FR3048425A1 - Structure pour dispositif avec microsystemes electromecaniques integres - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une structure comprenant la fourniture d'un substrat donneur comportant une face avant et une face arrière et d'un substrat support (20), ledit substrat donneur comprenant une couche d'arrêt (2) enterrée et une couche active fine (3) présentant une première épaisseur inférieure à l'épaisseur utile, entre la face avant du substrat donneur et la couche d'arrêt, la formation d'une couche intermédiaire (30) sur la face avant du substrat donneur ou sur le substrat support, l'assemblage desdits substrats pour disposer la couche intermédiaire entre eux, l'amincissement de la face arrière du substrat donneur pour former une couche utile (100) d'une épaisseur utile présentant une première face disposée sur la couche intermédiaire et une seconde face (12') libre, le retrait dans des premières zones (110) de la structure d'une couche active épaisse (4) délimitée par la seconde face libre de la couche utile et la couche d'arrêt.
Description
STRUCTURE POUR DISPOSITIF AVEC MICROSYSTEMES ELECTROMECANIQUES INTEGRES
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine des dispositifs MEMS intégrés. Elle concerne en particulier une structure comportant une couche utile avec plusieurs couches actives.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Les microsystèmes électromécaniques (MEMS) et les nanosystémes électromécaniques (NEMS), mis en œuvre pour la réalisation de capteurs ou d'actionneurs, comportent habituellement une partie fixe et au moins une partie suspendue par rapport à la partie fixe : la partie suspendue est apte à se déplacer et/ou se déformer sous l'effet d'une sollicitation extérieure pouvant être d'origine mécanique, électrique ou encore magnétique. L'article de P.Robert et al (« M&NEMS : A new approach for ultra-low cost 3D inertial sensor », Conférence IEEE SENSORS 2009, 25-28 Octobre 2009) décrit une structure comportant des dispositifs MEMS et NEMS, formant un accéléromètre. La structure comporte une partie active formée de deux épaisseurs distinctes : le dispositif NEMS qui forme une jauge de contrainte utilise une première épaisseur, et le dispositif MEMS qui forme une masse sismique utilise la première et la deuxième épaisseur (soit la totalité de la partie active). Une telle partie active peut être réalisée à partir d'un substrat SOI qui définit une première couche présentant la première épaisseur. Une étape de croissance épitaxiale est ensuite mise en œuvre pour élaborer la deuxième couche présentant la deuxième épaisseur. Cette deuxième épaisseur est habituellement d'épaisseur plus importante que la première épaisseur : typiquement de l'ordre de quelques dizaines de microns, comparé à moins d'un micron pour la première épaisseur. L'étape de croissance épitaxiale pour ces gammes d'épaisseurs est donc longue et coûteuse. Par ailleurs, la couche épitaxiée contient des zones poly-cristallines du fait de la présence d'une couche discontinue d'oxyde sur la première couche (SOI) pour la définition des dispositifs. Ces zones poly-cristallines peuvent être à l'origine de défauts dans la structure, impactant le fonctionnement des dispositifs finaux.
Un procédé alternatif de fabrication d'une telle structure comportant des dispositifs MEMS et NEMS est divulgué dans le document EP2599746. Il comprend la réalisation sur un premier substrat semi-conducteur monocristallin d'une zone localement poreuse ou d'une zone localement usinée avec une pluralité de piliers. Une épitaxie sur ce substrat permet ensuite de former la première couche présentant la première épaisseur. Cette première couche est alors usinée pour définir le dispositif NEMS et libérer une membrane, par gravure de la zone localement poreuse ou avec piliers, utilisée comme couche sacrificielle locale. Un dépôt d'oxyde est ensuite opéré pour reboucher les ouvertures (sous la membrane) et créer une couche sacrificielle sur toute la surface du premier substrat, au-dessus de la première couche, et donc notamment sur ladite membrane NEMS. La couche sacrificielle d'oxyde est assemblée sur un substrat support, puis le premier substrat est aminci par sa face arrière pour former la partie active. L'épaisseur de cette partie active est la somme de la première et de la deuxième épaisseur. La face amincie est usinée pour définir le dispositif MEMS et pour retirer la deuxième couche présentant la deuxième épaisseur au-dessus du dispositif NEMS, en s'arrêtant sur la couche d'oxyde ayant servi à reboucher précédeitiment les ouvertures. Enfin, les membranes au niveau des dispositifs NEMS et MEMS sont libérées par retrait local de la couche sacrificielle d'oxyde enterrée.
Ce procédé requiert plusieurs étapes de lithographie, gravure et dépôt pour successivement définir, usiner et libérer des membranes puis les encapsuler dans une couche sacrificielle, avant le collage sur le substrat support, ce qui induit des coûts de fabrication élevés. Par ailleurs, la prédéfinition du dispositif NEMS sur le premier substrat, avant le collage sur le substrat support, peut être à l'origine de pertes de rendement : d'une part parce que l'étape de collage est très sensible à tout résidu de topologie, rugosité ou particules / d'autre part parce que tout défaut d'alignement entre les dispositifs NEMS (enterrés) et MEMS lors de l'usinage de la face arrière amincie du premier substrat, peut impacter le fonctionnement du dispositif final.
OBJET DE L'INVENTION
Un objet de l'invention est de proposer une structure remédiant à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. En particulier, l'objet de l'invention concerne une structure pour dispositif avec microsystèmes électromécaniques permettant l'intégration de dispositifs NEMS et MEMS.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de fabrication d'une structure comprenant : a) La fourniture d'un substrat donneur comportant une face avant et une face arrière ; b) La fourniture d'un substrat support ; c) La formation d'une couche intermédiaire sur la face avant du substrat donneur ou sur le substrat support; d) L'assemblage du substrat donneur et du substrat support pour disposer la couche intermédiaire entre les deux substrats ; e) L'amincissement de la face arrière du substrat donneur pour former une couche utile d'une épaisseur utile présentant une première face disposée sur la couche intermédiaire et une seconde face libre /
Le procédé est remarquable en ce que : • le substrat donneur comprend une couche d'arrêt enterrée et une couche active fine présentant une première épaisseur inférieure à l'épaisseur utile, entre la face avant du substrat et la couche d'arrêt ; • après l'étape e) , le procédé comprend le retrait dans des premières zones de la structure, d'une couche active épaisse délimitée par la seconde face libre de la couche utile et la couche d'arrêt.
La présence de la couche d'arrêt enterrée séparant dans la couche utile, la couche active épaisse et la couche active fine, permet le retrait de la couche active épaisse dans les premières zones de la structure, sans endommagement de la couche active fine sous-jacente. Le procédé selon l'invention procure ainsi une structure adaptée pour la fabrication dispositifs comprenant des micro et nano-systèmes électromécaniques intégrés, chacun nécessitant des épaisseurs de couches actives différentes ; en particulier, la couche active fine requise pour les nano-systèmes présente une épaisseur très bien contrôlée et uniforme.
