FR3020175A1 - Procede de transfert d'une couche utile - Google Patents

Abstract

Procédé de transfert d'une couche utile (3) sur un support (4) comprenant les étapes suivantes de : - formation d'un plan de fragilisation (2) par implantation d'espèces légères dans un premier substrat (1), de manière à former une couche utile (3) entre ce plan et une surface du premier substrat (1) ; - application du support (4) sur la surface du premier substrat (1) pour former un ensemble à fracturer (5) présentant deux faces exposées (S1, S2) ; - traitement thermique de fragilisation de l'ensemble à fracturer (5) ; - initiation et propagation auto-entretenue d'une onde de fracture dans le premier substrat (1) le long du plan de fragilisation (3). L'une au moins des faces (S1, S2) de l'ensemble à fracturer (5) est en contact intime, sur une zone de contact, avec un élément absorbant (6a, 6b) apte à capter et à dissiper des vibrations acoustiques émises lors de l'initiation et/ou la propagation de l'onde de fracture.

Description

PROCEDE DE TRANSFERT D'UNE COUCHE UTILE DOMAINE DE l'INVENTION La présente invention concerne un procédé de transfert d'une couche utile sur un substrat support. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION On connaît de l'état de la technique un procédé de transfert d'une couche utile 3 sur un substrat support 4, représenté sur la figure 1, ce procédé comprenant les étapes principales suivantes : - dans une étape a), la formation d'un plan de fragilisation 2 par implantation d'espèces légères dans un premier substrat 1 de manière à former une couche utile 3 entre ce plan et une surface du premier substrat ; - dans une étape b), l'application du support 4 sur la surface du premier substrat 1 pour former un ensemble à fracturer 5 présentant deux faces exposées SI, S2 ; - dans une étape c), le traitement thermique de fragilisation de l'ensemble à fracturer 5 ; - dans une étape d), l'initiation et propagation auto-entretenue d'une onde de fracture dans le premier substrat 1 le long du plan de fragilisation 2. Au cours de ce procédé, les espèces implantées sont à l'origine du développement de microcavités. Le traitement thermique de fragilisation a pour effet de favoriser la coalescence et la mise sous pression de ces microcavités. Sous l'effet de ce traitement thermique seul, ou par l'intermédiaire d'efforts extérieurs additionnels, l'initiation et la propagation auto-entretenue d'une onde de fracture permet de transférer la couche utile 3, par détachement au niveau du plan de fragilisation 2.

