FR3131435A1 - Procédé de fabrication de substrats démontables - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication de substrats (1, 2) démontables, comportant les étapes : a) prévoir un premier substrat (1), comprenant des espèces implantées (10) formant une zone plane d’implantation (100) ; b) prévoir un second substrat (2), comprenant une surface (20) munie d’un ensemble de cavités (200) possédant chacune une profondeur, suivant la normale à la surface (20), supérieure ou égale à un rayon moyen d’exfoliation prédéterminé ; c) assembler, du côté de la zone plane d’implantation (100) et du côté de l’ensemble de cavités (200), les premier et second substrats (1, 2) par un collage direct ; d) appliquer un traitement thermique à l’assemblage obtenu à l’issue de l’étape c), selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées (10) génèrent des cloques fragilisant la zone plane d’implantation (100), les cloques s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités (200) ; l’ensemble de cavités (200) étant dimensionné et réparti à la surface (20) du second substrat (2) de manière à : - autoriser un collage direct entre les premier et second substrats (1, 2) lors de l’étape c) ; - interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation (100) fragilisée à l’issue de l’étape d). Figure 1
Description
L’invention se rapporte au domaine technique de la fabrication de substrats démontables. On parle également de poignées temporaires.
L’invention trouve notamment son intérêt dans le transfert d’une couche utile sur un substrat support pour fabriquer un dispositif (ou composant) pour tout type d’applications (électronique, mécanique, optique etc.).
Les poignées temporaires connues de l’état de la technique sont classiquement fabriquées à l’aide d’une interface de collage affaiblie entre deux substrats. L’interface de collage affaiblie peut être obtenue avec des surfaces rugueuses, ou avec des matériaux des deux substrats choisis de manière à être physico-chimiquement peu compatibles. Le démontage des deux substrats peut être exécuté ultérieurement à l’aide d’un traitement thermique, ou de manière mécanique par insertion d’une lame suivant l’interface de collage.
De telles solutions de l’état de la technique ne sont pas entièrement satisfaisantes, en raison de leur complexité de mise en œuvre.
L’invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication de substrats démontables, comportant les étapes :
a) prévoir un premier substrat, comprenant des espèces implantées formant une zone plane d’implantation ;
b) prévoir un second substrat, comprenant une surface munie d’un ensemble de cavités ;
c) assembler, du côté de la zone plane d’implantation et du côté de l’ensemble de cavités, les premier et second substrats par un collage direct ;
d) appliquer un traitement thermique à l’assemblage obtenu à l’issue de l’étape c), selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées génèrent des cloques fragilisant la zone plane d’implantation, les cloques s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités ;
l’ensemble de cavités étant dimensionné et réparti à la surface du second substrat prévu lors de l’étape b) de manière à :
- autoriser un collage direct entre les premier et second substrats lors de l’étape c) ;
- interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée à l’issue de l’étape d).
a) prévoir un premier substrat, comprenant des espèces implantées formant une zone plane d’implantation ;
b) prévoir un second substrat, comprenant une surface munie d’un ensemble de cavités ;
c) assembler, du côté de la zone plane d’implantation et du côté de l’ensemble de cavités, les premier et second substrats par un collage direct ;
d) appliquer un traitement thermique à l’assemblage obtenu à l’issue de l’étape c), selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées génèrent des cloques fragilisant la zone plane d’implantation, les cloques s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités ;
l’ensemble de cavités étant dimensionné et réparti à la surface du second substrat prévu lors de l’étape b) de manière à :
- autoriser un collage direct entre les premier et second substrats lors de l’étape c) ;
- interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée à l’issue de l’étape d).
Ainsi, un tel procédé selon l’invention permet l’obtention de poignées temporaires en utilisant une zone plane d’implantation formée par des espèces implantées, puis fragilisée par un traitement thermique pour démonter ultérieurement les premier et second substrats par l’application d’une contrainte mécanique (e.g. insertion d’une lame à l’interface de collage). Le traitement thermique de l’étape d) permet de maturer les défauts implantés, générant des cloques qui vont grossir et par là-même fragiliser la zone plane d’implantation.
Le dimensionnement et la répartition de l’ensemble de cavités à la surface du second substrat prévu lors de l’étape b) sont adaptés pour délimiter, à l’issue de l’étape c) :
- des zones de collage, s’étendant à la surface du premier substrat (i.e. la surface proximale à la zone plane d’implantation), et faisant face aux murets séparant les cavités et occupant l’espace inter-cavités, les zones de collage étant donc soumises à un effet raidisseur ;
- des zones libres, s’étendant à la surface du premier substrat (i.e. la surface proximale à la zone plane d’implantation), faisant face aux cavités, et n’étant donc pas soumises à un effet raidisseur.
- des zones de collage, s’étendant à la surface du premier substrat (i.e. la surface proximale à la zone plane d’implantation), et faisant face aux murets séparant les cavités et occupant l’espace inter-cavités, les zones de collage étant donc soumises à un effet raidisseur ;
- des zones libres, s’étendant à la surface du premier substrat (i.e. la surface proximale à la zone plane d’implantation), faisant face aux cavités, et n’étant donc pas soumises à un effet raidisseur.
Plus précisément, l’ensemble de cavités est dimensionné et réparti à la surface du second substrat prévu lors de l’étape b) de sorte que :
- les zones de collage présentent une superficie adaptée pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats lors de l’étape c) ;
- les zones libres présentent une distribution spatiale et une étendue spatiale adaptées pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée à l’issue de l’étape d).
- les zones de collage présentent une superficie adaptée pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats lors de l’étape c) ;
- les zones libres présentent une distribution spatiale et une étendue spatiale adaptées pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée à l’issue de l’étape d).
En effet, les zones libres, non soumises à un effet raidisseur, peuvent se déformer à l’intérieur de la ou des cavités leur faisant face lors de la maturation de défauts de type cloque («blister» en langue anglaise). La maturation de défauts de type cloque est liée aux espèces implantées (classiquement des espèces gazeuses ionisées) subissant un traitement thermique (par exemple à 500°C pendant plusieurs dizaines de minutes), en absence d’un effet raidisseur. La croissance des défauts de type cloque est bornée par le phénomène d’exfoliation correspondant à leur décapsulation. La présence de cavités autorise une expansion verticale des défauts de type cloque.
