FR2993703A1 - Procede de transfert d'une couche de semi-conducteur - Google Patents
Procede de transfert d'une couche de semi-conducteur Download PDFInfo
- Publication number
- FR2993703A1 FR2993703A1 FR1202097A FR1202097A FR2993703A1 FR 2993703 A1 FR2993703 A1 FR 2993703A1 FR 1202097 A FR1202097 A FR 1202097A FR 1202097 A FR1202097 A FR 1202097A FR 2993703 A1 FR2993703 A1 FR 2993703A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- layer
- barrier layer
- semiconductor layer
- semiconductor
- donor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title claims abstract description 139
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 137
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 126
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 69
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 claims description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 17
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 10
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 8
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000010070 molecular adhesion Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
- H01L21/76254—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along an ion implanted layer, e.g. Smart-cut, Unibond
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
- H01L21/76256—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques using silicon etch back techniques, e.g. BESOI, ELTRAN
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
Abstract
Ce procédé de transfert comprend les étapes suivantes : a) Fournir un substrat donneur (10), b) Former une couche de confinement (20) comprenant des espèces, c) Former une couche (40), d) Introduction d'ions, e) Fournir un substrat receveur (50), f) Assemblage des substrats (10) et (50), g) Détachement du substrat donneur (10), lesdites espèces étant adaptées pour attirer les ions (24); ce procédé étant remarquable en ce qu'il comprend : - entre l'étape b) et l'étape c), la formation d'une couche barrière (30), en accord de maille avec la couche de confinement (20), de composition chimique adaptée pour limiter la diffusion desdites espèces dans la couche de semi-conducteur (40), et son épaisseur étant choisie de sorte que le front de fracture initié lors de l'étape g) n'atteigne pas la couche de semi-conducteur (40), - ladite couche barrière (30) étant gravée sélectivement après l'étape g).
Description
DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de transfert d'une couche de semi-conducteur ainsi qu'une structure semi-conductrice. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un procédé de transfert d'une couche de semi-conducteur connu de l'état de la technique, illustré aux figures lA à 1E, est un procédé de transfert d'une couche de semi-conducteur 40 comprenant les étapes suivantes : a) Fournir un substrat donneur 10, b) Formation d'une couche de confinement 20 comprenant des espèces chimiques, c) Formation d'une couche de semi-conducteur 40, ladite couche de semiconducteur 40 étant destinée à être transférée, d) Introduction d'ions 24, e) Fournir un substrat receveur 50, f) Assemblage du substrat donneur 10 avec le substrat receveur 50, g) Détachement du substrat donneur 10 du substrat receveur 50 selon un front de fracture initié au niveau de ladite couche de confinement 20, lesdites espèces chimiques étant adaptées pour attirer les ions 24 introduits lors de l'étape d); L'étape a) consistant à fournir un substrat donneur 10 est suivie des étapes b) et c) comprenant la formation successive de la couche de confinement 20 sur le substrat donneur, et de la couche de semi-conducteur 40. La couche de confinement 20 se distingue de la couche de semi- conducteur 40 en ce qu'elle comprend des espèces chimiques adaptées pour attirer les ions 24 introduits lors de l'étape d). Lesdits ions 24 sont classiquement introduits dans la couche de confinement 20 par implantation ionique, et définissent une zone de fragilisation dans ladite couche de confinement 20.