Ce procédé, décrit notamment dans les documents W02005043615 et W02005043616 et désigné par la dénomination Smart Cu-Cm », est en particulier utile pour la fabrication de substrats de silicium sur isolant. Dans ce cas, le premier 5 substrat 1 et le support 4 sont constitués d'une plaquette de silicium , et l'un ou l'autre du premier substrat 1 et du support 4 sont oxydés en surface. Ces substrats de silicium sur isolant doivent respecter 10 des spécifications très précises. C'est particulièrement le cas pour l'épaisseur moyenne et l'uniformité d'épaisseur de la couche utile 3. Le respect de ces spécifications est requis pour le bon fonctionnement des dispositifs semi-conducteurs qui seront formés dans et sur cette couche utile 3. 15 Dans certains cas, l'architecture de ces dispositifs semi-conducteurs nécessite de disposer de substrats de silicium sur isolant présentant une épaisseur moyenne de la couche utile 3 très peu importante, par exemple inférieure à 20 50 nm, voire même inférieure à lOnm, et une uniformité d'épaisseur très constante à la surface du substrat (dont le diamètre normalisé est typiquement de 200mm, 300mm ; et même 450 mm pour les prochaines générations). L'uniformité d'épaisseur attendue peut ainsi être de l'ordre de 1% au 25 maximum, correspondant à des maximum de variation allant typiquement de +/- 0,1nm à +/- lnm sur toute la surface de la plaquette. Il est d'usage, au terme du procédé « Smart Cut 30 d'appliquer des étapes complémentaires de finition de la couche utile 3, comme des gravures ou des traitements thermiques de lissage de surface, pour chercher à atteindre le niveau de spécification attendu. 35 Or, les Demanderesses de la présente invention ont observé la présence, après l'étape de fracture, de variations d'épaisseur de la couche utile 3 au profil tout à fait spécifique. Ces variations d'épaisseur se présentent en effet sous la forme d'un motif périodique dont l'amplitude est de l'ordre du nm ou du demi-nanomètre et dont la longueur d'onde est de l'ordre du mm, voire du cm. Le motif périodique peut être apparent sur la totalité de la couche utile, ou sur une 5 partie seulement. Ce motif périodique est ainsi visible sur le profil de variation d'épaisseur (en Angstrom) le long d'un diamètre d'une couche utile d'une plaquette de silicium sur isolant de 300mm de diamètre obtenu selon le procédé Smart CutTM de l'état de la technique représenté sur la figure 2 en 10 trait plein. Il est particulièrement difficile de rectifier ce profil particulier de non uniformité d'épaisseur par les techniques usuelles de finition (gravure, oxydation 15 sacrificielle, traitement thermique de lissage) car celles ci ne sont pas efficaces dans la gamme de longueur d'onde que présente ces motifs. En conséquence, ce motif périodique contribue à la non uniformité d'épaisseur de la couche utile 3 après l'application des étapes de finition, ce qui ne permet 20 pas d'atteindre le niveau d'uniformité requis, lorsque celui-ci est important. OBJET DE L'INVENTION 25 Un but de l'invention est de proposer un procédé de transfert d'une couche utile vers un substrat support, cette couche utile présentant un motif périodique de variation d'épaisseur dont l'amplitude est réduite. 30 Les études menées par les Demanderesses dans le cadre de la présente invention ont conduit à déterminer que ce motif périodique trouvait son origine dans l'interaction entre l'onde de fracture et des vibrations acoustiques rencontrées dans l'ensemble à fracturer. 35 Plus précisément, les inventeurs de la présente demande ont pu déterminer que l'initiation et/ou la propagation de l'onde de fracture pouvait faire entrer en vibration cet ensemble. Ces vibrations, du type onde de Lamb, se propagent sans atténuation significative sur des distances comparables à la taille des substrats, et à une vitesse supérieure à la vitesse de l'onde de fracture auto-entretenue. Elles se 5 réfléchissent aux extrémités de l'ensemble à fracturer, une ou plusieurs fois, ce qui contribue à entretenir cette vibration acoustique dans l'ensemble lors de la propagation de l'onde de fracture. Dans le cadre de la présente invention, les inventeurs ont ainsi pu déterminer que la modulation de l'onde 10 de fracture par ces vibrations acoustiques était à l'origine du motif périodique de variation d'épaisseur observé sur la couche utile à l'issue du procédé. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION 15 En vue de la réalisation du but précité, l'objet de l'invention propose un procédé de transfert d'une couche utile sur un support comprenant les étapes suivantes de : 20 - formation d'un plan de fragilisation par implantation d'espèces légères dans un premier substrat de manière à former une couche utile entre ce plan et une surface du premier substrat ; - application d'un support sur la surface du premier 25 substrat pour former un ensemble à fracturer présentant deux faces exposées ; traitement thermique de fragilisation de l'ensemble à fracturer ; - initiation et propagation auto-entretenue d'une onde 30 de fracture dans le premier substrat le long du plan de fragilisation. Conformément à l'invention, l'une au moins des faces de l'ensemble à fracturer est en contact intime, sur une zone de 35 contact, avec un élément absorbant apte à capter et à dissiper les vibrations acoustiques émises lors de l'initiation et/ou la propagation de l'onde de fracture.

Une partie au moins des vibrations acoustiques émises étant absorbées par l'élément absorbant, l'interaction de ces vibrations acoustiques avec l'onde de fracture est moindre, et la couche utile présente un motif périodique de variation d'épaisseur d'amplitude réduite. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison : - les vibrations acoustiques présentent une fréquence 10 principale, et l'élément absorbant est choisi pour capter et dissiper les ondes acoustiques à cette fréquence principale. - la zone de contact s'étend sur une partie de l'étendue de la face de l'ensemble à fracturer. 15 - la zone de contact est positionnée sur la face de l'ensemble à fracturer au regard de la zone d'initiation de l'onde de fracture. 20 - l'initiation de l'onde de fracture est obtenue au cours de l'étape de traitement thermique de fragilisation. l'initiation de l'onde de fracture est obtenue par application d'un effort mécanique au niveau du plan de 25 fragilisation. - l'élément absorbant est mis en contact intime avec la face de l'ensemble à fracturer après l'étape de traitement thermique et avant l'étape d'initiation de l'onde de 30 fracture par application d'un effort mécanique. - Un premier et un deuxième élément absorbant sont disposés sur chacune des faces de l'ensemble à fracturer. 35 - Le contact intime entre la face de l'ensemble à fracturer et l'élément absorbant est obtenu par l'intermédiaire d'un film disposé entre l'ensemble à fracturer et l'élément absorbant. - le film est constitué d'un matériau adhésif. - le film est constitué d'un matériau non adhésif, de faible module de Young, inférieur à 5GPa. - le contact intime entre la face de l'ensemble à fracturer et l'élément absorbant est obtenu par application d'une pression sur l'élément absorbant. - la face de l'ensemble à fracturer et l'élément absorbant présentent une rugosité de surface inférieure à 0,5nm, le contact intime entre la face de l'ensemble à fracturer et l'élément absorbant est obtenu par leur assemblage direct. - l'élément absorbant est constitué d'un matériaux ayant un facteur de perte important, supérieur à 0,01. - l'élément absorbant présente une épaisseur supérieure à 20 1mm. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la 25 description qui suit des modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention en référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles : - la figure 1 représente un procédé de transfert d'une couche utile sur un support selon l'art antérieur ; 30 - la figure 2 représente un profil de variation d'épaisseur (en Angstrom) d'une plaquette de silicium sur isolant de 300mm de diamètre procédé de l'art antérieur (en trait plein) et selon l'invention (en pointillé); - la figure 3 représente un banc de caractérisation 35 d'un élément absorbant à évaluer ; - la figure 4 représente un premier mode de mise en oeuvre de l'invention ; 15 - la figure 5 représente un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 6 représente un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Par souci de simplification de la description à venir, les mêmes références sont utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction dans les différents modes de mise en oeuvre exposés du procédé, ou dans le procédé selon l'état de la technique. Ainsi qu'annoncé, les études menées par les 15 demanderesses dans le cadre de la présente invention ont conduit à déterminer que le motif périodique de variation d'épaisseur d'une couche utile 3 transférée par le procédé Smart Cut de l'état de la technique trouvait son origine dans l'interaction entre la propagation auto-entretenue de l'onde 20 de fracture et les vibrations acoustiques rencontrées dans l'ensemble à fracturer. L'onde de fracture est en effet déviée verticalement de son plan de progression selon l'état de contrainte instantané du matériau qu'elle traverse. 25 Par onde de fracture auto-entretenue, on signifie qu'une fois initiée au niveau d'une zone d'initiation, la fracture se propage par elle même, sans application d'effort extérieur additionnel et sur toute l'étendue du plan de fragilisation, de sorte à détacher complètement la couche 30 utile du premier substrat 1. Au cours du traitement thermique de fragilisation, de l'énergie est absorbée au niveau du plan de fragilisation, par exemple sous la forme de pression au sein des microcavités qui 35 ...s'y développent. A l'initiation de la fracture, l'énergie se libère en faisant progresser spontanément le front de fracture, conduisant à la formation d'une onde de fracture auto-entretenue.

