Brevet FR2969664A1 — publié le 20120629

PROCEDE DE CLIVAGE D'UN SUBSTRAT DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de clivage d'un substrat en vue du 5 détachement d'une couche dudit substrat. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Le détachement de couches épaisses d'un substrat se pose particulièrement dans l'industrie des semi-conducteurs. 10 Différents procédés de détachement sont déjà connus et largement employés. Certains procédés comprennent !o fonnatinn, à l'intérieur du nuhatraL, d'une zone de fragilisation délimitant !a couche à détacher, puis l'application au substrat ou à la zone de fragilisation, de contraintes visant à provoquer le clivage du substrat suivant la zone de fragilisation. Ces contraintes peuvent être de nature thermique et/ou mécanique, etc. 15 Ainsi, !æ procédé Smart Cut rw COrnpnand la formation, Uone un substrat donneur, d'une zone de fragilisation par implantation d'espèces atomiques, délimitant la couche à transférer, suivie du collage du substrat donneur sur un substrat receveur et le clivage du substrat donneur suivant la zone de fragilisation, conduisant au report de la couche sur le substrat receveur. 20 Cependant, ce procédé est plus approprié au transfert de couches minces, c'est-à-dire d'épaisseur typiquement inférieure au micromètre. En effet, les imp!8nteurs ë vocation industrielle présentent à l'heure actuelle une énergie jusqu'à 200 keV, ce qui permet d'atteindre une profondeur d'implantation pouvant Gtteindre2 micromètres environ, selon les nnatériaux et les espèces ioniques implantées. 25 Par exennp!e, une implantation d'ions Fl+ dans du silicium permet d'atteindre une profondeur de 1,8 noion0nnètnae environ, mais /a profondeur atteinte sera plus faible dons du GaN qui est plus dense. !( existe des irnp!anteurS à haute énergie, c'est-à-dire de l'ordre de 1 MeV, qui permettraient d'atteindre une profondeur jusqu'à 20 micromètres, mais le procédé ne serait 30 pas économiquement viable en raison du coût élevé de ces machines. L@ demande dg brevet US 200770249140 décrit un procédé de détachement d'une couche d'un substrat de silicium, dans lequel on dépose une couche métallique, en particulier une pâteë l'argent et/ou à l'aluminium, à la surface du substrat L'application d'une contrainte thermique au substrat recouvert de la couche métallique 35 engendre une contrainte de clivage dans !e substrat, ë une profondeur correspondant ë 2 l'épaisseur de la couche que l'on souhaite détacher, conduisant au clivage du substrat et au détachement de la couche désirée. L'obtention de la contrainte de clivage est liée à la différence de coefficient de dilatation thermique (CTE' acronyme du terme anglo-saxon « Coefficient of Thermal Expansion ») 5 entre le matériau de la couche métallique et le matériau du substrat. s ~~~ Ainsi, par exemple, !e coefficient d8 dilatation thermique du silicium est de 4'8.1O~ ~ ~ tandis que celui de l'argent est de 20.1O° ~~1 et celui de l'aluminium de 24.10-6 Cependant, le dépôt de métaux sur le substrat de silicium risque de contaminer la couche semi-conductrice, ce qui est préjudiciable au fonctionnement du dispositif fabriqué à 10 partir de cette couche. Par ailleurs, le coefficient de dilatation thermique de la couche génératrice de contraintes est dépendant de la nature du matériau employé. !! 8n résulte que !'homme du métier est nécessairement limité dans la définition du procédé par les matériaux disponibles sur le marché. 15 En particulier, il ne peut pas forcément former une couche génératrice de contraintes présentant le coefficient de dilatation thermique souhaité. Enfin, pour provoquer la dilatation de la couche génératrice de contraintes selon le procédé précité, il est généralement nécessaire de la chauffer à une température élevée, c'est-à-dire typiquement de l'ordre de 800°C. 20 Cependant, le silicium présente, dans cette gamme de température, un caractère ductile, ce qui est défavorable à l'obtention du clivage du substrat. L'un den buts d8 !a présente invention est donc de procurer un procédé de détachement d'une couche d'un substrat présentant une épaisseur typiquement comprise entre 1 et 1O0micromètres quiévite !eninconvénients des méthodes évoquées plus haut. JS Plus précisément, l'invention vise à permettre !e détachement d'une couche d'un substrat sans risquer de contaminer le matériau du substrat. L'invention a également pour but de limiter la température nécessaire pour procurer le clivage du substrat. En outre, !'invention doit également procurer une plus grande liberté de choix dans le 30 coefficient de dilatation thermique de la structure génératrice de contraintes, en vue notamment d'optimiser le clivage du substrat. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Conformément à !'invention, il est proposé un procédé de clivage d'un substrat en vue 35 d'en détacher une couche, comprenant (eSétapes successives suivantes : 3 U> !a formation d'une structure dite génératrice de contraintes, solidaire localement de la surface du substrat, adaptée pour se dilater ou se contracter dans un plan parallèle à la surface du substrat sous l'effet d'un traitement thermique, (i/) !'epp!iooÜ0n é ladite structure d'un traitement thermique adapté pour provoquer la dilatation ou la contraction de ladite structure de manière à générer dans le substrat une pluralité de contraintes locales dont la combinaison génère une contrainte supérieure à la résistance mécanique du substrat dans un plan de clivage pens!!