Dispositif pour traitement par laser et procédé de traitement au laser

La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR19/15606 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.

Domaine technique

[0001] La présente description concerne de façon générale les dispositifs pour traitement au laser et les procédés de traitement au laser d'un tel dispositif.

Technique antérieure

[0002] Pour certaines applications, il est souhaitable de pouvoir réaliser un traitement au laser d'un objet présent sur un support sensiblement transparent au laser, au travers du support. Un exemple d'application concerne le détachement d'un objet, par exemple un circuit électronique, fixé au support. Dans ce but, une couche absorbante pour le laser est interposée entre l'objet à détacher et le support et le faisceau laser est focalisé sur cette couche absorbante, l'ablation de la couche absorbante entraînant le détachement de l'objet par rapport au support. La couche absorbante correspond par exemple à une couche métallique, notamment une couche d'or.

[0003] Dans le cas où l'objet est un circuit électronique, il peut être souhaitable que le support corresponde au substrat sur lequel est formé le circuit électronique pour éviter le report du circuit électronique sur le support. Dans ce cas, la couche absorbante correspond à une couche qui est formée de façon monolithique avec les couches du circuit électronique .

[0004] Un inconvénient est qu'il peut être difficile de former une couche absorbante ayant les propriétés d'absorption souhaitée. Cela peut être notamment le cas lorsque l'objet est formé au moins en partie par le dépôt de couches par épitaxie sur la couche absorbante. En effet, il n'est alors généralement pas possible d'utiliser une couche d'absorption qui soit métallique. Il est alors nécessaire d'augmenter la puissance du laser utilisé pour provoquer le retrait de la couche absorbante. Il peut alors être difficile d'empêcher la détérioration des régions voisines de la couche absorbante, notamment celles faisant partie de l'objet à détacher. Cela peut en outre être le cas lorsque l'épaisseur de la couche absorbante est limitée, notamment pour des raisons de coûts ou pour de raison de faisabilité technologique .

Résumé de l'invention

[0005] Ainsi, un objet d'un mode de réalisation est de pallier au moins en partie les inconvénients des dispositifs décrits précédemment pour traitement au laser et les procédés décrits précédemment de traitement au laser utilisant de tels dispositifs .

[0006] Un objet d'un mode de réalisation est que le faisceau laser soit focalisé sur une région à traiter du dispositif au travers d'une partie du dispositif.

[0007] Un autre objet d'un mode de réalisation est que les zones voisines de la région à traiter ne soient pas abimées par le traitement.

[0008] Un autre objet d'un mode de réalisation est que le procédé de fabrication du dispositif ne comprenne pas d'étape de report d'un élément sur un autre.

[0009] Un autre objet d'un mode de réalisation est que le procédé de fabrication du dispositif comprenne des étapes de dépôt par épitaxie. [0010] Un autre objet d'un mode de réalisation est que l'épaisseur de la couche absorbante est réduite.

[0011] Un mode de réalisation prévoit un dispositif configuré pour un traitement au laser, comprenant un substrat transparent pour le laser et des objets, chaque objet étant fixé au substrat par l'intermédiaire d'un cristal photonique.

[0012] Selon un mode de réalisation, le cristal photonique est un cristal photonique à deux dimensions.

[0013] Selon un mode de réalisation, le cristal photonique comprend une couche de base d'un premier matériau et un réseau de piliers d'un deuxième matériau différent du premier matériau, chaque pilier s'étendant dans la couche de base sur au moins une partie de l'épaisseur de la couche de base.

[0014] Selon un mode de réalisation, le premier matériau a un coefficient d'absorption pour le laser (18) inférieur à 1.

[0015] Selon un mode de réalisation, le deuxième matériau a un coefficient d'absorption pour le laser inférieur à 1.

[0016] Selon un mode de réalisation, le substrat est composé dudit deuxième matériau.

[0017] Selon un mode de réalisation, le deuxième matériau a un coefficient d'absorption pour le laser compris entre 1 et 10.

[0018] Selon un mode de réalisation, le substrat comprend des première et deuxième faces opposées, le laser étant destiné à traverser le substrat de la première face à la deuxième face, le cristal photonique recouvrant la deuxième face.

[0019] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre une couche absorbante pour le laser entre les objets et le substrat.

[0020] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre au moins une couche transparente pour le laser, interposée entre le cristal photonique et la couche absorbante pour le laser.

[0021] Selon un mode de réalisation, le substrat est semiconducteur .

[0022] Selon un mode de réalisation, le substrat est en silicium, en germanium, ou en un mélange ou alliage d'au moins deux de ces composés.

[0023] Selon un mode de réalisation, l'objet comprend un circuit électronique.

[0024] Selon un mode de réalisation, l'objet comprend au moins un composant optoélectronique ayant un élément semiconducteur tridimensionnel recouvert d'une couche active, l'élément semiconducteur tridimensionnel comprenant une base en contact avec au moins l'un des piliers.

[0025] Selon un mode de réalisation, le deuxième matériau un nitrure, un carbure ou un borure d'un métal de transition de la colonne IV, V ou VI du tableau périodique des éléments ou une combinaison de ces composés ou le deuxième matériau est du nitrure d'aluminium, de l'oxyde d'aluminium, du bore, du nitrure de bore, du titane, du nitrure de titane, du tantale, du nitrure de tantale, de l'hafnium, du nitrure d'hafnium, du niobium, du nitrure de niobium, du zirconium, du borate de zirconium, du nitrure de zirconium, du carbure de silicium, du nitrure et carbure de tantale, du nitrure de magnésium ou un mélange d'au moins deux de ces composés.

[0026] Un mode de réalisation prévoit également un procédé de fabrication d'un dispositif comprenant un substrat transparent pour le laser et des objets, chaque objet étant fixé au substrat par l'intermédiaire d'un cristal photonique, le procédé comprenant la formation du cristal photonique et la formation de l'objet. [0027] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la formation du cristal photonique sur le substrat et la formation de l'objet sur le cristal photonique comprenant des étapes de dépôt et/ou de croissance de couches sur le cristal photonique .

