INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Préférentiellement, tous les pseudo-substrats donneurs issus du procédé de fabrication de pseudo-substrats donneurs selon l’invention présentent une épaisseur de pavés comprise entre 50 et 300 µm.
Procédé de transfert de pavés d’un pseudo-substrat donneur vers un substrat receveur
L’invention s’étend à un procédé de transfert de pavés d’un pseudo-substrat donneur vers un substrat receveur.
Un autre objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’une structure semi-conductrice, comprenant les étapes suivantes : la formation d’une zone de fragilisation par implantation d’espèces ioniques dans un substrat donneur en un matériau semiconducteur, notamment d’un matériau semiconducteur monocristallin, le collage dudit substrat donneur sur un substrat support, le détachement du substrat donneur le long de la zone de fragilisation de sorte à transférer une couche du matériau semiconducteur sur le substrat support, un procédé de traitement tel que décrit ci-dessus de sorte à guérir les défauts créés dans la couche du matériau semiconducteur lors de l’implantation des espèces ioniques, dans lequel la couche de carbone est formée sur la surface libre de la couche du matériau semiconducteur transférée sur le substrat support.
De préférence, le substrat donneur est en carbure de silicium.
La illustre la formation de terrasses sur une face avant en un matériau semiconducteur monocristallin.
La illustre un substrat comportant une portion en un matériau semiconducteur monocristallin sur sa face avant.
La illustre le substrat de la après dépôt d’une couche de carbone.
La illustre le substrat de la après ablation de la couche de carbone.
Les figures 5A à 5C illustrent la fabrication d’un substrat comportant une portion en un matériau semiconducteur monocristallin sur sa face avant.
La montre la rugosité induite par les terrasses en fonction de la température de recuit pour différents substrats.
La illustre un four de recuit adapté pour la formation d’une couche de carbone selon un mode de réalisation préféré de l’invention.
Description détaillée de modes de réalisation La illustre un substrat 10 comportant un substrat support 11 et une portion 20 en matériau semiconducteur monocristallin sur sa face avant. Le substrat support 11 peut être tout type de substrat support adapté pour le dépôt ou le transfert d’une portion 20 en un matériau semiconducteur monocristallin, par exemple un substrat support en un matériau semiconducteur polycristallin.
De manière alternative, le substrat 10 peut être un substrat massif en un matériau semiconducteur monocristallin, c’est-à-dire que le substrat support 11 et la portion 20 constituent ensemble une seule portion en un matériau semiconducteur monocristallin massif.
Il est à noter que le matériau semiconducteur qui forme la face avant du substrat 10, et qui compose donc soit la portion 20 (dans le cas d’un substrat 10 comportant un substrat support 11 et une portion 20) soit le substrat 10 (dans le cas d’un substrat massif) est également susceptible d’être un matériau polycristallin.
Dans la suite de la description, puisque le cas d’un substrat 10 comportant un substrat support 11 et une portion 20 monocristalline est détaillée, le matériau qui compose la portion 20 sera désigné par l’expression « matériau semiconducteur monocristallin » pour le distinguer du matériau composant le substrat support 11. Toutefois, le procédé décrit ci-dessous est également applicable au cas d’un matériau semiconducteur polycristallin, chaque grain étant alors susceptible d’être considéré comme un monocristal.
Selon un mode de réalisation préféré, le matériau semiconducteur monocristallin est du carbure de silicium.
La lumière oblongue (310) présente par exemple une forme déterminée par deux segments rectilignes reliés par des arcs de cercles, de type rectangulaire à coins arrondis, les côtés latéraux étant typiquement des demi-cercles, la largeur de la fenêtre étant légèrement supérieure au diamètre de la came (222). Lorsque la came (222) parcourt le bord de la lumière oblongue (310), elle commande un déplacement avec un rapport de transmission variable continûment en fonction de la position relative de la came (222) par rapport à la lumière oblongue (310).