A l'issue de l'étape g), la couche de semi-conducteur 40 est transférée sur le substrat receveur 50. La surface libre de la couche de 2 993 703 2 semi-conducteur 40 après détachement selon un front de fracture initié au niveau de ladite couche de confinement 20 présente une rugosité comprise entre 3 A RMS et 10 A RMS mesurée en 30*30 pm par Microscopie à Force Atomique. 5 Cette rugosité de surface peut nécessiter un nombre important d'étapes de traitement de la surface libre de la couche de semi-conducteur 40 afin de réduire sa rugosité. Ces étapes de traitement peuvent comporter notamment des étapes de recuit, d'oxydation, et de polissage. Ces étapes de traitement sont notamment détaillées dans les documents EP 0 986 826, 10 EP 1 208 589, et EP 1 208 593. Par ailleurs, le front de fracture initié au niveau de la couche de confinement 20 génère, en plus d'une rugosité élevée de la surface de la couche de semi-conducteur 40, une zone endommagée dans le volume de ladite couche de semi-conducteur 40. L'élimination de ladite zone 15 endommagée nécessite des traitements consommant en partie la couche de semi-conducteur 40 transférée, et induisent une variation totale de l'épaisseur de la couche de semi-conducteur 40 très importante. Ainsi, la fabrication de substrats comportant une couche de semiconducteur 40 ultrafine (inférieure à 25 nm) requiert le transfert d'une 20 couche de semi-conducteur 40 d'une épaisseur de l'ordre de 200 à 300 nm afin de compenser l'épaisseur de couche de semi-conducteur 40 consommée pour réduire la rugosité et éliminer la zone endommagée de la couche de semi-conducteur 40 générées lors de l'étape de détachement g). Notamment dans les substrats de type silicium sur isolant (SOI) 25 totalement désertés (FD ou « Fully Depleted » selon la terminologie anglo-saxonne) la couche de silicium présente une épaisseur inférieure à 25 nm. Aussi afin d'assurer un bon fonctionnement, ainsi qu'une faible variabilité des propriétés des circuits formés sur la couche de semi-conducteur, une variation totale d'épaisseur de la couche de semi-conducteur inférieure à 1 30 nm est requise.
Le contrôle de la variation totale d'épaisseur de la couche de silicium reste donc très difficile. Par ailleurs, lesdites espèces chimiques présentes dans la couche de confinement peuvent migrer vers la couche de semi-conducteur 40 lors des différentes étapes de traitement thermique, et ainsi contaminer ladite couche de semi-conducteur 40. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités, et concerne un procédé de transfert d'une couche de 10 semi-conducteur comprenant les étapes suivantes : a) Fournir un substrat donneur, b) Formation d'une couche de confinement comprenant des espèces chimiques, c) Formation d'une couche de semi-conducteur, ladite couche de semi15 conducteur étant destinée à être transférée, d) Introduction d'ions, e) Fournir un substrat receveur, f) Assemblage du substrat donneur avec le substrat receveur, g) Détachement du substrat donneur du substrat receveur selon un front de 20 fracture initié au niveau de ladite couche de confinement, lesdites espèces chimiques étant adaptées pour attirer les ions introduits lors de l'étape d); ledit procédé étant remarquable en ce qu'il comprend : - une étape b1) entre l'étape b) et l'étape c), de formation d'une couche 25 barrière, présentant une composition chimique différente de la couche de semi-conducteur, ladite couche barrière étant en accord de maille cristallographique avec la couche de confinement, la composition chimique de la couche barrière étant adaptée pour limiter la diffusion desdites espèces chimiques dans la couche de semi-conducteur, et son épaisseur 30 étant choisie de sorte que le front de fracture initié lors de l'étape g) n'atteigne pas la couche de semi-conducteur, 2993 703 4 - ladite couche barrière étant gravée sélectivement après l'étape g). Ainsi, la couche barrière, intercalée entre la couche de confinement et la couche de semi-conducteur, permet de séparer physiquement la couche de semi-conducteur et la couche de confinement. Les espèces chimiques 5 comprises dans la couche de confinement ne peuvent franchir la couche barrière. La contamination de la couche de semi-conducteur par lesdites espèces chimiques est donc limitée. En outre, ladite couche barrière, de par son épaisseur, permet de protéger la couche de semi-conducteur des effets du front de fracture, initié 10 au niveau de la couche de confinement, par exemple la formation de défauts cristallins, de cassures, craquelures... Enfin, l'accord de maille cristallographique entre la