EP4470030A1 - Procédé de fabrication d'une plaquette de p-sic non déformable - Google Patents

Procédé de fabrication d'une plaquette de p-sic non déformable

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EP4470030A1
EP4470030A1 EP23706407.6A EP23706407A EP4470030A1 EP 4470030 A1 EP4470030 A1 EP 4470030A1 EP 23706407 A EP23706407 A EP 23706407A EP 4470030 A1 EP4470030 A1 EP 4470030A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
silicon carbide
polycrystalline silicon
heat treatment
plate
wafer
Prior art date
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Pending
Application number
EP23706407.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Andrea QUINTERO-COLMENARES
Frédéric ALLIBERT
Alexis Drouin
Séverin ROUCHIER
Walter Schwarzenbach
Hugo BIARD
Loïc KABELAAN
Oleg Kononchuk
Sidoine ODOUL
Jérémy ROI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soitec SA
Original Assignee
Soitec SA
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the field of the invention is that of the manufacture of polycrystalline silicon carbide wafers intended in particular to serve as supports for thin layers of monocrystalline silicon carbide.
  • SiC Silicon carbide
  • Monocrystalline SiC substrates intended for the microelectronics industry nevertheless remain expensive and difficult to supply in large sizes. It is therefore advantageous to use layer transfer solutions to produce composite structures typically comprising a thin monocrystalline SiC layer on a lower cost support substrate.
  • a well-known thin film transfer solution is the Smart CutTM process, based on light ion implantation and direct bonding assembly. Such a process makes it possible, for example, to manufacture a composite structure comprising a thin layer of monocrystalline SiC, taken from a donor substrate of monocrystalline SiC, in direct contact with a support substrate of polycrystalline SiC.
  • the object of the invention is to propose a technique for manufacturing a polycrystalline SiC wafer which makes it possible to limit or even eliminate the risk of deformation of the wafer during subsequent heat treatments.
  • the invention proposes a process for manufacturing a polycrystalline silicon carbide wafer, comprising the following steps:
  • thinning of the polycrystalline silicon carbide plate comprising a correction, by removal of material from the polycrystalline silicon carbide plate, of a deformation generated by the heat treatment.
  • the removal of material is carried out so that the wafer has front and rear faces that are flat and parallel to each other;
  • the thinning step comprises the removal, on at least one of the faces of the plate, of a thickness of material greater than or equal to 50 micrometers;
  • the heat treatment is carried out at a temperature between 1650° C. and 2000° C. for a period of more than 10 minutes;
  • the heat treatment comprises a stage at 1850° C.
  • the heat treatment comprises a stage and regulation of the temperature drop from the stage to a target temperature
  • the formation of the polycrystalline silicon carbide plate by depositing polycrystalline silicon carbide on a growth substrate followed by removal of the growth substrate;
  • the heat treatment is carried out at a temperature higher than a temperature of the deposition of the polycrystalline silicon carbide on the growth substrate.
  • the invention also extends to the manufacture of a composite structure by transferring a thin layer of monocrystalline silicon carbide from a monocrystalline silicon carbide substrate to a polycrystalline silicon carbide wafer manufactured in accordance with the invention.
  • This manufacture may further comprise the formation of electronic components in the thin layer transferred at a temperature lower than the temperature of the heat treatment applied during the manufacture of the wafer.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a polycrystalline silicon carbide plate after a surface smoothing step
  • - Figure 2 is a diagram illustrating the deformation of the polycrystalline silicon carbide plate generated by the heat treatment step
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the correction, by shrinkage of material, of the deformation generated by the heat treatment
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a polycrystalline silicon carbide wafer obtained by implementing the invention.
  • the invention relates to a method for manufacturing a polycrystalline silicon (p-SiC) wafer from a p-SiC wafer, the wafer having by definition a reduced thickness compared to that of the wafer.
