique est plus dense dans la zone périphérique de la zone exposée 104 que dans la zone centrale, comme expliqué précédemment, dans l'étape intermédiaire illustrée à la FIG. 3, La profondeur du volume 301 avec des pores a presque atteint la couche électriquement isolante 105 dans la zone périphérique de la zone exposée 104. A un stade un peu plus tard, le volume 301 avec des pores atteindra la couche électriquement isolante 105 dans la zone périphérique. A ce stade, le flux latéral du courant électrique à travers le substrat 100 va essentiellement s'arrêter. Aucun courant électrique ne peut plus circuler entre l'agencement d'électrodes 203 dans la substance chimiquement réactive 202 et les deux électrodes 106, 107 sur le côté arrière 103 du substrat 100. En conséquence, la formation des pores s'arrêtera essentiellement.
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Dans une dernière étape du premier exemple de procédé, une section non poreuse peut ainsi rester dans la zone centrale de la zone exposée 104, à proximité du circuit électrique 102. Cependant, idéalement, aucune section non poreuse du substrat 100 ne doit subsister au voisinage du circuit électrique 102. Une section non poreuse restante constitue un milieu relativement à pertes pour le circuit électrique 102. Le volume 301 avec des pores, représenté comme la zone sombre sur la FIG. 3, devrait donc idéalement s'étendre jusqu'à la couche électriquement isolante 105 dans le substrat 100. Ainsi, la formation des pores devrait se poursuivre jusqu'à la couche électriquement isolante 105.
FIGS. 4 et 5 illustrent schématiquement un deuxième exemple de procédé de traitement d'un substrat 100. FIG. 4 présente une vue en coupe transversale schématique du substrat 100 couplé à un dispositif de traitement électrochimique 400 dans une étape intermédiaire du second procédé exemplaire. FIG. 5 présente une vue en coupe schématique du substrat 100 couplé au dispositif de traitement électrochimique 400 dans une étape finale du second procédé exemplaire.
Dans le deuxième procédé exemplaire, le dispositif de traitement électrochimique 400 comprend un agencement d'électrodes 401 qui est différent de celui utilisé dans le premier procédé exemplaire. Dans le deuxième procédé exemplaire, l'agencement d'électrode 401 comprend une électrode en forme de tige 402 qui a une extrémité faisant face à une zone centrale dans la zone exposée 104. Pour le reste, le dispositif de traitement électrochimique 400 est similaire. Un récipient 403 contient une substance chimiquement réactive 404 dans laquelle l'agencement d'électrode 401 est présent.
Dans le deuxième exemple de procédé, une tension 405 est appliquée entre, d'une part, l'électrode en forme de tige 402 dans la substance chimiquement réactive 404 et, d'autre part, les deux électrodes 106,107 disposées sur le côté arrière 103 du substrat 100. L'électrode en forme de tige 402, à l'intérieur de la substance chimiquement réactive 404, constitue une cathode, tandis que les deux électrodes 106, 107 disposées sur le côté arrière 103 du substrat 100 constituent une anode. En conséquence, un potentiel électrique est appliqué latéralement à la zone exposée 104 sur le côté arrière 103 du substrat 100. Ceci provoque un flux latéral de courant électrique dans la zone exposée 104.
Cependant, l'électrode en forme de tige 402 provoque l'application du potentiel électrique à la zone exposée 104 d'une manière non homogène. Le potentiel électrique est plus élevé dans la zone centrale dans la zone exposée 104, qui est proche de l'extrémité de l'électrode en forme de tige 402, que dans une zone périphérique de la zone
BE2018/0034 exposée 104. En conséquence, le courant latéral de courant électrique a une densité un peu plus élevée dans la zone centrale de la zone exposée 104 du substrat 100 que dans la zone périphérique. En conséquence, les pores seront formés vers l'intérieur à partir de la zone centrale à un rythme un peu plus rapide que dans une zone périphérique de la zone exposée
104.
Dans les FIGS. 4 and 5, une zone sombre indique à nouveau un volume 406 dans le substrat 100 où les pores ont été formés à la suite du premier exemple de procédé de traitement. FIG. 4 illustre que, dans l'étape intermédiaire, ce volume 406 à pores présente une plus grande profondeur dans la zone centrale que dans la zone périphérique de la zone exposée 104 du substrat 100. En effet, le flux latéral du courant électrique a une densité un peu plus élevée dans la zone centrale de la zone exposée 104 du substrat 100 que dans la zone périphérique, comme expliqué ci-dessus.
FIG. 5 illustre que, au stade final, le volume 406 à pores s'est développé de sorte que ce volume 406 s'étend sensiblement jusqu'à la couche électriquement isolante 105 dans toute la zone exposée 104 du substrat 100. Au voisinage du circuit électrique 102, le substrat 100 est essentiellement poreux. Une fois que le substrat 100 a été traité conformément au deuxième procédé exemplaire, le circuit électrique 102 est adjacent à un milieu moins à perte, par rapport au substrat 100 dans son état d'origine illustré à la FIG. 1, mais également comparé au substrat 100 traité selon le premier exemple de procédé décrit précédemment en référence aux FIGS. 2 et 3.
FIG. 6 illustre schématiquement un troisième exemple de procédé de traitement d'un substrat 100. FIG. 6 présente une vue en coupe transversale schématique du substrat 100 couplé à un dispositif de traitement électrochimique 600 dans une étape finale du troisième exemple de procédé.
Dans le troisième procédé exemplaire, le dispositif de traitement électrochimique 600 comprend un agencement d'électrodes 601 qui est différent de celui utilisé dans les premier et deuxième exemples de procédé. Dans le troisième procédé exemplaire, l'agencement d'électrode 601 comprend une électrode en forme de courbe 602. E'électrode en forme de courbe 602 a une zone centrale qui fait face à une zone centrale dans la zone exposée 104 sur le côté arrière 103 du substrat 100. Une zone périphérique de l'électrode en forme de courbe 602 fait face à une zone périphérique de la zone exposée 104. E'électrode en forme de courbe 602 a une courbure telle que la zone centrale de l'électrode en forme de courbe 602 est relativement proche de la zone centrale de la zone exposée. 104. La zone périphérique de l'électrode en forme de courbe 602 est relativement
B E2018/0034 éloignée de la zone périphérique de la zone exposée 104. Pour le reste, le dispositif de traitement électrochimique 600 peut être similaire à ceux utilisés dans les premier et deuxième exemples de procédé. Un récipient 603 contient une substance chimiquement réactive 604 dans laquelle l'agencement d'électrode 601 est présent.
