FR2993702A1 - Procede de fabrication d'une couche monocristalline - Google Patents

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Abstract

Procédé de fabrication d'une couche mince (1) monocristalline en matériau semi-conducteur, comprenant les étapes consistant à : a) fournir un substrat support (3), b) disposer un échantillon germe (4), c) déposer une couche mince (1) de sorte à former une région d'interface initiale (7) comprenant une proportion d'échantillon germe (4) et une proportion de couche mince (1) et étant encadrée de part et d'autre et d'une première partie périphérique (8) comprenant uniquement l'échantillon germe (4) et d'une deuxième partie périphérique (9) comprenant uniquement la couche mince (1), la proportion d'échantillon germe (4) diminuant depuis la première partie périphérique (8) vers la deuxième partie périphérique (9), e) apporter une énergie à la région d'interface initiale (7) contigüe à la première partie périphérique (8) de sorte à liquéfier une portion (13) de la couche mince et former une région d'interface solide- liquide (14), et f) déplacer l'apport d'énergie en l'éloignant progressivement de l'échantillon germe (4) de sorte à solidifier la portion (13) de sorte à progressivement déplacer la région d'interface solide- liquide (14).

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une couche monocristalline en matériau semi-conducteur, notamment destinée à des applications dans les domaines de la microélectronique, du photovoltaïque, de l'affichage ou du stockage de données. De plus, la présente invention concerne une structure composite adaptée à l'obtention d'une couche monocristalline d'un matériau semi-conducteur par application de ce procédé de fabrication. Dans le domaine des matériaux semi-conducteurs, il est avantageux de former des dispositifs électroniques sur ou dans des films minces constitués d'un matériau monocristallin disposés sur un substrat support. Une couche d'un matériau isolant électrique est par ailleurs avantageusement disposée entre la couche monocristalline et le substrat support. On connait plusieurs méthodes pour obtenir de tels substrats mais 15 ces méthodes sont coûteuses ou ne permettent pas l'obtention de couches de la qualité cristalline suffisante pour atteindre de hautes performances des applications visées. Par exemple des techniques de croissance par épitaxie latérale de type ELO (l'acronyme anglais Epitaxial Lateral Overgrowth) et MELO (Merged 20 Epitaxial Lateral Overgrowth) assurent la croissance d'une couche mince sur un substrat germe, par l'intermédiaire d'ouvertures formées dans un masque de croissance isolant électrique. Il est ainsi possible d'obtenir des structures de type SOI localisées (acronyme anglais de Silicon On Insulator) par ce biais. Pour ce faire, un substrat support germe de silicium présentant en surface une 25 couche en oxyde de silicium amorphe est tout d'abord formé. Puis, des ouvertures dans la couche amorphe sont obtenues par gravure de sorte à former un masque de croissance. Une croissance tout d'abord verticale de plots de silicium monocristallin est réalisée à partir du substrat germe de silicium dans les ouvertures formées. Puis, lorsque les plots de silcium 30 émergent de la surface du masque, les conditions de dépôt sont modifiées de sorte à obtenir une croissance verticale et latérale de silicium pour recouvrir la totalité du masque de SiO2. Mais cette croissance sélective par épitaxie (SEG : Selective Epitaxial Growth) reste un procédé sensible et assez délicat à réaliser. Lorsque les fronts d'épitaxie issus de la croissance verticale des plots 35 de silicium se rejoignent, des défauts cristallins sont formés. De plus, la surface de la couche mince obtenue n'est pas plane et nécessite une étape de polissage mécano-chimique pour éliminer l'excédent de silicium. Par ailleurs, la largeur des motifs de type SOI réalisés est limitée par le faible ratio de croissance latérale/verticale (estimé à environ 1 : 10) si bien que les dimensions des plots de SOI obtenues ne dépassent pas 500 pm.
En outre, ces techniques nécessitent d'utiliser un substrat initial germe monocristallin du même matériau que celui de la couche mince ce qui laisse peu d'alternative sur la nature du substrat support. Il est donc impossible par exemple de fabriquer une couche de silicium sur un substrat de verre SOG (acronyme anglais de Silicon On Glass) par ces méthodes de croissance latérale. Une autre technique connue consiste à recristalliser un film déposé polycristallin sur un substrat support. Cette méthode appelée ZMR (Zone Melting Recrystallisation) repose sur l'emploi d'une d'énergie mobile permettant la liquéfaction locale d'une couche polycristalline déposée par la technique ELO précédemment décrite. Après le passage de la source d'énergie, la zone fondue se refroidit. La zone en contact avec le substrat germe se recristallise selon l'information cristalline de celui-ci et conduit à un film monocristallin. Mais en pratique les films obtenus sont de faible qualité car la présence du masque et des zones de germe créent des différences de dissipation thermique. En effet, la conductivité thermique d'un masque en SiO2 est par exemple environ 100 fois inférieure à celle du support en silicium. La source d'énergie balaie donc horizontalement une région présentant une discontinuité verticale de résistance thermique. Il devient dans ces conditions difficile de contrôler le front de cristallisation et une coexistence locale de zones solides et liquides créée une accumulation de contraintes entraînant l'apparition de défauts cristallins. Il est également possible d'appliquer la technique ZMC (acronyme anglais de Zone Melting Crystallisation) pour la cristallisation d'un film déposé amorphe sur un substrat germe monocristallin selon le même principe que celui de la méthode ZMR. L'inconvénient de ces deux méthodes est qu'il est nécessaire que le substrat support germe comprenne un matériau monocristallin et de préférence de même nature que celui de la couche mince. Il est ainsi impossible de parvenir à un film de silicium monocristallin à partir d'un substrat support de verre amorphe par exemple. En somme, l'approche ZMR\ZMC est une méthode à bas coût, compatible avec des grandes dimensions mais qui ne produit que des films cristallins de qualité moyenne.
On connait également une autre technique de recristallisation LEGO (Lateral Expitaxial Overtgrowth) combinant la technologie ELO et ZMR. Un masque de SiO2 est formé sur un substrat monocristallin de silicium laissant apparaitre des zones de germe comme dans l'approche ELO. Une épitaxie non sélective est réalisée sur la structure permettant la croissance de silicium monocristallin au niveau des zones de germe et la formation de silicium polycristallin partout ailleurs. L'emploi d'une source d'énergie mobile va conduire à une recristallisation avec création de défauts similaires à l'approche ZMR de sorte qu'une source de chaleur stationnaire qui permet une recristallisation simultanée de tout le film est préférée. Ainsi, même si le procédé LEGO permet de surpasser la limitation de croissance latérale du film (caractéristique du procédé ELO), sa mise en oeuvre sur une grande surface (wafer de 200mm par exemple) devient difficile. En effet, pour contraindre tout le film à se conformer à la structure cristalline souhaitée, il est important de multiplier les zones de germe. La rencontre des différents fronts de solidification génère des défauts. De plus, la liquéfaction de l'ensemble de la surface créée nécessairement des contraintes thermomécaniques sur l'ensemble du substrat. Ce phénomène s'aggrave en augmentant les dimensions de travail.
Enfin, une autre technique connue (notamment du document TW200826195) consiste à déposer un film mince non cristallin sur un substrat. Un échantillon germe est ensuite collé au film au niveau de l'une de ses extrémités. Un faisceau laser illuminant au travers du substrat à la longueur d'onde d'absorption du film semi-conducteur balaye ensuite le film mince en commençant par l'extrémité où est collé le matériau germe de sorte que le film se liquéfie puis cristallise/recristallise en refroidissant au niveau de la surface en contact avec le germe. Il est difficile dans cette configuration de contrôler le front de solidification ce qui peut affecter la qualité cristalline du film mince. Par ailleurs, il est nécessaire que le substrat soit transparent à la longueur d'onde du laser, ce qui limite les choix possibles. Ainsi, les procédés connus ne permettent pas de fournir à bas coût des couches de matériau semi-conducteur monocristallin de très bonne qualité cristalline et de grandes dimensions. Par ailleurs, les contraintes inhérentes à ces procédés ne permettent pas un large choix dans la nature et la qualité des substrats supports.