  • p-SiC polycrystalline silicon
  • a deposition of p-SiC on a growth substrate for example a graphite substrate
  • a chemical vapor deposition at a temperature between 1200°C and 1400°C makes it possible to form a plate of p-SiC ( generally designated by the English term slab) relatively thick (for example 2 to 3 mm thick).
  • crystal forms also called polytypes
  • the polytype of the p-SiC plate thus formed is the 3C polytype, but all the polytypes can be envisaged to implement the present invention.
  • the p-SiC wafer is subjected to a process of formation of one or more wafers (process called wafering in English) which includes different stages of cleaning, etching, grinding and polishing and allows to obtaining one or more p-SiC wafers having a desired shape (in particular a bevelled edge) and a desired thickness.
  • wafering in English
  • a sawing can also be carried out during this process in particular when several wafers must be manufactured from the same plate.
  • the removal of the growth substrate, when the latter is made of graphite, is for example carried out by combustion of the graphite.
  • a heating step in the presence of oxygen for example at a combustion temperature greater than or equal to 800°C, is commonly achieved.
  • the combustion temperature is frequently less than or equal to 1000°C.
  • a heat treatment is inserted into this wafering process in order to prepare a wafer which will not be deformed during subsequent heat treatments, for example during the implementation of the Smart CutTM process or during the production of electronic components.
  • the wafering process is also adapted so that the wafer thus prepared is flat and has no curvature or warping.
  • the method according to the invention for manufacturing a p-SiC wafer thus comprises heat treatment of the wafer and thinning of the wafer.
  • the heat treatment step can be preceded by a step of smoothing the plate 1 of p-SiC.
  • This surface smoothing can be achieved by grinding, or by mechanical or mechanical-chemical polishing. It can also make it possible to remove the growth seed from the p-SiC crystal used during the formation of plate 1.
  • the heat treatment step is preceded by a step of cleaning the plate 1 of p-SiC.
  • the heat treatment is carried out at a temperature higher than a temperature of the deposition of the p-SiC on the growth substrate during the formation of the plate. This heat treatment is also carried out at a temperature higher than the highest temperature of the subsequent heat treatment(s), for example higher than the temperature of a subsequent heat treatment for manufacturing electronic components.
  • the heat treatment is preferably carried out at a temperature of between 1650° C. and 2000° C. for a period of more than 10 minutes.
  • This heat treatment can in particular be carried out at a temperature of at least 1700°C, for example at 1850°C, at 1900°C or even at 2000°C.
  • the heat treatment can include temperature rise/fall ramps of between 10° C./minute and 100° C./minute.
  • Heat treatment can be conducted at low pressure (typically less than
  • 100 mbar for example less than 50 mbar, in particular between 10 and 30 mbar), or else at a pressure greater than 100 mbar, or even at atmospheric pressure.
  • the heat treatment is typically carried out under a neutral atmosphere, for example under an argon or nitrogen atmosphere.
  • the heat treatment may include a stage. It can also be carried out with regulation of the temperature drop from the plateau to a target temperature.
  • the heat treatment comprises a stage at 1850° C. This stage can have a duration of 30 minutes.
  • the rise in temperature can take place with a ramp of 10°C/min.
  • the temperature drop can be regulated, for example up to 1000° C. with a ramp of 10° C./min.
  • the temperature drop from the target temperature to the ambient temperature then takes place by following the thermal inertia of the furnace used to carry out this heat treatment.
  • the heat treatment is likely to cause a deformation (curvature, warping) of the plate 1.
  • the thinning of the plate is then adapted to include (if necessary consist of) a correction, by shrinkage material of the polycrystalline silicon carbide plate, the deformation caused by the heat treatment.
  • the shrinkage of material is typically adapted locally so that the plate is not thinned in the same way at all points. This correction of the deformation results in a reduction in the value of curvature (bow) or buckling (warp) observed after the heat treatment.
  • Figure 3 illustrates a possible embodiment of this thinning, here carried out until reaching the parallel dotted lines.
  • Figure 4 illustrates the plate 2 obtained in accordance with the invention from the plate 1 of Figure 1.