Dans le troisième exemple de procédé, une tension 605 est appliquée entre, d'une part, l'électrode en forme de courbe 602 dans la substance chimiquement réactive 604 et, d'autre part, les deux électrodes 106, 107 disposées sur le côté arrière 103 de le substrat 100. L'électrode en forme de courbe 602 à l'intérieur de la substance chimiquement réactive 604 constitue une cathode, tandis que les deux électrodes 106,107 disposées sur le côté arrière 103 du substrat 100 constituent une anode. En conséquence, un potentiel électrique est appliqué latéralement à la zone exposée 104 sur le côté arrière 103 du substrat 100. Ceci provoque un flux latéral de courant électrique dans la zone exposée 104.
L'électrode en forme de courbe 602 provoque l'application du potentiel électrique à la zone exposée 104 d'une manière non homogène. Le potentiel électrique est plus élevé dans la zone centrale dans la zone exposée 104, qui est relativement proche de l'électrode en forme de courbe 602, que dans une zone périphérique de la zone exposée 104, plus éloignée de l'électrode en forme de courbe 602. En conséquence, le flux de courant électrique latéral a une densité légèrement plus élevée dans la zone centrale de la zone exposée 104 du substrat 100 que dans la zone périphérique. En conséquence, les pores seront formés vers l'intérieur à partir de la zone centrale à un rythme un peu plus rapide que dans une zone périphérique de la zone exposée 104.
Dans la FIG. 6, une zone sombre indique à nouveau un volume 606 dans le substrat 100 où les pores ont été formés à la suite du premier exemple de procédé de traitement. FIG. 6 illustre que, au stade final, le volume 606 avec pores s'est développé de sorte que ce volume s'étend sensiblement jusqu'à la couche électriquement isolante 105 dans toute la zone exposée 104 du substrat 100. Au voisinage du circuit électrique 102, le substrat 100 est essentiellement poreux. Une fois que le substrat 100 a été traité selon le troisième procédé exemplaire, le circuit électrique 102 est adjacent à un milieu moins à perte par rapport au substrat 100 dans son état d'origine illustré à la FIG. 1, mais également comparé au substrat 100 traité selon le premier exemple de procédé décrit ci-dessus en référence aux FIG. 2 et 3.
Les deuxième et troisième exemples de procédés de traitement illustrés les respectivement aux FIGS. 4 et 5 et la FIG. 6 sont des exemples d'une technique dans laquelle une disposition d'électrodes dans un une substance chimiquement réactive a une
BE2018/0034 forme qui provoque l'application du potentiel électrique à la zone exposée 104 d'une manière non homogène. Ceci permet de définir de façon relativement précise un volume à l'intérieur du substrat 100 où le substrat 100 est altéré, à savoir au moyen de la forme de l'agencement d'électrodes. De plus, ceci peut en outre permettre de définir un degré variable d'altération dans tout le volume, ou une forme variable d’altération dans tout le volume, ou les deux. Dans les modes de réalisation présentés, l'application du potentiel électrique latéralement à la zone exposée 104 de manière non homogène, contribue à réaliser que le substrat 100 soit sensiblement poreux au voisinage du circuit électrique 102. Ceci contribue alors à réaliser que le substrat 100 devienne un milieu plus exempt de pertes pour le circuit électrique 102.
FIGS. 7 et 8 illustrent schématiquement un quatrième exemple de procédé de traitement d'un substrat 100. FIG. 7 présente une vue en coupe schématique du substrat 100 couplé à un dispositif de traitement électrochimique 700 dans un premier stade du quatrième procédé exemplaire. FIG. 8 présente une vue en coupe schématique du substrat 100 couplé au dispositif de traitement électrochimique 700 dans une deuxième étape finale du quatrième procédé exemplaire.
Dans le quatrième procédé exemplaire, le dispositif de traitement électrochimique 700 comprend un agencement d'électrodes 701 qui est différent de celui utilisé dans les procédés exemplaires présentés ci-dessus. Dans le quatrième procédé exemplaire, l'agencement d'électrodes 701 comprend, dans une première période de traitement, une électrode en forme de tige 702 similaire à celle utilisée dans le second procédé exemplaire décrit ci-dessus en référence aux FIG. 4 et 5. Dans une seconde période de traitement subséquente, l'agencement d'électrodes 701 comprend une électrode en forme de plaque 703 similaire à celle utilisée dans le premier procédé exemplaire décrit ci-dessus en référence aux FIG. 2 et 3. Pour le reste, le dispositif de traitement électrochimique 700 est similaire. Un récipient 704 contient une substance chimiquement réactive 705 dans laquelle l'agencement d'électrode 701 est présent.
FIG. 7 illustre que, dans la première période de traitement du quatrième exemple de procédé, une tension 706 est appliquée entre, d'une part, l'électrode en forme de tige 702 dans la substance chimiquement réactive 705 et, d'autre part, les deux électrodes 106, 107 disposée sur le côté arrière 103 du substrat 100. L'électrode en forme de tige 702 à l'intérieur de la substance chimiquement réactive 705 constitue une cathode, tandis que les deux électrodes 106, 107 disposées sur le côté arrière 103 du substrat 100 constituent une anode. En conséquence, un potentiel électrique est appliqué latéralement à
B E2018/0034 la zone exposée 104 sur le côté arrière 103 du substrat 100. Ceci provoque un flux latéral de courant électrique dans la zone exposée 104.
De manière similaire au deuxième exemple de procédé, l'électrode en forme de tige 702 provoque l'application du potentiel électrique à la zone exposée 104 d'une manière non homogène. Le potentiel électrique est plus élevé dans une zone centrale dans la zone exposée 104, qui est proche de l'extrémité de l'électrode en forme de tige 702, que dans une zone périphérique de la zone exposée 104. En conséquence, le courant latéral de courant électrique a une densité un peu plus élevée dans la zone centrale de la zone exposée 104 du substrat 100 que dans la zone périphérique. En conséquence, les pores seront formés vers l'intérieur à partir de la zone centrale à un rythme un peu plus rapide que dans une zone périphérique de la zone exposée 104.
Dans la FIG. 7, une zone sombre indique à nouveau un volume 707 dans le substrat 100 où les pores ont été formés jusqu'à présent au premier stade, qui est proche de la fin de la première période de traitement du quatrième exemple de procédé. FIG. 7 illustre que, dans la première étape, ce volume 707 à pores présente une profondeur plus importante dans la zone centrale que dans la zone périphérique de la zone exposée 104 du substrat 100. En effet, le flux latéral du courant électrique a une densité un peu plus élevée dans la zone centrale de la zone exposée 104 du substrat 100 que dans la zone périphérique, comme expliqué ci-dessus.
