DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne le domaine des technologies pour la microélectronique et l’optoélectronique. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le transfert de masse de dispositifs semiconducteurs, par exemple des diodes électroluminescentes à base de GaN sur silicium.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Un dispositif semiconducteur comprend typiquement au moins une couche semiconductrice dite « active » ayant un rôle dans le fonctionnement dudit dispositif. Un dispositif semiconducteur se réfère par exemple, de façon non exhaustive, à un circuit CMOS, c’est-à-dire à base de transistors métal-oxyde-semiconducteur complémentaires (CMOS étant l’acronyme anglais de « Complementary Metal Oxide Semiconductor »), ou à un micro-système électro-mécanique MEMS (acronyme anglais de « MicroElectroMechanical Systems »), ou encore à un dispositif optoélectronique du type LED (acronyme anglais de « Light Emitting Diode », c’est-à-dire diode électroluminescente). Dans la suite, une ou plusieurs LEDs ou micro-LEDs sont choisies à titre d’exemple pour illustrer le procédé et la structure de transfert, sans que cela soit limitatif.

Typiquement, pour former un écran d’affichage auto-émissif comprenant une pluralité de pixels RGB (acronyme anglais de « Red Green Blue ») émettant leur propre lumière, différentes LEDs sont assemblées sur un support d’écran, qui comprend par exemple une électronique de commande.

Les LEDs sont typiquement formées sur un substrat donneur ou substrat de croissance, puis individualisées - c’est-à-dire séparées les unes des autres - avant d’être transférées vers le support d’écran ou un substrat receveur. Toutes les LEDs du substrat donneur ne sont pas nécessairement transférées sur le substrat receveur.

Le substrat de croissance des LEDs est de préférence à base de silicium, afin de bénéficier des capacités de production des équipements de l’industrie microélectronique. Pour transférer collectivement un grand nombre de LEDs depuis un substrat de croissance à base de silicium, une solution consiste à utiliser un substrat de transfert en verre sur lequel sont collées les LEDs par une colle organique. Le substrat de croissance est retiré puis les LEDs sont individualisées et mises en contact avec le substrat receveur. Un rayonnement laser UV vient alors dégrader la colle organique au travers du substrat de transfert en verre, pour libérer les LEDs et les assembler au substrat receveur. Cette méthode d’ablation laser UV nécessite un substrat de transfert en verre peu compatible avec les équipements de production de l’industrie microélectronique (détection du substrat, déformation mécanique). Par ailleurs, les colles organiques sont sensibles à la température. Elles peuvent provoquer des déformations importantes des plaques. Elles se dégradent en outre sous l'effet de la température. Par conséquent, la réalisation d’étapes technologiques intermédiaires sur les LEDs, après retrait du substrat de croissance, devient plus compliquée.

Pour pallier ces inconvénients, le document WO2022111141 A1 divulgue une solution consistant à recourir au collage minéral, par exemple « oxyde-oxyde », entre le substrat de transfert et les dispositifs du substrat donneur. Dans cette solution, un substrat de transfert en silicium dotée d’une couche de scission inorganique, typiquement à base d’aluminium, est utilisé. Un rayonnement laser IR permet ensuite de dégrader la couche de scission au travers du substrat de transfert en silicium, pour libérer les dispositifs assemblés au substrat receveur. En pratique, cette solution requiert un laser IR très énergétique, et peut dégrader en partie les dispositifs à transférer.

Le document US2022406621A1 décrit un autre procédé d’ablation laser recourant à une couche de scission inorganique. Cette solution requiert également un laser IR très énergétique.

La présente invention vise à pallier au moins partiellement les inconvénients des solutions mentionnées ci-dessus.

En particulier, un objet de la présente invention est de proposer un procédé de transfert d’un dispositif semiconducteur optimisé. Un autre objet de la présente invention est de proposer une structure de transfert pour un dispositif semiconducteur, permettant de mettre en œuvre le procédé de transfert.

Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. En particulier, certaines caractéristiques et certains avantages du procédé de transfert peuvent s’appliquer mutatis mutandis à la structure de transfert, et réciproquement. RESUME

Pour atteindre les objectifs mentionnés ci-dessus, un aspect concerne un procédé de transfert d’au moins un dispositif semiconducteur, depuis un premier substrat dit donneur vers un deuxième substrat dit récepteur, en utilisant un substrat de transfert à base de silicium.