Selon des caractéristiques avantageuses de l'invention, prises seules ou en combinaison : • la couche active fine est continue sur toute l'étendue du substrat donneur ; • la couche active fine est non continue sur toute l'étendue du substrat donneur ; • l'épaisseur utile est supérieure à 3 microns ; • la première épaisseur est inférieure à 20% de l'épaisseur utile ; • la première épaisseur est inférieure à 1 micron ; • la couche d'arrêt est formée par implantation ionique ; • les espèces implantées sont choisies parmi l'hydrogène, l'hélium, l'argon, le bore, l'oxygène, l'azote et le carbone ; • le substrat donneur est élaboré par : o la formation d'une couche, sur la face avant d'un substrat initial, de composition chimique ou de structure cristalline différente de celle dudit substrat, formant la couche d'arrêt / O la formation d'une couche active fine d'épaisseur contrôlée sur ladite couche d'arrêt / • le procédé de fabrication comprend : O la gravure de la couche d'arrêt de sorte que la couche utile ne comporte que la couche active fine dans les premières zones; O la gravure de la première épaisseur de la couche active fine dans des premiers motifs, dans les premières zones / O la gravure de l'épaisseur utile de la couche utile dans des deuxièmes motifs, dans des deuxièmes zones de la structure / ο le retrait de la couche intermédiaire dans au moins une partie des premières zones et des deuxièmes zones de la structure, pour libérer au moins une membrane de la couche active fine et au moins une membrane de la couche utile. L'invention concerne en outre une structure comprenant: • un substrat support ; • une couche intermédiaire disposée sur le substrat support ; • une couche utile dont une première face est disposée sur la couche intermédiaire et dont une seconde face est libre, présentant une épaisseur utile ;
La structure étant caractérisé en ce que : • la couche utile comporte une couche d'arrêt enterrée délimitant avec la première face une couche active fine présentant une première épaisseur, la couche d'arrêt enterrée délimitant avec la deuxième face une couche active épaisse présentant une deuxième épaisseur supérieure à la première épaisseur ; • la couche utile comporte uniquement la couche d'arrêt et la couche active fine ou uniquement la couche active fine dans des premières zones de la structure.
Selon des caractéristiques avantageuses de l'invention, prises seules ou en combinaison : • la couche utile est continue sur toute l'étendue de la structure / • la couche utile est non continue sur toute l'étendue de la structure / • la première épaisseur est inférieure à 20% de l'épaisseur utile ; • la couche d'arrêt enterrée est continue sur toute l'étendue de la structure ; • la couche active fine présente une uniformité d'épaisseur meilleure que 5% sur toute l'étendue de la structure ; • la couche active fine est constituée du même matériau que celui de la couche active épaisse ; • la couche active fine est constituée d'un matériau différent de celui de la couche active épaisse / • la couche active fine comprend un matériau choisi parmi le silicium, le silicium germanium, le germanium / • la couche active épaisse comprend un matériau choisi parmi le silicium, le silicium germanium, le germanium / • la couche intermédiaire comprend un matériau choisi parmi l'oxyde de silicium, le nitrure de silicium, l'oxy-nitrure de silicium, un composé silicium germanium, le silicium poreux, le silicium comprenant des microcavités et/ou fissures remplies de vide ou d'espèces gazeuses, le silicium contenant des nanoparticules ; • la couche d'arrêt enterrée comprend un matériau choisi parmi le silicium fortement dopé, le silicium germanium, le germanium, le carbure de silicium, un composé comprenant plusieurs éléments choisis parmi le silicium, le germanium, le carbone et l'étain ; • la couche d'arrêt enterrée présente une troisième épaisseur comprise entre 0, 01 micron et 2 microns ; • le substrat support est composé d'un matériau choisi parmi le silicium, le verre, le saphir, le carbure de silicium, l'alumine, le nitrure d'aluminium, les céramiques ; • le substrat support comprend une couche de composants microélectroniques, optoélectroniques ou de capteurs.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée de l'invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles : les figures la à Id présentent des étapes du procédé de fabrication d'une structure selon l'invention ; la figure 2a présente un substrat donneur selon un premier mode de réalisation de l'invention ; les figures 2b à 2g présentent des étapes du procédé de fabrication d'une structure selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 3a présente un substrat donneur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; les figures 3b à 3f présentent des étapes du procédé de fabrication d'une structure selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; la figure 4a présente un substrat donneur selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; les figures 4b à 4f présentent des étapes du procédé de fabrication d'une structure selon un troisième mode de réalisation de l'invention / les figures 5a à 5c présentent un substrat support, un substrat donneur et une structure conforme à 1'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Dans la partie descriptive, les mêmes références sur les figures pourront être utilisées pour des éléments de même type. Les figures sont des représentations schématiques qui. dans un objectif de lisibilité, ne sont pas à l'échelle. En particulier, les épaisseurs des couches selon l'axe z ne sont pas à l'échelle par rapport aux dimensions latérales selon les axes X et y ; et les épaisseurs relatives des couches entre elles ne sont pas nécessairement respectées sur les figures. L'invention concerne un procédé de fabrication d'une structure, notamment pour dispositif avec microsystèmes électromécaniques intégrés. Comme illustré sur la figure la, le procédé comprend une première étape de fourniture d'un substrat donneur 10 comportant une face avant 11 et une face arrière 12. Les caractéristiques du substrat donneur 10, qui correspondent à différents modes de réalisation de l'invention, seront décrites plus en détail dans la suite de la description.
Le procédé comprend une deuxième étape (figure Ib) de fourniture d'un substrat support 20 qui pourra, à titre d'exemple, être composé d'un matériau choisi parmi le silicium, le verre, le saphir, le carbure de silicium, l'alumine, le nitrure d'aluminium, les céramiques, etc.
Une troisième étape du procédé consiste en la formation d'une couche intermédiaire 30, sur la face avant 11 du substrat donneur 10 ou sur la face avant du substrat support 20 (figure Ib) . La couche intermédiaire 30 comprendra avantageusement un matériau choisi parmi l'oxyde de silicium, le nitrure de silicium, 1'oxy-nitrure de silicium. Selon des variantes et notamment en fonction du dispositif à élaborer sur la structure, la couche intermédiaire 30 pourra également être formée par un matériau choisi parmi un composé silicium germanium, le silicium poreux, une couche de silicium comprenant des microcavités et/ou fissures remplies de vide ou d'espèces gazeuses, une couche de silicium contenant des nanoparticules, d'oxyde de silicium par exemple.