è!eà la surface du substrat définissant la couche à détacher, ladite contrainte conduisant au clivage du substrat selon ledit plan. Parxsolidaire x on entend dans !e présent texte que la force de cohésion entre la structure génératrice de contraintes et la surface du substrat doit être supérieure aux contraintes exercées lors de !a dilatation ou !ô contraction de !o structure, pour qu'il n'y ait pas de rupture à l'interface et que les contraintes engendrées par la déformation de la structure soient transmises au substrat pour permettre son clivage. Porx localement » on entend que la liaison entre la structure génératrice de contraintes et le substrat n'existe que dans des régions déterminées de la surface du substrat, et non en tout point de la surface du substrat. De manière particulièrement avantageuse, ladite structure génératrice de contraintes est une structure cellulaire dont les parois des cellules sont perpendiculaires à la surface du substrat et mont composées d'au moine deux matériaux présentant des coefficients de dilatation thermique différents agencés pour permettre une déformation desdites parois sous !'effet dudit traitement thermique, en procurant un effet bilame. Par xproour8r un effet bi!emex on entend dans !e présent texte !e fait que deux matériaux présentant des coefficients de dilatation thermique différents sont agencés de manière solidaire !'un par rapport à [autre de telle sorte que l'ensemble se déforme en dilatation ou contraction sous l'effet d'un traitement thermique et, éventuellement, d'un champ magnétique si l'un des matériaux est en outre magnétostrictif. Selon les modes de réalisation décrits plus bas, !en deux matériaux peuvent se présenter sous !a forme de deux lames 000n!ées solidaires !'une de l'autre, !'interface entre les deux matériaux présentant une surface sensiblement perpendiculaire à la surface du substrat. Par extension, on entend aussi par xbilame x tOUt agencement de deux ou plus de deux matériaux présentant des coefficients de dilatation différents, sous forme de multi-lames aoo0!éea !es unes aux autres de façon solidaire et dont les interfaces entre chacun des 4 matériaux se présenteraient sous la forme d'une surface sensiblement perpendiculaire à la surface du substrat. Cette définition inclut donc notamment unth!onne o0nnpooé par exemple d'une !erne centrale de silicium entourée respectivement d'une lame d'un matériau àCTE positif et d'une G lame d'un matériau à CTE négatif. Selon un mode de réalisation de [invention' les parois des cellules sont des bilames formés d'un premier et d'un deuxième matériau qui présentent des coefficients de dilatation thermique qui diffèrent d'un rapport d'au moins 2. Par exemple, la structure génératrice de contraintes comprend des bilames formés des 10 couples de matériaux suivants : 8i/4g. Si/Al, Si/Cu. Gi/SiOu. Ge/Ag, Ge/A!, {5e/[|u. Ge/Fe' (3eX5iC)e.aaphir/Ag'eaphir/A!'Saphir/Cu.et/ou sophir/8i{)u. 8e/on un autre mode de réalisation, les parois des cellules sont des bilames formés d'un premier et d'un deuxième matériau dont !'un présente un coefficient de dilatation thermique positif et l'autre un coefficient de dilatation thermique négatif. 15 Par exemple, lesdits bilames sont formés des couples de matériaux suivants : Si/ZrVVz(]».{}u/ZrVVz{Jo. A!/ZrVVe[}u, et/ou /\g/ZrWu{]». Selon un autre mode de réalisation, !n premier et !e deuxième matériau du bilame sont séparés par du vide ou par une lame d'un troisième matériau, en particulier le bilame est formé par le couple Ag/ZrW208 et la lame du troisième matériau est du silicium. 20 De manière particulièrement avantageuse, !e traitement thermique de !'étape (ii) est appliqué à une température comprise entre 20 et 500°C. Selon une forme d'exécution particulièrement avantageuse de !'invention, la structure génératrice de contraintes est en outre adaptée pour se dilater ou se contracter dans un plan parallèle à la surface du substrat sous l'action d'un champ magnétique. 25 A cet effet, ladite structure génératrice de contraintes est une structure cellulaire dont les parois des cellules sont perpendiculaires à la surface du substrat et sont composées d'au moins deux matériaux /2o, 2b) présentant des coefficients de dilatation thermique différents agencés pour permettre une déformation desdites parois noue !'effet dudit traitement therrnique, et l'un desdits matériaux est un matériau magnétostrictif. 30 [)e manière préférée, >e matériau mægnétosLrioiifeSt un alliage de terre rare et de fer, tel que Terfeno!-O. 8mFe2. [JyFeuouTbFeo, et l'autre matériau est du silicium, du SiC ou du germanium. Dans ce cas, le traitement thermique est préférentiellement appliqué à une température inférieure à !o température de Curie du matériau mognéAoetrin1if et [on applique en outre à 5 ladite structure génératrice de contraintes un champ magnétique adapté pour provoquer une élongation ou une rétraction dudit matériau magnétostrictif. Si le substrat présente une forme allongée, le champ magnétique appliqué est de préférence statique et orienté parallèlement à la plus grande dimension du substrat. 5 Si le substrat présente une forme de disque, le champ magnétique appliqué est tournant de manière à provoquer une dilatation ou une contraction de la structure selon deux directions perpendiculaires dans un plan parallèle à la surface du substrat. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la structure génératrice de contraintes est rendue solidaire de la surface du substrat par une couche de collage. 