Un des buts de l'invention est de pallier un ou plusieurs de ces inconvénients. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une couche mince monocristalline en matériau semi-conducteur, notamment pour des applications dans les domaines de la microélectronique, du photovoltaïque, de l'affichage, du stockage de données, le procédé comprenant les étapes consistant à : a) fournir un substrat support présentant une face plane, b) disposer un échantillon germe en matériau monocristallin présentant une information cristalline, sur la face plane, c) déposer une couche mince en matériau semi-conducteur sur la face plane de sorte à former une région d'interface initiale comprenant une proportion d'échantillon germe et une proportion de couche mince, la région d'interface initiale étant encadrée de part et d'autre et parallèlement à la face plane, d'une première partie périphérique comprenant uniquement l'échantillon germe et d'une deuxième partie périphérique comprenant uniquement la couche mince, la proportion d'échantillon germe, selon l'axe perpendiculaire à la face plane, diminuant depuis la première partie périphérique vers la deuxième partie périphérique, e) apporter une énergie à la région d'interface initiale contigüe à la première partie périphérique de sorte que l'énergie est localement absorbée par la couche mince afin de liquéfier localement une portion de la couche mince, la région d'interface initiale devenant sensiblement une région d'interface solide - liquide, et f) déplacer l'apport d'énergie parallèlement à la face plane du substrat en l'éloignant progressivement de l'échantillon germe de sorte à solidifier la portion préalablement liquéfiée en amont de l'apport d'énergie selon l'information cristalline de l'échantillon germe et de sorte à progressivement déplacer la région d'interface solide- liquide au sein de la couche mince. Dans la présente demande, par l'expression 'information cristalline' 30 on entend les caractéristiques cristallines de l'échantillon germe telles que la symétrie du réseau cristallin, le paramètre de maille des cristaux, les atomes qui les composent. Dans la présente demande, par l'expression 'face plane' du substrat, on entend une surface sensiblement plane, c'est-à-dire présentant 35 une surface dont la topologie ne risque pas de piéger ou de favoriser l'agglomération de matériau liquéfié, de sorte à favoriser un bon mouillage.
Egalement, dans la présente demande, par l'expression `échantillon germe', on entend une portion de matériau différent d'une couche continue et servant de germe pour la formation d'un matériau monocristallin. Il est entendu que dans la présente demande la proportion 5 d'échantillon germe et la proportion de couche mince sont mesurées selon l'axe y, perpendiculaire à la face plane du substrat. Par ailleurs, il est également entendu que la proportion de l'échantillon germe diminue en fonction de la distance séparant la première partie périphérique de la deuxième partie périphérique dans la présente 10 demande. Dans la présente demande, le terme cla première partie périphérique et la deuxième périphérique' encadrant la région d'interface initiale est défini selon l'axe x, parallèle à la surface plane du substrat et correspondant à l'axe de déplacement de l'apport d'énergie. 15 On entend dans la présente demande par l'expression « la région d'interface initiale devenant 'sensiblement' une région d'interface solide liquide » la possibilité que sous l'effet de la chaleur dégagée par la fusion locale de la couche mince, une petite proportion d'échantillon germe de la région d'interface entre en fusion. L'interface solide - liquide peut ainsi se 20 trouver légèrement décalée dans une direction parallèle à la face plane par comparaison à la région d'interface initiale. Toutefois, la configuration de l'interface solide - liquide reste identique à celle de la région d'interface initiale c'est à dire que la proportion d'échantillon germe diminue également depuis la première partie périphérique vers la deuxième partie périphérique dans 25 l'interface solide - liquide de sorte à faciliter le transfert de l'information cristalline. Ainsi, le procédé de l'invention permet la cristallisation contrôlée d'une couche mince en s'appuyant sur l'information cristalline d'un échantillon germe. La configuration spécifique de la région d'interface entre l'échantillon 30 germe et la couche mince permet en effet de procurer une grande surface de contact entre la couche mince et l'information cristalline du germe. Cette configuration permet également d'obtenir une interface favorable au mouillage contrairement à une interface qui serait strictement verticale. L'apport d'énergie est absorbé localement dans la couche mince de sorte à créer une agitation 35 thermique suffisante pour liquéfier localement la couche mince. L'apport reste localisé de sorte qu'en amont de cet apport, l'agitation thermique est limitée et qu'une solidification s'opère. Initialement, l'interface solide-liquide est créée au niveau de l'interface entre l'échantillon germe et la couche mince. Combinée au déplacement de l'apport d'énergie, cette interface solide-liquide est déplacée de façon sensiblement parallèle à la face plane du substrat support en liquéfiant puis cristallisant localement une portion de la couche mince selon l'information cristalline de l'échantillon germe, de sorte qu'une couche monocristalline de très bonne qualité peut être obtenue. La portion ainsi cristallisée de la couche mince agit comme si elle prolongeait l'échantillon germe en transmettant son information cristalline à la portion liquéfiée de la couche mince au cours de sa solidification. De plus, dans cette configuration spécifique, le déplacement spécifique de l'apport d'énergie permet la création d'un seul front de solidification et de cristallisation évitant la formation de défauts cristallins provenant de la rencontre de plusieurs fronts. Par ailleurs, la configuration de la région d'interface initiale est telle qu'une petite quantité de matériau monocristallin germe est suffisante pour la réalisation du procédé, ce qui limite les coûts de fabrication. Enfin, le procédé est adaptable à un large panel de matériaux semi-conducteurs. Avantageusement, l'interface entre l'échantillon germe et la couche mince est sensiblement oblique par rapport à la surface plane du substrat et à 20 la direction du déplacement de l'apport d'énergie, cette interface pouvant être rectiligne ou non rectiligne. De préférence, la proportion d'échantillon germe de la région d'interface initiale diminue de façon continue depuis la première partie périphérique vers la deuxième partie périphérique, ce qui favorise la 25 propagation de l'information cristalline au niveau du front de solidification de la couche mince. Selon une possibilité, l'étape a) comprend une étape de formation d'une couche tampon sur la face plane du substrat support et sur laquelle la couche mince est déposée, la couche tampon présentant un matériau amorphe 30 au niveau de son interface avec la couche mince. Ainsi, la surface sur laquelle la couche mince est cristallisée n'offre pas de sites de cristallisation susceptibles de parasiter la cristallisation de la couche mince liquéfiée. De préférence, le matériau de la couche tampon est thermiquement isolant. Ceci permet de confiner l'apport d'énergie dans la couche mince. De la 35 sorte, la température souhaitée dans la couche mince est facilement atteinte, et compte tenu de la très faible diffusion thermique, la température est bien maintenue et favorise la liquéfaction de la couche. L'épaisseur de la couche tampon peut être modulée en fonction de la température atteinte de sorte à toujours former une barrière thermique. Ceci permet d'utiliser un large choix de matériau de substrat support et notamment d'utiliser des substrats à bas coûts et présentant de grandes dimensions sans que celui-ci ne se détériore ou ne se déforme sous l'effet de la chaleur. Selon une variante, la face plane du substrat support comporte un matériau amorphe sur laquelle la couche mince est déposée, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir une couche tampon spécifique.