La couche intermédiaire 30 pourra être élaborée par oxydation thermique, par dépôt chimique en phase liquide ou vapeur ou par d'autres techniques connues de l'état de l'art. Elle pourra également être dopée pour adapter ses propriétés de gravure chimique, comme un dopage au Bore ou au Phosphore dans le cas d'une couche d'oxyde de silicium. La couche intermédiaire 30 pourra également contenir plusieurs sous-couches, par exemple une sous-couche en oxyde de silicium non-dopée et une sous-couche en oxyde de silicium dopé en Bore, ou encore une couche d'oxyde de silicium et une sous-couche en nitrure de silicium.
De manière générale, la couche intermédiaire 30 sera composée d'un matériau apte à être gravé de manière sélective par rapport au(x) matériau(x) composant le substrat donneur 10.
Le procédé comprend une quatrième étape d'assemblage du substrat donneur 10 et du substrat support 20 pour disposer la couche intermédiaire 30 entre les deux substrats et former la structure collée 200 (figure le). L'étape d'assemblage sera préférentiellement réalisée par collage direct par adhésion moléculaire, technique bien connue de l'art antérieur basée sur la mise en contact direct de deux surfaces, sans utiliser de matériau de liaison spécifique (adhésif, cire, brasure...) . Une telle opération nécessite que les surfaces à assembler soient suffisamment lisses, exemptes de particules ou de contamination, et soient suffisamment proches l'une de l'autre pour permettre d'initier un contact, typiquement à une distance de moins de quelques nanomètres.
Préalablement à l'assemblage, les substrats 10,20 auront avantageusement subit un nettoyage apte à éliminer les contaminants particulaires, organiques et métalliques des surfaces à coller, par exemple un nettoyage de type RCA. Si nécessaire, les substrats 10,20 pourront subir un traitement de préparation de surface, conférant aux surfaces à assembler le niveau requis de rugosité et/ou une configuration de liaisons chimiques superficielles favorables à un collage direct de bonne qualité ; on pourra citer, à titre d'exemple, des traitements de type polissage mécano-chimique et/ou activation plasma. Avantageusement, après l'assemblage par collage direct, un traitement thermique de consolidation de l'interface de collage sera réalisé sur la structure collée 200. Selon les matériaux constituant la structure collée 200, ce traitement thermique pourra varier entre quelques centaines de degrés Celsius et environ 1200°C, pendant quelques minutes à quelques heures.
De manière alternative, l'étape d'assemblage pourra consister en une autre technique de collage connue de l'homme de l'art comme par exemple un collage eutectique, un collage anodique, un collage métallique, un collage par thermocompression, un collage polymère, un collage adhésif, un collage via une couche de verre (glass-frit), etc.
La cinquième étape du procédé consiste en l'amincissement de la face arrière 12 du substrat donneur 10 pour former une couche utile 100 présentant une première face 11 disposée sur la couche intermédiaire 30 et une seconde face 12' libre (figure Id) . L'épaisseur de cette couche utile 100, dite épaisseur utile, est avantageusement supérieure à 3 microns car elle sera utilisée pour la fabrication de microsystèmes électromécaniques (MEMS) nécessitant des épaisseurs typiquement comprises entre 3 microns et 50 microns. Bien sur, cette fourchette d'épaisseurs n'est donnée qu'à titre indicatif et des épaisseurs plus faibles ou en particulier plus importantes pourraient être réalisées dans le cadre de l'invention. L'étape d'amincissement pourra par exemple consister en un rodage mécanique (« grinding » selon la terminologie anglo-saxonne) utilisant différentes granulométries de roues diamantées et en un polissage à sec ou mécano-chimique. Il pourra également faire intervenir des étapes de gravure chimique sèche ou humide et/ou des étapes de nettoyage. La structure 400 comprend alors la couche utile 100, disposée sur la couche intermédiaire 30, elle-même disposée sur le substrat support 20. La structure 400 selon l'invention présente préférentiellement sur la face 12', un niveau de rugosité inférieur à 0,5nm RMS (par mesure AFM, « Atomic Force Microscope », sur une surface balayée de 1x1 micron ou 5x5 microns) . Ce niveau de finition de surface est compatible avec des étapes subséquentes de photolithographie et de gravure impliquées dans la fabrication de dispositifs faisant notamment appel à des technologies micro électroniques .
Premier mode de réalisation de l'invention
Selon un premier mode de réalisation, illustré sur la figure 2a, le substrat donneur 10 comprend un substrat initial 1, une couche d'arrêt enterrée 2 et une première couche 3 (désignée par la suite couche active fine 3) , la couche d'arrêt 2 étant intercalée entre le substrat initial 1 et la couche active fine 3. A titre d'exemple, le substrat initial 1 pourra être composé de silicium, de silicium germanium, de germanium, etc.
Selon une première variante, la couche d'arrêt 2 peut être élaborée par implantation ionique d'espèces telles que par exemple le bore, le germanium, l'oxygène, l'azote ou le carbone. Les espèces implantées forment alors à la profondeur d'implantation une couche de composition et/ou de structure cristalline différente de celle (s) du substrat initial 1, qui constitue ladite couche d'arrêt 2 enterrée. La profondeur d'implantation définit également l'épaisseur de la couche active fine 3, dite première épaisseur, au-dessus de la couche d'arrêt 2. Préférentiellement, la première épaisseur sera inférieure à 1 micron ; avantageusement elle sera même inférieure à 0,5 micron. En effet, cette couche active fine 3 est destinée, dans la structure 400, à la fabrication des nanosystêmes électromécaniques intégrés (NEMS) du dispositif. Ce type de composant nécessite des épaisseurs de couche active fines et uniformes pour garantir un bon niveau de sensibilité et de précision. Selon cette première variante du premier mode de réalisation, la couche active fine peut avoir une première épaisseur définie à +/-1% compte tenu de la très bonne uniformité d'implantation. La couche active fine 3 est ici constituée du même matériau que celui du substrat initial 1 puisque formé par une couche superficielle de celui-ci. Pour améliorer la cristallinité de la couche active fine 3, on pourra accessoirement appliquer un traitement thermique favorisant sa reconstruction ou sa recristallisation.
Selon une deuxième variante, la couche d'arrêt 2 peut être élaborée par implantation ionique d'espèces telles que par exemple l'hydrogène et/ou l'hélium et/ou l'argon. Ces espèces gazeuses vont former une couche enterrée fragile comportant des micro-cavités aptes à se développer sous l'effet d'un traitement thermique. Avantageusement, cette implantation sera réalisée localement, dans des premières zones pré-définies 110. Après la réalisation de la cinquième étape du procédé selon l'invention (étape e) d'amincissement de la face arrière du substrat donneur), l'application d'un traitement thermique provoquera l'exfoliation de la partie de la couche utile 100 située entre sa face libre et la couche d'arrêt enterrée 2, au niveau des premières zones 110. Cette variante est un mode particulier de réalisation de l'invention / tous les autres modes de réalisation, comme nous le verrons dans la suite de la description, sont basés sur le retrait de la partie de la couche utile 100 située entre sa face libre et la couche d'arrêt enterrée 2, au niveau des premières zones 110, par des techniques de gravure.