FIG. 8 illustre que, dans la deuxième étape suivante, qui est proche de la fin de la deuxième période de traitement du quatrième exemple de procédé, le volume 707 avec des pores s'est développé de sorte que ce volume 707 s'étend sensiblement à la couche électriquement isolante zone 104 du substrat 100. Au voisinage du circuit électrique 102, le substrat 100 est essentiellement poreux. Une fois que le substrat 100 a été traité conformément au quatrième exemple de procédé, le circuit électrique 102 est adjacent à un milieu moins producteur de pertes par rapport au substrat 100 dans son état d'origine illustré à la FIG. 1, mais également comparé au substrat 100 traité selon le premier exemple de procédé décrit précédemment en référence aux FIG. 2 et 3
Le quatrième exemple de procédé de traitement illustré aux FIGS. 7 et 8 est un exemple d'une technique dans laquelle une disposition d'électrodes dans une substance chimiquement réactive a une forme qui change au moins une fois pendant le traitement électrochimique. Ceci peut en outre contribuer à définir précisément un volume dans lequel le substrat 100 est altéré par un traitement électrochimique. Dans les présents modes de
BE2018/0034 réalisation, où des pores sont formés dans le substrat 100, cela peut contribuer de plus à ce que le substrat 100 devienne un milieu plus exempt de pertes pour le circuit électrique 102.
FIGS. 9, 10 et 11 illustrent schématiquement un cinquième exemple de procédé de traitement d'un substrat 100. FIG. 9 représente le substrat 100 couplé à un dispositif de traitement électrochimique 900 dans une première étape du cinquième exemple de procédé. FIG. 10 représente le substrat 100 couplé au dispositif de traitement électrochimique 900 dans une seconde étape ultérieure du cinquième exemple de procédé. FIG. 11 représente le substrat 100 couplé au dispositif de traitement électrochimique 900 dans une troisième étape finale du cinquième exemple de procédé.
Dans le cinquième exemple de procédé, le dispositif de traitement électrochimique 900 comprend un agencement d'électrodes 901 qui est différent de celui utilisé dans les exemples de procédés présentés précédemment. Dans ce mode de réalisation, l'agencement d'électrodes 901 comprend un réseau d’électrodes respectives 902 auxquelles des tensions respectives peuvent être appliquées. Pour le reste, le dispositif de traitement électrochimique 900 est similaire aux dispositifs de traitement électrochimique présentés précédemment. Un récipient 903 contient une substance chimiquement réactive 904 dans laquelle l'agencement d'électrode 901 est présent.
Dans ce mode de réalisation, les électrodes du réseau 902 ont chacune une forme en forme de tige. Les électrodes respectives ont des positions respectives par rapport à la zone exposée 104 du substrat 100. Dans ce mode de réalisation, le réseau comprend une électrode centrale 905, un groupe d'électrodes périphériques 906, 907 et un groupe d’électrodes intermédiaires 908, 909. Le groupe d'électrodes périphériques 906, 907 et le groupe d'électrodes intermédiaires 908, 909 peuvent être disposés circulairement autour de l'électrode centrale 905 d'une manière concentrique.
L'électrode centrale 905 fait face à une zone centrale de la zone exposée 104. Les deux électrodes périphériques 906,907 font face à une zone périphérique de la zone exposée 104. Une électrode périphérique 906 fait face à un segment de la zone périphérique, l'autre électrode périphérique, segment opposé de la zone périphérique. Les paires d'électrodes intermédiaires 908, 909 font face à une zone intermédiaire de la zone exposée 104 qui est située entre la zone centrale et la zone périphérique. Une électrode intermédiaire 908 fait face à un segment de la zone intermédiaire, l'autre électrode intermédiaire 909 faisant face à un autre segment opposé de la zone intermédiaire.
FIG. 9 illustre que, dans la première étape du cinquième exemple de procédé, une tension 910 est appliquée à l'électrode centrale 905 uniquement. En
B E2018/0034 conséquence, un potentiel électrique est appliqué à la zone exposée 104 d'une manière non homogène, quelque peu similaire à ce qui a été décrit ci-dessus en ce qui concerne le deuxième exemple de procédé illustré aux FIGS. 3 et 4. Le potentiel électrique provoque un flux latéral de courant électrique qui présente une densité un peu plus élevée dans une zone centrale de la zone exposée 104 du substrat 100 que dans une zone périphérique. En conséquence, les pores seront formés vers l'intérieur à partir de la zone centrale à un rythme un peu plus rapide que dans une zone périphérique de la zone exposée 104. Sur la FIG. 9, une zone sombre indique un volume 911 dans le substrat 100 où les pores ont été formés jusqu'à présent.
FIG. 10 illustre que, dans la seconde étape suivante du cinquième exemple de procédé, une tension 910 est appliquée à l'électrode centrale 905 et au groupe d’électrodes intermédiaires 908, 909. Par conséquent, le potentiel électrique qui est appliqué à la zone exposée 104 est un peu moins homogène que dans la première étape du cinquième exemple de procédé. Dans la seconde étape suivante, le flux latéral de courant électrique dans la zone exposée 104 aura une distribution de densité différente de celle du premier étage. Cela affectera la formation de pores dans le substrat 100. Sur la FIG. 10 aussi, une zone sombre indique le volume 911 dans le substrat 100 où des pores ont été formés jusqu'à présent. Le volume 911 va continuer à croître selon une distribution de taux de croissance géométrique différente de celle de la première étape.
FIG. 11 illustre que, dans le troisième, dernière étape du cinquième exemple de procédé, une tension 910 est appliquée à toutes les électrodes du réseau, y compris le groupe d’électrodes périphériques 906, 907. En conséquence, le potentiel électrique qui est appliqué à la zone exposée 104 est en outre un peu moins homogène que dans la seconde étape du cinquième exemple de procédé. Dans la troisième phase, finale, le flux latéral de courant électrique dans la zone exposée 104 aura une distribution de densité différente de celle des première et seconde étapes. Comme expliqué, cela affecte la formation des pores dans le substrat 100. Sur la FIG. 11 aussi, une zone sombre indique le volume 911 dans le substrat 100 où des pores ont été formés.
Le cinquième exemple de procédé de traitement illustré aux FIG. 9, 10 et 11 est un exemple d'une technique selon laquelle au moins une partie des tensions respectives appliquées aux électrodes respectives dans un réseau d'électrodes, changent au moins une fois pendant un traitement électrochimique d'un substrat 100. Cela peut contribuer définir précisément un volume dans lequel le substrat 100 est modifié par un traitement électrochimique. De plus, ceci peut en outre contribuer à définir un degré variable
B E2018/0034 d'altération dans tout le volume, ou une forme variable d’altération dans tout le volume, ou les deux. Dans les présents modes de réalisation, où des pores sont formés dans le substrat
100, cela peut ainsi contribuer à ce que le substrat 100 devienne un milieu plus exempt de pertes pour le circuit électrique 102.