Dans les réalisations du contacteur basées sur un entraînement direct du chariot par le moyen d’entraînement, on entend par « entraînement direct », le fait que la position du chariot est directement et uniquement liée à la position angulaire du moyen d’entraînement (dans l’exemple décrit, la came), dans toutes les positions, aux tolérances de fabrication près. Dans aucune position, le chariot ne dispose d’une liberté de mouvement par rapport au moyen d’entraînement direct (300), hormis le jeu résultant des tolérances de fabrication. Cette définition est à opposer à un entraînement pour lequel le chariot présenterait des phases de déplacement pour lesquelles il serait meut par un moyen additionnel au chariot, par exemple un ressort.
Le mouvement du chariot (400) est une rotation sur un secteur angulaire, commandant à l’extrémité supportant le contact mobile (500) une trajectoire arquée entre une position extrême où le contact mobile (500) est le plus éloigné du contact fixe (600), et une zone angulaire où la surface du contact mobile (500) est appliquée contre la surface du contact fixe (600).
A noter que le guidage en rotation du chariot mobile (400) peut se faire à l'aide d'un axe (410) monté fixé par rapport au chariot et guidé en rotation par la zone de réception (703), mais d'autres solutions sont envisageables par l'homme de métier. Par exemple, le guidage pourrait se faire par des protubérance plastiques du chariot mobile (400), directement insérées dans les zones de réception (703, 753) du boîtier (700) et du couvercle (750).
Contact mobile (500) Le contact mobile (500), notamment visible en vue éclatée en , est supporté par le chariot mobile (400) par l’intermédiaire de ressorts de poussée (450, 451) disposés entre la surface arrière du contact mobile (500) et le logement du chariot (400) dans lequel est positionné le contact mobile (500).
Le chariot (400) est constitué par une pièce de guidage présentant à sa partie arrière un guidage sur un axe (410) de pivotement inséré dans une zone de réception du boîtier (700). Il est formé par un corps isolant rigide pour permettre d’exercer une pression importante sur l’extrémité avant comportant le contact électrique (500). Sa partie avant, opposée à l’axe (410), est prolongée par une patte (420) dans laquelle est découpée la lumière oblongue (310), l'extrémité ajourée le cette patte (420) forme le moyen d’entraînement direct (300).
Dans une variante de réalisation, le contact mobile (500) est constitué par une barre omnibus flexible (510).
Cette barre omnibus flexible (510) peut être formée par un empilement de feuilles de cuivre soudées entre elles seulement à leurs extrémités, ou encore par une ou plusieurs nappes tressées de fils de cuivre ou d’un conducteur électrique similaire ou encore par toute autre réalisation d’une liaison conductrice déformable de manière réversible.
Cette barre omnibus flexible (510) est fixée au boîtier (700) pour traverser la fenêtre (710) à l’aplomb de l’arrière du chariot (400), pour permettre au chariot (400) de pivoter sans entraîner cette partie arrière de la barre omnibus flexible (510). La borne de raccordement (501) arrière de la barre omnibus flexible (510) présente un perçage (521) pour loger un insert fileté destiné à la fixation d’un câble de branchement établissant le contact électrique avec la partie supérieure de la borne de raccordement (501) à l’arrière de la barre omnibus flexible (510).
La barre omnibus flexible (510) présente une alternance de courbure (511, 512, 513) configurée pour permettre une déformation de la barre, avec une répartition des contraintes entre les feuilles supérieures et inférieures soient sensiblement identiques.
Le contact mobile (500) peut être réalisé autrement que par une barre omnibus flexible (510), par exemple par deux pièces conductrices reliées entre elles par une liaison souple.