Le procédé comprend au moins les étapes suivantes :

- fournir le substrat donneur comprenant au moins une couche active destinée à être intégrée au dispositif semiconducteur, au niveau d’une première face,

- fournir le substrat de transfert à base de silicium, présentant une deuxième face,

- former une couche de scission sur l’une au moins parmi la première face et la deuxième face, la couche de scission étant inorganique,

- assembler le substrat donneur avec le substrat de transfert, par l’intermédiaire de la couche de scission,

- retirer le substrat donneur, en conservant l’au moins une couche active sur le substrat de transfert, et former l’au moins un dispositif semiconducteur à partir de l’au moins une couche active,

- fournir le substrat récepteur,

- assembler l’au moins un dispositif semiconducteur avec le substrat récepteur,

- illuminer, par un rayonnement infrarouge, la couche de scission au travers du substrat de transfert, de sorte à éliminer au moins en partie la couche de scission, pour désolidariser l’au moins un dispositif semiconducteur du substrat de transfert.

Avantageusement, la formation de la couche de scission comprend une formation d’une couche de libération métallique du côté de la couche semiconductrice, et une formation d’une couche d’absorption minérale du côté du substrat de transfert, de sorte que la couche de scission comprenne la couche de libération métallique et la couche d’absorption minérale, la couche d’absorption minérale étant configurée pour absorber au moins 20% du rayonnement infrarouge lors de l’illumination.

Ainsi, la couche de scission se présente sous forme d’une bicouche permettant avantageusement de séparer les fonctions de chacune des couches de libération métallique et d’absorption minérale.

La couche de libération métallique est destinée à fondre ou à se vaporiser sous l’effet de la chaleur communiquée par la couche d’absorption qui absorbe le rayonnement IR. La couche de libération métallique protège en outre l’au moins un dispositif semiconducteur du rayonnement infrarouge, en renvoyant par réflexion le rayonnement IR vers la couche d’absorption.

La couche d’absorption minérale permet d’absorber efficacement le rayonnement infrarouge de façon à produire suffisamment de chaleur pour fondre ou vaporiser partiellement ou totalement la couche de libération métallique. L’énergie du rayonnement IR peut ainsi être diminuée.

Dans le cadre du développement de la présente invention, il a été observé que l’emploi d’une simple couche d’aluminium comme couche de scission, bien qu’envisageable en théorie, nécessite en pratique une puissance de laser très élevée du fait de la réflectivité de l’aluminium. Un laser IR pulsé « picoseconde » (ps) n’est pas utilisable en pratique. L’ajout d’une couche d’absorption minérale, par exemple à base d’un nitrure réfractaire de transition, permet de diminuer suffisamment l’énergie requise pour la fusion/vaporisation de la couche de libération métallique, pour permettre l’utilisation d’un laser IR pulsé délivrant une énergie inférieure ou égale à 10 microJoules (pJ).

Le document WO2022111141 A1 prévoit alternativement pour la couche de scission soit une couche d’aluminium, soit une couche de conversion lumière/chaleur. Dans le premier cas, comme indiqué, l’énergie requise est très élevée du fait de la réflectivité de l’aluminium. Dans le deuxième cas, la réflectivité de la couche diminue et les dispositifs ne sont plus protégés du rayonnement IR.

Les développements pratiques menés dans le cadre du développement de la présente invention ont conduit à envisager une combinaison de couches d’absorption et de libération/réflexion qui n’est pas envisagée dans les alternatives proposées par le document WO2022111141 A1 .

Cette combinaison permet avantageusement de diminuer l’énergie requise délivrée par le laser IR pulsé tout en protégeant les dispositifs à transférer.

De façon préférée, la couche de libération métallique est directement au contact de la couche d’absorption minérale. Il n’y a pas de couche intercalaire entre la couche de libération métallique et la couche d’absorption minérale. Cela permet la fusion/vaporisation de la couche de libération métallique avec une énergie réduite localement car toute l’énergie absorbée par la couche d’absorption minérale est directement transmise à la couche de libération métallique. Il est ainsi possible d’utiliser une densité d’énergie diminuée pour libérer un dispositif semiconducteur du substrat de transfert via la fusion/vaporisation de cette couche de libération métallique. Une densité de puissance inférieure ou égale à 10 ^E 11 watt/cm ² est typiquement suffisante, contrairement au procédé d’ablation laser divulgué dans le document US2022406621A1 requérant d’intercaler une couche à base de silicium entre la couche de libération métallique et la couche d’absorption minérale.

Un autre aspect concerne une structure de transfert comprenant en empilement, dans l’ordre suivant :

- un premier substrat dit donneur,

- au moins une couche active destinée à être intégrée à au moins un dispositif semiconducteur,

- une couche de scission,

- un substrat de transfert à base de silicium,

L’empilement est configuré de sorte à ce que, sous une illumination par un rayonnement infrarouge (IR) au travers du substrat de transfert, la couche de scission soit au moins en partie éliminée, de façon à désolidariser le substrat de transfert de l’empilement.

