Brevet FR3008543A1 — publié le 20150116

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de localisation de dispositifs après transfert d'une couche utile sur un substrat support. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un procédé de localisation de dispositifs après transfert d'une couche utile 8 sur un substrat support 1, connu de l'état de la technique, et illustré à la figure la, comprend les étapes suivantes : a0) Fournir un substrat support 1 comprenant : - Une face avant 2 ; - Une face arrière 3 parallèle à la face avant 2; - Une couche de dispositifs 4 disposée sur la face avant 2, la couche de dispositif 4 comprenant des motifs d'alignement 5 ; b0) Fournir un substrat donneur 6; c0) Former une zone de fragilisation 7 dans le substrat donneur 6, la zone de fragilisation 7 délimitant une couche utile 8; dO) Assembler le substrat donneur 6 et le substrat support 1 ; e0) Fracturer le substrat donneur 6 selon la zone de fragilisation 7 de sorte à transférer la couche utile 8 sur la couche de dispositifs 4; La couche de dispositifs 4 comprend des dispositifs tels que des transistors, des jonctions (npn ou pnp), des interconnections et tout autres structures. La couche utile 8 comprend généralement une couche de semiconducteur opaque. Après l'étape e0) de fracture, la couche utile 8 masque les dispositifs de la couche de dispositifs 4, ainsi que les motifs d'alignement 5. Le principal inconvénient de ce procédé est que les motifs d'alignement 5 ne sont plus accessibles ou repérables. Par conséquent, tel que représenté à la figure lb et illustrant un usage courant, des ouvertures 9 (ou des trous) doivent être pratiquées dans la couche utile 8 afin de découvrir les motifs d'alignement 5. Le procédé de formation des ouvertures 9 comprend généralement une étape de photolithographie, suivie d'une étape de gravure. L'étape de photolithographie est destinée à définir la forme et la position des ouvertures sur la couche utile 9. Cependant, cette étape, effectuée sans autre repère que le bord du substrat support 1, présente une précision de +1- 100 pm. Par conséquent, les motifs d'alignement 5 ne peuvent être localisés qu'à +1- 100pm. Les ouvertures 9 doivent alors présenter une taille de l'ordre de 250 pm de côté. Une telle taille est trop consommatrice d'espace, et n'est pas 10 acceptable. Un but de l'invention est donc de proposer un procédé de localisation de dispositifs après transfert d'une couche utile 8 plus simple, et permettant de former de plus petites ouvertures que les techniques connues de l'art antérieur. 15 BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités, et concerne un procédé de localisation de dispositifs après transfert d'une couche utile, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) Fournir un substrat support comprenant : 20 - Une couche de dispositifs comprenant une surface libre ; - Des motifs d'alignement ; b) Fournir un substrat donneur ; c) Former une zone de fragilisation dans le substrat donneur, la zone de fragilisation délimitant une couche utile ; 25 d) Assembler le substrat donneur et le substrat support ; et e) Fracturer le substrat donneur selon la zone de fragilisation de sorte à transférer la couche utile sur la couche de dispositifs. Les motifs d'alignement sont disposés dans des cavités formées dans la couche de dispositifs, lesdites cavités présentant une ouverture 30 affleurant la surface libre de la couche de dispositifs. Les motifs d'alignement sont disposés de sorte à pouvoir localiser les dispositifs. La couche utile peut être formée d'un ensemble de sous-couches. La couche utile est généralement opaque, et masque donc la couche de dispositifs après l'étape e). Les cavités ont des parois, et le volume délimité par les parois d'une cavité et son ouverture constitue le volume de la cavité. Par motifs d'alignement disposés dans des cavités, on entend des motifs d'alignement disposés dans le volume des cavités. 10 La Demanderesse a observé la présence de trous traversant la couche utile après l'étape e) de fracture, et en correspondance de position avec les cavités. Les trous prolongent ainsi les cavités dans la couche utile, de sorte que les motifs d'alignement soient visibles par la surface libre de la couche utile. 