Or, les inventeurs ont constaté que le déclenchement de la fracture («splitting» en langue anglaise) de la zone plane d’implantation est principalement dû à la maturation de défauts de type microfissures («microcracks» en langue anglaise). La maturation des défauts de type microfissures est liée aux espèces implantées (classiquement des espèces gazeuses ionisées) subissant un traitement thermique (par exemple à 500°C pendant plusieurs dizaines de minutes), en présence d’un effet raidisseur.
La zone plane d’implantation résiste ainsi à une énergie thermique (grâce aux zones libres non soumises à l’effet raidisseur) apportée par le traitement thermique de l’étape d), c'est-à-dire que la zone plane d’implantation n’est pas fracturée par le traitement thermique de l’étape d), mais est suffisamment fragilisée (par la présence de cloques) pour être fracturée ultérieurement par une énergie mécanique pour démonter les premier et second substrats, par exemple à l’aide de l’insertion d’une lame entre les premier et second substrats.
Le procédé selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon une caractéristique de l’invention, le procédé comporte une étape e) consistant à exécuter une fracture mécanique de la zone plane d’implantation fragilisée après l’étape d), de manière à démonter les premier et second substrats.
Ainsi, un avantage procuré est la simplicité du démontage des premier et second substrats, par exemple en insérant une lame entre les premier et second substrats.
Selon une caractéristique de l’invention, l’ensemble de cavités est dimensionné et réparti à la surface du second substrat prévu lors de l’étape b) de sorte que chaque couple de cavités adjacentes est espacé d’une distance comprise entre :
- un premier seuil, au-delà duquel un collage direct entre les premier et second substrats est autorisé lors de l’étape c) ;
- un second seuil, strictement supérieur au premier seuil, en-deçà duquel une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée est interdite à l’issue de l’étape d).
- un premier seuil, au-delà duquel un collage direct entre les premier et second substrats est autorisé lors de l’étape c) ;
- un second seuil, strictement supérieur au premier seuil, en-deçà duquel une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée est interdite à l’issue de l’étape d).
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir :
(i) des zones de collage présentant une superficie suffisante pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats lors de l’étape c) ;
(ii) des zones libres, non soumises à un effet raidisseur, présentant une distribution spatiale adaptée et une étendue spatiale suffisante pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée à l’issue de l’étape d).
(i) des zones de collage présentant une superficie suffisante pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats lors de l’étape c) ;
(ii) des zones libres, non soumises à un effet raidisseur, présentant une distribution spatiale adaptée et une étendue spatiale suffisante pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée à l’issue de l’étape d).
Selon une caractéristique de l’invention, le premier seuil est compris entre 500 nm et 3 µm, de préférence compris entre 1 µm et 2 µm.
Selon une caractéristique de l’invention, le second seuil est compris entre 5 µm et 200 µm, de préférence compris entre 5 µm et 100 µm, plus préférentiellement compris entre 5 µm et 10 µm.
Selon une caractéristique de l’invention, la surface du second substrat présente une surface de collage avec le premier substrat à l’issue de l’étape c) ; et l’ensemble de cavités est dimensionné et réparti à la surface du second substrat prévu lors de l’étape b) de manière à occuper entre 50% et 85% de la surface de collage, de préférence entre 60% et 80% de la surface de collage.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir :
(i) des zones de collage présentant une superficie suffisante pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats lors de l’étape c) ;
(ii) des zones libres, non soumises à un effet raidisseur, présentant une distribution spatiale adaptée et une étendue spatiale suffisante pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée à l’issue de l’étape d).
(i) des zones de collage présentant une superficie suffisante pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats lors de l’étape c) ;
(ii) des zones libres, non soumises à un effet raidisseur, présentant une distribution spatiale adaptée et une étendue spatiale suffisante pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée à l’issue de l’étape d).
Selon une caractéristique de l’invention, l’ensemble de cavités est dimensionné et réparti à la surface du second substrat prévu lors de l’étape b) de sorte que chaque cavité présente au moins une dimension, dans le plan de la surface du second substrat, inférieure ou égale au double d’un rayon moyen d’exfoliation prédéterminé, de préférence inférieur ou égal au double d’un rayon minimum d’exfoliation prédéterminé.
Ainsi, un avantage procuré est de borner l’expansion latérale des cloques à l’intérieur des cavités afin d’éviter le phénomène d’exfoliation.
Selon une caractéristique de l’invention, chaque cavité de l’ensemble occupe la surface du second substrat prévu lors de l’étape b) de manière à délimiter une ouverture présentant une forme choisie parmi une forme rectangulaire, carrée, triangulaire ou circulaire.
Selon une caractéristique de l’invention, le budget thermique de l’étape d) est défini par :
- une température du traitement thermique comprise entre 400°C et 600°C,
- une durée du traitement thermique supérieure à 30 minutes.
- une température du traitement thermique comprise entre 400°C et 600°C,
- une durée du traitement thermique supérieure à 30 minutes.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir une zone plane d’implantation résistant à une énergie thermique apportée par un traitement thermique de fracturation ou par un traitement thermique de renforcement de l’interface de collage. La zone plane d’implantation n’est pas fracturée par un tel budget thermique, mais est suffisamment fragilisée (par la présence de cloques) pour être fracturée ultérieurement par une énergie mécanique pour démonter les premier et second substrats, par exemple à l’aide de l’insertion d’une lame entre les premier et second substrats. Un tel budget thermique serait suffisant pour fracturer la zone plane d’implantation en l’absence d’un tel ensemble de cavités à la surface du second substrat.
Selon une caractéristique de l’invention, l’étape a) comporte une étape préalable consistant à déterminer un rayon moyen d’exfoliation et/ou un rayon minimal d’exfoliation par une analyse statistique d’observations microscopiques, après avoir appliqué au premier substrat un traitement thermique de fracturation de la zone plane d’implantation.