FIG. 12 illustre un système de traitement photo-électrochimique 1200 pour réaliser un sixième exemple de procédé de traitement d'un substrat. FIG. 12 présente un diagramme schématique du système de traitement photo-électrochimique 1200.
Le système de traitement photo-électrochimique 1200 comprend une source de rayonnement 1201, un masque 1202, un système de lentille et de projection 1203, et un ensemble de traitement électrochimique 1204. La source de rayonnement 1201 peut être, par exemple, une source de lumière. Le masque 1202 peut avoir un profil translucide à deux dimensions. L'ensemble de traitement électrochimique 1204 peut comprendre, par exemple, un dispositif de traitement électrochimique similaire à l'un quelconque des dispositifs de traitement électrochimique décrits ci-dessus. Dans l'ensemble de traitement électrochimique 1204, un substrat 1205 a été placé. Comme le substrat 100 illustré à la FIG. 1, le substrat 1205 qui subit le sixième procédé exemplaire peut avoir une face avant comprenant un circuit électrique. Un côté arrière peut avoir une zone exposée qui fait face au circuit électrique et qui est en contact avec une substance chimiquement réactive.
Le substrat 1205 qui subit le sixième exemple de procédé peut être différent du substrat 100 illustré à la FIG. 1, auquel l'un quelconque des premier à cinquième exemples de procédé peut être appliqué. Le substrat 1205 qui subit le sixième procédé exemplaire peut comprendre, au moins dans la zone exposée, un matériau qui, lorsqu'il est en contact avec une substance chimiquement réactive, pendant qu'un courant électrique circule dans le matériau, varie selon le rayonnement appliqué au matériau. Par exemple, le substrat 1205 qui subit le sixième procédé exemplaire peut comprendre une section majeure qui est dopée N au lieu de dopée P comme dans le substrat 100 illustré à la FIG. 1. Pour former des pores dans un matériau semi-conducteur dopé N, il faut de la lumière en plus de la substance chimique et du courant électrique. Plus l'intensité de la lumière projetée sur une zone de matériau semi-conducteur dopé N dans ces conditions est élevée, plus la vitesse à laquelle les pores sont formés dans cette zone est élevée.
Dans le sixième mode de réalisation, un potentiel électrique est latéralement appliqué au moins sur la zone exposée sur la face arrière de la substrate 1205, tandis que la zone exposée se trouve en contact avec une substance chimiquement réactive. De plus, la zone exposée du substrat 1205 reçoit de la lumière, qui peut avoir une distribution
B E2018/0034 d'intensité non homogène sur la zone exposée. Par exemple, une zone centrale de la zone exposée peut recevoir une intensité de lumière plus élevée qu'une zone périphérique de la zone exposée. Le masque 1202 définit essentiellement la distribution d'intensité non homogène. Le masque 1202 peut ainsi définir, au moins partiellement, une distribution de la vitesse de formation des pores sur la zone exposée du substrat. Par conséquent, le masque 1202 définit un volume dans lequel des pores sont formés, au moins en termes de taille et de forme. Il s'agit donc encore d'une autre technique permettant d'obtenir que le substrat 1205 devienne un support plus exempt de pertes pour le circuit électrique.
Les premier à sixième exemples de procédés de traitement illustrés aux FIGS. 2 à 12 sont des exemples d'une technique générale selon laquelle un potentiel électrique est appliqué latéralement à une zone exposée d'un substrat. Dans les deuxième à cinquième exemples de procédés, un potentiel électrique est appliqué latéralement de manière non homogène dans au moins l'une des dimensions suivantes : espace et temps, de manière à définir au moins l'une des caractéristiques suivantes : un volume dans le substrat où le substrat est altéré, un degré variable d'altération dans tout le volume, et une forme variable d'altération dans tout le volume. Dans la sixième méthode exemplaire, la lumière peut être utilisée pour réaliser la même chose.
Dans les modes de réalisation présentés, des pores sont formés dans le substrat pour faire du substrat un milieu moins producteur de pertes pour le circuit électrique. Dans au moins certains des procédés exemplaires, la formation de pores peut être contrôlée en termes de taille de pores et de densité de pores. Cela peut en outre contribuer à rendre le substrat moins producteur de pertes. A savoir, plus le rapport entre la partie du volume occupée par les pores et la partie restante, qui est encore occupée par le matériau du substrat, est grand, plus le volume dans lequel les pores ont été formés sera faible. Il est particulièrement avantageux de contrôler la formation des pores pour que ce rapport soit relativement élevé au voisinage du circuit électrique.
FIG. 13 illustre un substrat amélioré 1300 adapté pour subir un traitement électrochimique, qui peut être conforme à un exemple de procédé présenté ci-dessus. FIG. 13 présente une vue en coupe schématique du substrat amélioré 1300. Le substrat amélioré 1300 est une version modifiée du substrat 100 illustré à la FIG. 1.
Sous les aspects suivants, le substrat amélioré 1300 est similaire au substrat 100 illustré à la FIG. 1. Le substrat amélioré 1300 a également un côté avant 1301 qui comprend un circuit électrique 1302. Un côté arrière 1303 du substrat amélioré 1300 comprend une zone exposée 1304 qui fait face au circuit électrique 1302. Deux électrodes
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1306,1307 sont disposées sur le côté arrière 1303 du substrat amélioré 1300 de manière similaire aux deux électrodes 106,107 sur le substrat 100 illustré à la FIG. 1. Le substrat amélioré 1300 peut également comprendre une couche électriquement isolante 1305 disposée entre le circuit électrique 1302, qui est compris dans le côté avant 1301, et le côté arrière 1303.
Différent du substrat 100 illustré à la FIG. 1, le substrat amélioré 1300 comprend une couche d'arrêt d'altération 1308. La couche d'arrêt d'altération 1308 est disposée entre la couche électriquement isolante 1305 et la zone exposée 1304 sur le côté arrière 1303. Une section majeure 1309 du substrat amélioré 1300 s'étend entre l'altération arrêter couche 1308 et la face arrière 1303. Dans ce mode de réalisation, la couche d'arrêt d'altération 1308 est adjacente à la couche électriquement isolante 1305. La couche d'arrêt d'altération 1308 comprend un matériau qui est relativement résistant à la substance chimiquement réactive utilisée dans au moins l'un des procédés exemplaires présentés cidessus. L'expression relativement résistant peut être interprétée comme signifiant chimiquement plus résistante que le substrat, ou au moins la matière dans une partie en masse de celui-ci. Dans ce mode de réalisation, la couche d'arrêt d'altération 1308 peut également être chimiquement plus résistante à la substance chimiquement réactive que la couche électriquement isolante 1305.
