Brevet FR3101726A1 — publié le 20210409

Titre : procédé de fabrication d’un dispositif électronique L’invention est relative à un procédé de fabrication d’un dispositif comprenant une couche de carbure de silicium. Ce procédé comprend le report de cette couche en mettant en œuvre deux éléments électronique assemblée par collage. On utilise des couches de tungstène pour l’interface de collage et des couches de barrière de diffusion, en siliciures de tungstène, pour ne pas dégrader le carbure de silicium, en particulier lors d’apports thermiques importants. Figure pour l’abrégé : Fig. 3D procédé de fabrication d’un dispositif électronique La présente invention concerne le domaine de l’électronique en général et des dispositifs micro-électroniques. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine des transistors de puissance, cet exemple n’étant pas limitatif. Toute application mettant en œuvre du carbure de silicium et nécessitant une conductivité électrique verticale est ouverte à l’invention. D’une manière générale, l’invention peut servir dans tous dispositifs micro-électroniques. Dans le cas des transistors de puissance fonctionnant en vertical (c’est-à-dire suivant la dimension en épaisseur des substrats), un collage de matériaux semi-conducteurs avec une couche conductrice enterrée est d’un intérêt majeur pour des applications micro-électroniques. Afin de réaliser cet assemblage, une solution technique est le transfert de films minces de carbure de silicium (SiC) monocristallin sur un substrat, notamment de carbure de silicium polycristallin, via un collage électriquement conducteur. C’est dans ce contexte que s’inscrit la publication brevet US 7208392 B1 qui montre, dans le cas des figures 6A à 6D, parmi différentes réalisations, l’obtention d’un report d’un film mince de carbure de silicium sur un substrat plus massif, également de carbure de silicium. Une mise en œuvre de couches métalliques, en titane, réalise un collage lors d’un report de couches. Une technique de clivage au niveau d’une zone fragilisée permet selon ce document de ne laisser subsister sur le dispositif final que le film mince de carbure de silicium. Les contraintes techniques de ce procédé de report de couches de carbure de silicium avec collage s’avèrent malgré tout très fortes. Notamment, généralement, il faudra que le collage soit stable dans des conditions d’épitaxie du carbure de silicium de l’ordre de 1700°C et lors des différentes étapes du procédé, par exemple le clivage du film mince, typiquement entre 800°C et 900°C. Il convient donc de disposer d’un collage assurant la plus faible résistivité électrique possible tout en étant compatible avec les conditions de formation de couches de carbure de silicium (épitaxie, clivage). Dans ce contexte, la technique actuelle révèle des limitations, notamment par la formation de phases chimiques dégradant la fonctionnalité de la structure souhaitée : phase liquide, phase solide parasite, cavités, etc. Un objet de la présente invention est donc de proposer une méthode et un dispositif résultant qui permettent d’obtenir des structures thermodynamiquement stables tout en disposant d’un niveau de conductivité électrique (et éventuellement thermique) satisfaisant. Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. RÉSUMÉ Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation, on prévoit un procédé de fabrication d’un dispositif électronique comportant en empilement un substrat en matériau semi-conducteur, une portion intermédiaire et une couche de carbure de silicium, le procédé comprenant un transfert de la couche de carbure de silicium depuis un premier élément électronique sur une face d’un deuxième élément électronique comprenant le substrat, le transfert comprenant : une fourniture du premier élément comprenant en empilement une couche primaire à base de carbure de silicium, une première portion de barrière de diffusion et une première couche métallique ; une fourniture du deuxième élément comprenant en empilement le substrat, une deuxième portion de barrière de diffusion et une deuxième couche métallique un collage d’une face exposée de la première couche métallique et d’une face exposée de la deuxième couche métallique. Avantageusement : la première couche métallique et la deuxième couche métallique sont formées en tungstène; la première portion est formée d’au moins une couche d’un siliciure de tungstène; la deuxième portion est formée d’au moins une couche d’un siliciure de tungstène, la deuxième portion de barrière de diffusion, la deuxième couche métallique, la première couche métallique et la première portion de barrière de diffusion formant la portion intermédiaire. Ainsi, on obtient un collage efficace avec une continuité électrique élevée entre le substrat et la couche à base de carbure de silicium. Cela assure un empilement final stable même à température élevée avec une forte conductivité électrique verticale. Alors que la présence de couche(s) de siliciure de tungstène aurait pu a priori apparaitre comme défavorable à la conductivité de l’empilement produit, relativement au tungstène seul en particulier, cette présence maitrisée (ces couches sont volontairement fabriquées, donc notamment d’épaisseurs réduites et réglables sans difficulté technique) permet, au contraire de ce préjugé, d’obtenir un empilement stable en terme de composition, car peu ou pas sensible aux diffusions d’espèces lors d’étapes technologiques à budget thermique élevé ; tout ceci en assurant une bonne conductivité verticale d’un point de vue électrique. De manière avantageuse, l’empilement est thermodynamiquement stable, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de réactivité chimique significative entre les différentes couches durant les différentes étapes de réalisation. Un autre aspect concerne un dispositif électronique comprenant en empilement un substrat à base de matériau semi-conducteur, une portion intermédiaire, et une couche à base de carbure de silicium, la portion intermédiaire comprenant successivement au moins une première couche de siliciure de tungstène, une couche de tungstène et au moins une deuxième couche de siliciure de tungstène. Un tel dispositif offre un empilement de couches favorable à des étapes technologiques ultérieures, notamment lorsque des températures