Ainsi, un avantage procuré est d’améliorer la fiabilité du dimensionnement des cavités lors de l’étape b) afin d’obtenir des zones libres, non soumises à un effet raidisseur, pouvant se déformer à l’intérieur de la ou des cavités leur faisant face lors de la maturation de défauts de type cloque lors de l’étape d), tout en bornant l’expansion latérale des cloques à l’intérieur des cavités afin d’éviter le phénomène d’exfoliation.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier substrat prévu lors de l’étape a) est réalisé dans un matériau choisi parmi :
- un matériau semi-conducteur, de préférence sélectionné parmi Si, Ge, Si-Ge, un matériau III-V ;
- le tantalate de lithium LiTaO3, le niobate de lithium LiNbO3.
- un matériau semi-conducteur, de préférence sélectionné parmi Si, Ge, Si-Ge, un matériau III-V ;
- le tantalate de lithium LiTaO3, le niobate de lithium LiNbO3.
L’invention a également pour objet un ensemble pour fabriquer des substrats démontables, comportant :
- un premier substrat, comprenant des espèces implantées formant une zone plane d’implantation ;
- un second substrat, comprenant une surface munie d’un ensemble de cavités dimensionné et réparti à la surface du second substrat de manière à :
autoriser un collage direct entre les premier et second substrats ;
interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation, après un traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés, selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées génèrent des cloques fragilisant la zone plane d’implantation, les cloques s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités.
- un premier substrat, comprenant des espèces implantées formant une zone plane d’implantation ;
- un second substrat, comprenant une surface munie d’un ensemble de cavités dimensionné et réparti à la surface du second substrat de manière à :
autoriser un collage direct entre les premier et second substrats ;
interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation, après un traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés, selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées génèrent des cloques fragilisant la zone plane d’implantation, les cloques s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités.
Ainsi, comme évoqué précédemment, le dimensionnement et la répartition de l’ensemble de cavités à la surface du second substrat sont adaptés pour délimiter :
- des zones de collage, s’étendant à la surface du premier substrat (i.e. la surface proximale à la zone plane d’implantation), et faisant face aux murets séparant les cavités et occupant l’espace inter-cavités, les zones de collage étant donc soumises à un effet raidisseur ;
- des zones libres, s’étendant à la surface du premier substrat (i.e. la surface proximale à la zone plane d’implantation), faisant face aux cavités, et n’étant donc pas soumises à un effet raidisseur.
- des zones de collage, s’étendant à la surface du premier substrat (i.e. la surface proximale à la zone plane d’implantation), et faisant face aux murets séparant les cavités et occupant l’espace inter-cavités, les zones de collage étant donc soumises à un effet raidisseur ;
- des zones libres, s’étendant à la surface du premier substrat (i.e. la surface proximale à la zone plane d’implantation), faisant face aux cavités, et n’étant donc pas soumises à un effet raidisseur.
Plus précisément, l’ensemble de cavités est dimensionné et réparti à la surface du second substrat de sorte que :
- les zones de collage présentent une superficie adaptée pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats ;
- les zones libres présentent une distribution spatiale et une étendue spatiale adaptées pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés.
- les zones de collage présentent une superficie adaptée pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats ;
- les zones libres présentent une distribution spatiale et une étendue spatiale adaptées pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés.
En effet, les zones libres, non soumises à un effet raidisseur, peuvent se déformer à l’intérieur de la ou des cavités leur faisant face lors de la maturation de défauts de type cloque («blister» en langue anglaise). La maturation de défauts de type cloque est liée aux espèces implantées (classiquement des espèces gazeuses ionisées) subissant un traitement thermique (par exemple à 500°C pendant plusieurs dizaines de minutes), en absence d’un effet raidisseur. La croissance des défauts de type cloque est bornée par le phénomène d’exfoliation correspondant à leur décapsulation. La présence de cavités autorise une expansion verticale des défauts de type cloque.
Or, comme évoqué précédemment, les inventeurs ont constaté que le déclenchement de la fracture de la zone plane d’implantation est principalement dû à la maturation de défauts de type microfissures («microcracks» en langue anglaise). La maturation des défauts de type microfissures est liée aux espèces implantées (classiquement des espèces gazeuses ionisées) subissant un traitement thermique (par exemple à 500°C pendant plusieurs dizaines de minutes), en présence d’un effet raidisseur.
La zone plane d’implantation résiste ainsi à une énergie thermique (grâce aux zones libres non soumises à l’effet raidisseur) apportée par le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés, c'est-à-dire que la zone plane d’implantation n’est pas fracturée par le traitement thermique, mais est suffisamment fragilisée (par la présence de cloques) pour être fracturée ultérieurement par une énergie mécanique pour démonter les premier et second substrats, par exemple à l’aide de l’insertion d’une lame entre les premier et second substrats.
Selon une caractéristique de l’invention, l’ensemble de cavités est dimensionné et réparti à la surface du second substrat de sorte que chaque couple de cavités adjacentes est espacé d’une distance comprise entre :
- un premier seuil, au-delà duquel un collage direct entre les premier et second substrats est autorisé ;
- un second seuil, strictement supérieur au premier seuil, en-deçà duquel une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation est interdite après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés.
- un premier seuil, au-delà duquel un collage direct entre les premier et second substrats est autorisé ;
- un second seuil, strictement supérieur au premier seuil, en-deçà duquel une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation est interdite après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir :
(i) des zones de collage présentant une superficie suffisante pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats ;
(ii) des zones libres, non soumises à un effet raidisseur, présentant une distribution spatiale adaptée et une étendue spatiale suffisante pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés.
(i) des zones de collage présentant une superficie suffisante pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats ;
(ii) des zones libres, non soumises à un effet raidisseur, présentant une distribution spatiale adaptée et une étendue spatiale suffisante pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés.
Selon une caractéristique de l’invention, la surface du second substrat est destinée à présenter une surface de collage avec le premier substrat ; et l’ensemble de cavités est dimensionné et réparti à la surface du second substrat de manière à occuper entre 50% et 85% de la surface de collage, de préférence entre 60% et 80% de la surface de collage.
Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir :
(i) des zones de collage présentant une superficie suffisante pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats ;
(ii) des zones libres, non soumises à un effet raidisseur, présentant une distribution spatiale adaptée et une étendue spatiale suffisante pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés.
(i) des zones de collage présentant une superficie suffisante pour autoriser un collage direct entre les premier et second substrats ;
(ii) des zones libres, non soumises à un effet raidisseur, présentant une distribution spatiale adaptée et une étendue spatiale suffisante pour interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation fragilisée après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats collés.
Selon une caractéristique de l’invention, l’ensemble de cavités est dimensionné et réparti à la surface du second substrat de sorte que chaque cavité présente au moins une dimension, dans le plan de la surface du second substrat, inférieure ou égale au double d’un rayon moyen d’exfoliation prédéterminé, de préférence inférieure ou égale au double d’un rayon minimum d’exfoliation prédéterminé.
Ainsi, un avantage procuré est de borner l’expansion latérale des cloques à l’intérieur des cavités afin d’éviter le phénomène d’exfoliation.
Définitions
- Par « substrat », on entend un support physique autoporté, réalisé dans un matériau de base à partir duquel peut être formé un dispositif (ou composant) pour tout type d’applications, notamment électronique, mécanique, optique. Un substrat peut être une « tranche » (également dénommée « plaquette », «wafer» en langue anglaise) qui se présente généralement sous la forme d’un disque issu d’une découpe dans un lingot d’un matériau cristallin.
- Par « zone plane », on entend une planéité dans les tolérances usuelles liées aux conditions expérimentales de fabrication, et non une planéité parfaite au sens mathématique du terme.
- Par « rayon d’exfoliation », on entend un paramètre, noté Rexfo, défini par l’équation :
où « ν » désigne le coefficient de Poisson de la couche mince, « E » désigne le module d’Young de la couche mince, « kB» est la constante de Boltzmann, « T » est la température (en K) à laquelle est soumise la couche mince, « α » est la fraction de dose efficace (en %) des espèces implantées, « D » est la dose implantée (en at./cm2) des espèces, « σ » est la contrainte limite de cisaillement, « e » est l’épaisseur de la couche mince, et « x » est l’opérateur de multiplication. La couche mince est la partie du premier substrat s’étendant entre la zone plane d’implantation et la surface du premier substrat à travers laquelle l’implantation des espèces s’est effectuée (proximale à la zone plane d’implantation). L’exfoliation correspond à un détachement partiel (local) de la couche mince au niveau de la zone plane d’implantation. Il est délicat de déterminer de manière théorique le rayon d’exfoliation en raison de grandeurs physiques difficilement quantifiables, notamment la contrainte limite de cisaillement. Le rayon d’exfoliation est spécifique à l’implantation effectuée dans le premier substrat.
où « ν » désigne le coefficient de Poisson de la couche mince, « E » désigne le module d’Young de la couche mince, « kB» est la constante de Boltzmann, « T » est la température (en K) à laquelle est soumise la couche mince, « α » est la fraction de dose efficace (en %) des espèces implantées, « D » est la dose implantée (en at./cm2) des espèces, « σ » est la contrainte limite de cisaillement, « e » est l’épaisseur de la couche mince, et « x » est l’opérateur de multiplication. La couche mince est la partie du premier substrat s’étendant entre la zone plane d’implantation et la surface du premier substrat à travers laquelle l’implantation des espèces s’est effectuée (proximale à la zone plane d’implantation). L’exfoliation correspond à un détachement partiel (local) de la couche mince au niveau de la zone plane d’implantation. Il est délicat de déterminer de manière théorique le rayon d’exfoliation en raison de grandeurs physiques difficilement quantifiables, notamment la contrainte limite de cisaillement. Le rayon d’exfoliation est spécifique à l’implantation effectuée dans le premier substrat.
- Par « rayon moyen d’exfoliation », on entend une moyenne arithmétique des rayons d’exfoliation obtenus de manière expérimentale.
- Par « prédéterminé », on entend que le rayon moyen d’exfoliation est déterminé avant la conception de l’ensemble de cavités à la surface du second substrat.
- Le terme « cavité » désigne une cavité superficielle, ouverte, s’étendant à la surface du second substrat, et pouvant être obtenue par gravure.
- Par « réparti à la surface », on entend une distribution spatiale de l’ensemble de cavités à la surface du second substrat.
- Par « collage direct », on entend un collage (de préférence spontané) issue de la mise en contact direct de deux surfaces, c'est-à-dire en l’absence d’un élément additionnel tel qu’une colle, une cire ou une brasure. L’adhésion provient principalement des forces de van der Waals issues de l’interaction électronique entre les atomes ou les molécules de deux surfaces, des liaisons hydrogène du fait des préparations des surfaces ou des liaisons covalentes établies entre les deux surfaces. Le collage direct est avantageusement exécuté à température et pression ambiantes. Le collage direct peut couvrir un collage par thermocompression ou un collage eutectique selon la nature des deux surfaces mises en contact.
- Par « initiation thermique », on entend une initiation de la fracture de la zone plane d’implantation obtenue par une énergie thermique.
- Par « fracture mécanique », on entend une fracture de la zone plane d’implantation (fragilisée) obtenue par une énergie mécanique.
- Par « autoriser un collage direct », on entend que l’interface de collage (limitée principalement par l’ensemble des surfaces des murets séparant les cavités) possède une énergie d’adhésion suffisante pour coller les premier et second substrats entre eux.
- Par « interdire une initiation thermique », on entend qu’une énergie thermique (par exemple apportée par un traitement thermique appliqué à l’assemblage des premier et second substrats) n’est pas suffisante pour initier une fracture de la zone plane d’implantation qui aurait comme effet de séparer les premier et second substrats.
- Par « matériau de type III-V », on entend un alliage binaire entre des éléments situés respectivement dans la colonne III et dans la colonne V du tableau périodique des éléments.
- Par « matériau semi-conducteur », on entend un matériau présentant une conductivité électrique à 300 K comprise entre 10-8S/cm et 103S/cm.