couche barrière et la couche de confinement permet d'avoir une couche barrière dans un état relaxé, et ainsi limiter le piégeage des ions introduits à l'interface entre la 15 couche barrière et la couche de confinement. En présence d'un tel piégeage des ions introduits, le détachement peut aussi bien se produire dans la couche de confinement qu'à l'interface entre la couche barrière et la couche de semi-conducteur. Cela rend le contrôle du détachement par fracture plus compliqué. L'absence de piégeage des ions introduits permet donc un 20 meilleur contrôle du détachement par fracture, et surtout de ne pas endommager ni la surface, ni le volume de la couche de semi-conducteur. Ainsi, à l'issue de la gravure de la couche barrière, la couche de semiconducteur ne subit donc aucune étape de lissage ou d'amincissement susceptible d'induire une non uniformité additionnelle en épaisseur. 25 Selon un mode de mise en oeuvre, le procédé de transfert comporte une étape al) entre l'étape a) et l'étape b) de formation d'une couche barrière additionnelle sur le substrat donneur, ladite couche barrière additionnelle présentant une composition chimique différente du substrat donneur, ladite couche barrière additionnelle étant en accord de maille 30 cristallographique avec la couche de confinement, la composition chimique de la couche barrière additionnelle étant adaptée pour limiter la diffusion desdites espèces chimiques dans le substrat donneur, et son épaisseur étant choisie de sorte que le front de fracture initié lors de l'étape g) n'atteigne pas le substrat donneur. Cet effet pourra être avantageusement être mis en oeuvre afin de limiter l'endommagement du substrat donneur et ainsi de faciliter le recyclage dudit substrat donneur après l'étape de fracture. Ainsi, la couche barrière additionnelle, de par son épaisseur, permet de protéger le substrat donneur des effets du front de fracture, initié au niveau de la couche de confinement, par exemple la formation de défauts cristallins, de cassures, craquelures... Par ailleurs, à l'issue de l'étape de détachement g), une zone non transférée comprenant le couche barrière, la couche barrière additionnelle, la couche de confinement et la couche de semi-conducteur est observée en bord du substrat donneur. Le recyclage du substrat donneur impose généralement de retirer cette zone non transférée par polissage de bord de substrat. Ledit polissage de bord est à la fois coûteux et difficilement contrôlable. La présence de la couche barrière additionnelle permet grâce à un retrait sélectif de ladite couche barrière additionnelle d'éviter une étape de polissage de bord de substrat.
Selon un mode de mise en oeuvre, la couche de semi-conducteur, formée lors de l'étape c), a une épaisseur comprise entre 5 nm et 25 nm, préférentiellement entre 5 nm et 20 nm, encore plus préférentiellement entre 5 nm et 15 nm. Ainsi, la considération de telles épaisseurs permettra ainsi de limiter la variation totale d'épaisseur de la couche de semi-conducteur liée à la fois à la formation de ladite couche de semi-conducteur sur le substrat donneur, mais aussi aux amincissements par oxydation sacrificielle ou par polissage de ladite couche de semi-conducteur. Selon une mode de mise en oeuvre, la couche de semi-conducteur, 30 formée lors de l'étape c), comprend au moins un des matériaux suivants : Silicium, Carbure de Silicium, SiGe.
Selon un mode de mise en oeuvre, la couche de semi-conducteur, formée à l'étape c), présente une variation totale d'épaisseur inférieure à 6%, préférentiellement inférieure à 4 %. Ainsi, une telle variation totale d'épaisseur permettra d'obtenir une 5 couche de semi-conducteur transférée avec la variation totale d'épaisseur voulue. Selon un mode de mise en oeuvre, les ions sont introduits lors de l'étape d) dans la couche de semi-conducteur par immersion du substrat donneur dans un plasma comprenant lesdits ions. 10 Un avantage de cette introduction d'ions est sa capacité à être appliquée à l'échelle industrielle, ainsi que le temps de mise en oeuvre réduit. Un autre avantage de cette introduction d'ions est que la zone de diffusion des ions dans le substrat donneur est très concentrée, de l'ordre de 15 quelques nanomètres d'épaisseur selon la direction normale aux faces principales du substrat (par exemple entre lOnm et 200nm). L'introduction d'ions par diffusion plasma permet ainsi d'obtenir de bons résultats dans l'étape de transfert, dans la mesure où cette technique permet notamment d'enrichir le substrat donneur en ions à faible énergie 20 (quelques centaines d'eV à plusieurs