La zone de contact avant (530) du contact mobile (500) présente une surface supérieure en regard de la surface inférieure du contact fixe (600), de telle sorte que lorsque le chariot (400) est en position de contact, cette zone de contact (530), pourvue de préférence d’une pastille conductrice (531) est appliquée de manière congruente contre la surface inférieure du contact fixe (600) pourvue également de préférence d’une pastille conductrice (602). La surface opposée vient s’appuyer contre la surface du chariot (400) soit directement soit par l’intermédiaire d’un ou plusieurs ressorts de poussée (450). Typiquement la course de ce ressort (450) est de quelques millimètres, typiquement 1 à 4 mm, après précharge.
Un cavalier métallique (460) présentant une tôle pliée pour former deux pattes latérales (461) reliant une face supérieure (463) est clipsé sur les faces latérales de l’extrémité avant du chariot (400). Il referme le logement de la zone de contact avant (530) du contact mobile (500) par une face supérieure (463) dans laquelle est découpée une fenêtre (464) pour le passage de la pastille (531). Ce cavalier (460) maintient le contact avant (530) dans l’extrémité avant du chariot (400), sous contrainte du ressort (450) qui la repousse contre la face supérieure (463).
Le fond de l’extrémité avant du chariot (400) présente une ou plusieurs cavité(s) (405) dans laquelle est engagée l’extrémité arrière du ou des ressorts (450).
Cinématique Lorsque le contacteur est en position « ouverte », coupant le passage du courant entre les deux câbles raccordés sur les bornes (501, 601), le chariot (400) est dans la position où son extrémité avant est la plus éloignée du contact fixe (600), avec une lame d’air entre la pastille (531) du contact mobile (500) et la pastille (602) du contact fixe (600).
A l’inverse, lorsque le contacteur est en position « fermée » le chariot (400) est dans la position où son extrémité avant applique la pastille (531) du contact mobile (500) contre la pastille (602) du contact fixe (600).
- le contact mobile est muni de deux langues supportant respectivement une pastille conductrice et une pastille sacrificielle
- le contacteur comprend un circuit électronique pour le pilotage du moteur électrique
- les zones de déplacement est prolongée par une zone de parking
- les zones de contact inclus par zone de parking.
la représente en perspective, capot retiré et avec le boîtier en coupe partielle, d’un exemple de réalisation d’un contacteur motorisé selon l’invention,
la représente une vue éclatée du premier mode de réalisation,
la représente une vue du capot du premier mode de réalisation,
la représente une vue en incidence axiale de l'ensemble statorique surmoulé dans le boîtier et muni de sa carte électronique,
la représente une vue en coupe dans le plan contenant les axe du réducteur du premier mode de réalisation,
la représente une vue en coupe du premier mode de réalisation, muni d'un moyen d'entraînement direct en poussée et en traction, et représenté à l'extrémité de la zone de déplacement,
la représente une vue en coupe du premier mode de réalisation, muni d'un moyen d'entraînement direct en poussée et en traction, et représenté à l’interface de la zone de déplacement et de la zone de contact,
la représente une vue en coupe du premier mode de réalisation, muni d'un moyen d'entraînement direct en poussée et en traction, et représenté à la l'extrémité de la zone de contact,
la représente une schématisation de la position angulaire, de la vitesse angulaire et de la force du chariot mobile sur l'intégralité de sa course,
la représente une vue en coupe partielle démunie de boîtier d'un second mode de réalisation,
La langue (534) supportant la pastille sacrificielle (532) est préchargée par un ressort (451) moins raide que le ressort (450) prévu pour l’autre langue (533), de telle sorte que la pastille sacrificielle (532) soit plus proche de la pastille sacrificielle (603) de la surface du contact fixe (600) que la pastille bonne conductrice (531) de la pastille bonne conductrice (602) de la surface du contact fixe (600), de façon à assurer la fermeture du circuit électrique avant que les pastilles bonnes conductrices (531, 602) n’entrent dans la zone de formation d’arcs électrique dans la zone de déplacement (1).