- L’expression « occuper un pourcentage de la surface de collage » par l’ensemble de cavités peut être décrite par un taux d’occupation défini par la formule
lorsque chaque cavité délimite une ouverture présentant une forme carrée de côté « a », chaque couple de cavités adjacentes étant espacé d’une distance « b » à la surface du second substrat.
lorsque chaque cavité délimite une ouverture présentant une forme carrée de côté « a », chaque couple de cavités adjacentes étant espacé d’une distance « b » à la surface du second substrat.
- Par « budget thermique », on entend un apport d’énergie de nature thermique, déterminé par le choix d’une valeur de la température du traitement thermique et le choix d’une valeur de la durée du traitement thermique.
- Les valeurs X et Y exprimées à l’aide des expressions « entre X et Y » ou « compris entre X et Y » sont incluses dans la plage de valeurs définie.
D’autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans l’exposé détaillé de différents modes de réalisation de l’invention, l’exposé étant assorti d’exemples et de références aux dessins joints.
Il est à noter que les figures 1 à 4 décrites ci-avant sont schématiques, et ne sont pas à l’échelle par souci de lisibilité et pour en simplifier leur compréhension. Les coupes sont effectuées suivant la normale à la surface de collage.
Les éléments identiques ou assurant la même fonction porteront les mêmes références pour les différents modes de réalisation, par souci de simplification.
Un objet de l’invention est un procédé de fabrication de substrats 1, 2 démontables, comportant les étapes :
a) prévoir un premier substrat 1, comprenant des espèces implantées 10 formant une zone plane d’implantation 100 ;
b) prévoir un second substrat 2, comprenant une surface 20 munie d’un ensemble de cavités 200 ;
c) assembler, du côté de la zone plane d’implantation 100 et du côté de l’ensemble de cavités 200, les premier et second substrats 1, 2 par un collage direct ;
d) appliquer un traitement thermique à l’assemblage obtenu à l’issue de l’étape c), selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées 10 génèrent des cloques 3 fragilisant la zone plane d’implantation 100, les cloques 3 s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités 200 ;
l’ensemble de cavités 200 étant dimensionné et réparti à la surface 20 du second substrat 2 prévu lors de l’étape b) de manière à :
- autoriser un collage direct entre les premier et second substrats 1, 2 lors de l’étape c) ;
- interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation 100 fragilisée à l’issue de l’étape d).
a) prévoir un premier substrat 1, comprenant des espèces implantées 10 formant une zone plane d’implantation 100 ;
b) prévoir un second substrat 2, comprenant une surface 20 munie d’un ensemble de cavités 200 ;
c) assembler, du côté de la zone plane d’implantation 100 et du côté de l’ensemble de cavités 200, les premier et second substrats 1, 2 par un collage direct ;
d) appliquer un traitement thermique à l’assemblage obtenu à l’issue de l’étape c), selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées 10 génèrent des cloques 3 fragilisant la zone plane d’implantation 100, les cloques 3 s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités 200 ;
l’ensemble de cavités 200 étant dimensionné et réparti à la surface 20 du second substrat 2 prévu lors de l’étape b) de manière à :
- autoriser un collage direct entre les premier et second substrats 1, 2 lors de l’étape c) ;
- interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation 100 fragilisée à l’issue de l’étape d).
Etape a)
L’étape a) est illustrée à la .
Les espèces implantées 10 sont avantageusement des espèces gazeuses, comportant de préférence des atomes d’hydrogène ionisé et/ou des atomes d’hélium ionisé. Il est possible d’effectuer une co-implantation entre ces espèces et/ou avec d’autres espèces gazeuses, ou encore d’effectuer une multi-implantation des mêmes espèces gazeuses.
Le premier substrat 1 prévu lors de l’étape a) est avantageusement réalisé dans un matériau choisi parmi :
- un matériau semi-conducteur, de préférence sélectionné parmi Si, Ge, Si-Ge, un matériau III-V ;
- le tantalate de lithium LiTaO3, le niobate de lithium LiNbO3.
- un matériau semi-conducteur, de préférence sélectionné parmi Si, Ge, Si-Ge, un matériau III-V ;
- le tantalate de lithium LiTaO3, le niobate de lithium LiNbO3.
A titre d’exemple non limitatif, lorsque le premier substrat 1 est réalisé en silicium, il est possible d’implanter des atomes d’hydrogène ionisé selon les paramètres suivants :
- une énergie comprise entre 120 keV et 200 keV ;
- une dose de 7.1016at.cm-2.
- une énergie comprise entre 120 keV et 200 keV ;
- une dose de 7.1016at.cm-2.
Comme illustré aux figures 5 et 6, l’étape a) comporte avantageusement une étape préalable consistant à déterminer un rayon moyen d’exfoliation et/ou un rayon minimal d’exfoliation par une analyse statistique d’observations microscopiques, après avoir appliqué au premier substrat 1 (comprenant les espèces implantées 10) un traitement thermique de fracturation de la zone plane d’implantation 100 (par exemple 1h à 500°C lorsque le premier substrat 1 est réalisé en silicium). Le traitement thermique de fracturation de la zone plane d’implantation 100 est exécuté selon un budget thermique similaire au budget thermique de l’étape d). En l’absence d’un effet raidisseur, ce traitement thermique entraîne la formation de cloques 3 et d’arrachements 3’ localisés (exfoliations). Comme illustré à la , des observations en microscopie optique de la surface S (proximale à la zone plane d’implantation 100) du premier substrat 1 permettent d’observer ces cloques 3 et ces exfoliations 3’, les exfoliations 3’ étant aisément repérables par la présence d’un liseré sombre sur leur contour. Une analyse d’image permet de mesurer la surface de ces exfoliations 3’. Les surfaces ainsi mesurées sont converties en rayon (en considérant les défauts comme circulaires). Les dimensions ainsi extraites, en nombre suffisant pour permettre une analyse statistique (i.e. typiquement une population de plusieurs dizaines d’exfoliations), permettent alors de définir leur taille minimum, moyenne, et maximum. La illustre à cet égard le rayon des exfoliations 3’ observées selon ce protocole expérimental pour des premiers substrats 1 de silicium, implantés à une dose fixe, en fonction de l’énergie d’implantation ici traduite en profondeur d’implantation.
