FR2896913A1 - Procede de fabrication d'une tranche de quasi-substrat et corps semi-conducteur produit en utilisant une tranche de quasi-substrat de ce genre - Google Patents
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Abstract
Dans ce procédé de production d'une tranche de quasi-substrat, on produit une tranche (1) de substrat de croissance ayant une zone (2) de séparation, on munit la tranche (1) d'une déformation qui s'oppose à la déformation produite par la zone (2) de séparation et on répartit la déformation produite par la zone (2) en structurant une première surface (101) principale de la tranche (1) en une pluralité de domaines partiels le long de la première surface (101) principale.
Description
L'invention concerne un procédé de production d'une tranche de
quasi-substrat et un corps semi-conducteur que l'on produit en utilisant une tranche de quasi-substrat de ce genre. Cette demande de brevet revendique les priorités de la demande de brevet allemand 10 2006 004 398.7 et de la demande de brevet allemand 10 2006 007 293.6. Lorsque l'on effectue un procédé de production d'une multiplicité de corps semi-conducteurs sur une tranche de quasi-substrat, il peut se produire une courbure d'une tranche de substrat de croissance qui est utilisée pour la production de la tranche de quasi-substrat. Le WO 2005/004231, auquel on renvoie, décrit, par exemple, un procédé de ce genre, dans lequel on forme une zone de séparation dans la tranche de substrat de croissance. La formation de la zone de séparation peut provoquer, par exemple, des déformations de la tranche de substrat de croissance et la courber.
Une courbure de la tranche de substrat de croissance peut rendre difficile ou même empêcher complètement de lier, par exemple, la tranche de substrat de croissance à la tranche de support auxiliaire lors de la production de la tranche de quasi-substrat. On court ainsi le danger que la tranche de support auxiliaire et une tranche de substrat de croissance qui a une courbure ne puissent plus entrer en liaison sur une surface aussi complète que possible et/ou stable mécaniquement. La présente invention vise donc un procédé perfectionné de production d'une tranche de substrat de croissance, ayant une zone de séparation qui permet de produire des tranches de substrat de croissance qui peuvent être reliées d'une façon aussi simple et sûre que possible
à une tranche de support auxiliaire. Suivant un premier procédé de production d'une tranche de quasi-substrat, comprenant une tranche de support auxiliaire et une couche de croissance, - on se procure une tranche de substrat de croissance qui comprend le matériau souhaité de la couche de croissance et qui a une première surface principale et une deuxième surface principale ; - on forme, dans la tranche de substrat de croissance, une zone de séparation disposée le long de la première surface principale, la formation de la zone de séparation provoquant une déformation qui entraîne une première modification du rayon de courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance ; -on donne à la tranche de substrat de croissance une déformation qui entraîne une deuxième modification du rayon de courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance, la deuxième modification du rayon de courbure étant dirigée en sens opposé à la première modification du rayon de courbure ; - on relie la tranche de substrat de croissance à la tranche de support auxiliaire, la première surface principale de la tranche de substrat de croissance étant tournée vers la tranche de support auxiliaire ; et - on sépare, le long de la zone de séparation, une partie de la tranche de substrat de croissance éloignée, telle que vue de la zone de séparation, de la tranche de support auxiliaire.
Une tranche de quasi-substrat comprend, en l'occurrence, au moins un film mince semi-conducteur qui sert, par exemple, de couche de croissance. La tranche de quasi-substrat comprend, de préférence, également une tranche de support auxiliaire sur laquelle est disposé le mince film semi-conducteur. La tranche de support auxiliaire peut servir, par exemple, à augmenter la stabilité mécanique de la tranche de quasi-substrat. Que la zone de séparation soit disposée le long de la première surface principale signifie que la zone de séparation dans la tranche de substrat de croissance est parallèle ou à peu près parallèle à la première surface principale de la tranche de substrat de croissance. Des écarts de parallélisme entre la zone de séparation et la première surface principale de la tranche de substrat de croissance pourraient se produire, par exemple, si la zone de séparation était formée dans une tranche de substrat de croissance qui aurait une courbure avant la formation de la zone de séparation.
Une tranche de substrat de croissance courbée a, en règle générale, une première surface principale et une deuxième surface principale qui sont courbées sensiblement en paraboloïde ou en forme de segment de sphère. Mais la courbure peut s'écarter aussi d'une forme de révolution. La courbure peut se former d'une manière différente, par exemple le long des divers axes principaux de la tranche de substrat de croissance. La courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance peut être, par exemple, convexe. La deuxième surface principale est alors concave. Une courbure concave est caractérisée par le fait que la ligne passant entre deux points de la surface principale s'étend entièrement à l'extérieur du substrat de croissance.
Une surface principale d'une tranche de substrat de croissance courbée a un rayon de courbure qui est donné par le rayon du cercle dont le centre est le plus proche de la surface principale courbée le long de la direction de la courbure la plus grande.
La formation de la zone de séparation provoque une déformation qui entraîne une première modification du rayon de courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance. Si la zone de séparation est formée, par exemple, dans une tranche de substrat de croissance plate, la déformation provoquée par la formation de la zone de croissance rapetisse, en règle générale, la valeur du rayon de courbure de la première surface principale.