10 La structure génératrice de contraintes peut être fabriquée avant d'être rendue solidaire du substrat par gravure de tranchées dans une couche du premier matériau, remplissage desdites tranchées par le deuxième matériau, masquage des portions de la couche du premier matériau destinées à la formation du bilame et gravure sélective de ladite couche pour retirer les portions non masquées du premier matériau. 15 De manière alternative, la structure génératrice de contraintes est rendue solidaire du substrat par dépôt d'une couche du premier matériau sur la surface du substrat, suivi par la gravure des tranchées dans ladite couche, remplissage desdites tranchées par le deuxième matériau' masquage des portions de la couche du premier matériau destinées à la formation du bilame et gravure sélective de ladite couche pour retirer les portions non masquées du 20 premier matériau. L'épaisseur de la couche détachée du substrat est comprise entre 1 et 100 nniononnètnas, de pnëfëneno* entre 30 et 70 micromètres, de préférence environ 50 micromètres. Il existe typiquement un rapport compris entre 0,1 et 10 entre l'épaisseur de la couche à 25 détacher et l'épaisseur de la structure génératrice de contraintes. Selon un mode particulier de réa!isation, on forme dans le substrat, avant l'étape (ii), une zone fragile de manière ëprocurer le clivage selon ladite zone fragile. Par exemple, ladite zone fragile est formée par irnp!onLnUnn d'espèces ioniques dons !e substrat à !a profondeur du plan de o!ivage, avec une dose comprise entre 5.1015 et 30 10m o1nmeo/omc. De manière alternative, le substrat et !a couche à détacher sont en silicium et !a zone fragile est une couche de SixGel_, avec 0 . on peut former dans ou sur la couche à détacher du substrat des dispositifs électroniques pour applications optoélectroniques et/ou photuvn!tsiqu9S, et/ou de 5 puissance et/ou des circuits électroniques et/ou des microsystèmes. La structure génératrice de contraintes peut être retirée de la couche après que celle-ci ait été détachée du substrat. Par exemple, !a structure génératrice de contraintes peut être recyclée après son retrait de la couche détachée en vue d'une nouvelle utilisation pour cliver un substrat. 10 Le substrat est typiquement en un matériau semi-conducteur. Selon uneforme d'exécution particulière de l'invention, le substrat est un lingot et !'on applique !as étapes (i) et (ii) à plusieurs reprises pour détacher successivement une pluralité de couches dudit substrat. Un autre objet de l'invention concerne un ensemble comprenant un substrat et une 15 structure dite génératrice de contraintes solidaire de !o surface dudit substrat, caractérisé en ne que ladite structure génératrice de contraintes est une structure ne!!u!a!na dont les parois den oe!!u!eS sont perpendiculaires à !a surface du substrat et sont composées d'au moins deux matériaux présentant des coefficients de dilatation thermique différents agencés pour permettre une déformation desdites parois sous l'effet d'un traitement thermique. 20 Enfin, un autre objet de l'invention concerne un dispositif semi-conducteur pour applications photovoltaïques, optoélectroniques ou en électronique, comprenant une couche en matériau semi-conducteur et un support qui est une structure cellulaire, solidaire de la surface de ladite couche, dont les parois des cellules sont perpendiculaires à la surface de la couche et sont composées d'au moins deux matériaux présentant des coefficients de 25 dilatation thermique différents agencés pour permettre une déformation desdites parois sous l'effet d'un traitement thermique. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [/autnam caractéristiques et avantagea de l'invention ressortiront de la description 30 détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un substrat et d'une structure génératrice de contrainte selon !'invention. _ la figure 2 est une vue en coupe du substrat de la figure 1 clivé et de ladite structure, 7 - la figure 3est une vue de dessus d'un mode particulier de [invention, dans lequel !o structure est formée d'une pluralité de maUu!em dont les parois sont des bilames, - les figures 4A à 4E illustrent des étapes du procédé de réalisation de la structure de la figure 3, 5 - !G figure 5 est une vue en coupe schématisant l'application d'un champ magnétique à la structure génératrice de contraintes, - la figure 8 est une vue en coupe d'un mode de réalisation de !'invention dans lequel !e substrat à cliver a été pré-fragilisé, - !a figure 7 est une vue en coupe d'une variante dans laquelle une amorce de 10 rupture oété réalisée dans le substrat à aven Pour faciliter l'illustration, les rapports d'épaisseurs des différentes couches n'ont pas nécessairement été respectés. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 15 Procédé de clivage En référence à !o figure 1, on forme sur !o surface du substrat 1 une structure 2 adaptée pour se déformer sous l'application d'un traitement thermique. Le substrat peut être tout matériau (semi conducteur, métal, etc.), quelle que soit sa structure cristalline (rnnnocr!atoUin, po!y-cristallin, amorphe). 20 De manière préférée, le substrat est en un matériau semi-conducteur tel que Si, SiC, Ge, un substrat de type !V, !|/V! nu !!!yV h*l que GaN, !nGaN. AnGæ, InP et autres alliages binaires, ternaires, quaternaires de ces éléments. Selon un mode particulier de réalisation, la couche qui doit être détachée du substrat est une couche active formée d'une pluralité de matériaux semi-conducteurs superposés 25 et/ou elle comprend des dispositifs électroniques pour applications optoélectroniques /par exemple, LE[}' |@eer\ et/ou photovoltaïques (tels qua des oe!!u!ea rnu!