[0028] Un mode de réalisation prévoit également un procédé de traitement au laser d'un dispositif comprenant un substrat transparent pour le laser et des objets, chaque objet étant fixé au substrat par l'intermédiaire d'un cristal photonique, le procédé comprenant l'exposition du cristal photonique au faisceau laser (18) au travers du substrat.

[0029] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la fixation de l'objet à un support, l'objet étant encore relié au substrat et la destruction d'une région comprenant le cristal photonique ou adjacente au cristal photonique par le laser .

Brève description des dessins

[0030] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

[0031] la figure 1 illustre un mode de réalisation d'un système de traitement au laser d'un dispositif comprenant une région absorbante ;

[0032] la figure 2 est une vue agrandie d'un mode de réalisation de la région absorbante du dispositif de la figure

1 ;

[0033] la figure 3 est une vue agrandie d'un autre mode de réalisation de la région absorbante du dispositif de la figure

1 ; [0034] la figure 4 est une vue agrandie d'un autre mode de réalisation de la région absorbante du dispositif de la figure

1 ;

[0035] la figure 5 représente un agencement des piliers de la couche de cristal photonique de la région absorbante du dispositif de la figure 1 ;

[0036] la figure 6 représente un autre agencement des piliers de la couche de cristal photonique de la région absorbante du dispositif de la figure 1 ;

[0037] la figure 7 est une vue agrandie, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation de la région absorbante du dispositif de la figure 1 ;

[0038] la figure 8 est une vue de dessus avec coupe, partielle et schématique, du dispositif représenté en figure 7 ;

[0039] la figure 9 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un composant optoélectronique du dispositif de la figure 1 ;

[0040] la figure 10 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un composant optoélectronique du dispositif de la figure 1 ;

[0041] la figure 11 représente une courbe d'évolution de l'absorption de la région absorbante du dispositif de la figure 1 en fonction du rapport entre les pas des piliers du cristal photonique et la longueur d'onde du laser incident ;

[0042] la figure 12 représente une carte en niveaux de gris de l'absorption de la région absorbante du dispositif de la figure 1 en fonction du facteur de remplissage des piliers et du rapport entre le pas des piliers du cristal photonique et la longueur d'onde du laser incident ;

[0043] la figure 13 représente une autre carte en niveaux de gris de l'absorption de la région absorbante du dispositif de la figure 1 en fonction du facteur de remplissage des piliers et du rapport entre le pas des piliers du cristal photonique et la longueur d'onde du laser incident ;

[0044] la figure 14 représente une courbe d'évolution de l'absorption de la région absorbante du dispositif de la figure 1 en fonction de la hauteur des piliers de la couche de cristal photonique pour des premières valeurs du facteur de remplissage des piliers et du rapport entre le pas des piliers du cristal photonique et la longueur d'onde du laser incident ;

[0045] la figure 15 représente une courbe d'évolution de l'absorption de la région absorbante du dispositif de la figure 1 en fonction de la hauteur des piliers de la couche de cristal photonique pour des deuxièmes valeurs du facteur de remplissage des piliers et du rapport entre les pas des piliers du cristal photonique et la longueur d'onde du laser incident ;

[0046] la figure 16 représente la structure obtenue à une étape d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif de la figure 1 ;

[0047] la figure 17 représente la structure obtenue à une autre étape du procédé de fabrication ;

[0048] la figure 18 représente la structure obtenue à une autre étape du procédé de fabrication ;

[0049] la figure 19 représente la structure obtenue à une autre étape du procédé de fabrication ;

[0050] la figure 20 représente la structure obtenue à une autre étape du procédé de fabrication ;

[0051] la figure 21 représente la structure obtenue à une autre étape du procédé de fabrication ; [0052] la figure 22 représente la structure obtenue à une autre étape du procédé de fabrication ;

[0053] la figure 23 représente la structure obtenue à une étape d'un mode de réalisation d'un procédé de traitement au laser mettant en oeuvre le dispositif de la figure 1 ;

[0054] la figure 24 représente la structure obtenue à une autre étape du procédé de traitement au laser ;

[0055] la figure 25 représente la structure obtenue à une autre étape du procédé de traitement au laser ;

[0056] la figure 26 représente la structure obtenue à une autre étape du procédé de traitement au laser ;

[0057] la figure 27 représente un autre agencement des piliers de la couche de cristal photonique du dispositif de la figure 1 ;

[0058] la figure 28 est une figure analogue à la figure 7 obtenue avec l'agencement représenté en figure 27 ;

[0059] la figure 29 représente une carte en niveaux de gris de la densité d'énergie dans la couche de cristal photonique selon l'agencement représenté en figure 27 ; et

[0060] la figure 30 représente un autre agencement des piliers de la couche de cristal photonique du dispositif de la figure 1.

Description des modes de réalisation

[0061] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les sources laser sont bien connues de l'homme du métier et ne sont pas détaillées par la suite.

[0062] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. En outre, on considère ici que les termes "isolant" et "conducteur" signifient respectivement "isolant électriquement" et "conducteur électriquement".

[0063] Dans la suite de la description, la transmittance interne d'une couche correspond au rapport entre l'intensité du rayonnement sortant de la couche et l'intensité du rayonnement entrant dans la couche, les rayons du rayonnement entrant étant perpendiculaires à la couche. L'absorption de la couche est égale à la différence entre 1 et la transmittance interne. Dans la suite de la description, une couche ou un film est dit transparent à un rayonnement lorsque l'absorption du rayonnement au travers de la couche ou du film est inférieure à 60 %. Dans la suite de la description, une couche ou un film est dit absorbant à un rayonnement lorsque l'absorption du rayonnement au travers de la couche ou du film est supérieure à 60 %. Dans la suite de la description, on considère qu'un laser correspond à un rayonnement monochromatique. En pratique, le laser peut présenter une plage étroite de longueurs d'onde centrée sur une longueur d'onde centrale, appelée longueur d'onde du laser Dans la suite de la description, l'indice de réfraction d'un matériau correspond à l'indice de réfraction du matériau à la longueur d'onde du laser utilisé pour le traitement au laser. On appelle coefficient d'absorption k, la partie imaginaire de l'indice optique du matériau concerné. Il est relié à l'absorption linéique du matériau selon la relation a=4nk/À.

