FR2863603A1 - Procede de fabrication d'un composant semi-conducteur et composant obtenu, notamment capteur a membrane - Google Patents

Abstract

Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur notamment d'un capteur à membrane micromécanique ainsi que du semi-conducteur obtenu selon ce procédé.

Description

Domaine de l'invention

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un composant semi-conducteur, notamment d'un capteur à membrane micromécanique.

L'invention concerne également un composant semi-conducteur obtenu par ce procédé.

Etat de la technique Les composants semi-conducteurs, en particulier les cap- teurs à membrane ainsi que les procédés de fabrication de capteurs à membrane à partir de supports semi-conducteurs, par exemple des plaquettes de silicium, sont connus. Selon ces techniques, sur le support semi-conducteur on réalise une zone de membrane plane, poreuse, comme couche de support pour les structures de capteurs et sous la membrane on forme une cavité, notamment pour l'isolation thermique de la membrane. Les capteurs à membrane sur le marché actuellement sont réalisés en général sous la forme de capteurs à membrane à couches min- ces. Pour cela, on dépose des systèmes de couches avec des épaisseurs comprises entre quelques 10 nm et quelques gm sur un substrat de sup- port et ensuite on enlève le substrat de support dans des zones prédéfinies pour obtenir des zones de membrane libres. Au centre de la membrane on peut avoir les éléments de structure du capteur.

Une autre possibilité pour dégager la membrane est la micromécanique de surface (encore appelée procédé OMM) selon lequel on utilise de façon générale une couche sacrifiée. Cette couche sacrifiée est appliquée sur la face avant du substrat de support avant le dépôt de la membrane. Ensuite, la couche sacrifiée sera enlevée de la face avant du capteur par des ouvertures de dégagement réalisées dans la membrane. On obtient ainsi une structure libre. Ces procédés de micromécanique de surface sont relativement compliqués car il est nécessaire d'avoir des couches sacrifiées distinctes.

Le document DE 100 32 579 Al décrit un procédé de fabri- cation d'un composant semi-conducteur ainsi que le semi-conducteur obtenu par ce procédé. Selon ce procédé, on réalise en particulier un cap- teur à membrane avec une couche de matière de support semi- conductrice rendue poreuse au-dessus d'une cavité. Pour réaliser la cavité on forme deux couches de porosités différentes grâce à des paramètres de gravure correspondants. Alors que la première couche a une faible poro- sité et se referme au cours de l'étape de trempe suivante, la porosité de la seconde couche augmente pendant l'étape de trempe pour former une cavité. Puis dans une seconde étape du procédé on forme une première couche de membrane sur la première couche poreuse et pour une température de trempe plus élevée on développe une couche épitaxiale relativement épaisse comme seconde couche de membrane.

Suivant une extension du document DE 100 32 579 Al on peut également prévoir de développer une couche épitaxiale mince pendant la première étape de trempe pour s'assurer que la porosité de la première couche qui sert de couche de démarrage pour la croissance épitaxiale de la couche épitaxiale épaisse se ferme complètement. De manière préférentielle, on choisit un taux de croissance plus faible pour une température plus faible par comparaison avec le dépôt effectué ensuite de la couche épitaxiale épaisse.

Les moyens ainsi présentés permettent de simplifier considérablement la construction d'un composant semi-conducteur en technique OMM car il n'est pas nécessaire de prévoir une couche sacrifiée supplémentaire et de plus la membrane elle-même ou une partie importante de la membrane sont réalisées dans la matière du support semi- conducteur.

Mais des essais ont montré qu'une membrane au moins partiellement poreuse pouvait endommager la fabrication ou que pendant l'utilisation on ne pouvait pas toujours garantir avec certitude qu'il n'y au-rait pas d'endommagement dans les conditions d'utilisation habituelles.

Pour éviter d'endommager la membrane lors de la fabrication ou dans des applications régulières, le document DE 101 38 759 Al décrit un procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur avec un support semiconducteur. Dans ce cas, le support semi-conducteur reçoit, dans la zone de la couche poreuse de la membrane, un dopage différent de celui de la zone de la future cavité. Après dopage, on rend poreuse la matière semiconductrice de la couche de la membrane et on enlève ou on transpose au moins en partie la matière semi-conductrice sous la matière semiconductrice rendue poreuse pour avoir une cavité.

Le document DE 100 30 352 Al décrit un composant mi- cromécanique ayant un support en silicium et une membrane en partie libre, reliée au support. Pour soutenir la membrane, celle-ci comporte des surfaces avec au moins un élément de stabilisation. Pour former la mem- brane libre par zones il est prévu de rendre la silice poreuse dans une première zone puis après dépose de la couche formant la membrane, de l'enlever sélectivement par une ouverture de gravure.

Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces incon-5 vénients et concerne à cet effet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que - le composant semi-conducteur comporte * un support semi-conducteur ayant une première zone présentant un premier dopage et I o * une membrane et * au moins une cavité qui se trouve en partie sous la membrane et pour réaliser la membrane * dans une première étape, au-dessus d'au moins une partie de la première zone on forme une seconde zone, de préférence liée, ayant un second dopage dans ou à la surface du support semi-conducteur, * au moins une partie de la seconde zone étant formée par des entretoise et * dans une seconde étape, dans au moins une partie de la pre-20 mière zone, on dégage au moins partiellement la matière semi-conductrice et * dans une troisième étape on dépose une couche de fermeture qui, partant d'au moins une partie des entretoises de la seconde zone, ferme la surface dans la direction latérale et/ou dans la di-25 rection verticale, au-dessus de la première zone et - on forme la cavité avec au moins une partie de la première zone, et - la membrane, * est formée par la couche déposée, assurant la fermeture, qui est notamment une couche monocristalline, et * comprend au moins une partie des entretoises.

En d'autres termes, l'invention concerne un procédé de fa- brication d'un composant semi-conducteur notamment d'un capteur à membrane micromécanique ainsi que le composant semi-conducteur ainsi obtenu comprenant un support semi-conducteur, une membrane et une cavité. Le support semi-conducteur présente une première zone ayant un premier dopage. La membrane se trouve au-dessus de la cavité dans le support semi-conducteur. Différentes étapes de procédé permettent de fa- briquer la membrane. Dans une première étape de procédé, à la surface du support semi-conducteur, au-dessus d'au moins une partie de la première zone, on réalise une seconde zone ayant un second dopage. Il est notamment prévu que le second dopage occupe localement à la surface du substrat semi-conducteur des surfaces différentes mais qui néanmoins sont reliées et constituent ainsi une seconde zone cohérente. Il est particulièrement avantageux qu'au moins une partie de la seconde zone soit réalisée sous la forme d'une entretoise. Dans une seconde étape de procédé, par une conduite appropriée du procédé, on dégage au moins partiellement la première zone, par exemple par anodisation ou par to électropolissage.

Pour la fabrication définitive de la membrane, au cours d'une troisième étape du procédé, on réalise une couche de fermeture pour que la matière de cette couche se développe de préférence sur les entretoises. L'élément principal de l'invention est que la couche de ferme- ture qui forme la membrane se développe sur au moins une partie des entretoises dans la direction latérale et/ou verticale et couvre ainsi la première zone. En outre, la cavité est réalisée par au moins une partie de la première zone; la cavité est réalisée avant ou après la troisième étape. A côté de la couche épitaxiale, notamment monocristalline, la membrane comporte au moins une partie de l'entretoise.

De façon avantageuse, on réalise la cavité dans la première zone par un procédé préalable (Prebake) ou par un procédé de tranchées (Trench).

Selon un développement de l'invention on réalise les entre- toises ou une grille formée d'entretoises au-dessus de la première zone ou au moins en partie dans la première zone. De façon avantageuse, il est en outre prévu de réaliser les entretoises pour qu'elles rejoignent au moins en partie la première zone.