Etape b)
L’étape b) est illustrée à la .
L’ensemble de cavités 200 est avantageusement dimensionné et réparti à la surface 20 du second substrat 2 prévu lors de l’étape b) de sorte que chaque couple de cavités 200 adjacentes est espacé d’une distance comprise entre :
- un premier seuil, au-delà duquel un collage direct entre les premier et second substrats 1, 2 est autorisé lors de l’étape c) ;
- un second seuil, strictement supérieur au premier seuil, en-deçà duquel une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation 100 fragilisée est interdite à l’issue de l’étape d).
- un premier seuil, au-delà duquel un collage direct entre les premier et second substrats 1, 2 est autorisé lors de l’étape c) ;
- un second seuil, strictement supérieur au premier seuil, en-deçà duquel une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation 100 fragilisée est interdite à l’issue de l’étape d).
Le premier seuil est avantageusement compris entre 500 nm et 3 µm, de préférence compris entre 1 µm et 2 µm. Le second seuil est avantageusement compris entre 5 µm et 200 µm, de préférence compris entre 5 µm et 100 µm, plus préférentiellement compris entre 5 µm et 10 µm.
La surface 20 du second substrat 2 présente une surface de collage avec le premier substrat 1 à l’issue de l’étape c). L’ensemble de cavités 200 est avantageusement dimensionné et réparti à la surface 20 du second substrat 2 prévu lors de l’étape b) de manière à occuper entre 50% et 85% de la surface de collage, de préférence entre 60% et 80% de la surface de collage.
L’ensemble de cavités 200 est avantageusement dimensionné et réparti à la surface 20 du second substrat 2 prévu lors de l’étape b) de sorte que chaque cavité 200 présente au moins une dimension, dans le plan de la surface 20 du second substrat 2, inférieure ou égale au double du rayon moyen d’exfoliation prédéterminé, de préférence inférieur ou égal au double du rayon minimum d’exfoliation prédéterminé.
Chaque cavité 200 de l’ensemble occupe la surface 20 du second substrat 2 prévu lors de l’étape b) de manière à délimiter une ouverture présentant une forme avantageusement choisie parmi une forme rectangulaire, carrée, triangulaire ou circulaire. A titre d’exemple non limitatif, chaque cavité 200 peut délimiter une ouverture présentant une forme carrée dont chaque côté est compris entre 10 µm et 30 µm, de préférence compris entre 15 µm et 20 µm. Si le rayon minimum d’exfoliation prédéterminé est de 15 µm, les cavités 200 peuvent avantageusement prendre la forme de carrés avec un côté de 30 µm, de cercles avec un diamètre de 30 µm, ou de lignes avec une largeur de 30 µm.
Les cavités 200 peuvent être obtenues par gravure du second substrat 2. A titre d’exemple non limitatif, le second substrat 2 peut être réalisé dans un matériau semi-conducteur, tel que le silicium.
L’ensemble de cavités 200 est avantageusement dimensionné de sorte que chaque cavité 200 possède une profondeur, suivant la normale à la surface 20 du second substrat 2, supérieure à la flèche maximale des cloques 3, notée Hmax. La valeur de Hmaxpeut être approximée selon la théorie de l’élasticité des plaques et des cloques, développée par Timoshenko, par la formule :
où :
- « ν » désigne le coefficient de Poisson de la couche mince transférée,
- « E » désigne le module d’Young de la couche mince,
- « e » est l’épaisseur de la couche mince,
- « P1» est la pression dans une cloque 3 (dépendant de la dose d’implantation),
- « R » est le rayon d’une cloque 3,
- « x » est l’opérateur de multiplication.
où :
- « ν » désigne le coefficient de Poisson de la couche mince transférée,
- « E » désigne le module d’Young de la couche mince,
- « e » est l’épaisseur de la couche mince,
- « P1» est la pression dans une cloque 3 (dépendant de la dose d’implantation),
- « R » est le rayon d’une cloque 3,
- « x » est l’opérateur de multiplication.
La couche mince est la partie du premier substrat 1 s’étendant entre la zone plane d’implantation 100 et la surface S du premier substrat 1 à travers laquelle l’implantation des espèces 10 s’est effectuée (proximale à la zone plane d’implantation 100).
Toutefois, la profondeur de chaque cavité 200 peut être inférieure à la flèche maximale des cloques 3 (i.e. les cloques 3 peuvent ‘toucher le fond des cavités 200’) sans que cela n’affecte la bonne mise en œuvre d’un procédé selon l’invention.
Etape c)
L’étape c) est illustrée à la .
L’étape c) est avantageusement précédée d’une étape consistant à nettoyer les surfaces à coller des premier et second substrats 1, 2, par exemple pour éviter la contamination des surfaces par des hydrocarbures, des particules ou des éléments métalliques. A titre d’exemple non limitatif, il est possible de nettoyer les surfaces à coller à l’aide d’une solution diluée SC1 (mélange de NH4OH et de H2O2).
L’étape c) est avantageusement précédée d’une étape consistant à activer les surfaces à coller des premier et second substrats 1, 2, par exemple par un traitement plasma ou par pulvérisation par faisceau d’ions (IBS pour «Ion Beam Sputtering» en langue anglaise). L’activation des surfaces à coller permet de réduire le premier seuil.
L’étape c) est préférentiellement exécutée dans un milieu à atmosphère contrôlée. A titre d’exemple non limitatif, l’étape c) peut être exécutée sous vide poussé tel qu’un vide secondaire inférieur à 10-2mbar.
Etape d)
Le traitement thermique est appliqué à l’assemblage des premier et second substrats 1, 2 obtenu à l’issue de l’étape c). Le traitement thermique est appliqué lors de l’étape d) selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées 10 génèrent des cloques 3 fragilisant la zone plane d’implantation 100. Les cloques 3 générées lors de l’étape d) s’étendent à l’intérieur de l’ensemble de cavités 200. Une ou plusieurs cloques 3 peuvent s’étendre à l’intérieur d’une cavité 200 de l’ensemble. Le traitement thermique de l’étape d) permet de maturer les défauts implantés, générant des cloques 3 qui vont grossir et par là-même fragiliser la zone plane d’implantation 100.
