WO2023057709A1 - Procédé de transfert d'une couche de sic monocristallin sur un support en sic polycristallin utilisant une couche intermédiaire de sic polycristallin - Google Patents

Procédé de transfert d'une couche de sic monocristallin sur un support en sic polycristallin utilisant une couche intermédiaire de sic polycristallin Download PDF

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sic
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polycrystalline sic
polycrystalline
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Ionut Radu
Hugo BIARD
Gweltaz Gaudin
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Soitec
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    • H01L21/187—Joining of semiconductor bodies for junction formation by direct bonding

Definitions

  • the field of the invention is that of semiconductor materials for microelectronic components.
  • the invention relates more particularly to a process for manufacturing a composite structure comprising a thin layer of monocrystalline silicon carbide on a support substrate of polycrystalline silicon carbide.
  • SiC Silicon carbide
  • Monocrystalline SiC substrates intended for the microelectronics industry nevertheless remain expensive and difficult to supply in large sizes. It is therefore advantageous to use layer transfer solutions to produce composite structures typically comprising a thin monocrystalline SiC layer on a lower cost support substrate.
  • a well-known thin film transfer solution is the Smart CutTM process, based on light ion implantation and direct bonding assembly. Such a process makes it possible, for example, to manufacture a composite structure comprising a thin layer of monocrystalline SiC, taken from a donor substrate of monocrystalline SiC, in direct contact with a support substrate of polycrystalline SiC.
  • the object of the invention is to propose a technique which overcomes these drawbacks in order to provide a composite structure comprising a thin layer of very high quality single-crystal SiC, in particular in order to improve the performance and reliability of power devices intended to be developed in said thin layer.
  • the invention proposes a process for manufacturing a composite structure comprising a thin layer of monocrystalline silicon carbide, SiC, placed on a support substrate of polycrystalline SiC, comprising the following steps:
  • the layer of polycrystalline SiC has a polytype identical to that of the support substrate;
  • the formation of the layer of polycrystalline SiC comprises a deposition of polycrystalline SiC
  • the deposition of polycrystalline SiC is a chemical vapor deposition
  • the formation of the polycrystalline SiC layer comprises deposition of an amorphous SiC layer and recrystallization annealing applied to the amorphous SiC layer;
  • the layer of polycrystalline SiC deposited on the donor substrate has a thickness of between 10 nm and 10 ⁇ m;
  • the bonding layer formed on each of the donor and support substrates is a metallic layer, for example a layer of tungsten or a layer of titanium;
  • the bonding layer formed on each of the donor and support substrates is a layer of silicon, carbon or silicon carbide;
  • the bonding layer has a melting temperature lower than an annealing temperature applied during the bonding step.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a monocrystalline SiC donor substrate
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the deposition of a layer of polycrystalline SiC on the surface of the monocrystalline SiC donor substrate;
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the formation, by implantation of ionic species, of an embrittlement plane in the donor substrate of FIG. 1 to delimit a thin layer of monocrystalline SiC to be transferred;
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of the assembly of the donor substrate of FIG. 2 and of a support substrate;
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of the detachment of the donor substrate along the plane of embrittlement to transfer the thin layer of monocrystalline SiC onto the support substrate.
  • the invention relates to a method for manufacturing a composite structure comprising a thin layer of monocrystalline SiC placed on a support substrate of polycrystalline SiC.
  • This process comprises the transfer, in accordance with the Smart CutTM process, of the thin layer of single-crystal SiC carbide to the support substrate from a donor substrate, at least a surface portion of which is made of single-crystal SiC.
  • the donor substrate can be a bulk single-crystal SiC substrate.
  • the donor substrate can be a composite substrate, comprising a surface layer of monocrystalline SiC and at least one other layer of another material.
  • the monocrystalline SiC layer preferably has a thickness greater than or equal to 0.5 ⁇ m.
  • the bonding interface is created between materials having the same morphology (namely two polycrystalline SiC), instead of the heterogeneous crystalline structures of the prior art (namely a monocrystalline SiC added to polycrystalline SiC ).
  • the invention makes it possible not to create a conduction barrier at the bonding interface and to have a contact surface which is not reduced due to the formation of cavities at this interface.