ÜjunoÜVno pour !e terrestre et le spatial) ; elle peut également comprendre des circuits électroniques, en particulier pour des applications de puissance, et/ou des microsystèmes. Lesdits dispositifs sont formés dans ou sur !a couche à détacher avant la solidarisation 30 du substrat avec la structure génératrice de contraintes. Cette structure doit être solidaire de !o surface du substrat pour lui transmettre les contraintes qui vont conduire au clivage du substrat. On choisit donc un mode de liaison adapté entre la structure et le substrat. Selon les matériaux en présence, on peut procéder à un collage par adhésion 35 non!éou!oire, par bngsoQe' ou par un adhésif approprié, présentant notamment une bonne 8 tenue à la température du traitement thermique qui va être mis en oeuvre pour conduire au clivage du substrat. Lorsque la structure doit être retirée de la couche qui sera détachée du substrat, il est préférable de prévoir un adhésif permettant un collage réversible, c'est-à-dire qui permettra 5 un démontage de la structure de rnanière non destructive. Par exemple, l'adhésif employé est une colle époxy. Une telle colle présente l'avantage d'être hydrolysable ; elle peut donc être éliminée par action de!avapeur d'eau d1OO"C. Dans !e mode de réalisation illustré à la figure 1, la structure 2 est rendue solidaire de la 10 surface du substrat 1 au moyen d'une couche de collage 3. Cependant, la couche de collage est optionnelle et, en fonction des matériaux considérés, on pourra procéder à un collage par adhésion moléculaire en mettant directement en contact la structure génératrice de contraintes avec la surface du substrat. La structure 2 est une structure cellulaire telle qu'illustrée par exemple à la figure 3, et 15 dont un procédé de réalisation sera exposé en détail plus bas. Les parois 2" des cellules 2' sont constituées par des bilames (voire des trilames) de matériaux présentant des coefficients de dilatation thermique significativement différents, lesdites parois étant perpendiculaires à la surface du substrat. Par xnignifinaUvennent différent », on entend qu'il existe par exemple un rapport 20 d'environ 2 ou plus entre !es coefficients du dilatation thermique des deux matériaux, ou que les coefficients de dilatation thermique des dits matériaux sont de signes opposés. L'interface entre la structure génératrice de contraintes et le substrat est limitée aux régions où les parois des cellules sont en contact avec !e substrat, de morte que la structure génératrice de contraintes est solidaire localement du substrat. 25 Pour provoquer !e clivage du substrat, on applique un traitement thermique à une température adaptée pour provoquer une déformation de !o structure 2 dans les doux dimensions d'un plan parallèle à la surface du substrat 1. En raison de /o géométrie de la structure cellulaire qui lui procure un coefficient de dilatation thermique très é!evé, une température comprise entre 20 et 500°C est 30 généralement suffisante pour provoquer la déformation de la structure. La température est également choisie en fonction de la nature de l'éventuel adhésif permettant la solidarisation de la structure au substrat, afin de ne pas le dégrader, AinSi, dons le cas où l'adhésif est une colle époxy, on applique de préférence une température inférieure à 300"C, y La structure 2 étant solidaire du substrat 1, cette déformation engendre dans le substrat une contrainte supérieure à la résistance mécanique du matériau du substmt, ce qui conduit à son clivage selon un plan C. pænsUè!e ë la surface du substrat, situé à une certaine profondeur. 5 Plus le substrat est mince, plus il est souple et plus le clivage a lieu en profondeur dans le substrat. En revanche, un substrat plus épais donnera lieu ë un clivage nn0ino profond. Cnnnnne on peut le voirà !8figure 2, !e plan de clivage {}défin!t une couche 1' que !'on pourra ensuite détacher pour un usage ultérieur, en appliquant éventuellement une force 10 mécanique pour l'écarter du reste du substrat. Unefois !ocouche 1'détachée, onpeut retirer !astructure 2quioservi auclivage. Si !o structure 2 n'est pas destinée à ëtna réutilisée, elle peut être retirée de manière destructive, par exemple par enlèvement de matière mécanique et/ou chimique. C|ependont, il est également possible que !o structure 3 soit destinée à être réutilisée, 15 auquel cas on la retire de la couche 1' de manière non destructive (par exemple par une attaque de l'adhésif utilisé pour coller !o structure sur !e substrat) et on la prépare (par exemple, par un léger polissage) en vue d'une nouvelle utilisation. Ceci est avantageux notamment lorsque la structure 2 est onéreuse. Une autre possibilité est que !@ structure 2 ne soit pas démontée de la couche 1' que 20 !'on e détachée, en particulier si elle doit remplir une fonction lors de l'utilisation ultérieure de la couche détachée. Ainsi, par exemple, !æ structure 2 peut être conservée et servir de support à une couche photovoltaïque, avec l'avantage que sa structure transparente permet d'avoir des contacts électriques sur la face arrière de la couche photovoltaïque. 25 La structure 2 peut également servir de raidisseur à la couche détachée l', en particulier lorsque oe!!n-ni présente une épaisseur trop faible pour être autoporteuse (i.e. manipu!