De façon avantageuse, au moins une partie de la seconde zone constitue l'encadrement de la première zone. L'encadrement peut concerner uniquement la surface du support semi-conducteur ou l'extension verticale de la première zone en profondeur dans le support semi-conducteur à partir de la surface. De plus, l'encadrement et les entretoises diffèrent par leur degré de dopage ou la concentration du dopage.

Selon un développement particulier de l'invention, la première zone et les entretoises ont des extensions ou dimensions verticales différentes à partir de la surface supérieure, dans le sens de la profondeur du support semi-conducteur. Il est notamment prévu que la première zone présente une extension verticale plus grande que les entretoises. Cela permet d'entourer les entretoises indépendamment de la surface, par tous côtés, par une première zone. Selon un autre développement de l'invention, les entretoises ont une dimension verticale plus faible que l'encadrement. L'extension ou dimension verticale et/ou latérale des entretoises peut également varier. Selon un développement de l'invention, les entretoises vont jusqu'au bord, c'est-à-dire jusqu'à l'encadrement et les entretoises et l'encadrement sont en général à dopage de type (n).

Le dégagement de la matière semi-conductrice de la pre- mière zone se réalise selon un développement de l'invention par un procédé de micromécanique. Par une commande appropriée du procédé micromécanique on peut rendre poreuse la première zone et par exemple on aura une porosité pratiquement régulière dans la première zone. En outre, par un choix approprié des paramètres qui commandent le procédé micromécanique, on aura une porosité allant jusqu'à 100 % dans la première zone. Une porosité de 100 % correspond au développement d'une cavité. Les procédés micromécaniques habituels avec de tels effets sont par exemple ceux de l'électropolissage et de l'anodisation.

Selon un autre développement, avant de déposer la couche de fermeture sur les entretoises on oxyde par exemple chimiquement ou thermiquement notamment la matière semi-conductrice poreuse ou les parois des cavités. Cela à l'avantage que la matière épitaxiale se développe de préférence sur les entretoises et non sur la première zone poreuse ou les parois de la cavité. On évite ainsi que la cavité ne se ferme par crois- sance de matière donnant une couche de fermeture. La réalisation peut également servir à emprisonner l'oxyde sous une membrane.

La cavité sous la membrane formée par la couche de fer- meture et les entretoises peut être réalisée par des procédés très diffé- rents. Une possibilité consiste à déposer la couche de fermeture qui correspond à une couche fermée de membrane, à faire la trempe du sup- port semi-conducteur et ainsi provoquer le déplacement de la matière se- mi-conductrice poreuse dans la première zone. Par un choix approprié de la température, du fait des effets de surface, les diamètres des pores dans la première couche augmentent car la matière semi-conductrice s'accumule au bord de la première zone. Selon un autre développement de l'invention, en particulier la matière semi-conductrice poreuse, est déta- chée au moins en partie par un procédé de gravure sélective. Il est no- tamment prévu de détacher de manière sélective la matière semi- conductrice poreuse à l'aide d'au moins un trou d'accès qui peut être réalisé en variante avant de réaliser la première zone ou après la réalisation de la couche fermée de fermeture dans le support semi- conducteur.

Selon un développement de l'invention, la couche de fer- meture est appliquée sur la face avant du support semi-conducteur. Pour dégager la matière semi-conductrice de la première zone, on peut réaliser le trou d'accès de façon optimale à partir du côté arrière ou du côté avant du support semi-conducteur. Si le trou d'accès est fermé de manière étanche à la pression après dégagement de la matière semi-conductrice, il faut to veiller à ce que la pression qui règne pendant la fermeture constitue la pression de référence dans la cavité. De façon avantageuse, on fait sortir le trou d'accès du côté arrière du support semi-conducteur dans la première zone et après dégagement de la matière semi-conductrice on laisse ouvert. Cela permet de réaliser un capteur de pression différentielle ou de côté arrière avec une épaisseur de membrane définie de manière précise, de façon simple par rapport aux techniques connues.

Selon un autre développement de l'invention, on passive la partie poreuse de la première zone et/ou la cavité avant de déposer la couche de fermeture. Cette passivation évite avantageusement le dépôt de la matière de la couche de fermeture sur la matière semi-conductrice poreuse et/ou sur la paroi de la cavité.

Selon un développement particulier de l'invention, dans une seconde étape du procédé, on donne une structure à la membrane pour réaliser par exemple une structure oscillante. A l'aide de telles structures oscillantes on peut réaliser selon le procédé de l'invention par exemple des capteurs d'accélération ou des capteurs de vitesse de lacet. On peut également envisager des structures de résistance sur la membrane qui peu- vent saisir le mouvement de la membrane par l'effet piézo-électrique.

Selon un développement de l'invention on irradie la surface du support semi-conducteur ou de la première zone à l'aide d'une source de rayonnement. Les zones ainsi irradiées forment ensuite la seconde zone qui selon un développement particulier de l'invention a le même dopage que la première zone. Par irradiation on évite avantageusement que la matière semi-conductrice de la zone ainsi irradiée ne soit enlevée au cours de la seconde étape. Le dégagement de la matière semi-conductrice peut par exemple être provoqué par une gravure poreuse ou un électropolissage. Comme source de rayonnement on utilise avantageusement des sources lumineuses telles que par exemple un laser. Le laser utilisant une longueur d'onde accordée, il est possible d'avoir des profondeurs de pénétration différentes du rayonnement ou de l'éclairage pour modifier ainsi le développement de la seconde zone ou l'extension verticale des entretoises, notamment pendant la fabrication. Des procédés avantageux pour struc- turer la zone éclairée à la surface du support semi-conducteur sont les masques projetant une ombre, les modèles de mouvement ou les réseaux holographiques.

A côté des développements de l'invention énoncés ci-dessus on peut en option avoir un dopage différent pour la première et la seconde I o zone. Par exemple, le support semi-conducteur ou la future zone de la cavité dans le support semi-conducteur peut avoir un dopage (p) et les entretoises un dopage (n). En outre, à l'intérieur de la seconde zone, on peut avoir une différence de concentration de dopage pour les entretoises et pour l'encadrement. De façon avantageuse, le support semi-conducteur est en silicium ou en une combinaison de silicium. De manière préférentielle, la première zone de la matière semi-conductrice est rendue poreuse dans le support semi-conducteur pour avoir une porosité élevée, uniforme. Selon un développement particulier de l'invention, la première zone sous les entretoises est au moins rendue partiellement poreuse et il est notam- ment prévu que pour la première zone sous les entretoises on a une ex- tension verticale de hauteur double de l'extension latérale des entretoises.

Selon un développement de l'invention, les entretoises sont réparties suivant une grille au-dessus de la première zone ou au-dessus de la cavité et entre les entretoises, en surface, on accède à la première zone. Les trous correspondant aux intervalles entre les entretoises sont de diamètre inférieur à 3 gm dans une réalisation particulièrement intéressante de l'invention. De façon générale, on peut déposer la couche de fermeture par un procédé épitaxial. En outre, entre la première et la seconde zone, on peut générer une couche limite non conductrice. Après l'oxydation thermique et avant la croissance épitaxiale on peut dégager la matière semi-conductrice poreuse, oxydée.

En variante ou en complément, on enlève sélectivement la matière semiconductrice poreuse avant de déposer la couche de fermeture au cours de la troisième étape par une étape de gravure supplémen- taire pour un enlèvement sélectif, la gravure se faisant par voie humide avec TMAH, KOH ou par voie sèche avec C1F3 ou XeF2.