  • the method according to the invention begins with the supply of a donor substrate 10 of which at least a surface portion is made of monocrystalline SiC.
  • a solid substrate 10 of monocrystalline SiC has been shown.
  • the method comprises a step of forming a polycrystalline SiC layer 11 on the donor substrate 10.
  • the polycrystalline SiC layer 11 formed on the donor substrate preferably has a thickness between 10 nm and 10 ⁇ m, even more preferably a thickness of less than 50 nm.
  • the size of the grains of the polycrystalline SiC layer 11 is preferably less than 30 nm, even more preferably less than 10 nm, which makes it possible to limit the surface roughness of the layer 11 thus deposited.
  • Such a reduced grain size also offers the advantage that the conditions for forming the polycrystalline SiC layer 11 can approach those of an amorphous SiC layer, the layer 11 formed thus being able to be a mixture of grains of small size and a high proportion of amorphous SiC without this harming the effects of the invention.
  • the formation of the polycrystalline SiC layer 11 is carried out in such a way as to give it the same polytype as that of the support substrate 20, generally a type 3C polytype.
  • the layer of polycrystalline SiC is formed by depositing polycrystalline SiC.
  • a deposition of a layer of polycrystalline SiC can be chemical vapor deposition (for example of the EBPVD type for “Electron Beam Physical Vapor Deposition”) or chemical vapor deposition (for example of the DLI-CVD type for “Direct Liquid Injection Chemical Vapor Deposition”).
  • the deposition of the polycrystalline SiC layer is carried out at a temperature below 1000°C, preferably below 900°C, even more preferably below 850°C. This embodiment proves particularly advantageous when the deposition of the polycrystalline SiC layer 11 is carried out after the implantation of ionic species described below to form an embrittlement plane in the donor substrate.
  • This relatively low temperature in fact makes it possible to limit the growth of the cavities present in the weakening plane, growth which in the absence of a stiffening effect brought to the donor substrate results in the deformation of the layer directly above the cavities and the appearance of the blistering phenomenon.
  • the formation of the layer of polycrystalline SiC comprises first of all the deposition of an amorphous SiC layer (in whole or in part) followed by recrystallization annealing, typically at a temperature above 1100° C., transforming the amorphous SiC layer into a polycrystal constituting the polycrystalline SiC layer 11.
  • the formation of the polycrystalline SiC layer 11 is accompanied by the formation of a bonding layer on the polycrystalline SiC layer 11 and on the support substrate respectively, for example a layer of silicon, carbon , silicon carbide or even a metal layer, for example a layer of tungsten or titanium.
  • the bonding layers can be formed using the physical vapor deposition (PVD) process using argon or an argon/nitrogen or argon/propane mixture as the target ablation gas.
  • the bonding layers preferably have a melting temperature lower than an annealing temperature applied during the bonding step.
  • silicon or titanium bonding layers are chosen when annealing at a temperature of the order of 1700° C./1800° C. is applied during the bonding step.
  • the method further comprises, before or after the formation of the polycrystalline SiC layer 11, an implantation of ionic species in the substrate donor 10 so as to form an embrittlement plane 13 delimiting a thin layer of monocrystalline SiC to be transferred 12.
  • the implantation is carried out after the deposition of the layer of polycrystalline SiC 11.
  • the implanted species typically include hydrogen and/or helium.
  • a person skilled in the art is able to define the energy and the implantation dose required.
  • the implantation is carried out so as to form the weakening plane in the superficial layer of monocrystalline SiC of said donor substrate.
  • the thin layer 12 of monocrystalline SiC has a thickness of less than 1 ⁇ m.
  • a thickness is indeed accessible on an industrial scale with the Smart CutTM process.
  • the implantation devices available in industrial manufacturing lines make it possible to achieve such an implantation depth.
  • the method comprises, after said implantation and said formation, the bonding of the donor substrate and of the support substrate.
  • Bonding is direct bonding without an intermediate electrically insulating layer, obtained by molecular adhesion of the surfaces brought into contact. Bonding is typically carried out at room temperature. It is preferably carried out under vacuum.
  • the polycrystalline SiC layer 11 previously formed on the donor substrate is at the bonding interface.