[0064] La figure 1 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un système de traitement 10 d'un dispositif 20.

[0065] Le système de traitement 10 comprend une source laser 12 et un dispositif optique de focalisation 14 ayant un axe optique D. La source 12 est adaptée à fournir un faisceau laser incident 16 au dispositif de focalisation 14 qui fournit un faisceau laser 18 convergent. Le dispositif optique de focalisation 14 peut comprendre un composant optique, deux composants optiques ou plus de deux composants optiques, un composant optique correspondant par exemple à une lentille. De préférence, le faisceau laser incident 16 est sensiblement collimaté selon l'axe optique D du dispositif optique 14.

[0066] Le dispositif 20 comprend un substrat 22 comprenant deux faces 24, 26 opposées. Le faisceau laser 18 pénètre dans le substrat 22 par la face 24. Selon un mode de réalisation, les faces 24 et 26 sont parallèles. Selon un mode de réalisation, les faces 24 et 26 sont planes. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur du substrat 22 est comprise entre 50 pm et 3 mm. Selon un mode de réalisation, une couche antireflet pour le laser, non représentée, est prévue sur la face 24 du substrat 22. Le substrat 22 peut avoir une structure monocouche ou une structure multicouche. Selon un mode de réalisation, le substrat 22 est en un matériau semiconducteur. Le matériau semiconducteur peut être du silicium, du germanium ou un mélange d'au moins deux de ces composés. De préférence, le substrat 22 est en silicium, plus préférentiellement en silicium monocristallin. Selon un autre mode de réalisation, le substrat 22 est, au moins en partie, en un matériau non semiconducteur, par exemple un matériau isolant, notamment du saphir, ou un matériau conducteur.

[0067] Le dispositif 20 comprend une région absorbante 28 sur la face 26 et au moins un objet 30 au contact de la région absorbante 28 et fixé à la région absorbante du côté de la région absorbante 28 opposée au substrat 22 et que l'on souhaite détacher du substrat 22.A titre d'exemple, plusieurs objets 30 sont représentés en figure 1 fixés à la région absorbante. L'objet 30 peut comprendre un circuit électronique, par exemple un circuit à diodes électroluminescentes ou un circuit à transistors, notamment à transistors MOS. En figure 1, la région absorbante 28 est représentée continue sur la face 26. A titre de variante, la région absorbante 28 peut n'être présente qu'entre chaque objet 30 et le substrat 22 et ne pas être présente entre les objets 30.

[0068] Le procédé de traitement peut comprendre le déplacement relatif entre le système de traitement 10 et l'objet 20 de façon que le faisceau laser 18 balaye la totalité de la région absorbante 28 à traiter. Lors du traitement, l'axe optique D du dispositif optique 14 est de préférence perpendiculaire à la face 24.

[0069] La longueur d'onde du laser est choisie en fonction du matériau composant le substrat 22 pour que le substrat 22 soit transparent pour le laser.

[0070] Selon un mode de réalisation, notamment lorsque le substrat 22 est semiconducteur, la longueur d'onde du faisceau laser 18 est supérieure à la longueur d'onde correspondant à l'écart de bandes (bandgap) du matériau composant le substrat 22, de préférence d'au moins 500 nm, plus préférentiellement d'au moins 700 nm. Ceci permet de façon avantageuse de réduire les interactions entre le faisceau laser 18 et le substrat 22 lors de la traversée du substrat 22 par le faisceau laser 18. Selon un mode de réalisation, la longueur d'onde du faisceau laser 18 est inférieure à la somme de 2500 nm et de la longueur d'onde correspondant à l'écart de bandes (bandgap) du matériau composant le substrat 22. Ceci permet de façon avantageuse de pouvoir fournir plus facilement un faisceau laser formant un spot laser de faibles dimensions.

[0071] Dans le cas où le substrat 22 est semiconducteur, la longueur d'onde du faisceau laser 18 peut être comprise entre 200 nm et 10 pm. En particulier, dans le cas où le substrat 22 est en silicium qui a un écart de bandes de 1,14 eV, ce qui correspond à une longueur d'onde de 1,1 pm, la longueur d'onde du faisceau laser 18 est choisie égale à environ 2 pm. Dans le cas où le substrat 22 est en germanium qui a un écart de bandes de 0,661 eV, ce qui correspond à une longueur d'onde de 1,87 pm, la longueur d'onde du faisceau laser 18 est choisie égale à environ 2 pm ou 2,35 pm.

[0072] Dans le cas où le substrat 22 est en saphir, la longueur d'onde du faisceau laser 18 peut être comprise entre 300 nm et 5 pm.

[0073] Selon un mode de réalisation, le faisceau laser 18 est polarisé. Selon un mode de réalisation, le faisceau laser 18 est polarisé selon une polarisation rectiligne. Ceci permet de façon avantageuse d'améliorer les interactions du faisceau laser 28 avec la région absorbante 28. Selon un autre mode de réalisation, le faisceau laser 18 est polarisé selon une polarisation circulaire. Ceci permet de façon avantageuse de favoriser la propagation du faisceau laser 18 dans le substrat 22.

[0074] Selon un mode de réalisation, le faisceau laser 18 est émis par le système de traitement 10 sous la forme d'une impulsion, de deux impulsions ou plus de deux impulsions, chaque impulsion ayant une durée comprise entre 0,1 ps et 1000 ns. La puissance crête du faisceau laser pour chaque impulsion est comprise entre 10 kW et 100 MW.