Selon une troisième variante, la couche d'arrêt 2 peut être formée sur la face avant d'un substrat initial 1, par l'élaboration d'une couche de composition chimique et/ou de structure cristalline différente de celles dudit substrat 1. Une telle couche peut être élaborée par croissance épitaxiale, par exemple dans le cas d'une couche de silicium dont le dopage ou la composition serai(en)t significativement différent(s) du dopage et de la composition d'un substrat initial 1 en silicium. Elle peut également être élaborée par dépôt.
Sans que cela soit limitatif, la couche d'arrêt enterrée pourra ainsi comprendre un matériau choisi parmi le silicium fortement dopé, le silicium germanium, le germanium, le carbure de silicium, un composé comprenant plusieurs éléments choisis parmi le silicium le germanium, le carbone et 1'étain.
Selon cette troisième variante, après l'élaboration de la couche d'arrêt 2, la couche active fine 3 d'épaisseur contrôlée est formée, par exemple, par croissance épitaxiale ou par dépôt sur la couche d'arrêt 2. Il est avantageux que la couche active fine 3 présente une bonne qualité cristalline, les propriétés des couches monocristallines étant habituellement plus favorables que celles des poly-cristaux ou des matériaux amorphes. Préférentiellement, la couche d'arrêt 2 présentera donc une structure cristalline compatible avec la croissance d'une couche active fine 3 monocristalline. Pour améliorer la cristallinité de la couche active fine 3 après sa formation, on pourra par ailleurs appliquer un traitement thermique de recristallisation. Selon cette troisième variante du premier mode de réalisation, la couche active fine 3 a une première épaisseur dont la non-uniformité est inférieure à 5%.
Dans certains cas, il sera avantaqeux que la couche active fine 3 soit constituée du même matériau que celui du substrat initial 1, et présentant sensiblement le même niveau de dopage (par exemple du silicium monocristallin de résistivité donnée). Alternativement, la couche active fine 3 pourra être constituée d'un matériau différent ou de composition différente de celui du substrat initial 1, par exemple, une couche active fine 3 en silicium pourra présenter un dopage significativement différent en type (p,n) ou en quantité. La couche active fine 3 pourra également être un alliage silicium germanium, avec comme degré de liberté supplémentaire de choisir des teneurs en germanium variables.
Pour l'une ou l'autre des variantes énoncées de fabrication de la couche d'arrêt 2, celle-ci pourra présenter une épaisseur, dite troisième épaisseur, comprise entre 0, 01 micron et 2 microns.
Avantageusement selon le premier mode de réalisation de l'invention, la couche active fine 3 est continue sur toute l'étendue du substrat donneur 10. Cette configuration est favorable à un rendement élevé à l'étape d'assemblage du procédé selon l'invention, car elle n'induit pas de topologie de surface.
Selon les première et troisième variantes énoncées précédemment, la couche d'arrêt 2 est également continue sur toute l'étendue du substrat initial 1. Cette configuration permet une grande flexibilité de fabrication des dispositifs sur la structure 400 selon l'invention (figure 2b) . En effet, lors des étapes subséquentes de fabrication des dispositifs avec micro et nanosystèmes intégrés sur la structure 400, il n'existe pas, dans cette configuration, de contrainte d'alignement du substrat 400 pour accéder à des zones locales où une couche d'arrêt enterrée est définie.
Selon le premier mode de réalisation de l'invention, la structure 400 comprend ainsi la couche utile 100 disposée sur la couche intermédiaire 30, elle-même disposée sur le substrat support 20 (figure 2b) . La couche utile 100 est composée, en partant de sa face 12', d'une deuxième couche 4 (désignée par la suite couche active épaisse 4), de la couche d'arrêt 2 enterrée, et de la couche active fine 3 disposée sur la couche intermédiaire 30. La couche active épaisse 4 présente une épaisseur, dite deuxième épaisseur, avantageusement supérieure à la première épaisseur de la couche active fine 3. Cette structure 400 est adaptée à la fabrication de dispositifs avec nano et microsystèmes intégrés. En effet, la couche utile 100 est destinée à conserver son épaisseur utile sur une partie de la structure pour les microsystèmes du dispositif final, tandis que seule la couche active fine 3 demeurera sur une autre partie de la structure pour les nanosystèmes du dispositif final.
Le procédé de fabrication selon le premier mode de réalisation de l'invention comprend en outre une étape de retrait local, dans des premières zones 110 de la structure 400, de la couche active épaisse 4 délimitée par le seconde face 12' et la couche d'arrêt 2 enterrée (figure 2c).
Comme énoncé précédemment avec la deuxième variante de couche d'arrêt 3, ce retrait peut consister en l'exfoliation locale de la couche active épaisse 4, du fait de la présence d'une couche fragile enterrée localement au niveau des premières zones 110, en lieu et place de ladite couche d'arrêt 2 enterrée. Un traitement thermique est avantageusement réalisé pour faire croitre les cavités et micro-fissures dans la couche fragile et mener au détachement local de la couche active épaisse 4 au niveau des premières zones 110. Cette variante correspond à un mode de mise en œuvre particulier qui ne sera pas évoqué plus en détail dans la suite de cette description.
Selon les première et troisième variantes de couche d'arrêt 2, le retrait local, dans les premières zones 110, de la couche active épaisse 4 est effectué par gravure de la couche utile 100 de la structure 400, jusqu'à la couche d'arrêt 2 enterrée (figure 2c). Cette étape de gravure sera nommée GCAE (pour gravure couche active épaisse) dans la suite de la description pour plus de clarté.
Les premières zones 110 sur la face 12' de la structure 400 pourront être définies par une étape de photolithographie, puis gravées par attaque chimique humide ou sèche. La présence de la couche d'arrêt 2 enterrée permet un arrêt sélectif de la gravure sur cette dernière, sans affecter la qualité ou l'uniformité de la couche active fine 3.
La couche utile 100 de la structure 410 ainsi obtenue ne comporte pas la couche active épaisse 4 dans les premières zones 110, mais uniquement la couche d'arrêt 2 et la couche active fine 3. Les premières zones 110 correspondent aux zones dans lesquelles les nanosystèmes électromécaniques (NEMS) seront élaborés.
Le procédé de fabrication peut en outre comprendre une autre étape de gravure de la couche d'arrêt 2 (étape nommée GCA pour gravure couche d'arrêt) de sorte que la couche utile 100 ne comporte que la couche active fine 3 dans tout ou partie des premières zones 110, comme illustré sur la figure 2d. La couche d'arrêt 2 selon l'invention est choisie de sorte que sa gravure soit sélective vis-à-vis de la couche active fine 3.
