LU83540A7 - Procede de cristallisation de films et films ainsi obtenus - Google Patents

Description

V.370100 DB.33311 2.4494 ow

__ GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG

Brevet N· Λ du . 3 Q. a o û t -1-9¾¾.......... ** Monsieur le Ministre gîjpEqb de l’Économie et des Classes Moyennes

Titre délivré......................................... Service de la Propriété Intellectuelle

“ : LUXEMBOURG

CERTIFICAT D'ADDITION

Demande de Brevet fiSBSRBBBBBT

...au.....h revet.....p.r i n ci p al......n.o.......8.2 ...1.7.9......du......1.8. ....$ s p..t.e.m bre 1980 I. Requête •Mans leur Lucien.,......Diego.. LAUDE » Rue des 1 il a s ,......64 , Ha.u t_ni.on t.,.............. (i) ..Eran.ce.*.....r ep.r.ê.s .e.n..t.§......p a r Mo ns leu r... Charles München,......conseil......en.....................

brevets......a.....L.u.x.e.!lü.b..o..yrg*.....agissant en qualité de mandataire.......................... (2) / déposent) ce...........dix.....août 1900 quatre-vingt-un............................................................... (3) * à......15.00 heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un bncjpfc concernant : , ............................................................................................................................................................certificat d*addition................... (4) j ...l'Procédé.....de.....cris.t.a.l...l..i.s.a.ti.on.....de.....films.....et.....films.....ainsi......obtenus.."..*............

i .........................................................................................................................................................................................................................................................................................

2. la délégation de pouvoir, datée de....................................................................... le ................................................................

3. la description en langue___________f ΓΜ1.£91S ç ....................de l’invention en deux exemplaires; 4..................IL. . planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le 10 ..août.....1.981...............................................................................................................................................................................................................

déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont) : .................................................................................................................................................... -.................................................................................................................... (5) ...................................................................l.C.....d.ë.PPS.an.t......................... .....................................................;..........................................................

revendiquent) pour la susdite demande de&IJt^lila p?ifnté^d’ilie^Jes/(ïeîLande(s) de (6)................................................/../........................................déposée(s) en (7)...................................././........................................................................................

le ...........................................................................././........................................................................................................................................................................................ (8) ......................................................................................................Il.................................................................................................................................................................................

au nom de............................................................................................LL............................................................................................................................................... (9) élit(élisent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg....................................

Jla* f ^ K e r te r11 î 4 c a t d 'sdd+tion...........................................................P») | sollicite(nt) la délivrance d’un bxççfôfcÿipjfOTtjçR pour l’objet décrit et représenté dans les | » annexe^susmentionnés/— avec ajournement de cette délivrance à d 1 X“frin t..............mois. (11)

Le /..........................

^ . ,,, ,, mMÂ’SILV feston j ; La susdite demande de »ÄXWÄSfeidXa ete deposee au Ministère de l Economie et des ; * Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en date du : i È «?-,l %\ Pr. le Ministre f * ^y · ^ - g l p 15.0 0 Vipurps I I S ·./' '* £ t de l’Économie et des Classes Moyennes,

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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET ‘D'ADDITION

au brevet luxembourgeois n° 82779 du 18 septembre 1980 pour : "Procédé de cristallisation de films et films ainsi obtenus" au nom de :

Lucien Diego LAUDE

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I I

La présente invention est relative à un procédé de cristallisation de films choisis dans le groupe comprenant les films semi-conducteurs élémentaires amorphes et les films polymétalliques _ 5 composés de deux éléments appartenant respective- ** ment aux Groupes III et V ou aux Groupes II et VI du %

Tableau Périodique, ainsi qu'aux films polycristal-lins semi-conducteurs ainsi obtenus.

La miniaturisation des circuits électro-10 niques est l'un des objectifs majeurs de l'industrie électronique et informatique. Les techniques actuelles font appel à des procédés de dopage sélectif de plaquettes de silicium monocristallin par des masquages variés dont la précision détermine les limites 15 de développement de ces circuits. Ces procédés sont onéreux, très délicats à mettre en place et seuls quelques systèmes ont pu être développés qui soient fiables et de grande capacité. Ces systèmes sont réalisés à partir de silicium monocristallin, ce 20 qui implique la nécessité de disposer de ce matériau en qualité et en quantité suffisantes pour produire les circuits. Tous les procédés se décomposent en plusieurs étapes, chacune d'elles étant caractérisée par un nombre important de paramètres qui doivent , 25 être contrôlés avec précision : préparation du cristal, masquage, dopage. Ces paramètres rendent la réalisation des circuits miniaturisés une entreprise très complexe qui ne saurait être généralisable à d'autres matériaux de base que le silicium, par exemple, sans ' s 30 une modification générale de tous les paramètres./// | » ' I 2 i i j j

Le manque de flexibilité de ces techniques et leur complexité soulignent le besoin d'une technique nouvelle plus simple et facilement adaptable à d'autres supports que le Si monocristallin.