  • the removal of material aimed at correcting the deformation generated by the heat treatment is carried out by grinding the p-SiC plate.
  • this removal of material is carried out by electroerosion.
  • the removal of material by spark erosion has the advantage over grinding of being able to be carried out without contact with the plate and without artificially correcting the deformation by elastic bending.
  • removal of material combines spark erosion and grinding. In the latter mode, EDM can achieve coarse thinning while grinding achieves finer thinning.
  • the thinning comprises in succession a very coarse thinning (by electroerosion or grinding) coming for example to remove a thickness of the order of 150 ⁇ m or more, a coarse grinding coming for example to remove a thickness of the order of 20 ⁇ m and fine grinding from, for example, removing a thickness of the order of 3 ⁇ m.
  • the various grindings are distinguished by the size of the grains of the grinding wheel used, these grains being smaller and smaller in the succession of grindings.
  • a polishing step mechanical or mechanical-chemical, is implemented after the last grinding step.
  • the thinning can be carried out both on the front face and on the rear face of the p-SiC plate. And as represented by FIGS. 3 and 4, this thinning is preferably carried out so that the front and rear faces of the wafer obtained at the end of the process are flat and parallel to each other. These front and rear faces of the wafer 2 are not necessarily parallel to the front and rear faces of the initial plate 1.
  • the thinning removes a thickness at least equal to the deformation value after the heat treatment minus 25 ⁇ m.
  • the thickness removed from each of the faces of the wafer during the thinning following the heat treatment is, for example, greater than or equal to 50 ⁇ m, in particular greater than or equal to 100 ⁇ m or even 150 ⁇ m.
  • the thinning is, in particular, such that it results in a self-supporting wafer, that is to say the thickness of which is such that it does not break or deform plastically under the effect of its own weight.
  • a thickness is, for example, greater than or equal to 200 ⁇ m, in particular greater than or equal to 300 ⁇ m.
  • a thickness of between 175 ⁇ m and 200 ⁇ m can be removed from each of the faces of the plate, for a thinning of 350 to 400 ⁇ m in total.
  • a wafer with a thickness of between 325 and 375 ⁇ m can thus be obtained from a plate having undergone a first thinning before the heat treatment bringing it to a thickness of 725 ⁇ m.
  • the thinning of the wafer can be followed by surface finishing steps of the wafer aimed in particular at making it smoother.
  • the invention also extends to a process for the manufacture of a composite structure, comprising the manufacture of a p-SiC wafer as previously explained and the transfer of a thin layer of monocrystalline silicon carbide from a substrate monocrystalline silicon carbide to the polycrystalline silicon carbide wafer.
  • This transfer can take place according to the Smart CutTM technology and thus include an implantation of ionic species in the monocrystalline silicon carbide substrate so as to form therein a weakening plane delimiting the thin layer to be transferred, the bonding of the monocrystalline silicon carbide with the polycrystalline silicon carbide wafer (if necessary via one or more bonding layers) then detachment (caused by heat treatment, mechanical action, or a combination of these means) of the monocrystalline silicon carbide substrate along the plane of embrittlement so as to transfer the thin active layer to the polycrystalline silicon carbide wafer.
  • the process for manufacturing the composite structure may also comprise the formation of electronic components, in particular power or radiofrequency components in the transferred thin layer.
  • the heat treatment does not induce any additional deformation of the plate which would be linked to the stresses exerted by the growth substrate on the plate during the heating of the plate. plate/substrate assembly. This further contributes to improving the flatness and stability of the final wafer.
  • the heat treatment step is common with the step of removal by combustion of the graphite support substrate.
  • this step it is the assembly formed by the plate 1 and the support substrate which is brought to a temperature greater than or equal to 1650° C. as mentioned above, in the presence of oxygen, so as to cause the combustion of the graphite while by heat treating the plate 1.
