FR3069953A1 - METHOD FOR PRODUCING A HETEROSTRUCTURE WHOSE CRYSTALLINE LAYER HAS A PREDETERMINED MECHANICAL STRESS - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING A HETEROSTRUCTURE WHOSE CRYSTALLINE LAYER HAS A PREDETERMINED MECHANICAL STRESS Download PDF

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de réalisation d'une hétérostructure (10) formée d'un empilement de couches (11, 12, 13) dont au moins une couche d'intérêt (13) présentant un coefficient de dilatation thermique aci, comportant les étapes suivantes : ? fourniture d'une couche support (11) présentant un coefficient de dilatation thermique acs prédéterminé ; ? assemblage, sur la couche support (11), d'une couche intermédiaire (12) en un matériau à transition vitreuse ; ? assemblage, sur la couche intermédiaire (12), de la couche d'intérêt (13) ; o traitement thermique de l'hétérostructure (10), pour l'amener à une température Tr supérieure ou égale à la température de transition Tg ; o refroidissement de l'hétérostructure (10), pour l'amener à une température finale prédéterminée Tf inférieure à la température de transition Tg.The invention relates to a method for producing a heterostructure (10) formed of a stack of layers (11, 12, 13) of which at least one layer of interest (13) having a coefficient of thermal expansion aci, comprising the following steps:? providing a support layer (11) having a predetermined coefficient of thermal expansion acs; ? assembling, on the support layer (11), an intermediate layer (12) of a glass transition material; ? assembling, on the intermediate layer (12), the layer of interest (13); o heat treatment of the heterostructure (10), to bring it to a temperature Tr greater than or equal to the transition temperature Tg; o cooling the heterostructure (10) to bring it to a predetermined final temperature Tf lower than the transition temperature Tg.

Description

PROCEDE DE REALISATION D’UNE HETEROSTRUCTURE DONT UNE COUCHE CRISTALLINE PRESENTE UNE CONTRAINTE MECANIQUE PREDETERMINEEPROCESS FOR PRODUCING A HETEROSTRUCTURE IN WHICH A CRYSTALLINE LAYER HAS A PREDETERMINED MECHANICAL CONSTRAINT

DOMAINE TECHNIQUE [001] Le domaine de l’invention est celui de la réalisation d’une hétérostructure formée d’un empilement de couches, dont une couche d’intérêt qui présente une contrainte mécanique d’une valeur prédéterminée. L’invention s’applique en particulier à la réalisation d’un dispositif microélectronique ou optoélectronique comportant une telle hétérostructure.TECHNICAL FIELD [001] The field of the invention is that of the production of a heterostructure formed of a stack of layers, including a layer of interest which has a mechanical stress of a predetermined value. The invention applies in particular to the production of a microelectronic or optoelectronic device comprising such a heterostructure.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [002] Dans diverses applications microélectroniques ou optoélectroniques, il peut être avantageux de réaliser une hétérostructure dont une couche cristalline d’intérêt présente une contrainte mécanique prédéterminée. Il peut s’agir, à titre illustratif, d’une couche contrainte en tension réalisée à base de germanium, qui trouve une application, par exemple, dans les transistors haute performance où la contrainte subie par le matériau à base de germanium entraîne une augmentation de la vitesse de déplacement des porteurs de charge, améliorant ainsi les performances d’un tel transistor. Une autre application peut être les sources de lumière telles que les lasers à pompage électrique, dans lesquelles la couche émissive à base de germanium peut présenter une structure de bandes d’énergie directe par l’application d’une contrainte en tension d’une valeur suffisante.STATE OF THE PRIOR ART In various microelectronic or optoelectronic applications, it may be advantageous to produce a heterostructure in which a crystalline layer of interest has a predetermined mechanical stress. It may be, by way of illustration, a tension-constrained layer produced on the basis of germanium, which finds application, for example, in high-performance transistors where the stress undergone by the germanium-based material causes an increase the speed of movement of the charge carriers, thereby improving the performance of such a transistor. Another application can be light sources such as electrically pumped lasers, in which the germanium-based emissive layer can have a structure of direct energy bands by applying a voltage stress of a value sufficient.

[003] L’article de Reboud et al. inititulé Structural and optical properties of 2oonm germanium-on-isulator (GeOI) substrates for Silicon photonics applications, Proc. SPIE 9367, Silicon Photonics X, 936714 (2015), décrit un exemple de procédé de réalisation d’une hétérostructure GeOI dont la couche d’intérêt, ici une couche de germanium, subit une contrainte mécanique en tension. Pour cela, on effectue tout d’abord la croissance épitaxiale d’une couche épaisse de germanium à partir d’un substrat de croissance en silicium. La couche de germanium présente alors, à température ambiante, une contrainte résiduelle en tension du fait de la différence de coefficients de dilatation thermique entre le germanium et le silicium. Puis, on dépose une couche d’oxyde sur la surface libre de la couche de germanium, et on effectue dans cette dernière une implantation d’ions H+ (technologie SmartCut™). On solidarise ensuite la couche d’oxyde recouvrant la couche de germanium avec une couche d’oxyde d’un substrat poignée en silicium. On sépare la couche de germanium en deux parties, au niveau de la zone fragilisée par l’implantation d’ions H+. On obtient ainsi une hétérostructure formée d’un empilement comportant le substrat en silicium, la couche d’oxyde et la couche de germanium qui présente alors une contrainte résiduelle en tension. Cependant, la couche de germanium ainsi transférée peut comporter des défauts structuraux de sa structure cristalline, tels que des dislocations traversantes issues de la différence de paramètres de maille entre la couche épitaxiée en germanium et le substrat de croissance en silicium.[003] The article by Reboud et al. titled Structural and optical properties of 2oonm germanium-on-isulator (GeOI) substrates for Silicon photonics applications, Proc. SPIE 9367, Silicon Photonics X, 936714 (2015), describes an example of a process for producing a GeOI heterostructure whose layer of interest, here a layer of germanium, undergoes a mechanical stress in tension. For this, the epitaxial growth of a thick layer of germanium is first of all carried out from a silicon growth substrate. The germanium layer then has, at room temperature, a residual stress in tension due to the difference in thermal expansion coefficients between germanium and silicon. Then, an oxide layer is deposited on the free surface of the germanium layer, and an implantation of H + ions is carried out in the latter (SmartCut ™ technology). The oxide layer covering the germanium layer is then joined together with an oxide layer of a silicon handle substrate. The germanium layer is separated into two parts, at the level of the zone weakened by the implantation of H + ions. One thus obtains a heterostructure formed of a stack comprising the silicon substrate, the oxide layer and the germanium layer which then has a residual stress in tension. However, the germanium layer thus transferred may contain structural defects in its crystal structure, such as through dislocations resulting from the difference in lattice parameters between the epitaxial layer of germanium and the silicon growth substrate.

[004] L’article de Rang et al. intitulé Impact of thermal armealing on Ge-on-Insulator substrate fabricated by wafer bonding, Materials Science in Semiconductor Processing, 42 (2016), 259-263, décrit un autre exemple de réalisation d’une hétérostructure GeOI, qui prévoit ici un report d’un substrat massif de germanium sur un substrat de silicium par collage oxyde-oxyde, suivi de l’obtention d’une couche de germanium par coupure du substrat de germanium au niveau d’une zone fragilisée par l’implantation préalable d’ions H+. La couche de germanium ainsi obtenue présente alors une contrainte mécanique résiduelle en tension après recuit de l’ensemble des couches. Cependant, la couche de germanium est collée par le biais de la couche d’oxyde, ici de ΓΑ12Ο3, et d’une couche de passivation en oxyde de germanium GeOx, la présence de cette dernière pouvant rendre inhomogène le champ de contraintes mécaniques de la couche de germanium suivant son épaisseur.[004] The article by Rang et al. titled Impact of thermal armealing on Ge-on-Insulator substrate fabricated by wafer bonding, Materials Science in Semiconductor Processing, 42 (2016), 259-263, describes another example of realization of a GeOI heterostructure, which here provides a report of '' a solid germanium substrate on a silicon substrate by oxide-oxide bonding, followed by obtaining a germanium layer by cutting the germanium substrate at an area weakened by the prior implantation of H ions + . The germanium layer thus obtained then has a residual mechanical stress in tension after annealing of all of the layers. However, the germanium layer is bonded through the oxide layer, here ΓΑ1 2 Ο 3 , and a germanium oxide passivation layer GeO x , the presence of the latter can make the field of mechanical stresses of the germanium layer according to its thickness.

EXPOSÉ DE L’INVENTION [005] L’invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, et plus particulièrement de proposer un procédé de réalisation d’une hétérostructure dont une couche d’intérêt présente une contrainte mécanique d’une valeur prédéterminée.PRESENTATION OF THE INVENTION The object of the invention is to remedy at least in part the drawbacks of the prior art, and more particularly to propose a method for producing a heterostructure in which a layer of interest has a constraint. mechanical of a predetermined value.

[006] Pour cela, l’objet de l’invention est un procédé de réalisation d’une hétérostructure formée d’un empilement de couches dont au moins une couche d’intérêt en un matériau cristallin présentant une valeur finale σ/ de contrainte mécanique et un coefficient de dilatation thermique otCi. Le procédé comporte les étapes suivantes :For this, the object of the invention is a method of producing a heterostructure formed of a stack of layers including at least one layer of interest in a crystalline material having a final value σ / of mechanical stress and a coefficient of thermal expansion ot C i. The process includes the following steps:

o fourniture d’une couche support présentant un coefficient de dilatation thermique acs prédéterminé ;o provision of a support layer having a coefficient of thermal expansion a cs predetermined;

o assemblage, sur la couche support, d’une couche intermédiaire en un matériau à transition vitreuse présentant une température de transition Tg prédéterminée, à laquelle la couche intermédiaire passe de manière réversible d’un état rigide à un état visqueux ;o assembly, on the support layer, of an intermediate layer of a glass transition material having a predetermined transition temperature T g , at which the intermediate layer reversibly passes from a rigid state to a viscous state;

o assemblage, sur la couche intermédiaire, de la couche d’intérêt, de façon à former une hétérostructure ;o assembly, on the intermediate layer, of the layer of interest, so as to form a heterostructure;

o traitement thermique de l’hétérostructure, pour l’amener à une température Tr supérieure ou égale à la température de transition Tg, de sorte que, la couche intermédiaire étant alors dans un état visqueux, la couche d’intérêt est dilatée sans être contrainte par la dilatation thermique de la couche support ;thermal treatment of the heterostructure, to bring it to a temperature T r greater than or equal to the transition temperature T g , so that, the intermediate layer then being in a viscous state, the layer of interest is expanded without be constrained by thermal expansion of the support layer;

o refroidissement de l’hétérostructure, pour l’amener à une température finale prédéterminée Tf inférieure à la température de transition Tg, de sorte que, la couche intermédiaire étant alors dans un état rigide, la couche d’intérêt est contrainte par la couche support à la valeur finale σ((.o cooling of the heterostructure, to bring it to a predetermined final temperature Tf lower than the transition temperature T g , so that, the intermediate layer then being in a rigid state, the layer of interest is constrained by the layer support at the final value σ ( (.

[007] Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants.Some preferred but non-limiting aspects of this process are as follows.