Les inventeurs de la présente demande ont ainsi pu déterminer, en munissant l'ensemble à fracturer 5 de capteurs piézoélectriques, que les vibrations acoustiques prenaient la forme d'ondes de Lamb. Une onde de Lamb est une onde mécanique se propageant, presque sans atténuation, dans une tranche fine de matériau, guidée par les surfaces de la tranche. Les inventeurs ont également observé au cours de leur expérimentation que les grandeurs caractéristiques de ces ondes étaient déterminées par les paramètres d'obtention de l'onde de fracture. Ainsi, et à titre d'exemple, lorsque le procédé de l'état de la technique de transfert de couche est obtenu par : implantation d'espèces hydrogène, avec une dose de 5 10^16 espèces/cmA2 dans un premier substrat 1 constitué d'une plaquette de silicium oxydé; application d'un support 4 constitué d'une plaquette de silicium; traitement thermique de fragilisation conduit à 400°C pendant 4 heures au cours duquel l'onde de fracture s'initie spontanément. Les vibrations acoustiques mesurées sont principalement des ondes de Lamb de mode AO et de fréquence principale 2 MHz.

Lorsque, dans un second exemple, le traitement thermique de fragilisation est remplacé par un recuit à 350°C pendant 2 heures, et l'initiation de l'onde de fracture provoquée par l'application d'un effort mécanique extérieur au niveau d'une zone d'initiation, les vibrations acoustiques mesurées sont principalement des ondes de Lamb de mode A0 et de fréquence principale de 100kHz.. En tout état de cause, les études menées au cours de l'élaboration de la présente invention sur le procédé de l'état de la technique ont permis d'établir que des vibrations acoustiques sont émises lors de l'initiation et/ou la propagation auto-entretenue de l'onde de fracture dans l'ensemble à fracturer 5, et que ces vibrations acoustiques étaient à l'origine du motif périodique de variation d'épaisseur de la couche utile 3.

L'invention propose donc périodiques de variation moins une face Si, S2 d'un support 4 disposé 1, un élément absorbant vibrations acoustiques de réduire l'amplitude des motifs d'épaisseur, en munissant sur au d'un ensemble à fracturer 5, composé sur une surface d'un premier substrat 6a, 6b apte à capter et à dissiper les émises lors d'une initiation et/ou d'une propagation auto-entretenue d'une onde de fracture, telle que représentée en figure 4. Ainsi, en limitant le développement des vibrations 15 acoustiques dans l'ensemble à fracturer 5, l'invention permet de réduire l'amplitude du motif périodique de variation d'épaisseur de la couche utile 3. D'une manière très générale, l'utilisation d'un élément 20 absorbant pour atténuer le développement de vibrations est très répandue. Et de nombreuses formes et natures de cet élément sont susceptibles de convenir dans l'application objet de la présente invention. 25 Afin que l'élément absorbant 6a, 6b soit apte à capter les vibrations émises dans l'ensemble à fracturer, il peut être favorable de limiter les réflexions des ondes vibratoires au niveau de la zone de contact entre l'ensemble à fracturer 5 et l'élément absorbant 6a, 6b. 30 Pour atteindre ce but, on peut choisir l'élément absorbant 6a, 6b de sorte que ce dernier présente une impédance acoustique accordée à celle du -premier substrat 1 et/ou du support 4 sur lequel il est disposé. Si le premier 35 substrat 1 et le substrat support 4 ne sont pas de même nature, et dans le cas où la face S1 de l'ensemble à fracturer 5 est munie d'un premier élément absorbant 6a, et où la face S2 est munie d'un deuxième élément absorbant 6b, le premier élément absorbant 6a présentera une impédance acoustique accordé à l'impédance acoustique du premier substrat 1, et le deuxième élément absorbant 6b présentera une impédance acoustique accordée à l'impédance acoustique du support 4.

