EP-4738021-A1 - METHOD FOR PRODUCING SILICON COMPONENTS

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de composants horlogers (1) en silicium, où l'on fournit un substrat dans lequel on grave les composants (1), on désoxyde le substrat ainsi gravé dans un bain d'acide liquide, on réoxyde thermiquement le substrat, puis on le désoxyde une nouvelle fois par gravure à l'acide en phase vapeur.

Inventors

• TILLE, NICOLAS
• Clivaz, Johannes

Assignees

• Sigatec SA

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241105

Claims (14)

1. Procédé de fabrication d'une pluralité de composants horlogers (1) en silicium, comprenant au moins les étapes suivantes, réalisées dans cet ordre : a) on fournit un substrat (100) comprenant la superposition, dans une direction transversale (Z), d'une couche utile (10) de silicium, une couche intermédiaire d'oxyde (30) et une couche de rigidification (20), la couche intermédiaire (30) étant interposée entre la couche utile (10) et la couche de rigidification (20), b) on grave la couche utile (10) pour y former les composants horlogers (1), c) on désoxyde le substrat (100) dans un bain d'acide liquide en conservant, en contact avec la face inférieure (2b) de chaque composant (1), au moins une zone utile (32) de la couche intermédiaire (30), d) on réoxyde thermiquement le substrat (100), puis e) on désoxyde le substrat (100) par gravure à l'acide en phase vapeur.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, dans une direction orthogonale à la direction transversale, chaque composant horloger (1) gravé à l'étape b) est délimité extérieurement par une face latérale formant un contour continu et fermé.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre, avant l'étape c), une étape c0) d'oxydation thermique du substrat (100) gravé.
4. Procédé selon la revendication 3, comprenant au moins deux séquences des étapes c0) et c).
5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, comprenant au moins une séquence des étapes c), c0) puis c).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre une étape a0) d'oxydation du substrat, avant l'étape b) de gravure.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel à l'étape b), la gravure des composants (1) est réalisée à travers au moins un masque d'oxyde.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel à l'étape b), on grave la couche utile par gravure ionique réactive profonde.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 78, dans lequel on stoppe la désoxydation de la ou chaque étape c) à l'issue d'une période prédéterminée.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel lors de la ou chaque étape c), on contrôle le retrait de l'oxyde et on stoppe la désoxydation de sorte que la zone utile (32) de la couche intermédiaire (30) en contact avec la face inférieure (2b) de chaque composant (1) conserve au moins une dimension supérieure à une valeur minimale prédéterminée.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l'oxydation de l'étape d) et/ou éventuellement de l'étape c0) est une oxydation de lissage des composants horlogers (1).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l'oxydation de l'étape d) et/ou éventuellement de l'étape c0) est une oxydation de changement de dimensions des composants horlogers (1).
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant en outre une étape supplémentaire f) d'oxydation thermique des composants horlogers (1) libérés à l'étape e).
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel lors de l'étape f) : - on fournit un plateau de support (70) dont une face utile forme, sur au moins une zone de réception, une surface d'accueil (72) réalisée dans un matériau à base de nitrure et présentant une rugosité Ra supérieure à 50 nm, encore préférentiellement supérieure à 200 nm, encore préférentiellement supérieure à 1 micron, - on place les composants horlogers (1) sur la surface d'accueil (72) du plateau de support (70), et - on soumet les composants horlogers (1) sur ladite surface d'accueil (72) à au moins une étape d'oxydation thermique.