[008] Le procédé peut comporter une étape préalable de détermination du coefficient de dilatation thermique acs de la couche support et de la température de transition vitreuse Tg de la couche intermédiaire de sorte que la couche d’intérêt présente la valeur finale σ(( qui est fonction du produit de la différence (Tf-Tg) entre la température finale Tf et la température de transition Tg, avec la différence (aCi-acs) entre les coefficients de dilatation thermique de la couche d’intérêt et de la couche support.The method may include a prior step of determining the coefficient of thermal expansion a cs of the support layer and the glass transition temperature Tg of the intermediate layer so that the layer of interest has the final value σ ( ( which is a function of the product of the difference (Tf-T g ) between the final temperature Tf and the transition temperature T g , with the difference (a C ia cs ) between the coefficients of thermal expansion of the layer of interest and the support layer.

[009] Lors de l’étape de traitement thermique, la couche d’intérêt peut présenter une valeur de contrainte mécanique qui est fonction du produit de la différence (Tr-Ti) entre la température Tr et une température initiale Ti, avec le coefficient de dilatation thermique otCi de la couche d’intérêt.During the heat treatment step, the layer of interest may have a mechanical stress value which is a function of the product of the difference (T r -Ti) between the temperature T r and an initial temperature Ti, with the coefficient of thermal expansion ot C i of the layer of interest.

[0010] Le procédé peut comporter une étape de détermination d’une valeur maximale d’épaisseur de la couche d’intérêt de sorte que le produit de l’épaisseur maximale avec le module d’Young ECi de la couche d’intérêt soit égal au produit de l’épaisseur ecs avec le module d’Young Ecs de la couche support.The method may include a step of determining a maximum thickness value of the layer of interest so that the product of the maximum thickness with the Young's modulus E C i of the layer of interest be equal to the product of the thickness e cs with the Young's modulus E cs of the support layer.

[0011] Le procédé peut comporter une étape d’amincissement de la couche d’intérêt, préalablement à l’étape de traitement thermique, de sorte que l’épaisseur de la couche supérieure soit inférieure à l’épaisseur maximale .The method may include a step of thinning the layer of interest, prior to the heat treatment step, so that the thickness of the upper layer is less than the maximum thickness.

[0012] Le procédé peut comporter une étape de détermination d’une valeur maximale d’épaisseur de la couche intermédiaire de sorte que le produit de l’épaisseur maximale avec le module d’Young Ectv de la couche intermédiaire soit égal au produit de l’épaisseur eCi avec le module d’Young ECi de la couche d’intérêt.The method may include a step of determining a maximum thickness value of the intermediate layer so that the product of the maximum thickness with the Young's modulus E ct v of the intermediate layer is equal to the product of the thickness e C i with the Young's modulus E C i of the layer of interest.

[0013] Le procédé peut comporter une étape d’amincissement de la couche intermédiaire, préalablement à l’étape d’assemblage de la couche d’intérêt, de sorte que l’épaisseur ectv de la couche intermédiaire soit inférieure à l’épaisseur maximale .The method may include a step of thinning the intermediate layer, prior to the step of assembling the layer of interest, so that the thickness e c tv of the intermediate layer is less than the maximum thickness.

[0014] La couche intermédiaire peut être assemblée par collage direct à la couche support, et la couche d’intérêt peut être assemblée par collage direct à la couche intermédiaire.The intermediate layer can be assembled by direct bonding to the support layer, and the layer of interest can be assembled by direct bonding to the intermediate layer.

[0015] Lors de l’étape d’assemblage de la couche d’intérêt, celle-ci peut présenter une densité de dislocations homogène suivant son épaisseur.During the assembly step of the layer of interest, it can have a homogeneous dislocation density depending on its thickness.

[0016] Lors de l’étape d’assemblage de la couche d’intérêt, celle-ci peut être réalisée en un matériau cristallin à l’état relaxé.[0016] During the assembly step of the layer of interest, it can be made of a crystalline material in the relaxed state.

[0017] La couche intermédiaire peut être réalisée en un matériau choisi parmi les verres de phosphate, de borate, de silicate et leurs alliages, les verres de chalcogénure, et les alliages métalliques amorphes.The intermediate layer can be made of a material chosen from phosphate, borate, silicate glasses and their alloys, chalcogenide glasses, and amorphous metal alloys.

[0018] La couche d’intérêt peut être à base de germanium, la couche intermédiaire en un matériau électriquement isolant, et la couche support à base de silicium.The layer of interest may be based on germanium, the intermediate layer in an electrically insulating material, and the support layer based on silicon.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0019] D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other aspects, aims, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of nonlimiting example, and made with reference to the accompanying drawings in which:

les figures îA à îE sont des vues en coupe, schématiques et partielles, de différentes étapes d’un procédé de fabrication d’une hétérostructure selon un mode de réalisation ;Figures îA to îE are sectional views, schematic and partial, of different stages of a process for manufacturing a heterostructure according to one embodiment;

les figures 2A à 2E sont des vues en coupe, schématiques et partielles, pour différents instants des étapes de traitement thermique et de refroidissement de l’hétérostructure du d’un procédé de fabrication selon un mode de réalisation ;FIGS. 2A to 2E are sectional views, schematic and partial, for different instants of the steps of heat treatment and cooling of the heterostructure of a manufacturing process according to one embodiment;

les figures 3A à 3C sont des vues en coupe, schématiques et partielles, de différentes variantes de dispositifs optoélectroniques d’émission de lumière, comportant une hétérostructure obtenue par le procédé de fabrication selon un mode de réalisation.FIGS. 3A to 3C are schematic and partial sectional views of different variants of optoelectronic light emission devices, comprising a heterostructure obtained by the manufacturing process according to one embodiment.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS [0020] Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l’ordre de » signifient à 10% près. Par ailleurs, l’expression « comportant un » doit être comprise comme « comportant au moins un », sauf indication contraire.DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS In the figures and in the following description, the same references represent the same or similar elements. In addition, the different elements are not shown to scale so as to favor the clarity of the figures. Furthermore, the different embodiments and variants are not mutually exclusive and can be combined with one another. Unless otherwise noted, the terms "substantially", "approximately", "in the order of" mean to the nearest 10%. Furthermore, the expression "comprising a" should be understood as "comprising at least one", unless otherwise indicated.

[0021] L’invention porte sur la réalisation d’une hétérostructure formée d’un empilement de couches dont une couche support n, une couche intermédiaire 12 et une couche d’intérêt 13 réalisée en un matériau cristallin. La couche d’intérêt 13 présente une valeur finale prédéterminée de contrainte mécanique.The invention relates to the production of a heterostructure formed by a stack of layers including a support layer n, an intermediate layer 12 and a layer of interest 13 made of a crystalline material. The layer of interest 13 has a predetermined final value of mechanical stress.

[0022] Par couche d’intérêt contrainte, on entend ici une couche réalisée en un matériau cristallin, de préférence monocristallin, présentant une contrainte mécanique en tension ou en compression dans le plan de la couche, entraînant une déformation des mailles du réseau cristallin du matériau. La couche est contrainte en tension lorsqu’elle subit une contrainte mécanique qui tend à étirer les mailles du réseau dans un plan de la couche. Cela se traduit par le fait que son paramètre de maille, dans le plan de la couche d’intérêt, présente une valeur dite effective ae$ supérieure à sa valeur naturelle a®? lorsque le matériau est relaxé, i.e. non contraint. Dans la suite de la description, la contrainte considérée est orientée dans le plan de la couche. Elle est dite en tension lorsque sa valeur oCi est positive, traduisant une déformation positive du paramètre de maille aetf -a^ > 0 dans le plan de la couche. La déformation peut être mesurée directement par diffraction X ou TEM, ou indirectement par spectroscopie Raman.By constrained layer of interest, here is meant a layer made of a crystalline material, preferably monocrystalline, having a mechanical stress in tension or in compression in the plane of the layer, causing a deformation of the meshes of the crystal lattice of the material. The layer is stressed in tension when it undergoes a mechanical stress which tends to stretch the meshes of the network in a plane of the layer. This results in the fact that its mesh parameter, in the plane of the layer of interest, has a so-called effective value a e $ greater than its natural value a®? when the material is relaxed, ie unstressed. In the following description, the stress considered is oriented in the plane of the layer. It is said to be in tension when its value o C i is positive, translating a positive deformation of the mesh parameter a e tf -a ^> 0 in the plane of the layer. The deformation can be measured directly by X or TEM diffraction, or indirectly by Raman spectroscopy.

[0023] De préférence, la couche d’intérêt est une couche mince dans le sens où elle présente une épaisseur inférieure à ses dimensions longitudinales dans le plan de la couche. De préférence, la couche d’intérêt présente une épaisseur inférieure ou égale à iopm. Elle peut avoir été initialement formée par des techniques classiques de croissance épitaxiale, voire être issue d’un substrat massif (bulk substrate, en anglais) d’une épaisseur par exemple de plusieurs centaines de microns.Preferably, the layer of interest is a thin layer in the sense that it has a thickness less than its longitudinal dimensions in the plane of the layer. Preferably, the layer of interest has a thickness less than or equal to iopm. It may have been initially formed by conventional epitaxial growth techniques, or even come from a bulk substrate, for example several hundred microns thick.

[0024] De préférence, la couche d’intérêt présente une qualité cristalline élevée. La qualité cristalline peut être évaluée notamment en termes de densité de défauts structuraux, par exemple des dislocations de désaccord de maille, telles que les dislocations traversantes. Ainsi, la qualité cristalline est élevée lorsque la densité de défauts structuraux est faible, par exemple inférieure à 107 cm-2, et homogène suivant l’épaisseur et dans le plan de la couche.Preferably, the layer of interest has a high crystalline quality. The crystalline quality can be evaluated in particular in terms of density of structural defects, for example dislocations of mesh mismatch, such as through dislocations. Thus, the crystal quality is high when the density of structural defects is low, for example less than 10 7 cm -2 , and homogeneous according to the thickness and in the plane of the layer.

[0025] Dans le cadre de l’invention, la réalisation de l’hétérostructure permet d’obtenir une couche d’intérêt d’une valeur dite finale σ(( de contrainte mécanique, de préférence différente de la valeur initiale. La contrainte finale peut être nulle ou non nulle. L’obtention de la couche d’intérêt avec la contrainte mécanique souhaitée fait appel à une couche intermédiaire réalisée en un matériau à transition vitreuse. Un tel matériau est adapté à passer de manière réversible entre un état rigide (ou vitreux) et un état visqueux (ou caoutchouteux) à une température dite de transition vitreuse Tg. Cela se traduit par une forte variation du module d’Young à partir de la température Tg, qui passe d’une valeur haute à l’état rigide à une valeur basse à l’état visqueux. Par ailleurs, la température de transition vitreuse se distingue de la température de fusion du matériau, et est inférieure à celle-ci. Ainsi, à la température de transition vitreuse, le matériau n’est pas dans un état liquide mais voit ses propriétés mécaniques se modifier brutalement. A titre d’exemple, le module d’Young peut typiquement être supérieur à i GPa à l’état rigide, et être typiquement de i à îo MPa à l’état visqueux.In the context of the invention, the realization of the heterostructure makes it possible to obtain a layer of interest of a so-called final value σ ( (mechanical stress, preferably different from the initial value. The final stress may be zero or non-zero. Obtaining the layer of interest with the desired mechanical stress requires an intermediate layer made of a glass transition material. Such a material is adapted to pass reversibly between a rigid state ( or glassy) and a viscous (or rubbery) state at a so-called glass transition temperature T g . This results in a strong variation of the Young's modulus from the temperature T g , which goes from a high value to l rigid state to a low viscous state. On the other hand, the glass transition temperature differs from and is lower than the material melting temperature. Thus, at the transition temperature glassy, the material is not in a liquid state but sees its mechanical properties suddenly change. By way of example, the Young's modulus can typically be greater than i GPa in the rigid state, and typically be from i to 10 MPa in the viscous state.