5 La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients susmentionnés, et de prévoir des procédés de cristallisation de films semi-conducteurs élémentaires amorphes ou de films polymétalliques composés de deux éléments apparte-10 nant respectivement aux Groupes III et V ou aux

Groupes II et VI du Tableau Périodique, qui présentent une fiabilité au moins identique aux méthodes utilisées jusqu'à présent, et qui permettent en.outre une miniaturisation plus avancée et 15 une multiplication simultanée à grande échelle des produits obtenus.

A cet effet, suivant l'invention, on irradie la surface du film à cristalliser par un faisceau laser guidé par un assemblage de fibres 20 optiques disposées parallèlement les unes aux autres, chaque fibre ayant un diamètre n'excédant pas 50JU·', l'irradiation provoquant la cristallisation en cristallites régulièrement répartis et étroitement confinés.

I r I 25 Suivant une forme de réalisation parti culièrement avantageuse de l'invention, les fibres j , optiques ont un diamètre égal à 50pu et de préfé- I ? : rence un diamètre compris entre 4 et 25Lv, l’assem- | blage de fibres optiques parallèles ayant un diamè- | 30 tre sensiblement égal à celui du faisceau laser, | cet assemblage de fibres comprenant un nombre très s : </ important de fibres, de préférence compris entre/.. .

I I

3 300 et 15000 fibres, le nombre de fibres variant suivant le diamètre utile de ces fibres et le diamètre utile du faisceau du laser.

Suivant une autre forme de réalisation 5 particulière du procédé de l'invention, le faisceau laser est homogénéisé avant d'être guidé par l'assemblage de fibres, par passage au travers d'un barreau ·.

41 cylindrique de quartz de diamètre d'entrée sensi- * blement égal au diamètre du faisceau laser, coudé 10 deux fois à angle droit en directions opposées, re couvert d'une couche métallique, les extrémités d'entrée et de sortie du barreau étant polies, parallèles entre elles et perpendiculaires à son axe.

Avantageusement, on obtient un réseau 15 ou circuit ordonné de cristallites sur le film que l'on irradie, en déplaçant celui-ci dans un plan perpendiculaire à l'axe des fibres, la finesse d'impression du réseau ou circuit de cristallites étant contrôlée par la vitesse de déplacement 20 du film.

La présente invention a également pour but la réalisation d'un procédé permettant de multiplier l'impression d'un réseau ou circuit ordonné de cristallites sur un seul film ou sur un assem-

B

25 blage de films semi-conducteurs élémentaires ou polymétalliques entrant dans la catégorie des films susmentionnés.

Les buts dont il est question ci-dessus, sont atteints en utilisant le rayonnement produit 30 par un laser dont l'énergie et la séquence de fonc tionnement (pulsé ou continu) sont adaptés à l'é- / / / paisseur du film à traiter. L'énergie du faisceau// I > i 4 i laser est prélevée par un assemblage de fibres optiques d'un diamètre inférieur ou égal à 50/^, de i préférence compris entre 4 et 25jx,, et dirigée vers ! une cible constituée d‘un film semi-conducteur élé- 5 mentaire amorphe ou d'un film polymétallique com posé de deux éléments appartenant respectivement aux ; Groupes III et V et aux Groupes II et VI du Tableau ; * Périodique. Sous l'impact du faisceau, le film élémentaire amorphe cristallise de façon ordonnée 10 et confinée à des volumes très réduits déterminés par le diamètre des fibres et la distance entre ! l'extrémité de sortie de la fibre et la cible. Sur des volumes identiques, le film polymétallique cristallise sous la forme du composé semi-conducteur 3_5 correspondant, le reste du film (non irradié) demeu rant métallique. Par un déplacement programmé de cette cible dans un plan perpendiculaire à l'axe des fibres, un réseau ordonné de cristallites est j alors "imprimé" optiquement sur le film dont les ! 20 propriétés de transport électronique (mobilité j et nombre des porteurs) se trouvent ainsi fortement modifiées de plusieurs ordres de grandeur en zones irradiées par rapport aux zones non irradiées. L'utilisation d'un très grand nombre N de fibres iden- r 25 tiques transmettant chacune la même énergie permet alors de reproduire N fois le circuit programmé/ | * et de réaliser l'interconnection éventuellement | - désirée de ces N circuits. Des cibles qui se sont ! révélées comme étant particulièrement appropriées j j 3Q à cet effet, sont les films semi-conducteurs formés de Si ou de Ge, et les films polymétalliques compo- I sés d’une alternance de couches d'aluminium et d'an-// / .7 timoine, d'aluminium et d'arsenic, de galium et d' / // ; (J/ 7 \ 5 arsenic/ d'indium et de phosphore (Groupes m et V), ou de cadmium et de soufre, de cadmium et de tellure (Groupes II et VI).