15 Ainsi, la localisation des dispositifs de la couche de dispositifs peut être exécutée par la surface libre de la couche utile En outre, il n'est pas nécessaire d'exécuter des étapes de fabrication spécifiques à la formation de trous dans la couche utile. Les trous sont automatiquement formés aux positions des cavités au moment du transfert 20 de la couche utile. Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape d'assemblage d) comprend une étape de collage par adhésion moléculaire exécutée dans un environnement à une pression inférieure à 20 mbars. Ainsi, tel qu'observé par la Demanderesse, les trous traversant la 25 couche utile ont une forme conforme à l'ouverture des cavités. Par conséquent, les trous traversant la couche utile ne viennent pas empiéter au-delà de l'ouverture des cavités. Selon un mode de mise en oeuvre, les cavités s'étendent jusque dans le substrat support. 30 Selon un mode de mise en oeuvre, les motifs d'alignement sont disposés au fond des cavités. Selon un mode de mise en oeuvre, la couche de dispositifs comprend des dispositifs régulièrement répartis sur toute l'étendue de la couche de dispositifs. Selon un mode de mise en oeuvre, une couche opaque est présente sur la couche utile avant l'étape d'assemblage d). Selon un mode de mise en oeuvre, la couche opaque comprend au moins un des matériaux sélectionné dans le groupe suivant : Tungstène, Titane, Siliciure de Tungstène, Siliciure de Titane, Siliciure de Nickel, Siliciure de Nickel et de Platine. Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape c) de formation de la zone de fragilisation est exécutée par implantation d'au moins un type d'espèces sélectionné dans le groupe suivant : Hydrogène, Hélium. Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape e) de fracture comprend un traitement thermique exécuté à une température comprise entre 200 et 15 500°C. Selon un mode de mise en oeuvre, l'épaisseur de la couche utile est inférieure à 8000 Â, de préférence inférieure à 5000 A. Selon un mode de mise en oeuvre, la couche utile comprend des sous couches de dopage différent. 20 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre des modes de mise en oeuvre d'un procédé de localisation de dispositifs selon l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 25 - Les figures la et lb sont une représentation schématique d'une structure obtenue par un procédé de localisation de dispositifs selon les techniques connues de l'art antérieur ; La figure 2 est une représentation schématique d'un procédé de localisation de dispositifs conforme à un mode de réalisation de 30 l'invention ; La figure 3 est une représentation schématique de la structure obtenue par le procédé de localisation de dispositifs selon un second mode de réalisation de l'invention ; La figure 4 est une représentation schématique du procédé de localisation de dispositifs conforme à un mode de réalisation de l'invention ; DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION Pour les différents modes de mise en oeuvre, les mêmes références 10 seront utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction, par souci de simplification de la description. Les figures 2 et 3 illustrent de manière schématique un procédé de localisation de dispositifs. Pour faciliter l'illustration, les épaisseurs respectives des différentes 15 couches ne sont pas représentées à l'échelle. L'étape a) du procédé de localisation de dispositifs comprend la fourniture d'un substrat support 10. Le substrat support 10 peut comprendre un substrat massif sur lequel est formée une couche de dispositifs 40. 20 Le substrat massif peut être constitué de tous les matériaux utilisés habituellement dans l'industrie de la micro-électronique, de l'optique, l'optoélectronique et le photovoltaïque. Notamment, le substrat massif comprend au moins un des matériaux sélectionné dans le groupe suivant: silicium, carbure de silicium, silicium 25 germanium, le verre, une céramique, un alliage métallique. La couche de dispositifs 40 comprend des dispositifs, tels que des dispositifs électroniques (par exemple des transistors, des jonctions...), des interconnexions et/ou des zones métallisées. Les dispositifs sont formés par des techniques bien connues de 30 l'homme du métier. De manière