De plus, l'élément absorbant 6a, 6b doit préférentiellement être en contact intime avec les faces Si, S2 de l'ensemble à fracturer 5, afin de transmettre efficacement la déformation mécanique de la plaque vers 10 l'absorbeur. Par contact intime, on entend que le taux de contact (c'est à dire le rapport entre les surfaces en contact et la surface totale) doit être important, par exemple supérieur à 70%. Différents moyens peuvent être mise en oeuvre pour parvenir à obtenir ce contact intime. On peut 15 notamment citer : - l'usage d'un film adhésif, par exemple un adhésif polymère, entre l'élément absorbant et l'ensemble à fracturer 5 ; - l'usage d'un film à faible module d'Young, inférieur à 20 5GPa, et non adhésif, comme par exemple un élastomère, entre l'élément absorbant et l'ensemble à fracturer 5. Dans ce cas le contact intime peut être favorisé en soumettant l'ensemble à des efforts de compression ; - l'usage d'un film adhérent électro statiquement entre 25 l'élément absorbant 6a, 6b et l'ensemble à fracturer 5 ; - l'assemblage de l'élément absorbant 6a, 6b par adhésion moléculaire, les zones de contact ayant été préalablement préparée pour présenter une très faible rugosité (typiquement inférieure à 0,5 nm) ; 30 le dépôt sur la zone de contact d'une couche de matériaux, cette couche formant alors l'élément absorbant 6a, 6b. Par ailleurs, l'élément absorbant 6a, 6b doit également présenter des caractéristiques assurant que les vibrations 35 acoustiques captées soient convenablement dissipées. D'une manière générale, un élément absorbant rigide devra être fourni avec une épaisseur suffisante pour dissiper les vibrations acoustiques, l'absorption se faisant alors dans l'épaisseur de l'élément absorbant. Alternativement, l'élément absorbant 6a, 6b peut être 5 choisi pour présenter des propriétés viscoélastiques et présenter un facteur de perte- important, supérieur à 0,01. L'énergie des vibrations acoustiques est alors efficacement dissipée par frottements visqueux. Par exemple, il peut s'agir de mousse de polyuréthane (densité de 40%), de polymères 10 silicone ou de matériaux composites comme une matrice polymère contenant de des particules dispersées de fortes densités ou encore d'un matériau composite formé d'un empilement successif de couches de matériaux viscoélastiques et de matériaux rigides (connu sous la dénomination de « configuration 15 sandwich » ou « constrained layer damping » en dénomination anglo-saxonne). Le choix de l'élément absorbant adapté peut être déterminé par l'intermédiaire d'un nombre limité de tests sur 20 un banc de mesure simple à réaliser, tel que représenté sur la figure 3. Sur cette figure, une lame 7 de matériau représentatif du matériau constituant l'ensemble à fracturer, de quelques cm de largeur et d'environ 10 cm de longueur est maintenu, par exemple, à ses extrémités sur deux supports 8a 25 et 8b. Cette lame 7 est munie, à une première extrémité, d'un élément piézoélectrique 9 connecté à un générateur électrique 10, capable d'appliquer à la lame 7 une vibration acoustique aux caractéristiques déterminées. La lame est également munie, à son autre extrémité, d'un capteur piézoélectrique 11 capable 30 de mesurer les caractéristiques des vibrations acoustiques propagées. La surface principale de la lame permet de recevoir un élément absorbant à évaluer 12. Les caractéristiques de captation et de dissipation de 35 l'élément absorbant à évaluer 12 peuvent être ainsi facilement déterminées. On applique à l'aide du générateur électrique 10, un signal de forme, de fréquence et d'amplitude contrôlés, générant une onde acoustique dans la lame 7 muni de l'élément absorbant à évaluer 12. On enregistre au niveau du capteur 11 un signal représentatif de l'onde acoustique qui s'est propagée dans la lame 12. On peut alors représenter, suivant la fréquence, le coefficient d'absorption de l'élément absorbant à évaluer 12, défini comme le rapport de l'amplitude du signal mesuré sur l'amplitude du signal appliqué. A l'aide de ce banc de test, il est très aisé de déterminer les caractéristiques de captation et d'absorption 10 d'un élément absorbant à évaluer 12. En particulier, et comme on l'a vu précédemment, les vibrations acoustiques qui se développent dans l'ensemble à fracturer 5 présentent une fréquence principale, dépendante 15 des paramètres du procédé de transfert de couche mis en oeuvre (nature et dose des espèces implantées, température et durée du traitement thermique de fragilisation, mode d'initiation de la fracture, etc). L'élément absorbant doit naturellement être choisi pour capter et dissiper les ondes acoustiques à cette 20 fréquence principale. De manière préférentielle, l'élément absorbant 6a, 6b est positionné sur chacune des faces exposées Si, S2 de l'ensemble à fracturer et la zone de contact s'étend sur toute 25 l'étendue de chacune de ces faces. On s'assure ainsi d'une captation maximale des vibrations acoustiques émises. Mais il est également possible, pour simplifier le procédé selon l'invention, de positionner l'élément absorbant 30 6a, 6b sur une seule face exposée Si, S2 de l'ensemble à fracturer 5. Dans ce cas, on pourra préférer de le positionner du coté du premier substrat 1, qui généralement, après transfert de la couche utile 3, est reconditionné et réutilisé comme premier substrat dans un nouveau procédé de transfert de 35 couche. Le premier substrat 1 pourrait alors être muni, de manière définitive, de l'élément absorbant 6a.