D'autres détails et particularités de 5 l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif de quelques formes particulières de l'invention.

La description donnée ci-après concernera > particulièrement la mise en forme du faisceau laser, 10 le balayage des surfaces irradiées par le déplacement du ou des films irradiés et la reproduction simultanée en un grand nombre d'exemplaires d'un réseau ou circuit ordonné de cristallites sur un seul film (cible) ou un assemblage de films (cibles différen-15 tes).

1. Mise en forme du faisceau.

Suivant l'épaisseur des films à traiter qui peut aller jusqu'à 25μ, le rayonnement laser peut avoir différentes origines, par exemple : la- 20 ser pulsé à colorant de moyenne puissance et faible 2 énergie (50 à 100 mJ/cm ) pour des films minces d'épaisseur inférieure ou égale à 0,2μ sur verre, ou laser pulsé à rubis de grande puissance mais fai- 2 ble énergie (50 à 100 mJ/cm ) pour des films d'épais- r 25 seur de l'ordre de 1 à 2μ, déposés également sur subs trat non cristallin, par exemple du verre ou de la » silice fondue, ou laser continu à gaz de grande 2 énergie (1 à 5 J/cm ) pour des films d'épaisseur supérieure à 2μ, pouvant atteindre 25μ, et déposés 30 aussi sur ces memes substrats. Quel que soit le fais ceau laser, celui-ci est mis en regard d'un assemblage de fibres de quartz parallèles, identiques, d'un J diamètre inférieur ou égal à 50μ, assemblées sur un'7/, il / 6 âiamètre égal à celui du faisceau, le faisceau laser pénétrant toutes les fibres suivant leur axe longitudinal respectif. Les fibres, par exemple au nombre de 1000 à 2000, ont toutes un diamètre égal, le nom-5 bre des fibres étant uniquement limité par le dia mètre utile du faisceau sur lequel celui-ci est homogène et par le âiamètre des fibres. Chaque fi-” bre est polie à ses extrémités. Ce travail est ’ réalisé en assemblant toutes les fibres de manière 10 compacte, maintenues à chaque extrémité par une bague métallique d'un diamètre inférieur ou égal au diamètre utile du faisceau. Ainsi montées, toutes I les fibres sont polies ensemble, à leurs deux ex- i trémités successives, par abrasif sur table tour- 15 nante. Les extrémités respectives des fibres assem blées sont toutes situées dans un même plan disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal de chacune de ces fibres. Les extrémités des fibres tournées | vers le faisceau laser sont alors maintenues dans j 20 leur bague d'assemblage, les extrémités opposées j étant libérées de leur bague.

Ainsi qu'on l'a déjà précisé, suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, avant d'être guidé par l’assemblage de fibres, le j 25 faisceau laser peut être rendu homogène par passage | au travers de tout moyen optique adéquat connu de 1 l'état de la technique. L'homogénéiseur utilisé est de préférence un terreau cylindrique de quartz, de diamètre d'entrée irai au diamètre du faisceau laser, 30 coudé deux fois à argle droit en directions opposées, recouvert d'une ccvrhe métallique, par exemple d'un t film d'aluminium, b?s extrémités d'entrée et de sor- / fie du barreau étarr polies, parallèles entre elles et// 7 perpendiculaires à son axe. Le faisceau laser peut éventuellement être concentré par un système de lentilles à l'entrée du barreau. Lorsque l'on utilise un barreau homogénéiseur de ce type, les extrémités des 5 fibres tournées vers le faisceau homogénéisé sont maintenues dans leur bague d'assemblage, qui est alors amenée au contact de la sortie du barreau, * les extrémités opposées étant bien entendu libérées ’ de leur bague, ainsi qu'on vient de le mentionner.