Enfin, l'invention concerne un composant semi-conducteur, caractérisé en ce que le support semi-conducteur comporte au moins une membrane, au moins en partie sous la membrane une cavité, et un premier dopage, la membrane présentant une couche épitaxiale, notamment monocristalline et elle est prévue sur des entretoises qui se trouvent au moins en partie au- dessus de la cavité et ont un second dopage différent du premier dopage.

Dessins - la figure 1 montre dans ses parties la- 1 d, un procédé de fabrication d'une membrane en micromécanique connu selon l'état de la technique, l o la figure 2 montre dans ses parties 2a-2b, un exemple de réalisation de la présente invention, la figure 3 montre dans ses parties 3a-3b, un traitement particulier de la surface pour éviter le dépôt de matières épitaxiales, la figure 4 montre dans ses parties 4a-4b un autre exemple de réalisa-15 tion selon l'invention pour former une membrane, les figures 5a-5f montrent différentes réalisations possibles des entretoises sur lesquelles on dépose la membrane, - les figures 6 à 17 montrent dans leur partie 6a-17d, différents exemples de réalisation pour former des entretoises ou des grilles au- dessus 20 d'une cavité.

Description de modes de réalisation

Comme déjà décrit dans le préambule, on connaît différents procédés de micromécanique selon l'état de la technique pour fabriquer une membrane. Ainsi, par exemple à l'aide d'une double couche poreuse dans un support semi-conducteur 100 (figure la) à l'aide d'une couche faiblement poreuse 110 sous laquelle se trouve une couche fortement po- reuse 120, on forme une couche de démarrage 160 convenant pour la croissance de la couche épitaxiale 140 et pour une cavité 150 (figure lb).

La transformation se fait à une première étape de trempe (entre environ 900 et 1000 C) pour laquelle les atomes semi-conducteurs de la couche faiblement poreuse 110 se déplacent de façon à fermer la surface supérieure dans le cas idéal. Dans une étape de trempe identique ou suivante, on peut également former la cavité 160 par déplacement des atomes semiconducteurs de la couche fortement poreuse 120. Pour cela, sous l'influence de l'étape de trempe, les pores s'agrandissent et se réunissent finalement en un pore géant, qui constitue alors la cavité. Pour fabriquer la membrane on applique sur la couche de démarrage 160 une couche épitaxiale 140 déterminant les caractéristiques de la membrane. En réali- té, pour la fabrication d'une telle membrane on aura toujours des pores qui ne se seront pas fermés car l'offre de silicium n'est pas suffisante. Il y aura également regroupement partiel de plusieurs petits pores donnant un pore plus grand ce qui aboutit à la formation de pores ayant des dia- mètres allant jusqu'à 0,5 hum. Ces zones non fermées de la couche de démarrage ne permettent pas la croissance de la couche épitaxiale monocristalline qui forme la future membrane car la structure du cristal n'a pas de support. On aura ainsi des défauts de cristal dans la couche épitaxiale (par exemple des défauts d'empilage). Au cours de la suite du procédé on forme par exemple des résistances piézo-résistantes sur la face supérieure de la membrane, résistances nécessaires au fonctionnement d'un capteur de pression. Ces résistances peuvent se dégrader à cause des défauts du cristal de la couche épitaxiale pendant la durée de vie du capteur et entraîner une dérive du signal du capteur.

On peut remédier à cette situation lors de la formation d'une couche épitaxiale monocristalline par l'application d'une première couche épitaxiale mince (d'une épaisseur inférieure à 1 m et de préférence 200600 nm) qui dès le début, mais aussi pendant ou à la fin de la première trempe, offre de la matière semi-conductrice supplémentaire pour fermer complètement la couche de démarrage. De manière préférentielle, on applique alors la même matière semi-conductrice que celle qui existe déjà dans la couche 110 et/ ou celle utilisée dans la couche épitaxiale 140. Si le support semi-conducteur 100 est par exemple en silicium, ce procédé laisse suffisamment de temps aux atomes de silicium offerts pour s'associer à la base suivant un cristal de silicium. De façon avantageuse, lors de la croissance de la mince couche épitaxiale on sélectionne une température plus faible et une vitesse de croissance plus faible que celles utilisées ensuite pour la couche épitaxiale épaisse. C'est ainsi que par exemple lors de l'application de la couche épitaxiale mince, la température dans un exemple de réalisation particulier sera de l'ordre de 900 à 1000 C alors que l'on choisira une vitesse de croissance inférieure à 0,5 gm/min.

Après le développement de cette mince couche épitaxiale et la poursuite éventuelle de la trempe on expose le substrat à une tempé- rature plus élevée (de préférence comprise entre 100 jusqu'à 1200 C) pour alors développer une seconde couche épitaxiale, épaisse 140 (quel- ques m). Avant la croissance de la seconde couche épitaxiale on peut avoir une autre trempe à une température plus élevée pour corriger d'éventuels défauts du cristal dans la couche de démarrage fer née. La seconde couche épitaxiale forme, du fait de son épaisseur relativement importante (par rapport à la couche de démarrage) et par rapport à la première couche épitaxiale, la membrane proprement dite. Celle-ci peut par exemple s'utiliser pour un capteur de pression ou après une autre mise en structure, également pour un capteur d'accélération.

Si l'on applique une membrane micromécanique monocristalline sur une couche de démarrage poreuse, il y aura différents points faibles qui peuvent influencer négativement la formation ou la durée de vie de la membrane. C'est ainsi que par exemple la couche de démarrage poreuse peut présenter des fissures qui se développent alors sur la couche épitaxiale déposée. En outre, les passages entre la couche de démarrage 160, par exemple à dopage p+ peuvent former un cadre 170 autour de la couche de démarrage. Au chevauchement des deux dopages, le dopage p+ se réduit à un dopage p (figure ld). Un dopage p, plus réduit, entraîne toutefois une plus grande porosité. Cet effet sera utilisé également pour générer la double couche selon la figure la pour laquelle la couche 110 faiblement poreuse aura par exemple un dopage p+ et la couche 120 fortement poreuse aura un dopage p, plus faible. La couche faiblement po- reuse est ainsi reliée au bord par une zone très poreuse et de ce fait fragile. D'autres fissures pourront se former entre autre pendant la fabrication.

Pour le procédé de fabrication selon l'invention d'une membrane monocristalline, selon le procédé proposé on génère sur un support semi-conducteur 200, une première zone 220 et une seconde zone 210 dopées différemment; la première zone 220 peut être formée d'un dopage du substrat. Dans l'exemple de réalisation donné ci-après on suppose que le support semi-conducteur 200 a un dopage p et la première zone 220 a un dopage p ou un dopage p+ et la seconde zone 210 ou 230 aura un do- page n ou n+. Dans l'exemple de réalisation particulier, la partie de la seconde zone portant la référence 210 à la figure 2a est réalisée à la manière d'une entretoise ou d'une grille à la surface du support semi- conducteur alors que la partie de la seconde portant la référence 230 à la figure 2a servira d'encadrement pour la première zone 220. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on prévoit que l'encadrement 230 et la partie 210 de la première zone possèdent des dopages différents, par exemple n+ et n.