La structure 410' ainsi obtenue peut ensuite être soumise à une nouvelle étape de gravure de la première épaisseur de la couche active fine 3 (étape nommée GCAF pour gravure couche active fine), jusqu'à la couche intermédiaire 30, dans au moins un premier motif 111, situé dans les premières zones 110 (figure 2e). Le premier motif 111 sera par exemple défini par photolithographie, avant d'appliquer une attaque chimique sèche ou humide ou tout autre technique permettant la gravure de la couche active fine 3. Le premier motif 111 définit un composant NEMS. Ce composant fonctionne avec une partie suspendue, destinée à être mobile dans le dispositif final : cette partie suspendue sera élaborée à partir d'une membrane 112 de la couche active fine 3, définie par le (ou les) premier(s) motif(s) 111 et qui sera libérée au cours d'une prochaine étape du procédé.
La structure 410'', comportant le au moins un premier motif 111 dans les premières zones 110, peut être soumise à une autre étape de gravure selon le procédé de fabrication de l'invention. Cette étape consiste en la gravure de l'épaisseur utile de la couche utile 100 (étape nommée CCU pour gravure couche utile), jusqu'à la couche intermédiaire 30, dans au moins un deuxième motif 121, situé dans des deuxièmes zones 120, pour obtenir la structure 420 (figure 2f) . Le deuxième motif 121 sera par exemple défini par photolithographie, avant d'appliquer une attaque chimique sèche ou humide ou tout autre technique permettant la gravure de la couche utile 100, soit la gravure successive de la couche active épaisse 4, de la couche d'arrêt 2 et de la couche active fine 3. Le deuxième motif 121 définit un composant MEMS. Ce composant fonctionne avec une partie suspendue : cette dernière sera élaborée à partir d'une membrane 122 définie par le (ou les) deuxième(s) motif(s), et qui sera libérée au cours d'une prochaine étape de gravure du procédé.
Alternativement, l'étape de gravure GCU pourra être réalisée avant l'étape GCAF ou encore la gravure de la couche active fine 3 effectuée au cours de l'étape GCU pourra être réalisé en même temps que la gravure GCAF.
La prochaine étape de gravure du procédé consiste en un retrait de la couche intermédiaire 30 (étape nommée GCI pour gravure couche intermédiaire) dans au moins une partie 31 des premières zones 110 et des deuxièmes zones 120 de la structure, pour libérer au moins une membrane 112 de la couche active fine 3 et au moins une membrane 122 de la couche utile 100 : la structure 430 est ainsi obtenue (figure 2g). La couche intermédiaire 30 selon l'invention est choisie de sorte que sa gravure soit au moins sélective vis-à-vis du substrat support 20 et de la couche active fine 3.
Deuxième mode de réalisation de l'invention
Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur la figure 3a, le substrat donneur 10 comprend un substrat initial 1 et une première couche 3 (désignée par la suite couche active fine 3) présentant une première épaisseur. La couche active fine 3 est composée d'un matériau de nature différente de celui du substrat initial 1 : cette différence est suffisamment significative pour que l'interface entre ces deux matériaux joue le rôle de couche d'arrêt 2. A titre d'exemple, le substrat initial 1 pourra être en silicium et la couche active fine en silicium germanium déposé sur le substrat initial 1. Selon un autre exemple, le substrat initial 1 pourra être en silicium et la couche active fine 3 en silicium fortement dopé, dopage qui pourra par ailleurs être directement exploité pour les propriétés électriques des membranes 112 qui seront formées dans la couche active fine 3.
La nature différente de ces matériaux leur confère des propriétés de gravure également différentes. Dans le domaine de la microélectronique en général et des dispositifs avec microsystèmes électromécaniques en particulier, la gravure sélective d'un matériau par rapport à un autre est une opération très répandue. On pourra ici se reposer sur les techniques à disposition de l'homme de l'art, voir par exemple chapitres 7 et 8 de l'ouvrage « MEMS Materials and Processes Handbook », Reza Ghodssi · Pinyen Lin, Editons, Springer, ISSN 1936-4407 ISBN 978-0-387-47316-1)
Parmi les gravures les plus utilisées pour enlever sélectivement du silicium, on trouvera par exemple, pour ce qui est de la gravure humide en solution liquide, des solutions de KOH, NaOH, NH40H, TMAH, EDP, N2H4, HF/HN03, HF/HN03/acide acétique. D'autres options et variantes sont également à disposition de l'homme de l'art : gravures plasmas, par faisceau d'ions, électrochimiques, assistées par faisceau lumineux ou non.
Sans que cela soit limitatif, la couche active fine 3 pourra comprendre un matériau choisi parmi le silicium, le silicium germanium, le germanium, le matériau du substrat initial 1 étant lui choisi d'une nature ou d'un dopage différent.
Préférentiellement, la première épaisseur est inférieure à 1 micron, voire à 0,5 micron ; comme précédemment énoncé, cette couche active fine 3 est destinée, dans la structure 400 (figure 3b), à la fabrication des nanosystèmes électromécaniques intégrés (NEMS) du dispositif, nécessitant des épaisseurs contrôlées et fines de couche active.
Avantageusement, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, la couche active fine 3 est continue sur toute l'étendue du substrat donneur 10. Cette configuration est favorable à un rendement élevé à l'étape d'assemblage du procédé selon l'invention, car elle n'induit pas de topologie de surface.
Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, la structure 400 comprend ainsi la couche utile 100 disposée sur la couche intermédiaire 30, elle-même disposée sur le substrat support 20 (figure 3b) . La couche utile 100 est composée, en partant de sa face 12' : • d'une deuxième couche 4 (désignée par la suite couche active épaisse 4), • de la couche d'arrêt 2 enterrée correspondant à l'interface entre la couche active épaisse 4 et la couche active fine 3, • et de la couche active fine 3 disposée sur la couche sacrificielle 30.
La couche active épaisse 4 présente une épaisseur, dite deuxième épaisseur, supérieure à la première épaisseur de la couche active fine 3. Cette structure 400 est adaptée à la fabrication de dispositifs avec nano et microsystémes intégrés : la couche utile 100 conservera son épaisseur utile dans une partie de la structure pour les microsystémes (MEMS) du dispositif final, seule la couche active fine demeurera dans une autre partie de la structure pour les nanosystémes (NEMS) du dispositif final.
Le procédé de fabrication selon le deuxième mode de réalisation de l'invention comprend en outre l'étape GCAE de gravure de la couche active épaisse 4 de la structure 400, jusqu'à la couche active fine 3, dans des premières zones 110 de la structure 400. Les premières zones 110 sur la face 12' de la structure pourront être définies par une étape de photolithographie, puis gravées par attaque chimique humide ou sèche. L'interface entre la couche active épaisse 4 et la couche active fine 3 joue le rôle de couche d'arrêt 2 enterrée, permettant un arrêt sélectif de la gravure sur la couche active fine 3, sans endommagement de celle-ci.