æb!e isolément), c'est-à-dire typiquement lorsque son épaisseur est inférieure à 50 micromètres. Le cos échéant, la partie restante du substrat peut être préparée en vue de la 30 solidarisation avec une nouvelle structure génératrice de contraintes pour en détacher une couche supplémentaire. Le procédé permet ainsi de découper au furet à mesure un lingot en une pluralité de couches. Un premier avantage de ce procédé est que la structure employée permet une grande 35 liberté de choix dans la définition de son coefficient de dilatation thermique. En particulier, les critères de définition du coefficient de dilatation thermique ne sont pas les seuls matériaux employés, mais aussi la forme et la dimension des cellules. Un deuxième avantage est que la structure employée présente un coefficient de dilatation thermique beaucoup plus élevé que les coefficients de dilatation thermique 5 individuels des matériaux la constituant. Par ailleurs, un choix judicieux des matériaux et la géométrie de la structure permettent de former, selon les besoins, une structure à coefficient de dilatation thermique positif ou négatif. Par conséquent, un chauffage à une température plus basse que dans l'art antérieur est 10 suffisant pour engendrer dans le substrat une contrainte plus forte que sa résistance mécanique. Ainsi, lorsque le substrat est en silicium, il présente, à température ambiante, un caractère fragile et cassant (ou « brittle » selon la terminologie anglo-saxonne). L'application des contraintes par la structure conduit donc plus facilement au clivage du 15 substrat que s'il était à une température supérieure à 500°C, à partir de laquelle s'opère une transition fragile-ductile du silicium. Par ailleurs, ce traitement thermique à température plus basse est plus favorable aux éventuels dispositifs qui sont formés dans ou sur la couche détachée, puisqu'il ne risque pas de les endommager ni d'affecter leurs performances. 20 Structure cellulaire Selon un mode de réalisation illustré à la figure 3 en vue de dessus, la structure génératrice de contraintes est une structure cellulaire comprenant une pluralité de cellules 2' dont les parois 2" sont des bilames 2a, 2b perpendiculaires à la surface du substrat 1. Chaque bilame est constitué d'un premier matériau 2a présentant un premier coefficient 25 de dilatation thermique et d'un deuxième matériau 2b présentant un deuxième coefficient de dilatation thermique significativement différent du premier. ®e manière avantageuse, les cellules sont identiques et se répètent selon un motif déterminé dans un plan parallèle à la surface du substrat. Les cellules 2' présentent une forme adaptée pour pouvoir se déformer selon les deux 30 dimensions dans un plan parallèle à la surface du substrat. Dans l'exemple illustré à la figure 3, les cellules présentent une forme sensiblement hexagonale, avec des parois successivement concaves et convexes, et où le matériau situé du côté intérieur de la cellule est alternativement le matériau 2a et le matériau 2b. Cependant, d'autres formes de cellules, telles que octogonales ou autres, peuvent être 35 envisagées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Des méthodes mathématiques publiées dans la littérature scientifique permettent de définir la forme et la dimension des cellules. Un procédé de fabrication d'une telle structure est décrit en référence aux figures 4A à 4E, qui sont des vues selon la coupe A-A présentée à la figure 3. Dans une première étape, illustrée à la figure 4A, on part d'une couche du premier matériau 2a. Par exemple, ladite couche est une couche de silicium de 50 pm d'épaisseur. On pratique dans cette couche une gravure profonde pour créer des tranchées T1, T2, T3 dont le parcours définit les parois des cellules. La forme et les dimensions des cellules auront été définies au préalable en fonction des propriétés de dilatation thermique requises. On pourra se baser à cet effet sur les publications de R. Lakes, "Cellular solid structures with unbounded thermal expansion", Journal of Material Science Letters, 15, 475-477 (1996) et de T.E. Bruns et O. Sigmund, "Toward the topology design of mechanisms that exhibit snap-through behavior", Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 193, Issues 36-38, 10 Sept. 2004, pp 3973-4000. La largeur des tranchées est par exemple de 10 pm. Dans une deuxième étape, illustrée à la figure 4B, on effectue un dépôt du deuxième matériau 2b après avoir déposé par évaporation sous vide ou pulvérisation cathodique sur les parois des tranchées une couche de métal dit d'accrochage (par exemple une dizaine de nm de titane). Par exemple, le deuxième matériau est un métal (tel que de l'aluminium ou de l'argent) qui présente un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du silicium. Cette opération de dépôt a pour effet de remplir les tranchées T1, T2, T3 du deuxième matériau 2b et également de recouvrir la surface du premier matériau 2a d'une couche du deuxième matériau 2b. Dans une troisième étape, illustrée à la figure 4C, on retire l'excédent du deuxième matériau qui recouvre la surface du premier matériau 2a par un polissage mécano-chimique (connu sous l'acronyme CMP correspondant au terme anglo-saxon « Chemical-Mechanical Polishing »). On effectue éventuellement à ce stade un recuit thermique à basse température (c'est-à-dire typiquement de l'ordre de 200°C pour de l'aluminium) sous atmosphère neutre pour densifier le métal ainsi déposé. Ensuite, en référence à la figure 4D, on dépose un masque de résine 4 sur la couche 35 du premier matériau 2a. 12 Ce masque est déposé de manière sélective de manière à recouvrir les portions du premier matériau 2a que l'on souhaite conserver dans la structure cellulaire finale 2. Lesdites portions sont adjacentes aux tranchées remplies du deuxième matériau 2b, afin de constituer avec celles-ci des bilames. 