1Ό Etant donné que toutes les fibres sont identiques et reçoivent chacune la même énergie (à plus ou moins 1%), la capacité de chaque fibre de transmettre le rayonnement sans pertes (soit par absorption, soit par transmission latérale) 15 permet alors de disposer d'un très grand nom bre de sources de lumière d'énergie identique, sur des diamètres identiques. Suivant l'énergie néces-! saire, le rayonnement laser peut être réduit par un ou plusieurs filtres calibrés disposés sur le trajet 20 du faisceau, perpendiculairement à celui-ci, avant l'entrée des fibres. Après avoir traversé l'assemblage de fibres optiques, le faisceau laser peut être structuré, par exemple par passage au travers

„ d'un moyen optique agencé pour produire des franges 2 S

d'interférence , ce moyen optique pouvant être constitué soit par un réseau optique en quartz gravé, soit par une lentille de Fresnel. La structuration du faisceau peut aussi être réalisée en faisant passer celui-ci au travers d'une grille 30 métallique de maille régulière et très fine ( 20 x / 20^par exemple) disposée perpendiculairement à f'/ l'axe des fibres. / // / δ 2. Cristallisation et balayage des films.

Si le réseau n'est pas utilisé, le faisceau qui sort de l'extrémité d'une fibre présente une structure granulaire (ou "speckle"), c'est-à-dire 5 que son impact sur une surface se décompose en un en semble de tâches sensiblement circulaires réparties de façon homogène et stable d'une irradiation à l'autre.

La taille de ces "grains" de lumière est donnée par Δ = —^— , où ^ est la longueur d'onde du rayon- tgct 10 nement et a l'angle sous lequel chaque site de la cible constituée par le film voit le rayon R de £ I la fibre. Si tga = _ _^ Δ = λ d, où d est la dis- i tance entre cible e^ fibre. ^

On voit que pour une fibre donnée et une longueur ! ·*·5 d'onde fixée, JS. croît avec d. Par contre $ diminue ! si R augmente, à d constant. Une irradiation de ce type produit des cristallites étoilés en nombre et [ dimension identiques à ceux des tâches du speckle, | j couvrant toute la surface irradiée dont le diamètre 20 est égai ^ celui de la fibre. En agissant sur le speckle (donc sur £ , R et d), il est par la suite aisé de faire varier la taille des cristallites, en particulier de produire un seul cristallite étoilé , de diamètre égal à celui de la fibre.

25 En interposant sur le.parcours du faisceau . un réseau optique, chaque tâche du speckle est frangée et les étoiles produites sont structurées.

En régime pulsé, étant donné qu'aucune altération des zones cristallisées produites sur une I pulsation n'est observée quand on superpose un train de pulsations sur ces mêmes zones, on déplace la surface · du film à irradier en regard d'une extrémité de fibr^y/ | fixe, c'est-à -dire dans un plan perpendiculaire 9 l'axe de cette fibre, de façon à permettre un recouvrement des zones irradiées d'une pulsation à la suivante, permettant d'obtenir ainsi un réseau ou circuit ordonné de cristallites. Ce recouvrement détermi-5 ne la finesse de l'impression du circuit cristallisé dans le film, finesse que l'on contrôle en faisant varier d'une part la vitesse de déplacement du film, c'est-à-dire en fait la vitesse de balayage de la > surface du film au moyen du rayonnement laser trans- 10 mis par les fibres optiques, et d'autre part le taux de répétition des pulsations du laser.

En régime continu, la croissance cristalline produite sous l'effet du laser étant en tout état de cause beaucoup plus rapide que les vitesses i5 pratiques de balayage et compte tenu de ce qui a été dit plus haut, il n'y a pas de précaution particulière à prendre et le balayage en régime laser continu peut être notablement plus rapide qu'en régime pulsé.

20 3. Procédé permëtant la multiplication de l'impression d'un réseau ou circuit ordonné de cristallites.