dizaines de KeV), et à forte dose (quelques 1015atomes/cm2 à quelques 1017atomes/cm2) dans une région de faible profondeur (de quelques dizaines de nanomètres à environ 200 nanomètres), ce qui n'est pas toujours accessible par une technique d'implantation. Ceci est avantageux pour transférer ultérieurement des 25 couches fines de la couche de semi-conducteur à transférer. De plus, ceci est avantageux pour réduire les défauts et rugosités présents dans la couche de semi-conducteur transférée. En effet, même lorsque la région est accessible par implantation, la forte énergie des ions dans le procédé d'implantation peut entraîner 30 l'introduction de défauts cristallins dans la couche de semi-conducteur à transférer. 2 993 703 7 Selon un mode de mise en oeuvre, les ions sont introduits lors de l'étape d) dans la couche de confinement par implantation. Selon un mode de mise en oeuvre, les ions sont introduits lors de l'étape d) avec une dose comprise entre 5.1015 et 4.1016 atomes/cm2 Selon un mode de mise en oeuvre, le substrat donneur et le substrat receveur sont soumis à un traitement thermique comprenant une élévation de la température entre l'étape f) et l'étape g). Ainsi, lors d'un traitement thermique comprenant une augmentation de température, les ions introduits à l'étape d) diffusent dans le matériau 10 comprenant les espèces chimiques, permettant ainsi de concentrer les ions introduits dans la couche de confinement. Cette méthode de concentration des ions introduits est avantageusement mise en oeuvre pour resserrer le profil de concentration des ions introduits et ainsi considérer des doses d'ions introduits faibles, 15 comprises entre 5.1015 et 4.1016 atomes/cm2 Cette méthode est donc avantageusement mise en oeuvre pour limiter la dose des ions introduits. Cette méthode de concentration est avantageusement combinée à l'introduction préalable desdits ions par immersion plasma. Cette combinaison constitue une méthode qui ne génère pratiquement pas de 20 défauts dans la couche de semi-conducteur comparée à une implantation ionique qui est plus invasive. Selon un mode de mise en oeuvre, lequel la couche barrière comprend un matériau permettant une gravure chimique sélective de la couche barrière vis-à-vis de la couche de semi-conducteur. 25 Ainsi, après l'étape de détachement g), une gravure chimique sélective de la couche barrière permet d'obtenir la couche de semiconducteur transférée, sans nécessairement avoir recourt à des étapes de finition. En effet, la couche barrière protégeant la couche de semiconducteur, ladite couche de semi-conducteur présente, après gravure 30 chimique sélective de la couche barrière, une surface suffisamment lisse.
Selon un mode de mise en oeuvre la couche barrière additionnelle comprend un matériau permettant une gravure chimique sélective de la couche barrière additionnelle vis-à-vis du substrat donneur, ledit procédé comprenant une étape consistant à graver sélectivement la couche barrière additionnelle, après l'étape g). Ainsi, une gravure chimique sélective suffit pour recycler de manière simple le substrat donneur et le réutiliser pour d'autres transferts de couches. Selon un mode de mise en oeuvre, au moins une couche barrière 10 comprend du Si(l_x_ypexCy, la couche de confinement comprend du SiGe, ou du silicium, les espèces chimiques comprennent du Bore, et les ions introduits sont des ions hydrogène. Ainsi une première fonction des atomes de C est de permettre l'ajustement du paramètre de maille des couches barrière afin qu'elles soient 15 en accord de maille avec la couche de confinement. Par ailleurs, les atomes de Bore diffusent généralement par le biais de sites interstitiels. Une seconde fonction des atomes de C est d'occuper lesdits sites interstitiels des couches barrière afin de bloquer la diffusion des atomes de bore. 20 Aussi, les atomes de Bore sont connus pour présenter une très forte affinité chimique avec les ions hydrogène. Cet effet est particulièrement avantageux, puisqu'il permet de concentrer les ions hydrogène dans la couche de confinement. Cette concentration permet ainsi d'atteindre une concentration critiques des ions hydrogène dans la couche de confinement, 25 et ainsi générer onde de fracture dans la couche de confinement. Selon un mode de mise en oeuvre, une couche diélectrique est formée sur le substrat receveur, avant l'étape f). Selon un mode de mise en oeuvre, une couche diélectrique est formée sur la couche de semi-conducteur entre l'étape c) et l'étape d). 30 Ainsi, il est possible d'obtenir des structures du type semi-conducteur sur isolant.
