Brevet FR3032061A1 — publié le 20160729

SUBSTRAT POUR DISPOSITIF À SEMI-CONDUCTEUR ET PROCÉDÉ DE FABRICATION ASSOCIÉ La présente invention concerne, par exemple, un substrat pour l'utilisation dans la fabrication d'un dispositif à semi-conducteur et un procédé de fabrication du substrat. Divers types de traitement sont réalisés sur un substrat à semi-conducteur pour fabriquer, sur le substrat, un circuit comportant des composants tels que des transistors, des résistances et des condensateurs. Par exemple, un film mince de métal ou un film isolant est formé sur un substrat par un appareil de fabrication de semiconducteur et une couche de réserve est mise en configuration par un appareil d' exposition. Dans un procédé de tranche dans lequel divers types de traitement sont réalisés sur un substrat, la présence/l'absence du substrat est détectée avec un capteur de reconnaissance de substrat dans un appareil de fabrication de semi-conducteur. Pour la détection de la présence/de l'absence d'un substrat de Si ou de GaAs, la propriété du substrat à absorber (ou réfléchir) de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge est utilisée. Plus spécifiquement, l'absence du substrat est reconnue lorsque de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge est incidente sur le capteur. Aussi, la présence du substrat est reconnue lorsque de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge est absorbée par le substrat et n'est pas incidente sur le capteur. Ces dernières années, un substrat à semi-conducteur composé tel qu'un substrat de SiC ou de GaN, possédant une bande interdite plus large que celle de Si, a été utilisé dans un dispositif à énergie électrique ou un dispositif à radiofréquence dans certains cas. Comme le SiC ou le GaN est transparent à la lumière rouge ou à la lumière infrarouge, la présence/l'absence du substrat ne peut pas être détectée au moyen de lumière rouge ou de lumière infrarouge. Le brevet japonais mis à l'inspection publique n° 2010-141124 divulgue un agencement dans lequel une surface réfléchissante totale prévue sur une portion d'extrémité d'un substrat réfléchit de la lumière rouge ou analogue. Un appareil de fabrication de semi-conducteur utilisé pour traiter un substrat de Si ou de GaAs ou analogue détecte la présence/l'absence du substrat au moyen de lumière rouge ou de lumière infrarouge. Si un nouveau système de détection est 3032061 2 construit pour détecter un substrat transparent à la lumière rouge ou à la lumière infrarouge, le coût de fabrication est augmenté. Il est, donc, préférable de traiter un substrat transparent à la lumière rouge ou à la lumière infrarouge avec un appareil de fabrication de semi-conducteur existant capable de détecter la présence/l'absence 5 d'un substrat transparent à la lumière rouge ou à la lumière infrarouge. La technique divulguée dans le brevet japonais mis à l'inspection publique n° 2010-141124, cependant, utilise une surface réfléchissante totale prévue sur une portion d'extrémité d'un substrat et donc présente un problème car elle est incapable de détecter la présence/l'absence du substrat dans une portion centrale du substrat. 10 Un procédé pour permettre la détection d'un substrat transparent à la lumière rouge ou à la lumière infrarouge par la formation d'une couche de film mince de métal, telle que du Cr, du W ou de l'Al, possédant un faible facteur de transmission par rapport à la lumière rouge ou à la lumière infrarouge, sur la surface arrière du substrat, est concevable. Cependant, il est possible que la couche de film mince de 15 métal soit séparée ou gravée dans un procédé dans lequel des traitements, tels qu'un traitement de chaleur, une gravure sèche, une gravure humide et un traitement avec une solution chimique, sont réalisés à plusieurs reprises. La présente invention a été réalisée pour résoudre les problèmes décrits ci- dessus, et un objet de la présente invention est de proposer un substrat pour dispositif 20 à semi-conducteur capable d'être traité, sans aucun effet négatif, par un appareil de fabrication de semi-conducteur en utilisant de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge pour la détection de la présence/de l'absence d'un substrat, et un procédé de fabrication du substrat pour dispositif à semi-conducteur. Les caractéristiques et avantages de la présente invention peuvent être 25 résumés comme suit. Selon un aspect de la présente invention, un substrat pour dispositif à semiconducteur inclut un substrat, une couche de réaction prévue sur une surface arrière du substrat, un métal de prévention de transmission, possédant un facteur de transmission par rapport à de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge inférieur à 30 celui du substrat et d'un matériau du substrat étant mélangé dans la couche de réaction, et une couche de film mince de métal formée sur une surface arrière de la couche de réaction et formée du même matériau que le métal de prévention de transmission. 