particulièrement avantageuse, les dispositifs sont régulièrement répartis sur toute l'étendue de la couche de dispositifs 40. Des cavités 90 sont formées dans la couche de dispositifs 40. Les cavités 90 sont débouchantes, et comprennent une ouverture affleurant la surface libre de la couche de dispositifs 40. Les cavités 90 comprennent des parois. Les parois de la cavité 90 et l'ouverture de la cavité 90 délimitent le volume de la cavité 90. De manière avantageuse, les cavités 90 s'étendent jusque dans le substrat support 10. Des motifs d'alignement 50 sont disposés dans le volume des cavités 90, et les motifs d'alignement 50 sont à distance de l'ouverture desdites cavités 90. Les motifs d'alignement 50 sont disposés de sorte à pouvoir localiser précisément les dispositifs de la couche de dispositifs 40. Les motifs d'alignement 50 sont habituellement utilisés pour l'alignement de masques photo lithographiques. Les motifs d'alignement 50 peuvent prendre la forme de croix, de chevrons, de motifs interférentiels, ou toute autre forme susceptible de permettre la localisation précise des dispositifs. A cet égard, l'homme du métier trouvera une description technique de l'alignement des masques photo lithographique dans « Fundamentals of Microfabrication: The Science of Miniaturization, 2nd. ed.,Marc J. Madou, Nanogen, Inc., San Diego, CA » De manière avantageuse, les motifs d'alignement 50 sont disposés au 25 fond des cavités 90. L'étape b) du procédé de localisation de dispositifs comprend la fourniture d'un substrat donneur 60. Le substrat donneur 60 peut être constitué de tous les matériaux utilisés habituellement dans l'industrie de la micro-électronique, de l'optique, 30 l'optoélectronique et le photovoltaïque. Notamment, le substrat donneur 60 comprend au moins un des matériaux sélectionné dans le groupe suivant: silicium, carbure de silicium, silicium germanium. Le substrat donneur 60 peut avantageusement comprendre un 5 matériau semi-conducteur. L'étape c) du procédé de localisation de dispositifs comprend la formation d'une zone de fragilisation 70 dans le substrat donneur 60. Le substrat donneur 60 comprend une première surface. La zone de fragilisation 70 et la première surface du substrat donneur 60 délimitent une 10 couche utile 80 destinée à être transférée sur la couche de dispositifs 40. La zone de fragilisation 70 peut être obtenue par implantation d'espèces atomiques. L'implantation de fragilisation peut être réalisée avec une seule espèce (par exemple de l'hydrogène ou de l'hélium), mais aussi avec plusieurs espèces implantées séquentiellement (par exemple de 15 l'hydrogène et de l'hélium). De manière avantageuse, l'hydrogène est implanté avec une énergie comprise entre 20 et 70 keV, et une dose comprise entre 4x1016 et 6x1016 atomes/cm2. De manière avantageuse, l'hélium est implanté avec une énergie 20 comprise entre 20 et 70 keV, et une dose comprise entre 0.5x1016 et 3x1016 atomes/cm2. De manière particulièrement avantageuse, la couche utile 80 a une épaisseur inférieure à 8000 A, de préférence inférieure à 5000 A. L'étape d) du procédé de localisation de dispositifs comprend 25 l'assemblage du substrat donneur 60 et du substrat support 10. De manière avantageuse, l'étape d) d'assemblage est exécutée par adhésion moléculaire. L'assemblage est avantageusement exécuté par mise en contact direct de la couche utile 80 avec la couche de dispositif. L'assemblage est exécuté 30 de sorte à conserver, au moins en partie le volume des cavités 90. Par conséquent, la présence de cavités 90 génère des zones non collées. De manière particulièrement avantageuse, l'étape d) d'assemblage comprend une étape de collage par adhésion moléculaire exécutée dans un environnement à une pression inférieure à 20 mBar (2000 Pa). Telle qu'illustrée à la figure 4, une couche intermédiaire 100 peut être 5 disposée sur la couche utile 80 avant l'étape d) d'assemblage. La couche intermédiaire 100 peut être une couche opaque disposée sur la couche utile 80. La couche opaque peut comprendre au moins un des matériaux sélectionnés dans le groupe suivant : Tungstène, Titane, Siliciure de 10 Tungstène, Siliciure de Titane, Siliciure de Nickel, Siliciure de Nickel et de Platine. L'étape e) du procédé de localisation de dispositifs comprend la fracture du substrat donneur 60 selon la zone de fragilisation 70 de sorte à transférer la couche utile 80 sur la couche de dispositifs 40. 