Avantageusement, préalablement à l'étape e) la couche mince est réalisée en un matériau amorphe. Ainsi, au contraire d'une couche de matériau polycristallin, la couche mince est homogène et réagit de façon identique à l'apport d'énergie en tout point. Il est alors facile de s'assurer que la fusion de la portion de la couche mince est localement complète, contrairement à une couche mince polycristalline dont les joints de grain affectent localement l'absorption de l'énergie. Par ailleurs, le dépôt de la couche mince amorphe nécessite une température moins élevée que le dépôt d'une couche polycristalline de sorte que les coûts de dépôt sont moins élevés. De plus, une couche amorphe se liquéfie à plus basse température qu'une couche polycristalline et à fortiori cristalline du même matériau. Ainsi, si le germe est du même matériau que la couche mince amorphe, il est plus facilement préservé. Selon une possibilité, l'apport d'énergie est généré à l'aide d'un rayonnement de longueur d'onde adaptée pour être absorbé dans la couche 25 mince. Selon une alternative, l'apport d'énergie est généré par excitation magnétique ou électrique en fonction de la nature de la couche mince. Typiquement, l'apport d'énergie est réalisé à l'aide d'une source de rayonnement qui est choisie parmi un canon à électron ou un laser dont le 30 faisceau présente un maximum d'intensité au niveau de la région à liquéfier de sorte à assurer la propagation efficace de l'information cristalline de l'échantillon germe. Le faisceau du laser présentant une longueur d'onde très précise et le matériau semi-conducteur présentant une bande interdite d'une énergie également très précise, le laser peut être choisi de sorte que la 35 longueur d'onde émise coïncide au mieux avec celle absorbée par le matériau de la couche mince. Ainsi, l'irradiation est spécifiquement et efficacement absorbée par la couche mince. De préférence, la puissance de l'apport d'énergie est réglée de sorte à localement liquéfier la couche mince sur toute son épaisseur tout en 5 limitant l'impact sur l'environnement de la couche mince, tel que sur le substrat support. Typiquement, l'échantillon germe comprend un matériau de symétrie identique et un paramètre de maille différent de moins de 3% de ceux du matériau nominal la couche mince cristallisée. Ceci permet d'éviter les 10 contraintes susceptibles d'engendrer la formation de défauts, dont des dislocations, bloquant la transmission de l'information cristalline du germe lors de la cristallisation. De préférence, l'échantillon germe comprend un matériau identique à celui de la couche mince de sorte à obtenir un accord parfait de paramètre de 15 maille et une couche mince de très bonne qualité cristalline. Selon une disposition de l'invention, le procédé comprend entre l'étape c) et l'étape e) une étape d) consistant à déposer et agencer une couche de confinement sur la couche mince de sorte à isoler la couche mince de l'atmosphère et favoriser la propagation de l'information cristalline. Cette 20 couche de confinement évite en effet l'oxydation superficielle de la couche mince au contact de l'atmosphère et favorise le contrôle du processus de cristallisation en évitant l'agglomération du matériau de la couche mince lorsqu'il est sous forme liquide. Typiquement, le matériau de la couche de confinement n'absorbe 25 pas l'énergie apportée de sorte que la couche reste solide. Lorsque l'énergie est par exemple apportée par rayonnement, la longueur d'onde est telle qu'elle n'est pas absorbée par le matériau de la couche de confinement de sorte à ne pas être liquéfiée. Selon un mode de mise en oeuvre, la couche de confinement 30 absorbe moins de 10% de l'énergie focalisée. De ce fait, la perte d'efficacité du procédé lors de l'application de l'énergie au travers la couche de confinement est limitée. Selon une alternative, la couche de confinement est typiquement réalisée d'au moins un matériau dont la température de fusion est supérieure à 35 celle du matériau de la couche mince de sorte à rester solide lors de l'apport d'énergie et ne pas interférer dans le processus de cristallisation.
Avantageusement, la couche de confinement présente un matériau amorphe au niveau de son interface avec la couche mince. De préférence, la couche de confinement est déposée sous la forme d'un matériau amorphe de sorte à limiter les coûts de dépôt et à ne pas 5 présenter de sites de nucléation parasites pour la cristallisation de la couche mince. Avantageusement, le procédé comprend également les étapes consistant à : g) fournir une structure composite comportant un substrat 10 support présentant une face plane, une couche mince n d'un matériau semiconducteur monocristallin fabriquée par propagation préalable de l'information cristalline d'un échantillon germe n à partir d'une région d'interface initiale n, une couche tampon n+1 déposée sur la couche mince n et dont la surface opposée au substrat support présente un matériau amorphe et un échantillon 15 germe n+1, n étant un entier différent de zéro, h) déposer une couche mince n+1 d'un matériau semiconducteur sur la couche tampon n+1, la couche tampon n+1 présentant un matériau amorphe au niveau de son interface avec la couche mince n+1, de sorte à former une région d'interface initiale n+1 avec l'échantillon germe n+1, 20 la région d'interface initiale n+1 présentant une proportion d'échantillon germe n+1 et une proportion de couche mince n+1, la région d'interface initiale n+1 étant encadrée de part et d'autre et parallèlement à la face plane, d'une première partie périphérique comprenant uniquement l'échantillon germe n+1 et d'une deuxième partie périphérique comprenant uniquement la couche 25 mince n+1, la proportion d'échantillon germe n+1, selon l'axe perpendiculaire à la face plane, diminuant depuis la première partie périphérique vers la deuxième partie périphérique, i) apporter une énergie à la région d'interface initiale n+1 contigüe à la première partie périphérique de sorte que l'énergie est localement 30 absorbée par la couche mince n+1 afin de liquéfier localement une portion de la couche mince n+1, la région d'interface initiale n+1 devenant sensiblement une région d'interface solide- liquide, et j) déplacer l'apport d'énergie parallèlement à la face plane du substrat en l'éloignant progressivement de l'échantillon germe n+1 de sorte à 35 solidifier la portion préalablement liquéfiée en amont de l'apport d'énergie selon l'information cristalline de l'échantillon germe n+1 et de sorte à progressivement déplacer la région d'interface solide- liquide au sein de la couche mince n+1. Il est entendu que dans la présente demande, l'indice n s'applique à une couche mince n et aux couches encadrant la couche mince n, telles que 5 la couche tampon n et/ou la couche de confinement n. Il en est de même pour l'indice n+1. Ainsi, grâce à ce procédé, il est possible de former un empilement de deux couches minces n et n+1 de matériau semi-conducteur monocristallin de nature différente ou identique. 10 La couche tampon n+1 présentant au niveau de son interface avec la couche mince n+1 un matériau amorphe, la surface sur laquelle la couche mince n+1 est cristallisée n'offre pas de sites de cristallisation susceptibles de parasiter la cristallisation de la couche mince n+1 liquéfiée. Selon une possibilité, la couche de tampon n+1 est formée par la 15 couche de confinement n de la couche mince n dont la surface opposée au substrat support présente un matériau amorphe. En variante, la couche tampon n+1 est déposée sur la couche de confinement n de la couche mince n. Dans une autre variante encore, l'étape f) comprend également 20 une étape de retrait total ou partiel de la couche de confinement n après solidification complète de la couche mince n et une couche tampon n+1 est déposée sur la couche mince n ou sur le résidu de la couche de confinement n. Avantageusement, la température de fusion du matériau de la couche tampon n et/ou n+1 est supérieure à celle du matériau de la couche 25 mince n de sorte à éviter la fusion de la couche tampon lors de la liquéfaction de la couche mince. De préférence, la couche tampon n et/ou n+1 est réalisée dans au moins un matériau isolant électrique de sorte à fabriquer des couches minces n et/ou n+1 de matériaux semi-conducteurs monocristallins sur isolant, 30 avantageusement utilisées dans des applications dans les domaines de la microélectronique, du photovoltaïque, de l'affichage ou du stockage de données. Selon une disposition, l'étape h) comprend le dépôt d'une couche de confinement n+1 sur la couche mince n+1 de sorte à isoler la couche mince 35 n+1 de l'atmosphère. Cette couche de confinement n+1 évite l'oxydation superficielle de la couche mince n+1 au contact de l'atmosphère et favorise le contrôle du processus de cristallisation en évitant l'agglomération du matériau de la couche mince n+1 lorsqu'il est sous forme liquide. Selon une variante de réalisation l'échantillon germe n+1 est formé par l'échantillon germe n de sorte que les coûts de fabrication sont réduits. En effet, dans le cas où l'épaisseur de l'échantillon germe n est supérieure à celle de la couche mince n, l'échantillon germe n peut émerger de la surface lors du dépôt de la couche mince n+1 de sorte qu'il peut à nouveau servir pour former une nouvelle région d'interface initiale avec la couche mince n+1. Selon une autre variante de réalisation, l'échantillon germe n+1 est 10 déposé sur la couche tampon n+1, les échantillons germes n et n+1 présentent des natures différentes de matériaux de sorte que les couches minces n et n+1 peuvent facilement présenter des natures différentes de matériaux. Selon un mode de mise en oeuvre, la couche mince n+1 est réalisée dans un matériau semi-conducteur différent de celui de la couche 15 mince n tel que respectivement le silicium et le germanium. Il est alors facile de former un empilement de deux couches de matériaux semi-conducteurs monocristallins de différentes natures sur un même substrat support. Le procédé de fabrication peut alors être utilisé pour former des structures aux applications très variées. 20 Selon une autre possibilité, le procédé comprend une étape k) consistant à répéter les étapes g) à j), l'entier n étant incrémenté d'une unité, de sorte à fabriquer un empilement comprenant une nombreuse superposition de matériaux semi-conducteurs monocristallins. Selon une disposition particulière, la couche mince comprend des 25 première et deuxième régions d'interfaces initiales avec l'échantillon germe et en ce que les étapes e) à f) et/ou les étapes i) à j) sont réalisées sur la première région d'interface initiale de sorte à cristalliser une première partie de la couche mince et former une prolongation de l'échantillon germe dans la continuité de la deuxième région d'interface initiale puis les étapes 30 respectivement e) à f) et/ou les étapes i) à j) sont réalisées sur la deuxième région d'interface initiale prolongée par la première partie cristallisée de la couche mince de sorte à cristalliser une deuxième partie de la couche mince complémentaire de la première partie. Il est ainsi possible de fabriquer une couche monocristalline à partir d'un échantillon germe dont les dimensions 35 selon l'axe x et l'axe y sont chacune inférieures à celles du substrat support.