  • layer situated at the bonding interface is meant a layer situated on the side of the face of the donor substrate which is bonded to the support substrate but does not necessarily involve direct contact between said layer and the support substrate.
  • said layer can be bonded directly to the support substrate or be covered with a bonding layer such as that mentioned previously by means of which the bonding takes place.
  • Direct contact bonding of polycrystalline layers has the advantage of physically separating the interface between the monocrystalline SiC and the polycrystalline SiC from the bonding interface.
  • This bonding is typically preceded by operations for preparing the surfaces to be bonded, for example here the two polycrystalline SiC surfaces, such as for example fine polishing, wet or dry cleaning, surface activation, etc.
  • the method may comprise thinning and/or polishing the surface of the layer of polycrystalline SiC 11 intended to be at the bonding interface during bonding and/or of the surface of the support substrate 20 intended to be at the bonding interface during bonding.
  • the method then comprises the detachment of the donor substrate 10 along the weakening plane 13 so as to transfer the layer of polycrystalline SiC 11 and the thin layer of monocrystalline SiC 12 onto the support substrate 10.
  • this detachment can be caused by a heat treatment, a mechanical action, or a combination of these means.
  • the remainder 10' of the donor substrate is preferably recycled with a view to another use.
  • One or more finishing operations can then be applied to the transferred monocrystalline SiC layer 12. It is for example possible to carry out smoothing, cleaning or even polishing, for example chemical-mechanical polishing (CMP, acronym for the English -Saxon “Chemical Mechanical Polishing”) or fine grinding (known as “Fine Grinding”, which makes it possible to overcome preferential chemical attacks on a particular grain orientation), to remove defects linked to the implantation of ionic species and reducing the roughness of the transferred monocrystalline SiC layer 12.
  • CMP chemical-mechanical polishing
  • Fine Grinding fine grinding

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de fabrication d'une structure composite comprenant une couche mince de carbure de silicium, SiC, monocristallin (12) disposée un substrat support de SiC polycristallin (20). Ce procédé comprend les étapes suivantes : formation d'une couche de SiC polycristallin (11) sur un substrat donneur dont au moins une portion superficielle est en SiC monocristallin, avant ou après ladite formation, implantation d'espèces ioniques dans ladite portion superficielle du substrat donneur de sorte à former un plan de fragilisation délimitant une couche mince de SiC monocristallin (12) à transférer, après ladite implantation et ladite formation, collage du substrat donneur et du substrat support de SiC polycristallin (20), la couche de SiC polycristallin (11) étant à l'interface de collage, et détachement du substrat donneur le long du plan de fragilisation de sorte à transférer la couche de SiC polycristallin (11) et la couche mince de SiC monocristallin (12) sur le substrat support de SiC polycristallin (20).

Description

PROCÉDÉ DE TRANSFERT D'UNE COUCHE DE SIC MONOCRISTALLIN SUR UN SUPPORT EN SIC POLYCRISTALLIN UTILISANT UNE COUCHE INTERMÉDIAIRE DE SIC POLYCRISTALLIN
DOMAINE TECHNIQUE
Le domaine de l'invention est celui des matériaux semi-conducteurs pour composants microélectroniques. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'une structure composite comprenant une couche mince en carbure de silicium monocristallin sur un substrat support en carbure de silicium polycristallin.
TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Le carbure de silicium (SiC) est de plus en plus largement utilisé dans des applications d'électronique de puissance, notamment pour répondre aux besoins de domaines montants de l'électronique comme par exemple les véhicules électriques. Les dispositifs de puissance et les systèmes intégrés d'alimentation basés sur du SiC monocristallin peuvent effectivement gérer une densité de puissance beaucoup plus élevée que leurs homologues traditionnels en silicium, et ce avec des dimensions de zone active inférieures.
Les substrats en SiC monocristallin destinés à l'industrie microélectronique restent néanmoins chers et difficiles à approvisionner en grande taille. Il est donc avantageux de recourir à des solutions de transfert de couches pour élaborer des structures composites comprenant typiquement une couche mince en SiC monocristallin sur un substrat support plus bas coût. Une solution de transfert de couche mince bien connue est le procédé Smart Cut™, basée sur une implantation d'ions légers et sur un assemblage par collage direct. Un tel procédé permet par exemple de fabriquer une structure composite comprenant une couche mince en SiC monocristallin, prélevée d'un substrat donneur en SiC monocristallin, en contact direct avec un substrat support en SiC polycristallin.