Comme illustré à la , des défauts de type cloque 3 apparaissent lors de l’étape d), lorsque l’assemblage est soumis à un traitement thermique. Les zones libres ZL, s’étendant à la surface S du premier substrat 1 (i.e. la surface proximale à la zone plane d’implantation 100), faisant face aux cavités 200, ne sont pas soumises à un effet raidisseur. Les zones libres ZL, non soumises à un effet raidisseur, peuvent alors se déformer à l’intérieur de la ou des cavités 200 leur faisant face, après la maturation de défauts de type cloque 3, de manière à interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation 100 fragilisée à l’issue de l’étape d).
Le budget thermique de l’étape d) est avantageusement adapté pour fracturer la zone plane d’implantation 100, en l’absence de l’ensemble de cavités 200 à la surface 20 du second substrat 2. Or, dans l’invention, c’est-à-dire en présence d’un tel ensemble de cavités 200 à la surface 20 du second substrat 2, un tel budget thermique de l’étape d) fragilise la zone plane d’implantation 100 mais ne permet pas d’initier thermiquement la fracture de la zone plane d’implantation 100.
A titre d’exemple non limitatif, le budget thermique de l’étape d) peut être défini par :
- une température du traitement thermique comprise entre 400°C et 600°C,
- une durée du traitement thermique supérieure à 30 minutes.
- une température du traitement thermique comprise entre 400°C et 600°C,
- une durée du traitement thermique supérieure à 30 minutes.
Le traitement thermique de l’étape d) est avantageusement un recuit thermique.
Etape e)
Le procédé peut comporter une étape e) consistant à exécuter une fracture mécanique de la zone plane d’implantation 100 fragilisée après l’étape d), de manière à démonter les premier et second substrats 1, 2.
Comme illustré à la , l’étape e) peut être exécutée en insérant une lame L entre les premier et second substrats 1, 2, à l’interface de collage, depuis un bord de l’assemblage des premier et second substrats 1, 2.
Après l’exécution de l’étape e), le premier substrat 1 démonté peut être recyclé et réutilisé. En outre, après l’exécution de l’étape e), la couche mince transférée sur le second substrat 2 peut être soumise à des traitements chimiques et/ou mécaniques pour recouvrer une surface plane, et obtenir une couche utile à partir de laquelle peut être formé un composant pour tout type d’applications, notamment électronique, mécanique, optique.
Etapes technologiques
Le premier substrat 1 et/ou le second substrat 2 peuvent être soumis à des étapes technologiques, exécutées entre les étapes d) et e), afin de former tout ou partie d’un composant. A titre d'exemples non limitatifs, les étapes technologiques peuvent consister à assurer des fonctions d’amincissement, de report de couche, de dépôt de couche, de gravure etc. L’assemblage des premier et second substrats 1, 2 peut être solidarisé à un substrat de réception pour la mise en œuvre de certaines étapes technologiques.
Un objet de l’invention est un ensemble pour fabriquer des substrats 1, 2 démontables, comportant :
- un premier substrat 1, comprenant des espèces implantées 10 formant une zone plane d’implantation 100 ;
- un second substrat 2, comprenant une surface 20 munie d’un ensemble de cavités 200 dimensionné et réparti à la surface 20 du second substrat 2 de manière à :
autoriser un collage direct entre les premier et second substrats 1, 2 ;
interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation 100 après un traitement thermique appliqué aux premier et second substrats 1, 2 collés, selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées 10 génèrent des cloques 3 fragilisant la zone plane d’implantation 100, les cloques 3 s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités 200.
- un premier substrat 1, comprenant des espèces implantées 10 formant une zone plane d’implantation 100 ;
- un second substrat 2, comprenant une surface 20 munie d’un ensemble de cavités 200 dimensionné et réparti à la surface 20 du second substrat 2 de manière à :
autoriser un collage direct entre les premier et second substrats 1, 2 ;
interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation 100 après un traitement thermique appliqué aux premier et second substrats 1, 2 collés, selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées 10 génèrent des cloques 3 fragilisant la zone plane d’implantation 100, les cloques 3 s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités 200.
L’ensemble de cavités 200 est avantageusement dimensionné et réparti à la surface 20 du second substrat 2 de sorte que chaque couple de cavités 200 adjacentes est espacé d’une distance comprise entre :
- un premier seuil, au-delà duquel un collage direct entre les premier et second substrats 1, 2 est autorisé ;
- un second seuil, strictement supérieur au premier seuil, en-deçà duquel une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation 100 fragilisée est interdite après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats 1, 2 collés.
- un premier seuil, au-delà duquel un collage direct entre les premier et second substrats 1, 2 est autorisé ;
- un second seuil, strictement supérieur au premier seuil, en-deçà duquel une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation 100 fragilisée est interdite après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats 1, 2 collés.
La surface 20 du second substrat 2 est destinée à présenter une surface de collage avec le premier substrat 1. L’ensemble de cavités 200 est avantageusement dimensionné et réparti à la surface 20 du second substrat 2 de manière à occuper entre 50% et 85% de la surface de collage, de préférence entre 60% et 80% de la surface de collage.
L’ensemble de cavités 200 est avantageusement dimensionné et réparti à la surface 20 du second substrat 2 de sorte que chaque cavité 200 présente au moins une dimension, dans le plan de la surface 20 du second substrat 2, inférieure ou égale au double d’un rayon moyen d’exfoliation prédéterminé, de préférence inférieure ou égale au double d’un rayon minimum d’exfoliation prédéterminé.
Les caractéristiques techniques décrites ci-avant (premier et second substrats 1, 2, espèces implantées 10, rayon moyen d’exfoliation, forme des cavités 200) s’appliquent pour cet objet de l’invention.
L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation exposés. L’homme du métier est mis à même de considérer leurs combinaisons techniquement opérantes, et de leur substituer des équivalents.