5 Leur largeur est typiquement de l'ordre de 10 pm. Le masque de résine est destiné à protéger le premier matériau 2a adjacent au deuxième matériau 213 pendant l'étape de gravure qui va suivre. En référenoaà la figure 4E, on procède à une gravure du premier matériau 2a non protégé par le masque 4, ladite gravure étant sélective par rapport au deuxième matériau 2b. 10 Dans une étape ultérieure, non illustrée ici, on retire le masque 4. On obtient donc une structure cellulaire constituée d'une pluralité de oe!!u!ee 2' dont !es parois 2" sont des bilames 2a, 2b. Ladite structure est alors rendue solidaire de la surface du substrat 1 par toute méthode de collage appropriée. 15 [}one !a uoe qui vient d'être décrit, la structure est fabriquée indépendamment du substrat puis rendue solidaire de celui-ci. Il serait cependant également possible de coller ou déposer sur la surface du substrat la couche dupremier matériau 2o,et d'opp!iquerà cette couche un procédé similaire à celui qui vient d'être décrit pour fabriquer la structure cellulaire. 20 Ainsi, la couche du premier matériau 2a peut être déposée sur la surface du substrat 1 par pulvérisation (ou xoputteringo selon la terminologie anglo-saxonne), ou, de préférence, par dépôt chimique en phase vapeur (ou CV[]. acronyme du terme anglo-saxon xChomina! V8por[}eposiUnnx)ouporuneméthode électrochimique, avant de procéder à la gravure qui permettra de former la structure cellulaire. 25 Préalablement au collage de la structure cellulaire ou au dépôt du premier matériau 2a à partir duquel sera formée la structure cellulaire, il est avantageux de préparer la surface du substrat en vue de favoriser la solidarisation avec la structure génératrice de contraintes et/ou de le protéger d'une éventuelle contamination par les matériaux constituant la structure génératrice de contraintes. 30 Par exemple, on peut former une couche protectrice en oxyde de silicium présentant une épaisseur de l'ordre de 500 nanonnëtres, déposée par une technique CVD ou bien formée par oxydation thermique si le substrat est en silicium. Il est également possible de former une couche d'accrochage de titane par une étape d'évaporation dite x Oanho sur une épaisseur de 100 à 300 AngStnünno sur ladite couche 13 d'oxyde pour favoriser la solidarisation avec le métal de la structure génératrice de contraintes. Par ailleurs, lorsque des dispositifs sont formés dans ou sur la couche à détacher, la surface du substrat n'est plus plane et adaptée à la solidarisation avec la structure 5 génératrice de contraintes. On dépose alors une couche de SiO2 en surface jusqu'à dépasser la hauteur des diapusitifs, puis on !o p!anariao, par exemple par polissage, en vue de !æ So!idarimotion aven /æ structure génératrice de contraintes. Après !e clivage, il sera possible d'éliminer !o couche d'oxyde par gravure, ce qui 10 favorisera le retrait de la structure génératrice de contraintes La figure 3 illustre une vue de dessus (c'est-à-dire selon une direction perpendiculaire à la surface du substrat 1) de l'ensemble substrat - structure cellulaire obtenu, Lors de l'application du traitement thermique, le deuxième matériau 2b du bilame s'allonge davantage que le premier matériau, en raison de son coefficient de dilatation 15 therrnique plus élevé, ce qui engendre une tension et les parois de chaque cellule 2' se tendent jusqu'à devenir sensiblement rectilignes. Comme les parois des cellules mont solidaires de la surface du substrat, l'allongement se traduit parl'application d'une contrainte àl'intérieur dusubstrat, quiconduit à son clivage. Les contraintes ne sont donc pas transmises de manière continue au substrat, mais de 20 manière localisée par chaque bilame. En d'autres termes, chaque bilame 2a, 2b exerce une contrainte discrète sur le substrat dont il est solidaire, et l'ensemble des contraintes discrètes ainsi exercées se combinent pour générer une contrainte globale dont l'intensité est supérieure à la résistance mécanique du matériau du substrat dans le plan de clivage C. 25 Exemples de couples de matériaux employés Lee matériaux constituant !e bilame doivent présenter des coefficients de dilatation les plus éloignés possibles. Un rapport d'environ 2 ou plus entre les coefficients de dilatation thermique des deux matériaux est souhaitable. 30 Ainsi, lorsque !'un des matériaux du bilame est du silicium (dont !e C7[E à 25°C est de l'ordre d8 4,0.10-6 K-1), l'autre matériau est avantageusement choisi parmi l'argent (CTE de l'ordre de 18.10~ ~~1)' l'aluminium (CTE de !'Ondn* de 23.10-6 K-1)' voire le cuivre (CTE de l'ordre de 18.510-6 KI. Dans meacas, 0n obtient une structure dans laquelle !e silicium se dilate moins que 35 l'autre matériau. 14 U est également p0SSibka de concevoir une structure dont le compoiiement est inversé, an utilisant, pour former /e bi!onne, du silicium et un nnotéh@u dont le coefficient de dilatation thermique est sensiblement inférieur à celui du silicium. C'est !e cas en particulier de l'oxyde de silicium /8i{}e\Et du nitrure de silicium (Si,Ny). 5 On peut également utiliser pour l'un des matériaux du bilame, du germanium (CTE de l'ordre de 0,1 10-6 KI). 8t pour l'autre matériau, !'un des métaux mentionnés ci-dessus ou encore dufer(CTEdel'ordre de 11.81O« °KI). En variante, on peut choisir du saphir pour l'un des matériaux du bi!@nme, et !'un des métaux évoqués ci-dessus pour l'autre matériau. 