[0075] La figure 2 est une vue agrandie d'un mode de réalisation de la région absorbante 28 du dispositif 20. Selon le présent mode de réalisation, la région absorbante 28 correspond à l'empilement d'une couche d'un cristal photonique 40 et d'une couche absorbante 42 pour le laser. Selon un mode de réalisation, la couche de cristal photonique 40 est interposée entre la face 26 du substrat 22 et la couche absorbante 42. A titre de variante, la couche absorbante 42 est interposée entre la face 26 du substrat 22 et la couche de cristal photonique 40. Selon un mode de réalisation, un mode de propagation de la couche de cristal photonique 40 correspond à la longueur d'onde du laser. De préférence, la couche de cristal photonique 40 correspond à un cristal photonique à deux dimensions.

[0076] Selon un mode de réalisation, l'épaisseur de la couche absorbante 42 est comprise entre 5 nm et 80 nm. L'absorption de la couche absorbante 42 pour le laser est supérieure à 80 %. Selon un mode de réalisation, la couche absorbante 42 est en un nitrure métallique, un matériau semiconducteur ou un mélange d'au moins deux de ces composés. Selon un mode de réalisation, le coefficient d'absorption k de la couche absorbante 42 dans le régime linéaire pour la longueur d'onde du laser est compris entre 1 et 10.

[0077] La couche de cristal photonique 40 comprend une couche 44, appelée couche de base suite, d'un premier matériau ayant un premier indice de réfraction à la longueur d'onde du laser dans laquelle s'étendent des piliers 46 d'un deuxième matériau ayant un deuxième indice de réfraction à la longueur d'onde du laser. Selon un mode de réalisation, chaque pilier 46 s'étend sensiblement selon un axe central perpendiculaire à la face 26 sur une hauteur L, mesurée perpendiculairement à la face 26. On appelle pas "a" (en anglais pitch) la distance entre les axes centraux de deux piliers adjacents. Selon un mode de réalisation, chaque pilier 46 s'étend sensiblement sur la totalité de l'épaisseur de la couche de base 44. De préférence, le premier indice de réfraction est inférieur au deuxième indice de réfraction. Le premier matériau peut avoir un coefficient d'absorption inférieur à 1 à la longueur d'onde du laser 18. Le premier matériau peut être un nitrure ou un oxyde d'un composé semiconducteur comme l'oxyde de silicium (S1O2), le nitrure de silicium (SiN) ou l'oxyde d'aluminium (AI2O3). Le deuxième matériau peut avoir un coefficient d'absorption inférieur à 1 à la longueur d'onde du laser. Le deuxième matériau peut être un nitrure d'un composé semiconducteur, comme le GaN, ou un composé semiconducteur, comme le silicium (Si) ou le germanium (Ge). L'épaisseur de la couche de cristal photonique 40 peut être comprise entre 0,1 pm et 3 pm.

[0078] La figure 3 est une vue agrandie d'un autre mode de réalisation de la région absorbante 28 du dispositif 20. La région absorbante 28 comprend l'ensemble des éléments décrits précédemment pour le mode de réalisation illustré en figure 1, à la différence que la couche absorbante 42 n'est pas présente. Les piliers 46 de la couche de cristal photonique 40 peuvent être dans l'un des matériaux décrits précédemment pour la couche absorbante 42. Dans ce cas, les piliers 46 jouent en outre le rôle de la couche absorbante 42 comme cela sera décrit plus en détail par la suite. A titre de variante, la couche de base 44 de la couche de cristal photonique 40 est dans l'un des matériaux décrits précédemment pour la couche absorbante 42. Dans ce cas, la couche de base 44 joue en outre le rôle de la couche absorbante 42 comme cela sera décrit plus en détail par la suite. [0079] La figure 4 est une vue agrandie d'un autre mode de réalisation de la région absorbante 28 du dispositif 20. La région absorbante 28 comprend l'ensemble des éléments décrits précédemment pour le mode de réalisation illustré en figure 1, à la différence qu'elle comprend en outre au moins une couche intermédiaire 48 interposée entre la couche de cristal photonique 40 et la couche absorbante 42. La couche intermédiaire 48 est transparente pour le laser. Selon un mode de réalisation, la couche intermédiaire 48 est en un matériau semiconducteur, par exemple en silicium (Si), en oxyde d'un semiconducteur, par exemple en oxyde de silicium (S1O2) ou en nitrure d'un semiconducteur, par exemple en nitrure de silicium (SiN). Selon un mode de réalisation, l'épaisseur de la couche intermédiaire 48 est comprise entre 1 nm et 500 nm, de préférence entre 5 nm et 500 nm. A titre de variante, un empilement de deux couches ou de plus de deux couches peut être interposé entre la couche de cristal photonique 40 et la couche absorbante 42. Dans ce cas, chaque couche de l'empilement est transparente pour le laser. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur totale de l'empilement est comprise entre 1 nm et 500 nm, de préférence entre 5 nm et 500 nm.

[0080] Selon un autre mode de réalisation de la région absorbante 28, la couche absorbante 42 n'est pas présente et ni le matériau composant les piliers 46 de la couche de cristal photonique 40, ni le matériau composant la couche de base 44 de la couche de cristal photonique 40 n'a un coefficient d'absorption k compris entre 1 et 10 à la longueur d'onde du laser en régime linéaire.

[0081] Dans les modes de réalisation décrits précédemment de la région absorbante 28, la hauteur L de chaque pilier 46 peut être comprise entre 0,1 pm et 3 pm. De préférence, les piliers 46 sont agencés en réseau. Selon un mode de réalisation, le pas a entre chaque pilier 46 et le pilier ou les piliers les plus proches est sensiblement constant.