[0026] Un exemple de procédé de réalisation d’une hétérostructure îo est maintenant décrit en référence aux figures îA à îE, l’hétérostructure io comportant une couche d’intérêt 13 présentant une valeur prédéterminée σ(( de contrainte mécanique.An example of a process for producing a heterostructure îo is now described with reference to Figures îA to îE, the heterostructure io comprising a layer of interest 13 having a predetermined value σ ( (mechanical stress.

[0027] Comme mentionné précédemment, la couche d’intérêt 13 est une couche en un matériau cristallin, de préférence monocristallin, qui présente un coefficient de dilatation thermique otCi. A titre d’exemple préféré, la couche d’intérêt 13 est réalisée en germanium monocristallin ou à base de germanium, comme par exemple en germanium étain GeSn ou en ses alliages, que l’on souhaite mettre en tension (σ(( >0). Elle présente un coefficient de dilatation thermique otCi de 5,9.1ο-6 K1 environ dans le cas du germanium. La couche d’intérêt 13 peut initialement subir une contrainte mécanique non nulle, par exemple être en compression (σ'; <0) ou en tension (σ', >0), voire ne pas subir initialement de contrainte mécanique et être ainsi à l’état relaxé (σ^ ~ 0).As mentioned above, the layer of interest 13 is a layer of a crystalline material, preferably monocrystalline, which has a coefficient of thermal expansion ot C i. As a preferred example, the layer of interest 13 is made of monocrystalline germanium or germanium-based, such as for example tin germanium GeSn or its alloys, which one wishes to tension (σ ( (> 0 It has a coefficient of thermal expansion ot C i of 5.9.1ο -6 K 1 approximately in the case of germanium. The layer of interest 13 may initially undergo a non-zero mechanical stress, for example being in compression (σ ';<0) or in tension (σ',> 0), or even not initially to undergo mechanical stress and thus be in the relaxed state (σ ^ ~ 0).

[0028] On définit ici et pour la suite de la description un repère direct tridimensionnel orthogonal (Χ,Υ,Ζ), où les axes X et Y forment un plan parallèle au plan principal suivant lequel s’étend la couche d’intérêt 13, et où l’axe Z est orienté de manière sensiblement orthogonale au plan principal de cette couche.We define here and for the remainder of the description a direct orthogonal three-dimensional coordinate system (Χ, Υ, Ζ), where the axes X and Y form a plane parallel to the main plane along which extends the layer of interest 13 , and where the axis Z is oriented substantially orthogonal to the main plane of this layer.

[0029] En référence à la figure îA, on fournit tout d’abord une couche support 11 présentant une épaisseur ecs, un module d’Young Ecs, et un coefficient de dilatation thermique acs. L’épaisseur est définie comme étant la dimension moyenne de la couche suivant l’axe Z, et le module dYoung E est la constante qui relie la contrainte mécanique σ de compression ou de traction subie par une couche, à la déformation ε de celle-ci. La déformation sCi de la couche d’intérêt cristalline peut être définie comme étant égale à (af' -af) !arcl, où arcl est le paramètre de maille du matériau cristallin de la couche d’intérêt à l’état relaxé, et aef est le paramètre de maille effectif de la couche d’intérêt.Referring to Figure îA, firstly provides a support layer 11 having a thickness e cs , a Young's modulus E cs , and a coefficient of thermal expansion a cs . The thickness is defined as being the average dimension of the layer along the Z axis, and the dYoung modulus E is the constant which connects the mechanical stress σ of compression or traction undergone by a layer, to the deformation ε of that- this. The deformation s C i of the crystalline layer of interest can be defined as being equal to (af '-af)! A r cl, where a r cl is the lattice parameter of the crystalline material of the layer of interest at l 'relaxed state, and a e f is the effective mesh parameter of the layer of interest.

[0030] La couche support n peut être formée d’une couche épaisse d’un même matériau, par exemple être un substrat massif (bulk substrate, en anglais). A titre d’exemple, elle peut être un substrat massif de silicium d’une épaisseur de 725pm environ, dont le coefficient de dilatation thermique est de 2,6.1ο-6 K1 environ, et le module d’Young de 130 GPa environ. En variante, elle peut être formée d’un empilement d’une pluralité de couches de matériaux distincts, tel qu’un substrat SOI (pour Silicon-On-Isulator, en anglais). Elle est alors dite réalisée à base majoritairement d’un même matériau, par exemple de silicium, lorsque le coefficient de dilatation thermique moyen de la couche support est sensiblement égal au coefficient de dilatation thermique dudit matériau. Le coefficient de dilatation thermique moyen d’un empilement de couches peut être défini comme égal à une pondération des coefficients de dilatation thermique propre à chaque couche de l’empilement en fonction des fractions volumiques, épaisseurs et/ou coefficients d’élasticité (module d’Young et coefficient de Poisson) desdites couches.The support layer n can be formed of a thick layer of the same material, for example being a solid substrate (bulk substrate, in English). For example, it can be a solid silicon substrate with a thickness of approximately 725pm, whose coefficient of thermal expansion is approximately 2.6.1 -6 K 1 , and the Young's modulus of approximately 130 GPa . As a variant, it can be formed of a stack of a plurality of layers of distinct materials, such as an SOI substrate (for Silicon-On-Isulator, in English). It is then said to be made mainly from the same material, for example silicon, when the average coefficient of thermal expansion of the support layer is substantially equal to the coefficient of thermal expansion of said material. The average coefficient of thermal expansion of a stack of layers can be defined as equal to a weighting of the coefficients of thermal expansion specific to each layer of the stack as a function of the volume fractions, thicknesses and / or elasticity coefficients (module d 'Young and Poisson's ratio) of said layers.

[0031] On fournit également une couche intermédiaire 12 réalisée en un matériau à transition vitreuse, c’est-à-dire en un matériau qui présente une température de transition Tg prédéterminée à laquelle le matériau passe de manière réversible d’un état rigide à un état visqueux. Un tel matériau est ainsi qualifié de verre, c’est-à-dire qu’il s’agit d’un matériau amorphe (non cristallin) présentant une température de transition vitreuse. L’état rigide d’un tel matériau est également appelé état vitreux.It also provides an intermediate layer 12 made of a glass transition material, that is to say a material which has a predetermined transition temperature T g at which the material reversibly passes from a rigid state to a viscous state. Such a material is thus qualified as glass, that is to say that it is an amorphous (non-crystalline) material having a glass transition temperature. The rigid state of such a material is also called the glassy state.

[0032] La couche intermédiaire 12 est destinée à permettre la rupture de transmission des contraintes mécaniques entre la couche support 11 et la couche d’intérêt 13 lorsqu’elle est dans l’état visqueux, et à assurer la transmission des contraintes mécaniques de la couche support 11 à la couche d’intérêt 13 lorsqu’elle est dans l’état rigide, et en particulier après l’étape de traitement thermique décrite plus loin.The intermediate layer 12 is intended to allow the transmission of mechanical stresses to be broken between the support layer 11 and the layer of interest 13 when it is in the viscous state, and to ensure the transmission of the mechanical stresses of the support layer 11 to the layer of interest 13 when it is in the rigid state, and in particular after the heat treatment step described below.

[0033] Le choix du matériau à transition vitreuse dépend notamment de l’application prévue de l’hétérostructure 10 et de la valeur de la température de transition vitreuse Tg. Il peut ainsi être électriquement isolant ou conducteur. Il peut être choisi parmi les verres de chalcogénure, de phosphate, de borate, de silicate ou les alliages de ces différents types de verres, par exemple les verres de phosphosilicate (PSG, pour Phospho Silicate Glass, en anglais), de borophosphosilicate (BPSG, pour Boro Phospho Silicate Glass, en anglais), de borosilicate. Il peut également être choisi parmi les polymères thermoplastiques, tels que le PMMA (pour poly(methyl méthacrylate), en anglais) et le polystyrène, entre autres. A titre l’exemple, les verres de borosilicate, tel que le Borofloat® 33, présente un module d’Young de 64 GPa et une température de transition vitreuse de 525°C. Le matériau à transition vitreuse peut également être choisi parmi les verres métalliques, qui sont des alliages métalliques amorphes dont la température de transition vitreuse est généralement comprise entre 6oo°C et 8oo°C pour un module d’Young allant de 60 à 120 GPa environ. Les valeurs du module d’Young sont ici relatives à l’état rigide. L’article de Wang intitulé The elastic properties, elastic models, and elastic perspectives of metallic glasses, Prog Mater Sci, 57 (2012), 487-656 décrit, au tableau 1 et à la figure 5, une liste de matériaux à transition vitreuse pouvant convenir.The choice of the glass transition material depends in particular on the intended application of the heterostructure 10 and on the value of the glass transition temperature T g . It can thus be electrically insulating or conductive. It can be chosen from chalcogenide, phosphate, borate, silicate glasses or the alloys of these different types of glass, for example phosphosilicate (PSG, or phosphophosilicate (BPSG) glasses. , for Boro Phospho Silicate Glass, in English), from borosilicate. It can also be chosen from thermoplastic polymers, such as PMMA (for poly (methyl methacrylate), in English) and polystyrene, among others. For example, borosilicate glasses, such as Borofloat® 33, have a Young's modulus of 64 GPa and a glass transition temperature of 525 ° C. The glass transition material can also be chosen from metallic glasses, which are amorphous metal alloys whose glass transition temperature is generally between 6oo ° C and 8oo ° C for a Young's modulus ranging from 60 to 120 GPa approximately. . The values of Young's modulus here relate to the rigid state. Wang's article entitled The elastic properties, elastic models, and elastic perspectives of metallic glasses, Prog Mater Sci, 57 (2012), 487-656 describes, in Table 1 and in Figure 5, a list of glass transition materials may be suitable.