La tranche de substrat de croissance est munie, avant ou après la formation de la zone de séparation, d'une déformation qui s'oppose à la déformation provoquée par la formation de la zone de séparation et qui provoque une deuxième modification du rayon de courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance. La deuxième modification du rayon de courbure est dirigée de manière opposée à la première modification du rayon de courbure. La tranche de substrat de croissance dans laquelle la zone de séparation est formée et qui est munie d'une déformation ou courbure est donc avantageusement plate ou la courbure est petite, au moins en comparaison de la courbure qu'a une tranche de substrat de croissance dans laquelle la zone de séparation est formée et qui n'est pas munie d'une déformation. Il peut se produire que la tranche de substrat de croissance, dans laquelle la zone de séparation est formée et qui est munie d'une déformation, ait une courbure qui est de sens opposé à celle produite par la formation de la zone de séparation dans une tranche de substrat de croissance qui n'est pas munie d'une déformation. La production d'une tranche de substrat de croissance ayant une zone de séparation qui est plate ou qui n'a qu'une courbure petite améliore les opérations de production d'une tranche de quasi-substrat. On assure, par exemple, une liaison simple aussi complète en surface et/ou stable mécaniquement de la tranche de substrat de croissance à la tranche de support auxiliaire. De préférence, les effets de la déformation qui est produite par la formation de la zone de séparation et de la déformation dont est pourvue la tranche de substrat de croissance se compensent en pratique complètement. La première et la deuxième modification du rayon de courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance s'annulent sensiblement de manière mutuelle. On peut ainsi obtenir une planéité particulièrement grande de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, on se procure une tranche de substrat de croissance qui a déjà, lorsqu'on se la procure, une déformation qui entraîne une deuxième modification du rayon de courbure, de sorte que la première surface principale de la tranche de substrat de croissance que l'on s'est procurée est courbée. La tranche de substrat de croissance peut être pourvue, par exemple à sa fabrication, d'une déformation de ce genre. De préférence, on déforme la tranche de substrat de croissance que l'on s'est procurée, de façon à ce que sa première surface principale ait une courbure concave. Par la formation de la zone de séparation dans une tranche de substrat de croissance plate, on peut produire, par exemple, une courbure convexe de la première surface principale. En formant la zone de séparation dans une tranche de substrat de croissance qui est, par exemple, si déformée que sa première surface principale est concave, on courbe alors la tranche de substrat de croissance avantageusement à plat et elle n'a pas, après la formation de la zone de séparation, de courbure ou elle n'a qu'une courbure petite. Dans un autre mode de réalisation du procédé, on forme une deuxième zone le long de la deuxième surface principale de la tranche de substrat de croissance, la deuxième zone produisant dans la tranche de substrat de croissance une déformation qui s'oppose à la déformation produite par la formation de la zone de séparation. Cette déformation provoque une deuxième modification du rayon de courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance, cette dernière déformation étant opposée à la première déformation du rayon de courbure. Effectuer la formation de la deuxième zone le long de la deuxième surface principale de la tranche de substrat de croissance signifie, en l'occurrence, d'une manière analogue à la formation de la zone de séparation, que la deuxième zone est parallèle ou à peu près parallèle à la deuxième surface principale de la tranche de substrat de croissance. Des écarts de parallélisme entre la deuxième zone et la deuxième surface principale de la tranche de substrat de croissance peuvent se produire, par exemple, si la deuxième zone est formée dans une tranche de substance de croissance qui e une courbure avant la formation de la deuxième zone. De préférence, la deuxième zone est du même type que la zone de séparation. D'une manière particulièrement préférée, la deuxième zone, formée du même type que la zone de séparation, ne se distingue pas sensiblement par sa structure de la zone de séparation. C'est ainsi, par exemple, que les dimensions géométriques de la deuxième zone sont sensiblement les mêmes que celles de la zone de séparation. En outre, la deuxième zone est formée par le même procédé de production que la zone de séparation, d'une manière particulièrement préférée en utilisant des paramètres opératoires comparables.
Le montant de la déformation produite par la formation de la deuxième zone est alors, en règle générale, sensiblement égal au montant de la déformation produite par la formation de la zone de séparation.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la zone de séparation et la deuxième zone sont symétriques ou à peu près symétriques par rapport à un plan qui s'étend au milieu, entre la première surface principale et la deuxième surface principale de la tranche de substrat de croissance, la deuxième surface principale se trouvant en face de la première surface principale. A peu près symétrique signifie, à cet égard, que des écarts par rapport à un agencement parfaitement symétrique de la zone de séparation et de la deuxième zone peuvent se produire lorsque la zone de séparation et/ou la deuxième zone ne sont qu'à peu près parallèles à la première surface principale, parce que, par exemple, la zone de séparation et/ou la deuxième zone sont formées dans une tranche de substrat de croissance qui a une courbure avant la formation de la zone de séparation de la deuxième zone. En formant la deuxième zone le long de la deuxième surface principale de la tranche de substrat de croissance, on peut induire, par exemple, une déformation qui courbe une tranche plane de substrat de croissance, de sorte que la deuxième surface principale a une courbure convexe et que la première surface principale a une courbure concave. Cette déformation est avantageusement de sens opposé à la déformation produite par la formation de la zone de séparation si cette dernière est dirigée, par exemple, de façon à courber de manière convexe la première surface principale d'une tranche de substrat de croissance plane. Après la formation de la zone de séparation et de la deuxième zone, la tranche de substrat de croissance est avantageusement plane ou n'est courbée que peu. Dans un autre mode de réalisation, on dépose une couche déformée sur au moins une surface principale de la tranche de substrat de croissance, la couche déformée produisant dans la tranche de substrat de croissance une déformation qui provoque une deuxième modification du rayon de courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance, cette modification étant opposée à la première modification du rayon de courbure.