10 Enfin, on peut également employer pour l'un des matériaux du bilame un matériau à coefficient d8 dilatation thermique négatif (tel que !etungsLate de zirconium ZrW208), associé èun matériau à coefficient de dilatation thermique positif (par exemple de l'argent). L'avantage d'un tel bilame est qu'il n'est pas nécessaire de le chauffer fortement pour obtenir une déformation importante, ce qui le rend particulièrement approprié pour le clivage 15 du silicium dans une plage de température inférieure à 5oo°c, dans laquelle il présente un caractère fragile (ou x bhtt!e x). !l est égo!ennent possible de réaliser une ntn/CLuna oeUu!mjne dont les parois sont des Lh-!8nnes, dans lesquelles !e premier et !e deuxième matériau formant !e bilame sont respectivement un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique positif élevé (te! 20 que de l'argent) et un matériau à coefficient de dilatation thermique négatif, séparés par un troisième matériau tel que du silicium, Le silicium, qui présente un coefficient de dilatation thermique médian, confère stabilité et tenue mécanique à une telle structure. De manière alternative, on peut former une structure cellulaire avec des parois tri-lames 25 dans lesquelles !e premier et !e deuxième matériau formant !e bilame mont séparés par une lame de vide. De telles structures sont décrites dans les publications d'C}. Signnund et S. Tnnquoto. "ConopoaiteavviLh extnama!ihorrna! expansion ooe0ioiente".App!. Phys. Lett. 88(21), 18 Nov. 1996 et ^[}eSiQn ofmaieria!s vvith ex1renoe ihermal expansion uning athp8e-phnsetop0!ngy 30 opÜnnizationnnæthOd"'J. K4enh. Phys. 8o!ids.Vol. 45, No. 0' pp1037-1067' 1907. Structure cellulaire magnétostrictive 8e/on une variante particulièrement avantageuse de la présente invention, la structure génératrice de contraintes est également adaptée pour se déformer sous !'effet d'un champ magnétique. A cet effet, l'un des matériaux constituant les bilames est un matériau magnétostrictif tout en présentant un coefficient de dilatation thermique significativement différent de celui de l'autre matériau constituant le bilame. De préférence, le matériau magnétostrictif est choisi parmi les matériaux présentant un 5 pourcentage d'élongation supérieur à 0,02% en valeur absolue et de préférence un matériau dont la magnétostriction est « géante » c'est-à-dire présentant un coefficient de magnétostriction supérieur à 50 ppm en valeur absolue. Les matériaux à base d'alliages de terres rares et de fer sont connus pour présenter de telles propriétés. 10 Un exemple de matériau magnétostrictif bien adapté pour la mise en oeuvre de l'invention est du Terfenol-D, qui est un alliage de fer et de terres rares, dont la formule est Tbo,3Dyo,7Fe19 et qui peut être utilisé sous forme polycristalline ou amorphe. Le coefficient de magnétostriction est différent pour chaque forme (cristalline ou amorphe) mais reste supérieur à 50 ppm. 15 Sous sa forme cristalline, son élongation sous l'effet d'un champ magnétique peut atteindre 0,2% et engendrer des champs de contrainte de compression de l'ordre de 1 kN/cm. D'autres alliages de fer et de terres rares tels que le SmFe2 au pourcentage d'élongation négatif, le DyFe2, et le TbFe2 au pourcentage d'élongation positif, sont 20 également bien adaptés pour la mise en oeuvre de l'invention. L'autre matériau du bilame est alors typiquement du silicium, du SïC ou du germanium. La structure cellulaire peut être fabriquée par le même procédé que celui décrit plus haut. A titre d'exemple, on peut former une structure dont les parois sont des bilames silicium-25 Terfenol-D, où l'épaisseur de la lame de silicium est de 50 micromètres et l'épaisseur de la lame de Terfenol-D est de 15 micromètres. La structure ainsi constituée est apte à se déformer sous l'effet combiné de la température (qui peut alors être plus basse que dans le cas où l'on n'utilise que le traitement thermique pour provoquer sa déformation) et d'un champ magnétique. 30 La déformation globale d'une telle structure cellulaire est bien plus importante que la déformation intrinsèque du matériau magnétostrictif sous l'effet du champ magnétique. Par exemple, l'augmentation relative des dimensions de la structure peut être 10 à 100 fois supérieure à l'allongement relatif du matériau magnétostrictif. Ce coefficient d'amplification dépend de la conception géométrique des cellules et de 35 leur arrangement en réseau. 16 Cette amplification permet pour une dilatation ou une contraction déterminée de la structure génératrice de contraintes, l'application d'un traitement thermique plus faible, compatible avec la présence de de dispositifs électroniques très sensibles à la température dans ou sur le substrat, par comparaison au mode de réalisation précédent où la structure ne S se dilate ou se contracte que sous !'effet de la température Pour procurer le clivage du substrat avec une telle structure, on applique simultanément un traitement thermique et un champ magnétique. La température appliquée doit rester significativement inférieure à la température de Curie Tc du matériau magnétostrictif, de sorte à ne pas altérer les propriétés magnétiques de 10 la structure génératrice de contraintes. Pour !eT*rfeno!-O. !a température de Curie est de 380"C' ni bien que le traitement thermique ne sera pas appliqué à une température de plus de 350"C. et de préférence, mena appliqué à une température inférieure à 300"C. En ce qui concerne !e DyFez, !e 8noFe2 et!