[0034] La couche support 11 est préalablement choisie, ou déterminée, en fonction de la valeur de son coefficient de dilatation thermique acs, et la couche intermédiaire 12 est préalablement choisie, ou déterminée, en fonction de la valeur de sa température de transition vitreuse Tg. Le coefficient de dilatation thermique acs et la température de transition vitreuse Tg sont de préférence prédéterminés en fonction du coefficient de dilatation thermique otCi de la couche d’intérêt et de la valeur finale σ/ souhaitée de la contrainte mécanique qu’elle est destinée à subir. Plus précisément, le coefficient de dilatation thermique acs et la température de transition vitreuse Tg sont de préférence prédéterminés de sorte que soit vérifiée la relation suivante :The support layer 11 is previously chosen, or determined, depending on the value of its coefficient of thermal expansion a cs , and the intermediate layer 12 is previously chosen, or determined, depending on the value of its transition temperature glassy T g . The coefficient of thermal expansion a cs and the glass transition temperature T g are preferably predetermined as a function of the coefficient of thermal expansion ot C i of the layer of interest and the final value σ / desired of the mechanical stress which it is destined to endure. More precisely, the coefficient of thermal expansion a cs and the glass transition temperature T g are preferably predetermined so that the following relationship is verified:

°ci ~ Eci- Ai ~ Eci- |ϊ/ — ïp|· (/Ai acs) [0035] Cette relation exprime le fait que la valeur finale σ/ de la contrainte mécanique subie par la couche d’intérêt 13 est proportionnelle, au module d’Young ECi près, à la déformation de sa structure cristalline, laquelle est égale au produit de la différence en valeur absolue entre la température finale Tf et la température de transition vitreuse Tg avec la différence des coefficients de dilatation thermique otCi et acs.° ci ~ E ci- Ai ~ E ci- | ϊ / - ïp | · (/ Ai a cs) This relation expresses the fact that the final value σ / of the mechanical stress undergone by the layer of interest 13 is proportional, to the Young's modulus E C i, to the deformation of its crystal structure, which is equal to the product of the difference in absolute value between the final temperature Tf and the glass transition temperature T g with the difference of the coefficients thermal expansion ot C i and a cs .

[0036] Lors d’une étape suivante, on assemble la couche intermédiaire 12 sur la couche support 11. L’assemblage des couches 11, 12 l’une à l’autre est adaptée à assurer une transmission des contraintes mécaniques de la couche support 11 à la couche intermédiaire 12 lorsque la température est inférieure à la température de transition vitreuse Tg. Pour cela, la couche intermédiaire 12 peut être assemblée à la couche support 11 par collage direct, par collage polymère, thermocompression, ou autre. La couche intermédiaire 12 peut également être formée directement sur la couche support, par exemple par croissance épitaxiale de type PECVD (pour Plasma-Enhanced Chemical Vapor Déposition, en anglais).In a next step, the intermediate layer 12 is assembled on the support layer 11. The assembly of the layers 11, 12 to each other is adapted to ensure transmission of the mechanical stresses of the support layer 11 to the intermediate layer 12 when the temperature is lower than the glass transition temperature T g . For this, the intermediate layer 12 can be assembled with the support layer 11 by direct bonding, by polymer bonding, thermocompression, or the like. The intermediate layer 12 can also be formed directly on the support layer, for example by epitaxial growth of the PECVD type (for Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, in English).

[0037] Pour cela, on effectue de préférence un collage direct de la couche intermédiaire 12 sur la couche support 11 au niveau des faces en regard desdites couches 11,12. Par collage direct, également appelé collage moléculaire ou collage par adhérence moléculaire, on entend la solidarisation de deux surfaces de matériaux identiques ou différents l’un contre l’autre, sans apport de matériau collant spécifique (de type colle, cire, matériau à basse température de fusion, etc...) mais par le biais des forces attractives d’interaction atomique ou moléculaire entre les surfaces à coller, par exemple des forces de Van der Waals, des liaisons hydrogène, voire des liaisons covalentes. Le collage direct est de préférence effectué à une température inférieure à la température de transition vitreuse, voire à température ambiante. Une étape préalable de préparation de surface peut être effectuée sur les faces à coller de la couche support 11 et de la couche intermédiaire 12, pour en diminuer la rugosité de surface et ainsi améliorer la qualité du collage direct.For this, it is preferably carried out a direct bonding of the intermediate layer 12 on the support layer 11 at the opposite faces of said layers 11,12. By direct bonding, also called molecular bonding or bonding by molecular adhesion, is meant the joining together of two surfaces of identical or different materials one against the other, without the addition of specific sticky material (of type glue, wax, material with low melting point, etc.) but by means of the attractive atomic or molecular interaction forces between the surfaces to be bonded, for example Van der Waals forces, hydrogen bonds, even covalent bonds. Direct bonding is preferably carried out at a temperature below the glass transition temperature, or even at ambient temperature. A prior surface preparation step can be carried out on the faces to be bonded of the support layer 11 and of the intermediate layer 12, in order to reduce the surface roughness and thus improve the quality of the direct bonding.

[0038] Ainsi, la couche support 11 et la couche intermédiaire 12 peuvent être assemblées l’une à l’autre par collage direct, en mettant en contact le matériau de la couche support 11 avec le matériau de la couche intermédiaire 12 sans matériau intercalaire. Ainsi, à titre illustratif, le verre de borosilicate de la couche intermédiaire 12 peut être assemblé par mise en contact direct avec le silicium de la couche support 11. En variante, la couche support 11 et la couche intermédiaire 12 peuvent être assemblées par collage direct par le biais de couches minces d’un oxyde, par exemple de SiOx ou de Al2O3 de toonm d’épaisseur environ, préalablement déposées sur les faces à assembler de la couche support 11 et de la couche intermédiaire 12. D’autres techniques de collage direct peuvent toutefois être utilisées.Thus, the support layer 11 and the intermediate layer 12 can be assembled to each other by direct bonding, by bringing the material of the support layer 11 into contact with the material of the intermediate layer 12 without intermediate material. . Thus, by way of illustration, the borosilicate glass of the intermediate layer 12 can be assembled by direct contact with the silicon of the support layer 11. As a variant, the support layer 11 and the intermediate layer 12 can be assembled by direct bonding by means of thin layers of an oxide, for example SiO x or Al 2 O 3 of toonm of thickness approximately, previously deposited on the faces to be assembled of the support layer 11 and of the intermediate layer 12. D ' other direct bonding techniques can however be used.

[0039] En référence à la figure 1B, lors d’une étape suivante facultative, on peut effectuer un amincissement de la couche intermédiaire 12, pour que son épaisseur ectv soit inférieure à une valeur maximale à partir de laquelle la transmission des contraintes mécaniques de la couche support 11 vers la couche d’intérêt 13 n’est plus correctement assurée. Au premier ordre, une telle valeur maximale peut être déterminée à partir de la relation :Referring to Figure 1B, during an optional next step, one can perform a thinning of the intermediate layer 12, so that its thickness e c tv is less than a maximum value from which the transmission of stresses mechanical from the support layer 11 to the layer of interest 13 is no longer correctly ensured. At first order, such a maximum value can be determined from the relation:

max p =e p <e p où eCi est la valeur souhaitée de la couche d’intérêt 13, celle-ci étant choisie de préférence de sorte que le produit de l’épaisseur eCi avec le module d’Young ECi de la couche d’intérêt 13 soit inférieur au produit de l’épaisseur ecs et du module d’Young Ecs de la couche support 11, et de préférence inférieur à au plus le dixième du produit eCs.ECs, voire au plus le vingtième de ce produit. Cette valeur maximale peut en variante être déterminée par simulation numérique, par exemple à l’aide du logiciel COMSOL Multiphysics.max p = e p <e p where e C i is the desired value of the layer of interest 13, this being preferably chosen so that the product of the thickness e C i with the Young's modulus E C i of the layer of interest 13 is less than the product of the thickness e cs and of the Young's modulus E cs of the support layer 11, and preferably less than at most one tenth of the product e C sE C s, or at most one twentieth of this product. This maximum value can alternatively be determined by numerical simulation, for example using the COMSOL Multiphysics software.

[0040] Ainsi, on amincit la couche intermédiaire 12 pour que son épaisseur ectv soit in fine inférieure à la valeur maximale , et de préférence inférieure à au plus le dixième de . Ainsi, la couche intermédiaire 12 est en mesure d’assurer une bonne transmission des contraintes mécaniques de la couche support 11 vers la couche d’intérêt 13 lorsque la température est inférieure à la température de transition vitreuse Tg. L’amincissement peut être effectué par les techniques classiques de la microélectronique, telles que l’aplanissement mécano-chimique (CMP, pour Chemical Mechanical Polishing, en anglais), voire l’ablation laser.Thus, the intermediate layer 12 is thinned so that its thickness e c tv is ultimately less than the maximum value, and preferably less than at most one tenth of. Thus, the intermediate layer 12 is able to ensure good transmission of the mechanical stresses from the support layer 11 to the layer of interest 13 when the temperature is lower than the glass transition temperature T g . Thinning can be carried out by conventional microelectronic techniques, such as chemical mechanical planarization (CMP, for Chemical Mechanical Polishing), or even laser ablation.

[0041] En référence à la figure 1C, lors d’une étape suivante, on assemble la couche d’intérêt 13 sur la surface libre, c’est-à-dire exposée, de la couche intermédiaire 12. Cette étape est effectuée à une température inférieure à la température de transition vitreuse Tg.With reference to FIG. 1C, during a next step, the layer of interest 13 is assembled on the free, that is to say exposed, surface of the intermediate layer 12. This step is carried out at a temperature lower than the glass transition temperature T g .

[0042] La couche d’intérêt 13 est réalisée d’une manière générale en un même matériau cristallin, ou est réalisée majoritairement à base d’un même matériau cristallin, de préférence monocristallin. Elle présente un coefficient de dilatation thermique otCi et un module d’Young ECi. Le paramètre de maille à l’état relaxé est noté arcj et il présente un paramètre de maille initial afi pouvant être égal ou différent du paramètre de maille relaxé arcj.The layer of interest 13 is generally made of the same crystalline material, or is mainly made from the same crystalline material, preferably monocrystalline. It has a coefficient of thermal expansion ot C i and a Young's modulus E C i. The relaxed lattice parameter is denoted a r cj and it has an initial lattice parameter afi which may be equal to or different from the relaxed lattice parameter a r cj.

[0043] Le matériau cristallin peut être choisi notamment parmi les éléments de la colonne IV de la classification périodique, tels que le silicium, le germanium, l’étain dans sa phase semiconductrice, et les alliages formés de ces éléments, par exemple le SiGe, le GeSn, le SiGeSn. Il peut également être choisi parmi les alliages comportant des éléments des colonnes III et V de la classification périodique, par exemple le GalnAs, l’InP, l’InGaN, voire parmi les alliages comportant des éléments des colonnes II et VI, tels que le CdHgTe.The crystalline material can be chosen in particular from the elements of column IV of the periodic table, such as silicon, germanium, tin in its semiconductor phase, and the alloys formed from these elements, for example SiGe , GeSn, SiGeSn. It can also be chosen from alloys comprising elements from columns III and V of the periodic table, for example GalnAs, InP, InGaN, or even from alloys comprising elements from columns II and VI, such as HgCdTe.

[0044] L’assemblage de la couche d’intérêt 13 sur la couche intermédiaire 12 est adapté à assurer un bon couplage mécanique entre lesdites couches 12, 13, en vue de la transmission des contraintes mécaniques de la couche support 11 à la couche d’intérêt 13, lorsque la température est inférieure à la température de transition vitreuse Tg. Pour cela, la couche d’intérêt 13 est avantageusement assemblée par collage direct, voire par collage polymère, ou autres.The assembly of the layer of interest 13 on the intermediate layer 12 is adapted to ensure good mechanical coupling between said layers 12, 13, for the transmission of mechanical stresses from the support layer 11 to the layer d 'Interest 13, when the temperature is lower than the glass transition temperature T g . For this, the layer of interest 13 is advantageously assembled by direct bonding, or even by polymeric bonding, or the like.