La présente invention se rapporte également à une structure semiconductrice comprenant: a) un substrat donneur, b) une couche de confinement sur le substrat donneur, la couche de 5 confinement comprenant des espèces chimiques, c) une couche de semi-conducteur, lesdites espèces chimiques étant adaptées pour attirer des ions pouvant être introduits dans la structure semi-conductrice, ladite structure semi-conductrice étant remarquable en ce qu'il 10 comprend une couche barrière disposée entre la couche de confinement et la couche de semi-conducteur, ladite couche barrière présentant une composition chimique différente de la couche de semi-conducteur, ladite couche barrière étant en accord de maille cristallographique avec la couche de confinement, la composition chimique de la couche barrière étant 15 adaptée pour limiter la diffusion desdites espèces chimiques dans la couche de semi-conducteur, et son épaisseur étant choisie de sorte qu'un front de fracture initié au niveau de la couche de confinement n'atteigne pas la couche de semi-conducteur. Ainsi, la couche barrière, intercalée entre la couche de confinement 20 et la couche de semi-conducteur, permet de séparer physiquement la couche de semi-conducteur et la couche de confinement. Les espèces chimiques comprises dans la couche de confinement ne peuvent franchir la couche barrière. La contamination de la couche de semi-conducteur par lesdites espèces chimiques est donc limitée. 25 En outre, ladite couche barrière, de par son épaisseur, permet de protéger la couche de semi-conducteur des effets d'un éventuel front de fracture, initié au niveau de la couche de confinement, par exemple la formation de défauts cristallins, de cassures, craquelures... Enfin, l'accord de maille cristallographique entre la couche barrière et la 30 couche de confinement permet d'avoir une couche barrière dans un état relaxé, et ainsi limiter le piégeage d'ions destinés à être introduits. En présence d'un tel piégeage d'ions introduits, le front de fracture susceptible d'être initié lors d'un détachement du substrat donneur peut aussi bien se produire dans la couche de confinement qu'à l'interface entre la couche barrière et la couche de semi-conducteur. Cela rend le contrôle du détachement par fracture plus compliqué. L'absence de piégeage des ions introduits permet donc un meilleur contrôle d'un éventuel détachement par fracture, et surtout de ne pas endommager ni la surface, ni le volume de la couche de semi-conducteur. Ainsi, à l'issue de la gravure de la couche barrière, la couche de semi10 conducteur ne subit donc aucune étape de lissage ou d'amincissement susceptible d'induire une non uniformité additionnelle en épaisseur. Dans un mode de réalisation, une couche barrière additionnelle est disposée entre le substrat donneur et la couche de confinement, ladite couche barrière additionnelle présentant une composition chimique 15 différente du substrat donneur, ladite couche barrière additionnelle étant en accord de maille cristallographique avec la couche de confinement, la composition chimique de la couche barrière additionnelle étant adaptée pour limiter la diffusion desdites espèces chimiques dans le substrat donneur, et son épaisseur étant choisie de sorte qu'un front de fracture initié au niveau 20 de la couche de confinement n'atteigne pas le substrat donneur. Ainsi, la couche barrière additionnelle, de par son épaisseur, permet de protéger le substrat donneur des effets d'un front de fracture, susceptible d'être initié au niveau de la couche de confinement, par exemple la formation de défauts cristallins, de cassures, craquelures... 25 Par ailleurs, à l'issue d'une éventuel transfert de la couche de semi- conducteur vers un substrat receveur, une zone non transférée comprenant le couche barrière, la couche barrière additionnelle, la couche de confinement et la couche de semi-conducteur est susceptible d'être observée en bord du substrat donneur. Le recyclage du substrat donneur 30 impose généralement de retirer cette zone non transférée par polissage de bord de substrat. Ledit polissage de bord est à la fois coûteux et difficilement contrôlable. La présence de la couche barrière additionnelle permet grâce à un retrait sélectif de ladite couche barrière additionnelle d'éviter une étape de polissage de bord de substrat. Dans un mode de réalisation, la couche de semi-conducteur a une 5 épaisseur comprise entre 5 nm et 25 nm, préférentiellement entre 5 nm et 20 nm, encore plus préférentiellement entre 5 nm et 15 nm. Ainsi, à l'issue d'un procédé susceptible de transférer la couche de semi-conducteur vers un substrat receveur, la considération de telles épaisseurs permet de limiter la variation totale d'épaisseur de la couche de 10 semi-conducteur liée à la fois à la formation de ladite couche de semiconducteur sur le substrat donneur, mais aussi aux amincissements par oxydation sacrificielle ou par polissage de ladite couche semi-conductrice après transfert de cette dernière sur un substrat receveur. Dans un mode de réalisation, la couche de semi-conducteur comprend 15 au moins un des matériaux suivants : Silicium, Carbure de Silicium, SiGe. Dans un mode de réalisation la couche barrière comprend un matériau permettant une gravure chimique sélective de la couche barrière vis-à-vis de la couche de semi-conducteur. Ainsi, à l'issue d'un procédé susceptible de transférer la couche de 20 semi-conducteur vers un substrat receveur, une gravure chimique sélective de la couche barrière permet d'obtenir la couche de semi-conducteur transférée, sans nécessairement avoir recourt à des étapes de finition. En effet, la couche barrière protégeant la couche de semi-conducteur, ladite couche de semi-conducteur présente, après gravure chimique sélective de 25 la couche barrière, une surface suffisamment lisse. Dans un mode de réalisation, la couche barrière additionnelle comprend un matériau permettant une gravure chimique sélective de la couche barrière additionnelle vis-à-vis du substrat donneur. Ainsi, le substrat donneur est susceptible d'être recyclé après un 30 éventuel transfert de couche de semi-conducteur.