3032061 3 Selon une variante, le substrat pour dispositif à semi-conducteur comprend en outre une couche de semi-conducteur formée sur une surface avant du substrat; et un film isolant formé sur une surface avant de la couche de semi-conducteur. Selon une variante, le substrat pour dispositif à semi-conducteur comprend en 5 outre un film protecteur de gravure prévu sur une surface arrière de la couche de film mince de métal, le film protecteur de gravure étant formé de SiC, de Hf02, de ZnO2 ou d'un métal précieux. Selon une variante, le substrat pour dispositif à semi-conducteur comprend en outre une couche supplémentaire de film mince de métal prévue sur une surface 10 arrière de la couche de film mince de métal, la couche supplémentaire de film mince de métal étant formée de W, de Cr ou d'Al. Selon une variante, le substrat pour dispositif à semi-conducteur comprend en outre un film protecteur de gravure prévu sur une surface arrière de la couche supplémentaire de film mince de métal, le film protecteur de gravure étant formé de 15 SiC, de Hf02, de ZnO2 ou d'un métal précieux. Selon une variante, la couche de film mince de métal est formée d'un alliage contenant du Ni ou de Ni. Selon une variante, le substrat est formé de SiC ou de GaN. Selon un autre aspect de la présente invention, un procédé de fabrication d'un 20 substrat pour dispositif à semi-conducteur inclut une étape de formation, sur une surface arrière d'un substrat, d'une couche de film mince de métal possédant un facteur de transmission, par rapport à de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge, inférieur à celui du substrat, et une étape de réaction de la diffusion d'un matériau de la couche de film mince de métal dans le substrat en chauffant le substrat et la 25 couche de film mince de métal pour qu'une couche de réaction soit formée, dans laquelle un matériau du substrat et le matériau de la couche de film mince de métal sont mélangés l'un avec l'autre. Selon une variante, le procédé de fabrication comprend en outre une étape de formation d'une couche de semi-conducteur sur une surface avant du substrat et de la 30 formation d'un film isolant sur une surface avant de la couche de semi-conducteur avant l'étape de réaction. 3032061 4 Selon une variante, le procédé de fabrication comprend en outre une étape de formation d'un film protecteur de gravure de SiC, de Hf02, de ZnO2 ou d'un métal précieux sur une surface arrière de la couche de film mince de métal. Selon une variante, le procédé de fabrication comprend en outre une étape de 5 formation d'une couche supplémentaire de film mince de métal de W, de Cr ou d'Al sur une surface arrière de la couche de film mince de métal. Selon une variante, le procédé de fabrication comprend en outre une étape de formation d'un film protecteur de gravure de SiC, de Hf02, de ZnO2 ou d'un métal précieux sur une surface arrière de la couche supplémentaire de film mince de métal. 10 Selon une variante, le procédé de fabrication, la couche de film mince de métal est formée d'un alliage contenant du Ni ou de Ni. Selon une variante, le procédé de fabrication, le substrat est formé de SiC ou de GaN. Des objets, des caractéristiques et des avantages autres et supplémentaires de 15 l'invention apparaîtront plus complètement à partir de la description suivante. La figure 1 est une vue avant d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur selon un premier mode de réalisation ; la figure 2 est un schéma représentant un procédé de détection de la présence/de l'absence du substrat ; 20 la figure 3 est une vue avant d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur selon le deuxième mode de réalisation ; la figure 4 est une vue avant d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur selon le troisième mode de réalisation ; et la figure 5 est une vue avant d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur 25 selon le quatrième mode de réalisation. Un substrat pour dispositif à semi-conducteur et un procédé de fabrication associé selon un mode de réalisation de la présente invention vont être décrits en faisant référence aux dessins. Des composants identiques ou correspondants les uns aux autres sont indiqués par les mêmes caractères de référence et la description 30 répétée de ceux-ci est omise dans certains cas. 3 03 2 06 1 5 Premier mode de réalisation La figure 1 est une vue avant d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Le substrat pour dispositif à semi-conducteur selon le premier mode de réalisation inclut