Avantageusement, la couche de scission comprend :

- une couche de libération métallique du côté de la couche active,

- une couche d’absorption minérale du côté du substrat de transfert, la couche d’absorption minérale étant configurée pour absorber au moins 20% du rayonnement infrarouge lors de l’illumination. Une telle structure de transfert permet avantageusement de mettre en œuvre le procédé de transfert décrit ci-dessus.

L’empilement de couches ne comprend pas de couches organiques. Cet empilement peut ainsi être avantageusement traité par des étapes de procédé classique de la microélectronique, par exemple pour former un dispositif semiconducteur à partir de la couche active, après retrait du substrat donneur et avant désolidarisation du substrat de transfert.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation de cette dernière qui sont illustrés par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :

Les figures 1A à 6 illustrent schématiquement des étapes d’un procédé de transfert selon un mode de réalisation de la présente invention.

Les figures 7 à 14 illustrent schématiquement des étapes d’un procédé de transfert selon un autre mode de réalisation de la présente invention.

Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différentes couches et parties des structures de transfert et des LEDs ne sont pas forcément représentatives de la réalité.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, il est rappelé que l’invention selon son premier aspect comprend notamment les caractéristiques optionnelles ci- après pouvant être utilisées en association ou alternativement :

Selon un exemple, l’au moins un dispositif semiconducteur comprend une pluralité de dispositifs semiconducteurs présentant chacun une dimension caractéristique inférieure ou égale à 100 pm, de préférence inférieure ou égale à 10 pm, et de préférence inférieure ou égale à 5 pm.

Selon un exemple, l’illumination est configurée pour désolidariser uniquement certains dispositifs semiconducteurs de la pluralité de dispositifs semiconducteurs. Le procédé permet ainsi un transfert localisé de micro-composants.

Selon un exemple, les dispositifs semiconducteurs de la pluralité de dispositifs semiconducteurs sont séparés les uns des autres avant illumination, les dispositifs semiconducteurs restant maintenus par la couche de scission sur le substrat de transfert. Les dispositifs semiconducteurs sont typiquement individualisés avant la désolidarisation par illumination laser.

Selon un exemple, l’illumination est effectuée par un laser IR pulsé produisant un rayonnement IR d’énergie comprise entre 0,1 pJ et 10 pJ, de préférence entre 1 pJ et 10 pJ, pendant une durée comprise entre 100 femtosecondes (fs) et 10 picosecondes (ps). Un tel laser émet avantageusement un rayonnement de « faible » énergie pouvant être mis en forme pour cibler des dispositifs semiconducteurs individuels.

Selon un exemple, le rayonnement IR présente une longueur d’onde inférieure ou égale à 2,5 pm. Selon un exemple, l’illumination est effectuée par un laser IR pulsé produisant un rayonnement IR sous forme d’impulsions, et l’énergie d’une impulsion est comprise entre 0,1 pJ et 10 pJ. Selon un exemple, la durée d’une impulsion est comprise entre 100 femtosecondes (fs) et 10 picosecondes (ps).

Selon un exemple, la séparation des dispositifs semiconducteurs entre eux est effectuée par gravure anisotrope selon une direction normale à la deuxième face. Selon un exemple, la gravure anisotrope s’étend jusqu’à la couche de libération métallique, de préférence jusqu’à la couche d’absorption minérale, de préférence jusqu’à la deuxième face. L’ablation de la couche de scission peut avantageusement rendre la désolidarisation plus nette ou précise. Les dispositifs semiconducteurs sont désolidarisés localement du substrat de transfert. Les dispositifs semiconducteurs peuvent être retirés individuellement ou par petits groupes. Le transfert des dispositifs semiconducteurs n’est pas collectif. La pluralité de dispositifs semiconducteurs n’est pas transférée sur le substrat récepteur.

Selon un exemple, la couche d’absorption minérale présente une résistivité comprise entre 50 p. ohm. cm (micro-ohm-centimètre) et 1 m. ohm. cm (milli-ohm-centimètre). Une telle couche d’absorption permet de conduire les porteurs de charge produits lors de l’absorption du rayonnement IR. Ces porteurs de charge sont avantageusement conduits vers la couche de libération métallique pour augmenter la chaleur transmise à la couche de libération métallique.

Selon un exemple, la couche d’absorption minérale est choisie en un matériau réfractaire présentant une température de fusion supérieure ou égale à 1500°C. Cela autorise une mise en œuvre de la plupart voire la totalité des procédés thermiques de l’industrie microélectronique, sans que la couche d’absorption minérale soit dégradée. La dégradation thermique sous illumination IR est ainsi restreinte à la couche de libération métallique.