[0082] La figure 5 est une vue agrandie de dessus, partielle et schématique, d'un mode de réalisation de la couche de cristal photonique 40 dans lequel les piliers 46 sont agencés selon un réseau hexagonal. Ceci signifie que les piliers 46 sont, dans la vue de dessus, agencés en rangées, les centres des piliers 46 se trouvant aux sommets de triangles équilatéraux, les centres de deux piliers 46 adjacents d'une même rangée étant séparés du pas a et les centres des piliers 46 de deux rangées adjacentes étant décalés de la distance a/2 selon la direction des rangées.

[0083] La figure 6 est une vue agrandie de dessus, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation de la couche de cristal photonique 40 dans lequel les piliers 46 sont agencés selon un réseau carré. Ceci signifie que les piliers 46 sont agencés en rangées et en colonnes, les centres des piliers 46 se trouvant aux sommets de carrés, deux piliers 46 adjacents d'une même rangée étant séparés du pas a et deux piliers 46 adjacents d'une même colonne étant séparés du pas a.

[0084] Dans les modes de réalisation illustrés sur les figures 5 et 6, chaque pilier 46 a une section droite circulaire de diamètre D dans un plan parallèle à la face 26. Dans le cas d'un agencement en réseau hexagonal ou d'un agencement en réseau carré, le diamètre D peut être compris entre 0,05 pm et 2 pm. Le pas a peut être compris entre 0,1 pm et 4 pm.

[0085] Dans les modes de réalisation illustrés sur les figures 5 et 6, la section droite de chaque pilier 46 dans un plan parallèle à la face 26 est circulaire. La section droite des piliers 46 peut toutefois avoir une forme différente, par exemple la forme d'un ovale, d'un polygone, notamment d'un carré, d'un rectangle, d'un hexagone, etc. Selon un mode de réalisation, tous les piliers 46 ont la même section droite.

[0086] La figure 7 est une vue en coupe agrandie d'un autre mode de réalisation du dispositif 20 et la figure 8 est une vue de dessus avec coupe de la figure 7 selon le plan VIII- VIII. Le dispositif 20 représenté en figure 7 comprend l'ensemble des éléments du dispositif 20 représenté en figure 3. De plus, dans le présent mode de réalisation, chaque objet 30 correspond à un circuit optoélectronique comprenant au moins un composant optoélectronique tridimensionnel 50, un seul composant optoélectronique tridimensionnel 50 étant représenté en figure 7. Le composant optoélectronique tridimensionnel 50 comprend un fil 52, les autres éléments du composant optoélectronique tridimensionnel 50 n'étant pas représentés en figure 7 et étant décrits plus en détail par la suite. La base 53 de chaque fil 52 repose sur au moins l'un des piliers 46, de préférence sur plusieurs piliers 46.

[0087] Le dispositif 20 comprend en outre une structure 54 de germination favorisant la croissance des fils 52 et recouvrant le substrat 22. La structure de germination 54 comprend certains plots 46 de la couche de cristal photonique 40 et peut comprendre une couche de germination supplémentaire ou un empilement de couches supplémentaires. La structure de germination 54 représentée à titre d'exemple en figure 7 comprend notamment une couche de germination 56, la couche 56 étant interposée entre le substrat 22 et la couche de cristal photonique 40.

[0088] Selon un mode de réalisation, la couche de base 44 de la couche de cristal photonique 40 est dans l'un des matériaux décrits précédemment pour la couche absorbante 42. Dans le présent mode de réalisation, l'absorption du laser est réalisée au niveau de la couche de cristal photonique 40 par des mécanismes décrits plus en détail par la suite. [0089] Des modes de réalisation plus détaillés d'un composant optoélectronique 50 de l'objet 30 vont être décrits en relation avec les figures 9 et 10 dans le cas où le composant optoélectronique 50 correspond à une diode électroluminescente de type tridimensionnel. Toutefois, il est clair que ces modes de réalisation peuvent concerner d'autres applications, notamment des composants optoélectroniques dédiés à la détection ou la mesure d'un rayonnement électromagnétique ou des composants optoélectroniques dédiés aux applications photovoltaïques.

[0090] La figure 9 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un composant optoélectronique 50 du circuit optoélectronique 30. Le circuit optoélectronique 30 comprend en outre une couche isolante 58 recouvrant la couche de cristal photonique 40.

[0091] Le composant optoélectronique tridimensionnel 50 comprend le fil 52 se projetant depuis la couche de cristal photonique 40, représentée de façon schématique sur les figures 9 et 10. Le composant optoélectronique tridimensionnel 50 comprend, en outre, une coque 60 recouvrant la paroi extérieure d'une portion supérieure du fil 52, la coque 60 comprenant au moins un empilement d'une couche active 62 recouvrant une portion supérieure du fil 52 et d'une couche semiconductrice 64 recouvrant la couche active 62. Dans le présent mode de réalisation, le composant optoélectronique 50 est dit en configuration radiale dans la mesure où la coque 60 recouvre les parois latérales du fil 52. Le circuit optoélectronique 30 comprend en outre une couche isolante 66 qui s'étend sur la couche isolante 58 et sur les parois latérales d'une portion inférieure de la coque 60. Le circuit optoélectronique 30 comprend en outre une couche conductrice 68 recouvrant la coque 60 et formant une électrode, la couche conductrice 66 étant transparente au rayonnement émis par la couche active 62. La couche conductrice 68 peut notamment recouvrir les coques 60 de plusieurs composants optoélectroniques 50 du circuit optoélectronique 30, formant alors une électrode commune à plusieurs composants électroniques 50. Le circuit optoélectronique 30 comprend en outre une couche conductrice 70 s'étendant sur la couche d'électrode 68 entre les fils 52. Le circuit optoélectronique 30 comprend en outre une couche d'encapsulation 72 recouvrant les composants optoélectroniques 50.

[0092] La figure 10 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation du composant optoélectronique 50. Le composant optoélectronique 50 représenté en figure 10 comprend l'ensemble des éléments du composant optoélectronique 50 représenté en figure 9 à la différence que la coque 60 n'est présente qu'au sommet du fil 52. Le composant optoélectronique 50 est alors dit en configuration axiale.