[0045] Ainsi, la couche intermédiaire 12 et la couche d’intérêt 13 peuvent être assemblées l’une à l’autre par collage direct, en mettant en contact le matériau de la couche d’intérêt 13 avec le matériau de la couche intermédiaire 12, sans matériau intercalaire (colle, cire...). Ainsi, à titre illustratif, le germanium monocristallin de la couche d’intérêt 13 peut être assemblé par mise en contact direct avec le verre de borosilicate de la couche intermédiaire 12. En variante, la couche intermédiaire 12 et la couche d’intérêt 13 peuvent être assemblées par collage direct par le biais de couches minces d’un oxyde, par exemple de SiOx ou de Al2O3 de îoonm d’épaisseur environ, préalablement déposées sur les faces à assembler desdites couches 12,13. D’autres techniques de collage direct peuvent toutefois être utilisées.Thus, the intermediate layer 12 and the layer of interest 13 can be assembled to each other by direct bonding, by bringing the material of the layer of interest 13 into contact with the material of the intermediate layer. 12, without interlayer material (glue, wax ...). Thus, by way of illustration, the monocrystalline germanium of the layer of interest 13 can be assembled by bringing it into direct contact with the borosilicate glass of the intermediate layer 12. As a variant, the intermediate layer 12 and the layer of interest 13 can be assembled by direct bonding by means of thin layers of an oxide, for example of SiO x or Al 2 O 3 of thickness approximately 3 m, previously deposited on the faces to be assembled of said layers 12,13. Other direct bonding techniques can however be used.

[0046] En référence à la figure 1D, lors d’une étape suivante facultative, on peut effectuer un amincissement de la couche d’intérêt 13 pour que son épaisseur eCi soit inférieure à une valeur maximale à partir de laquelle les contraintes mécaniques subies par la couche d’intérêt 13 ne sont plus dominées par la couche support 11 mais proviennent de sa déformation propre. Une telle valeur maximale peut être déterminée par simulation numérique, voire au premier ordre à partir de la relation suivante :Referring to Figure 1D, during an optional next step, one can perform a thinning of the layer of interest 13 so that its thickness e C i is less than a maximum value from which the mechanical stresses undergone by the layer of interest 13 are no longer dominated by the support layer 11 but come from its own deformation. Such a maximum value can be determined by numerical simulation, or even at the first order from the following relation:

max r = Γmax r = Γ

C7 '^Cl CS'^CS · [0047] Ainsi, on amincit la couche d’intérêt 13 pour que son épaisseur eCi soit in fine inférieure à la valeur maximale , et de préférence inférieure à au plus le dixième de la valeur maximale <fax. Ainsi, la couche d’intérêt 13 est en mesure d’être déformée essentiellement par le champ de contraintes mécaniques de la couche support 11 transmises par la couche intermédiaire 12 lorsque la température est inférieure à la température de transition vitreuse Tg. L’amincissement peut être effectué par les techniques classiques de la microélectronique, telles que l’aplanissement mécanochimique (CMP) ou l’ablation laser, entre autre.C7 '^ Cl CS' ^ CS · Thus, the layer of interest 13 is thinned so that its thickness e C i is ultimately less than the maximum value, and preferably less than at most one tenth of the value maximum <f ax . Thus, the layer of interest 13 is able to be deformed essentially by the field of mechanical stresses of the support layer 11 transmitted by the intermediate layer 12 when the temperature is lower than the glass transition temperature T g . Thinning can be done by conventional microelectronic techniques, such as mechanochemical flattening (CMP) or laser ablation, among others.

[0048] En référence à la figure 1D, lors d’une étape suivante, on effectue un traitement thermique dans lequel on porte l’hétérostructure 10 à une température supérieure ou égale à la température de transition vitreuse Tg. L’hétérostructure 10 est formée de l’empilement de la couche support 11, de la couche intermédiaire 12, et de la couche d’intérêt 13.Referring to Figure 1D, in a next step, a heat treatment is carried out in which the heterostructure 10 is brought to a temperature greater than or equal to the glass transition temperature T g . The heterostructure 10 is formed by the stack of the support layer 11, of the intermediate layer 12, and of the layer of interest 13.

[0049] Lorsque la température devient supérieure ou égale à Tg, le matériau de la couche intermédiaire 12 passe de manière réversible de l’état vitreux, rigide, à l’état visqueux. Son module d’Young Ectv présente alors une valeur très inférieure à celle du module dYoung de l’état vitreux voire n’est plus défini. Le coefficient de viscosité dynamique η peut en revanche être défini. A titre d’exemple, le verre de borosilicate Borofloat® 33 présente une température de transition vitreuse Tg de 525°C environ. Son module d’Young est égal à 64 GPa dans l’état vitreux, et la viscosité dynamique est égale à 1013 dPa.s à 56o°C.When the temperature becomes greater than or equal to T g , the material of the intermediate layer 12 reversibly changes from the vitreous, rigid state to the viscous state. Its Young modulus E ct v then has a value much lower than that of the Young modulus of the glassy state or is no longer defined. However, the dynamic viscosity coefficient η can be defined. By way of example, the borofloat® 33 borosilicate glass has a glass transition temperature T g of approximately 525 ° C. Its Young's modulus is equal to 64 GPa in the vitreous state, and the dynamic viscosity is equal to 10 13 dPa.s at 56o ° C.

[0050] La couche intermédiaire 12 étant alors dans un état visqueux, il y a découplage mécanique entre la couche support 11 et la couche d’intérêt 13. Les contraintes mécaniques subies par la couche d’intérêt 13 ne sont alors plus imposées essentiellement par celles de la couche support il, et la couche d’intérêt 13 se dilate alors essentiellement selon ses propriétés intrinsèques, c’est-à-dire en fonction de son coefficient de dilatation thermique otCi et de son paramètre de maille relaxé arci. En d’autres termes, la couche d’intérêt 13 perd alors la ‘mémoire’ de son état de contrainte mécanique initial : son état de contrainte ne tient plus compte de l’état initial de contrainte, et notamment de son paramètre de maille initial fig.The intermediate layer 12 then being in a viscous state, there is mechanical decoupling between the support layer 11 and the layer of interest 13. The mechanical stresses undergone by the layer of interest 13 are then no longer essentially imposed by those of the support layer il, and the layer of interest 13 then expands essentially according to its intrinsic properties, that is to say as a function of its coefficient of thermal expansion ot C i and of its relaxed lattice parameter a r this. In other words, the layer of interest 13 then loses the 'memory' of its initial mechanical stress state: its stress state no longer takes account of the initial stress state, and in particular of its initial mesh parameter fig.

[0051] En référence à la figure 1E, lors d’une étape suivante, on effectue ensuite un refroidissement de l’hétérostructure 10 pour la porter à une température finale Tf inférieure à la température de transition vitreuse Tg.With reference to FIG. 1E, during a next step, the heterostructure 10 is then cooled to bring it to a final temperature Tf lower than the glass transition temperature T g .

[0052] Lorsque la température devient inférieure à Tg, le couplage mécanique est à nouveau assuré entre la couche support 11 et la couche d’intérêt 13 par le biais de la couche intermédiaire 12 redevenue à l’état vitreux. Il y a à nouveau transmission des contraintes mécaniques de la couche support 11 vers la couche d’intérêt 13. Celle-ci présente alors une déformation de son paramètre de maille qui dépend essentiellement du coefficient de dilatation thermique acs de la couche support 11, et du paramètre de maille effectif à la température Tg. Ce point est détaillé plus loin en référence aux figures 2A à 2E.When the temperature becomes lower than T g , the mechanical coupling is again ensured between the support layer 11 and the layer of interest 13 by means of the intermediate layer 12 once again in the glassy state. There is again transmission of the mechanical stresses from the support layer 11 to the layer of interest 13. This then has a deformation of its lattice parameter which essentially depends on the coefficient of thermal expansion a cs of the support layer 11, and of the effective lattice parameter at the temperature T g . This point is detailed below with reference to FIGS. 2A to 2E.

[0053] Ainsi, à la température finale Tf, par exemple à la température ambiante, la couche d’intérêt 13 présente une contrainte mécanique de la valeur σ/ souhaitée.Thus, at the final temperature Tf, for example at room temperature, the layer of interest 13 has a mechanical stress of the value σ / desired.

[0054] Il ressort de ce procédé de fabrication que le type de contrainte mécanique subie par la couche d’intérêt, i.e. en compression ou en tension, dépend du signe de la différence (otci-aCs) entre le coefficient de dilatation thermique otCi de la couche d’intérêt 13 avec celui otcs de la couche support 11, et ne dépend pas de la valeur initiale σ/ de la contrainte mécanique éventuellement subie par la couche d’intérêt 13 avant le traitement thermique appliqué. Il en ressort également que l’intensité de la contrainte mécanique subie par la couche d’intérêt 13 dépend de l’écart de température (Tf-Tg) et de l’écart de coefficient de dilatation thermique (aCi-acs), et non pas de la valeur initiale σ/ de la contrainte mécanique éventuellement subie par la couche d’intérêt. Le procédé de fabrication autorise ainsi d’utiliser une couche d’intérêt 13 issue initialement d’un substrat massif présentant un état de contrainte relaxé, ou issue d’une couche obtenue par croissance épitaxiale et susceptible de présenter un état de contrainte non nul.It appears from this manufacturing process that the type of mechanical stress undergone by the layer of interest, ie in compression or in tension, depends on the sign of the difference (otci-a C s) between the coefficient of thermal expansion ot C i of the layer of interest 13 with that otcs of the support layer 11, and does not depend on the initial value σ / of the mechanical stress possibly undergone by the layer of interest 13 before the heat treatment applied. It also appears that the intensity of the mechanical stress undergone by the layer of interest 13 depends on the temperature difference (Tf-T g ) and on the difference in thermal expansion coefficient (a C ia cs ), and not of the initial value σ / of the mechanical stress possibly undergone by the layer of interest. The manufacturing process thus allows the use of a layer of interest 13 initially originating from a solid substrate having a relaxed stress state, or coming from a layer obtained by epitaxial growth and capable of having a non-zero stress state.

[0055] Ainsi, si l’on souhaite que la couche d’intérêt 13 soit in fine dans un état relaxé ~ 0), on choisit une couche support 11 qui présente un coefficient de dilatation thermique acs sensiblement égal à celui otCi de la couche d’intérêt 13. Si l’on souhaite que la couche d’intérêt 13 soit in fine en compression (σε{ <0), resp. en tension (σε{ >0), on choisit une couche support 11 qui présente un coefficient de dilatation thermique acs supérieur, resp. inférieur, à celui otCi de la couche d’intérêt 13.Thus, if one wishes that the layer of interest 13 is ultimately in a relaxed state ~ 0), one chooses a support layer 11 which has a coefficient of thermal expansion a cs substantially equal to that ot C i of the layer of interest 13. If it is desired that the layer of interest 13 is ultimately in compression (σ ε {<0), resp. in tension (σ ε {> 0), a support layer 11 is chosen which has a coefficient of thermal expansion a cs greater, resp. lower than that ot C i of the layer of interest 13.