élevées sont en jeu. La conductivité électrique au travers de l’empilement est améliorée, en particulier relativement à des empilements sans recours à du tungstène et à des siliciures de ce métal. Un autre aspect est relatif à un élément électronique comprenant en empilement une couche de carbure de silicium, une portion de barrière de diffusion et une couche de tungstène, la portion de barrière de diffusion comprenant successivement une couche de WSi 2 et une couche de W 5 Si 3 . Cet élément présente une succession de couches de siliciure de tungstène choisies de manière précise pour coopérer avec les couches environnantes. En effet, la couche faite de WSi 2 forme une première barrière entre le carbure de silicium et la deuxième couche de siliciure, faite de W 5 Si 3 . Cette dernière a pour rôle de séparer le tungstène pur du WSi 2 , afin d’empêcher sa décomposition. Un aspect avantageux est l’utilisation d’un tel élément, et de préférence d’un système d’un premier et d’un deuxième élément, pour le report d’une couche de carbure de silicium avec une couche de collage en tungstène. Ainsi, on garantit une stabilité thermodynamique élevée, par exemple mais non limitativement jusqu’à une gamme de température d’au moins 1900°C, et possiblement entre 25°C et 1900°C. Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : La figure 1 représente un premier mode de réalisation d’un élément électronique. La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation d’un élément électronique. Les figures 3A à 3D représentent un exemple d’étapes de mise en œuvre du procédé. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. Procédé de fabrication d’un dispositif électronique(3) comportant en empilement un substrat (21) en matériau semi-conducteur, une portion intermédiaire et une couche de carbure de silicium (15), le procédé comprenant un transfert de la couche de carbure de silicium (15) depuis un premier élément (1) électronique sur une face d’un deuxième élément (2) électronique comprenant le substrat, le transfert comprenant : une fourniture du premier élément (1) comprenant en empilement une couche primaire (11) à base de carbure de silicium, une première portion de barrière de diffusion et une première couche métallique (14) ; une fourniture du deuxième élément (2) comprenant en empilement le substrat (21), une deuxième portion de barrière de diffusion et une deuxième couche métallique (24) ; un collage d’une face exposée de la première couche métallique (14) et d’une face exposée de la deuxième couche métallique (24), caractérisée en ce que en ce que : la première couche métallique (14) et la deuxième couche métallique (24) sont formées en tungstène; la première portion est formée d’au moins une couche (12, 13) d’un siliciure de tungstène ; la deuxième portion est formée d’au moins une couche (22, 23) d’un siliciure de tungstène, la deuxième portion de barrière de diffusion, la deuxième couche métallique, la première couche métallique (14) et la première portion de barrière de diffusion formant la portion intermédiaire. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel au moins une des couches de siliciure de tungstène est une couche d’un matériau choisi parmi du WSi 2 et du W 5 Si 3 . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première portion est formée au moins d’une couche de W 5 Si 3 (12). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la couche de W 5 Si 3 (12) de la première portion est au contact de la première couche métallique (14). Procédé selon l’une des deux revendications précédentes, dans lequel la première portion est aussi formée d’une couche de WSi 2 (13) entre la couche primaire (11) et la couche de W 5 Si 3 (12) de la première portion. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la deuxième portion est formée au moins d’une couche de W 5 Si 3 (22). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la couche de W 5 Si 3 (22) de la deuxième portion est au contact de la deuxième couche métallique (24). Procédé selon l’une des deux revendications précédentes, dans lequel la deuxième portion est aussi formée d’une couche de WSi 2 (23) entre le substrat (21) et la couche de W 5 Si 3 (22) de la deuxième portion. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une couche d’un siliciure de tungstène d’au moins l’une parmi la première portion et la deuxième portion est choisie avec une épaisseur inférieure ou égale à 20nm et/ou supérieure ou égale à 5nm. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une couche d’un siliciure de tungstène d’au moins l’une parmi la première portion et la deuxième portion est formée par co-pulvérisation de molécules de W et de molécules de Si. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le collage comprend un collage direct avec activation de surface. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’activation de surface est configurée pour désoxyder, au moins partiellement, la face exposée (141) d’au moins l’une parmi la première couche métallique (14) et la deuxième couche métallique (24). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat (21) est en carbure de silicium. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant la formation d’une zone de fragilisation (111) dans la couche primaire par une implantation d’espèces chimiques et, après le collage, un clivage de la couche primaire au niveau de la zone de fragilisation (111) par application d’un recuit. Dispositif électronique (3) comprenant en empilement un substrat (21) à base de matériau semi-conducteur, une portion intermédiaire, et une couche à base de carbure de silicium (15), la portion intermédiaire comprenant successivement au moins une première couche de siliciure de tungstène, une couche de tungstène et au moins une deuxième couche de siliciure de tungstène. Dispositif (3) selon la revendication précédente, dans lequel au moins l’une parmi l’au moins une première couche de siliciure de tungstène et l’au moins une deuxième couche de siliciure de tungstène comprend une couche de WSi 2 et une couche de W 5 Si 3 . Elément électronique comprenant en empilement une couche de carbure de silicium, une portion de barrière de diffusion et une couche de tungstène, la portion de barrière de diffusion comprenant successivement une couche de WSi 2 et une couche de W 5 Si 3 .