Par un procédé de gravure approprié, par exemple par une anodisation ou par un électropolissage, on grave de manière poreuse la première zone 220. Il peut s'agir, comme déjà décrit pour la première zone 220, à la fois d'une partie du support semi-conducteur non traité 200 mais aussi d'une zone dopée de manière supplémentaire. Cette dernière solution a l'avantage d'avoir une délimitation plus accentuée lors de la formation de la zone poreuse 220. Alors que l'on grave la première zone 220 par exemple jusqu'à une profondeur de 5-20 m à partir de la surface supérieure du support semi-conducteur 200 pour la rendre poreuse, on 1 o ne modifie pratiquement pas la seconde zone 210 par le procédé de gra- vure. Par un choix approprié de l'extension latérale de la seconde zone 210 à la surface du support semi-conducteur 200 on peut également graver de manière poreuse la première zone 220 sous la seconde zone 210. Pour la suite des opérations il est prévu dans un exemple de réalisation particulier que la première zone 220 présente une forte porosité. On peut envisager dans ce cas des dimensions de pores d'un diamètre de 1 nm jusqu'à quel- ques m. En variante, on peut également obtenir une forte porosité en réalisant de très nombreux petits pores (de l'ordre de 5 nm) ou moins de pores mais très grands (quelques nm jusqu'à plusieurs 100 nm). Le ré- sultat est comme lorsqu'on forme des pores de dimensions importantes, et que l'on dégage beaucoup de silicium. Si le support semi-conducteur 200 est en silicium, on aura une couche d'oxyde (naturelle) à la surface du semi-conducteur non traitée. Dans l'étape de procédé suivante on réalise ainsi une réduction de la couche d'oxyde (couche naturelle) à la surface du silicium en effectuant une brève trempe du support semi-conducteur ou du support en silicium sous une atmosphère d'hydrogène. En variante, on peut utiliser le procédé de charge HF ou un procédé HF-GPÂ suivi d'une épitaxie à basse température pour obtenir le même effet. Ensuite, on chauffe le support semi-conducteur à la température de croissance (1001200 C) avant de commencer par l'application d'une couche épitaxiale monocristalline 240. La couche épitaxiale se développe principalement sur les secondes zones 210 et 230. Dans un exemple de réalisation particulier, les zones 210 sont des entretoises monocristallines pour favoriser la crois- sance de la matière épitaxiale. La croissance ne se fait pas seulement dans la direction verticale, c'est-à-dire perpendiculairement à la surface mais également latéralement de façon à fermer par une couche monocristalline les zones comprises entre les différentes entretoises 210. La figure 2b montre la membrane après la croissance de la couche épitaxiale 240. Le silicium fortement poreux s'est transformé pendant l'opération de croissance sous l'influence de la température de croissance ou pendant une autre opération de trempe, pour former une grande cavité 250. On voit sur le côté inférieur de la membrane selon la figure 2b, laforme obtenue par la fermeture par croissance des zones libres entre les entretoises. En poursuivant la trempe, on peut faire fondre pour obtenir une forme plate.

Le silicium fortement poreux entre les entretoises mono-cristallines 210 est avantageux dans ce cas car on évite ainsi que le silicium ne se développe à l'intérieur de la zone de la cavité. Si la cavité était complètement dégagée on pourrait (en fonction des conditions de croissance) développer à partir du démarrage de la croissance épitaxiale, du silicium sur les parois de la cavité. La surface supérieure poreuse initialement entre les entretoises 210, et qui se transforme au cours de l'opération épitaxiale, évite toutefois que le silicium ne se développe entre les entretoises 210 ou produise un apport significatif de matière épitaxiale dans la cavité 250.

La formation de la couche épitaxiale décrite selon la pré-sente invention avec sous cette couche une cavité obtenue grâce à la porosité peut également s'appliquer avec d'autres matières ou d'autres matières semiconductrices sans être limitée à l'utilisation du silicium. Mais la condition est que ces autres matières ou matières semi-conductrices puissent également être rendues poreuses.

Dans un autre exemple de réalisation, on n'effectue pas de gravure poreuse de la zone comprise entre les entretoises et en dessous des entretoises mais on dégage complètement. Cela peut se faire par exemple par un électropolissage, c'est-à-dire que l'on augmente fortement la porosité en modifiant les paramètres de gravure (par exemple en augmentant le courant, en réduisant la concentration HF) à un niveau tel que l'on atteint une porosité à 100 %. Les entretoises pourront alors être re- fermées par croissance comme décrit ci-dessus avec pour risque de voir également un développement de silicium dans la cavité. Pour éviter cet inconvénient on peut protéger la surface intérieure de la cavité par une couche interdisant la croissance du silicium.

Une telle protection peut s'obtenir par exemple en appli- quant une couche de nitrure de silicium (par exemple Si3N4) 360 à la sur- face de la seconde zone 310. Ensuite, par électropolissage, on peut dégager la seconde zone 310 formée comme entretoises reliées entre elles et avec l'encadrement 330 par l'enlèvement de la première zone (voir la section du support semi-conducteur à la figure 3a). Sur les zones dégagées de la future cavité 350, on génère un oxyde 370, par exemple par oxydation thermique. Ensuite, en utilisant par exemple de l'acide phosphorique chaud, on dissout le nitrure 360 de manière sélective pour for- mer de l'oxyde 370. Cette préparation permet d'avoir une épitaxie sélective, c'est-à-dire que la matière épitaxiale (par exemple le silicium) ne se développe que sur les zones non protégées par l'oxyde 370. On évite ainsi que le silicium ne se développe dans la cavité 350.

Une autre possibilité pour éviter sélectivement la croissance Io du silicium consiste à appliquer une mince couche d'oxyde de silicium SiO2 (épaisseur < 60 nm) avant l'application de la couche de nitrure de silicium (par exemple Si3N4) 360 sur les zones qui ne seront pas électropolies. Après dégagement des entretoises 310 par un procédé de gravure correspondant, par exemple par un électropolissage, on peut également, comme dans l'exemple déjà présenté, développer par oxydation thermique un oxyde sur les zones dégagées. Mais il faut que cet oxyde ne soit pas plus épais que l'oxyde sous le masque SiN. Ensuite, on peut dégager le nitrure de façon sélective en oxyde. En variante, on peut également exécuter un procédé de gravure à sec pour lequel l'oxyde et le nitrure ont les mêmes vitesses de gravure. Par un choix approprié du temps de gravure on peut obtenir qu'après l'enlèvement de l'oxyde qui se trouvait sous la couche SiN, il subsiste une couche d'oxyde encore suffisante sur les parois de la cavité. Ensuite, selon l'exemple de réalisation précédent, on peut exécuter une épitaxie sélective.

Selon un autre exemple de réalisation dans lequel le support semiconducteur est par exemple en silicium, on grave le silicium entre les entretoises et sous celles-ci pour le rendre poreux. Ensuite, sur toutes les surfaces supérieures du silicium (c'est-à-dire la surface de la plaquette ainsi que la surface des parois des pores) on développe une mince couche d'oxyde par exemple d'une épaisseur de quelques nm. Cela peut se faire par exemple par oxydation theuliique, par traitement au plasma d'oxygène, par oxydation chimique ou par un autre procédé. Cette oxydation évite que le silicium poreux se transforme dans les autres étapes de fortes températures comme celles nécessaires par exemple pour la couche épitaxiale ou pour les autres procédés de traitement au four. Grâce à une brève immersion dans HF, en utilisant de l'acide fluorhydrique dilué (HF) ou par un procédé d'oxydation à sec à l'aide de C1F3 ou XeF2 on peut enlever l'oxyde de la surface de la plaquette. Du fait de la tension de surface, l'acide fluorhydrique ne pénètre pas dans le pores de sorte que la couche d'oxyde subsiste toujours sur les parois des pores. On pourra trouver la description correspondante d'un tel traitement préalable de stabilisation du silicium poreux pour une couche épitaxiale consécu- tive, par exemple dans l'exposé Low-pressure vapor-phase epitaxy of silicon on porous silicon , Material Letters (1988) 94 L. Vescan.

Ensuite, on développe une couche épitaxiale qui est principalement formée sur les entretoises monocristallines. Par croissance latérale on ferme la surface. Après la croissance épitaxiale on peut graver un to trou d'accès, par exemple à partir de la face avant à travers la couche épitaxiale ou à partir de la face arrière du support semi-conducteur et dé-gager le silicium poreux oxydé, de manière sélective à travers le trou d'accès. En option on peut de nouveau fermer le trou d'accès après avoir dégagé le silicium sachant que la pression qui régnera dans la cavité après fermeture du trou d'accès constituera la pression de référence.