Il reste néanmoins difficile de réaliser un collage direct par adhésion moléculaire de bonne qualité entre deux substrats de SiC monocristallin et de SiC polycristallin car la gestion de la rugosité et de l'état de surface desdits substrats est complexe.
Or une bonne conduction thermique et électrique entre la couche mince en SiC monocristallin et le substrat support en SiC polycristallin est requise dans les applications visées. Par ailleurs, la présence de défauts de collage à l'interface d'assemblage est fortement dommageable pour la qualité des structures élaborées dans la couche mince en SiC monocristallin. Par exemple, l'absence d'adhésion entre les deux surfaces au niveau d'un défaut de collage peut conduire à l'arrachement local de la couche mince à cet endroit lors de son transfert du substrat de SiC monocristallin au substrat de SiC polycristallin.
Deux solutions pour réaliser un collage de deux substrats en SiC monocristallin et SiC polycristallin ont été rapportées dans la littérature sans qu'aucune preuve ne soit aujourd'hui disponible de leur efficacité à l'échelle industrielle. On connaît ainsi, d'une part, le collage assisté en surface (SAB pour « Surface Activated bonding ») qui consiste à activer les surfaces à assembler par bombardement d'argon typiquement et, d'autre part, le collage par diffusion atomique (ADB pour « Atomic Diffusion Bonding ») qui comprend la pulvérisation d'une couche ultra-mince et le collage sous ultravide. Ces solutions présentent l'inconvénient de générer une couche instable à l'interface de collage qui est susceptible de générer des défauts de collage et d'impacter défavorablement la conduction électrique.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a pour objectif de proposer une technique qui remédie à ces inconvénients pour fournir une structure composite comprenant une couche mince en SiC monocristallin de très haute qualité, en particulier afin d'améliorer les performances et la fiabilité des dispositifs de puissance destinés à être élaborés dans ladite couche mince.
A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d'une structure composite comprenant une couche mince de carbure de silicium, SiC, monocristallin disposée un substrat support de SiC polycristallin, comprenant les étapes suivantes :
- formation d'une couche de SiC polycristallin sur un substrat donneur dont au moins une portion superficielle est en SiC monocristallin,
- avant ou après ladite formation, implantation d'espèces ioniques dans ladite portion superficielle du substrat donneur de sorte à former un plan de fragilisation délimitant une couche mince de SiC monocristallin à transférer, - après ladite implantation et ladite formation, collage du substrat donneur et du substrat support de SiC polycristallin, la couche de SiC polycristallin étant à l'interface de collage, et détachement du substrat donneur le long du plan de fragilisation de sorte à transférer la couche de SiC polycristallin et la couche mince de SiC monocristallin sur le substrat support de SiC polycristallin.
Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants :
- la couche de SiC polycristallin présente un polytype identique à celui du substrat support ;
- la formation de la couche de SiC polycristallin comprend un dépôt de SiC polycristallin ;
- le dépôt de SiC polycristallin est un dépôt chimique en phase vapeur ;
- le dépôt de SiC polycristallin est réalisé à une température inférieure à 1000°C ;
- la formation de la couche de SiC polycristallin comprend un dépôt d'une couche SiC amorphe et un recuit de recristallisation appliqué à la couche de SiC amorphe ;
- la couche de SiC polycristallin déposée sur le substrat donneur présente une épaisseur comprise entre lOnm et 10pm ;
- il comprend en outre un amincissement et/ou un polissage de la surface de la couche de SiC polycristallin destinée à être à l'interface de collage lors du collage et/ou de la surface du substrat support destinée à être à l'interface de collage lors du collage ;
- il comprend en outre la formation d'une couche de collage sur chacun des substrat donneur et support, ledit collage étant réalisé par collage direct des couches de collage ainsi formées ;
- la couche de collage formée sur chacun des substrat donneur et support est une couche métallique, par exemple une couche de tungstène ou une couche de titane ;
- la couche de collage formée sur chacun des substrat donneur et support est une couche de silicium, de carbone ou de carbure de silicium ;
- la couche de collage présente une température de fusion inférieure à une température d'un recuit appliqué lors de l'étape de collage. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
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 :
La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un substrat donneur de SiC monocristallin ;
La figure 2 est une vue schématique en coupe du dépôt d'une couche de SiC polycristallin en surface du substrat donneur de SiC monocristallin ;
La figure 3 est une vue schématique en coupe de la formation, par implantation d'espèces ioniques, d'un plan de fragilisation dans le substrat donneur de la figure 1 pour délimiter une couche mince de SiC monocristallin à transférer ;
La figure 4 est une vue schématique en coupe de l'assemblage du substrat donneur de la figure 2 et d'un substrat support ;
La figure 5 est une vue schématique en coupe du détachement du substrat donneur le long du plan de fragilisation pour transférer la couche mince de SiC monocristallin sur le substrat support.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
L'invention porte sur un procédé de fabrication d'une structure composite comprenant une couche mince de SiC monocristallin disposée sur un substrat support de SiC polycristallin. Ce procédé comprend le transfert, conformément au procédé Smart Cut™, de la couche mince de carbure de SiC monocristallin vers le substrat support depuis un substrat donneur dont une portion superficielle au moins est en SiC monocristallin.
Le substrat donneur peut être un substrat massif de SiC monocristallin. Dans d'autres formes de réalisation, le substrat donneur peut être un substrat composite, comprenant une couche superficielle de SiC monocristallin et au moins une autre couche d'un autre matériau. Dans ce cas, la couche de SiC monocristallin présente de préférence une épaisseur supérieure ou égale à 0,5 pm. Selon l'invention, il est prévu de former une couche de SiC polycristallin sur le substrat donneur avant le collage avec le substrat support de SiC polycristallin. De telle manière, l'interface de collage est créée entre des matériaux présentant la même morphologie (à savoir deux SiC polycristallin), en lieu et place des structures cristallines hétérogènes de l'art antérieur (à savoir un SiC monocristallin rapporté sur du SiC polycristallin). Les inconvénients liés au collage de ces structures cristallines hétérogènes sont ainsi évités. Notamment, l'invention permet de ne pas créer une barrière de conduction à l'interface de collage et de disposer d'une surface de contact qui n'est pas réduire du fait de la formation de cavités à cette interface.
En référence à la figure 1, le procédé selon l'invention débute par la fourniture d'un substrat donneur 10 dont une portion superficielle au moins est en SiC monocristallin. Sur les figures, on a représenté un substrat massif 10 de SiC monocristallin.
En référence à la figure 2, le procédé comprend une étape de formation d'une couche de SiC polycristallin 11 sur le substrat donneur 10. La couche de SiC polycristallin 11 formée sur le substrat donneur présente de préférence une épaisseur comprise entre lOnm et 10pm, encore plus de préférence une épaisseur inférieure à 50nm.
La taille des grains de la couche de SiC polycristallin 11 est de préférence inférieure à 30nm, encore plus de préférence inférieure à lOnm, ce qui permet de limiter la rugosité de surface de la couche 11 ainsi déposée. Une telle taille de grains réduite offre en outre l'avantage que les conditions de formation de la couche de SiC polycristallin 11 peuvent se rapprocher de celles d'une couche de SiC amorphe, la couche 11 formée pouvant ainsi être un mélange de grains de petite taille et d'une forte proportion de SiC amorphe sans que cela ne nuise aux effets de l'invention.
Il existe différentes formes cristallines (également appelées polytypes) du carbure de silicium. Les plus répandues sont les formes 4H, 6H et 3C. De manière préférée, la formation de la couche de SiC polycristallin 11 est réalisée de manière à lui conférer le même polytype que celui du substrat support 20, généralement un polytype de type 3C.