La couche utile 100 de la structure 410 ainsi obtenue (figure 3c) ne comporte pas la couche active épaisse 4 dans les premières zones 110, mais uniquement la couche active fine 3. Les premières zones 110 correspondent aux zones dans lesquelles les nanosystèmes électromécaniques (NEMS) seront élaborés.
Le procédé de fabrication selon le deuxième mode de réalisation ne comprend donc pas l'étape GCA de retrait local de la couche d'arrêt 2 décrite dans le premier mode de réalisation, celle-ci consistant en l'interface entre la couche active épaisse 4 et la couche active fine 3.
La structure 410 peut ensuite être soumise à l'étape GCAF de gravure de la première épaisseur de la couche active fine 3, jusqu'à la couche intermédiaire 30, dans au moins un premier motif 111, situé dans les premières zones 110 : cela donne lieu à la structure 410'' illustrée sur la figure 3d. Le premier motif 111 sera par exemple défini par photolithographie, avant d'appliquer une attaque chimique sèche ou humide ou tout autre technique permettant la gravure de la couche active fine 3. Le premier motif 111 définit un composant NEMS. Ce composant fonctionne avec une partie suspendue : cette dernière sera élaborée à partir d'une membrane 112 de la couche active fine 3, définie par le (ou les) premier (s) motif (s) 111 et qui sera libérée au cours de l'étape CCI de gravure du procédé.
La structure 410'', comportant le premier motif 111 dans les premières zones 110, peut être soumise à l'étape GCU de gravure selon le procédé de fabrication de l'invention, qui consiste en la gravure de l'épaisseur utile de la couche utile 100, jusqu'à la couche intermédiaire 30, dans au moins un deuxième motif 121, situé dans des deuxièmes zones 120 de la structure, pour obtenir la structure 420 (figure 3e). Le deuxième motif 121 sera par exemple défini par photolithographie, avant d'appliquer une attaque chimique sèche ou humide ou tout autre technique permettant la gravure de la couche utile 100, soit la gravure successive de la couche active épaisse 4, de la couche d'arrêt 2 et de la couche active fine 3. Le deuxième motif 121 définit un composant MEMS. Sa partie suspendue sera élaborée à partir d'une membrane 122 de la couche utile 100 définie par le (ou les) deuxième (s) motif (s) 121, et qui sera libérée au cours l'étape CCI de gravure du procédé.
Alternativement, l'étape de gravure GCU pourra être réalisée avant l'étape GCAF ou encore la gravure de la couche active fine 3 effectuée au cours de l'étape GCU pourra être réalisé en même temps que la gravure GCAF. L'étape GCI de gravure consiste en un retrait de la couche intermédiaire 30 dans au moins une partie 31 des premières zones 110 et des deuxièmes zones 120 de la structure, pour libérer au moins une membrane 112 de la couche active fine 3 et au moins une membrane 122 de la couche utile 100, donnant lieu à la structure 430 (figure 3f) . La couche intermédiaire 30 selon l'invention est choisie de sorte que sa gravure soit au moins sélective vis-à-vis du substrat support 20 et de la couche active fine 3.
Troisième mode de réalisation de l'invention
Selon un troisième mode de réalisation, illustré sur la figure 4a, le substrat donneur 10 comprend un substrat initial 1, une couche d'arrêt 2 et une première couche 3 (désignée par la suite couche active fine 3) non continue sur toute l'étendue du substrat donneur 10. Le substrat initial 1, la couche d'arrêt 2 et la couche active fine 3 peuvent être décrits, quant aux matériaux les constituant et les étapes de procédé pour leur formation, en référence au premier mode de réalisation de l'invention.
Dans le troisième mode de réalisation de l'invention, le substrat donneur 10 est soumis à une étape de définition des premiers motifs 111 sur sa face avant 11 et de gravure de la couche active fine 3 au niveau de ces premiers motifs 111, préalablement à l'assemblage au substrat support 20. L'étape de gravure (nommée GCAF-ac pour gravure couche active fine avant collage) vise ici à retirer uniquement la première épaisseur au niveau des premiers motifs 111 : la présence de la couche d'arrêt 2 sous la couche active fine 3 favorise l'arrêt net de la gravure, après attaque de la première épaisseur de la couche active fine 3. Rappelons que, dans les structures 410'', 420 et 430 selon l'invention, les premiers motifs 111 définissent, dans des premières zones 110, les nanosystèmes.
Selon le troisième mode de réalisation, le substrat donneur 10, comportant sa couche active fine 3 discontinue, est assemblé sur le substrat support 20, la couche
Intermédiaire 30 étant disposée sur l'un ou l'autre des substrats 10,20 (figure 4b). Des cavités sont ainsi présentes à l'interface de collage, en vis-à-vis des premiers motifs 111. La taille des premiers motifs 111, de l'ordre de quelques centaines de nanomètres est tout à fait compatible avec un collage direct par adhésion moléculaire et un amincissement subséquent de la face arrière 12 du substrat donneur 10 jusqu'à une épaisseur supérieure à 3 microns. Cette configuration correspond à un assemblage sur des cavités et ne nécessite pas de résorption de topologie : les préparations de surface énoncées dans le premier mode de réalisation sont applicables pour l'obtention d'une bonne qualité de collage.
Optionnellement, la couche active fine 3 pourra également être gravée au niveau des deuxièmes motifs 121, jusqu'à la couche d'arrêt 2 enterrée.
Après l'étape d'amincissement du procédé de fabrication, la structure 400 obtenue selon le troisième mode de réalisation et illustrée sur la figure 4b comprend : • le substrat support 20 ; • la couche intermédiaire 30 disposée sur le substrat support 20 / • la couche active fine 3, disposée sur la couche intermédiaire 30 / la couche fine 3 est discontinue ce qui induit la présence de cavités en vis-à-vis des premiers motifs 111 (et optionnellement en vis-à-vis des deuxièmes motifs 121) ; • la couche d'arrêt 2, disposée sur la couche active fine 3 ; • la deuxième couche 4 (désignée par la suite couche active épaisse 4), disposée sur la couche d'arrêt 2 ; la couche active épaisse 4, la couche d'arrêt enterrée 2 et la couche active fine 3 constituant la couche utile 100.
Le procédé de fabrication selon le troisième mode de réalisation de l'invention comprend en outre l'étape GCAE de gravure de la couche active épaisse 4, jusqu'à la couche d'arrêt 2 enterrée dans des premières zones 110 de la structure (figure 4c). Les premières zones 110 sur la face 12' de la structure pourront être définies par une étape de photolithographie, puis gravées par attaque chimique humide ou sèche. La présence de la couche d'arrêt 2 enterrée permet un arrêt sélectif de la gravure sur cette dernière. Cette étape de définition des premières zones 110 nécessite un alignement pour assurer un positionnement suffisamment précis des premiers motifs 111 (présents sous forme de cavités enterrées dans la structure collée) dans les premières zones 110.