La membrane ainsi fabriquée peut s'utiliser par exemple pour un capteur de pression ou de résistance piézo-résistante. Pour cela on peut intégrer un circuit à côté de la membrane ou celle-ci. Si le trou d'accès a été réalisé à partir de la face arrière pour dégager de manière sélective la matière semi-conductrice dans la seconde zone, on obtient un capteur de pression différentielle ou de côté arrière avec une épaisseur de membrane définie de manière précise par rapport à l'état de la technique. Si le trou d'accès est réalisé à partir de la face avant, il faut de nouveau refermer ce trou de manière étanche à la pression pour utiliser le disposi- tif comme capteur de pression.

Selon un autre exemple de réalisation, la membrane est structurée comme des structures oscillantes. A l'aide de telles structures on peut réaliser par exemple des capteurs d'accélération et/ou des capteurs de vitesse de lacet.

Une possibilité pour stabiliser les entretoises avant la croissance de la couche épitaxiale consiste à former des appuis en option sous les entretoises, appuis que l'on fait fondre lors des étapes de températures élevées, suivantes (couche épitaxiale ou étape de trempe (oxydation, diffusion) pour générer les circuits intégrés), par déplacement des atomes de silicium. Comme le montre la figure 4a dans la zone 460, on forme des colonnes si les entretoises 410 sont plus larges que la demi- profondeur de gravure dans la première zone 420. Dans ce cas la gravure isotrope en contre-dépouille lors de l'anodisation n'est pas suffisante pour anodiser ou dégager le silicium se trouvant en dessous des entretoises larges 410. Pour des raisons d'énergie (minimum de l'énergie de surface) aux températures élevées (> 1000 C) le silicium se déplace. Ainsi, la colonne (zone 470) fond et la liaison solide entre le substrat et la membrane est inter- rompue, ce qui rend la membrane libre en mouvement comme le montre la figure 4b.

A la place d'entretoises uniques on peut également réaliser la seconde zone au-dessus de la cavité sous forme d'une grille avec une alternance de zones poreuses 510 et d'entretoises 500. A titre d'exemple, les figures 5a-5f montrent différents modes de réalisation possibles sans toutefois que les exemples ainsi présentés ne soient exhaustifs. On remarquera plus particulièrement aux figures 5e et 5f un meilleur accrochage du vernis.

Pour réaliser les entretoises ou la grille sur lesquelles lors d'une étape de procédé suivante on déposera la membrane monocristalline, on dispose de différents procédés. C'est ainsi que dans un exemple de réalisation on forme les entretoises ou la grille non par un dopage local (n) mais par une amorphisation locale du substrat monocristallin Si. Pour cela, comme le montre la figure 6a, on bombarde le support semi- conducteur monoscristallin de silicium 520 avec des ions 540 fortement énergétiques, par exemple des ions d'argon. Par ce bombardement et par l'utilisation d'un masque d'implantation 530, par exemple en SiO2, on détruit la structure monocristalline et on obtient des zones 550 de silicium amorphe. Le silicium Si, amorphe, 550 qui subsiste, ne sera pas attaqué par l'anodisation suivante avec de l'acide fluorhydrique si bien qu'en des-sous des zones amorphes 550 il se forme une zone 560 de silice Si poreuse qui peut se transformer au cours de l'opération de trempe suivante en une cavité. On forme ainsi une grille Si, 550 amorphe, sur laquelle peut se développer une croissante épitaxiale avant ou après l'opération de trempe effectuée ensuite. En fonction de la base amorphe, la couche épitaxiale 590 ne sera pas monocristalline mais polycristalline, au contraire de la couche 570 développée sur la zone monocristalline 520. Le passage entre la zone polycristalline 590 et la zone monocristalline 570 est défini par les paramètres de croissance épitaxiale.

Dans une variante de cet exemple de réalisation, avant la croissance de la couche épitaxiale on peut effectuer une trempe supplémentaire. Par cette trempe on recristallise les entretoises amorphes qui se transforment en une grille monocristalline. Cette étape de recristallisation permet de générer une couche épitaxiale Si monocristalline sur les entre-toises de la grille.

Selon un autre exemple, pour réaliser une grille Si sur du silicium poreux on peut utiliser la sélectivité vis-à-vis de l'éclairage du procédé d'anodisation. Pour cela, comme présenté aux figures 7a-7c, on éclaire un substrat de silicium 700 à dopage (p) pendant l'anodisation (710, 735) pour foi iller des zones 705 qui s'opposent au procédé d'anodisation par les supports de charge générés par effet photoélectrique interne. A l'aide d'un masque de projection approprié 715, d'un modèle de déflexion 720 ou d'un réseau holographique (figure 7c), on peut éclairer une zone 705 en faillie de grille pour le substrat anodisé 700 et le protéger ainsi contre le développement de sa porosité. Comme la profondeur de pénétration de la lumière est limitée en fonction de la longueur d'onde, la zone ainsi protégée sera finalement gravée par en dessous. L'opération d'épitaxie, consécutive ou la formation de la cavité peuvent alors s'effectuer de façon analogue au procédé déjà décrit ci-dessus.

Pour développer un réseau holographique on peut, comme représenté à la figure 7c, conduire un faisceau laser 735 sur un diviseur de faisceau 730; les deux faisceaux partiels sont ensuite réfléchis par les miroirs 740, 745 pour coopérer l'un avec l'autre à la surface du substrat dans les zones 705.

Comme extension de c e dernier exemple de réalisation on peut également prévoir de développer tout d'abord une couche épitaxiale Si 755 à dopage (n) sur un substrat Si 750 à dopage (p) comme cela est présenté à la figure 8a. Ensuite, comme l'indique la figure 8b, en s'appuyant sur l'exemple de réalisation précédent des figures 7a-7c, on éclaire la couche épitaxiale Si 755 à dopage (n) à l'aide d'un éclairage ap- proprié 760 et d'un masque d'ombres 770 (par exemple en métal). Le sili- cium Si-n ainsi for nié de manière épitaxiale ne peut être gravé pour devenir poreux sans éclairage car il n'y aura pas d'électrons de défaut.

L'éclairage local formé à l'aide du masque 770 permet de générer dans la zone à dopage (n), les porteurs de charge nécessaires, ce qui pelniet alors d'effectuer une gravure de porosité locale à ces endroits 780 de la couche épitaxiale à dopage (n). Si l'opération de gravure atteint le substrat à do- page (p) 750 qui se trouve en dessous, on aura une gravure de toute la surface par en dessous. Cette gravure par en dessous permet de graver le substrat 750 pour le rendre poreux dans la zone 765 car dans la zone à dopage (p) il n'est pas nécessaire d'avoir de l'éclairage. A côté du masque d'ombres 770 on peut également utiliser un modèle de déflexion et/ ou un réseau holographique comme présenté aux figures 7b et 7c, pour avoir un éclairage local de la surface de la couche épitaxiale 755.