La couche d'arrêt d'altération 1308 forme ainsi efficacement une barrière qui empêche la substance chimiquement réactive de continuer son trajet du côté arrière 1303 du substrat amélioré 1300 vers le côté avant 1301. Dans ce mode de réalisation, la couche d'arrêt d'altération 1308 protège, en effet, la couche électriquement isolante 1305 de la substance chimiquement réactive. Par exemple, l'acide fluorhydrique dans la substance chimiquement réactive peut éroder l'oxyde de silicium dans la couche électriquement isolante 1305.
Les résultats souhaités suivants peuvent être obtenus plus facilement en utilisant le substrat amélioré 1300 illustré à la FIG. 13 dans un traitement électrochimique, qu'en utilisant le substrat 100 illustré à la FIG. 1. Un résultat souhaité est l'obtention d'un volume avec des pores ayant une taille et une forme telles que pratiquement aucun matériau de substrat non poreux ne reste au voisinage du circuit électrique 1302 une fois que le traitement électrochimique a été effectué. Un autre résultat souhaité consiste à laisser la couche électriquement isolante 1305 sensiblement intacte. La couche d'arrêt d'altération 1308 rend relativement facile l'obtention de ce dernier résultat souhaité. En
BE2018/0034 conséquence, le traitement électrochimique peut être axé sur l'obtention d'un substrat le plus dépourvu de pertes.
La couche d'arrêt d'altération 1308 peut comprendre un matériau semiconducteur. Par exemple, la couche d'arrêt d'altération 1308 peut comprendre du silicium poly-cristallin, en particulier du silicium poly-cristallin qui est sensiblement exempt de tout matériau dopant. Un tel mode de réalisation du substrat amélioré 1300 peut être fabriqué en utilisant des technologies de fabrication de semi-conducteurs classiques à un coût modéré. C'est-à-dire que le substrat amélioré 1300 peut être compatible avec les technologies de fabrication de semi-conducteurs classiques dans le cas où du silicium polycristallin forme essentiellement la couche d'arrêt d'altération 1308.
De plus, le silicium poly-cristallin est un milieu relativement sans pertes. En se référant à la FIG. 13, ceci est une caractéristique avantageuse étant donné que la couche d'arrêt d'altération 1308 est relativement proche du circuit électrique 1302. Le circuit électrique 1302 sera donc au voisinage d'un milieu relativement sans perte si la couche d'arrêt d'altération 1308 comprend essentiellement du silicium poly-cristallin et si le matériau du substrat au voisinage du circuit électrique 1302 a été rendu poreux.
La couche d'arrêt d'altération 1308 présente l'avantage d'être essentiellement constituée de matériau semi-conducteur, en particulier de silicium poly-cristallin, plutôt que d'être essentiellement constituée d'un matériau électriquement isolant, tel que par exemple le nitrure de silicium, ou d'un polymère. Pour expliquer cet avantage, supposons que la couche d'arrêt d'altération 1308 dans le substrat amélioré 1300 illustré à la FIG. 13 est électriquement isolant. Supposons en outre que le substrat amélioré 1300 subisse un traitement électrochimique, qui est à un stade où les pores ont été formés dans un volume relativement proche de la couche d'arrêt d'altération 1308. Seule une couche relativement mince de matériau de substrat non poreux restera alors entre ce volume et la couche d'arrêt d'altération 1308, qui est électriquement isolante. Essentiellement, aucun courant électrique ne passe à travers cette fine couche de matériau de substrat non poreux qui reste. Par conséquent, pratiquement aucun pore ne sera formé dans cette couche restante. C'est-à-dire qu'une couche de matériau substrat non poreux relativement à perte peut rester au voisinage du circuit électrique 1302 une fois que le traitement chimique électrique a été effectué.
Supposons maintenant que la couche d'arrêt d'altération 1308 dans le substrat amélioré 1300 illustré à la FIG. 13 est semi-conducteur. Supposons en outre que le substrat amélioré 1300 subisse un traitement électrochimique, qui est à un stade tel que
BE2018/0034 décrit précédemment, où seule une couche relativement mince de matériau de substrat non poreux reste à côté de la couche d'arrêt d'altération 1308. Puisque la couche d'arrêt d'altération 1308 est semi-conductrice, un courant électrique continuera à passer à travers cette fine couche de matériau de substrat non poreux qui reste. Par conséquent, la formation de pores peut continuer dans cette couche restante. En conséquence, le matériau de substrat au voisinage du circuit électrique 1302 peut devenir essentiellement entièrement poreux. Une fois que le traitement chimique électrique a été effectué, le circuit électrique 1302 peut être à proximité d'un milieu moins à pertes que si la couche d'arrêt d'altération 1308 était électriquement isolante.
FIG. 14 est un graphique illustrant les concentrations de porteurs dans une section du substrat amélioré 1300 qui comprend la couche d'arrêt d'altération 1308, la couche d'arrêt d'altération 1308 étant essentiellement formée de silicium poly-cristallin. Le graphique comprend un axe horizontal qui représente la profondeur dans le substrat amélioré 1300 en référence à un plan où la couche électriquement isolante 1305 est en interface avec la couche d'arrêt d'altération 1308. Une ligne verticale en tirets 1401 indique une profondeur où la couche d'arrêt d'altération 1308 la section majeure 1309 du substrat amélioré 1300, qui doit être modifiée par un traitement électrochimique. En conséquence, la ligne verticale en tirets 1401 divise le graphique en une partie gauche représentant la couche d'arrêt d'altération 1308, et une partie droite représentant au moins une partie de la section majeure 1309 du substrat amélioré 1300. Le graphique comprend un axe vertical qui représente les concentrations porteuses, qui sont exprimées en nombre de porteurs par centimètre cube.
Le graphique comprend trois paires de courbes 1402, 1403, 1404. Dans chaque paire, une courbe en traits pleins représente des porteurs de type N, c'est-à-dire des électrons, tandis qu'une courbe en traits interrompus représente des porteurs de type P, est, des trous. Dans une première paire de courbes 1402, les concentrations de porteurs sont tracées en fonction de la profondeur, la section majeure 1309 du substrat amélioré 1300 ayant une résistivité de 8 kQ cm. Dans une seconde paire de courbes 1403, les concentrations de porteurs sont tracées en fonction de la profondeur, la section majeure 1309 ayant une résistivité de 10 Ω cm. Dans une troisième paire de courbes 1404, les concentrations de porteurs sont tracées en fonction de la profondeur, la section majeure 1309 ayant une résistivité de 10 πιΩ cm. Pour chaque courbe, on considère que la section majeure 1309 comprend du silicium dopé P avec des concentrations de dopage respectives pour les paires de courbes respectives.