Que l'élément absorbant 6a, 6b soit appliqué sur l'une et/ou sur l'autre des faces exposées Si, S2 de l'ensemble à fracturer 5, la zone de contact peut s'étendre sur une partie seulement de l'étendue de la ou des faces exposées Si, S2 de l'ensemble à fracturer 5. Cela peut être avantageux pour faciliter le retrait de l'élément absorbant 6a, 6b au terme du procédé. La zone de contact pourra avoir une dimension principale (longueur, diamètre selon sa forme) au moins égale à l'ordre de grandeur de la longueur d'onde du motif périodique de variation d'épaisseur de la couche utile 3, par exemple comprise entre lmm et 100mm ou plus. On pourra ainsi choisir de positionner cette zone de contact au regard de la zone d'initiation de l'onde de fracture. Les vibrations acoustiques sont alors captées et absorbées dès leur émission. 15 Dans le cas où l'initiation est provoquée par l'application d'un effort extérieur, la zone d'initiation correspond au point d'impact de cet effort sur l'ensemble à fracturer 5. Lorsque l'initiation de la fracture est spontanée, celle ci est généralement positionnée en une zone particulière de 20 l'ensemble à fracturer 5 que l'on pourra déterminer au préalable par expérimentation et selon les conditions de mise en oeuvre du procédé de transfert de couche. Alternativement, la zone de contact entre l'élément 25 absorbant 6a, 6b et la faces exposée Si, S2 de l'élément à fracturer 5 peut être positionnée en périphérie de l'ensemble à fracturer 5, de manière à capter les vibrations acoustiques lors de leurs réflexions aux extrémités de l'ensemble à fracturer 5. 30 Une fois les caractéristiques de l'élément absorbant 6a, 6b déterminées, l'invention est mise en oeuvre selon plusieurs modes de réalisation qui sont maintenant décrit en faisant référence aux figures 4 à 6. 35 Dans une première étape a), représentée sur la figure 4, on forme un plan de fragilisation par implantation d'espèces légères dans le premier substrat 1. Le premier substrat 1 peut être en silicium, ou en tout autre matériau semi-conducteur ou non. Il peut s'agir par exemple de germanium, de nitrure de gallium, de tantalate de lithium, de saphir. Des couches peuvent avoir été disposées en surface par dépôt ou par traitement thermique. Il peut s'agir d'une couche de dioxyde de silicium, obtenue par oxydation thermique d'une plaquette en silicium ou par dépôt épitaxial de toute nature : SiGe ; InGaN ; AlGaN, Ge, etc.

Quant aux espèces légères, il peut s'agir de toutes espèces aptes à fragiliser le premier substrat 1 au niveau de son plan de fragilisation. Il peut notoirement s'agir d'espèces d'hydrogène et/ou d'hélium.

Le plan de fragilisation délimite avec une surface du premier substrat la couche utile 3. Dans une seconde étape b), on applique ensuite un support 4 sur la surface du premier substrat 1 pour former l'ensemble à fracturer 5. Le support peut être constitué d'une plaquette de silicium, ou d'un substrat en tout autre matériau et de toute forme, comme en saphir ou en verre. Comme pour le premier substrat 1, le support 4 peut avoir été muni de couches superficielles de toutes natures.