Une autre possibilité pour former un réseau ou une grille sur du silicium poreux consiste à utiliser une couche épitaxiale Si à do- page n, structurée. Pour générer cette couche épitaxiale Si à dopage (n) 805, structurée, on applique, comme le montre la figure 9a, une couche épitaxiale Si 805 à dopage (n) sur un substrat Si 800 à dopage (p) ; à couche épitaxiale stade, la couche épitaxiale n'est pas encore structurée. En- suite, on applique un masque d'oxyde 810 que l'on peut par exemple structurer avec HF. Dans une autre étape du procédé on peut alors structurer la couche épitaxiale Si 805 à dopage (n) à l'aide de sillons de tranchées 815 du masque de tranchées réalisé dans l'oxyde 805. Comme le procédé par tranchées ne s'arrête pas au substrat Si 800 à dopage (p), il faut réaliser les sillons 815 des tranchées par une commande de durée. Toutefois, une gravure légèrement excessive dans le substrat 800 n'est pas critique. La structure ainsi obtenue composée de l'oxyde 810, de la couche épitaxiale à dopage (n) 805 et du substrat 800 à dopage (p) est ensuite gravée de manière à être poreuse par anodisation dans HF comme le montre la figure 9b. L'oxyde 810 et la couche épitaxiale 805 à dopage (n) ne sont pas attaqués alors que le substrat Si, 800 à dopage (p) sera gravé pour être poreux. Avant le dépôt épitaxial suivant de la membrane on en-lève l'oxyde 810 pour permettre à la membrane de se développer sur les entretoises de la grille à dopage (n).

Selon un autre exemple de réalisation tel que présenté aux figures 10a10c, on fabrique un réseau de silicium poreux 845 en développant sélectivement une couche épitaxiale Si 840 à dopage (n) sur un masque structuré 835 SiO2 ou Si3N4. Le masque 835 SiO2 ou Si3N4 agit par passivation de façon que le silicium monocristallin 840 ne pourra se développer que sur le substrat Si 830, dégagé, c'est-à-dire entre les zones d'oxyde et de nitrure 835 comme cela est indiqué à la figure 10b. Ensuite, après enlèvement des zones d'oxyde/nitrure 835 comme cela a déjà été décrit plusieurs fois ci-dessus et comme cela est présenté à la figure 10c, on obtient une zone poreuse 845 dans le substrat 830. Au cours de l'opération de trempe effectuée ensuite cette zone poreuse se transfos one en une cavité.

Un autre exemple de réalisation utilise des porosités différentes dans la zone de la grille et dans la zone de la cavité. Par une telle adaptation des porosités aux zones indiquées on optimise la transformation du silicium poreux en une cavité ou on permet la croissance de la membrane épitaxiale en silicium. On peut ainsi prévoir une porosité plus élevée ou plus faible dans la zone de la cavité que dans la zone des trous.

A côté d'une séparation accentuée des différentes zones de porosité on peut également envisager un gradient de porosité. Dans la phase de démarrage de la croissance épitaxiale pour former la membrane il faut néanmoins veiller à ce que la couche de la cavité forme une base suffisamment solide car une porosité trop importante dans la couche de la ca- lo vité serait gênante. Il serait également souhaitable de réaliser également dans les trous de la zone de grille une porosité élevée car ainsi par la formation des trous la croissance épitaxiale est plus rapide au début. Par un choix approprié d'une porosité élevée dans la zone de la grille on peut ainsi éviter que la croissance commence dans les trous de la grille sur le sili- cium transformé. En effet, si au moins une partie de la croissance épitaxiale commençait sur le silicium entre les entretoises de la grille pendant la transformation, on risquerait des défauts dans le cristal qui se développeraient dans la couche de la membrane par exemple sous la forme de défauts d'empilage.

Pour optimiser les propriétés mécaniques de la membrane Si épitaxiale on peut modifier localement la géométrie de la grille ou des trous ou encore la disposition des trous comme cela est présenté à titre d'exemple aux figures 1 la et 1 lb. Par une telle variation locale on obtient un meilleur serrage du bord de la membrane 855 contre le substrat 850.

Dans ce cas, la suppression des trous 860 de la grille permet d'envisager un modèle régulier, par exemple au bord de la membrane en supprimant des trous 860 de la grille comme le montre la figure 1 la. Dans cet exemple particulier on supprime chaque second trou de la grille au niveau du bord extrême de la géométrie des trous. A titre d'exemple, à l'endroit 865, il n'y aura pas de trous 860 de la grille. Toutefois, on peut également prévoir que les trous de la rangée la plus à l'extérieur présentent un diamètre plus faible que celui des trous situés plus à l'intérieur. On peut également envisager d'élargir les entretoises de la grille au bord de la membrane. En outre, il est également possible de ne disposer la grille (les trous) que sur une partie de la zone de la membrane pour avoir une membrane libre comme elle apparaît à la figure 1 lb. Le substrat 850 entoure ainsi la zone de gravure qui sera elle-même couverte par les zones 875 avec des trous de la grille 860 et des zones 870 sans trous 860 pour la grille. Sur les zo- nes 870 et 875 ainsi structurées, on pourra déposer la membrane par croissance épitaxiale.

Les propriétés mécaniques de la membrane peuvent égale-ment être modifiées par des géométries adaptées pour les entretoises de la grille et les trous; on peut ainsi modifier la fréquence de résonance et/ou la rigidité. Une possibilité pour augmenter la rigidité consiste à supprimer des trous au milieu de la membrane. Toutefois, il faut s'assurer le dégagement par gravure en dessous des trous. Cela fixe ainsi une limite au nombre maximum de trous qui pourront être supprimés.

1 o Si l'on applique des éléments électriques actifs sur la membrane, il peut également être intéressant d'adapter localement la géométrie de la grille et des trous. Par exemple, on peut fixer dans une zone des résistances piézo-résistantes par exemple pour réaliser un capteur de pression; la zone concernée est caractérisée par une croissance épitaxiale sans défaut; il faut éviter les courants de fuite et les courts-circuits par les conduites de diffusion. Pour cela on aura un nombre aussi faible que possible de trous du réseau dans ses zones, trous qui devront être refermés par croissance épitaxiale et/ou on utilisera une géométrie de réseaux et de trous particulièrement adaptée et que l'on pourra très bien couvrir par croissance.

On peut également prévoir de superposer plusieurs géométries et profils de grilles, différents, et de les combiner. La figure 12a montre un exemple de l'utilisation simultanée de deux géométries rectangulaires, différentes. Sur une première grille monocristalline 885 avec des entretoises étroites ayant des zones poreuses 880 on applique une seconde grille monocristalline 890, 895 ayant des entretoises plus larges ou plus épaisses. Une telle combinaison permet à la fois de renforcer localement la membrane et d'enserrer également la membrane de manière plus forte dans le substrat 850.

La figure 12b montre une coupe schématique d'une zone de membrane avec des géométries de grille différentes. Il apparaît clairement que les entretoises 885, 890 ont des largeurs différentes. La combinaison de différentes géométries pour former une grille peut e outre s'obtenir avec des implantations différentes. On peut ainsi modifier les profils des entretoises de la grille comme le montre la section de la figure 12c. Dans cet exemple on a réalisé deux entretoises différentes 885, 895 avec des énergies d'implantation différentes et ainsi une profondeur de pénétration différente.

A côté de la disposition des trous dans une zone de la membrane on peut également, comme déjà indiqué, accorder les profils de section de la grille aux exigences relatives aux membranes à obtenir. Dans le cas le plus simple, comme le montrent les figures 13a, 13b, on réalise des zones d'implantation 905 (par exemple des zones à dopage n dans un substrat à dopage p) pour former une grille 920 dans le substrat 900. Pour avoir une structure précise des zones d'implantation 905 on utilise des masques 910 en vernis photographique ou en oxyde de silicium Si que l'on irradie par un procédé d'implantation 915. Selon ce procédé 1 o d'implantation, on accorde l'énergie ou les particules utilisées par le pro-cédé d'implantation 915 en fonction du substrat. Après enlèvement du masque 910, on peut rendre poreuses les zones d'implantation 905 du substrat 900 pour obtenir des entretoises 920 dans la zone poreuse 925.