Dans un mode de réalisation au moins une couche barrière comprend du Si(l_x_y)GexCy, la couche de confinement comprend du SiGe, ou du silicium, et les espèces chimiques comprennent du Bore. Ainsi une première fonction des atomes de C est de permettre l'ajustement du paramètre de maille des couches barrière afin qu'elles soient en accord de maille avec la couche de confinement. Par ailleurs, les atomes de Bore diffusent généralement par le biais de sites interstitiels. Une seconde fonction des atomes de C est d'occuper lesdits sites interstitiels des couches barrière afin de bloquer la diffusion des 10 atomes de bore. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre de deux modes de mise en oeuvre d'un procédé de transfert selon l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en 15 référence aux dessins annexés dans lesquels : Les figures 1A - lE sont des représentations schématiques d'un substrat traité par - un procédé de transfert selon les techniques connues de l'art antérieur ; - Les figures 2A - 2F sont des représentations schématiques d'un 20 substrat traité par un procédé de transfert selon l'invention ; - Les figures 3A - 3G sont des représentations schématiques d'un substrat traité par un procédé de transfert selon l'invention ; La figure 4 est une représentation de l'introduction d'ions dans un substrat donneur par diffusion plasma ; 25 - La figure 5 est une représentation d'un procédé d'introduction d'ions dans un substrat donneur par diffusion plasma ; La figure 6 est une représentation de la concentration d'ions dans un substrat donneur après traitement thermique ; DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE 30 L'INVENTION 2993 703 13 Pour les différents modes de mise en oeuvre, les mêmes références seront utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction, par souci de simplification de la description. Le procédé de transfert illustré aux figures 2A - 2F est un procédé de 5 transfert d'une couche de semi-conducteur 40 comprenant les étapes suivantes a) Fournir un substrat donneur 10, b) Formation d'une couche de confinement 20 comprenant des espèces chimiques , b1) Formation d'une couche barrière 30, c) Formation d'une couche de semi-conducteur 40, ladite couche de semiconducteur 40 étant destinée à être transférée, d) Introduction d'ions 24, e) Fournir un substrat receveur 50, f) Assemblage du substrat donneur 10 avec le substrat receveur 50, g) Détachement du substrat donneur 10 du substrat receveur 50 selon un front de fracture initié au niveau de ladite couche de confinement 20, lesdites espèces chimiques étant adaptées pour attirer les ions 24 introduits lors de l'étape d); Ladite couche barrière 30 présente une composition chimique différente de la couche de semi-conducteur 40, ladite couche barrière 30 étant en accord de maille cristallographique avec la couche de confinement 20, la composition chimique de la couche barrière 30 étant adaptée pour limiter la diffusion desdites espèces chimiques dans la couche de semi-conducteur 40, et son épaisseur étant choisie de sorte que le front de fracture initié lors de l'étape g) n'atteigne pas la couche de semi-conducteur 40, ladite couche barrière 30 étant gravée sélectivement après l'étape g). La couche de semi-conducteur 40 forme la couche transférée sur le substrat receveur 50 après l'étape de gravure sélective de la couche barrière 30.