L'application du support sur la surface du premier substrat peut être réalisé par toute méthode d'assemblage direct : par adhésion moléculaire, par thermo compression, par collage électrostatique, etc. L'application du support 4 peut 30 également correspondre au dépôt d'un matériau à la surface du premier substrat 1, la couche déposée formant le support 4. Dans une étape suivante c) et selon un premier mode de réalisation de l'invention, le ou les éléments absorbant 6a, 35 6b sont ensuite disposées en contact intime avec la face exposée Si, S2 de l'ensemble à fracturer 5. Comme évoqué précédemment, l'élément absorbant 6a, 6b peut être muni d'un film adhésif ou non (non représenté sur la figure 4) afin de favoriser la mise en contact intime. Le contact intime peut être également favorisé en 5 procédant à la mise en contact dans un environnement de pression inférieure à la pression atmosphérique, sous un vide partiel. On limite ainsi l'apparition de bulle d'air à l'interface entre la face exposée Si, S2 de l'ensemble à fracturer 5 et de l'élément absorbant 6a, 6b. 10 Dans une étape suivante d), on applique ensuite à l'ensemble à fracturer 5, muni d'un ou plusieurs éléments absorbant 6a, 6b, un traitement thermique de fragilisation. Comme expliqué précédemment, ce traitement thermique fragilise 15 le premier substrat 1 au niveau de son plan de fragilisation 2, et fourni l'énergie suffisante pour que l'onde de fracture, une fois initiée, se propage de manière auto-entretenue. Ce traitement thermique est typiquement compris entre 150°C et 600°C pendant une durée de 30 minutes à 8 heures, comme par 20 exemple pendant 4 heures à 400°C. Dans une première variante de mise en oeuvre, le traitement thermique est suffisant à lui seul pour initier l'onde de fracture. A l'issue du traitement thermique, la 25 couche utile 3 est entièrement détachée du premier substrat 1. Dans une seconde variante de mise en oeuvre, un effort extérieur est exercé, pendant ou après le traitement thermique, pour initier l'onde de fracture. Cet effort 30 extérieur peut être d'origine mécanique ou de tout autre origine. Il peut s'agir par exemple d'un chauffage localisé réalisé par un laser, ou d'un apport d'énergie par ultrasons. Lors de l'application du traitement thermique, une 35 pression peut être exercée de manière optionnelle sur l'ensemble à fracturer 5 et de l'élément absorbant 6a, 6b, de manière à augmenter leurs surfaces en contact et placer cet ensemble en condition de contact intime. Cette pression peut être exercée par l'intermédiaire d'un équipement dans lequel est placé l'ensemble. Quelque soit la variante mise en oeuvre, et une fois initiée, l'onde de fracture se propage de manière auto-entretenue pour détacher et transférer la couche utile 2 sur le support 4, comme cela est représenté en étape e) de la figure 4.

Selon l'invention, les vibrations acoustiques émises lors de l'initiation et/ou la propagation de l'onde de fracture sont captées et absorbées par l'élément absorbant 6a, 6b. En conséquence, l'interaction de ces vibrations acoustiques avec l'onde de fracture est limitée et la couche utile présente un motif périodique de variation d'épaisseur d'amplitude amoindrie. A ce titre, la figure 2 présente, en pointillé, un profil de variation d'épaisseur (en Angstrom) le long d'un diamètre d'une plaquette de silicium sur isolant de 300mm de diamètre obtenue par application de l'invention, l'élément absorbant 6a, 6b étant constitué d'une mousse de polyuréthane épaisse de 3mm et fixé via un film de PVDC. L'amplitude des variations d'épaisseur est de moins de 0,1 nm. Ce profil est à comparer avec le profil en trait plein de la même figure 2, dans laquelle les variations d'épaisseur obtenues dans les mêmes conditions, mais sans application d'élément absorbant 6a, 6b, étaient de plus de 0,3nm.

Dans une dernière étape f) (non représentée) du procédé, on procède au retrait de l'élément absorbant 6a, 6b, et en particulier, de l'élément absorbant positionné sur la face S2 du support 4.

Avant ou préférentiellement après cette étape de retrait, on peut appliquer à la couche utile 3 toute étape de finition (traitement thermique lissant, amincissement par oxydation sacrificielle ou par gravure, etc) permettant de compléter la fabrication de la structure finale. Dans un deuxième mode de réalisation de la structure, représenté sur la figure 5, le ou les éléments absorbants 6a, 6b sont placés en contact intime avec les faces exposées Sl, S2 respectives du premier substrat 1 et/ou du support 4, avant l'étape c) d'application du support 4 à la surface du premier substrat 1.

Selon un troisième mode de réalisation, représenté sur la figure 6, et particulièrement avantageux, les éléments absorbants 6a, 6b sont placés en contact intime avec les faces exposées Si, S2 de l'élément à fracturer, après l'étape c) de traitement thermique de fragilisation et avant l'étape d'initiation et de propagation de l'onde de fracture. Dans ce cas, l'initiation de l'onde de fracture est provoquée, après le traitement thermique et une fois l'élément absorbant 6a, 6b positionné, par application d'un effort extérieur, par exemple par application d'une lame L au niveau du plan de fragilisation 2. Ce troisième mode de mise en oeuvre présente l'avantage de ne pas exposer les éléments absorbants 6a, 6b au traitement thermique de fragilisation, ce qui pourrait conduire dans le cas contraire à les dégrader, ou à rendre leur retrait plus difficile à l'issu du procédé.