Par un choix approprié de la structure du masque 910 (par exemple un masque de ton gris sur un vernis photographique ou de l'oxyde de silicium) en combinaison avec un procédé d'implantation correspondant 915, on peut influencer de différentes manières le profil de la grille comme le montrent les figures 13c, 13d. La forme triangulaire de la section des zones d'implantation 905 présentées aux figures offre des avantages quant à la transformation du silicium poreux et de la couche épitaxiale suivante. Grâce au petit diamètre des trous de la face supérieure du substrat, les trous se referment plus rapidement. En outre, la zone à couvrir par la croissance épitaxiale est plus petite. Cela entraîne moins de défauts du cristal dans la couche épitaxiale formant la mem- brane.

A côté d'une implantation simple on peut également envisager une implantation multiple avec différents masques et/ou des énergies d'implantation différentes. Les figures 13e-13g montrent le résultat possible d'une implantation double avec augmentation de l'énergie d'implantation dans la seconde étape d'implantation (figure 13f). On obtient avec la figure 13g un profil de grille analogue à celui obtenu par le masquage du substrat selon la figure 13c.

De manière générale, grâce à des implantations multiples avec des masquages appropriés et des énergies d'implantation variables 35 on peut former pratiquement n'importe quel profil de grille.

Une autre possibilité de réalisation d'une grille ou d'une zone à gravure poreuse est représentée aux figures 14a-14b. On dépose une couche SiC 960 par le procédé CVD (Silan & Propan) sur un substrat Si 950 à dopage (p) et on réalise la structure à l'aide d'un masque d'oxyde 970, par exemple par voie humide (dans KOH, KC1O3) ou par voie sèche (par exemple SF6). Grâce aux trous 975 résultant de la mise en structure de la couche 965 SiC, entre la grille 965 on peut graver de façon poreuse le silicium à dopage (p) par anodisation sélective en SiC dans la zone 980. La raison de cette gravure sélective est que pour SiC on a un intervalle de bande beaucoup plus élevé que pour Si, avec 2,4 eV (indirect) et 5,3 eV (direct) . Après réalisation de la grille 965 dans SiC, on peut enlever la couche 960 SiC jusqu'à la grille 965 et un cadre 990 qui entoure la grille 965 1 o à la surface du support semi-conducteur. Ensuite on peut appliquer du silicium par croissance épitaxiale sur le support semi-conducteur 960 ou la grille 965 pour former une membrane. Une couche de silicium Si mono- cristallin 955 se développe sur le bord du support semi-conducteur 950 et sur SiC 965 et 990 il se développe une couche de silicium Si polycristallin 995. Le passage entre la couche monocristalline 955 et la couche polycristalline 995 dépend des paramètres de la croissance épitaxiale. Ainsi, l'angle 999 dépend de ces paramètres. La zone poreuse peut être transformée avant ou après la croissance épitaxiale par une étape de trempe en une zone de cavité.

Selon un autre exemple de réalisation, on peut doper avec un dopage p+ la grille ou la membrane. Ce dopage supplémentaire p+ peut étendre et optimiser le procédé rappelé ci-dessus. Comme indiqué à la figure 15a, sur un substrat semi-conducteur 1000 à dopage (p), par exemple un substrat Si, on développe une couche 1010 avec un dopage supplémentaire p+ avant de couvrir le support semi-conducteur 1000 et sa couche 1010 d'une couche épitaxiale 1020 à dopage (n). A l'aide d'un masque d'oxyde 1030 on peut ensuite structurer la couche épitaxiale 1020, à dopage (n), par exemple par un procédé de sillons. Dans le cadre de la mise en structure il est prévu d'avoir des trous ou des sillons 1060 dans la couche épitaxiale 1020, permettant d'exécuter un procédé d'anodisation pour générer une couche poreuse 1040 (nanoporeuse) à do-page (p) dans le substrat semi-conducteur 1000. Comme la couche 1010 à dopage p+ est moins sensible vis-à-vis du procédé d'anodisation, on aura dans cette zone une couche 1050 moins poreuse que la couche 1040 avec des mésopores placés au-dessus de la couche ayant des nanopores. Lors de la trempe suivante, la matière de la couche nanoporeuse 1040 se transforme en une cavité alors que la matière dans la couche mésoporeuse 1050 se transforme en une couche fermée. La formation de la couche fer- mée favorise la fermeture et la surcroissance des trous de grille 1060 pendant la couche épitaxiale exécutée ensuite; cela augmente également la stabilité mécanique de la grille pendant la trempe avant la couche épitaxiale.

Un autre avantage de l'utilisation d'un dopage p+ supplémentaire est celui d'une meilleure adaptation de l'anodisation pour la fabrication de la grille. Sans le dopage p+, le substrat à dopage (p) sous la grille 1070 subira une gravure en contre-dépouille en forme de bec 1080 comme le montre la figure 15d. Ce dopage 1010 p+ supplémentaire permet d'éviter le bec ou de le réduire pour avoir une forme beaucoup plus ronde du côté inférieur de la grille 1070 comme le montre la figure 15d.

Il est particulièrement avantageux qu'à côté du substrat semi-conducteur 1000 en silicium à dopage (p) on puisse également avoir une couche 1010 à dopage p+ et une couche 1020 à dopage (n) en sili- cium. En principe, on peut également envisager l'utilisation d'autres matières semi-conductrices.

Un autre exemple de réalisation d'une grille et/ou d'une membrane sur un support semi-conducteur consiste à réaliser des zones à dopage p+ dans une couche à dopage (n). Pour cela, sur un substrat 1100 à dopage (p) on applique d'abord en surface une couche 1110 (couche monocristalline) à dopage (n). On peut envisager ici de réaliser la couche 1110 à dopage (n) par implantation dans le substrat 1100 à dopage (p) ou de réaliser une application ou un développement épitaxial mince. En-suite, on réalise des zones 1120 à dopage p+ dans la couche 1100 à do- page (n). De façon avantageuse, l'insertion se fait par une opération d'implantation pour laquelle le dopage p+ doit être suffisamment fort pour transformerlocalement le dopage de la couche 1110 à dopage (n). A côté de l'opération d'implantation on peut également utiliser d'autres procédés qui créent des zones 1120 à dopage p+ dans la couche 1110 à dopage (n).

La structure ainsi réalisée, représentée à la figure 16b, peut ensuite être anodisée; la couche 1110 à dopage (n) n'est pas attaquée et le monocristal subsiste sur le substrat 1100. Le dopage local 1140 p+ deviendra poreux. Si l'anodisation est effectuée suffisamment longtemps, comme à la figure 16c, à côté des zones 1040 à dopage p+, on rend également poreuse la zone 1130 qui se trouve dans le substrat 1100 (p) en dessous de la zone 1040 à dopage p+. On obtient ainsi à travers les zones à dopage (n), au-dessus de la zone 1030 gravée pour être poreuse, des entretoises de gris en une matière à dopage (n) entre lesquelles se trouve la matière à dopage p+, gravée pour être poreuse.

Selon un autre exemple de réalisation (figures 17a-17d), pour réaliser une grille monocristalline sur une matière semi-conductrice poreuse, on peut tout d'abord structurer un substrat 1200 à dopage (p) à l'aide d'une première structure. Cette première structure définit principalement la future zone de membrane. De façon avantageuse, on choisit cette première structure pour correspondre à la demi-période de la future constante de la grille, c'est-à-dire la distance entre les trous 1210. Sur le to substrat 1200 à dopage (p) ainsi structuré on applique une couche épitaxiale 1220 à dopage (n). On peut également prévoir de réaliser la couche 1220 à dopage (n) par un dopage (n) par exemple par occupation ou par diffusion, directement dans le substrat 1200. Ensuite, on enlève par gravure physique une partie de la couche 1220 à dopage (n) pour diminuer les constantes du réseau comme cela est représenté à titre d'exemple à la figure 17c. Pour une épaisseur de la couche 1220 choisie de manière appropriée on peut ainsi diminuer par deux les constantes de la grille.