Dans un mode de réalisation possible, la couche de SiC polycristallin est formée par dépôt de SiC polycristallin. Un tel dépôt d'une couche de SiC polycristallin peut être un dépôt chimique en phase vapeur (par exemple de type EBPVD pour « Electron Beam Physical Vapor Deposition ») ou un dépôt chimique en phase vapeur (par exemple de type DLI-CVD pour « Direct Liquid Injection Chemical Vapor Deposition »). Dans un mode de réalisation possible, le dépôt de la couche de SiC polycristallin est réalisé à une température inférieure à 1000°C, de préférence inférieure à 900°C, encore plus de préférence inférieure à 850°C. Ce mode de réalisation s'avère notamment avantageux lorsque le dépôt de la couche de SiC polycristallin 11 est réalisé après l'implantation d'espèces ioniques décrite ci-après pour former un plan de fragilisation dans le substrat donneur. Cette relativement faible température permet en effet de limiter la croissance des cavités présentes dans le plan de fragilisation, croissance qui en l'absence d'un effet raidisseur apporté au substrat donneur se traduit par la déformation de la couche à l'aplomb des cavités et l'apparition du phénomène de cloquage.
Dans une variante de réalisation pouvant notamment être mise en œuvre lorsque l'implantation d'espèces ioniques décrite ci-après est réalisée après la formation de la couche de SiC polycristallin 11, la formation de la couche de SiC polycristallin comprend tout d'abord le dépôt d'une couche de SiC amorphe (en tout ou partie) puis un recuit de recristallisation, typiquement à une température supérieure à 1100°C, venant transformer la couche de SiC amorphe en un polycristal constituant la couche de SiC polycristallin 11.
Dans un mode de réalisation possible, la formation de la couche de SiC polycristallin 11 est accompagné de la formation d'une couche de collage sur la couche de SiC polycristallin 11 et sur le substrat support respectivement, par exemple une couche de silicium, de carbone, de carbure de silicium ou encore une couche métallique, par exemple une couche de tungstène ou de titane. Les couches de collage peuvent être formées selon le procédé de dépôt physique en phase vapeur (PVD pour « Physical Vapor Deposition ») en utilisant pour gaz d'ablation de la cible de l'argon ou un mélange argon/azote ou argon/propane. Les couches de collage présentent de préférence une température de fusion inférieure à une température d'un recuit appliqué lors de l'étape de collage. On choisit ainsi par exemple des couches de collage en silicium ou en titane lorsqu'un recuit à une température de l'ordre de 1700°C/1800°C est appliqué lors de l'étape de collage.
En référence à la figure 3, le procédé comprend en outre, avant ou après la formation de la couche de SiC polycristallin 11, une implantation d'espèces ioniques dans le substrat donneur 10 de sorte à former un plan de fragilisation 13 délimitant une couche mince de SiC monocristallin à transférer 12. Sur les figures, l'implantation est réalisée après le dépôt de la couche de SiC polycristallin 11.
Les espèces implantées comprennent typiquement de l'hydrogène et/ou de l'hélium. L'homme du métier est à même de définir l'énergie et la dose d'implantation requises.
Lorsque le substrat donneur est un substrat composite, l'implantation est réalisée de manière à former le plan de fragilisation dans la couche superficielle de SiC monocristallin dudit substrat donneur.
De préférence, la couche mince 12 de SiC monocristallin présente une épaisseur inférieure à 1 pm. Une telle épaisseur est en effet accessible à l'échelle industrielle avec le procédé Smart Cut™. En particulier, les dispositifs d'implantation disponibles dans les lignes de fabrications industrielles permettent d'atteindre une telle profondeur d'implantation.
En référence à la figure 4, le procédé comprend, après ladite implantation et ladite formation, le collage du substrat donneur et du substrat support. Le collage est un collage direct sans couche électriquement isolante intermédiaire, obtenu par adhésion moléculaire des surfaces mises en contact. Le collage est typiquement réalisé à température ambiante. Il est de préférence réalisé sous vide.
Lors de ce collage, la couche de SiC polycristallin 11 préalablement formée sur le substrat donneur est à l'interface de collage. Par « couche située à l'interface de collage », on entend une couche située du côté de la face du substrat donneur qui est collée au substrat support mais n'implique pas nécessairement un contact direct entre ladite couche et le substrat support. Ainsi, ladite couche peut être collée directement au substrat support ou être recouverte d'une couche de collage telle que celle mentionnée précédemment par l'intermédiaire de laquelle s'effectue le collage. Le collage par contact direct de couches polycristallines présente l'avantage de séparer physiquement l'interface entre le SiC monocristallin et le SiC polycristallin de l'interface de collage.