Variante avec contact auxiliaire Selon une autre variante, le chariot mobile (500) comporte un prolongement interagissant avec un interrupteur prévu à l’intérieur du boîtier (700), de préférence sur le circuit électronique (800), pour signaler que le chariot mobile (500) est dans la zone de parking (3) précédent la zone de déplacement (1). L’état de cet interrupteur détermine l’état du contacteur. Par exemple, si le contacteur commande l’alimentation haute-tension d’un équipement, cette fonction permet de signaler que l’équipement est hors tension (ou sous-tension), et le cas échéant autoriser ou interdire une intervention sur l’équipement.
Variante de réalisation Dans l’exemple décrit ci-dessus, le moyen d’entraînement direct est assuré par une came. Bien entendu, ce moyen peut être assuré par un moyen équivalent, par exemple une bielle, un secteur cranté, ou un levier.
Le déplacement du chariot mobile est décrit dans l’exemple ci-dessous avec un déplacement pivotant. Bien entendu, le déplacement pourrait aussi être de type linéaire.
Procédé de stabilisation d’une surface en un matériau semiconducteur La présente invention concerne un procédé de stabilisation d’une surface d’un matériau semiconducteur, notamment d’un matériau semiconducteur monocristallin. L’invention se rapporte en outre à un procédé de traitement thermique et un procédé de fabrication d’une structure semi-conductrice comprenant une étape de stabilisation d’une surface d’un matériau semiconducteur, notamment d’un matériau semiconducteur monocristallin.
Etat de la technique Les matériaux semiconducteurs, en particulier le carbure de silicium (SiC), sont largement utilisés pour la fabrication de composants électroniques de puissance ou radiofréquence. Dans certaines applications, on utilise des substrats en SiC monocristallin massif, des substrats comportant une couche superficielle en SiC monocristallin, ou des substrats comportant d’autres matériaux semiconducteurs tels que le nitrure d’aluminium (AlN), le nitrure de gallium (GaN), des alliages de ces nitrures, le phosphure d’indium (InP) ou l’arséniure de gallium (GaAs). Dans certains cas, les substrats semiconducteurs ou les couches semiconductrices sont polycristallin(e)s.
Les substrats pour applications électroniques nécessitent souvent des traitements thermiques lors de leur fabrication, par exemple des recuits pour guérir des défauts dans la maille cristalline provoquée pendant une implantation d’espèces ioniques ou pour modifier la structure cristalline du substrat. De tels traitements sont souvent réalisés à des températures élevées pouvant aller jusqu’à 2000°C.
Cependant, la surface des matériaux semiconducteurs considérés est susceptible de se déstabiliser sous l’effet d’une température élevée. Cette déstabilisation peut se traduire par une dégradation de la surface, notamment par une modification de la morphologie et/ou de la composition de celle-ci.
En particulier, comme illustré à la , les surfaces lisses en SiC sont sensibles à des traitements à température élevée, typiquement à partir d’environ 1300°C. En l’absence d’une protection adéquate de ladite surface, la morphologie se réorganise pour minimiser l’énergie de surface, formant des terrasses. Cet effet est connu sous le terme anglo-saxon « step bunching ». La réorganisation de la surface 222 est due à une diffusion des atomes en surface lorsque celle-ci est exposée à de hautes températures. Elle dépend en outre de l’atmosphère et de la pression auxquelles la surface est exposée. Elle dépend également de l’angle de désorientation de la surface par rapport à un axe de haute symétrie du cristal du matériau semiconducteur. Une telle désorientation est utilisée pour faciliter le contrôle du polytype 4H du SiC lors d’une épitaxie ultérieure de SiC monocristallin et éviter des changements de polytype pendant la croissance du SiC monocristallin. On choisit souvent un angle de 4° pour un tel procédé d’épitaxie. Or, plus cet angle d’inclinaison est grand, plus les marches entre les terrasses sont hautes.
De telles désorientations peuvent aussi apparaitre spontanément sur une surface de SiC polycristallin, dont l’orientation des grains est aléatoire.