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Le graphique de la FIG. 14 montre que la couche d'arrêt d'altération en silicium poly-cristallin 1308 est résistante à l'acide fluorhydrique dans la substance chimiquement réactive. A savoir, il faut une concentration de porteurs de type P supérieure à 10’2 pour que l'acide fluorhydrique puisse éroder de manière significative le silicium poly-cristallin. Le graphique de la FIG. 14 montre que la concentration de porteurs de type P est bien inférieure à ce seuil dans le silicium poly-cristallin, qui est représenté dans la partie gauche de ce graphique. Le fait que le silicium poly-cristallin soit interfacé avec la section majeure 1309 du substrat amélioré 1300 affecte la concentration de porteurs de type P seulement sur une plage de profondeur négligeable dans le silicium poly-cristallin à l'interface.
FIG. 15 est un graphique illustrant la résistivité dans la section du substrat amélioré 1300 mentionné ci-dessus, qui comprend la couche d'arrêt d'altération 1308, la couche d'arrêt d'altération 1308 étant essentiellement formée de silicium poly-cristallin. Le graphique comprend un axe horizontal similaire à celui de la FIG. 14, représentant la profondeur dans le substrat amélioré 1300 en référence au plan où la couche électriquement isolante 1305 s'interface avec la couche d'arrêt d'altération 1308. De même, une ligne verticale en tirets 1501 indique la profondeur où la couche d'arrêt d'altération 1308 s'interface avec la section majeure 1309 du substrat amélioré 1300. La ligne verticale en tirets 1501 divise à nouveau le graphique en une partie gauche représentant la couche d'arrêt d'altération 1308, et une partie droite représentant la même partie de la partie massive 1309, comme à la FIG. 14. Le graphique comprend un axe vertical qui représente la résistivité, qui est exprimée par Ω cm.
Le graphique comprend trois courbes 1502, 1503, 1504. Dans une première courbe 1502, la résistivité est tracée en fonction de la profondeur, la section majeure 1309 du substrat amélioré 1300 ayant une résistivité de 8 kQ cm. Dans une seconde courbe 1503, la résistivité est tracée en fonction de la profondeur, la section majeure 1309 ayant une résistivité de 10 Ω cm. Dans une troisième courbe 1504, la résistivité est tracée en fonction de la profondeur, la section majeure 1309 ayant une résistivité de 10 πιΩ cm. Ici aussi, pour chaque courbe, on considère que la section majeure 1309 comprend du silicium dopé P avec des concentrations de dopage respectives pour les paires de courbes respectives.
Le graphique de la FIG. 15 montre que la résistivité est relativement élevée dans la couche d'arrêt d'altération en silicium poly-cristallin 1308. La résistivité est d'au moins 4kG cm, ce qui implique que la couche d'arrêt d'altération en silicium poly-cristallin
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1308 est relativement sans pertes. A nouveau, le fait que le silicium poly-cristallin soit interface avec la section majeure 1309 du substrat amélioré 1300 n'a qu'un effet négligeable sur la résistivité. L'effet se limite à une plage de profondeur négligeable dans le silicium poly-cristallin à l'interface.
FIG. 16 illustre un substrat amélioré 1600 qui a subi un traitement électrochimique. FIG. 16 présente une photo d'une coupe transversale de ce substrat amélioré traité 1600. Le substrat amélioré traité 1600 comprend un circuit électrique 1601 au-dessus d'une couche isolante d'oxyde de silicium 1602, une couche d'arrêt d'altération en silicium poly-cristallin 1603 et une section majeure 1604 restante du substrat amélioré
1600. La section majeure 1604 est essentiellement entièrement poreuse, jusqu'à la couche d'arrêt d'altération en silicium poly-cristallin 1603. Par conséquent, le substrat amélioré traité 1600 constitue un milieu relativement sans perte pour le circuit électrique 1601. La couche d'arrêt d'altération en silicium poly-cristallin 1603 n'a essentiellement pas été affectée par le traitement électrochimique. La photo montre qu'il existe une interface nette entre la couche d'arrêt d'altération de silicium poly-cristallin 1603 et la section majeure poreuse 1604 du substrat amélioré 1600.
FIG. 17 illustre un ensemble de substrat 1700 comprenant un substrat amélioré 1701. FIG. 17 présente une vue en coupe schématique de l'ensemble de substrat 1700. L'ensemble de substrat 1700 correspond essentiellement à un substrat amélioré 1701 auquel un autre substrat 1702 a été fixé. Le substrat amélioré 1701 dans l'ensemble de substrat 1700 peut être similaire au substrat amélioré 1300 décrit ci-dessus en référence à la FIG. 13. L'autre substrat 1702 peut fournir un support mécanique pour le substrat amélioré 1701 après un traitement électrochimique de celui-ci. Le traitement électrochimique peut affaiblir le substrat amélioré 1701 parce que, par exemple, des pores y ont été formés. L'autre substrat 1702, qui fournit un support mécanique, sera désigné ciaprès substrat de support 1702.
Le substrat de support 1702 doit être chimiquement résistant à la substance chimiquement réactive utilisée dans le traitement électrochimique. Par exemple, le substrat de support 1702 peut comprendre du silicium dopé N qui est relativement résistant à un acide fluorhydrique. Le substrat de support 1702 comprend un orifice 1703 qui laisse une zone exposée sur le côté arrière du substrat amélioré 1701 où le substrat amélioré 1701 doit être modifié par un traitement électrochimique. Le substrat de support 1702 peut ainsi constituer un masque définissant au moins une zone dans le substrat amélioré 1701 qui sera
BE2018/0034 altérée par le traitement électrochimique. Le substrat de support 1702 peut être fixé au substrat amélioré 1701 au moyen, par exemple, d'un collage.
FIGS. 18 and 19 illustrent schématiquement un substrat amélioré alternatif
1800. FIG. 18 présente une vue en coupe schématique du substrat amélioré alternatif 1800.
FIG. 19 présente une vue arrière schématique du substrat amélioré alternatif 1800.