Ce collage est typiquement précédé d'opérations de préparation des surfaces à coller, par exemple ici les deux surfaces de SiC polycristallin, comme par exemple un polissage fin, un nettoyage humide ou sec, une activation de surface, etc. Notamment, le procédé peut comprendre un amincissement et/ou un polissage de la surface de la couche de SiC polycristallin 11 destinée à être à l'interface de collage lors du collage et/ou de la surface du substrat support 20 destinée à être à l'interface de collage lors du collage.
En référence à la figure 5, le procédé comprend ensuite le détachement du substrat donneur 10 le long du plan de fragilisation 13 de sorte à transférer la couche de SiC polycristallin 11 et la couche mince de SiC monocristallin 12 sur le substrat support 10. De manière connue, ce détachement peut être provoqué par un traitement thermique, une action mécanique, ou une combinaison de ces moyens. Le reliquat 10' du substrat donneur est préférentiellement recyclé en vue d'une autre utilisation.
Une ou plusieurs opérations de finition peuvent ensuite être appliquées à la couche de SiC monocristallin transférée 12. Il est par exemple possible de réaliser un lissage, un nettoyage ou encore un polissage, par exemple un polissage mécano-chimique (CMP, acronyme du terme anglo-saxon « Chemical Mechanical Polishing ») ou un broyage fin (dit « Fine Grinding », qui permet de s'affranchir des attaques chimiques préférentielles sur telle ou telle orientation de grain), pour retirer les défauts liés à l'implantation des espèces ioniques et réduire la rugosité de la couche de SiC monocristallin transférée 12.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une structure composite comprenant une couche mince de carbure de silicium, SiC, monocristallin (12) disposée un substrat support de SiC polycristallin (20), comprenant les étapes suivantes :
- formation d'une couche de SiC polycristallin (11) sur un substrat donneur (10) dont au moins une portion superficielle est en SiC monocristallin,
- avant ou après ladite formation, implantation d'espèces ioniques dans ladite portion superficielle du substrat donneur (10) de sorte à former un plan de fragilisation (13) délimitant une couche mince de SiC monocristallin (12) à transférer,
- après ladite implantation et ladite formation, collage du substrat donneur (10) et du substrat support de SiC polycristallin (20), la couche de SiC polycristallin (11) étant à l'interface de collage, et détachement du substrat donneur (10) le long du plan de fragilisation (13) de sorte à transférer la couche de SiC polycristallin (11) et la couche mince de SiC monocristallin (12) sur le substrat support de SiC polycristallin (20).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la couche de SiC polycristallin (11) présente un polytype identique à celui du substrat support (20).
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la formation de la couche de SiC polycristallin (11) comprend un dépôt de SiC polycristallin.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le dépôt de SiC polycristallin est un dépôt chimique en phase vapeur.
5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel le dépôt de SiC polycristallin est réalisé à une température inférieure à 1000°C.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la formation de la couche de SiC polycristallin (11) comprend un dépôt d'une couche SiC amorphe et un recuit de recristallisation appliqué à la couche de SiC amorphe.
7. Procédé selon l'une des revendication 1 à 6, dans lequel la couche de SiC polycristallin
(11) formée sur le substrat donneur présente une épaisseur comprise entre lOnm et 10pm.
8. Procédé selon l'une des revendication 1 à 7, comprenant en outre un amincissement et/ou un polissage de la surface de la couche de SiC polycristallin (11) destinée à être à l'interface de collage lors du collage et/ou de la surface du substrat support (20) destinée à être à l'interface de collage lors du collage.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant en outre la formation d'une couche de collage sur chacun des substrat donneur et support, ledit collage étant réalisé par collage direct des couches de collage ainsi formées.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la couche de collage formée sur chacun des substrat donneur et support est une couche métallique, par exemple une couche de tungstène ou une couche de titane.
11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la couche de collage formée sur chacun des substrat donneur et support est une couche de silicium, de carbone ou de carbure de silicium.
12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel la couche de collage présente une température de fusion inférieure à une température d'un recuit appliqué lors de l'étape de collage.
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