Les surfaces des autres matériaux semiconducteurs peuvent présenter le même type de marches. Sur les surfaces comprenant du GaN, des billes de gallium peuvent apparaitre sur la surface pendant l’exposition à une température élevée.
Afin d’obtenir des surfaces lisses, on cherche donc à éviter la formation des terrasses ou de les supprimer dans une étape ultérieure, et, le cas échéant, éviter l’apparition de billes de gallium ou d’un autre matériau.
On peut par exemple procéder à un polissage mécanique ou mécano-chimique (CMP) après le traitement thermique. Cependant, si la hauteur des terrasses formées est trop importante, par exemple supérieure à 80 nm entre deux plateaux consécutifs, l’épaisseur à retirer est trop importante, ce qui implique un procédé long et laborieux. De plus, l’épaisseur restante est souvent trop fine pour les applications envisagées.
Une autre méthode est d’utiliser des rampes de recuit très rapides pour limiter l’apparition de terrasses. Cette méthode nécessite des montées en température très rapides d’environ 400°C par minute et n’est donc pas compatible avec les fours industriels.
De manière alternative, on peut appliquer une surpression de silane qui limite la sublimation du silicium dans le SiC, évitant ainsi la formation de terrasses. Cette méthode est décrite dans l’article de R. Zhang et al. Cependant, elle nécessite l’introduction d’un gaz de SiH 4 et l’équipement pour créer la surpression. En outre, des gouttelettes de silicium peuvent apparaitre sur la surface en SiC à des températures au-delà de 1600°C.
Une autre possibilité pour éviter la formation de terrasses est d’utiliser une couche de protection. L’article de J. Bao et al. propose une couche de protection de carbone obtenue par un procédé de centrifugation d’une résine sur une surface en SiC. La résine est recuite à 750°C – 900°C pour former un film en carbone d’environ 1 µm d’épaisseur. Cette technique implique l’ajout d’étapes supplémentaires dans le procédé de formation, l’utilisation d’équipements supplémentaires et entraîne un risque de contamination du substrat par la résine.
[3]: Jiri Krepel et al. “Self-Sustaining Breeding in Advanced Reactors: Characterization of Selected Reactors”, Encyclopedia of Nuclear Energy 2021, Pages 801-819. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128197257001239?via%3Dihub
[4]: Pierre-Emmanuel Angeli et al. “OVERVIEW OF THE TRIOCFD CODE: MAIN FEATURES, V&V PROCEDURES AND TYPICAL APPLICATIONS TO NUCLEAR ENGINEERING”. NURETH-16, Chicago, IL, August 30-September 4, 2015.
[5]: G.Rimpault,et al. “The ERANOS Code and data system for fast reactor neutronic analyses.” PHYSOR2002-International Conference on the New Frontiers of Nuclear Technology: Reactor Physics, Safety and High-Performance Computing, Oct 2002, Seoul, SouthKorea.
[6]: Marco Tiberga et al. “ Results from a multi-physics numerical benchmark for codes dedicated to molten salt fast reactors ”, Annals of Nuclear Energy 142 (2020) 107428.
Réacteur nucléaire à eau pressurisée (REP) de type modulaire (SMR) à pressuriseur sans aspersion d’eau. La présente invention concerne les réacteurs nucléaires à eau pressurisée, en particulier ceux du type réacteurs modulaires intégrés, dits de petite ou moyenne puissance ou SMR en anglais (acronyme de « Small Modular Reactor »).
L’invention a pour objectif de pallier un inconvénient majeur de complexité de fabrication, associée à un coût important, et de complexité de pilotage et d’exploitation d’un tel réacteur SMR, en particulier de son pressuriseur.
Par « bloc réacteur», on entend ici et dans le cadre de l’invention, la cuve, dite cuve de réacteur ainsi que l’ensemble des composants et partie de circuit fluidique, notamment le cœur du réacteur créant de la chaleur par des réactions nucléaires de fission, qui est logé à l’intérieur de la cuve de réacteur.