Sous les aspects suivants, le substrat amélioré alternatif 1800 est similaire au substrat amélioré 1300 illustré à la FIG. 13. Le substrat alternatif amélioré alternatif 1800 a également une face avant 1801 qui comprend un circuit électrique 1802. Un côté arrière 1803 du substrat amélioré alternatif 1800 comprend une zone exposée 1804 qui fait face au circuit électrique 1802. Une électrode 1805 est disposée sur le côté arrière 1802 du substrat amélioré alternatif 1800. Le substrat amélioré alternatif 1800 peut également comprendre une couche électriquement isolante 1806 disposée entre le circuit électrique 1802, qui est compris dans le côté avant 1801, et le côté arrière 1802. Le substrat amélioré alternatif 1800 peut également comprendre en outre une couche d'arrêt d'altération 1807 adjacente à l’isolant électrique et disposée entre la couche électriquement isolante 1806 et la zone exposée 1803 sur le côté arrière 1802.
Le substrat amélioré alternatif 1800 comprend une cellule de traitement électrochimique 1808 dans la zone exposée 1804 sur la face arrière 1803 du substrat 1800. La cellule de traitement électrochimique 1808 comprend un ensemble de cavités en forme de tranchées 1809 disposée autour de l’électrode sur la face arrière 1802 du substrat amélioré alternatif 1800. Les tranchées 1809 peuvent être formées, par exemple, par une technique appelée gravure ionique réactive profonde (DRIE). Une autre technique pour former les tranchées 1809 peut impliquer un micro-usinage et une gravure au moyen d'un laser.
Dans ce mode de réalisation, le côté arrière 1802 du substrat amélioré alternatif 1800 comprend une couche diélectrique sacrificielle 1810. La couche diélectrique sacrificielle 1810 peut comprendre, par exemple, du nitrure de silicium. Vu de la face arrière 1803, la couche diélectrique sacrificielle 1810 est recouverte d'une couche métallique 1811 dont l'électrode 1804 fait partie. Afin de former les tranchées 1809, des ouvertures peuvent être initialement créées dans la couche métallique 1811 et dans la couche diélectrique sacrificielle 1810 au moyen de techniques photo-lithographiques conventionnelles et au moyen de techniques de gravure classiques, telles que par exemple gravure humide et gravure plasma.
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Dans un traitement électrochimique, le substrat amélioré alternatif 1800 peut être couplé à un dispositif de traitement électrochimique, qui peut être similaire à l'un quelconque des dispositifs de traitement électrochimique présentés ci-dessus. Le dispositif de traitement électrochimique peut ainsi comprendre un récipient contenant une substance chimiquement réactive et un agencement d'électrodes dans la substance chimiquement réactive. Une tension peut ensuite être appliquée entre l'agencement d'électrodes et l'électrode 1805 de la cellule de traitement électrochimique 1808.
La substance chimiquement réactive peut entrer dans les tranchées 1809. La tension appliquée provoque un flux latéral de courant électrique entre les tranchées 1809 et l'électrode 1805 de la cellule de traitement électrochimique 1808. Une fois le traitement électrochimique effectué, la couche diélectrique sacrificielle 1810 et la couche métallique 1811 peuvent être enlevé.
Le substrat amélioré alternatif 1800 peut comprendre une pluralité de cellules de traitement électrochimique similaires à la cellule de traitement électrochimique 1808 décrite ci-dessus en référence aux FIG. 18 et 19. Les cellules de traitement électrochimique peuvent être agencées de manière à former une structure en forme de nid d’abeilles.
FIG. 20 illustre schématiquement un dispositif de circuit intégré 2000 comprenant un substrat 2001 ayant subi un traitement électrochimique. FIG. 20 présente un diagramme schématique du dispositif de circuit intégré 2000. Le substrat 2001 dans le dispositif de circuit intégré 2000 peut être, par exemple, l'un quelconque des substrats décrits ci-dessus, auquel un exemple de procédé décrit ci-dessus a été appliqué. Le substrat 2001 peut être logé dans une encapsulation 2002 qui protège le substrat 2001. L'encapsulation 2002 peut comprendre des contacts électriques externes respectifs, qui peuvent être couplés électriquement aux plages de contact respectives du substrat 2001. Les plages de contact peuvent être situées sur le côté avant du substrat 2001, comme le circuit électrique compris là-dedans.
NOTES
Les modes de réalisation décrits ci-dessus en référence aux dessins sont présentés à titre d'illustration. L'invention peut être mise en œuvre de nombreuses manières différentes. Afin d'illustrer cela, certaines alternatives sont brièvement indiquées.
L'invention peut être appliquée dans de nombreux types de produits ou de procédés impliquant la modification d'un substrat par traitement électrochimique. Dans les
B E2018/0034 modes de réalisation présentés, un substrat est modifié en formant des pores dans le substrat. Dans d'autres modes de réalisation, une altération de type différent peut être obtenu, tel que, par exemple, l'enlèvement local du matériau de substrat. De plus, dans les modes de réalisation présentés, un substrat semi-conducteur est mentionné. Dans d'autres modes de réalisation, un substrat de type différent peut être modifié par un traitement électrochimique.
Le terme « substrat » doit être compris au sens large. Ce terme peut englober toute entité pouvant former un support pour un circuit électrique. Un substrat peut être une entité monolithique, mais peut également être un assemblage de diverses entités, comme, par exemple, l'ensemble de substrat 1700 illustré à la FIG. 17. Le terme « circuit électrique » doit être compris au sens large. Ce terme peut englober toute entité ayant une fonction qui implique une grandeur électrique, tel que, par exemple, un micro système électro- mécanique (MEMS), une ligne de transmission, une connexion électrique. De plus, dans un mode de réalisation de l'invention, le circuit électrique peut être au moins partiellement compris dans le substrat plutôt que d'être entièrement situé sur ou dans un côté avant du substrat.
Il existe différentes façons d’appliquer latéralement un potentiel électrique à une zone exposée sur un côté arrière d’un substrat. Dans les modes de réalisation présentés, le côté arrière du substrat comprend une électrode. Dans d’autres modes de réalisation, une électrode sur le côté arrière du substrat peut ne pas être nécessaire car, par exemple, des électrodes de polarité opposée dans une substance chimiquement réactive sont utilisées.
Un substrat qui comprend une couche d'arrêt d'altération ne nécessite pas nécessairement un traitement électrochimique tel que décrit précédemment, dans lequel un potentiel électrique est appliqué latéralement, provoquant un flux latéral de courant électrique. En principe, un substrat qui comprend une couche d'arrêt d'altération peut subir un traitement électrochimique classique dans lequel un potentiel électrique est appliqué transversalement, provoquant un flux de courant électrique transversal. Ce qui importe est qu'une couche d'arrêt d'altération soit disposée dans un substrat entre un côté avant qui comprend un circuit électrique et un côté arrière qui est au moins partiellement en contact avec une substance chimiquement réactive. Par exemple, le substrat amélioré 1300 illustré à la FIG. 13 peut être modifié comme suit pour permettre un tel traitement électrochimique conventionnel. Au moins un contact électrique est prévu entre le côté avant 1301 et la section majeure 1309 du substrat amélioré 1300.