Dans un mode de réalisation préféré, on dépose la couche déformée sur la deuxième surface principale de la tranche de substrat de croissance. D'une manière particulièrement préférée, la couche déformée, déposée sur la deuxième surface principale de la tranche de substrat de croissance, est déformée par compression. Dans un autre mode de réalisation préféré, l'on dépose la couche déformée sur la première surface principale de la tranche de substrat de croissance. D'une manière particulièrement préférée, la couche déformée, déposée sur la première surface principale de la tranche de substrat de croissance, est déformée en traction. La couche déformée, déposée sur au moins une surface principale de la tranche de substrat de croissance, peut être une couche diélectrique. Elle peut comporter aussi au moins un hydrure métallique et/ou un oxyde métallique ou être en un composé de ce genre. De préférence, la couche déformée comporte au moins l'un des matériaux suivants ou en est constituée : SiN, SiO, TiN. Dans un deuxième procédé de production d'une tranche de quasi-substrat, comprenant une tranche de support auxiliaire et une couche de croissance, - on se procure une tranche de substrat de croissance qui comprend le matériau souhaité de la couche de croissance et qui a une première surface principale et une deuxième surface principale ; - on forme, dans la tranche de substrat de croissance, une zone de séparation disposée le long de la première surface principale ; - on répartit une déformation de la tranche de substrat de croissance produite par la formation de la zone de séparation en structurant la première surface principale et/ou la zone de séparation sensiblement sur une multiplicité de domaines partiels disposés le long de la première surface principale ; - on relie la tranche de substrat de croissance à la tranche de support auxiliaire, la première surface principale de la tranche de substrat de croissance étant tournée vers la tranche de support auxiliaire ; et - on sépare, le long de la zone de séparation, une partie de la tranche de substrat de croissance éloignée, telle que vue de la zone de séparation, de la tranche de support auxiliaire. La structuration s'effectue, de préférence, par des perturbations linéaires de la première surface principale et/ou la zone de séparation. Les perturbations linéaires peuvent être disposées, par exemple, parallèlement ou formées un réseau. Un domaine partiel de la structure est délimité par des perturbations linéaires et n'a pas d'autre perturbation linéaire. Sans la répartition sur plusieurs domaines partiels disposés le long de la première surface principale, la formation de la zone de séparation produirait une déformation qui provoquerait une première modification du rayon de courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance. Mais la déformation produite par la formation de la zone de séparation a lieu sensiblement au sein des domaines partiels de la structure. Entre ces domaines partiels disposés le long de la première surface principale, la déformation peut être détruite au moins en partie et la première surface principale n'a globalement pas de courbure ou n'en a qu'une petite.
Dans un mode de réalisation du procédé, il est prévu, outre une répartition de la déformation de la tranche de substrat de croissance produite par la formation de la zone de séparation, par une structuration de la première surface principale et/ou de la zone de séparation, sensiblement une multiplicité de domaines partiels, disposés le long de la première surface principale, de la tranche de substrat de croissance ayant une déformation qui s'oppose à une déformation de la tranche de substrat de croissance produite par la formation de la zone de séparation. La tranche de substrat de croissance peut, par exemple, être munie en outre, pour la structuration de la première surface principale et/ou de la zone de séparation, d'une déformation, en se procurant une tranche de substrat de croissance qui a déjà, avant la formation de la zone de séparation, une déformation, en formant une deuxième zone le long de la deuxième surface principale de la tranche de substrat de croissance et/ou en déposant une couche déformée sur au moins une surface principale de la tranche de substrat de croissance, comme décrit ci-dessus. Si l'on n'empêche pas complètement, par exemple par une structuration de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance et/ou de la zone de séparation, une première modification du rayon de courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance, on peut, en donnant supplémentairement à la tranche de substrat de croissance une déformation, provoquer une deuxième modification du rayon de courbure de la première surface principale qui permet d'obtenir une planéité particulièrement bonne de la tranche de substrat de croissance. Tous les domaines partiels de la structure peuvent avoir sensiblement la même longueur de côté ou les longueurs de côté de divers domaines partiels peuvent être différentes. C'est ainsi que les longueurs de côté d'un domaine partiel dans des sous-parties de la première surface principale, qui sont prévues pour une croissance ultérieure de corps semi-conducteurs, sont choisies par exemple si grandes qu'un corps semi-conducteur ou que plusieurs corps semi-conducteurs peuvent être formés complètement au sein d'une sous-partie de la structure. Dans d'autres domaines partiels de la première surface principale sur lesquels il ne faut pas produire de croissance de corps semi-conducteur, les longueurs de côté des sous-parties peuvent être choisies, par exemple, plus petites. Les sous-parties de la structure ont, de préférence, des longueurs de côté comprises entre 100 pm et 1 cm, les limites étant incluses. D'une manière particulièrement préférée, les côtés des sous-parties ont une longueur de 5 mm. La structuration de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance s'effectue, de préférence, au moyen de cavités, notamment de tranchées ou de sillons qui sont produits notamment par attaque. De préférence, les cavités ont une profondeur qui est choisie plus petite que la distance entre la zone de séparation et la première surface principale de la tranche de substrat de croissance. Il reste ainsi avantageusement, lors du détachement de la partie de la tranche de substrat de croissance éloignée, telle que vue de la zone de séparation, de la tranche de support auxiliaire, une surface fermée de la tranche de substrat de croissance, bien que la première surface principale soit structurée.