Ainsi, une grande surface de couche monocristalline peut être formée avec une petite quantité d'échantillon germe au coût très restreint. Selon une possibilité, l'échantillon germe n est fabriqué par micro-usinage du substrat support de sorte qu'il n'est pas nécessaire de coller 5 l'échantillon germe au substrat support. Selon une variante, l'étape b) ou g) comprend une étape de structuration d'un substrat de matériau monocristallin par micro-usinage ou lithographie et gravure de sorte à former au moins un échantillon germe puis le au moins un échantillon germe est disposé à l'étape b) et/ou g) par collage 10 direct sur le substrat support. Ceci permet de conformer plusieurs échantillons germes simultanément et de ainsi de limiter les coûts. Selon une autre variante, l'étape b) et/ou g) comprend un collage d'un substrat de matériau monocristallin sur le substrat support puis une gravure chimique de sorte à atteindre la configuration géométrique souhaitée 15 pour former une région d'interface initiale telle que précédemment décrite. L'échantillon germe étant monocristallin, pour une même symétrie cristalline, une gravure chimique isotropique ou anisotropique est possible de sorte que différentes configurations géométriques peuvent être obtenues. Il est entendu dans la présente demande que le collage du substrat de matériau 20 monocristallin peut être directement effectué au contact de la face plane du substrat support comme sur une ou plusieurs couches de matériaux déjà présentes sur la face plane du substrat support. Selon une possibilité, l'étape b) et/ou g) consiste en un collage direct de l'échantillon germe n et n+1 sur le substrat support. Il est entendu 25 dans la présente demande que l'expression 'collage direct' signifie un collage par adhésion moléculaire, opposé au collage utilisant des couches d'adhésifs, glue, etc, Ce collage direct de l'échantillon germe n et n+1 sur le substrat support peut être réalisé directement au contact de la face plane du substrat support comme au contact d'une couche telle qu'une couche mince, couche 30 tampon (...) présente sur la face plane du substrat support. Selon une réalisation particulière de l'invention, le substrat support est en silicium, la couche tampon est en SiO2, la couche mince n est en silicium, la couche de confinement est en SiO2 et l'apport d'énergie est réalisé par un laser de longueur d'onde allant de l'infrarouge à l'UV de sorte à former 35 une couche mince monocristalline de silicium sur isolant, de type SOI, particulièrement intéressante pour des applications en microélectronique haute performance. Selon une autre disposition particulière, le substrat support est en verre borosilicate, la couche mince est en silicium, la couche de confinement est en SiO2 et l'apport d'énergie est réalisé par un laser UV de sorte à former une couche mince monocristalline de silicium sur verre SOG (acronyme anglais de Silicon On Glass) avantageusement utilisée dans des applications photovoltaïques ou d'affichage. Avantageusement, la couche mince n+1 est en silicium et l'apport d'énergie est réalisé par un laser UV de sorte à former une couche mince n+1 monocristalline de silicium sur isolant disposée sur une couche mince n de germanium monocristallin sur isolant. La couche mince de germanium n monocristalline étant obtenue au préalable à partir d'une couche mince n de germanium et l'apport d'énergie d'un laser de longueur d'onde allant de l'infrarouge à l'UV. Cet empilement de couches est avantageusement utilisé dans des applications telle que décrites dans le document de L.Benaissa et al., `Monolithically Integrated III-V and Si CMOS Devices on Silicon on lattice engineered substrates (SOLES)', CS Mantech conference, May 18th-21st, 2009, Tampa, Florida, USA.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une structure composite adaptée à l'obtention d'une couche monocristalline d'un matériau semi conducteur par apport d'énergie focalisée mobile comprenant : - un substrat support présentant une face plane, de préférence en silicium ou en verre borosilicate, - une couche tampon disposée sur la face plane du substrat support dont la surface opposée au substrat support est en matériau amorphe, de préférence en oxyde de silicium ou nitrure de silicium - un échantillon germe d'un matériau monocristallin, notamment en silicium ou germanium, présentant une information cristalline, disposé sur le substrat support, une couche mince d'un matériau semi conducteur, tel que du silicium ou du germanium, disposée sur la couche tampon de sorte à comprendre une région d'interface initiale avec l'échantillon germe, la région d'interface initiale comprenant, une proportion d'échantillon germe et une proportion de couche mince, la région d'interface initiale étant encadrée de part et d'autre et parallèlement à la face plane, d'une première partie périphérique comprenant uniquement l'échantillon germe et d'une deuxième partie périphérique comprenant uniquement la couche mince, la proportion d'échantillon germe, selon l'axe perpendiculaire à la face plane, diminuant depuis la première partie périphérique vers la deuxième partie périphérique. Il est ainsi aisé d'appliquer à partir de cette structure composite une 5 énergie focalisée à la région d'interface initiale contigüe à la première partie périphérique de sorte que l'énergie est localement absorbée par la couche mince afin de liquéfier localement une portion de la couche mince, la région d'interface initiale devenant sensiblement une région d'interface solide- liquide, puis de déplacer l'apport d'énergie parallèlement à la face plane du substrat en 10 l'éloignant progressivement de l'échantillon germe de sorte à solidifier la portion préalablement liquéfiée en amont de l'apport d'énergie selon l'information cristalline de l'échantillon germe et de sorte à progressivement déplacer la région d'interface solide- liquide au sein de la couche mince. De préférence, la structure composite comprend une couche de 15 confinement agencée sur la couche mince de sorte à de sorte à isoler la couche mince de l'atmosphère et favoriser la propagation de l'information cristalline. Cette couche de confinement évite en effet l'oxydation superficielle de la couche mince au contact de l'atmosphère et favorise le contrôle du processus de cristallisation en évitant l'agglomération du matériau de la couche 20 mince lorsqu'il est sous forme liquide. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante de différents modes de réalisation de celle-ci, donnée à titre d'exemples non limitatifs et faite en 25 référence aux dessins annexés. Les figures ne respectent pas nécessairement l'échelle de tous les éléments représentés de sorte à améliorer leur lisibilité. Dans la suite de la description, par souci de simplification, des éléments identiques, similaires ou équivalents des différentes formes de réalisation portent les mêmes références numériques. 30 - Les figures 1 à 6 illustrent schématiquement un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention. - La figure 7 illustre schématiquement une variante de réalisation du procédé selon l'invention. - Les figures 8, 9 et 10 illustrent des variantes de structures 35 composites adaptées à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. - La figure 11 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de l'invention. - Les figures 12 et 13 illustrent selon une vue en perspective d'une variante de réalisation du procédé de l'invention.