Ainsi qu'on l'a déjà mentionné ci-dessus, la présente invention prévoit également un procédé 25 permettant de multiplier l'impression d'un réseau ou circuit ordonné de cristallites sur un seul film, * ou sur un assemblage de films,choisis dans le groupe comprenant les films semi-conducteurs élémentaires amorphes et les films polymétalliques composés de 30 / deux éléments appartenant respectivement aux Groupes ^ III et V ou aux Groupes II et VI du Tableau Pério- f / i ίο I dique. Les extrémités de sortie des fibres montées dans l'axe du faisceau mis en forme tel que décrit précédemment, sont assemblées sur un châssis-plan suivant une configuration géométrique adaptée au 5 nombre de fibres et à l'étendue du réseau ou cir cuit de cristallites à imprimer. L'assemblage sur le châssis est tel que toutes les fibres sont paral-' lèles entre elles et leurs extrémités dans un meme , plan parallèle au plan du châssis. En regard de ce 10 châssis et parallèlement à celui-ci, on monte un autre châssis-plan sur lequel est monté soit le film à irradier, couvrant toute la surface de ce ji châssis, soit l'assemblage des films à irradier, dis tribués suivant une configuration géométrique identi-15 que à celle du montage des fibres sur leur châssis, de manière à accomoder 11 étendue du réseau ou circuit de cristallites à réaliser en un nombre d'exemplaires égal au nombre de fibres (chaque fibre se trouvant < en regard direct d'un film donné). La distance entre 20 les châssis supportant le ou les films , constituant : Ί a la cible, et celui des fibres est ajustée de façon à l 5

Ice que la distance entre fibre et film corresponde à l'impression désirée (se référer, à ce sujet, au chapitre 2 précédent) . Le châssis des fibres reste fixe 25 tandis que le châssis supportant le ou les films peut se déplacer dans son plan, à distance fixe du précédent. Un mouvement de translation est alors procuré au châssis-film. Ce mouvement permet à chaque fibre d'imprimer optiquement un circuit ou réseau or-30 donné de cristallites semi-conducteurs sur le film unique ou sur chaque film monté sur le châssis. / 3 , / ! On peut egalement, suivant l'invention, / J réaliser 1 ’ inter connection de réseaux ou circuit^// : S / ff 11 ordonnés de cristallites obtenus sur un même film polymétallique composé de deux éléments appartenant respectivement aux Groupes III et V ou aux Groupes II et VI du Tableau Périodique/ en utilisant le 5 meme ensemble de fibres que celui utilisé pour la réa lisation des réseaux ou circuits/ et en déplaçant le châssis-film de telle façon que l'impact du faisceau laser canalisé par les fibres impriment les contacts , semi-conducteurs désirés entre chaque réseau ou cir- 10 cuit et ses voisins immédiats (premiers voisins) sur le film.

On constatera/ compte tenu de ce qui précède/ que la dimension et la répartition des cristallites sur le ou les films à irradier/ quel que 15 soit le processus de cristallisation utilisé/ sont contrôlables en fonction du diamètre des fibres optiques, de la distance fibre-film/ ainsi que de la longueur d'onde/ de l'énergie et de la puissance du faisceau laser irradiant le film.

20 La mise en forme du faisceau laser étant stable dans l'espace, il est possible d'irradier successivement dans les memes conditions d'énergie, deux films superposés, permettant une cristallisation épi-taxique du second film recouvrant le premier, c'est-à- r 25 dire une superposition exacte des cristallites appartenant à chacun de ces films. Un tel exemple de films superposés est donné par le système Si/Al-Sb, obtenu en évaporant une couche amorphe de Si sur un film Al-Sb, cristallisé au préalable suivant l'invention, 30 sous la forme du composé semi-conducteur AlSb, le film y de Si étant irradié par le même faisceau laser et de . / façon identique. / /? (// 12

Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois la limiter.

Exemple 1.