La couche utile 100 de la structure 410 (figure 4c) ainsi obtenue ne comporte pas la couche active épaisse 4 dans les premières zones 110, mais uniquement la couche d'arrêt 2 et la couche active fine 3. Les premières zones 110 correspondent aux zones dans lesquelles les nanosystèmes électromécaniques (NEMS) seront élaborés.
Le procédé de fabrication peut en outre comprendre l'étape GCA de gravure de la couche d'arrêt 2 de sorte que la couche utile 100 ne comporte que la couche active fine 3 dans tout ou partie des premières zones 110, donnant lieu à la structure 410'' illustrée sur la figure 4d. La couche d'arrêt 2 selon l'invention est choisie de sorte que sa gravure soit sélective vis-à-vis de la couche active fine 3 / avantageusement, la gravure de la couche d'arrêt 2 sera également sélective vis-à-vis de la couche intermédiaire 30.
Les premiers motifs ayant été gravés précédemment sur le substrat donneur 10, le procédé selon le troisième mode de réalisation de l'invention ne comporte pas nécessairement une étape GCAF de gravure de la couche active fine 3.
La structure 410'', comportant le premier motif 111 dans les premières zones 110, peut être soumise à l'étape GCU de gravure selon le procédé de fabrication de l'invention. Cette étape consiste en la gravure de l'épaisseur utile de la couche utile 100, jusqu'à la couche intermédiaire 30, dans au moins un deuxième motif 121, situé dans des deuxièmes zones 120 de la structure, pour obtenir la structure 420 (figure 4e). Le deuxième motif 121 sera par exemple défini par photolithographie, avant d'appliquer une attaque chimique sèche ou humide ou tout autre technique permettant la gravure de la couche utile 100, soit la gravure successive de la couche active épaisse 4, de la couche d'arrêt 2 et de la couche active fine 3. Le deuxième motif 121 définit un composant MEMS. Sa partie suspendue sera élaborée à partir d'une membrane 122 de la couche utile 100, définie par le (ou les) deuxième(s) motif(s) et qui sera libérée au cours l'étape CCI de gravure du procédé. L'étape CCI de gravure consiste en un retrait de la couche intermédiaire 30 dans au moins une partie 31 des premières zones 110 et des deuxièmes zones 120 de la structure, pour libérer au moins une membrane 112 de la couche active fine 3 et au moins une membrane 122 de la couche utile 100, donnant lieu à la structure 430 (figure 4f) . La couche intermédiaire 30 selon l'invention est choisie de sorte que sa gravure soit au moins sélective vis-à-vis du substrat support 20 et de la couche active fine 3.
Variantes de mise en œuvre de l'invention
Selon une variante de mise en œuvre pouvant s'appliquer au premier, au deuxième ou au troisième mode de réalisation de l'invention, le substrat support 20 peut comporter une couche 21 de composants microélectroniques, actifs ou passifs (figure 5a) . La couche 21 peut également comporter d'autres types de composants, par exemple des composants optoélectroniques ou encore d'autres types de capteurs, voire d'autres dispositifs MEMS intégrés.
Une couche d'encapsulation 22 sera préférentiellement présente sur la couche de composants 21. Cette couche 22 est planarisée préalablement à l'étape d'assemblage du procédé, de manière à conférer à la surface de la couche 22 les propriétés requises de planéité et de rugosité pour un collage direct de bonne qualité. Un substrat donneur, par exemple présentant les caractéristiques décrites dans le premier mode de réalisation de l'invention, est illustré sur la figure 5b. Il comporte en plus sur sa face avant 11, la couche intermédiaire 30.
Le procédé de fabrication selon l'invention prévoit un assemblage des substrats donneur (10) et support (20), par exemple par adhésion moléculaire. Selon une variante, l'étape d'assemblage peut consister en un collage via une couche de matière adhésive. Cette variante peut notamment être utilisée lorsque les étapes subséquentes de fabrication des dispositifs sont réalisées à basse température, évitant ainsi de dégrader la couche adhésive. L'homme de l'art pourra également faire appel à d'autres techniques connues de collage de substrats, comme par exemple le collage eutectique ou encore le collage polymère, et le collage par thermo-compression.
La structure 430 illustrée sur la figure 5c comprend un substrat support 20, sur lequel est disposée une couche 21 de composants, encapsulée par une couche 22. La couche intermédiaire 30 est disposée sur la couche d'encapsulation 22, et a été localement gravée pour libérer les parties suspendues des NEMS et des MEMS respectivement dans tout ou partie des premières zones 110 et des deuxièmes zones 120. De manière alternative, la couche d'encapsulation 22 pourra remplacer la couche intermédiaire 30.
La couche utile 100 vient ensuite : dans des premières zones 110 de la structure 430 comportant les nanosystèmes, la couche utile 100 ne comprend que la couche active fine 3 (formant notamment au moins une membrane suspendue 112 du composant NEMS) ; dans des deuxièmes zones 120, la couche utile 100 comprend la couche active épaisse 4, disposée sur la couche d'arrêt 2, elle-même disposée sur la couche active fine 3 (formant notamment au moins une membrane suspendue 122 du composant MEMS).
Les dispositifs avec nano et microsystèmes électromécaniques intégrés pourront être connectés aux composants microélectroniques sous-jacents, par exemple grâce à des tranchées conductrices d'interconnexion.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation et aux exemples décrits, et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
Le procédé et les structures selon invention ont été décrits en référence à un dispositif visant à co-intégrer des NEMS et de MEMS sur une même structure. L'invention n'est pas limitée à cette application ; le procédé et la structure (400, 410, 410', 410'', 420, 430) selon l'invention pourront être utilisés pour la fabrication de microsystèmes dans le domaine de la micro-électronique, de l'optoélectronique, de la micromécanique, etc.
Elle pourra par exemple procurer des avantages dans le domaine de la micro-fluidique, qui peut nécessiter la gravure de cavités ou de canaux à différents niveaux dans l'épaisseur d'une couche utile 100. La présence de la couche d'arrêt enterrée 2 entre la couche active épaisse 4 et la couche active fine 3 pourra permettre d'élaborer des canaux à au moins deux niveaux dans la couche utile 100.
Selon les applications, la couche intermédiaire 30 pourra ou pas être utilisée comme une couche sacrificielle. L'invention pourra également procurer des avantages dans le domaine de la photonique pour réaliser sur un même substrat SOI, dans la couche utile 100, des fonctions de guidage de la lumière dans la couche active épaisse 4 et des fonctions de couplage entre un faisceau lumineux incident porté par une fibre optique et les structures guide d'onde. grâce à la présence d'une alternance de zones d'épaisseur variable dans la couche utile 100. Dans ce cas d'application, les couches actives fine 3 et épaisse 4, la couche d'arrêt 2 et la couche Intermédiaire 30 seront également choisies en fonction de leurs propriétés optiques. La couche Intermédiaire 30 n'aura dans ce cas pas la fonction de couche sacrificielle.