Par «à vocation électrogène », on entend ici et dans le cadre de l’invention, une installation nucléaire, une centrale nucléaire ou un réacteur nucléaire dont la puissance est dédiée majoritairement à la fourniture d’électricité. La puissance d’un réacteur à vocation électrogène peut être à 100% pour fournir de l’électricité. Une faible part de sa puissance peut tout de même servir à fournir de la chaleur.
Ensuite, cette eau sous haute pression et haute température, typiquement 155 bars et 300 °C, circule dans un générateur de vapeur (GV) où elle échange sa chaleur avec un circuit secondaire, lui aussi utilisant de l’eau sous pression comme fluide caloporteur. Cette eau sous forme de vapeur, à haute pression, typiquement à environ 70 bars, est ensuite détendue via un organe de détente transformant la variation d’enthalpie du fluide en travail mécanique puis électrique en présence d’une génératrice électrique.
Les éléments de manutention et/ou de maintien 102 comportent chacun une face 102e dite externe et une face 102i dite interne opposée à la face 102e externe. La face 102e externe est destinée à être en regard du substrat semi-conducteur et comporte, sur une zone Z de cette face 102e, des éléments de support 108 en saillie par rapport à la face 102e externe. La zone Z est par exemple par exemple, une zone centrale ou médiane de chaque élément 102, espacée des bords longitudinaux.
Les éléments de support 108 sont alignés, sur la face 102e externe, suivant la direction de déplacement F des éléments 102. Sur l’exemple de réalisation représenté sur la , les éléments de support 108 sont régulièrement répartis sur la face 102e externe de chaque élément 102. Les éléments de support 108 sont répartis sur chaque élément 102 de sorte que les éléments de support 108 disposés sur un des éléments 102 sont au même niveau d’avancement, c’est-à-dire alignés selon une direction transversale à la direction d’avancement F, que les éléments de support 108 disposés sur l’autre des éléments 102.
Les éléments de support 108 peuvent être formés d’un seul tenant avec l’élément 102 ou rapportés, par exemple par collage, soudage ou tout autre procédé d’assemblage, sur la face 102e externe de l’élément 102.
Les figures 2 à 4 représentent un ensemble 200 formé par le système 100 et deux substrats 110 disposés sur les éléments de manutention et/ou de maintien 102. Les substrats 110 sont alignés et espacés suivant la direction d’avancement F des éléments 102.
Chaque substrat 110 est au contact des éléments de manutention et/ou de maintien 102 par l’intermédiaire des éléments de support 108. Les autres zones ou régions de la face externe des éléments 102 se trouvant autour des éléments de support 108 ne sont pas en contact avec les substrats 110. Les zones ou portions de chaque substrat 110 au contact des éléments de support 108 sont appelées régions de contact et portent la référence Rc. Ces régions de contact Rc sont impactées par le contact avec les éléments de support 108 et subissent la création de défauts. Ainsi, les autres régions ou zones du substrat 110 qui ne sont pas au contact des éléments de support 108 restent intactes lors de la manutention et/ou le maintien du substrat 110 par les éléments 102.
Si le substrat 110 inclus des portions ou régions de moindre importance pour sa performance, alors les éléments de support 108 sont de préférence agencés de sorte à venir au contact de ces portions ou régions. Par exemple, dans le cas des cellules photovoltaïques contenant des busbars (ou barres d’interconnexion), il est particulièrement intéressant de disposer les éléments de support 108 de telle manière qu’ils viennent en contact avec ces busbars. Avantageusement, les régions de contact Rc sont situées près des bords du substrat 110. Le nombre d’éléments de support 108 au contact d’un substrat 110 peut néanmoins varier, de même que l’agencement de ces éléments 108 sur les éléments 102.