  • the steps of shrinkage by combustion and of heat treatment are implemented successively, preferably in this order, in the same oven. In this case, the furnace is first heated to 800° C. or more in the presence of oxygen, then heated above 1650° C., for example under a neutral atmosphere after the injected oxygen has been purged from the furnace.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de fabrication d'une plaquette de carbure de silicium polycristallin, comprenant les étapes suivantes : traitement thermique d'une plaque (1) de carbure de silicium polycristallin; amincissement de la plaque de carbure de silicium polycristallin, ledit amincissement comprenant une correction, par retrait de matière de la plaque de carbure de silicium polycristallin, d'une déformation engendrée par le traitement thermique.

Description

Procédé de fabrication d'une plaquette de p-SiC non déformable
DOMAINE TECHNIQUE
Le domaine de l'invention est celui de la fabrication de plaquettes de carbure de silicium polycristallin destinées notamment à servir de supports pour des couches minces de carbure de silicium monocristallin.
TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Le carbure de silicium (SiC) est de plus en plus largement utilisé dans des applications d'électronique de puissance, notamment pour répondre aux besoins de domaines montants de l'électronique comme par exemple les véhicules électriques. Les dispositifs de puissance et les systèmes intégrés d'alimentation basés sur du SiC monocristallin peuvent effectivement gérer une densité de puissance beaucoup plus élevée que leurs homologues traditionnels en silicium, et ce avec des dimensions de zone active inférieures.
Les substrats en SiC monocristallin destinés à l'industrie microélectronique restent néanmoins chers et difficiles à approvisionner en grande taille. Il est donc avantageux de recourir à des solutions de transfert de couches pour élaborer des structures composites comprenant typiquement une couche mince en SiC monocristallin sur un substrat support plus bas coût. Une solution de transfert de couche mince bien connue est le procédé Smart Cut™, basée sur une implantation d'ions légers et sur un assemblage par collage direct. Un tel procédé permet par exemple de fabriquer une structure composite comprenant une couche mince en SiC monocristallin, prélevée d'un substrat donneur en SiC monocristallin, en contact direct avec un substrat support en SiC polycristallin.
Ces structures composites ont néanmoins tendance à présenter des valeurs élevées de courbure (« bow » en anglais désignant une courbure parabolique avec symétrie de rotation par rapport notamment au centre de la plaque) et de gondolement (« warp » en anglais désignant une déformation avec un rayon de courbure positif dans un axe et négatif dans l'autre). Ces valeurs élevées sont notamment la conséquence d'une relaxation de contraintes induites par la fabrication du substrat support en SiC polycristallin, relaxation susceptible de se produire lorsque le substrat support est soumis à un traitement thermique au cours du procédé Smart Cut™ (par exemple lors du recuit de séparation, généralement réalisé à une température de l'ordre de 1300-1700°C, pour opérer le transfert de la couche mince du substrat donneur au substrat support) ou postérieurement au procédé Smart Cut™ lors de la formation de composants électroniques dans la couche mince transférée (typiquement à des températures de l'ordre de 1800-2000°C).
Ces valeurs élevées de courbure et de déformation sont problématiques en ce qu'elles peuvent conduire à la casse de la structure composite ou générer des problèmes d'alignement lors des étapes de lithographie nécessaires à la formation des composants de puissance.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a pour objectif de proposer une technique de fabrication d'une plaquette de SiC polycristallin qui permette de limiter voire d'éliminer le risque de déformation de la plaquette lors de traitements thermiques ultérieurs.
A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d'une plaquette de carbure de silicium polycristallin, comprenant les étapes suivantes :
- traitement thermique d'une plaque de carbure de silicium polycristallin ;
- amincissement de la plaque de carbure de silicium polycristallin, ledit amincissement comprenant une correction, par retrait de matière de la plaque de carbure de silicium polycristallin, d'une déformation engendrée par le traitement thermique.
Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants :
- le retrait de matière est réalisé par meulage de la plaque de carbure de silicium polycristallin ;
- le retrait de matière de la plaque de carbure de silicium polycristallin est réalisé par électroérosion ;
- le retrait de matière est effectué à la fois en face avant et en face arrière de la plaque de carbure de silicium polycristallin ;
- le retrait de matière est effectuée de manière à ce que la plaquette présente des faces avant et arrière planes et parallèles entre elles ; - l'étape d'amincissement comprend le retrait, sur au moins une des faces de la plaque, d'une épaisseur de matière supérieure ou égale à 50 micromètres ;
- il comprend une étape de fabrication de la plaque par dépôt de matière sur un substrat de croissance, et l'étape de traitement thermique est précédée d'une étape de séparation de la plaque et du substrat de croissance ;
- le traitement thermique est réalisé à une température comprise entre 1650°C et 2000°C pendant une durée supérieure à 10 minutes ;
- le traitement thermique comprend un palier à 1850°C ;
- le traitement thermique comprend un palier et une régulation de la descente en température depuis le palier jusqu'à une température cible ;
- il comprend, avant le traitement thermique, la formation de la plaque de carbure de silicium polycristallin par un dépôt de carbure de silicium polycristallin sur un substrat de croissance suivi d'un retrait du substrat de croissance ;
- le traitement thermique est réalisée à une température supérieure à une température du dépôt du carbure de silicium polycristallin sur le substrat de croissance.
L'invention s'étend également à la fabrication d'une structure composite par transfert d'une couche mince en carbure de silicium monocristallin depuis un substrat de carbure de silicium monocristallin vers une plaquette de carbure de silicium polycristallin fabriquée conformément à l'invention. Cette fabrication peut en outre comprendre la formation de composants électroniques dans la couche mince transférée à une température inférieure à la température du traitement thermique appliqué lors de la fabrication de la plaquette.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est un schéma illustrant une plaque de carbure de silicium polycristallin après une étape de lissage de surface ; - la figure 2 est un schéma illustrant la déformation de la plaque de carbure de silicium polycristallin engendrée par l'étape de traitement thermique ;
- la figure 3 est un schéma illustrant la correction, par retrait de matière, de la déformation engendrée par le traitement thermique ;
- la figure 4 est un schéma illustrant une plaquette de carbure de silicium polycristallin obtenue par la mise en œuvre de l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
L'invention porte sur un procédé de fabrication d'une plaquette de silicium polycristallin (p-SiC) depuis une plaque de p-SiC, la plaquette présentant par définition une épaisseur réduite par rapport à celle de la plaque.
Un dépôt de p-SiC sur un substrat de croissance (par exemple un substrat de graphite), typiquement un dépôt chimique en phase vapeur à une température comprise entre 1200°C et 1400°C, permet de former une plaque de p-SiC (généralement désignée par le terme anglais de slab) relativement épaisse (par exemple de 2 à 3 mm d'épaisseur). Il existe différentes formes cristallines (également appelées polytypes) du carbure de silicium. Les plus répandues sont les formes 4H, 6H et 3C. De manière préférée, le polytype de la plaque de p-SiC ainsi formée est le polytype 3C, mais tous les polytypes sont envisageables pour mettre en œuvre la présente invention.
Suite au retrait du substrat de croissance, la plaque de p-SiC est soumise à un processus de formation d'une ou plusieurs plaquettes (processus dit de wafering en anglais) qui comprend différentes étapes de nettoyage, gravure, meulage et polissage et permet d'obtenir une ou plusieurs plaquettes de p-SiC ayant une forme voulue (notamment un pourtour en biseau) et une épaisseur désirée. Un sciage peut également être réalisé au cours de ce processus notamment lorsque plusieurs plaquettes doivent être fabriquées à partir d'une même plaque.
Le retrait du substrat de croissance, lorsque ce dernier est en graphite, est par exemple effectué par combustion du graphite. Pour cela, une étape de chauffage en présence d'oxygène, par exemple à une température de combustion supérieure ou égale à 800°C, est communément réalisée. La température de combustion est fréquemment inférieure ou égale à 1000°C.