Selon un exemple, la couche d’absorption minérale est choisie en un matériau réfractaire à base d’un métal de transition, de préférence à base de Ti, V, Zr, Ta, Hf, Nb, W.

Selon un exemple, la couche d’absorption minérale est choisie parmi les métaux de transition tels que Ti, V, Zr, Ta, Hf, Nb, W.

Selon un exemple, la couche d’absorption minérale est choisie parmi les nitrures réfractaires de transition à base d’un métal de transition tels que TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, ou leurs alliages. Selon un autre exemple, la couche d’absorption minérale est choisie parmi les carbures réfractaires de transition à base d’un métal de transition. Selon un autre exemple, la couche d’absorption minérale est choisie parmi les borures réfractaires de transition à base d’un métal de transition.

Selon un exemple, la couche d’absorption minérale présente une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 nm.

Selon un exemple, la couche d’absorption minérale présente un coefficient d'extinction k > 1 pour une longueur d’onde d’illumination inférieure ou égale à 2,5 pm.

Selon un exemple, la couche de libération métallique présente une réflectivité dans l’infrarouge supérieure ou égale à 97%. Cela permet de protéger le dispositif semiconducteur du rayonnement IR, lors de l’illumination. Selon un exemple, la couche de libération métallique présente une résistivité comprise entre 2,5 p. ohm. cm (micro-ohm-centimètre) et 50 p. ohm. cm (micro-ohm-centimètre).

Selon un exemple, la couche de libération métallique présente une épaisseur comprise entre 30 nm et 200 nm.

Selon un exemple, la couche de libération métallique est à base d’un métal simple tel que l’aluminium, l’étain, le zinc ou à base d’un alliage métallique ayant une température de fusion inférieure ou égale à 700°C.

Selon un exemple, la couche de libération métallique présente une température de fusion inférieure ou égale à 700°C.

Selon un exemple, la couche d’absorption minérale est en un matériau réfractaire présentant une température de fusion supérieure ou égale à 2500°C.

Selon un exemple, la couche d’absorption minérale est à base d’un nitrure réfractaire de transition pris parmi TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, ou un alliage desdits nitrures réfractaires de transition. Sauf incompatibilité, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre exemplaire et non limitatif, de manière à former un autre mode de réalisation qui n’est pas nécessairement illustré ou décrit. Un tel mode de réalisation n’est évidemment pas exclu de l’invention.

Dans la présente invention, le procédé est en particulier dédié au transfert de dispositifs semiconducteurs, en particulier des dispositifs de dimensions micrométriques tels que des diodes électroluminescentes (LED). Les LEDs ou dispositifs semiconducteurs individuels présentent typiquement des dimensions, en projection dans un plan de base xy, comprises entre 2,5 pm X 2,5 pm et 100 pm X 100 pm.

L’invention peut être mise en œuvre plus largement pour différents dispositifs microélectroniques ou optoélectroniques, voire pour des dispositifs ou microsystèmes électromécaniques MEMS. L’invention peut par exemple être mise en œuvre dans le cadre de dispositifs laser ou photovoltaïque.

Sauf mention explicite, il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, la disposition relative d’une troisième couche intercalée entre une première couche et une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les couches sont directement au contact les unes des autres, mais signifie que la troisième couche est soit directement au contact des première et deuxième couches, soit séparée de celles-ci par au moins une autre couche ou au moins un autre élément. Ainsi, les termes et locutions « prendre appui » et « couvrir » ou « recouvrir » ne signifient pas nécessairement « au contact de ».

Les étapes du procédé telles que revendiquées s’entendent au sens large et peuvent éventuellement être réalisées en plusieurs sous-étapes.

Dans la présente demande de brevet, les termes « diode électroluminescente », « LED » ou simplement « diode » sont employés en synonymes. Une « LED » peut également s’entendre d’une « micro-LED » voire d’une smart LED, le cas échéant. Une portion ou un élément qualifié de « sacrificiel », signifie que cet élément est destiné à être « sacrifié », c’est-à-dire retiré lors d’une étape ultérieure de procédé.

On entend par un substrat, une couche, un dispositif, « à base » d’un matériau M, un substrat, une couche, un dispositif comprenant ce matériau M uniquement ou ce matériau M et éventuellement d’autres matériaux, par exemple des éléments d’alliage, des impuretés ou des éléments dopants. Ainsi, une diode à base de GaN comprend typiquement du GaN et des alliages d’AIGaN ou d’InGaN.