Claims (25)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une structure (410, 410', 410'', 420, 430) comprenant : a) La fourniture d'un substrat donneur (10) comportant une face avant (11) et une face arriére (12) ; b) La fourniture d'un substrat support (20) ; c) La formation d'une couche intermédiaire (30) sur la face avant (11) du substrat donneur (10) ou sur le substrat support (20) ; d) L'assemblage du substrat donneur (10) et du substrat support (20) pour disposer la couche intermédiaire (30) entre les deux substrats ; e) L'amincissement de la face arriére (12) du substrat donneur (10) pour former une couche utile (100), d'une épaisseur utile, présentant une première face (11) disposée sur la couche intermédiaire (30) et une seconde face libre (12') / Le procédé étant caractérisé en ce que : • le substrat donneur (10) comprend une couche d'arrêt (2) enterrée et une couche active fine (3) présentant une première épaisseur inférieure à l'épaisseur utile, entre la face avant (11) du substrat (10) et la couche d'arrêt (2) / • après l'étape e) , le procédé comprend le retrait dans des premières zones (110) de la structure (410, 410', 410'', 420, 430), d'une couche active épaisse (4) délimitée par la seconde face libre (12') de la couche utile (100) et la couche d'arrêt (2).
- 2. Procédé de fabrication d'une structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon la revendication précédente, dans lequel la couche active fine (3) est continue sur toute l'étendue du substrat donneur (10).
- 3. Procédé de fabrication d'une structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon la revendication 1, selon lequel la couche active fine (3) est non continue sur toute l'étendue du substrat donneur (10).
- 4. Procédé de fabrication d'une structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des revendications précédentes, selon lequel l'épaisseur utile est supérieure à 3 microns.
- 5. Procédé de fabrication d'une structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première épaisseur est inférieure à 20% de l'épaisseur utile.
- 6. Procédé de fabrication d'une structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première épaisseur est inférieure à 1 micron.
- 7. Procédé de fabrication d'une structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche d'arrêt (2) est formée par implantation ionique.
- 8. Procédé de fabrication d'une structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon la revendication précédente, dans lequel les espèces implantées sont choisies parmi l'hydrogène, l'hélium, l'argon, le bore, l'oxygène, l'azote et le carbone.
- 9. Procédé de fabrication d'une structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le substrat donneur (10) est élaboré par : • La formation d'une couche, sur la face avant d'un substrat initial (1), de composition chimique ou de structure cristalline différente de celle dudit substrat (1), formant la couche d'arrêt (2) / • La formation d'une couche active fine (3) d'épaisseur contrôlée sur ladite couche d'arrêt (2).
- 10. Procédé de fabrication d'une structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des revendications précédentes, comprenant : • La gravure de la couche d'arrêt (2) de sorte que la couche utile (100) ne comporte que la couche active fine (3) dans les premières zones (110) ; • La gravure de la première épaisseur de la couche active fine (3) dans des premiers motifs (111), dans les premières zones (110) ; • La gravure de l'épaisseur utile de la couche utile (100) dans des deuxièmes motifs (121), dans des deuxièmes zones (120) ; • Le retrait de la couche intermédiaire (30) dans au moins une partie (31) des premières zones (110) et des deuxièmes zones (120) de la structure, pour libérer au moins une membrane (112) de la couche active fine (3) et au moins une membrane (122) de la couche utile (100).
- 11. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) comprenant : ♦ un substrat support (20) ; ♦ une couche intermédiaire (30) disposée sur le substrat support (20) / ♦ une couche utile (100) dont une première face (11) est disposée sur la couche intermédiaire (30) et dont une seconde face {12') est libre, présentant une épaisseur utile ; La structure étant caractérisé en ce que : • la couche utile (100) comporte une couche d'arrêt (2) enterrée délimitant avec la première face (11) une couche active fine (3) présentant une première épaisseur, la couche d'arrêt (2) enterrée délimitant avec la deuxième face (12') une couche active épaisse (4) présentant une deuxième épaisseur supérieure à la première épaisseur ; • la couche utile (100) comporte uniquement la couche d'arrêt (2) et la couche active fine (3) ou uniquement la couche active fine (3) dans des premières zones (110) de la structure.
- 12. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon la revendication précédente, dans laquelle la couche active fine (3) est continue sur toute l'étendue de la structure.
- 13. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon la revendication 11, dans laquelle la couche active fine (3) est non continue sur toute l'étendue de la structure.
- 14. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des trois revendications précédentes, dans laquelle la première épaisseur est inférieure à 20% de l'épaisseur utile.
- 15. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des quatre revendications précédentes, dans laquelle la couche d'arrêt (2) enterrée est continue sur toute l'étendue de la structure.
- 16. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des cinq revendications précédentes, dans laquelle la couche active fine (3) présente une uniformité d'épaisseur meilleure que 5% sur toute l'étendue de la structure.
- 17. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des six revendications précédentes, dans laquelle la couche active fine (3) est constituée du même matériau que celui de la couche active épaisse (4).
- 18. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des revendications 11 à 16, dans laquelle la couche active fine (3) est constituée d'un matériau différent de celui de la couche active épaisse (4).
- 19. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des huit revendications précédentes, dans laquelle la couche active fine (3) comprend un matériau choisi parmi le silicium, le silicium germanium, le germanium.
- 20. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des neuf revendications précédentes, dans laquelle la couche active épaisse (4) comprend un matériau choisi parmi le silicium, le silicium germanium, le germanium.
- 21. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des dix revendications précédentes, dans laquelle la couche intermédiaire (30) comprend un matériau choisi parmi l'oxyde de silicium, le nitrure de silicium, 1'oxy-nitrure de silicium, un composé silicium germanium, le silicium poreux, le silicium comprenant des microcavités et/ou fissures remplies de vide ou d'espèces gazeuses, le silicium contenant des nanoparticules.
- 22. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des onze revendications précédentes, dans laquelle la couche d'arrêt (2) enterrée comprend un matériau choisi parmi le silicium fortement dopé, le silicium germanium, le germanium, le carbure de silicium, un composé comprenant plusieurs éléments choisis parmi le silicium, le germanium, le carbone et l'étain.
- 23. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des douze revendications précédentes, dans laquelle la couche d'arrêt (2) enterrée présente une troisième épaisseur comprise entre 0,01 micron et 2 microns.
- 24. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des treize revendications précédentes, dans laquelle le substrat support (20) est composé d'un matériau choisi parmi le silicium, le verre, le saphir, le carbure de silicium, l'alumine, le nltrure d'aluminium, les céramiques.
- 25. Structure (410, 410', 410'', 420, 430) selon l'une des quatorze revendications précédentes, dans laquelle le substrat support (20) comprend une couche (21) de composants microélectroniques, optoélectroniques ou de capteurs.
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