15 Ainsi, après l'étape e), la couche utile 80 masque les dispositifs. Si une couche opaque a été formée sur la couche utile 80 préalablement à l'étape d) d'assemblage, ladite couche opaque se trouve alors intercalée en entre la couche utile 80 et la couche de dispositifs 40 à l'issue de l'étape de fracture. 20 Avantageusement, l'étape e) de fracture comprend un traitement thermique exécuté à une température comprise entre 200 et 500°C. De manière particulièrement avantageuse, après l'étape e) de fracture, la Demanderesse a constaté la présence de trous traversant la couche utile 80, et la couche opaque en cas de présence de cette dernière. 25 Par ailleurs, les trous traversant la couche utile 80 sont en correspondance de position avec les cavités 90, de sorte que les trous prolongent les cavités 90 dans la couche utile 80. En outre, l'ouverture de chaque cavité 90 est inscrite dans l'ouverture d'un trou de la couche utile 80. 30 Notamment, pour une étape d) comprenant un collage par adhésion moléculaire exécuté dans un environnement à une pression inférieure à 20 mBar (2000 Pa), chaque trou de la couche utile 80 présente une ouverture conforme à l'ouverture de la cavité 90 qu'il prolonge, tel qu'illustré à la figure 3. La présence de ces trous dans la couche utile 80 est avantageusement 5 mise à profit pour découvrir les motifs d'alignement 50 disposés dans les cavités 90. Ainsi, il est possible de localiser les dispositifs masqués par la couche utile 80. 10 REVENDICATIONS1. Procédé de localisation de dispositifs après transfert d'une couche utile (80), ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) Fournir un substrat support (10) comprenant : - Une couche de dispositifs (40) comprenant une surface libre ; - Des motifs d'alignement (50) ; b) Fournir un substrat donneur (60) ; c) Former une zone de fragilisation (70) dans le substrat donneur (60), la zone de fragilisation (70) délimitant une couche utile (80) ; d) Assembler le substrat donneur (60) et le substrat support (10) ; e) Fracturer le substrat donneur (60) selon la zone de fragilisation (70) de sorte à transférer la couche utile (80) sur la couche de dispositifs (40) ; Ledit procédé étant caractérisé en ce que les motifs d'alignement (50) sont disposés dans des cavités (90) formées dans la couche de dispositifs (40), lesdites cavités (90) présentant une ouverture affleurant la surface libre de la couche de dispositifs (40). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'assemblage d) comprend une étape de collage par adhésion moléculaire exécutée dans un environnement à une pression inférieure à 20 mbars. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les cavités (90) s'étendent jusque dans le substrat support (10). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les motifs d'alignement (50) sont disposés au fond des cavités (90). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la couche de dispositifs (40) comprend des dispositifs régulièrement répartis sur toute l'étendue de la couche de dispositifs (40). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel une couche opaque est présente sur la couche utile (80) avant l'étape d'assemblage d). 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la couche opaque comprend au moins un des matériaux sélectionné dans le groupe suivant : Tungstène, Titane, Siliciure de Tungstène, Siliciure de Titane, Siliciure de Nickel, Siliciure de Nickel et de Platine. 8 Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape c) de formation de la zone de fragilisation (70) est exécutée par implantation d'au moins un type d'espèces sélectionnées dans le groupe suivant : Hydrogène, Hélium. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'étape e) de fracture comprend un traitement thermique exécuté à une température comprise entre 200 et 500°C. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'épaisseur de la couche utile (80) est inférieure à 8000 Â, de préférence inférieure à 5000 A. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la couche utile (80) comprend des sous couches de dopage différent.30