[0093] Selon un mode de réalisation, les fils 52 sont, au moins en partie, formés à partir d'au moins un matériau semiconducteur. Le matériau semiconducteur est choisi parmi le groupe comprenant les composés III-V, les composés II-VI ou les semiconducteurs ou composés du groupe IV. Les fils 52 peuvent être, au moins en partie, formés à partir de matériaux semiconducteurs comportant majoritairement un composé III-V, par exemple un composé III-N. Des exemples d'éléments du groupe III comprennent le gallium (Ga), l'indium (In) ou l'aluminium (Al). Des exemples de composés III-N sont GaN, AIN, InN, InGaN, AlGaN ou AlInGaN. D'autres éléments du groupe V peuvent également être utilisés, par exemple, le phosphore ou l'arsenic. Les fils 52 peuvent être, au moins en partie, formés à partir de matériaux semiconducteurs comportant majoritairement un composé II-VI. Des exemples d'éléments du groupe II comprennent des éléments du groupe IIA, notamment le béryllium (Be) et le magnésium (Mg) et des éléments du groupe IIB, notamment le zinc (Zn), le cadmium (Cd) et le mercure (Hg). Des exemples d'éléments du groupe VI comprennent des éléments du groupe VIA, notamment l'oxygène (O) et le tellure (Te). Des exemples de composés II-VI sont ZnO, ZnMgO, CdZnO, CdZnMgO, CdHgTe, CdTe ou HgTe. De façon générale, les éléments dans le composé III-V ou II-VI peuvent être combinés avec différentes fractions molaires. Les fils 52 peuvent être, au moins en partie, formés à partir de matériaux semiconducteurs comportant majoritairement au moins un élément du groupe IV. Des exemples de matériaux semiconducteurs du groupe IV sont le silicium (Si), le carbone (C), le germanium (Ge), les alliages de carbure de silicium (SiC), les alliages silicium-germanium (SiGe) ou les alliages de carbure de germanium (GeC). Les fils 52 peuvent comprendre un dopant. A titre d'exemple, pour des composés III-V, le dopant peut être choisi parmi le groupe comprenant un dopant de type P du groupe II, par exemple, du magnésium (Mg), du zinc (Zn), du cadmium (Cd) ou du mercure (Hg), un dopant du type P du groupe IV, par exemple du carbone (C) ou un dopant de type N du groupe IV, par exemple du silicium (Si), du germanium (Ge), du sélénium (Se), du souffre (S), du terbium (Tb) ou de l'étain (Sn).

[0094] La structure de germination 54 est en un matériau favorisant la croissance des fils 52. A titre d'exemple, le matériau composant les plots 46 peut être un nitrure, un carbure ou un borure d'un métal de transition de la colonne IV, V ou VI du tableau périodique des éléments ou une combinaison de ces composés. A titre d'exemple, chaque plot 46 peut être en nitrure d'aluminium (AIN), en oxyde d'aluminium (AI2O3), en bore (B), en nitrure de bore (BN), en titane (Ti), en nitrure de titane (TiN), en tantale (Ta), en nitrure de tantale (TaN), en hafnium (Hf), en nitrure d'hafnium (HfN), en niobium (Nb), en nitrure de niobium (NbN), en zirconium (Zr), en borate de zirconium (ZrB ₂₎ , en nitrure de zirconium (ZrN), en carbure de silicium (SiC), en nitrure et carbure de tantale (TaCN), ou en nitrure de magnésium sous la forme Mg _x N _y , où x est environ égal à 3 et y est environ égal à 2, par exemple du nitrure de magnésium selon la forme Mg ₃ N ₂ .

[0095] Chaque couche isolante 58, 66 peut être en un matériau diélectrique, par exemple en oxyde de silicium (Si0 ₂₎ , en nitrure de silicium (Si _x N _y , où x est environ égal à 3 et y est environ égal à 4, par exemple du S1 ₃ N ₄ ), en oxynitrure de silicium (notamment de formule générale SiO _x N _y , par exemple du Si ₂ ON ₂₎ , en oxyde d'hafnium (Hf0 ₂₎ ou en diamant.

[0096] La couche active 62 peut comporter des moyens de confinement, tels qu'un puits quantique unique ou des puits quantiques multiples. Elle est, par exemple, constituée d'une alternance de couches de GaN et de InGaN ayant des épaisseurs respectives de 5 à 20 nm (par exemple 8 nm) et de 1 à 10 nm (par exemple 2,5 nm). Les couches de GaN peuvent être dopées, par exemple de type N ou P. Selon un autre exemple, la couche active peut comprendre une seule couche d'InGaN, par exemple d'épaisseur supérieure à 10 nm.

[0097] La couche semiconductrice 64, par exemple dopée de type P, peut correspondre à un empilement de couches semiconductrices et permet la formation d'une jonction P-N ou P-I-N, la couche active 62 étant comprise entre la couche intermédiaire de type P et le fil 52 de type N de la jonction P-N ou P-I-N.

[0098] La couche d'électrode 68 est adaptée à polariser la couche active de la diode électroluminescente et à laisser passer le rayonnement électromagnétique émis par la diode électroluminescente. Le matériau formant la couche d'électrode 68 peut être un matériau transparent et conducteur tel que de l'oxyde d'indium-étain (ou ITO, acronyme anglais pour Indium Tin Oxide), de l'oxyde de zinc pur, de l'oxyde de zinc dopé à l'aluminium de l'oxyde de zinc dopé au gallium, du graphène, ou des nanofils d'argent. A titre d'exemple, la couche d'électrode 68 a une épaisseur comprise entre 5 nm et 200 nm, de préférence entre 30 nm et 100 nm.

[0099] La couche d'encapsulation 72 peut être en un matériau organique ou un matériau inorganique et est au moins partiellement transparente au rayonnement émis par la diode électroluminescente. La couche d'encapsulation 72 peut comprendre des luminophores adaptés, lorsqu'ils sont excités par la lumière émis par la diode électroluminescente, à émettre de la lumière à une longueur d'onde différente de la longueur d'onde de la lumière émise par la diode électroluminescente .