Le substrat donneur 10 fourni lors de l'étape a) peut être constitué de tous les matériaux utilisés habituellement dans l'industrie de la micro-électronique, de l'optique, l'opto-électronique et le photovoltaïque. Notamment, le substrat donneur 10 comprend au moins un des matériaux sélectionné dans le groupe suivant: silicium, Carbure de silicium, silicium germanium, le verre, une céramique, un alliage métallique. Il s'en suit l'étape b) de formation d'une couche de confinement 20 sur le substrat donneur 10 et l'étape b1) de formation d'une couche barrière 30 sur ladite couche de confinement. Ladite couche de. confinement 10 comprend des espèces chimiques . La couche de confinement 20 et la couche barrière 30 sont généralement formées par épitaxie. L'épitaxie permet de contrôler précisément l'épaisseur de la couche de confinement 20 et de la couche barrière 30, et permet d'obtenir des épaisseurs fines pour celles-ci. 15 La couche de confinement 20 et la couche barrière 30 sont en accord de maille et sont dans un état relaxé. Avantageusement, la couche de confinement 20 a une épaisseur comprise entre 1 nm et 5 nm, préférentiellement entre 1 nm et 3 nm. Avantageusement, la couche barrière 30 a une épaisseur comprise 20 en 50 nm et 200 nm. La couche de confinement 20 comporte au moins un matériau choisi parmi les matériaux suivants : Silicium mono-cristallin, Sii_xGex mono cristallin. De manière avantageuse, les espèces chimiques comprennent au 25 moins un des éléments sélectionnés dans le groupe suivant: Bore, Phosphore, Arsenic. La couche barrière comprend avantageusement du Sio_x_ypexCy. La quantité de Germanium x est avantageusement comprise entre 0.1 et 0.5. L'alliage SitxGex est connu pour avoir un paramètre de maille 30 supérieur au silicium cristallin. L'introduction de carbone y, dans des proportions 9 à 10 fois moins importantes que la quantité de germanium, permet d'ajuster le paramètre de maille de la couche barrière 30 de sorte que ladite couche barrière 30 et la couche de confinement 20 sont en accord de maille. Une couche barrière 30 comprenant du Si(l_x_y)GexCy constitue une excellente barrière de diffusion du Bore.
Il est alors particulièrement avantageux de considérer une couche de confinement 20 comprenant du Silicium, des espèces chimiques étant du Bore, et la couche barrière 30 comprenant du Si(1_x_y)GexCy. De manière particulièrement avantageuse, et tel qu'illustré aux figures 3A à 3G une couche barrière additionnelle 15 peut être intercalée entre le 10 substrat donneur 10 et la couche de confinement 20 au cours d'une étape al). Cette étape al) est alors effectuée entre l'étape a) et l'étape b). La couche barrière additionnelle 15 est généralement formée par épitaxie. L'épitaxie permet de contrôler précisément l'épaisseur de la couche barrière additionnelle 15, et permet d'obtenir une épaisseur fine pour celle- 15 ci. La couche barrière additionnelle 15 est en accord de maille avec la couche de confinement 20 et la couche barrière 30. Avantageusement, la couche barrière additionnelle 15 a une épaisseur comprise en 10 nm et 50 nm. 20 La couche barrière additionnelle 15 comprend avantageusement du Sio_x_ypexCy. La quantité de Germanium x est avantageusement comprise entre 0.1 et 0.5. L'alliage Sii_xGex est connu pour avoir un paramètre de maille supérieur au silicium cristallin. L'introduction de carbone y, dans des 25 proportions 9 à 10 fois moins importantes que la quantité de germanium, permet d'ajuster le paramètre de maille de la couche barrière additionnelle 15 de sorte que ladite couche barrière additionnelle 15 et la couche de confinement 20 sont en accord de maille. Une couche barrière additionnelle 15 comprenant du Si(l_x_y)GexCy constitue une excellente barrière de diffusion 30 du Bore.
Il est alors particulièrement avantageux de considérer une couche de confinement 20 comprenant du Silicium, des espèces chimiques étant du Bore, la couche barrière 30 et la couche barrière additionnelle 15 comprenant du Si(l_x_y)GexCy.