un 5 substrat 10. Le substrat 10 est formé d'un matériau tel que du SiC ou du GaN transparent à la lumière rouge ou à la lumière infrarouge. Une couche de réaction 12 est prévue sur une surface arrière du substrat 10. La couche de réaction 12 est une couche dans laquelle un métal de prévention de transmission, possédant un facteur de transmission, par rapport à de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge, inférieur 10 à celui du substrat 10, et le matériau du substrat 10 sont mélangés l'un avec l'autre. Une couche de film mince de métal 14 est formée sur une surface arrière de la couche de réaction 12. La couche de film mince de métal 14 est formée du même matériau que le métal de prévention de transmission susmentionné. La couche de film mince de métal 14 est formée, par exemple, d'un alliage contenant du Ni ou de 15 Ni. L'alliage contenant du Ni est, par exemple, NiCr, NiFe, NiMo, NiTi ou NiW. Un procédé de fabrication du substrat pour dispositif à semi-conducteur selon le premier mode de réalisation de la présente invention va être décrit. La couche de film mince de métal 14, possédant un facteur de transmission, par rapport à de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge, inférieur à celui du substrat 10, est 20 d'abord formée sur la surface arrière du substrat 10. La couche de film mince de métal 14 est formée, par exemple, par dépôt par évaporation ou par pulvérisation. Ensuite, une étape de réaction est exécutée. Dans l'étape de réaction, le substrat 10 et la couche de film mince de métal 14 sont chauffés pour diffuser le matériau de la couche de film mince de métal 14 dans le substrat 10, formant ainsi la 25 couche de réaction 12 dans laquelle le matériau du substrat 10 et le matériau de la couche de film mince de métal 14 sont mélangés l'un avec l'autre. Il est préférable de chauffer le substrat 10 et la couche de film mince de métal 14 jusqu'à une température égale ou supérieure à 850°C par recuit thermique rapide ou analogue. Sur le substrat ainsi complété, des traitements tels qu'un traitement de chaleur, 30 une gravure sèche, une gravure humide et un traitement avec une solution chimique pour former des éléments à semi-conducteur sur le substrat sont réalisés à plusieurs reprises. Lorsque la manipulation (le transport) ou l'alignement du substrat, par exemple, est réalisé, une place où le substrat est présent ou une place où le substrat 3032061 6 est absent est irradiée avec de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge pour détecter la présence/l'absence du substrat. La figure 2 est un schéma représentant un procédé de détection de la présence/de l'absence du substrat. Des rayons 15 qui sont de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge sont incidents sur le substrat et sont 5 réfléchis par la couche de film mince de métal 14. Dans ce cas, les rayons 15 ne sont pas incidents sur un capteur 16 et il est, donc, reconnu que le substrat est présent dans l'appareil de fabrication de semi-conducteur. D'autre part, lorsque les rayons 15 sont incidents sur le capteur 16, il est reconnu que le substrat est absent dans l'appareil de fabrication de semi-conducteur. 10 Au cas où seulement la formation d'une couche de film mince de métal (Cr, W ou Ar par exemple) par dépôt par évaporation, par pulvérisation ou par dépôt chimique par évaporation est réalisée, la force d'adhérence de la couche de film mince de métal au substrat est faible. Si la couche de film mince de métal est séparée ou gravée dans un procédé de tranche, il devient impossible de détecter la 15 présence/l'absence du substrat et une erreur de reconnaissance de substrat se produit. Pour empêcher ceci, dans le premier mode de réalisation de la présente invention, un composant de la couche de film mince de métal 14 est diffusé dans le substrat 10 pour former la couche de réaction 12. La couche de réaction 12 augmente la force d'adhérence entre le substrat 10 et la couche de film mince de métal 14. La 20 séparation et la gravure de la couche de film mince de métal 14 peuvent être empêchées avec la couche de réaction 12. Par conséquent, le substrat peut être traité sans effet négatif par un appareil de fabrication de semi-conducteur en utilisant de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge pour la détection de la présence/de l'absence du substrat. 25 Comme le substrat pour dispositif à semi-conducteur selon le premier mode de réalisation de la présente invention comporte la couche de réaction 12 et la couche de film mince de métal 14 formées sur la surface arrière entière du substrat 10, de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge peut être rendue incidente sur une portion d'extrémité ou sur une portion centrale du substrat. 