Un exemple de cristallisation d'une couche mince 1 de silicium amorphe est maintenant décrit en détail conformément aux figures 1 à 6. Comme illustré à la figure 1, une couche tampon 2 d'oxyde de silicium amorphe d'une épaisseur d'environ 400 nm est déposée sur une face plane d'un substrat support 3 en verre par CVD (acronyme anglais de Chemical Vapor Deposition), PECVD (acronyme anglais de Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) , LPCVD (acronyme anglais de Low Pressure Chemical Vapor Deposition) ou toute autre méthode de dépôt basse température et basses pressions, facile à mettre en oeuvre sur des substrats 3 de grandes dimensions et/ou les substrats sensibles. Cette couche tampon 2 de SiO2 présente un point de fusion supérieur à celui du silicium. En parallèle, l'échantillon germe 4 est préparé à partir d'un substrat de silicium monocristallin sur la face arrière duquel est déposé un masque 5 dur, par exemple de nitrure de silicium par PECVD (acronyme anglais de Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition). Ce masque 5 sert notamment à protéger la face arrière du substrat du vis-à-vis de la gravure chimique opérée ultérieurement pour la conformation des flancs 6 de l'échantillon germe 4. Le substrat de silicium est ensuite découpé de sorte à former un ou plusieurs échantillons germes 4 faciles à manipuler, par exemple un échantillon 4 présentant une surface de 3 x 3 mm2 et une épaisseur d'environ 325 micromètres. La figure 2 illustre le collage direct de la face avant de l'échantillon germe 4 sur un bord périphérique de la couche tampon 2, suite à un nettoyage chimique préalable des surface mises en contact par des séquences typiques de nettoyage par des solutions CARO (H2S05), et/ou RCA. Un recuit de renforcement de collage et de dégazage est ensuite réalisé par exemple autour de 400°C pendant une durée de quelques minutes à quelques heures sous atmosphère d'azote. La figure 3 illustre la gravure chimique opérée sur l'échantillon germe 4 de sorte à obtenir la configuration des flancs 6 nécessaire à l'obtention 35 ultérieure d'une région d'interface initiale 7 avec la couche mince 1 présentant une grande surface de contact entre la couche mince 1 à cristalliser et le matériau monocristallin pour le volume de la région d'interface initiale 7 formée. L'application d'une solution d'hydroxyde de potassium KOH sur l'échantillon 4 en silicium monocristallin de symétrie <100> permet notamment d'obtenir des flancs 6 présentant une pente régulière formant un biseau. La taille du biseau dépend de la concentration de KOH dans la solution de gravure et de la dimension de l'échantillon 4. La face arrière et plane de l'échantillon 4 protégée par le masque 5 de nitrure n'est pas gravée. La figure 4 illustre la gravure partielle du masque 5 de Si3N4 par une solution d'acide phosphorique H3PO4 de sorte à exposer et pouvoir recouvrir au moins en partie les flancs 6 de l'échantillon germe 4 par dépôt d'une couche mince 1 de silicium amorphe. Le dépôt de la couche mince 1 est réalisé par une technique de dépôt peu couteuse telle que la LPCVD jusqu'à atteindre une épaisseur d'environ 200 nm. L'interface ainsi formée dans ce mode de réalisation est oblique et rectiligne. La région d'interface initiale 7 est intercalée, selon une direction parallèle à la face plane du substrat, entre une première partie périphérique 8 comprenant uniquement l'échantillon germe 4 et une deuxième partie périphérique 9 comprenant uniquement la couche mince 1. La proportion d'échantillon germe diminue de façon linéaire et continue jusqu'à disparaitre vers la deuxième partie périphérique 9. Cette conformation particulière de la région d'interface initiale 7 permet une grande surface de contact avec la couche mince 1 de sorte à favoriser la transmission ultérieure de l'information cristalline. La figure 5 illustre une nouvelle gravure partielle du masque 5 de Si3N4 par une solution de H3PO4 de sorte à pouvoir exposer la région d'interface initiale 7 et déposer une couche de confinement 11 en matériau SiO2 amorphe sur la couche mince 1 dont la région d'interface initiale 7. La couche de confinement 11 est déposée avec une épaisseur de 400 nm par une technique de dépôt peu coûteuse telle que la LPCVD. Selon une alternative non illustrée, le masque 5 de Si3N4 est 30 totalement gravé à l'étape illustrée à la figure 4 de sorte que la totalité de la face arrière de l'échantillon 4 est exposée, facilitant ainsi les dépôts ultérieurs de couches. La figure 6 illustre une étape consistant à apporter localement de l'énergie à la couche mince 1 par l'intermédiaire d'un rayonnement 12 issu 35 d'un faisceau laser émettant à une longueur d'onde d'absorption du silicium de la couche mince 1 et pour laquelle la couche de confinement 11 et la couche tampon 2 en SiO2 sont totalement transparentes. Les longueurs d'onde dans l'UV sont adaptées. Le laser peut être continu ou pulsé. Ce peut être notamment un laser pulsé UV, par exemple XeCI émettant à la longueur d'onde de 308 nm. Le faisceau 12 issu du laser balaie toute la surface avec une fréquence de 6000 Hz, une énergie de 150 mJ, une puissance de 900W et un recouvrement de pulses de 60%, dans une direction allant de la première partie périphérique 8 de la région d'interface initiale 7 vers la deuxième partie périphérique 9 en s'eloignant de l'échantillon germe 4 et au-delà. La portion locale 13 de la couche mince 1 illuminée absorbe l'énergie et provoque une agitation thermique de la couche mince 1. L'augmentation locale de la température dans la portion locale 13 illuminée conduit à la fusion du matériau et liquéfaction d'une portion 13 de la couche mince 1. L'échantillon germe 4 monocristallin ayant un point de fusion supérieur à celui du matériau amorphe, l'échantillon germe 4 ne se liquéfie pas, ou seulement dans une très faible proportion. La région d'interface initiale 7 devient alors sensiblement une région d'interface solide-liquide 14. Par ailleurs, le déplacement du faisceau 12 génère la solidification par refroidissement de la portion 13 liquéfiée en amont du faisceau 12, à partir de l'information cristalline issue du germe 4. En se solidifiant, le matériau de la couche mince 1 s'organise et forme un réseau cristallin dupliquant l'empreinte cristalline fournie par l'échantillon germe 4. De plus, la grande surface de contact entre la couche mince 1 et l'échantillon germe 4 pour une région d'interface initiale 7 de dimensions données, contribue à la propagation de l'information cristalline de l'échantillon germe 4 au cours du refroidissement de la couche mince 1. Ainsi, la région solidifiée agit comme une prolongation de l'échantillon germe 4 et l'interface solide-liquide 14 se déplace avec le déplacement du faisceau 12 tout en propageant l'information cristalline du germe 4. Le front de cristallisation 14 présente sensiblement la même configuration que celle de la région d'interface initiale 7 (et des flancs 6) et se propage sans interruption en suivant la portion illuminée 13 dans la couche mince 1. L'information cristalline du germe 4 est alors propagée sur la totalité de la couche mince 1 par un seul front de cristallisation 14. La couche mince 1 monocristalline obtenue présente alors une très bonne qualité cristalline et une surface dont la rugosité pic - vallée est 35 inférieure à 10 nm avec une variation de plus ou moins 3 nm RMS.
En variante non représentée, la couche de confinement 11 est formée d'un substrat épais présentant une épaisseur de l'ordre de 100 à 700pm par exemple, et transparent à la longueur d'onde du laser utilisé pour liquéfier la couche mince 1, tel qu'un substrat de verre. Ce substrat épais 11 présente alors une rigidité mécanique suffisante pour supporter la couche mince 3 et permettre de dissocier le substrat support 3 de la couche mince 1. On pourra notamment prévoir d'éliminer par rectification (grinding en anglais) tout ou partie du substrat support 3 de sorte à obtenir la couche mince 1 sur le substrat épais 11.