æThFeu. la température de Curie se situa 15 antre 030 et 710°C ; le traitement thermique sera donc appliqué à une température de préférence inférieure à 600°C. En référence è la figure 5, on applique !e champ magnétique au nn0y8n d'un circuit magnétique 5a entourant la structure génératrice de contraintes 2, ledit circuit magnétique étant entouré par une bobine conductrice 5b. 20 Comme représenté par la flèche horizontale, ce dispositif génère une induction parallèle à la surface du substrat. Dans le cas où le substrat présente une forme allongée, c'est-à-dire qu'il existe un rapport d'au moins 10 entre les dimensions du substrat selon deux directions perpendiculaires dans un plan parallèle à sa surface (le substrat pouvant alors être considéré 25 comme monodimensionnel), le champ magnétique appliqué est de préférence statique et orienté parallèlement à la plus grande dimension du substrat. Dans le cas où les dimensions du substrat selon deux directions perpendiculaires dans un plan parallèle à sa surface sont du même ordre de grandeur (par exemple, lorsque le substrat présente la forme d'un disque). !e ohonnp magnétique est appliqué sous la forme 30 d'une combinaison de champs variables créant une induction tournante dans le plan du nuha1ngt. afin de provoquer une dilatation dans !es deux dimensions de la structure génératrice de contraintes. L'induction magnétique nécessaire est typiquement comprise entre 0,1 et 1 Tesla. Un avantage du traitement magnétique o8Lqu'il peut être réalisé sans contact avec la 35 structure génératrice de contraintes ni le substrat à cliver, ce qui facilite sa mise an oeuvre. 17 Pré-fragilisation du substrat Selon un mode de réalisation particulier d8 l'invention, !a substrat peut être fragilisé avant l'application du traitement thermique (et. le cas échéant, du champ magnétique), en vue de faciliter son clivage. S Comme illustré à !ô figure 8' 0n forme une zone fragile 10 dans le substrat dans un plan correspondant au plan de clivage. La fragilisation peut résulter d'une implantation d'espèces ioniques combinée ou non avec des traitements thermiques, pouvant nëmu!tnr en !o création do pores et/0u dm microbulles dans un plan correspondant au plan de clivage. 10 Dans ce cas, la dose d'espèce implantée est environ inférieure d'un facteur 10 à celle nécessaire pour une fracture selon la technologie Smart CutTm. Per exemple, !o dose d'implantation d'ions H+ pour une fracture par Smart Cufnw à 20 micromètres de profondeur dans le silicium est approximativement del 017 atomes/cm2, tandis que la dose nécessaire pour une pré-fragilisation selon l'invention est de l'ordre de 5.1015 à 15 1010 otonneS/nnne. Ledit traitement de fragilisation peut être aussi réalisé pendant l'élaboration du substrat Ainsi, par exemple, une zone do fragilisation peut être constituée par une couche épitænié8 de 2 pnn d'épaisseur de Six-Gel_x (où 0 L'amorce de rupture peut être réalisée da manière mécanique, à !'aida d'un outil tranchant, et/ou chimique. Par exemple, pour une plaquette de silicium de type N comportant une couche de silicium dopée P+ d'une épaisseur d'environ 2 rnionono, qui correspond è !o profondeur souhaitée defracture, Uneffectue une attaque sélective au pyrncotéoho!èla périphérie de !o couche de silicium dopée P+ pour former une entaille. La profondeur de cette entaille dépend de la durée de l'attaque chimique. Typiquement' pour 10 minutes d'attaque dans un bain avec agitation, on peut former une entaille présentant une profondeur d'une cinquantaine de micromètres. Exemple de mise en oeuvre Pour cliver un substrat de silicium, on forme une structure cellulaire telle qu'illustrée en vue de dessus à la figure 3. Lem parois dam cellules sont formées d'un bilame silicium 2a / argent 2b. La largeur des lames de silicium et d'argent est de 10 micromètres environ. L'épaisseur (selon une direction perpendiculaire à la surface du substrat) de la structure 25 cellulaire est d'environ 40 micromètres. Chaque cellule est inscrite dans un cercle de 100 micromètres de diamètre, chaque côté de la cellule présentant une longueur d'environ 50 micromètres et étant incurvée avec une flèche d'environ 10 micromètres. Pour éviter une potentielle contamination du substrat par l'argent du bilame, on forme de 30 préférence une couche protectrice d'oxyde sur la surface du substrat de silicium avant de procéder au C0!!mgo de !o structure sur le substrat, ladite couche d'oxyde pouvant être retirée après le clivage du substrat et le retrait de la structure de la couche détachée. On colle nette structure cellulaire sur la surface du substrat par un procédé d'adhésion moléculaire susceptible de fournir une densité d'énergie d'adhésion forte dès la température 35 ambiante, par exemple un procédé d'adhésion avec préparation des surfaces par traitement 19 plasma. U est connu que ce type de traitement permet d'obtenir des densités d'énergie d'adhésion de plusieurs centaines de mJ/m2. Ln processus d'adhésion, c'est-à-dire d'augmentation de /'énergie d'adhésion mana réalisé ensuite en augmentant la température de l'ensemble selon une rampe de température S en fonction du temps nuffieornnnent lente (typiquement 5°C/mn) pour que le processus d'adhésion soit totalement terminé avant qu'un ëventuel effet parasite de déformation de la structure cellulaire ne puisse s'exercer sensiblement sur l'interface de collage. . On chauffe ensuite l'ensemble à une température d'environ 450°C. Cette température est suffisamment modérée pour que l'argent du bilame ne contamine 10 pas le substrat à travers la couche protectrice susmentionnée. Sous !'effet de ce chauffage, !a lame d'argent s'allonge davantage que la lame de silicium, ce qui conduit les parois incurvées à se tendre jusqu'à obtenir des parois sensiblement rectilignes. Cette déformation génère dans le substrat de silicium une contminte qui permet de le 15 o!iverà uneprofondeur oonopriaeentre 5Oot1UOmicromètres.