Claims (15)
- Procédé de fabrication de substrats (1, 2) démontables, comportant les étapes :
a) prévoir un premier substrat (1), comprenant des espèces implantées (10) formant une zone plane d’implantation (100) ;
b) prévoir un second substrat (2), comprenant une surface (20) munie d’un ensemble de cavités (200) ;
c) assembler, du côté de la zone plane d’implantation (100) et du côté de l’ensemble de cavités (200), les premier et second substrats (1, 2) par un collage direct ;
d) appliquer un traitement thermique à l’assemblage obtenu à l’issue de l’étape c), selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées (10) génèrent des cloques (3) fragilisant la zone plane d’implantation (100), les cloques (3) s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités (200) ;
l’ensemble de cavités (200) étant dimensionné et réparti à la surface (20) du second substrat (2) prévu lors de l’étape b) de manière à :
- autoriser un collage direct entre les premier et second substrats (1, 2) lors de l’étape c) ;
- interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation (100) fragilisée à l’issue de l’étape d). - Procédé selon la revendication 1, comportant une étape e) consistant à exécuter une fracture mécanique de la zone plane d’implantation (100) fragilisée après l’étape d), de manière à démonter les premier et second substrats (1, 2).
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’ensemble de cavités (200) est dimensionné et réparti à la surface (20) du second substrat (2) prévu lors de l’étape b) de sorte que chaque couple de cavités (200) adjacentes est espacé d’une distance comprise entre :
- un premier seuil, au-delà duquel un collage direct entre les premier et second substrats (1, 2) est autorisé lors de l’étape c) ;
- un second seuil, strictement supérieur au premier seuil, en-deçà duquel une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation (100) fragilisée est interdite à l’issue de l’étape d). - Procédé selon la revendication 3, dans lequel le premier seuil est compris entre 500 nm et 3 µm, de préférence compris entre 1 µm et 2 µm.
- Procédé selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le second seuil est compris entre 5 µm et 200 µm, de préférence compris entre 5 µm et 100 µm, plus préférentiellement compris entre 5 µm et 10 µm.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la surface (20) du second substrat (2) présente une surface de collage avec le premier substrat (1) à l’issue de l’étape c) ; et l’ensemble de cavités (200) est dimensionné et réparti à la surface (20) du second substrat (2) prévu lors de l’étape b) de manière à occuper entre 50% et 85% de la surface de collage, de préférence entre 60% et 80% de la surface de collage.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel l’ensemble de cavités (200) est dimensionné et réparti à la surface (20) du second substrat (2) prévu lors de l’étape b) de sorte que chaque cavité (200) présente au moins une dimension, dans le plan de la surface (20) du second substrat (2), inférieure ou égale au double d’un rayon moyen d’exfoliation prédéterminé, de préférence inférieur ou égal au double d’un rayon minimum d’exfoliation prédéterminé.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel chaque cavité (200) de l’ensemble occupe la surface (20) du second substrat (2) prévu lors de l’étape b) de manière à délimiter une ouverture présentant une forme choisie parmi une forme rectangulaire, carrée, triangulaire ou circulaire.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le budget thermique de l’étape d) est défini par :
- une température du traitement thermique comprise entre 400°C et 600°C,
- une durée du traitement thermique supérieure à 30 minutes. - Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel l’étape a) comporte une étape préalable consistant à déterminer un rayon moyen d’exfoliation et/ou un rayon minimal d’exfoliation par une analyse statistique d’observations microscopiques, après avoir appliqué au premier substrat (1) un traitement thermique de fracturation de la zone plane d’implantation (100).
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel le premier substrat (1) prévu lors de l’étape a) est réalisé dans un matériau choisi parmi :
- un matériau semi-conducteur, de préférence sélectionné parmi Si, Ge, Si-Ge, un matériau III-V ;
- le tantalate de lithium LiTaO3, le niobate de lithium LiNbO3. - Ensemble pour fabriquer des substrats (1, 2) démontables, comportant :
- un premier substrat (1), comprenant des espèces implantées (10) formant une zone plane d’implantation (100) ;
- un second substrat (2), comprenant une surface (20) munie d’un ensemble de cavités (200) dimensionné et réparti à la surface (20) du second substrat (2) de manière à :
autoriser un collage direct entre les premier et second substrats (1, 2) ;
interdire une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation (100), après un traitement thermique appliqué aux premier et second substrats (1, 2) collés, selon un budget thermique adapté pour que les espèces implantées (10) génèrent des cloques (3) fragilisant la zone plane d’implantation (100), les cloques (3) s’étendant à l’intérieur de l’ensemble de cavités (200). - Ensemble selon la revendication 12, dans lequel l’ensemble de cavités (200) est dimensionné et réparti à la surface (20) du second substrat (2) de sorte que chaque couple de cavités (200) adjacentes est espacé d’une distance comprise entre :
- un premier seuil, au-delà duquel un collage direct entre les premier et second substrats (1, 2) est autorisé ;
- un second seuil, strictement supérieur au premier seuil, en-deçà duquel une initiation thermique de la fracture de la zone plane d’implantation (100) est interdite après le traitement thermique appliqué aux premier et second substrats (1, 2) collés. - Ensemble selon la revendication 12 ou 13, dans lequel la surface (20) du second substrat (2) est destinée à présenter une surface de collage avec le premier substrat (1) ; et l’ensemble de cavités (200) est dimensionné et réparti à la surface (20) du second substrat (2) de manière à occuper entre 50% et 85% de la surface de collage, de préférence entre 60% et 80% de la surface de collage.
- Ensemble selon l’une des revendications 12 à 14, dans lequel l’ensemble de cavités (200) est dimensionné et réparti à la surface (20) du second substrat (2) de sorte que chaque cavité (200) présente au moins une dimension, dans le plan de la surface (20) du second substrat (2), inférieure ou égale au double d’un rayon moyen d’exfoliation prédéterminé, de préférence inférieure ou égale au double d’un rayon minimum d’exfoliation prédéterminé.
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-
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- 2022-02-21 FR FR2201495A patent/FR3131432A1/fr active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5804086A (en) * | 1994-01-26 | 1998-09-08 | Commissariat A L'energie Atomique | Structure having cavities and process for producing such a structure |
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