Description

Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le traitement et la fabrication de composants en silicium, en particulier de composants horlogers tels que des spiraux, ancres, roues d'échappement, roues dentées, plateaux, aiguilles, balanciers. État de la technique Les composants horlogers en silicium sont typiquement fabriqués à l'aide d'un substrat - aussi appelé wafer - de type silicium sur isolant connu sous l'acronyme SOI (silicon on insulator) et comprenant une couche utile de silicium dans laquelle les composants doivent être formés, une deuxième couche, typiquement en silicium, servant à rigidifier le substrat et, entre ces deux couches, une couche intermédiaire d'oxyde servant de couche d'arrêt pour les opérations de gravure de la couche utile. Selon un procédé connu, la couche utile de silicium est gravée afin d'y former les composants puis une plaquette formée par au moins une partie de cette couche utile portant les composants est « libérée » c'est-à-dire détachée du substrat pour être soumise notamment à des opérations de traitement typiquement par oxydation thermique. L'oxydation vise par exemple à améliorer l'état de surface des composants, ajuster leurs dimensions et/ou leur raideur, et/ou augmenter leur résistance mécanique. Un inconvénient lié à l'utilisation d'une plaquette portant les différents composants lors du ou des traitements est qu'en raison de sa faible épaisseur, la plaquette peut se déformer lors de la manipulation ou au cours du traitement. En conséquence, les composants horlogers peuvent également être déformés et ainsi rendus inutilisables. D'autre part, il est quelquefois impossible de prévoir des attaches reliant les composants à la plaquette. C'est le cas notamment dans la fabrication de composants de petite taille. Dans ce cas les composants sont libérés du substrat sous la forme d'éléments unitaires, difficiles à manipuler et à traiter. Pour leur oxydation thermique, les composants doivent être déposés un à un sur un support, le support doit être transporté dans un four, puis, à l'issue de l'opération d'oxydation, les composants doivent à nouveau être retirés du support un à un. Résumé de l'invention La présente invention propose un procédé de fabrication de composants horlogers permettant de résoudre les problèmes précités et de faciliter le traitement de composants horlogers, notamment leur traitement par oxydation thermique. L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pluralité de composants horlogers en silicium, comprenant au moins les étapes suivantes, réalisées dans cet ordre : a) on fournit un substrat comprenant la superposition, dans une direction transversale, d'une couche utile de silicium, une couche intermédiaire d'oxyde et une couche de rigidification, la couche intermédiaire étant interposée entre la couche utile et la couche de rigidification,b) on grave la couche utile pour y former les composants horlogers,c) on désoxyde le substrat dans un bain d'acide liquide en conservant, en contact avec la face inférieure de chaque composant, au moins une zone utile de la couche intermédiaire,d) on réoxyde thermiquement le substrat,e) on désoxyde le substrat par gravure à l'acide en phase vapeur. Il a en effet été constaté que l'acide liquide n'opère pas strictement de la même façon que le même acide en phase vapeur. L'acide liquide a plus de mal à attaquer l'oxyde sous les composants en silicium. Par conséquent, la désoxydation par bain permet de retirer de l'oxyde présent sur les composants tout en conservant une portion d'oxyde entre chaque composant et la couche intermédiaire. Cette méthode a plusieurs avantages : L'étape c) permet de supprimer l'oxyde présents sur les composants, par exemple les résidus d'un masque d'oxyde à travers lequel les composants ont été gravés ou de l'oxyde natif présent naturellement sur les composants, sans pour autant libérer les composants du reste du substrat. Les composants sont ainsi nettoyés de toute forme d'oxyde sur leur surface supérieure et leurs flancs latéraux mais restent tous solidaires de la couche intermédiaire et de la couche inférieure du substrat, laquelle confère sa rigidité au substrat. A l'étape d), le substrat peut alors être soumis à un traitement d'oxydation thermique, qui peut notamment viser à lisser les surfaces des composants horlogers ou à modifier les dimensions des composants. Le procédé peut aussi permettre de réaliser à la suite une oxydation, une désoxydation puis une réoxydation du substrat portant les composants, sans nécessité de contrôler activement la désoxydation intermédiaire. La désoxydation par voie liquide ne risque pas d'éliminer la couche intermédiaire située sous les composants et d'aboutir à leur libération prématurée. Dans certains cas particuliers, on peut toutefois choisir de stopper la désoxydation de l'étape c) à l'issue d'une période prédéterminée, ou encore de contrôler le retrait de l'oxyde lors de l'étape c) et de stopper la désoxydation de sor