Selon l'invention, un traitement thermique est inséré dans ce processus de wafering afin de préparer une plaquette qui ne sera pas déformée lors de traitements thermiques ultérieurs, par exemple lors de la mise en œuvre du procédé Smart Cut™ ou lors de la réalisation de composants électroniques. Le processus de wafering est par ailleurs adapté afin que la plaquette ainsi préparée soit plate et ne présente ni courbure ni gondolement.
Partant d'une plaque de p-SiC séparée de son substrat de croissance, le procédé selon l'invention de fabrication d'une plaquette de p-SiC comprend ainsi un traitement thermique de la plaque et un amincissement de la plaque.
Dans un mode de réalisation possible illustrée par la figure 1, l'étape de traitement thermique peut être précédée d'une étape de lissage de la plaque 1 de p-SiC. Ce lissage de surface peut être réalisé par meulage, ou par polissage mécanique ou mécano-chimique. Il peut par ailleurs permettre de retirer le germe de croissance du cristal p-SiC utilisé lors de la formation de la plaque 1.
Dans un autre mode de réalisation possible pouvant ou non être combiné avec le mode précédent, l'étape de traitement thermique est précédée d'une étape de nettoyage de la plaque 1 de p-SiC.
Le traitement thermique est réalisé à une température supérieure à une température du dépôt du p-SiC sur le substrat de croissance lors de la formation de la plaque. Ce traitement thermique est par ailleurs réalisé à une température supérieure à la température la plus élevée du ou des traitements thermiques ultérieurs, par exemple supérieure à la température d'un traitement thermique ultérieur de fabrication de composants électroniques.
Le traitement thermique est de préférence réalisé à une température comprise entre 1650°C et 2000°C pendant une durée supérieure à 10 minutes. Ce traitement thermique peut notamment être réalisé à une température d'au moins 1700°C, par exemple à 1850°C, à 1900°C ou encore à 2000°C. Le traitement thermique peut comprendre des rampes de montée/descente en température comprises entre 10°C/minute et 100°C/minute. Le traitement thermique peut être mené à basse pression (typiquement à moins de
100 mbar, par exemple à moins de 50 mbar, en particulier entre 10 et 30 mbar), ou encore à une pression supérieure à 100 mbar, voire à la pression atmosphérique.
Le traitement thermique est typiquement réalisé sous atmosphère neutre, par exemple sous atmosphère d'argon ou d'azote.
Le traitement thermique peut comporter un palier. Il peut également être réalisé avec une régulation de la descente en température depuis le palier jusqu'à une température cible. Dans un exemple de réalisation, le traitement thermique comprend un palier à 1850°C. Ce palier peut présenter une durée de 30 minutes. La montée en température peut s'opérer avec une rampe de 10°C/min. La descente en température peut être régulée, par exemple jusqu'à 1000°C avec une rampe de 10°C/min. La descente en température depuis la température cible vers la température ambiante s'opère ensuite en suivant l'inertie thermique du four utilisé pour opérer ce traitement thermique.
Comme représenté sur la figure 2, le traitement thermique est susceptible d'engendrer une déformation (courbure, gondolement) de la plaque 1. L'amincissement de la plaque est alors adapté pour comprendre (le cas échéant consister en) une correction, par retrait de matière de la plaque de carbure de silicium polycristallin, de la déformation engendrée par le traitement thermique. Le retrait de matière est typiquement adapté localement de sorte que la plaque n'est pas amincie de la même manière en tout point. Il découle de cette correction de la déformation une diminution de la valeur de courbure (bow) ou de gondolement (warp) observée après le traitement thermique.
La figure 3 illustre une réalisation possible de cet amincissement, ici mené jusqu'à atteindre les lignes pointillés parallèles. La figure 4 illustre quant à elle la plaquette 2 obtenue conformément à l'invention à partir de la plaque 1 de la figure 1.