Selon une possibilité illustrée à la figure 7, la couche mince 1 ; n initiale est en germanium avec un premier échantillon germe 3, n également en germanium. Les longueurs d'ondes adaptées pour être absorbées par le germanium vont de l'infrarouge à l'UV. Le même laser que celui précédemment décrit peut donc être utilisé. Une deuxième couche mince 1 ; n+1 d'un matériau semi-conducteur amorphe de silicium est cristallisée par apport d'énergie selon la méthode précédement décrite. La couche de confinement 11 ; n de SiO2 amorphe précédemment déposée sur la couche mince 1 ; n de silicium est utilisée comme couche tampon 2 ; n+1 sur laquelle un deuxième l'échantillon germe 4 ; n+1 de silicium est collé puis gravé de sorte à présenter des flancs 6 permettant de former la région d'interface initiale 7 configurée comme précedemment décrite. La deuxième couche mince 1 ; n+1 en silicium amorphe est déposée par LPCVD sur une épaisseur de 200 nm. Une deuxième couche de confinement 11 ; n+1 de SiO2 amorphe est également déposée par CVD de sorte à encapsuler la nouvelle région d'interface initiale 7 et la deuxième couche mince 1 ; n+1. Une irradation locale par faisceau 12 mobile selon les mêmes conditions que celles précedemment décrites est appliquée de sorte à liquéfier le silicium, le solidifier par refroidissement au contact du deuxième substrat germe 4 ; n+1 monocristallin de sorte à provoquer sa cristallisation et à propager l'information cristalline du germe 4 ; n+1 avec l'avancement du front de solidication ou région d'interface solide-liquide 14 au sein de la couche mince 1 ; n+1 de silicium, suivant le déplacement du faisceau 12. Il est ainsi possible de former plusieurs niveaux de couche mince 1 ; n ; n+1 monocristalline de matériaux semi-conducteurs différents ou 35 identiques selon les applications visées. Lorsque les couches minces 1 sont en matériaux identiques, l'échantillon germe 4 ; n initial peut présenter une épaisseur suffisante pour pouvoir être utilisé comme l'échantillon germe 4 ; n+1 pour les différents niveaux de couches minces 1 ; n ; n+1. La figure 8 illustre une structure composite 15 adaptée à la fabrication d'une couche mince 1 monocristalline sur un substrat support 3 selon une variante de réalisation de l'invention. La structure composite 15 comporte un substrat support 3 en verre borosilicate en périphérie duquel est disposé un échantillon germe 4 en silicium monocristallin. Les flancs 6 de l'échantillon germe 4 ont été préparés au préalable par gravure chimique executée avec un agent de gravure tel que le HNA (mélange acide comportant du HF, HNO3 et CH3COOH) de sorte à présenter des flancs 6 d'une surface concave. Une couche mince 1 en matériau semi-conducteur amorphe en silicium est ensuite déposée par LPCVD directement à la surface du substrat support 3, en absence de couche tampon 2. Le substrat 3 étant constitué d'un matériau amorphe, il ne présente pas de sites de nucléation parasites pour la cristallisation de la couche mince 1. Du fait des flancs 6 de l'échantillon germe 4, la région d'interface initiale 7 entre la couche mince 1 et le germe 4 présente alors une proportion d'échantillon germe 4 et une proportion de couche mince 1 variables selon une direction parallèle à la face plane du substrat 3. La proportion d'échantillon germe 4 diminue en effet depuis une première partie périphérique 8 vers une deuxième partie périphérique 9 encadrant la région d'interface initiale 7. Cette configuration de la région d'interface initiale 7 permet ainsi un contact sur une grande surface entre le matériau germe 4 et le matériau de la couche mince 1 amorphe. Un faisceau 12 d'un laser irradiant à 308 nm illumine ensuite la couche mince 1. L'irradiation est réalisée comme précédemment décrit par balayage à partir de la région d'interface initiale 7 contigüe à la première partie périphérique 8 vers la deuxième partie périphérique 9 et enfin en s'éloignant de l'échantillon germe 3, sur le reste de la couche mince 1. La couche mince 1 s'échauffe alors localement jusqu'à se liquéfier sur une portion locale 13 illuminée, tandis que l'échantillon germe 4 conserve en grande partie son caractère solide et monocristallin. Le substrat support 3 étant constitué d'un matériau isolant thermique, il forme une barrière isolante et confine horizontalement l'échauffement de la couche mince 1 irradiée selon le déplacement du faisceau 12. Ceci favorise la propagation d'un seul front de cristallisation par déplacement de l'interface solide-liquide 14 et optimise la qualité cristalline obtenue en évitant la génération de défauts résultant de la rencontre de plusieurs fronts de solidification. Cette caractéristique isolante, permet d'éviter l'échauffement du support 3 lors de liquéfaction de la couche 5 mince 1. Ceci évite avantageusement d'induire des contraintes thermomécaniques dans la couche mince 1 pouvant aboutir à la formation de défauts au cours de refroidissement. Lorsque l'irradiation du laser 12 atteint une zone ne comprenant plus d'échantillon germe 4, le front de cristallisation 14 dans la couche mince 1 continue de transmettre l'information cristalline du germe 4 par 10 contact avec une portion de couche mince 1 en cours de solidification. Dans ce mode de réalisation, la couche mince 1 est déposée sous forme amorphe par un procédé de dépôt peu coûteux mais le procédé de l'invention peut être utilisé à partir de couches minces 1 monocristallines de mauvaise qualité par exemple ou de couches minces 1 polycristallines. La 15 fusion de la portion locale 13 est plus complexe à contrôler car la répartition de la chaleur n'est pas uniforme du fait de la présence de joints de grains dans le matériau mais une fois atteinte, la couche 1 peut être recristallisée efficacement à partir de l'information cristalline de l'échantillon germe 4. Ainsi, l'échantillon germe 4 peut être directement disposé sur le 20 substrat support 3 lorsque celui-ci est formé d'un matériau amorphe par ailleurs bon isolant thermique. Selon une variante de réalisation non illustrée, l'échantillon germe 4 peut être formé préalablement au dépôt de la couche mince 1 par micro-usinage du substrat 3. Par ailleurs, la taille de l'échantillon germe 4 est issu d'un compromis entre le coût du matériau monocristallin 25 utilisé et la difficulté de manipuler un échantillon de trop petites dimensions. Un échantillon de petites dimensions nécessitera notamment l'utilisation d'un appareillage spécifique et coûteux. Un juste milieu est trouvé par exemple avec un échantillon germe 4 d'une surface de quelques millimètres carrés sur une épaisseur de quelque centaines de microns par exemple. Ces dimensions sont 30 nettement suffisantes pour la propagation de l'information cristalline sur toute la surface de la couche mince 1 lorsque la configuration de la région d'interface initiale 7 telle que précedemment décrite est respectée. La figure 9 illustre une variante de réalisation mise en oeuvre sur une structure composite 15 comportant une couche tampon 2 insérée entre un 35 ensemble constitué de l'échantillon germe 4 de silicium et de la couche mince 1 en silicium amorphe et un substrat support 3 en verre. Cette méthode applique par ailleurs la source d'énergie 12 focalisée directement sur la face exposée de la couche mince 1, en absence de couche de confinement 11. La couche tampon 2 est formée dans un matériau de SiO2 amorphe de sorte à éviter de créer des sites de nucléation parasites et de limiter les coûts de dépôt. La couche tampon 2 présente avantageusement un point de fusion (1600°C) supérieur à celui de la couche mince 1 (1414°C) de sorte à ne pas interférer dans le processus de cristallisation du silicium. Par ailleurs, la couche tampon 2 est avantageusement réalisée en un matériau isolant thermique de sorte à confiner l'énergie localement apportée au système. L'épaisseur minimale de la couche tampon 2 est alors conditionnée par son efficacité d'isolation thermique et sa capacité à éviter une dissipation thermique verticale. L'épaisseur maximale n'a pas de limite car la couche tampon 2 peut entièrement former le substrat support 3. Combiné avec l'emploi d'une source d'énergie 12 directionnelle, ce confinement permet de conserver un gradient de température horizontal dans la couche mince 1 et un front de cristallisation 14 permettant à la zone liquéfiée 13 de conserver un contact avec une portion solide présentant l'information cristalline de l'échantillon germe 4. Ainsi, la présence de cette couche tampon 2 permet une plus grande liberté de choix du matériau constituant le substrat support 3 et autorise l'utilisation notamment de substrats bas coûts, non transparents à la longueur d'onde du laser 12 utilisé. La figure 10 illustre une structure composite 15 adaptée à la cristallisation d'une couche mince 1 d'un matériau semi-conducteur comprenant un échantillon germe 4, dont les flancs 6 présentent une surface convexe, sur la couche tampon 2 et une couche mince 1 encapsulée par une couche de confinement 11 recouvrant également la région