De préférence, la structure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance et/ou de la zone de séparation constitue un réseau. Le réseau peut être, par exemple, constitué de parallélogrammes, de rectangles, de carrés ou de triangles en tant que domaines partiels. Le réseau peut être constitué aussi sous la forme d'un réseau régulier. La courbure de la tranche de substrat de croissance peut être compensée, au moins en partie, également par un procédé mécanique, par exemple en appliquant une pression uniaxiale sur la tranche de substrat de croissance. Mais des procédés mécaniques de ce genre ne peuvent être appliqués, en général, qu'à des courbures petites. En outre, ils recèlent un danger plus grand de destruction de la tranche de substrat de croissance que les autres procédés décrits de compensation de la courbure. Si on prépare une tranche de substrat de croissance ayant une zone de séparation qui n'a pas de courbure ou qui n'en a qu'une petite, puisqu'elle est munie d'une déformation qui s'oppose à la déformation produite par la formation de la zone de séparation et/ou dans laquelle la déformation produite par la formation de la zone de séparation est répartie sur une multiplicité de domaines partiels le long de la première surface principale, on peut se dispenser de procédés mécaniques de ce genre. Dans un mode de réalisation préféré du procédé, on produit une tranche de substrat de croissance ayant une zone de séparation dont la première surface principale a un rayon de courbure supérieur ou égal à 35 m. D'une manière particulièrement préférée, le rayon de courbure de la première surface principale de la tranche de substrat de croissance ayant une zone de séparation est supérieur ou égal à 70 m. Dans un mode de réalisation préféré, la tranche de substrat de croissance comprend un matériau semi-conducteur en nitrure-composé III ou en est constitué. Le matériau semi-conducteur en nitrure-composé III est d'une manière particulièrement préférée GaN et/ou A1N. La tranche de substrat de croissance comprend, de préférence, essentiellement du matériau semi-conducteur qui est identique ou analogue pour un système de matériau semi- conducteur prévu pour la croissance épitaxiale ultérieure d'une succession de couches semi-conductrices, notamment du point de vue des paramètres de réseau. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, on produit la zone de séparation et/ou la deuxième zone par implantation d'ions. On peut, par exemple, implanter des ions hydrogène. Une dose appropriée d'ions implantés a une valeur supérieur ou égale à 1017 ions/cm2. Suivant un mode de réalisation du procédé, on choisit la déformation de la tranche de substrat de croissance produite par la formation de la zone de séparation de façon à ce que la formation d'une zone de séparation non structurée dans une tranche de substrat de croissance plate en courbe la première surface principale de façon à ce que celle-ci ait un rayon de courbure compris entre 3 m et 35 m, les limites étant incluses. La première surface principale de la tranche de substrat de croissance et la tranche de support auxiliaire ne doivent pas, pour la liaison de la tranche de support de croissance à la tranche de support auxiliaire, être directement l'une contre l'autre. La liaison entre la tranche de substrat de croissance et la tranche de support auxiliaire peut être produite, par exemple, au moyen d'une couche de liaison. La couche de liaison peut être, par exemple, une couche diélectrique. Elle peut comporter, de préférence, de l'oxyde de silicium et/ou du nitrure de silicium ou être constituée d'oxyde de silicium et/ou de nitrure de silicium. La couche de liaison peut comporter aussi au moins un oxyde métallique et/ou un nitrure métallique ou en être constituée. Dans un autre mode de réalisation préféré, on détache thermiquement par explosion, le long de la zone de séparation, la partie de la tranche de support de croissance éloignée, telle que vue de la zone de séparation, de la tranche de support auxiliaire. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, on forme, sur la partie de la tranche de substrat de croissance qui reste sur la tranche de support auxiliaire, une surface de croissance pour une croissance éoitaxiale ultérieure d'une succession de couches de semi-conducteurs. La surface de croissance peut être formée, par exemple, au moyen d'une attaque et/ou d'une abrasion. D'autres avantages, ainsi que des modes de réalisation avantageux et des perfectionnements de l'invention ressortent des exemples de réalisation décrits dans ce qui suit, en liaison avec les Figures lA à 5. Au dessin : les Figures lA 1D sont des vues en coupe schématique d'une tranche de quasi-substrat à divers stades du premier procédé selon l'invention, suivant un premier exemple de réalisation, la Figure 2 est une vue en coupe schématique d'une tranche de substrat de croissance dans un stade du procédé suivant un deuxième exemple de réalisation du premier procédé, la Figure 3 est une vue en coupe schématique d'une tranche de substrat de croissance dans un stade du procédé suivant un troisième exemple de réalisation du premier procédé, la Figure 4A est une vue en plan schématique d'une tranche de substrat de croissance dans un stade du procédé suivant un premier exemple de réalisation du deuxième procédé suivant l'invention, la Figure 4B est une vue en coupe schématique d'une tranche de substrat de croissance dans le stade du procédé de la Figure 4A, et la Figure 5 est une vue en coupe schématique d'une tranche de substrat de croissance dans un stade du procédé suivant un deuxième exemple de réalisation du deuxième