[0056] Aussi, par le simple choix de la couche support 11 et de la couche intermédiaire 12, en termes de coefficient de dilatation thermique acs et de température de transition vitreuse Tg, il est possible d’obtenir une hétérostructure 10 dont la couche d’intérêt 13 présente la valeur souhaitée σζι de contrainte mécanique, quel que soit l’état de contrainte mécanique initiale de la couche d’intérêt 13. La couche intermédiaire 12 à transition vitreuse permet ainsi, d’une part, de provoquer une rupture du couplage mécanique entre la couche support 11 et la couche d’intérêt 13 de sorte que la couche d’intérêt 13 perd lors de la phase de transition vitreuse l’historique de son état de contrainte initial, et d’autre part, d’assurer le couplage mécanique pendant la phase de refroidissement en vue de la transmission des contraintes mécaniques de la couche support 11 à la couche d’intérêt 13.Also, by the simple choice of the support layer 11 and the intermediate layer 12, in terms of thermal expansion coefficient a cs and glass transition temperature T g , it is possible to obtain a heterostructure 10 whose layer of interest 13 has the desired value σ ζι of mechanical stress, whatever the state of initial mechanical stress of the layer of interest 13. The intermediate layer 12 with glass transition thus makes it possible, on the one hand, to cause a break in the mechanical coupling between the support layer 11 and the layer of interest 13 so that the layer of interest 13 loses during the glass transition phase the history of its initial stress state, and on the other hand, ensuring mechanical coupling during the cooling phase with a view to transmitting mechanical stresses from the support layer 11 to the layer of interest 13.

[0057] La qualité cristalline de la couche d’intérêt 13 peut être particulièrement élevée, en particulier lorsque la couche d’intérêt 13 est formée à partir d’un substrat massif. On évite ainsi la présence des défauts structuraux tels que les dislocations traversantes.The crystalline quality of the layer of interest 13 can be particularly high, in particular when the layer of interest 13 is formed from a solid substrate. This avoids the presence of structural defects such as through dislocations.

[0058] Par ailleurs, il n’est pas nécessaire d’avoir recours à une couche intercalaire de passivation en oxyde de germanium, comme dans l’article de Rang cité précédemment, une telle couche de passivation étant susceptible de présenter différentes phases cristallines lors du traitement thermique qui induisent des inhomogénéités dans le champ de contraintes mécaniques subies par la couche d’intérêt 13. Ainsi, le procédé de fabrication selon l’invention permet d’obtenir une couche d’intérêt dont la contrainte mécanique finale σζι est sensiblement homogène dans le plan et suivant l’épaisseur de la couche d’intérêt 13.Furthermore, it is not necessary to have recourse to an intermediate passivation layer of germanium oxide, as in the article of Rang cited above, such a passivation layer being capable of exhibiting different crystalline phases during of the heat treatment which induce inhomogeneities in the field of mechanical stresses undergone by the layer of interest 13. Thus, the manufacturing process according to the invention makes it possible to obtain a layer of interest whose final mechanical stress σ ζι is substantially homogeneous in the plane and according to the thickness of the layer of interest 13.

[0059] Les figures 2A à 2E sont des vues schématiques et partielles de différents instants des étapes de traitement thermique et de refroidissement de l’hétérostructure 10. Dans cet exemple, à titre purement illustratif, on considère que la couche support 11 est une couche de silicium, que la couche intermédiaire 12 est en un verre de borosilicate dont la température de transition vitreuse Tg est égale à 525°C, et que la couche d’intérêt est en germanium monocristallin issu par exemple d’un substrat massif.Figures 2A to 2E are schematic and partial views of different instants of the stages of heat treatment and cooling of the heterostructure 10. In this example, purely by way of illustration, it is considered that the support layer 11 is a layer of silicon, that the intermediate layer 12 is made of a borosilicate glass whose glass transition temperature T g is equal to 525 ° C., and that the layer of interest is made of monocrystalline germanium obtained for example from a solid substrate.

[0060] La figure 2A illustre un instant initial où la température présente une valeur initiale To inférieure à la température de transition vitreuse Tg, par exemple égale à la température ambiante de 25°C. La couche d’intérêt 13 est initialement relaxée, de sorte que le paramètre de maille initial a'f est sensiblement égal au paramètre de maille relaxé arci de 5,658Â. La couche d’intérêt 13 est alors initialement sans contraintes mécaniques : la déformation du paramètre de maille est de 0% environ.FIG. 2A illustrates an initial instant when the temperature has an initial value T o lower than the glass transition temperature T g , for example equal to the ambient temperature of 25 ° C. The layer of interest 13 is initially relaxed, so that the initial lattice parameter a'f is substantially equal to the relaxed lattice parameter a r ci of 5,658Â. The layer of interest 13 is then initially without mechanical constraints: the deformation of the mesh parameter is approximately 0%.

[0061] La figure 2B illustre un instant de la montée en température lors de l’étape de traitement thermique, où la température Ti est inférieure à la température de transition vitreuse Tg. Dans la mesure où la couche intermédiaire 12 est à l’état vitreux, elle assure le couplage mécanique entre la couche support 11 et la couche d’intérêt 13 de sorte que cette dernière subit les contraintes mécaniques essentiellement imposées par la couche supportFIG. 2B illustrates an instant of the rise in temperature during the heat treatment step, where the temperature Ti is lower than the glass transition temperature T g . Insofar as the intermediate layer 12 is in the vitreous state, it provides mechanical coupling between the support layer 11 and the layer of interest 13 so that the latter undergoes the mechanical stresses essentially imposed by the support layer

11. Le paramètre de maille ct'f de la couche d’intérêt 13 est alors, au premier ordre, sensiblement égal à :11. The mesh parameter ct'f of the layer of interest 13 is then, in the first order, substantially equal to:

«α®. [1+ 0^.(^-^0)] [0062] Dans cet exemple, l’épaisseur ectv et le module d’Young Ectv de la couche intermédiaire 12 ont été prédéterminés de sorte que les contraintes mécaniques subies par la couche d’intérêt 13 sont essentiellement dominées par les contraintes mécaniques de la couche support 11. Ainsi, la couche d’intérêt 13 est déformée par la dilatation thermique de la couche support 11. A titre d’exemple, pour une température Ti de 225°C et un coefficient de dilatation thermique du silicium acs égal à 2,6.1ο 6 K1, le paramètre de maille ct'f de la couche d’intérêt 13 est sensiblement égal à 5,66iÂ."Α®. [1+ 0 ^. (^ - ^ 0)] In this example, the thickness e c tv and the Young's modulus E ct v of the intermediate layer 12 have been predetermined so that the mechanical stresses undergone by the layer of interest 13 are essentially dominated by the mechanical stresses of the support layer 11. Thus, the layer of interest 13 is deformed by the thermal expansion of the support layer 11. By way of example, for a temperature Ti of 225 ° C and a coefficient of thermal expansion of the silicon a cs equal to 2.6.1ο 6 K 1 , the lattice parameter ct'f of the layer of interest 13 is substantially equal to 5.66iÂ.

[0063] La figure 2C illustre un instant de l’étape de traitement thermique, où la température T2 est supérieure ou égale à la température de transition vitreuse Tg, et ici supérieure à Tg. Dans la mesure où la couche intermédiaire 12 est passée dans un état visqueux, il y a rupture de la transmission des contraintes mécaniques entre la couche support 11 et la couche d’intérêt 13. La couche d’intérêt 13 est alors déformée essentiellement en fonction de ses propriétés thermomécaniques intrinsèques, à savoir son coefficient de dilatation thermique otCi et son paramètre de maille relaxé arci. Le paramètre de maille a'f de la couche d’intérêt 13 est alors, au premier ordre, sensiblement égal à :FIG. 2C illustrates an instant of the heat treatment step, where the temperature T 2 is greater than or equal to the glass transition temperature T g , and here greater than T g . Insofar as the intermediate layer 12 has passed into a viscous state, there is a break in the transmission of mechanical stresses between the support layer 11 and the layer of interest 13. The layer of interest 13 is then deformed essentially as a function of its intrinsic thermomechanical properties, namely its coefficient of thermal expansion ot C i and its relaxed lattice parameter a r ci. The mesh parameter a'f of the layer of interest 13 is then, at the first order, substantially equal to:

ac? ~ aci- t1 + aci-(T2 - r0)] [0064] Ainsi, la couche d’intérêt 13 est déformée, non plus par la dilatation thermique de la couche support 11, mais essentiellement par sa dilatation thermique propre. De plus, le paramètre de maille effectif af dépend du paramètre de maille relaxé arcj et non plus du paramètre de maille initial céf , traduisant ainsi le fait que la couche d’intérêt 13 perd la ‘mémoire’ de son état de contrainte préalable. A titre d’exemple, pour une température T2 de 575°C et un coefficient de dilatation thermique du germanium otCi égal à 5,9.1ο-6 K1, le paramètre de maille af de la couche d’intérêt 13 est sensiblement égal à 5,676k. Elle est alors contrainte en tension avec une déformation de +0,32%. a c? ~ a ci- t 1 + a ci- (T 2 - r 0 )] Thus, the layer of interest 13 is deformed, no longer by the thermal expansion of the support layer 11, but essentially by its thermal expansion clean. In addition, the effective lattice parameter af depends on the relaxed lattice parameter a r cj and no longer on the initial lattice parameter céf, thus reflecting the fact that the layer of interest 13 loses the 'memory' of its prior stress state . For example, for a temperature T 2 of 575 ° C and a coefficient of thermal expansion of the germanium ot C i equal to 5.9.1ο -6 K 1 , the mesh parameter af of the layer of interest 13 is substantially equal to 5,676k. It is then stressed in tension with a deformation of + 0.32%.

[0065] La figure 2D illustre un instant de l’étape de refroidissement, où la température T3 est sensiblement égale à la température de transition vitreuse Tg. La couche intermédiaire 12 est encore dans un état visqueux, de sorte que le paramètre de maille af de la couche d’intérêt 13 est alors, au premier ordre, sensiblement égal à :Figure 2D illustrates an instant of the cooling step, where the temperature T 3 is substantially equal to the glass transition temperature T g . The intermediate layer 12 is still in a viscous state, so that the mesh parameter af of the layer of interest 13 is then, in the first order, substantially equal to:

acT ~ aci· [1 + «ci- (T3 - To)] [0066] A titre d’exemple, le paramètre de maille af de la couche d’intérêt 13 est sensiblement égal à 5,675k. Elle est alors contrainte en tension avec une déformation de +0,29%. a cT ~ a ci · [1 + "ci- (T 3 - T o )] As an example, the mesh parameter af of the layer of interest 13 is substantially equal to 5.675k. It is then stressed in tension with a deformation of + 0.29%.