Un repère, de préférence orthonormé, comprenant les axes x, y, z est représenté sur certaines figures annexées. Ce repère est applicable par extension aux autres figures d’une même planche de figures.

Dans la présente demande de brevet, on parlera préférentiellement d’épaisseur pour une couche et de hauteur pour une structure ou un dispositif. L’épaisseur est prise selon une direction normale au plan d’extension principal de la couche, et la hauteur est prise perpendiculairement au plan de base xy. Ainsi, une couche présente typiquement une épaisseur selon z, lorsqu’elle s’étend principalement le long d’un plan xy, et un élément en saillie, par exemple un dispositif, présente une hauteur selon z. Les termes relatifs « sur », « sous », « sous-jacent » se réfèrent préférentiellement à des positions prises selon la direction z.

Les valeurs dimensionnelles s'entendent aux tolérances de fabrication et de mesure près.

Les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient, lorsqu’ils se rapportent à une valeur, « à 10% près » de cette valeur ou, lorsqu'ils se rapportent à une orientation angulaire, « à 10° près » de cette orientation. Ainsi, une direction sensiblement normale à un plan signifie une direction présentant un angle de 90±10° par rapport au plan.

Dans la présente demande de brevet, le coefficient d'absorption optique, noté a ou a, est défini par le rapport entre l'absorbance et la longueur du chemin optique parcouru par un rayonnement électromagnétique dans un milieu donné (exprimé en m ^-1 ou en cm' ¹ ).

Le coefficient d'extinction (aussi nommé coefficient d'atténuation) du milieu, noté k, mesure la perte d'énergie d'un rayonnement électromagnétique traversant ce milieu. Analogue au coefficient d'absorption, il prend aussi en compte, en plus de l'absorbance, les effets dus à la diffusion ainsi qu'à la luminescence. Il dépend du matériau et de la longueur d'onde. C'est la partie imaginaire de l'indice de réfraction complexe : n = n'+ in" avec k = n". Les matériaux transparents présentent un coefficient d'extinction faible alors que les matériaux opaques présentent un coefficient d'extinction élevé.

Dans le cadre de la présente invention, l’illumination est effectuée dans le domaine des longueurs d’onde de l’infrarouge, de préférence dans le domaine du proche infrarouge, pour des longueurs d’onde comprises entre 1 pm et 2,5 pm.

Un objet de l’invention est de transférer, via une structure de transfert et un procédé d’ablation laser IR, un dispositif semiconducteur ou optoélectronique sur un substrat receveur, par exemple un support d’écran. Un principe de l’invention consiste à effectuer les transferts et les collages par l’intermédiaire d’une couche de scission comprenant une couche de libération métallique et une couche d’absorption minérale, de préférence directement au contact l’une de l’autre. La couche de libération métallique est une couche sacrificielle dans le cadre du procédé de transfert. En particulier, la couche d’absorption absorbe la lumière IR et la transforme en chaleur. Cette chaleur se diffuse notamment vers la couche de libération métallique. Cela induit typiquement, à l'interface entre les deux couches, une fusion partielle ou une vaporisation partielle de la couche de libération métallique. L'interface entre les deux couches est alors dégradée et les deux couches peuvent se séparer. Une partie de la couche de libération qui n'a pas fondu peut rester du côté du dispositif qui est transféré.

Les figures 1A et 1 B illustrent deux variantes dans lesquelles la couche de scission 20 est respectivement formée directement sur le substrat de transfert 3 (figure 1A) ou directement sur le substrat donneur 1 (figure 1 B).

Selon un premier exemple illustré à la figure 1 A, un substrat donneur 1 comprenant typiquement une couche active 10 surmontée par une couche de collage 1 1 minérale, est fourni. Le substrat donneur 1 est de préférence à base de silicium.

La couche activel O peut être par exemple à base de GaN (p-GaN et/ou n-GaN), et/ou d’AIGaN, et/ou d’InGaN épitaxié sur le substrat donneur 1 . Elle constitue typiquement une couche active, comprenant par exemple une jonction PN ou des puits quantiques, configurée pour former un dispositif semi-conducteur, par exemple une ou des LEDs. La couche active 10 peut également comprendre des structures tridimensionnelles disposées les unes à côté des autres, par exemple à base d’InGaN, tels que des nanofils ou des nano-pyramides. La couche active 10 peut également comprendre des sous-couches éventuellement structurées et destinées à former par exemple des contacts électriques, par exemple sur p-GaN et sur n-GaN, par exemple à base d’oxyde conducteur transparent (TCO).