En diminuant les constantes de la grille on obtient une structure d'entretoises de grille ou de trous 1210 beaucoup plus fine à la surface du substrat 1200, ce qui permet de recouvrir plus simplement par croissance les trous 1210. Ensuite on anodise, ce qui n'attaque pas le dopage (n) mais rend poreux le dopage (p) du substrat et forme finalement une zone 1230 qui dégage par en dessous les entretoises de la grille à dopage (n) (figure 17d). Comme déjà évoqué plusieurs fois ci-dessus, comme dernière étape de la fabrication de la membrane on effectue une trempe et/ou une croissance épitaxiale. Par la trempe, la matière semiconductrice poreuse se transforme dans la zone 1230 et ferme les trous entre les entretoises de la grille. Par la croissance épitaxiale on forme la membrane proprement dite.

Grâce à ce type particulier d'exemples de réalisation de la grille à dopage (n), on peut utiliser des géométries formant des entretoises réunies en grille après la gravure physique, par exemple seule une géométrie en damier (figure 5e) ou une grille formée de barre (figure 5f).

On utilise de préférence le silicium comme matière semi- conductrice pour le procédé de fabrication d'une grille sur une couche poreuse. Mais on constate néanmoins qu'à la place du silicium on peut également utiliser d'autres matières ou matières semi-conductrices pour le procédé de fabrication, matières que l'on peut graver pour les rendre poreuses, par exemple par un procédé électrochimique.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1 ) Procédé de réalisation d'un composant semi-conducteur, notamment d'un capteur à membrane micromécanique, caractérisé en ce que - le composant semi-conducteur comporte * un support semi-conducteur (200, 300, 400, 520, 700, 750, 800, 830, 850, 900, 950, 1000, 1100, 1200), ayant une première zone présentant un premier dopage et * une membrane (240, 340, 440, 590, 985) et to * au moins une cavité (250, 350, 450, 580, 765, 985) qui se trouve en partie sous la membrane et - pour réaliser la membrane * dans une première étape, au-dessus d'au moins une partie de la première zone on foi nie une seconde zone (210, 230, 310, 410, 550, 705, 755, 805, 840, 855, 905, 920, 960, 1020, 1110, 1220), de préférence liée, ayant un second dopage dans ou à la surface du support semi-conducteur, * au moins une partie de la seconde zone étant formée par des entretoises (210, 310, 410, 550, 705, 840, 855, 885, 890, 895, 920, 20 965, 1070, 1075, 1220) et * dans une seconde étape, dans au moins une partie de la première zone, on dégage au moins partiellement la matière semi-conductrice et * dans une troisième étape on dépose une couche (240, 340, 440, 570, 590, 955, 995) de fermeture qui, partant d'au moins une partie des entretoises de la seconde zone, ferme la surface dans la direction latérale et/ou dans la direction verticale, au-dessus de la première zone et - on forme la cavité avec au moins une partie de la première zone, et 30 - la membrane, * est formée par la couche déposée, assurant la fermeture, qui est notamment une couche monocristalline, et * comprend au moins une partie des entretoises.

2 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que - les entretoises sont réalisées au-dessus de la première zone ou * dans la première zone et/ou les entretoises rejoignent au moins en partie la première zone.

3 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins une partie de la seconde zone est réalisée comme encadrement (230) de la première zone et il est notamment prévu que l'encadrement et Io les entretoises diffèrent par leur degré de dopage ou la concentration du dopage.

4 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extension verticale - de la première zone et/ ou - des entretoises partant de la surface du semi-conducteur est différente et il est notamment prévu que la première zone a une extension verticale plus grande que les entretoises et/ou - les entretoises * ont une extension verticale plus faible que l'encadrement et/ou * ont une extension verticale et/ou latérale variable.

5 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dégagement de la matière semiconductrice dans la seconde étape se fait par un procédé micromécanique selon lequel par un choix approprié des paramètres commandant le procédé micromécanique on rend poreuse la matière semi-conductrice dans au moins une partie de la première zone, cette porosité pouvant aller jusqu'à 100 % et/ou 35 on forme la cavité dans la première zone, et en particulier comme procédé micromécanique on utilise - un procédé d'anodisation ou - un procédé d'électropolissage.

6 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la revendication 1 ou la revendication 5, caractérisé en ce qu' avant de déposer la couche de fermeture on oxyde - en particulier la matière semi-conductrice poreuse ou les parois de la cavité.

7 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la revendication 1 ou la revendication 6, caractérisé en ce qu' on forme la cavité par une étape de trempe après dépôt de la couche de fermeture par transformation de la matière semi-conductrice ou - par au moins un dégagement partiellement sélectif, en particulier de la 15 matière semi-conductrice poreuse oxydée, et il est notamment prévu que le dégagement sélectif de la matière semi-conductrice poreuse se fait par au moins un trou d'accès.

8 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la re-20 vendication 7, caractérisé en ce que la couche de fermeture est appliquée sur la face avant du support semi-conducteur et le trou d'accès est réalisé * à partir du côté arrière du support semi-conducteur ou * à partir du côté avant du support semi-conducteur, notamment si le trou d'accès est réalisé à partir du côté avant, on le ferme de manière étanche à la pression après dégagement de la matière semi-conductrice oxydée.

9 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' avant le dépôt de la couche de fermeture on réalise la passivation: - de la matière semi-conductrice poreuse dans la première zone et/ou de la cavité, en prévoyant notamment que la passivation empêche le plus possible un dépôt de la couche de fermeture sur la couche poreuse et/ou sur les parois de la cavité.

10 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans une seconde étape on donne à la membrane une structure susceptible d'osciller. lo

11 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la seconde étape on irradie le support semi-conducteur au niveau des entretoises par une source de rayonnement, notamment une source lumineuse, et il est en particulier prévu que le rayonnement évite le dégagement, notamment la transformation poreuse de la matière dans la première zone, notamment en prévoyant d'irradier la surface par un laser et/ou - un masque de mise en structure.

12 ) Procédé de fabrication d'un composant semi-conducteur selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que - la première et la seconde zone ont des dopages différents et/ou - la couche de fermeture est déposée par un procédé épitaxial et/ou les entretoises et l'encadrement ont des concentrations de dopage différentes et/ou le support semi-conducteur comporte du silicium et/ou - après la seconde étape, la première zone présente une porosité uni- forme élevée et entre la première et la seconde zone on réalise une couche limite non conductrice et/ou - on rend au moins partiellement poreuse la matière semi-conductrice de 35 la première zone sous les entretoises, et/ou les entretoises sont prévues dans une grille au-dessus de la première zone ou de la caverne, et en particulier les trous entre les entretoises de la grille ont un diamètre inférieur à 3 m et/ou après oxydation thermique et avant développement épitaxial on dégage la matière semi-conductrice poreuse oxydée et/ou on enlève sélectivement la matière semi-conductrice poreuse avant de déposer la couche de fermeture au cours de la troisième étape par une étape de gravure supplémentaire pour un enlèvement sélectif, la gravure se faisant - par voie humide avec TMAH, KOH ou - par voie sèche avec C1F3 ou XeF2.

to 13 ) Composant semi-conducteur résultant notamment du procédé de fabrication de l'une des revendications 1 à 12, comprenant un support semi-conducteur caractérisé en ce que le support semi-conducteur comporte au moins - une membrane, - au moins en partie sous la membrane une cavité, et - un premier dopage, la membrane présentant une couche épitaxiale, notamment monocristalline et elle est prévue sur des entretoises qui - se trouvent au moins en partie au-dessus de la cavité et - ont un second dopage différent du premier dopage.