Film de germanium.

g Les expériences et essais décrits ci-après ont été réalisés avec des fibres optiques d'un diamètre égal à 50yic, les résultats obtenus étant évidem-„ ment extrapolables à n'importe quel diamètre de fi- bre, en particulier à des fibres d'un diamètre infé- iLQ rieur à

Pour le laser pulsé (à colorant, puissance “6 de 6 KW pour des pulsations de 10 sec répétés à un taux de 25 sec 'S,les résultats suivants ont été enregistrés : ^5 - un faisceau homogène de 2 mm de diamètre utile a été produit, pouvant accomoder 300 fibres d'un diamètre utile de 50/·<-; - sur les zones du film de germanium irradiées, d'un diamètre de 50^, on a obtenu une distribution 20 'homogène de cristallites étoilés, tous d'un même diamètre choisi dans la gamme de 2 à 25/-^suivant bs conditions d'irradiation, cette distribution homogène étant reproductible. Une étoile unique d'un , jdiamètre de 50yC^a été obtenue en plaçant le film 25 * « cible à 2 mm de l'extrémité de la fibre et en con centrant légèrement le faisceau, l'énergie par unité ! de surface étant alors réduite; „ i j - avec un recouvrement de 90% entre zone s irradiées j successives, le déplacement du film cible à une 3q ! vitesse de 0,12 mm sec permet une définition des limites de l'impression à - 0,3%, soit 0,13p*, telle que de très grands cristallites (longueur dp- / lOOyU-en moyenne, pouvant atteindre 200ΑΌ de type; j

J

13 dendritique sont créés suivant la direction du balayage dans la trace (largeur 50^) qui est bordée par une zone de quelques microns de profondeur constituée de petits cristallites 5 Exemple 2 .

Film de germanium.

Pour des fibres de 7/A-de diamètre utile, ' la miniaturisation des zones cristallisées est la ’ suivante : 10 - un seul cristallite par impact de dimension égale à Tfc-pour une distance d film-fibre égale à 40^; - pour un recouvrement de 90% entre zones irradiées successives, une vitesse de déplacement de 0,017 mm sec ^ permet une définition des bords de - 0,25%, 15 soit 0,017/^.

On notera que les avantages des fibres d'un très faible diamètre sur les fibres de diamètre de 50μ résident dans une meilleure définition des tracés, dans une réduction de l'intensité néces-20 saire du rayonnement à sa soufce, dans une vitesse de balayage plus grande, et dans une multiplication bien plus importante des circuits réalisés (de l'ordre de 15000, au lieu de 300 avec des fibres de 50μ).

, Exemple 3.

25 Film de AlSb .

Pour un laser continu à gaz (krypton, * 2 énergie de 3 J/cm ), l'irradiation par balayage du faisceau canalisé par une fibre de diamètre de 50μ ou 7μ sur un film polymétalligue Al-Sb d'épaisseur 30 égale à 7μ produit la transformation en le composé semi-conducteur AlSb le long du parcours de la tâche de lumière sur le film, le reste du film restant^/ métallique.

14

Il est bien entendu que l’invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent y être envisagées sans sortir du cadre du présent brevet.

C'est ainsi que comme substrats pour déposer les films, on utilise de préférence des substrats non cristallins ou amorphes/ tels que plaques de ver- .

* re ou de silice fondue, nettoyés par bombardement io- 1' nique d'un gaz neutre, tel que, par exemple, de l'ar gon, pendant une durée de l'ordre de quelques minutes, / ‘1 “(f \\ il i

J

? j [ f

Claims (31)

15 REVENDICATIONS .

1. Procédé de cristallisation d'un film choisi dans le groupe comprenant les films semi-conducteurs élémentaires amorphes et les films poly- 5 métalliques composés de deux éléments appartenant respectivement aux Groupes III et V ou aux Groupes II et VI du Tableau Périodique, caractérisé en ce qu'il consiste à irradier la surface du film par un ♦ faisceau laser guidé par un assemblage de fibres 10 optiques disposées parallèlement les unes aux autres, chaque fibre ayant un diamètre n'excédant pas 50 microns, l'irradiation provoquant la cristallisation en cristallites régulièrement répartis et étroitement confinés.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres optiques ont un diamètre égal à 50 microns.

3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que 20 le film est déposé sur un substrat non cristallin. 1 2 3 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres optiques ont un 25. diamètre compris entre 4 et 25 microns. 2 Procédé suivant l'une quelconque » des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fibres optiques ont chacune un diamètre égal. 3 Procédé suivant l'une quelconque 30 des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que / l'on utilise comme fibres optiques, des fibres de^/ quartz identiques. / >/ ! 16 i ]i ] 7. Procédé suivant l'une quelconque des ! revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'assem blage de fibres optiques parallèles a un diamètre sensiblement égal à celui du faisceau laser.