procédé. Les éléments constitutifs identiques ou équivalents sont munis des mêmes repères dans les exemples de réalisation et dans les figures. Les éléments représentés et leur rapport en dimension ne doivent pas être considérés théoriquement comme étant à l'échelle mais, bien au contraire, divers éléments, comme par exemple des couches, sont représentés d'une manière très exagérée et/ou exagérément courbée afin de pouvoir mieux les représenter et/ou en vue d'une meilleure compréhension. Dans le procédé suivant le premier exemple de réalisation du premier procédé suivant l'invention représenté aux Figures 1A à 1D, on produit une tranche de quasi-substrat ayant une tranche de support auxiliaire et une couche de croissance. On se procure d'abord une tranche 1 de substrat de croissance en un matériau semi-conducteur en nitrure- composé III, par exemple en GaN ou en AIN, qui a une première surface 101 principale et une deuxième surface 102 principale. La tranche 1 de substrat de croissance a une déformation qui, comme le montre la Figure 1A, rend concave la première surface 101 principale. Tant la première surface 101 principale que la deuxième surface 102 principale sont des surfaces courbées sensiblement sous forme de paraboloïde ou de segment de sphère. La première surface 101 principale de la tranche 1 de substrat de croissance mise à disposition a ainsi un rayon R de courbure qui a, de préférence, une valeur comprise entre 3 m et 35 m et, d'une manière particulièrement préférée, entre 6 m et 10 m, les limites étant incluses Pour une tranche 1 de substrat de croissance ayant un diamètre de 2 pouces, cette courbure correspond à peu près à une distance a maximum entre la première surface 101 principale et un support 16 plan, d'une valeur comprise entre 10 pm et 100 pm, notamment entre 30 pm et 60 pm, les limites étant incluses. Dans un deuxième stade que représente la Figure 13, on forme une zone 2 de séparation dans la tranche 1 de substrat de croissance, cette zone s'étendant le long de la première surface 101 principale. Cela s'effectue, de préférence, au moyen d'une implantation d'ions (par exemple d'ions hydrogène) à travers la première surface 101 principale de la tranche 1 de substrat de croissance (indiquée par les flèches 3). La zone 2 de séparation se trouve, dans ce cas, dans la partie de la tranche 1 de substrat de croissance dans laquelle sont implantés des ions. Un procédé de ce genre est décrit, par exemple, dansles fascicules imprimés US 5 374 564 et US 6 103 597 auxquels il est fait référence ici. La zone 2 de séparation produit une déformation qui, lorsque la tranche 1 de substrat de croissance est plate, se traduit par une courbure convexe de la première surface 101 principale. Pour une tranche 1 de substrat de croissance qui comprend, par exemple, du GaN, la courbure produite par la formation de la zone 2 de séparation dans une tranche 1 de substrat de croissance plane est, en règle générale, si grande que le rayon R de courbure de la première surface 101 principale prend une valeur comprise entre 3 m et 35 m et notamment entre 6 m et 10 m, les limites étant incluses. Pour une tranche de substrat de croissance ayant un diamètre de 2 pouces, cette courbure correspond à peu près à une distance a maximum entre la première surface 101 principale et un support 16 plan qui a une valeur comprise entre 10 pm et 100 pm, notamment entre 10 pm et 60 pm, les limites étant incluses. La déformation qu'a la tranche 1 de substrat de croissance avant la formation de la zone de séparation s'oppose à la déformation qui est produite par la formation de la zone 2 de séparation. Au total, la première et la deuxième surface principale de la tranche de substrat de croissance ne s'écartent donc que peu ou même pas du tout d'une surface plane après la réalisation de la zone 2 de séparation. Par un écart léger, on entend, dans le cas présent, en l'occurrence, un rayon R de courbure de la première surface 101 principale qui a une valeur supérieure ou égale à 35 m. D'une manière particulièrement préférée, le rayon R de courbure a une valeur supérieure ou égale à 70 m. Pour une tranche de substrat de croissance ayant un diamètre de 2 pouces, cette courbure correspond à peu près à une distance a maximum entre la première surface 101 principale et un support 16 plan qui est inférieure ou égale à 10 pm, et d'une manière particulièrement préférée inférieure ou égale à 5 pm. Ensuite, on relie la tranche 1 de substrat de croissance à une tranche 4 de support auxiliaire, et cela de préférence de façon à ce que la première surface 101 principale soit tournée vers la tranche 4 de support auxiliaire (voir la Figure 1C). La liaison entre la tranche 1 de substrat de croissance et la tranche 4 de support auxiliaire peut être ménagée, par exemple, au moyen d'une couche de liaison (non représentée). La couche de liaison peut être une couche diélectrique qui, dans le cas présent, est de préférence à base d'oxyde de silicium et/ou de nitrure de silicium, ou est en oxyde de silicium et/ou en nitrure de silicium. La couche de liaison peut comporter aussi au moins un oxyde métallique et/ou un nitrure métallique ou en être constituée. La tranche 4 de support auxiliaire est transparente au rayonnement électromagnétique, notamment au rayonnement laser, qui peut être utilisé pour un procédé ultérieur d'enlèvement par laser. De préférence, la tranche 4 de support auxiliaire est transparente dans un domaine de longueurs d'onde inférieur ou égal à 360 nm. De préférence, la tranche 4 de support auxiliaire est adaptée du point de vue de son coefficient de dilatation thermique à la tranche 1 de