En limitant l'amplitude du motif périodique de variation d'épaisseur de la couche utile 3, l'invention trouve particulièrement son application pour la fabrication de structure comportant une couche utile 3 d'épaisseur inférieure, après finition, à 50 nm ou lOnm. En effet pour cette épaisseur, la contribution des variations d'épaisseur liées au profil périodique traité par l'invention (de l'ordre du nm) est significative. L'invention trouve également un intérêt tout particulier lorsque le premier substrat 1, d'où est issu la couche utile 3, présente une dimension importante (200 mm, 300mm, 450 mm), pour lesquels les effets de propagation d'onde de fracture et des vibrations acoustiques sont plus marqués. L'invention peut également porter sur la fabrication d'une plaquette de silicium sur isolant, le premier substrat 1 étant alors constitué d'une plaquette de silicium oxydé, le support 4 étant constitué d'une plaquette de silicium. 10 Les exemples qui suivent illustrent ainsi l'invention, appliquée à la fabrication d'une telle structure de silicium sur isolant. 15 Dans un premier exemple, l'élément absorbant 6a, 6b est formé d'une tranche de silicium très épais (1 cm) muni sur l'une de ses faces d'un film de 20 microns d'élastomère (non adhésif) de module d'Young inférieur à 5GPa. Un tel élément absorbant 6a, 6b est associé, du coté du film élastomère, sur 20 chacune des faces exposées Si, S2 de l'élément à fracturer 5, celui-ci ayant déjà subit le traitement thermique de fragilisation. Une pression exercée sur les surfaces exposées de l'ensemble assure le contact intime entre l'élément absorbant 6a, 6b et l'ensemble à fracturer 5. L'accordement 25 des impédances acoustiques entre l'élément à fracturer 5 et les éléments absorbant 6a, 6b est assuré car ils sont constitués du même matériau et la couche élastomère est suffisamment fine pour être acoustiquement transparente. Le vibrations acoustiques émises sont dissipées dans la masse des 30 éléments absorbant 6a, 6b. Un effort extérieur, comme l'insertion d'une lame au niveau du plan de fragilisation, permet d'initier l'onde de fracture et sa propagation auto-entretenue. Après suppression 35 de la pression assurant le contact intime des éléments absorbants 6a, 6b, ceux-ci sont retirés sans difficulté, la structure n'ayant pas été exposée en température.

Dans un second exemple, les tranches de silicium épaisses et nues, c'est à dire sans le film élastomère de l'exemple précédent, sont préalablement préparées pour présenter une surface de rugosité inferieur à 0,5nm. Elles 5 sont ensuite assemblées par adhésion moléculaire au premier substrat de silicium et au support 4 en silicium avant l'étape d'application du support 4 sur la surface du premier substrat 1. Le procédé se poursuit, et dans le cadre de cet exemple, l'initiation de l'onde de fracture est obtenue au cours de 10 l'étape de traitement thermique qui consiste en l'application d'une température de 500°C pendant 1 heure. Après fracture, on démonte les éléments absorbants 6a, 6b des faces exposées Si, S2 du premier substrat 1 et du 15 support 4 par introduction d'une lame au niveau des interfaces d'adhésion. Dans cet exemple, les éléments absorbant 6a, 6b sont exposés au traitement thermique de fragilisation. Ceci est rendu possible car aucun film susceptible de se dégrader en température n'a été utilisé pour établir le contact intime. 20 Dans un troisième exemple, l'élément absorbant 6a, 6b est constitué d'un film PVDC sur lequel adhère électrostatiquement une couche d'environ 3mm de mousse polyuréthane (présentant une densité de 40%). L'élément absorbant 6a, 6b 25 présente les mêmes dimensions que le premier substrat 1 et que le support 4. Au moins un élément absorbant est fixé électrostatiquement sur au moins l'une des faces exposée Si, S2 de l'ensemble à fracturer 5, selon la même séquence que dans le premier exemple. 30 Le film PVDC assure le contact intime entre l'élément absorbant 6a, 6b et respectivement le premier substrat 1 et le support 4. La force d'adhésion reste néanmoins faible si bien qu'après l'étape de fracture, il est aisé de procéder au 35 retrait des éléments absorbants 6a, 6b. De plus, la mousse polyuréthane, présentant un facteur de perte important supérieur à 0,01, est particulièrement bien adaptée pour dissiper les vibrations acoustiques captées. Une épaisseur relativement fine, de quelques mm, est suffisante pour réduire de manière significative l'amplitude du profil périodique de variation d'épaisseur de la couche utile 3.