8. Procédé suivant 3a revendication 7, caractérisé en ce que l'assemblage de fibres comprend de 300 à 15000 fibres.

9. Procédé suivant l'une quelconque des i ' revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le fais- I Γ0 ceau laser est mis en regard des fibres optiques î assemblées de manière à pénétrer celles-ci suivant ! leur axe longitudinal.

10. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les i 15 fibres optiques sont assemblées de manière compacte, polies à chacune de leurs extrémités et maitenues i I par leur extrémité orientée vers le faisceau au moyen I; j d'une bague métallique d'un diamètre nbxcédant pas le diamètre utile du faisceau laser.

11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les extrémités respectives des fibres assemblées sont situées dans un même plan disposé sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal de ces fibres.

12. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le faisceau laser est homogénéisé avant d'être guidé par l'assemblage de fibres.

13. Procédé suivant la revendication J 30 12, caractérisé en ce que le faisceau laser est ho- 1 mogénéisé par passage au travers d'un barreau cylin- g drique de quartz d'un diamètre d'entrée sensiblement / I (// 17 égal au diamètre du faisceau laser, coudé deux fois à angle droit en directions opposées, recouvert d'une couche métallique, les extrémités d'entrée et de sortie du barreau étant polies, 5 parallèles entre elles et perpendiculaires à son axe.

14. Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le faisceau laser est , concentré par un système de lentilles avant d'être lO homogénéisé.

15. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le rayonnement du faisceau laser est réduit par un ou plusieurs filtr®s<3iSposés sur le trajet du 15 faisceau, perpendiculairement à celui-ci, avant son entrée dans l'assemblage de fibres optiques.

16. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le faisceau laser est structuré après avoir traversé 20 l'assemblage de fibres optiques.

17. Procédé suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le faisceau laser est structuré par passage au travers d'un moyen optique pour produire des franges d'interférence. 25r 18. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le moyen optique agencé - pour produire des franges d'interférence est cons titué par un réseau optique en quartz gravé.

19. Procédé suivant la revendication 30 17, caractérisé en ce que le moyen optique agencé / pour produire des franges d'interférence est cons- / // titué par une lentille de Fresnel. / Λ ft T 18 i i

20. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le moyen optique agencé pour produire des franges d’interférence est constitué par une grille métallique de maille régulière et 15 très fine disposée perpendiculairement à l’axe des ‘ fibres.

21. Procédé suivant l'une quelconque des * revendications 1 à 20, caractérisé en ce que le sübs- I ’ trat non cristallin est nettoyé par bombardement ιοί 10 nique d'un gaz neutre, tel que l'argon.

22. Procédé suivant l'une quelconque des | revendications 1 à 21, caractérisé en ce que le fais- ceau laser irradiant le film est en régime pulsé et 2 d'énergie comprise entre 50 et 100 mj/cm . '! 15 23. Procédé suivant l'une quelconque des li y revendications 1 à 21, caractérisé en ce que le fais ceau laser irradiant le film est en régime continu et 2 d'énergie comprise entre 1 et 5 J/cm .

24. Procédé suivant l’une quelconque des 20 revendications 1 à 22, caractérisé en ce que l'épais seur du film est inférieure ou égale à 0,2 micron et en ce que le faisceau laser est un faisceau laser pulsé à colorant.

25. Procédé suivant l'une quelconque des | 25 revendications 1 à 22, caractérisé en ce que l'épais- ! seur du film est comprise entre 1 et 2 microns et en j ce que le faisceau laser est un faisceau laser pulsé ! “ à rubis.

26. Procédé suivant l'une quelconque des jt i! 30 revendications 1 à 21 et 23, caractérisé en ce que il l'épaisseur du film est comprise entre 2 et 25 mi-| crons et en ce que le faisceau laser est un faisceay^' | laser continu à gaz. f 19

27. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 26, caractérisé en ce que l'on contrôle la dimension et la répartition des cristal-lites sur le film en fonction du diamètre des fibres 5 optiques, de la distance fibre-film ainsi que de la « longueur d'onde, de l'énergie et de la puissance du faisceau laser irradiant le film.

28. Procédé suivant la revendication 27, * , caractérisé en ce que la distance fibre-film est 10 de l'ordre de 0,5 à 5 mm.

29. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 28, caractérisé en ce que l'on déplace le film dans un plan perpendiculaire à l'axe des fibres de manière à obtenir un réseau ou circuit 15 ordonné de cristallites.