30 Le substrat pour dispositif à semi-conducteur selon le premier mode de réalisation de la présente invention est caractérisé par la prévention de la séparation ou analogue de la couche de film mince de métal 14 avec la couche de réaction 12. Diverses modifications peuvent être apportées sans perdre cette caractéristique. Par 3032061 7 exemple, un substrat ou une couche à semi-conducteur (transparent) peut être formé sur le substrat 10. Des substrats pour dispositif à semi-conducteur et des procédés de fabrication associés selon des modes de réalisation décrits ci-dessous présentent un nombre de points communs avec le premier mode de réalisation et seront donc 5 décrits principalement par rapport à des points de différence par rapport au premier mode de réalisation. Deuxième mode de réalisation La figure 3 est une vue avant d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur 10 selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention. Ce substrat inclut une couche de semi-conducteur 20 formée sur la surface avant du substrat 10 et un film isolant 22 formé sur la surface avant de la couche de semi-conducteur 20. Le film isolant 22 est, par exemple, un film de SiN ou un film de SiO. Un procédé de fabrication du substrat pour dispositif à semi-conducteur selon 15 le deuxième mode de réalisation va être décrit. Avant l'étape de réaction, la couche de semi-conducteur 20 est formée sur la surface avant du substrat 10 et le film isolant 22 est formé sur la surface avant de la couche de semi-conducteur 20. Le film isolant 22 est formé par dépôt chimique par évaporation ou par pulvérisation. L'étape de réaction est exécutée après cela. Comme le substrat est chauffé jusqu'à une 20 température plus élevée dans l'étape de réaction, il existe une appréhension de dénaturation de la couche de semi-conducteur 20. La dénaturation de la couche de semi-conducteur 20, cependant, peut être empêchée avec le film isolant 22. Ainsi, même au cas où la couche de semi-conducteur 20 est formée sur le substrat 10 avant l'étape de réaction, la dénaturation de la couche de semi-conducteur 20 peut être 25 empêchée en fournissant le film isolant 22. Troisième mode de réalisation La figure 4 est une vue avant d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur selon le troisième mode de réalisation de la présente invention. Ce substrat inclut un 30 film protecteur de gravure 30 sur la surface arrière de la couche de film mince de métal 14. Le film protecteur de gravure 30 est formé de SiC, de Hf02, de ZnO2 ou d'un métal précieux. Le métal précieux est, par exemple, Au, Pt ou Pd. Le film 3032061 8 protecteur de gravure 30 est difficile à graver dans une quelconque étape de gravure dans un procédé de tranche. Le film protecteur de gravure 30 est formé sur la surface arrière de la couche de film mince de métal 14 par dépôt sous vide, par pulvérisation, par dépôt chimique 5 par évaporation ou par dépôt de couche atomique (ALD). Le film protecteur 30 peut être formé avant ou après l'étape de réaction. La gravure est réalisée un nombre de fois dans un procédé de tranche et il est possible que la couche de film mince de métal 14 soit réduite par la gravure. Dans le troisième mode de réalisation de la présente invention, donc, le film protecteur de 10 gravure 30 est prévu sur la surface arrière de la couche de film mince de métal 14. La réduction de la couche de film mince de métal 14 par la gravure peut être limitée avec le film protecteur de gravure 30. Quatrième mode de réalisation 15 La figure 5 est une vue avant d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention. Une couche supplémentaire de film mince de métal 40 est formée sur la surface arrière de la couche de film mince de métal 14. La couche supplémentaire de film mince de métal 40 est formée, par exemple, de W, de Cr ou d'Al. La couche supplémentaire de 20 film mince de métal 40 formée de W, de Cr ou d'Al possède un facteur de transmission, par rapport à de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge, inférieur à celui de la couche de film mince de métal 14 formée d'un alliage contenant du Ni ou de Ni. Le film protecteur de gravure 30 est formé sur la surface arrière de la couche supplémentaire de film mince de métal 40. Le film protecteur de gravure 30 25 est formé de SiC, de Hf02, de ZnO2 ou d'un métal précieux. Un procédé de fabrication du substrat pour dispositif à semi-conducteur selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention inclut une étape de formation de la couche supplémentaire de film mince de métal 40 de W, de Cr ou d'Al sur la surface arrière de la couche de film mince de métal 14, et une étape de 30 formation du film protecteur de gravure 30 de SiC, de Hf02, de ZnO2 ou d'un métal précieux sur la surface arrière de la couche supplémentaire de film mince de métal 40. Ces étapes peuvent être réalisées avant ou après l'étape de réaction. 