Selon un mode de réalisation possible, le retrait de matière visant à corriger la déformation engendrée par le traitement thermique est réalisé par meulage de la plaque de p-SiC. Dans un autre mode de réalisation, ce retrait de matière est réalisé par électroérosion. Le retrait de matière par électroérosion présente l'avantage par rapport au meulage de pouvoir être réalisé sans contact avec la plaque et sans corriger artificiellement la déformation par flexion élastique. Dans encore un autre mode de réalisation, le retrait de matière combine électroérosion et meulage. Dans ce dernier mode, l'électroérosion peut réaliser un amincissement grossier tandis que le meulage réalise un amincissement plus fin.
Dans un exemple de réalisation, l'amincissement comprend en succession un amincissement très grossier (par électroérosion ou meulage) venant par exemple retirer une épaisseur de l'ordre de 150 pm ou plus, un meulage grossier venant par exemple retirer une épaisseur de l'ordre de 20 pm et un meulage fin venant par exemple retirer une épaisseur de l'ordre de 3 pm. Les différents meulages se distinguent par la taille des grains de la meule utilisée, ces grains étant de plus en plus petits dans la succession des meulages.
Optionnellement, une étape de polissage, mécanique ou mécano-chimique, est mise en œuvre après la dernière étape de meulage.
Comme représenté par la figure 3, l'amincissement peut être effectué à la fois en face avant et en face arrière de la plaque de p-SiC. Et comme représenté par les figures 3 et 4, cet amincissement est préférentiellement réalisé de manière à ce que les faces avant et arrière de la plaquette obtenue à l'issue du procédé soient planes et parallèles entre elles. Ces faces avant et arrière de la plaquette 2 ne sont pas nécessairement parallèles aux faces avant et arrière de la plaque initiale 1.
A titre d'exemple, l'amincissement vient retirer une épaisseur au moins égale à la valeur de déformation après le traitement thermique moins 25 pm.
De manière générale, l'épaisseur retirée de chacune des faces de la plaque lors de l'amincissement suite au traitement thermique est, par exemple, supérieure ou égale à 50 pm, notamment supérieure ou égale à 100 pm voire à 150 pm.
L'amincissement est, notamment, tel qu'il débouche sur une plaquette autosupportée, c'est-à-dire dont l'épaisseur est telle qu'elle ne brise pas ni ne se déforme plastiquement sous l'effet de son propre poids. Une telle épaisseur est, par exemple, supérieure ou égale à 200 pm, notamment supérieure ou égale à 300 pm.
En particulier, une épaisseur comprise entre 175 pm et 200 pm peut être retirée de chacune des faces de la plaque, pour un amincissement de 350 à 400 pm au total. Une plaquette d'épaisseur comprise entre 325 et 375 pm peut ainsi être obtenue à partir d'une plaque ayant subi un premier amincissement avant le traitement thermique l'amenant à une épaisseur de 725 pm.
L'amincissement de la plaque peut être suivie d'étapes de finition de surface de la plaquette visant notamment à la rendre plus lisse.
L'invention s'étend par ailleurs à un procédé de fabrication d'une structure composite, comprenant la fabrication d'une plaquette de p-SiC tel que précédemment exposé et le transfert d'une couche mince en carbure de silicium monocristallin depuis un substrat de carbure de silicium monocristallin vers la plaquette de carbure de silicium polycristallin. Ce transfert peut s'opérer selon la technologie Smart Cut™ et ainsi comprendre une implantation d'espèces ioniques dans le substrat de carbure de silicium monocristallin de sorte à y former un plan de fragilisation délimitant la couche mince à transférer, le collage du substrat de carbure de silicium monocristallin avec la plaquette de carbure de silicium polycristallin (le cas échéant par l'intermédiaire d'une ou plusieurs couches de collage) puis le détachement (provoqué par un traitement thermique, une action mécanique, ou une combinaison de ces moyens) du substrat de carbure de silicium monocristallin le long du plan de fragilisation de sorte à transférer la couche active mince vers la plaquette de carbure de silicium polycristallin. Le procédé de fabrication de la structure composite peut en outre comprendre la formation de composants électroniques, notamment de composants de puissance ou radiofréquence dans la couche mince transférée.