d'interface initiale 7. Cette couche de confinement 11 est formée en un matériau amorphe de sorte à limiter les coûts de dépôt et éviter la création des sites de nucléation parasites. La couche de confinement 11 présente au plus un faible coefficient d'absorption de l'énergie fournie à la structure composite 15 de sorte que les faisceaux 12 peuvent la traverser pour irradier principalement la couche mince 1. De la sorte, la vitesse et la qualité de l'apport d'énergie à la couche mince 1 est optimisée. Comme la couche tampon 2, la couche de confinement 11 présente un point de fusion supérieur à celle de la couche mince 1. La couche de confinement permet d'empêcher les phénomènes d'agglomération susceptibles d'apparaitre sur la couche mince 1 liquéfiée lorsque sa surface 2 993 702 22 n'est pas protégée, ces phénomènes pouvant conduire à des ruptures de la propagation de l'information cristalline. La couche de confinement 11 permet par ailleurs d'éviter toutes les interactions chimiques entre la couche mince 1 et l'atmosphère (oxydation, absorption...) pouvant perturber le processus de 5 cristallisation. En outre, lorsque la couche de confinement 11 présente des propriétés démouillantes vis-à-vis de la phase liquide de la couche mince 1, la phase liquide contractée est répulsée vers l'échantillon germe 4 ou vers la couche 1 cristallisée. Un bon contact avec l'échantillon 4 est conservé et une bonne transmission de l'information cristalline a lieu. 10 La figure 11 est une illustration en perspective d'une structure composite 15 dans lequel l'échantillon germe 4 présente une longueur sensiblement égale à la largeur du substrat support 3 selon l'axe z et s'étend transversalement à proximité d'un bord transversal de la face plane du substrat 3. La couche mince 1 est déposée sur le substrat 3 de sorte à former une 15 région d'interface initiale 7 telle que précédemment définie avec l'échantillon 4. Le faisceau 12 utilisé présente une largeur inférieure à celle de la région d'interface initiale 7 et une longueur sensiblement égale à la largeur du substrat support 3 et donc de la largeur de la couche mince 1 selon l'axe z. L'irradiation consiste alors en un balayage unique de la totalité de la surface de la couche 20 mince 1 parallèlement à la face plane du substrat 3 (selon l'axe x) en commençant par la région d'interface initiale 7 contigüe à la partie périphérique 8. Ce mode de réalisation permet la propagation d'un seul front de cristallisation 14 formé au niveau de la région d'interface initiale 7 et s'étendant sur toute la largeur de la couche mince 1 (selon l'axe z). Est également 25 représenté à la figure 11, un échantillon germe 4 usiné sur seulement une faible proportion dans l'optique de recycler ce dernier. Les figures 12 et 13 illustrent une vue en perspective d'une structure composite 15 comportant un échantillon germe 4 disposé dans un angle du substrat support 3 et présentant des dimensions latérales inférieures 30 à la largeur (selon l'axe z) et la longueur du substrat support 3 (selon l'axe x). La configuration de l'échantillon germe 4 est conçue de sorte à former avec la couche mince 1 des première et deuxième régions d'interface initiales 7, 7' telles que précédemment définies. Un premier balayage d'un faisceau laser 12 présentant une longueur similaire à la dimension d'un coté latéral périphérique 35 de l'échantillon 4 (selon l'axe z) est débuté à partir d'une première région d'interface initiale 7. Ce premier balayage conduit à cristalliser une première partie de la couche mince 1 en formant une prolongation de l'échantillon germe 4 dans la continuité de la deuxième région d'interface initiale 7'. Un deuxième balayage selon l'axe x est ensuite réalisé à partir de la deuxième région d'interface initiale 7' prolongée par la première partie de 5 couche mince 1 venant d'être cristallisée avec un faisceau 12 dont la longueur est similaire à celle de la deuxième région 7' prolongée. Une deuxième partie de la couche mince 1, complémentaire de la première partie, est alors cristallisée. Ainsi, il est possible que deux balayages successifs d'un faisceaul2 soient réalisés selon l'axe z puis selon l'axe x, par exemple, de 10 sorte à propager un seul front de cristallisation 14 comportant une seule information cristalline. Selon une autre possibilité non illustrée, une fois le premier balayage selon l'axe z effectué et la région d'interface initiale 7' formée, l'échantillon germe 4 est retiré pour être recyclé. Un balayage selon l'axe x 15 peut être réalisé à partir de la deuxième région d'interface initiale 7' de sorte à propager l'information cristalline pour la cristallisation de la deuxième partie de la couche mince 1. Selon un autre mode de réalisation non illustré, un échantillon germe 4 s'étend transversalement au niveau central d'un substrat support 3, 20 l'échantillon germe 4 présentant une longueur sensiblement égale à la largeur du substrat support 3. Une couche mince 1 amorphe est déposée de sorte à créer des première et deuxième régions d'interface 7 ; 7' de part et d'autre de l'échantillon germe 4. Deux faisceaux 12 présentant une longueur similaire à la longueur de l'échantillon germe 4 sont alors utilisés en même temps pour 25 balayer la couche mince 1 à partir des deux régions d'interfaces initiales 7 ; 7' en partant du centre du substrat 3 et en s'éloignant de l'échantillon germe 4 vers les cotés périphériques du substrat 3. De la sorte, le temps de cycle du procédé de fabrication d'une couche mince 1 est fortement réduit. Comme nous l'avons vu aux figures 5, 8, 9 et 10, les surfaces des 30 flancs 6 peuvent être obliques et présenter une pente régulière linéaire, une surface concave ou convexe. Mais l'échantillon germe 4 peut être préparé de sorte à présenter toute configuration de flancs 6 adaptée à l'obtention d'une région d'interface initiale 7,7' telle que précédemment décrite, à savoir toute configuration permettant la diminution par gradient, variable ou non, de la 35 proportion d'échantillon germe 4 dans la région d'interface initiale 7,7'.
Ainsi, le procédé de l'invention propose une méthode bas coût tant au niveau des étapes employées que de la matière première consommée. le procédé est facile à mettre en oeuvre sur des grandes dimensions, flexible au niveau de la nature du substrat support 3. Il est également adaptable à un large 5 panel de matériaux semi-conducteurs et répétable plusieurs fois sur un même substrat support 3 permettant ainsi la formation de plusieurs couches minces monocristallines 1 pouvant être de même nature ou de nature différente. La méthode garantit par ailleurs un très bon contrôle du processus de cristallisation grâce à un confinement physico-chimique et géométrique de la 10 couche mince 1 à cristalliser. Ce confinement doublé de l'emploi d'un apport d'énergie 12 focalisé et directionnel permet la transformation totale d'une couche 1 en matériau semi-conducteur, de préférence amorphe, en contact intime avec un germe 4 monocristallin en une couche de matériau monocristallin de très bonne qualité.
15 Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. 20

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une couche mince (1) monocristalline en matériau semi-conducteur, notamment pour des applications dans les 5 domaines de la microélectronique, du photovoltaïque, de l'affichage, du stockage de données, le procédé comprenant les étapes consistant à : a) fournir un substrat support (3) comprenant une face plane, b) disposer un échantillon germe (4) en matériau monocristallin présentant une information cristalline, sur la face plane, 10 déposer une couche mince (1) en matériau semi- conducteur sur la face plane de sorte à former une région d'interface initiale (7) comprenant une proportion d'échantillon germe (4) et une proportion de couche mince (1), la région d'interface initiale (7) étant encadrée de part et d'autre et parallèlement à la face plane, d'une première partie périphérique (8) 15 comprenant uniquement l'échantillon germe (4) et d'une deuxième partie périphérique (9) comprenant uniquement la couche mince (1), la proportion d'échantillon germe (4), selon l'axe perpendiculaire à la face plane, diminuant depuis la première partie périphérique (8) vers la deuxième partie périphérique (9), 20 e) apporter une énergie à la région d'interface initiale (7) contigüe à la première partie périphérique (8) de sorte que l'énergie est localement absorbée par la couche mince (1) afin de liquéfier localement une portion (13) de la couche mince (1), la région d'interface initiale (7) devenant sensiblement une région d'interface solide- liquide (14), et 25 f) déplacer l'apport d'énergie parallèlement à la face plane du substrat (3) en l'éloignant progressivement de l'échantillon germe (4) de sorte à solidifier la portion (13) préalablement liquéfiée en amont de l'apport d'énergie selon l'information cristalline de l'échantillon germe (4) et de sorte à progressivement déplacer la région d'interface solide- liquide (14) au sein de la 30 couche mince (1).