La couche de collage 11 minérale est typiquement à base d’oxyde de silicium SiO2. Elle permet notamment de planariser la couche active 10 de manière à obtenir une face 201 plane apte au collage minéral, et permettant un collage direct SiO2 sur SiO2.

Le substrat de transfert 3 est à base de silicium. Dans cet exemple, la couche de scission 20 est formée sur une face 202 du substrat de transfert 3. La face exposée 203 de la couche de scission

20 est typiquement plane et apte au collage minéral. Le collage minéral peut par exemple être un collage moléculaire. Le collage minéral entre le substrat de transfert 3 et le substrat donneur 1 se fait ici entre les faces 201 , 203.

La couche de scission 20 comprend au moins une couche d’absorption 22 minérale, et au moins une couche de libération 21 métallique. La couche d’absorption 22 minérale est formée du côté du substrat de transfert 3, par exemple directement sur la face 202. La couche de libération 21 métallique est formée sur la couche d’absorption 22 minérale, de sorte à ce que la couche d’absorption 22 minérale soit intercalée entre le substrat de transfert 3 et la couche de libération

21 métallique. La face exposée 203 de la couche de scission 20 correspond ici à une face de la couche de libération 21 métallique. Selon une possibilité non illustrée, une couche d’oxyde de silicium est formée sur la face 203 de la couche de scission 20. Le collage se fait alors par un collage moléculaire de type SiO2-SiO2. La couche d’absorption 22 minérale est typiquement au moins partiellement électriquement conductrice et présente de préférence une résistivité comprise entre 50 p. ohm. cm et 1 m. ohm. cm. Cela permet d’optimiser le transfert électronique de transfert de chaleur entre la couche d’absorption 22 minérale et la couche de libération 21 métallique. La couche d’absorption 22 minérale présente une épaisseur selon z de préférence comprise entre 10 nm et 100 nm. Elle présente typiquement un coefficient d’extinction optique k > 1 dans le domaine du proche infrarouge, pour des longueurs d’onde inférieures ou égales à 2,5 pm. Cela permet d’absorber au moins 20 %, voire au moins 30 % ou au moins 40 %, d’un rayonnement infrarouge du domaine du proche infrarouge. La couche d’absorption 22 minérale peut être à base d’un métal de transition, par exemple Ti, Ta, W, Zr, Nb, Hf. Elle peut être alternativement à base d’un nitrure de ces métaux de transition, appelé nitrure réfractaire de transition, par exemple TiN, TaN, VN, ZrN, HfN, NbN. Elle peut être alternativement à base d’un carbure de ces métaux de transition, appelé carbure réfractaire de transition, par exemple TiC, TaC, VC. Elle peut être alternativement à base d’un borure de ces métaux de transition, appelé borure réfractaire de transition, par exemple TiB2, TaB, TaB2, VB2, HfB2. La couche d’absorption 22 minérale peut être à base d’une combinaison ou d’un alliage de ces matériaux, par exemple C5HfTa4. La couche d’absorption 22 minérale présente de préférence une température de fusion supérieure ou égale à 1500°C. Cela évite que la couche d’absorption 22 minérale ne se dégrade thermiquement lors de l’illumination. Ainsi, après illumination, l’intégrité de la couche d’absorption 22 minérale est préservée.

La couche de libération 21 métallique est typiquement électriquement conductrice et présente de préférence une résistivité comprise entre 2,5 p. ohm. cm et 50 p. ohm. cm. La couche de libération 21 métallique présente une épaisseur selon z de préférence comprise entre 30 nm et 200 nm. Elle présente typiquement une réflectivité optique supérieure ou égale à 97 % dans le domaine du proche infrarouge, pour des longueurs d’onde inférieures ou égales à 2,5 pm. Lors de l’illumination au travers du substrat de transfert 3, le rayonnement infrarouge transmis par la couche d’absorption 22 minérale est ainsi réfléchi par la couche de libération 21 métallique. Cela permet de protéger du rayonnement IR la couche semi conductrice 10 et/ou un dispositif semi- conducteur formé à partir de la couche semi conductrice 10. La couche de libération 21 métallique peut être à base d’un métal simple, par exemple Al, Sn, Zn. La couche de libération 21 métallique présente de préférence une température de fusion inférieure ou égale à 700°C. La différence de température de fusion entre la couche de libération 21 métallique et la couche d’absorption 22 minérale est ainsi suffisamment grande pour garantir une fusion/vaporisation partielle (non illustrée) ou complète de la couche de libération 21 métallique en conservant l’intégrité de la couche d’absorption 22 minérale.

Les caractéristiques des différentes couches 10, 11 , 21 , 22, en particulier de la couche d’absorption 22 minérale et de la couche de libération 21 métallique, sont communes aux autres modes de réalisation décrits dans la suite.