Le fait de prévoir un traitement thermique en amont du processus de wafering permet d'éviter une déformation excessive de la plaquette une fois celle-ci amincie et aplanie sous l'effet de son exposition ultérieure à des températures élevées.
Lorsque le traitement thermique est effectué après la séparation de la plaque et du substrat de croissance, le traitement thermique n'induit pas de déformation additionnelle de la plaque qui serait liée aux contraintes exercées par le substrat de croissance sur la plaque lors du chauffage de l'ensemble plaque/substrat. Cela contribue d'autant plus à améliorer la planéité et la stabilité de la plaquette finale.
Selon une variante possible, l'étape de traitement thermique est commune avec l'étape de retrait par combustion du substrat support en graphite. Par exemple, lors de cette étape, c'est l'ensemble formé par la plaque 1 et le substrat support qui est porté à une température supérieure ou égale à 1650°C comme mentionné précédemment, en présence d'oxygène, de manière à entraîner la combustion du graphite tout en traitant thermiquement la plaque 1. Selon un autre mode de mise en œuvre possible, les étapes de retrait par combustion et de traitement thermique sont mises en œuvre successivement, de préférence dans cet ordre, dans le même four. Dans ce cas, le four est d'abord chauffé à 800°C ou plus en présence d'oxygène, puis chauffé au-delà de 1650°C, par exemple sous atmosphère neutre après que l'oxygène injecté a été purgé du four.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une plaquette (2) de carbure de silicium polycristallin, comprenant les étapes suivantes :
- traitement thermique d'une plaque (1) de carbure de silicium polycristallin ;
- amincissement de la plaque de carbure de silicium polycristallin, ledit amincissement comprenant une correction, par retrait de matière de la plaque de carbure de silicium polycristallin, d'une déformation engendrée par le traitement thermique.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le retrait de matière est réalisé par meulage de la plaque de carbure de silicium polycristallin.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le retrait de matière de la plaque de carbure de silicium polycristallin est réalisé par électroérosion.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le retrait de matière est effectué à la fois en face avant et en face arrière de la plaque de carbure de silicium polycristallin.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le retrait de matière est effectuée de manière à ce que la plaquette présente des faces avant et arrière planes et parallèles entre elles.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape d'amincissement comprend le retrait, sur au moins une des faces de la plaque, d'une épaisseur de matière supérieure ou égale à 50 micromètres.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, comportant une étape de fabrication de la plaque par dépôt de matière sur un substrat de croissance, dans lequel l'étape de traitement thermique est précédée d'une étape de séparation de la plaque et du substrat de croissance.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le traitement thermique est réalisé à une température comprise entre 1650°C et 2000°C pendant une durée supérieure à 10 minutes.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le traitement thermique comprend un palier à 1850°C.
10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le traitement thermique comprend un palier et une régulation de la descente en température depuis le palier jusqu'à une température cible.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, comprenant, avant le traitement thermique, la formation de la plaque de carbure de silicium polycristallin par un dépôt de carbure de silicium polycristallin sur un substrat de croissance suivi d'un retrait du substrat de croissance.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel le traitement thermique est réalisée à une température supérieure à une température du dépôt du carbure de silicium polycristallin sur le substrat de croissance.
13. Procédé de fabrication d'une structure composite, comprenant la fabrication d'une plaquette de carbure de silicium polycristallin conformément au procédé selon l'une des revendications 1 à 12 et le transfert d'une couche mince en carbure de silicium monocristallin depuis un substrat de carbure de silicium monocristallin vers la plaquette de carbure de silicium polycristallin.
14. Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre la formation de composants électroniques dans la couche mince transférée à une température inférieure à la température du traitement thermique du procédé selon l'une des revendications 1 à
11.
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