[0100] Des premières simulations ont été réalisées. Pour ces premières simulations, la couche de cristal photonique 40 comprenait des piliers 46 en Si et la couche de base 44 était en SiC>2. Les piliers 46 étaient répartis selon un réseau hexagonal, chaque pilier 46 ayant une section droite circulaire de diamètre D égal à 0,97 pm. Pour les premières simulations, l'épaisseur L des piliers 46 était égale à 1 pm. La couche absorbante 42 avait une épaisseur de 50 nm, un indice de réfraction égal à 4,5 et un coefficient d'absorption égal à 3,75.

[0101] La figure 11 représente des courbes d'évolution Cl et C2 de l'absorption moyenne Abs de la région absorbante 28 en fonction du rapport a/l entre le pas a et la longueur d'onde À du laser, la courbe Cl étant obtenue lorsque la région 28 a la structure représentée sur la figure 4 et la courbe C2 étant obtenue lorsque la région 28 ne comprend pas la couche de cristal photonique 40 mais seulement la couche absorbante 42. En l'absence de la couche de cristal photonique 40, l'absorption moyenne dans la région absorbante 28 est d'environ 55 %. En présence de la couche de cristal photonique 40, l'absorption moyenne dépasse 55 % sur plusieurs plages du rapport a/À et atteint même 90 % lorsque le rapport a/À est égal à environ 0,75.

[0102] Des deuxièmes simulations ont été réalisées. Pour ces deuxièmes simulations, la couche de cristal photonique 40 comprenait des piliers 46 en Si et la couche de base 44 était en SiC>2. Les piliers 46 étaient répartis selon un réseau hexagonal, chaque pilier 46 ayant une section droite circulaire. Pour les deuxièmes simulations, l'épaisseur L des piliers 46 étaient égale à 1 pm.

[0103] Les figures 12 et 13 représentent chacune une carte de profondeur, en niveaux de gris, de l'absorption moyenne Abs dans la région absorbante 28 en fonction du rapport a/À en abscisses et du facteur de remplissage FF en ordonnées. Le facteur de remplissage FF correspond au rapport, en vue de dessus, entre la somme des aires des piliers 46 et l'aire totale de la couche de cristal photonique 40. A titre d'exemple, pour des piliers 46 de section droite circulaire, le facteur de remplissage FF est donné par la relation [Math 1] suivante :

[Math 1]

[0104] On distingue une zone A et une zone B sur la figure 12 et une zone B' sur la figure 13 pour lesquelles l'absorption moyenne Abs est supérieure à environ 70 %. Les zones B et B' sont obtenues pour un rapport a/À compris entre 0,1 et 1 et un facteur de remplissage FF compris entre 1 % et 50 % et la zone A est obtenue pour un rapport a/À compris entre 0,5 et 2 et un facteur de remplissage FF compris entre 10 % et 70 %. [0105] La figure 14 représente une courbe d'évolution C3 de l'absorption moyenne Abs en fonction de la hauteur L des piliers 46 pour un facteur de remplissage FF égal à 0,3 et pour un rapport a/À égal à 0,6.

[0106] La figure 15 représente une courbe d'évolution C4 de l'absorption moyenne Abs en fonction de la hauteur L des piliers 46 pour un facteur de remplissage FF égal à 0,5 et pour un rapport a/l égal à 0,6.

[0107] Les courbes C3 et C4 présentent des maxima locaux qui correspondent à des résonances de Fabry-Pérot à différents ordres, les valeurs correspondantes de la hauteur L étant indiquées sur les figures 14 et 15. Il est préférable de sélectionner la hauteur L des piliers 46 de façon à se trouver sensiblement au niveau de l'une des résonances de Fabry Pérot.

[0108] Les figures 16 à 22 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, des structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du dispositif 20 pour lequel la région absorbante 28 a la structure représentée en figure 2. Le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes :

- fabrication du substrat 22 (figure 16) ;

- gravure, dans le substrat 22, d'ouvertures 80 sur une profondeur sensiblement égale à la hauteur L souhaitée, la section droite des ouvertures 80 correspondant à la section droite souhaitée des piliers 46 (figure 17) ;

- dépôt d'une couche 82 du deuxième matériau recouvrant le substrat 22 et remplissant notamment les ouvertures 80 (figure 18) ;

- gravure de la couche 82 jusqu'à atteindre le substrat 22, par exemple par planarisation chimico-physique (CMP, sigle anglais pour Chemical-Mechanical Planarization), pour ne conserver que les portions de la couche 82 dans les ouvertures 80 qui forment les piliers 46 de la couche de cristal photonique 40, la partie du substrat 22 entourant les piliers 46 formant la couche de base 44 de la couche de cristal photonique 40 (figure 19) ;

- dépôt ou croissance de la couche absorbante 42 sur la couche de cristal photonique 40 (figure 20) ;

- formation d'un empilement de couches 84 sur la couche absorbante 42 (figure 21) ; et

- gravure de l'empilement de couches 84 jusqu'à la couche absorbante 42 pour délimiter les objets 30 (figure 22), un seul objet étant partiellement représenté en figure 22, par exemple en utilisant un masque de gravure 86.

[0109] Les figures 23 à 26 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, des structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de traitement du dispositif 20 au laser.

[0110] La figure 23 représente la structure obtenue après la fabrication du dispositif 20.