[0067] La figure 2E illustre un instant de l’étape de refroidissement, où la température présente la valeur finale Tf, celle-ci étant inférieure à la température de transition vitreuse Tg, par exemple égale à la température ambiante. Dans la mesure où la couche intermédiaire 12 est repassée dans son état vitreux, il y a à nouveau couplage mécanique et donc transmission des contraintes mécaniques de la couche support 11 vers la couche d’intérêt 13. La couche d’intérêt 13 est alors déformée, non plus en fonction de ses propriétés thermomécaniques intrinsèques, mais essentiellement par la dilatation thermique de la couche support 11. Le paramètre de maille αζ de la couche d’intérêt 13 est alors, au premier ordre, sensiblement égal à :FIG. 2E illustrates an instant of the cooling step, where the temperature has the final value Tf, the latter being less than the glass transition temperature T g , for example equal to ambient temperature. Insofar as the intermediate layer 12 is ironed in its vitreous state, there is again mechanical coupling and therefore transmission of the mechanical stresses from the support layer 11 to the layer of interest 13. The layer of interest 13 is then deformed , no longer as a function of its intrinsic thermomechanical properties, but essentially by the thermal expansion of the support layer 11. The mesh parameter αζ of the layer of interest 13 is then, in the first order, substantially equal to:

aci ~ α<α· C1 + acs- (Tf - Tv)] [0068] Ainsi, la couche d’intérêt 13 est principalement déformée en fonction du coefficient de dilatation thermique acs de la couche support et non plus en fonction de son propre coefficient otCi. Cependant, sa déformation dépend de son état de contrainte af lors du passage de l’état visqueux à l’état vitreux de la couche intermédiaire 12, c’est-à-dire à une température inférieure mais proche de la température Tg, ainsi que de la différence de température Tf et Tv. On remarquera qu’elle ne dépend sensiblement pas de la différence de température Tf-T2 dans la mesure où, à la température T2, il y a découplage mécanique entre la couche support 11 et la couche d’intérêt 13. Le couplage mécanique s’opère à une température inférieure mais proche de la température de transition vitreuse Tg, cette température étant ici assimilée à Tg. A titre d’exemple, à la température finale de 25°C, la couche d’intérêt 13 en germanium présente un paramètre de maille afci égal à 5,668Â, correspondant à une déformation en tension de +0,18%. La couche d’intérêt 13 est alors passée d’un état initial relaxé, i.e. sans contraintes mécaniques, à un état de contrainte final en tension à +0,18%. a ci ~ α < α · C 1 + a cs- (Tf - T v )] Thus, the layer of interest 13 is mainly deformed as a function of the coefficient of thermal expansion a cs of the support layer and no longer according to its own coefficient ot C i. However, its deformation depends on its stress state af during the transition from the viscous state to the glassy state of the intermediate layer 12, that is to say at a temperature lower but close to the temperature T g , thus than the difference in temperature Tf and T v . It will be noted that it does not substantially depend on the temperature difference Tf-T 2 insofar as, at temperature T 2 , there is mechanical decoupling between the support layer 11 and the layer of interest 13. The mechanical coupling operates at a temperature lower than but close to the glass transition temperature T g , this temperature here being assimilated to T g . For example, at the final temperature of 25 ° C, the germanium layer of interest 13 has a mesh parameter a f ci equal to 5.668 Å, corresponding to a voltage deformation of + 0.18%. The layer of interest 13 then passed from an initial relaxed state, ie without mechanical constraints, to a final stress state in tension at + 0.18%.

[0069] Il en résulte donc que la déformation finale de la couche d’intérêt 13 peut s’écrire, au premier ordre, selon la relation suivante :It therefore follows that the final deformation of the layer of interest 13 can be written, at first order, according to the following relation:

αα~αα \τ τ\ i \ r = \Tf - (aCi- «cJ “ci ' ' [0070] La déformation finale de la couche d’intérêt, et donc sa contrainte finale σ(), ne dépend pas de son état de contrainte initial (associé à a'f ), mais principalement de son paramètre de maille relaxé arci, de la différence de température entre la température finale Tf et la température de transition vitreuse Tv, et de la différence acs-aCi de coefficients de dilatation thermique. Ainsi, pour obtenir une contrainte mécanique prédéterminée σ() de la couche d’intérêt 13, compte-tenu de son paramètre de maille relaxé arci et de son coefficient de dilatation thermique aCi, il importe de prédéterminer la température de transition vitreuse Tv nécessaire de la couche intermédiaire 12, ainsi que le coefficient de dilatation thermique acs nécessaire de la couche support 11 pouvant convenir. α α ~ α α \ τ τ \ i \ r = \ Tf - (a Ci - " c J“ ci '' [0070] The final deformation of the layer of interest, and therefore its final stress σ ( ), does not does not depend on its initial stress state (associated with a'f), but mainly on its relaxed lattice parameter a r ci, on the temperature difference between the final temperature Tf and the glass transition temperature T v , and on the difference a cs -a C i of thermal expansion coefficients. Thus, to obtain a predetermined mechanical stress σ ( ) of the layer of interest 13, taking into account its relaxed mesh parameter a r ci and its expansion coefficient thermal a C i, it is important to predetermine the necessary glass transition temperature T v of the intermediate layer 12, as well as the necessary thermal expansion coefficient a cs of the support layer 11 which may be suitable.

[0071] Les figures 3A à 3C représentent de manière schématique des vues en coupe et partielles de différents exemples de dispositif optoélectronique comportant une hétérostructure 10 obtenue par le procédé de fabrication selon un mode de réalisation. L’hétérostructure 10 comportant la couche d’intérêt 13 est en matériau cristallin qui présente une contrainte mécanique prédéfinie en fonction de l’application voulue.Figures 3A to 3C schematically show sectional and partial views of different examples of optoelectronic device comprising a heterostructure 10 obtained by the manufacturing process according to one embodiment. The heterostructure 10 comprising the layer of interest 13 is made of crystalline material which has a predefined mechanical stress depending on the desired application.

[0072] La figure 3A illustre un dispositif optoélectronique d’émission de lumière non cohérence, ici une diode électroluminescente. Elle comprend une portion de couche d’intérêt 13, assemblée à une couche intermédiaire 12 à transition vitreuse, ici réalisée en un matériau électriquement isolant, elle-même assemblée à une couche support 11. La couche support 11 peut être ici un substrat SOI, la couche intermédiaire 12 être réalisée en Borofloat® 33, et la couche d’intérêt 13 est réalisée à base de germanium monocristallin contraint en tension de manière à présenter une structure de bandes interdites directe. La portion 13 comporte une jonction PIN réalisée par implantation de dopants (phosphore et bore, dans le cas du germanium), de manière à former une zone 13.1 dopée N et une zoneFIG. 3A illustrates an optoelectronic device for emitting non-coherent light, here a light-emitting diode. It comprises a portion of layer of interest 13, assembled with an intermediate layer 12 with a glass transition, here made of an electrically insulating material, itself assembled with a support layer 11. The support layer 11 can here be an SOI substrate, the intermediate layer 12 be made of Borofloat® 33, and the layer of interest 13 is made based on monocrystalline germanium stressed in tension so as to present a structure of direct prohibited bands. The portion 13 comprises a PIN junction produced by implantation of dopants (phosphorus and boron, in the case of germanium), so as to form an N-doped area 13.1 and an area

13-2 dopée P, séparées l’une de l’autre par une zone intrinsèque 13.3 (non intentionnellement dopée). La jonction PIN s’étend de manière sensiblement verticale autravers de la portion 13, suivant l’axe Z. Par ailleurs, deux plots 14.1, 14.2, formant des contacts électriques, réalisés en un matériau électriquement conducteur et avantageusement transparent à la longueur d’onde d’émission, sont disposés au contact des zones dopées 13.1, 13.2. La portion d’intérêt 13 peut être recouverte d’une couche d’encapsulation électriquement isolante 15, disposée de manière à rendre saillants et donc accessibles les deux contacts électriques 14.1, 14.2. Il est possible, par ailleurs, d’augmenter la tension subie par la couche d’intérêt 13 par la structuration d’une membrane suspendue comportant des bras tenseurs, suivie de l’effondrement de la membrane sur un support, comme le décrit par exemple la demande de brevet EP3151265.13-2 doped P, separated from each other by an intrinsic zone 13.3 (not intentionally doped). The PIN junction extends substantially vertically across the portion 13, along the axis Z. Furthermore, two studs 14.1, 14.2, forming electrical contacts, made of an electrically conductive material and advantageously transparent to the length of emission wave, are arranged in contact with the doped zones 13.1, 13.2. The portion of interest 13 may be covered with an electrically insulating encapsulation layer 15, arranged so as to make the two electrical contacts 14.1, 14.2 projecting and therefore accessible. It is possible, moreover, to increase the tension undergone by the layer of interest 13 by the structuring of a suspended membrane comprising tensing arms, followed by the collapse of the membrane on a support, as described for example patent application EP3151265.

[0073] La figure 3B illustre une variante de diode électroluminescente, qui se distingue essentiellement de celle illustrée sur la fig.3A en ce que la jonction PIN s’étend de manière sensiblement parallèle au plan de la couche support. La portion d’intérêt 13 est, dans cet exemple, à base de germanium monocristallin contraint en tension de sorte que sa structure de bandes soit directe. Elle peut comporter des puits quantiques et être du type, par exemple, GeSn/SiGeSn. Elle repose sur une couche support 11, ici en un matériau électriquement isolant tel que du saphir (Al2O3), par le biais de la couche intermédiaire 12 à transition vitreuse. La couche 12 est ici avantageusement réalisée en un matériau électriquement conducteur, tel qu’un alliage métallique amorphe (verre métallique). La portion d’intérêt 13 comporte une zone 13.1 dopée N et une zone 13.2 dopée P séparée l’une de l’autre par une zone 13.3 non intentionnellement dopée. La zone 13.1 repose sur la couche intermédiaire 12, et est électriquement connectée à un contact électrique 14.1 reposant sur une zone de la couche intermédiaire 12. Un deuxième contact électrique 14.2 est disposé sur la zone 13.2 dopée P de la portion d’intérêt 13.3B illustrates a variant of light emitting diode, which differs essentially from that illustrated in fig.3A in that the PIN junction extends substantially parallel to the plane of the support layer. The portion of interest 13 is, in this example, based on monocrystalline germanium stressed in tension so that its band structure is direct. It can include quantum wells and be of the type, for example, GeSn / SiGeSn. It rests on a support layer 11, here in an electrically insulating material such as sapphire (Al 2 O 3 ), by means of the intermediate layer 12 with glass transition. Layer 12 is here advantageously made of an electrically conductive material, such as an amorphous metallic alloy (metallic glass). The portion of interest 13 includes an N doped area 13.1 and a P doped area 13.2 separated from one another by an unintentionally doped area 13.3. The area 13.1 rests on the intermediate layer 12, and is electrically connected to an electrical contact 14.1 resting on an area of the intermediate layer 12. A second electrical contact 14.2 is disposed on the P-doped area 13.2 of the portion of interest 13.

[0074] La figure 3C illustre un dispositif optoélectronique d’émission d’une lumière cohérente, ici une source laser à pompage optique ou électrique. La source laser comporte une portion d’une couche d’intérêt 13 présentant une contrainte mécanique donnée, par exemple réalisée en germanium monocristallin à structure de bandes directe. La portion 13 est assemblée à la couche support 11 en silicium, par le biais de la couche intermédiaire 12 ici en verre de borosilicate. Le germanium de la portion 13 contrainte peut être intrinsèque ou dopé, et forme le milieu à gain apte à émettre de la lumière. Une cavité optique est réalisée dans la portion 13 par des miroirs de Bragg 16.1, 16.2 disposés sur la face supérieure de la portion 13.FIG. 3C illustrates an optoelectronic device for emitting coherent light, here a laser source with optical or electric pumping. The laser source comprises a portion of a layer of interest 13 having a given mechanical stress, for example made of monocrystalline germanium with a direct band structure. The portion 13 is assembled to the support layer 11 in silicon, by means of the intermediate layer 12 here made of borosilicate glass. The germanium of the constrained portion 13 can be intrinsic or doped, and forms the gain medium capable of emitting light. An optical cavity is produced in the portion 13 by Bragg mirrors 16.1, 16.2 arranged on the upper face of the portion 13.