30. Procédé suivant la revendication 29, caractérisé en ce que l'on contrôle la finesse d'impression du réseau ou circuit de cristallites par la vitesse de déplacement du film et le taux de répéti- 20 tion des pulsations du laser.

31. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 30, caractérisé en ce que l'on utilise un film semi-conducteur amorphe formé de silicium ou de germanium. T

32. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 30, caractérisé en ce que l'on • utilise un film polymétallique composé d'une alter- . nance de couches d'aluminium et d'antimoine, d'alu minium et d'arsenic, de galium et d'arsenic, d'indium 30 et de phosphore (Groupes III et V), de cadmium et de soufre, ou de cadmium et de tellure (Groupes II et VI) .

33. Procédé permettant de multiplier l'im- / pression d'un réseau ou circuit ordonné de cristaHi-r*/ // / // Uf 20 tes sur un seul film ou sur un assemblage de films choisis dans le groupe comprenant les films semi-conducteurs élémentaires amorphes et les films poly-métalliques composés de deux éléments appartenant 5 respectivement aux Groupes III et V ou aux Groupes II et VI du Tableau Périodique/ caractérisé en ce qu'il consiste à irradier la surface du ou des films semi-« conducteurs par un faisceau laser guidé par l'assembla- j ! ge de fibres optiques suivant l'une quelconque des 10 revendications 1 à 28/ en assemblant les extrémités | de sortie des fibres montées dans l'axe du faisceau I sur un châssis-plan fixe suivant une configuration ! ! géométrique adaptée au nombre de fibres et à l'étendue du réseau ou circuit imprimé désiré, les fibres sur 15 le châssis étant parallèles les unes aux autres et i' leurs extrémités étant disposées dans un meme plan parallèle au plan du châssis, et en agençant parallèlement au châssis de fibres et en regard de celui-ci, j un châssis-plan mobile sur lequel est monté le film ! 20 précité, couvrant toute la surface du châssis, ou | l'assemblage de films précités/ distribués suivant une configuration géométrique identique à celle du montage de fibres sur leur châssis, chaque fibre faisant fa-j ce à un film donné, et à déplacer le châssis suppor- » 9 25 tant le film ou l'assemblage de films dans un mouve ment de translation par rapport au châssis de fibres, le châssis-film restant à distance fixe du châssis-; - fibre, permettant ainsi à chaque fibre d'imprimer un réseau ou circuit ordonné de cristallites sur le film 30 unique ou sur chaque film monté sur le châssis. |j 34. Procédé suivant la revendication 33, j caractérisé en ce que l'on ajuste la distance entre / les châssis film et fibre de façon à ce que la dis^"/ /// [ / y y « 21 tance entre fibre et film corresponde à l'impression désirée .

35. Procédé permettant de réaliser 11 interconnection de réseaux ou circuits ordonnés de 5 cristallites obtenus sur un même film polymétallique composé de deux éléments appartenant respectivement aux Groupes III et V ou aux Groupes II et VI du Ta-* bleau Périodique/ caractérisé en ce qu'il consiste * à utiliser le même ensemble de fibres utilisé pour 10 la réalisation des réseaux ou circuits suivant l'une ou l'autre des revendications 33 et 34, et à déplacer le châssis-film de telle façon que les impacts du faisceau laser canalisé par les fibres imprim..nt les contacts semiconducteurs désirés entre chaque réseau ou 15 circuit et ses voisins immédiats sur le film.

36. Procédé de cristallisation de deux films superposés choisis,d'une part/ dans le groupe comprenant les films semi-conducteurs élémentaires amorphes et, d'autre part/ les films polymétalliques 20 composés de deux éléments appartenant respectivement aux Groupes III et V ou aux Groupes II et VI du Tableau Périodique, caractérisé en ce qu'il consiste à cristalliser un premier film suivant l'une quelconque des revendications 1 à 32, à lui superposer par 9 25 évaporation un second film, et à irradier ce second film de la même manière que le premier de façon à obtenir une cristallisation épitaxique de ce second film sur le premier.

37. Procédé suivant la revendication 36, 30 caractérisé en ce que le premier film est un film composé d'une alternance de couches d'aluminium et d'antimoine et en ce que le second film est formé de silicium. Γ:Γ~ -r · ....../ p'r.ncncs là 1 J:.::- i"-. λ -------- λΗ - ~