[0111] La figure 24 représente la structure obtenue après la mise en contact du dispositif 20 avec un support 90 entraînant la fixation des objets 30 au support 90. Selon un mode de réalisation, la fixation des objets 30 au support 90 peut être obtenue par collage moléculaire hydride des objets au support 90. Selon un mode de réalisation, le support 90 peut comprendre des plots 92 aux emplacements de fixation des objets 30. Le dispositif 20 et le support 90 sont alors rapprochés l'un de l'autre jusqu'à ce que les objets 30 viennent au contact des plots 92. Selon un mode de réalisation, tous les objets 30 fixés au substrat 22 ne sont pas destinés à être transférés sur un même support 90. Dans ce but, le support 90 peut comprendre des plots 92 seulement pour les objets 30 devant être transférés sur le support 90. Dans ce cas, lorsque le dispositif 20 et le support 90 sont rapprochés l'un de l'autre jusqu'à ce que certains des objets 30 viennent au contact des plots 92, les objets 30 qui ne sont pas en vis-à-vis d'un plot 92 ne sont pas au contact du support 90 et ne sont donc pas fixés au support 90.

[0112] La figure 25 représente la structure obtenue au cours du passage du laser 18 pour détacher du substrat 22 les objets 30 devant être transférés sur le support 90. En fonctionnement, le faisceau laser 18 est de préférence focalisé sur la région absorbante 28. La couche de cristal photonique 40 de la région absorbante 28 permet d'augmenter l'absorption de la lumière du laser par la région absorbante 28.

[0113] Lorsque la région absorbante 28 comprend la couche absorbante 42, la couche de cristal photonique 40 permet en particulier d'augmenter l'absorption de la lumière du laser 18 dans la couche absorbante 42. Ceci permet d'obtenir l'ablation de la couche absorbante 42. Lorsque les piliers 46 ou la couche de base 44 est en un matériau absorbant le laser 18, la couche de cristal photonique 40 permet en particulier d'augmenter l'absorption de la lumière du laser dans les piliers 46 ou dans la couche de base 44. Ceci permet d'obtenir l'ablation de la couche de cristal photonique 40.

[0114] Lorsque la couche absorbante 42 n'est pas présente, et que ni le matériau composant les piliers 46 de la couche de cristal photonique 40, ni le matériau composant la couche de base 44 de la couche de cristal photonique 40 n'a un coefficient d'absorption k compris entre 1 et 10 à la longueur d'onde du laser en régime linéaire, la couche de cristal photonique 40 permet d'augmenter localement la densité d'énergie dans la couche de cristal photonique 40 et au voisinage de la couche de cristal photonique 40. Ceci permet d'augmenter l'absorption du laser par des phénomènes d'absorption non-linéaires dans la couche de cristal photonique 40 et au voisinage de la couche de cristal photonique 40, notamment dans le substrat 22, ce qui entraîne l'ablation de la couche de cristal photonique 40. La présence de la couche de cristal photonique 40 permet alors de réduire l'intensité du laser pour laquelle les phénomènes d'absorption non-linéaires apparaissent dans la couche de cristal photonique 40 et/ou au voisinage de la couche de cristal photonique 40, notamment dans le substrat 22.

[0115] Lorsque le substrat 22 est en un matériau semiconducteur, notamment en silicium, il peut être nécessaire que la longueur d'onde du laser soit dans la bande infrarouge, de façon que le substrat 22 soit transparent au laser. Toutefois, les laser infrarouges disponibles dans le commerce présentent généralement une énergie maximale plus faible que d'autres lasers disponibles dans le commerce à d'autres fréquences. L'utilisation du cristal photonique 40 permet de façon avantageuse de réaliser une découpe laser même avec un laser infrarouge, et permet donc de façon avantageuse l'utilisation de substrat 22 semiconducteur, en particulier en silicium.

[0116] la figure 26 représente la structure obtenue après l'éloignement du substrat 22 par rapport au support 90. Les objets 30 fixés au support 90 sont détachés du substrat 22.

[0117] Dans les modes de réalisation décrits précédemment, les piliers 46 sont répartis selon un réseau régulier. Selon un autre mode de réalisation, le réseau de piliers 46 peut comprendre des défauts pour modifier la répartition de la densité d'énergie dans la couche de cristal photonique 40 et/ou au voisinage de la couche de cristal photonique 40. Un défaut peut correspondre notamment à l'absence d'un pilier 46 dans le réseau de piliers 46 ou à la présence d'un pilier 46 dont les dimensions sont différentes de celles des piliers adjacents, par exemple dont le diamètre D est différent du diamètre des piliers adjacents dans le cas de piliers de section droite circulaire.

[0118] La figure 27 est une vue de dessus analogue à la figure 5 dans laquelle un pilier 46 est manquant dans le réseau de piliers 46.

[0119] La figure 28 est une vue de dessus analogue à la figure 7 obtenue avec l'agencement représenté en figure 27. Une absorbance moyenne Abs supérieure à 90 % est obtenue pour un rapport a/À environ égal à 0,53.

[0120] La figure 29 est une carte de profondeur en niveaux de gris représentant la densité d'énergie obtenue dans un plan situé dans la couche de cristal photonique 40, parallèle à la face 26, et séparé de la face 26 de 0,6 pm, avec l'agencement représenté en figure 27 lorsque le rapport a/À est égal à environ 0,66 avec un facteur de remplissage de 0,7. Comme cela apparaît sur la figure 29, une augmentation locale de la densité d'énergie est obtenue à l'emplacement du pilier manquant. Ceci permet, pour une même absorption moyenne, de localiser les maxima de pics de densité d'énergie. Selon un mode de réalisation, les défauts du réseau de la couche de cristal photonique sont répartis de façon que les maxima des pics d'énergie soient localisés au niveau des objets 30 à transférer. Ceci permet d'obtenir des pics de densité d'énergie à des positions précises même si le positionnement du laser 18 est réalisé de façon moins précise. La présence de défaut permet de positionner les zones où l'absorption est la plus grande à des emplacements souhaités.

[0121] La figure 30 est une vue de dessus analogue à la figure 5 dans laquelle un pilier 46 a un diamètre plus important que les autres piliers dans le réseau de piliers de la couche de cristal photonique 40. Selon les paramètres a et D, la répartition de la densité d'énergie peut avoir une allure générale à celle de la figure 29. [0122] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L'homme de l'art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à l'homme de l'art. Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.