[0075] Des modes de réalisation particuliers viennent d’être décrits. Différentes variantes et modifications apparaîtront à l’homme du métier. Ainsi, les dispositifs optoélectroniques décrits précédemment le sont à titre uniquement illustratif. D’autres dispositifs optoélectroniques ou microélectroniques peuvent être réalisés, par exemple des photodétecteurs ou des transistors.Particular embodiments have just been described. Different variants and modifications will appear to those skilled in the art. Thus, the optoelectronic devices described above are for illustrative purposes only. Other optoelectronic or microelectronic devices can be produced, for example photodetectors or transistors.

[0076] D’autres applications sont possibles. Ainsi, la couche d’intérêt 13 peut être utilisée 5 comme une couche de germination pour la croissance épitaxiale d’une couche semiconductrice monocristalline, comme le décrit de manière similaire la demandeOther applications are possible. Thus, the layer of interest 13 can be used as a germination layer for the epitaxial growth of a monocrystalline semiconductor layer, as similarly described in the application.

EP3151266. Le paramètre de maille afci de la couche d’intérêt 13 est ainsi choisi pour être en accord de maille avec la couche semiconductrice épitaxiée. La couche d’intérêt 13 peut être en germanium monocristallin en contrainte de manière à permettre l’épitaxie d’une couche de GeSn à l’état relaxé. Ainsi, la contrainte σ/ de la couche d’intérêt 13 est choisie de sorte que le paramètre de maille afci soit sensiblement égal au paramètre de maille du GeSn à l’état relaxé.EP3151266. The mesh parameter a f ci of the layer of interest 13 is thus chosen to be in mesh agreement with the epitaxial semiconductor layer. The layer of interest 13 may be made of monocrystalline germanium under stress so as to allow the epitaxy of a layer of GeSn in the relaxed state. Thus, the stress σ / of the layer of interest 13 is chosen so that the mesh parameter a f ci is substantially equal to the mesh parameter of the GeSn in the relaxed state.

[0077] Par ailleurs, une couche d’un matériau tenseur tel qu’un nitrure de silicium, par exemple du Si3N4, peut être déposée sur la couche d’intérêt 13 préalablement à l’étape de traitement thermique de l’hétérostructure 10. Ainsi, lors de l’étape de refroidissement, la couche d’intérêt 13 subit les contraintes mécaniques de la couche support 11 ainsi que celles de la couche tenseur. La couche tenseur peut être une couche recouvrant entièrement la surface de la couche d’intérêt 13, ou être formée d’un ensemble de plots distincts répartis sur la surface de celle-ci. L’épaisseur de la couche tenseur peut être de l’ordre de quelques centaines de nanomètres à quelques microns.Furthermore, a layer of a tensor material such as silicon nitride, for example Si 3 N 4 , can be deposited on the layer of interest 13 prior to the heat treatment step of the heterostructure 10. Thus, during the cooling step, the layer of interest 13 undergoes the mechanical stresses of the support layer 11 as well as those of the tensor layer. The tensor layer can be a layer entirely covering the surface of the layer of interest 13, or be formed by a set of separate pads distributed over the surface thereof. The thickness of the tensor layer can be of the order of a few hundred nanometers to a few microns.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d’une hétérostructure (îo) formée d’un empilement de couches (il, 12, 13) dont au moins une couche d’intérêt (13) en un matériau cristallin présentant une valeur finale σ/ de contrainte mécanique et un coefficient de dilatation thermique aCi, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :1. Method for producing a heterostructure (îo) formed by a stack of layers (il, 12, 13) including at least one layer of interest (13) made of a crystalline material having a final value σ / of mechanical stress and a coefficient of thermal expansion a C i, characterized in that it comprises the following stages: o fourniture d’une couche support (11) présentant un coefficient de dilatation thermique otcs prédéterminé ;o provision of a support layer (11) having a predetermined coefficient of thermal expansion otcs; o assemblage, sur la couche support (11), d’une couche intermédiaire (12) en un matériau à transition vitreuse présentant une température de transition Tg prédéterminée, à laquelle la couche intermédiaire (12) passe de manière réversible d’un état rigide à un état visqueux ;o assembly, on the support layer (11), of an intermediate layer (12) of a glass transition material having a predetermined transition temperature T g , at which the intermediate layer (12) reversibly passes from a state rigid to a viscous state; o assemblage, sur la couche intermédiaire (12), de la couche d’intérêt (13), de façon à former une hétérostructure (10) ;o assembly, on the intermediate layer (12), of the layer of interest (13), so as to form a heterostructure (10); o traitement thermique de l’hétérostructure (10), pour l’amener à une température Tr supérieure ou égale à la température de transition Tg, de sorte que, la couche intermédiaire (12) étant alors dans un état visqueux, la couche d’intérêt (13) est dilatée sans être contrainte par la dilatation thermique de la couche support (11) ;o heat treatment of the heterostructure (10), to bring it to a temperature T r greater than or equal to the transition temperature T g , so that, the intermediate layer (12) then being in a viscous state, the layer of interest (13) is expanded without being constrained by the thermal expansion of the support layer (11); o refroidissement de l’hétérostructure (10), pour l’amener à une température finale prédéterminée Tf inférieure à la température de transition Tg, de sorte que, la couche intermédiaire (12) étant alors dans un état rigide, la couche d’intérêt (13) est contrainte par la couche support (11) à la valeur finale σ/.o cooling of the heterostructure (10), to bring it to a predetermined final temperature Tf lower than the transition temperature T g , so that, the intermediate layer (12) then being in a rigid state, the layer of interest (13) is constrained by the support layer (11) to the final value σ /. 2. Procédé selon la revendication 1, comportant une étape préalable de détermination du coefficient de dilatation thermique otcs de la couche support (11) et de la température de transition vitreuse Tg de la couche intermédiaire (12) de sorte que la couche d’intérêt (13) présente la valeur finale σ/ qui est fonction du produit de la différence (Tf-Tg) entre la température finale Tf et la température de transition Tg, avec la différence (aCi-acs) entre les coefficients de dilatation thermique de la couche d’intérêt (13) et de la couche support (11).2. Method according to claim 1, comprising a preliminary step of determining the coefficient of thermal expansion ot cs of the support layer (11) and the glass transition temperature T g of the intermediate layer (12) so that the layer d interest (13) presents the final value σ / which is a function of the product of the difference (Tf-T g ) between the final temperature Tf and the transition temperature T g , with the difference (a C ia cs ) between the coefficients thermal expansion of the layer of interest (13) and of the support layer (11). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, lors de l’étape de traitement thermique, la couche d’intérêt (13) présente une valeur de contrainte mécanique qui est fonction du produit de la différence (Tr-Ti) entre la température Tr et une température initiale T, avec le coefficient de dilatation thermique otCi de la couche d’intérêt (13).3. Method according to claim 1 or 2, wherein, during the heat treatment step, the layer of interest (13) has a value of mechanical stress which is a function of the product of the difference (T r -Ti) between the temperature T r and an initial temperature T, with the coefficient of thermal expansion ot C i of the layer of interest (13). 4- Procédé selon l’une quelconque des revendications i à 3, comportant une étape de détermination d’une valeur maximale e™* d’épaisseur de la couche d’intérêt (13) de sorte que le produit de l’épaisseur maximale e™* avec le module d’Young ECi de la couche d’intérêt (13) soit égal au produit de l’épaisseur ecs avec le module d’Young Ecs de la couche support (11).4- A method according to any one of claims i to 3, comprising a step of determining a maximum value e ™ * of thickness of the layer of interest (13) so that the product of the maximum thickness e ™ * with the Young's modulus E C i of the layer of interest (13) is equal to the product of the thickness e cs with the Young's modulus E cs of the support layer (11). 5. Procédé selon la revendication 4, comportant une étape d’amincissement de la couche d’intérêt (13), préalablement à l’étape de traitement thermique, de sorte que l’épaisseur de la couche supérieure (13) soit inférieure à l’épaisseur maximale e™*.5. Method according to claim 4, comprising a step of thinning the layer of interest (13), prior to the heat treatment step, so that the thickness of the upper layer (13) is less than l 'maximum thickness e ™ *. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comportant une étape de détermination d’une valeur maximale d’épaisseur de la couche intermédiaire (12) de sorte que le produit de l’épaisseur maximale avec le module d’Young Ectv de la couche intermédiaire (12) soit égal au produit de l’épaisseur eCi avec le module d’Young ECi de la couche d’intérêt (13).6. Method according to any one of claims 1 to 5, comprising a step of determining a maximum thickness value of the intermediate layer (12) so that the product of the maximum thickness with the Young's modulus E ctv of the intermediate layer (12) is equal to the product of the thickness e C i with the Young's modulus E C i of the layer of interest (13). 7. Procédé selon la revendication 6, comportant une étape d’amincissement de la couche intermédiaire (12), préalablement à l’étape d’assemblage de la couche d’intérêt (13), de sorte que l’épaisseur ectv de la couche intermédiaire (12) soit inférieure à l’épaisseur maximale .7. The method of claim 6, comprising a step of thinning the intermediate layer (12), prior to the step of assembling the layer of interest (13), so that the thickness e c tv of the intermediate layer (12) is less than the maximum thickness. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la couche intermédiaire (12) est assemblée par collage direct à la couche support (11), et la couche d’intérêt (13) est assemblée par collage direct à la couche intermédiaire (12).8. Method according to any one of claims 1 to 7, in which the intermediate layer (12) is assembled by direct bonding to the support layer (11), and the layer of interest (13) is assembled by direct bonding to the intermediate layer (12). 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, lors de l’étape d’assemblage de la couche d’intérêt (13), celle-ci présente une densité de dislocations homogène suivant son épaisseur.9. Method according to any one of claims 1 to 8, wherein, during the assembly step of the layer of interest (13), it has a dislocation density homogeneous according to its thickness. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel, lors de l’étape d’assemblage de la couche d’intérêt (13), celle-ci est réalisée en un matériau cristallin à l’état relaxé.10. Method according to any one of claims 1 to 9, wherein, during the assembly step of the layer of interest (13), it is made of a crystalline material in the relaxed state. 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la couche intermédiaire (12) est réalisée en un matériau choisi parmi les verres de phosphate, de borate, de silicate et leurs alliages, les verres de chalcogénure, et les alliages métalliques amorphes.11. Method according to any one of claims 1 to 10, in which the intermediate layer (12) is made of a material chosen from phosphate, borate, silicate glasses and their alloys, chalcogenide glasses, and amorphous metal alloys. 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications i à il, dans lequel la couche d’intérêt est à base de germanium, la couche intermédiaire en un matériau électriquement isolant, et la couche support à base de silicium.12. Method according to any one of claims i to il, in which the layer of interest is based on germanium, the intermediate layer in an electrically insulating material, and the support layer based on silicon.
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