  2. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape a) comprend une étape de formation d'une couche tampon (2) sur la face plane du substrat support (3) et sur laquelle la couche mince (1) est 35 déposée, la couche tampon (2) présentant un matériau amorphe au niveau de son interface avec la couche mince (1).
  3. 3. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que préalablement à l'étape e) la couche mince (1) est réalisée en un matériau amorphe.
  4. 4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'apport d'énergie est réalisé à l'aide d'une source de rayonnement choisie parmi un canon à électron ou un laser dont le faisceau (12) présente un maximum d'intensité au niveau de la portion (13) à liquéfier.
  5. 5. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le procédé comprend entre l'étape c) et l'étape e) une étape d) consistant à déposer et agencer une couche de confinement (11) sur la couche mince (1) de sorte à isoler la couche mince (1) de l'atmosphère et favoriser la propagation de l'information cristalline.
  6. 6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le procédé comprend également les étapes consistant à : g) fournir une structure composite (15) comprenant un substrat support (3) présentant une face plane, une couche mince (1) n d'un matériau semi-conducteur monocristallin fabriquée par propagation préalable de l'information cristalline d'un échantillon germe (4) n à partir d'une région d'interface initiale (7) n, une couche tampon (2) n+1 déposée sur la couche mince (1) n dont la surface opposée à la couche mince (1) n présente un matériau amorphe, et un échantillon germe (4) n+1, n étant un entier différent de zéro, h) déposer une couche mince (1) n+1 d'un matériau semiconducteur sur la couche tampon (2) n+1, la couche tampon (2) n+1 présentant un matériau amorphe au niveau de son interface avec la couche mince (1) n+1, de sorte à former la région d'interface initiale (7) n+1 avec l'échantillon germe (4) n+1, la région d'interface initiale (7) n+1 présentant, une proportion d'échantillon germe (4) n+1 et une proportion de couche mince (1) n+1, la région d'interface initiale (7) n+1 étant encadrée de part et d'autre et parallèlement à la face plane, d'une première partie périphérique (8) comprenant uniquement l'échantillon germe (4) n+1 et d'une deuxième partie périphérique (9) comprenant uniquement la couche mince (1) n+1, laproportion d'échantillon germe (4) n+1, selon l'axe perpendiculaire à la face plane, diminuant depuis la première partie périphérique (8) vers la deuxième partie périphérique (9), i) apporter une énergie à la région d'interface initiale (7) n+1 contigüe à la première partie périphérique (8) de sorte que l'énergie est localement absorbée par la couche mince (1) n+1 afin de liquéfier localement une portion (13) de la couche mince (1) n+1, la région d'interface initiale (7) n+1 devenant sensiblement une région d'interface solide- liquide (14), et j) déplacer l'apport d'énergie parallèlement à la face plane du substrat support (3) en l'éloignant progressivement de l'échantillon germe (4) n+1 de sorte à solidifier la portion (13) préalablement liquéfiée en amont de l'apport d'énergie selon l'information cristalline de l'échantillon germe (4) n+1 et de sorte à progressivement déplacer la région d'interface solide- liquide (14) au sein de la couche mince (1) n+1.
  7. 7. Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape h) comprend le dépôt d'une couche de confinement (11) n+1 sur la couche mince (1) n+1.
  8. 8. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 6 à 7 combinées avec la revendication 5, caractérisé en ce que la couche tampon (2) n+1 est formée par une couche de confinement (11) n de la couche mince (1) n dont la surface opposée à la couche mince (1) n présente un matériau amorphe.
  9. 9. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que l'échantillon germe (4) n+1 est formé par l'échantillon germe (4) n.
  10. 10. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la couche mince (1) n+1 est réalisée dans un matériau semi-conducteur différent de celui de la couche mince (1) n, tel que respectivement le silicium et le germanium.
  11. 11. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape k) consistant à répéter les étapes g) à j), l'entier n étant incrémenté d'une unité.
  12. 12. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la couche mince (1) comprend des première et deuxième régions d'interfaces initiales (7 ; 7') avec l'échantillon germe (4) et en ce que 5 les étapes e) à f) et/ou les étapes i) à j) sont réalisées sur la première région d'interface initiale (7) de sorte à cristalliser une première partie de la couche mince (1) et former une prolongation de l'échantillon germe (4) dans la continuité de la deuxième région d'interface initiale (7') puis les étapes respectivement e) à f) et/ou les étapes i) à j) sont réalisées sur la deuxième 10 région d'interface initiale (7') prolongée par la première partie cristallisée de la couche mince (1) de sorte à cristalliser une deuxième partie de la couche mince (1) complémentaire de la première partie.
  13. 13. Structure composite (15) adaptée à l'obtention d'une couche 15 mince (1) monocristalline d'un matériau semi conducteur par apport d'énergie focalisé mobile comprenant : un substrat support (3) présentant une face plane, de préférence en silicium ou en verre borosilicate, une couche tampon (2) en matériau amorphe disposée sur la face 20 plane et dont la surface opposée au substrat support (3) présente un matériau amorphe, de préférence en oxyde de silicium ou nitrure de silicium, un échantillon germe (4) d'un matériau monocristallin, notamment en silicium ou germanium, présentant une information cristalline, disposé 25 sur le substrat support (3), une couche mince (1) d'un matériau semi conducteur amorphe, tel que du silicium ou du germanium, disposée sur la couche tampon (2) de sorte à présenter une région d'interface initiale (7) avec l'échantillon germe (4), comprenant une proportion d'échantillon germe (4) et une 30 proportion de couche mince (1), la région d'interface initiale (7) étant encadrée de part et d'autre et parallèlement à la face plane, d'une première partie périphérique (8) comprenant uniquement l'échantillon germe (4) et d'une deuxième partie périphérique (9) comprenant uniquement la couche mince (1), la proportion d'échantillon germe (4), 35 selon l'axe perpendiculaire à la face plane, diminuant depuis lapremière partie périphérique (8) vers la deuxième partie périphérique (9).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3071662A1 (fr) * 2017-09-25 2019-03-29 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de preparation d'une structure ayant une couche en materiau semi-conducteur monocristallin transferable et structure obtenue selon un tel procede

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10283365B1 (en) * 2017-11-13 2019-05-07 Globalfoundries Inc. Technique and related semiconductor devices based on crystalline semiconductor material formed on the basis of deposited amorphous semiconductor material
KR102639769B1 (ko) * 2018-11-22 2024-02-26 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 제조 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040255845A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Sharp Laboratories Of America, Inc. System and method for forming single-crystal domains using crystal seeds
US20080214021A1 (en) * 2007-01-24 2008-09-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of crystallizing semiconductor film and method of manufacturing semiconductor device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4046618A (en) * 1972-12-29 1977-09-06 International Business Machines Corporation Method for preparing large single crystal thin films
JPS5734331A (en) * 1980-08-11 1982-02-24 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
US4559086A (en) * 1984-07-02 1985-12-17 Eastman Kodak Company Backside gettering of silicon wafers utilizing selectively annealed single crystal silicon portions disposed between and extending into polysilicon portions
TWI317975B (en) 2006-12-06 2009-12-01 Huang Chung Cheng A thin-film crystallization method with seed induction
US20100304035A1 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 Integrated Photovoltic, Inc. Plasma Spraying and Recrystallization of Thick Film Layer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040255845A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Sharp Laboratories Of America, Inc. System and method for forming single-crystal domains using crystal seeds
US20080214021A1 (en) * 2007-01-24 2008-09-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of crystallizing semiconductor film and method of manufacturing semiconductor device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SAPUTRA N ET AL: "An assessment of [mu]-Czochralski, single-grain silicon thin-film transistor technology for large-area, sensor and 3-D electronic integration", IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS IEEE USA, vol. 43, no. 7, 7 July 2008 (2008-07-07), pages 1563 - 1576, XP002694198, ISSN: 0018-9200 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3071662A1 (fr) * 2017-09-25 2019-03-29 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de preparation d'une structure ayant une couche en materiau semi-conducteur monocristallin transferable et structure obtenue selon un tel procede

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