substrat de croissance. La tranche 4 de support auxiliaire est, par exemple, essentiellement en saphir et/ou en A1N. La tranche 4 de support auxiliaire peut avantageusement être polycristalline. Dans un autre stade du procédé, on sépare, le long de la zone 2 de séparation, une partie 110 de la tranche 1 de substrat de croissance, éloignée telle que considérée à partir de la zone 2 de séparation de la tranche 4 de support auxiliaire, de préférence par explosion thermique. Cela est représenté à la Figure 1D. Un procédé de ce genre est décrit, par exemple, à nouveau dans les fascicules imprimés US 5 374 564 et US 6 103 597 auxquels on se réfère. La tranche 17 de quasi-substrat comprend, en l'occurrence, la tranche 4 de support auxiliaire et la partie 120 de la tranche 1 de substrat de croissance qui est restée sur la tranche de support auxiliaire et qui peut servir de couche de croissance, par exemple pour une croissance épitaxiale ultérieure d'une succession de couches semi-conductrices. La surface de séparation, mise à nu par la séparation de la partie 110 de la tranche 1 de substrat de croissance éloignée telle que vue de la zone 2 de séparation de la tranche 4 de support auxiliaire, de la partie 120 de la tranche 1 de substrat de croissance qui est restée sur la tranche 4 de support auxiliaire est ensuite préparée, par exemple au moyen d'une attaque et/ou d'une érosion, de façon à ce qu'elle convienne comme surface 121 de croissance pour faire croître par épitaxie une succession de couches semi-conductrices pour les structures semi-conductrices prévues. Dans le deuxième exemple de réalisation du premier procédé, on forme, dans la tranche 1 de substrat de croissance, une deuxième zone 12, comme représenté à la Figure 2. Celle-ci est disposée le long de la deuxième surface 102 principale de la tranche 1 de substrat de croissance, surface qui est opposée à la première surface 101 principale de la tranche 1 de substrat de croissance. De préférence, la deuxième zone 12 est formée de la même façon que la zone 2 de séparation, c'est-à-dire de préférence au moyen d'une implantation d'ions, par exemple d'ions hydrogène. Aussi bien la zone 2 de séparation que la deuxième zone 12 produisent respectivement une déformation de la tranche 1 de substrat de croissance. Mais les déformations produites par la formation de la zone de séparation et par la formation de la deuxième zone provoquent une première et une deuxième modification du rayon R de courbure de la première surface 101 principale de la tranche 1 de substrat de croissance qui sont opposées l'une à l'autre, de sorte que globalement on n'obtient qu'une courbure petite ou même pas du tout de courbure de la tranche 1 de substrat de croissance. Si, après la liaison à la tranche 4 de support auxiliaire, la partie 110 de la tranche 1 de substrat de croissance, éloignée telle que vue de la zone 2 de séparation de la tranche 4 de support auxiliaire, est séparée le long de la zone 2 de séparation, on peut séparer en même temps aussi la partie de la tranche 1 de substrat de croissance disposée entre la deuxième surface 102 principale et la deuxième zone 12. On obtient alors, par exemple, à nouveau une tranche de substrat de croissance sensiblement plane. Dans un troisième exemple de réalisation du premier procédé, on dépose sur la deuxième surface 102 principale de la tranche 1 de substrat de croissance une couche 13 déformée, comme le montre la Figure 3. La couche 13 déformée peut être, par exemple, une couche diélectrique. Elle peut comprendre aussi au moins un nitrure métallique et/ou un oxyde métallique ou en être constituée. Dans le cas présent, la couche déformée comprend au moins l'un des matériaux suivants ou en est constituée : SiN, SiO, TiN. De préférence, la couche 13 déformée est déformée par compression. On peut régler le montant de la déformation par les paramètres opératoires sélectionnés pour le dépôt de la couche 13. Des paramètres opératoires de ce genre sont, par exemple, l'épaisseur de couche et les paramètres de dépôt par lesquels on peut régler l'épaisseur et/ou le coefficient de dilatation de la couche 13 déformée. L'épaisseur de la couche 13 déformée est de préférence inférieure ou égale à 5 pm, et d'une manière particulièrement préférée inférieure ou égale à 1 pm. Dans une tranche 1 de substrat de croissance plane, la couche 13 déformée par compression produit une déformation qui donne une courbure concave à la première surface 101 principale. En formant la zone 2 de séparation, on induit une courbure de sens opposé, de sorte que la tranche 1 de substrat de croissance est, après la formation de la zone 2 de séparation et le dépôt de la couche 13 déformée, sensiblement plane. Le dépôt de la couche 13 déformée peut s'effectuer, en l'occurrence, avant ou après la formation de la zone 2 de séparation. La première surface 101 principale de la tranche 1 de substrat de croissance est, suivant un premier exemple de réalisation du deuxième procédé suivant l'invention, structurée par un réseau 15 rectangulaire, comme cela est représenté à la Figure 4A. La structuration de la première surface 101 principale s'effectue, de préférence, après la formation de la zone 2 de séparation. Le réseau 15 est produit, par exemple, par attaque ménageant des cavités 14 dans la première surface 101 principale de la tranche 1 de substrat de croissance (voir la Figure 4B). Les cavités 14 sont en l'espèce constituées sous forme de sillons. Les points d'intersection des sillons 14 définissent des points du réseau. Des domaines 18 partiels de la structure sont délimités par les sillons 14 et ne comportent pas d'autre point de réseau.