Dans un dernier exemple, l'élément absorbant 6a, 6b est formé d'une configuration sandwich constituée par exemple d'un empilement de 10 à 20 couches successives comprenant de manière répétée, un premier film adhésif de polymère d'environ 100 microns d'épaisseur et une feuille métallique d'aluminium 10 d'environ 100 microns également. L'empilement présente une épaisseur totale comprise entre 1 et 5mm. Cet élément absorbant 6a, 6b est positionné en contact intime avec les faces exposées Sl, S2 de l'ensemble à fracturer 5, par l'intermédiaire de la couche polymère de surface de l'élément 15 absorbant 6a, 6b. Cet élément absorbant 6a, 6b présente un facteur de perte important, bien supérieur à 0,01, la vibration acoustique provoquant en effet un cisaillement des couches de polymères, entrainées par les feuilles relativement rigides d'aluminium. Cette configuration particulière de 20 l'élément absorbant 6a, 6b conduit à une dissipation particulièrement efficace de la puissance acoustique transmise. En conséquence, l'amplitude du motif périodique de variation d'épaisseur de la couche utile est particulièrement réduite.

25 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. 30

Claims (21)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de transfert d'une couche utile (3) sur un support (4) comprenant les étapes suivantes de : - formation d'un plan de fragilisation (2) par implantation d'espèces légères dans un premier substrat (1), de manière à former une couche utile (3) entre ce plan et une surface du premier substrat (1) ; application du support (4) sur la surface du premier substrat (1) pour former un ensemble à fracturer (5) présentant deux faces exposées (S1, S2) ; traitement thermique de fragilisation de l'ensemble à fracturer (5) ; initiation et propagation auto-entretenue d'une onde de fracture dans le premier substrat (1) le long du plan de fragilisation (3) ; le procédé étant caractérisé en ce que l'une au moins des faces (S1, S2) de l'ensemble à fracturer (5) est en contact intime, sur une zone de contact, avec un élément absorbant (6a, 6b) apte à capter et à dissiper des vibrations acoustiques émises lors de l'initiation et/ou la propagation de l'onde de fracture.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les vibrations 25 acoustiques présentent une fréquence principale, et l'élément absorbant (6a, 6b) est choisi pour capter et dissiper les ondes acoustiques à cette fréquence principale.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la zone 30 de contact s'étend sur une partie de l'étendue de la face (S1, S2) de l'ensemble à fracturer.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la zone de contact est positionnée sur la face (S1, S2) de l'ensemble à 35 fracturer (5) au regard de la zone d'initiation de l'onde de fracture.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement thermique de fragilisation est compris entre 150°C et 600°C, pendant une durée de 30 minutes à 8 heures.
6. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'initiation de l'onde de fracture est obtenue au cours de l'étape de traitement thermique de fragilisation.
7. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'initiation de l'onde de fracture est obtenue par application d'un effort mécanique au niveau du plan de fragilisation.
8. 8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'élément absorbant (6a, 6b) est mis en contact intime avec la face (S1, S2) de l'ensemble à fracturer (5) après l'étape de traitement thermique et avant l'étape d'initiation de l'onde de fracture par application d'un effort mécanique.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, après l'étape d'initiation et de propagation de l'onde de fracture, l'élément absorbant (6a, 6b) est retiré.
10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un premier et un deuxième éléments absorbants (6a, 6b) sont disposés sur chacune des faces (S1, S2) de l'ensemble à fracturer (5).
11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face (Si) de l'ensemble à fracturer (5) est en contact intime, du coté du premier substrat (1), avec le premier élément absorbant (6a) présentant une impédance acoustique accordée à l'impédance acoustique du premier substrat (1).
12. 12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la face (S2) de l'ensemble à fracturer (5) est en contact intime, du coté du support (4), avec le second élément absorbant (6b) présentant une impédance acoustique accordée à l'impédance acoustique du support (4).
13. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le contact intime entre la face (S1, S2) de l'ensemble à fracturer (5) et l'élément absorbant (6a, 6b) est obtenu par l'intermédiaire d'un film (7a, 7b) disposé entre l'ensemble à fracturer (5) et l'élément absorbant (6a, 6b).
14. 14. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le film (7a, 7b) est constitué d'un matériau adhésif.
15. 15. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le film adhère électro-statiquement à la face (S1, S2) de l'ensemble à fracturer (5) et de l'élément absorbant (6a, 6b).
16. 16. Procédé selon la revendication 13 dans lequel le film est un constitué d'un matériau non adhésif, de faible module de Young inférieur à 5GPa.
17. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le contact intime entre la face (S1, S2) de l'ensemble à fracturer (5) et l'élément absorbant (6a, 6b) est obtenu par application d'une pression sur l'élément absorbant (6a, 6b).
18. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face (S1, S2) de l'ensemble à fracturer (5) et l'élément absorbant (6a, 6b) présentent une rugosité de surface inférieure à 0,5nm ; le contact intime entre la face (S1, S2) de l'ensemble à fracturer (5) et l'élément absorbant (6a, 6b) est obtenu par leur assemblage direct.
19. 19. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément absorbant (6a, 6b) est constitué d'un matériaux ayant un facteur de perte important supérieur à 0,01.
20. 20. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'élément absorbant (6a, 6b) est composé d'un matériau viscoélastique ou d'un matériau composite ou d'une configuration sandwich.
21. 21. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédente, dans lequel l'élément absorbant (6a, 6b) présente une épaisseur supérieure à lmm.