Selon un deuxième exemple illustré à la figure 1 B, la couche de scission 20 est formée sur une face 201 du substrat donneur 1 . La face exposée 204 de la couche de scission 20 correspond ici à une face de la couche d’absorption 22 minérale. Le collage minéral entre le substrat de transfert 3 et le substrat donneur 1 se fait ici entre les faces 202, 204. Selon une possibilité non illustrée, une ou des couches d’oxyde de silicium sont formées sur la face 204 de la couche de scission 20 et sur la face 202 du substrat de transfert 3. Le collage se fait alors par un collage moléculaire de type SiO2-SiO2.

Dans cet exemple, la couche de libération 21 métallique est formée du côté du substrat donneur 1 , par exemple directement sur la face 201 . La couche d’absorption 22 minérale est formée sur la couche de libération 21 métallique, de sorte à ce que la couche de libération 21 métallique soit intercalée entre le substrat donneur 1 et la couche d’absorption 22 minérale.

Comme illustré à la figure 2, quelle que soit la face 201 ou 202 sur laquelle est formée la couche de scission 20, le substrat donneur 1 et le substrat de transfert 3 sont assemblés via la couche de scission 20, typiquement par collage moléculaire.

Comme illustré à la figure 3, le substrat donneur 1 est ensuite retiré, par exemple en partie par rognage et en partie par polissage mécano-chimique (CMP) ou par attaque chimique sélective vis-à-vis de la couche active 10. La couche active 10 et la couche d'oxyde 11 sont conservées sur le substrat de transfert 3.

Comme illustré à la figure 4, la couche active 10 et la couche d’oxyde 11 sont ensuite structurées de manière à former et individualiser des dispositifs semi-conducteurs 100, par exemple des LEDs. Cette structuration peut comprendre des étapes de recuit à des températures de quelques centaines de degrés Celsius. Avantageusement, les couches 21 , 22 de la couche de scission 20 supportent ces températures. La structuration peut donc se faire après transfert des couches initiales 10, 11 sur le substrat de transfert 3. Le procédé de transfert est ainsi moins contraignant pour l’enchaînement des étapes de formation des dispositifs 100. Dans l’exemple illustré à la figure 4, les dispositifs semi-conducteurs 100 comprennent une partie 111 isolante et transparente, une partie active 110 typiquement configurée pour émettre de la lumière, et des plots de contact 112. La formation des dispositifs 100 individuels peut notamment comprendre une ou plusieurs gravures anisotropes selon z. La gravure de la couche d’oxyde 11 est typiquement sélective vis-à-vis de la couche de libération 21 métallique. Selon une possibilité non illustrée, les gravures anisotropes destinées à séparer les dispositifs 100 entre eux sont prolongées jusqu’à la couche d’absorption 22 minérale, voire jusqu’au substrat de transfert 3. La couche de scission 20 peut ainsi être gravée selon z selon tout ou partie de son épaisseur.

Comme illustré à la figure 5, après formation des dispositifs 100, le substrat de transfert 3 est amené en regard du substrat récepteur 2, par exemple un support d’écran, destiné à recevoir au moins certains des dispositifs 100. La face 205 du substrat récepteur 2 présente typiquement des plots de contact 211 aux emplacements prévus pour la réception des dispositifs 100. Après alignement des plots de contact 112 et 211 , un collage est effectué, par exemple par thermocompression ou par collage Cu-Cu entre les plots de contacts 112, 211. Une illumination de la couche de scission 20 est ensuite effectuée par un rayonnement IR au travers du substrat de transfert 3. Ce rayonnement IR est typiquement localisé uniquement au-dessus des dispositifs 100 à transférer. Au moins 20 %, de préférence au moins 30 % ou au moins 40 %, du rayonnement IR est typiquement absorbé par la couche 22. L’énergie du rayonnement IR ainsi absorbé est transmise sous forme de chaleur à la couche de libération 21 métallique.

Comme illustré à la figure 6, la couche de libération 21 métallique fond ou se vaporise localement sous l’effet de la chaleur induite par le rayonnement IR, libérant ainsi certains dispositifs 100a assemblés sur le substrat récepteur 2. Le rayonnement IR étant localisé, d’autres dispositifs 100b peuvent être conservés sur le substrat de transfert 3, via des parties 21 p de la couche de libération 21 métallique qui n’ont pas fondues. Le substrat de transfert 3 peut alors être amené à un autre emplacement pour effectuer un autre transfert, par exemple pour le ou les dispositifs 100b.