Les longueurs d de côté des domaines 18 partiels de la structure sont données, dans ce cas, par la distance entre deux points de réseau voisins. Les longueurs d de côté des domaines 18 partiels sont de préférence choisies si grandes, au moins dans des domaines partiels de la première surface 1 principale de la tranche 1 de substrat de croissance qui sont prévus pour une croissance ultérieure d'un corps semi-conducteur, qu'un corps semi-conducteur peut être formé complètement à l'intérieur d'un domaine 18 partiel du réseau. Les longueurs d de côté sont en l'espèce, de préférence, comprises entre 100 pm et 1 cm, les limites étant incluses. Les cavités 14 ont, par exemple, une profondeur h inférieure ou égale à 5 pm. De préférence, la profondeur h est inférieure ou égale à 1 pm et, d'une manière particulièrement préférée, h est inférieure ou égale à 0,5 pm. La profondeur h des sillons 14 est en l'espèce choisie de façon à ce qu'elle soit plus petite que la distance h comprise entre la première surface 101 principale de la tranche 1 de substrat de croissance et la zone 2 de séparation. Si la partie 110 de la tranche 1 de substrat de croissance, éloignée davantage du substrat 1 de support auxiliaire tel que vu de la zone 2 de séparation, est séparée le long de la zone 2 de séparation, comme cela est représenté à la Figure 1D, on obtient, en dépit de la structuration de la première surface 101 principale, néanmoins au moyen du sillon 14, une surface 121 de croissance unie.
Dans le deuxième exemple de réalisation du deuxième procédé représenté à la Figure 5, la zone 2 de séparation qui est formée dans la tranche 1 de substrat de croissance est structurée. Comme dans la structuration de la première surface 101 principale, la structure de la zone 2 de séparation représente, de préférence, un réseau 15 en parallélogramme, en rectangle, en carré ou en triangle. On produit la structuration de la zone 2 de séparation en déposant avant l'implantation d'ions une couche de masquage sur la première surface 101 principale de la tranche 1 de substrat de croissance qui empêche la pénétration d'ions lors de l'implantation dans des domaines 14 partiels, de préférence linéaires, de la première surface 101 principale. On implante ainsi des ions dans le support 1 de croissance essentiellement sur les emplacements non masqués de la première surface 101 principale. On forme ainsi une zone 2 de séparation qui a, le long de la première surface 101 principale, une multiplicité de domaines 18 partiels ayant des longueurs d de côté dans lesquelles sont implantés des ions. Ces domaines 18 partiels sont entourés, en outre, de préférence de domaines 14 partiels linéaires qui n'ont pas d'ions implantés. Les domaines 18 partiels de la zone 2 de séparation structurée sont, de préférence, en parallélogrammes, en rectangles, en carrés ou en triangles. L'invention n'est pas limitée, par la description d'exemples de réalisation, à ceux-ci. Bien au contraire, l'invention englobe toute nouvelle caractéristique ainsi que toute combinaison des caractéristiques, même si cette caractéristique ou cette combinaison soi-même n'est pas indiquée explicitement. C'est ainsi que suivant un mode de réalisation, l'on détache thermiquement par explosion, le long de la zone de séparation, la partie de la tranche de support de croissance éloignée, telle que vue de la zone de séparation, de la tranche de support auxiliaire et/ou que l'on forme, sur la partie de la tranche de substrat de croissance qui reste sur la tranche de support auxiliaire, une surface de croissance pour une croissance épitaxiale ultérieure d'une succession de couches de semi-conducteurs.
Claims (30)
1. Procédé de production d'une tranche (17) de quasi-substrat, comprenant une tranche (4) de support auxiliaire et une couche (120) de croissance, caractérisé en ce que - on se procure une tranche (1) de substrat de croissance, qui comprend le matériau souhaité de la couche (120) de croissance et qui a une première surface (101) principale et une deuxième surface (102) principale ; - on forme, dans la tranche (1) de substrat de croissance, une zone (2) de séparation disposée le long de la première surface (101) principale, la formation de la zone (2) de séparation provoquant une déformation qui entraîne une première modification du rayon (R) de courbure de la première surface (101) principale de la tranche (1) de substrat de croissance ; - on donne à la tranche (1) de substrat de croissance une déformation qui entraîne une deuxième modification du rayon (R) de courbure de la première surface (101) principale de la tranche (1) de substrat de croissance, la deuxième modification du rayon (R) de courbure étant dirigée en sens opposé à la première modification du rayon (R) de courbure ; - on relie la tranche (1) de substrat de croissance à la tranche (4) de support auxiliaire, la première surface (101) principale de la tranche (1) de substrat de croissance étant tournée vers la tranche (4) de support auxiliaire ; et - on sépare, le long de la zone (2) de séparation, une partie (110) de la tranche (1) de substrat de croissance éloignée, telle que vue de la zone (2) de séparation, de la tranche (4) de support auxiliaire.
2. Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que la première modification du rayon (R) de courbure et la deuxième modification du rayon (R) de courbure s'annulent sensiblement mutuellement.
3. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'on se procure une tranche (1) de substrat de croissance qui a déjà, lorsqu'on se la procure, une déformation qui entraîne une deuxième modification du rayon (R) de courbure, de sorte que la première surface (101) principale de la tranche (1) de substrat de croissance que l'on s'est procurée est courbée.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'on déforme la tranche (1) de substrat de croissance que l'on s'est procurée, de façon à ce que sa première surface (101) principale ait une courbure concave.