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En général, il existe de nombreuses façons de mettre en œuvre l'invention, différentes implémentations pouvant avoir des topologies différentes. Dans une topologie donnée, une même entité peut remplir plusieurs fonctions, ou plusieurs entités peuvent exercer conjointement une même fonction. A cet égard, les dessins sont très schématiques.
Les remarques faites ci-dessus démontrent que les modes de réalisation décrits en référence aux dessins illustrent l'invention, plutôt que de limiter l'invention. L'invention peut être mise en œuvre de nombreuses autres manières qui entrent dans le champ des revendications annexées. Toutes modifications qui entrent dans le sens et l'équivalence des revendications doivent être inclus dans leur portée. Un signe de référence dans une revendication ne doit pas être interprété comme limitant la revendication. Le verbe « comprendre » dans une revendication n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d’autres étapes que celles énumérées dans la revendication. La même chose s'applique aux verbes similaires tels que « inclure » et « contenir ». La mention d'un élément au singulier dans une revendication relative à un produit n'exclut pas que le produit puisse comprendre une pluralité de tels éléments. De même, la mention d'une étape au singulier dans une revendication relative à un procédé n'exclut pas que la méthode puisse comprendre une pluralité de telles étapes. Le simple fait que les revendications dépendantes respectives définissent des caractéristiques additionnelles respectives n'exclut pas les combinaisons de caractéristiques additionnelles autres que celles qui sont reflétées dans les revendications.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS :
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    1. Procédé de traitement d'un substrat ayant un côté avant comprenant un circuit électrique et un côté arrière comprenant une zone exposée qui fait face au circuit électrique, le procédé comprenant :
    une étape de traitement électrochimique dans laquelle un potentiel électrique est appliqué latéralement au moins à la zone exposée sur le côté arrière du substrat, tandis que la zone exposée est en contact avec une substance chimiquement réactive, le potentiel électrique provoquant un flux de courant électrique latéral au moins dans la zone exposée, le flux de courant électrique latéral et la substance chimiquement réactive altérant le substrat au moins dans la zone exposée.
  2. 2. Procédé de traitement d'un substrat selon la revendication 1, dans lequel le potentiel électrique est appliqué latéralement au moins à la zone exposée sur le côté arrière du substrat au moyen de :
    un agencement d'électrodes disposé sur le côté arrière du substrat, et un agencement d'électrodes dans la substance chimiquement réactive qui fait face à la zone exposée sur le côté arrière du substrat.
  3. 3. Procédé de traitement d'un substrat selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel, au long de Γ étape de traitement électrochimique, le potentiel électrique est appliqué latéralement à la zone exposée de manière non homogène dans au moins l'une des dimensions suivantes: espace et temps, de manière à définir au moins l'une des caractéristiques suivantes: un volume dans le substrat où le substrat est altéré, un degré d'altération variable dans le volume, et une forme d'altération variable dans le volume.
  4. 4. Procédé de traitement d'un substrat selon les revendications 2 et 3, dans lequel l'agencement d'électrodes dans la substance chimiquement réactive a une forme qui provoque l'application du potentiel électrique à la zone exposée d'une manière non homogène.
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  5. 5. Procédé de traitement d'un substrat selon les revendications 2 et 3, dans lequel l’agencement d'électrodes dans la substance chimiquement réactive a une forme qui change au moins une fois pendant l’étape de traitement électrochimique.
  6. 6. Procédé de traitement d'un substrat selon la revendication 2 et 3, dans lequel l'agencement d'électrodes dans la substance chimiquement réactive comprend un réseau d'électrodes, et dans lequel, dans l'étape de traitement électrochimique, au moins une partie des tensions respectives appliquées aux électrodes respectives dans le réseau des électrodes changent au moins une fois pendant l’étape de traitement électrochimique.
  7. 7. Procédé de traitement d'un substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le substrat comprend, au moins dans la zone exposée, un matériau qui, lorsqu'il est en contact avec la substance chimiquement réactive pendant qu'un courant électrique circule dans le matériau, varie en fonction d’un rayonnement appliqué au matériau, dans lequel, dans l’étape de traitement électrochimique, le rayonnement est appliqué de manière non homogène à la zone exposée.
  8. 8. Procédé de traitement d'un substrat selon la revendication 2, dans lequel la zone exposée sur le côté arrière du substrat comprend au moins une cellule de traitement électrochimique, une cellule de traitement électrochimique comprenant un ensemble de cavités disposées autour d'une électrode faisant partie de l'agencement d'électrodes sur la face arrière du substrat, dans laquelle, dans l'étape de traitement électrochimique, la substance chimiquement réactive pénètre dans l'ensemble des cavités.
  9. 9. Procédé de traitement d'un substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le substrat comprend une couche d'arrêt d'altération au moins disposée entre le circuit électrique au côté avant et la zone exposée sur le côté arrière, la couche d'arrêt d'altération comprenant un matériau relativement résistant à la substance chimiquement réactive.
  10. 10. Procédé de traitement d'un substrat selon la revendication 9, dans lequel la couche d'arrêt d'altération comprend un matériau semi-conducteur.
    BE2018/0034
  11. 11. Procédé de traitement d'un substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le substrat comprend une couche électriquement isolante disposée entre le circuit électrique au côté avant et le côté arrière.
  12. 12. Procédé de traitement d'un substrat selon l'une quelconque des revendications 9 et 10 et selon la revendication 11, dans lequel la couche électriquement isolante est disposée entre le circuit électrique au côté avant et la couche d'arrêt d'altération.
  13. 13. Procédé de traitement d'un substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le flux de courant électrique latéral et la substance chimiquement réactive provoquent la formation de pores dans le substrat vers l'intérieur à partir d'au moins la zone exposée.
  14. 14. Dispositif de circuit intégré comprenant un substrat ayant un côté avant comprenant un circuit électrique et un côté arrière dans lequel une zone fait face au circuit électrique, le substrat ayant été modifié en appliquant un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 au moins dans un volume compris entre le circuit électrique et la zone du côté arrière qui fait face au circuit électrique.
  15. 15. Dispositif de circuit intégré selon la revendication 14, dans lequel le volume comprend des pores qui ont été formés en appliquant un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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