3032061 9 Comme la couche supplémentaire de film mince de métal 40 possède un facteur de transmission, par rapport à de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge, inférieur à celui de la couche de film mince de métal 14, la précision de détection de la présence/de l'absence du substrat peut être améliorée. Le film protecteur de 5 gravure 30 peut être éliminé. Une combinaison appropriée des caractéristiques des substrats pour dispositif à semi-conducteur et des procédés de fabrication associés, selon les modes de réalisation décrits ci-dessus, peut être réalisée et utilisée comme souhaité. Selon la présente invention, la séparation et la gravure de la couche de film 10 mince de métal peuvent être empêchées en diffusant un composant de la couche de film mince de métal dans le substrat. Naturellement, de nombreuses modifications et variations de la présente invention sont possibles au vu des enseignements ci-dessus. Il faut donc entendre que, à l'intérieur de la portée des revendications jointes, l'invention peut être pratiquée 15 autrement que ce qui est spécifiquement décrit. REVENDICATIONS1. Substrat pour dispositif à semi-conducteur, comprenant : un substrat (10) ; une couche de réaction (12) prévue sur une surface arrière du substrat (10), un métal de prévention de transmission possédant un facteur de transmission par rapport à de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge inférieur à celui du substrat (10) et un matériau du substrat (10) étant mélangés dans la couche de réaction (12) ; et une couche de film mince de métal (14) formée sur une surface arrière de la couche de réaction (12) et formée du même matériau que le métal de prévention de transmission. 2. Substrat pour dispositif à semi-conducteur selon la revendication 1, comprenant en outre : une couche de semi-conducteur (20) formée sur une surface avant du substrat (10) ; et un film isolant (22) formé sur une surface avant de la couche de semi- conducteur (20). 3. Substrat pour dispositif à semi-conducteur selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre un film protecteur de gravure (30) prévu sur une surface arrière de la couche de film mince de métal (14), le film protecteur de gravure (30) étant formé de SiC, de Hf02, de ZnO2 ou d'un métal précieux. 4. Substrat pour dispositif à semi-conducteur selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre une couche supplémentaire de film mince de métal (40) prévue sur une surface arrière de la couche de film mince de métal (14), la couche supplémentaire de film mince de métal (40) étant formée de W, de Cr ou d'Al. 5. Substrat pour dispositif à semi-conducteur selon la revendication 4, comprenant en outre un film protecteur de gravure (30) prévu sur une surface arrière de la couche supplémentaire de film mince de métal (40), le film protecteur de gravure (30) étant formé de SiC, de Hf02, de ZnO2 ou d'un métal précieux. 3032061 11 6. Substrat pour dispositif à semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la couche de film mince de métal (14) est formée d'un alliage contenant du Ni ou de Ni. 5 7. Substrat pour dispositif à semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le substrat (10) est formé de SiC ou de GaN. 8. Procédé de fabrication d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur, 10 comprenant : une étape de formation, sur une surface arrière d'un substrat (10), d'une couche de film mince de métal (14) possédant un facteur de transmission, par rapport à de la lumière rouge ou de la lumière infrarouge, inférieur à celui du substrat (10) ; et une étape de réaction de la diffusion d'un matériau de la couche de film mince de 15 métal (14) dans le substrat (10) en chauffant le substrat (10) et la couche de film mince de métal (14) pour qu'une couche de réaction (12) soit formée, dans laquelle un matériau du substrat (10) et le matériau de la couche de film mince de métal (14) sont mélangés l'un avec l'autre. 20 9. Procédé de fabrication d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur selon la revendication 8, comprenant en outre une étape de formation d'une couche de semiconducteur (20) sur une surface avant du substrat (10) et de la formation d'un film isolant (22) sur une surface avant de la couche de semi-conducteur (20) avant l'étape de réaction. 25 10. Procédé de fabrication d'un substrat pour dispositif à semi-conducteur selon la revendication 8 ou 9, comprenant en outre une étape de formation d'un film protecteur de gravure (30) de SiC, de Hf02, de ZnO2 ou d'un métal précieux sur une surface arrière de la couche de film mince de métal (14). 30