Le rayonnement IR présente typiquement une longueur d’onde comprise entre 1 pm et 2,5 pm, de préférence entre 1 ,5 pm et 2 pm. Il est de préférence produit sous forme d’impulsions par un laser pulsé. L’énergie d’une impulsion de rayonnement IR est de préférence comprise entre 0,1 pj et 10 pJ, de préférence entre 1 pJ et 10 pJ, par exemple de l’ordre de 7 ou 8 pJ. La durée d’une impulsion de rayonnement IR est de préférence comprise entre 100 fs et 10 ps, de préférence entrel ps et 10 ps. Une seule impulsion de rayonnement IR peut suffire à désolidariser le dispositif 100a du substrat de transfert 3. L’illumination peut être effectuée par un faisceau, typiquement un faisceau laser, présentant une puissance inférieure ou égale à 10 ^E 11 watt/cm ² .

Les figures 7 à 14 illustrent un autre mode de réalisation du procédé de transfert. Dans ce mode de réalisation, un premier transfert de la couche semi conductrice 10 est effectué depuis le substrat de croissance 1 a vers un substrat intermédiaire 1 b, par exemple à base de silicium. Après croissance de la couche active 10 sur le substrat 1 a (figure 7), le substrat intermédiaire 1 b est collé sur la couche active 10 par l’intermédiaire d’une ou plusieurs couches d’oxyde 11 , par exemple à base d’oxyde de silicium (figure 8). Le substrat de croissance 1 a est ensuite retiré, par exemple en partie par rognage et en partie par polissage mécano-chimique (CMP) ou par attaque chimique sélective vis-à-vis de la couche active 10, de façon à exposer une face 200 de la couche active 10 (figure 9).

Comme illustré à la figure 10, le substrat intermédiaire 1 b portant la couche active 10 est collé au substrat de transfert 3 via la couche de scission 20. La couche de scission 20 peut être formée préalablement sur la face 200 de la couche active 10 ou sur la face 202 du substrat de transfert 3. Le substrat intermédiaire 1 b correspond ici au substrat donneur 1 du mode de réalisation décrit précédemment. La couche d’absorption 22 minérale est formée de façon à être positionnée du côté du substrat de transfert 3. La couche de libération 21 métallique est formée de façon à être positionnée du côté de la couche active 10.

Comme illustré à la figure 11 , après collage le substrat intermédiaire 1 b est retiré, par exemple par rognage et/ou polissage et/ou attaque chimique. La ou les couches d’oxyde 11 sont de préférence également retirées de façon à exposer la couche active 10, par exemple par polissage et/ou attaque chimique.

Comme illustré à la figure 12, la couche active 10 peut ensuite être structurée de façon à former les dispositifs 100 individuels. Dans cet exemple, les dispositifs 100 comprennent typiquement une partie active 110 par exemple configurée pour émettre de la lumière, et des plots de contact 112. Comme précédemment, la formation des dispositifs 100 individuels peut notamment comprendre une ou plusieurs gravures anisotropes selon z. La gravure de la couche active 10 est typiquement sélective vis-à-vis de la couche de libération 21 métallique sous-jacente. Comme précédemment, les gravures anisotropes destinées à séparer les dispositifs 100 entre eux peuvent être prolongées jusqu’à la couche d’absorption 22 minérale, voire jusqu’au substrat de transfert 3. La couche de scission 20 peut ainsi être gravée selon z selon tout ou partie de son épaisseur.

Comme précédemment, après formation des dispositifs 100, le substrat de transfert 3 est amené en regard du substrat récepteur 2. Les plots de contact 112 et 211 sont alignés et collés entre eux. Une illumination localisée de la couche de scission 20 est ensuite effectuée par un rayonnement IR au travers du substrat de transfert 3 (figure 13). La couche de libération 21 métallique fond ou se vaporise localement sous l’effet de la chaleur induite par le rayonnement IR, libérant ainsi les dispositifs 100a assemblés sur le substrat récepteur 2, et conservant d’autres dispositifs 100b sur le substrat de transfert 3 (figure 14). Le substrat de transfert 3 peut alors être amené à un autre emplacement pour effectuer un autre transfert, par exemple pour le ou les dispositifs 100b restants.

Comme illustré au travers des exemples précédents, les structure et procédé de transfert selon l’invention permettent donc avantageusement de former des dispositifs semi-conducteurs unitaires lors du transfert, après retrait du substrat donneur, et de les transférer de façon localisée sur le substrat récepteur.

L’invention n’est cependant pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits.

En particulier, le nombre, la forme et la disposition des dispositifs semi-conducteurs peuvent être adaptés en fonction des applications visées.