5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on forme une deuxième zone (12) le long de la deuxième surface (102) principale de la tranche (1) de substrat de croissance, la deuxième zone (12) produisant dans la tranche (1) de substrat de croissance une déformation qui provoque une deuxième modification du rayon (R) de courbure de la première surface (101) principale de la tranche (1) de substrat de croissance, cette déformation étant opposée à la première déformation du rayon (R) de courbure.
6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la deuxième zone (12) est du même type que la zone (2) de séparation.
7. Procédé suivant l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que la zone (2) de séparation et la deuxième zone (12) sont symétriques ou à peu près symétriques par rapport à un plan qui s'étend au milieu, entre la première surface (101) principale et la deuxième surface (102) principale de la tranche (1) de substrat decroissance, la deuxième surface (102) principale se trouvant en face de la première surface (101) principale.
8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on dépose une couche (13) déformée sur au moins une surface (101, 102) principale de la tranche (1) de substrat de croissance, la couche (13) déformée produisant dans la tranche (1) de substrat de croissance une déformation qui provoque une deuxième modification du rayon (R) de courbure de la première surface (101) principale de la tranche (1) de substrat de croissance, cette modification étant opposée à la première modification du rayon (R) de courbure.
9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'on dépose la couche {13) déformée sur la deuxième surface (102) principale de la tranche (1) de substrat de croissance.
10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'on déforme par compression la couche (13) déformée.
11. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'on dépose la couche (13) déformée sur la première surface (101) principale de la tranche (1) de substrat de croissance.
12. Procédé suivant la revendication 11, 25 caractérisé en ce que l'on déforme en traction la couche (13) déformée.
13. Procédé suivant l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que la couche (13) déformée, déposée sur au moins une surface (101, 102) principale de la 30 tranche (1) de substrat de croissance, est une couche diélectrique.
14. Procédé suivant l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que la couche {13) déformée, déposée sur au moins une surface (101, 102) principale de latranche (1) de substrat de croissance, comprend au moins un oxyde métallique et/ou un nitrure métallique.
15. Procédé suivant l'une des revendications 13 à 14, caractérisé en ce que la couche (13) déposée sur au moins une surface (101, 102) principale de la tranche (1) de substrat de croissance comprend au moins l'un des matériaux suivants : SiN, SiO, TiN.
16. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'on répartit la déformation de la tranche (1) de substrat de croissance produite par la formation de la zone de séparation en structurant la première surface (101) principale et/ou la zone (2) de séparation sensiblement sur une multiplicité de domaines (18) partiels disposés le long de la première surface (101) principale.
17. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'on produit une tranche (1) de substrat de croissance ayant une zone (2) de séparation dont la première surface (101) principale a un rayon (R) de courbure supérieur ou égal à 35 m.
18. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le rayon (R) de courbure de la première surface (101) principale de la tranche (1) de substrat de croissance ayant la zone (2) de séparation est supérieur ou égal à 70 m.
19. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la tranche (1) de substrat de croissance comprend un matériau semi-conducteur nitrure-composé III.
20. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que l'on produit la zone (2) de séparation et/ou la deuxième zone (12) par implantation d'ions.
21. Procédé suivant la revendication 20, 15 20 25 30caractérisé en ce qu'on implante des ions hydrogène en tant qu'ions.
22. Procédé suivant l'une des revendications 20 à 21, caractérisé en ce que la dose des ions implantés prend 5 une valeur supérieure ou égale à 1017 ions/cm2.
23. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 22, caractérisé en ce que l'on choisit la déformation de la tranche (1) de substrat de croissance produite par la formation de la zone (2) de séparation de façon à ce que la 10 formation d'une zone (2) de séparation non structurée dans une tranche (1) de substrat de croissance plate en courbe la première surface (101) principale de façon à ce que celle-ci ait un rayon (R) de courbure compris entre 3 m et 35 m.
24. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que l'on produit la liaison entre la tranche (1) de substrat de croissance et la tranche (4) de support auxiliaire au moyen d'une couche de liaison qui est une couche diélectrique.
25. Procédé suivant la revendication 24, caractérisé en ce que l'on produit la liaison entre la tranche (1) de substrat de croissance et la tranche (4) de support auxiliaire au moyen d'une couche de liaison à base d'oxyde de silicium et/ou de nitrure de silicium.
26. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 25, caractérisé en ce que l'on produit la liaison entre la tranche (1) de substrat de croissance et la tranche (4) de support auxiliaire au moyen d'une couche de liaison qui a au moins un oxyde métallique et/ou un nitrure métallique.
27. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 26, caractérisé en ce que l'on détache thermiquement par explosion, le long de la zone (2) de séparation, la partie (110) de la tranche (1) de support de croissance éloignée, telle que vue de la zone (2) de séparation, de la tranche(4) de support auxiliaire.
28. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 27, caractérisé en ce que l'on forme, sur la partie (120) de la tranche (1) de substrat de croissance qui reste sur la tranche (4) de support auxiliaire, une surface (121) de croissance pour une croissance épitaxiale ultérieure d'une succession de couches de semi-conducteurs.
29. Procédé suivant la revendication 28, caractérisé en ce que l'on forme la surface (121) de croissance au moyen d'une attaque et/ou d'une abrasion.
30. Corps semi-conducteur qui est produit en utilisant une tranche (17) de quasi-substrat produite par un procédé suivant l'une des revendications 1 à 29.
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