La couche de semi-conducteur 40 est formée à l'étape c). La couche de semi-conducteur est préférentiellement mais non limitativement en Silicium ou SiGe ou Germanium Silicium ou Carbure de Silicium. L'épaisseur de la couche de semi-conducteur 40 est comprise entre 5 nm et 25 nm, préférentiellement entre 6 nm et 20 nm, encore plus préférentiellement entre 7 nm et 15 nm. De manière particulièrement avantageuse, la couche de semiconducteur 40 formée à l'étape c) présente une variation totale d'épaisseur inférieure à 6%, préférentiellement inférieure à 4%. De manière avantageuse, une couche diélectrique 70 est formée sur la couche de semi-conducteur 40 entre l'étape c) et l'étape d). La couche diélectrique 70 est avantageusement formée par une technique de déposition, de préférence selon la technique CVD ou LPCVD ou PECVD. La couche diélectrique 70 comporte au moins un matériau choisi parmi les matériaux suivant : oxyde de silicium, le nitrure de silicium ou oxynitrure, le nitrure d'aluminium, l'oxyde d'aluminium, le nitrure d'aluminium, l'oxyde d'hafnium. L'étape d) consiste à introduire des ions 24. Il s'agit avantageusement d'ions hydrogène, ou d'ions hélium, ou d'une combinaison de ces ions. Il est connu de l'homme du métier que le Bore et les ions Hydrogène présentent une forte affinité chimique. Par conséquent, il est particulièrement avantageux que les espèces chimiques comprises dans la couche de confinement 20 soient du Bore, et que les ions 24 introduits soient des ions Hydrogène.
Les ions 24 introduits peuvent avantageusement être introduits dans la couche de confinement 20 par implantation.
Lesdits ions 24 ainsi introduits dans la couche de confinement 20 par implantation ionique définissent une zone de fragilisation dans ladite couche de confinement 20. De manière préférée, les ions 24 sont introduits lors de l'étape d) dans la couche de semi-conducteur 40 par immersion du substrat donneur dans un plasma comprenant lesdits ions 24. Dans le cas d'une diffusion d'ions par immersion dans un plasma, le substrat donneur 10 plongé dans le plasma est soumis à des impulsions électriques. Les ions positifs présents dans le plasma sont alors accélérés vers la surface du substrat où ils sont introduits. Comme le plasma entoure le substrat, toute la surface reçoit des ions en même temps. Cette diffusion d'ions dans un plasma 19, comprenant les ions 24, est schématisée en figure 4, dans laquelle le substrat donneur 10 reçoit des impulsions électriques de la part de la source électrique 16.
On a illustré en figure 5 le profil de concentration des ions 24 introduits dans le substrat donneur 10 en fonction de la profondeur dans le substrat donneur 10, avant le traitement thermique, dans le cas d'une diffusion assistée par plasma (courbe 26), et dans le cas d'une implantation ionique (courbe 27).
Une étape de traitement thermique consistant en une élévation de température est effectuée de sorte que les espèces chimiques comprises dans la couche de confinement attirent les ions 24 introduits, et les concentrent dans la couche de confinement. Ladite dose d'ions 24 introduits est avantageusement comprise entre 25 5.105 atomes/cm2 et 4.1016 atomes/cm2, préférentiellement entre 5.105 atomes/cm2 et 3.1016 atomes/cm2, encore plus préférentiellement 5.105 atomes/cm2 et 2.1016 atomes/cm2. Le procédé comprend une étape e) consistant à fournir un substrat receveur 50. 30 Le substrat receveur 50 fourni lors de l'étape e) peut être constitué de tous les matériaux utilisés habituellement dans l'industrie de la micro- électronique, de l'optique, l'opto-électronique et le photovoltaïque. Notamment, le substrat donneur 50 comprend au moins un des matériaux sélectionné dans le groupe suivant: silicium, Carbure de silicium, silicium germanium, le verre, une céramique, un alliage métallique.
Le substrat receveur 50 comprend avantageusement une couche diélectrique 60. La couche diélectrique 60 est avantageusement formée par une technique de déposition, de préférence selon la technique CVD ou LPCVD ou PECVD.
Avantageusement, la couche diélectrique 60 est formée par oxydation thermique du substrat receveur 50 La couche diélectrique 60 comporte au moins un matériau choisi parmi les matériaux suivant : oxyde de silicium, le nitrure de silicium ou oxynitrure, le nitrure d'aluminium, l'oxyde d'aluminium, le nitrure d'aluminium, l'oxyde d'hafnium. L'étape f) peut être réalisée par un collage de type adhésion moléculaire ou par un collage anodique. L'étape f) peut être précédée de tout traitement du substrat receveur 50 et du substrat donneur 10 visant à renforcer l'énergie de collage tel que nettoyage ou activation plasma.
De manière particulièrement avantageuse, le substrat donneur 10 et le substrat receveur 50 sont soumis à un traitement thermique comprenant une élévation de la température à l'issue de l'étape f). Des températures typiques de traitement thermique sont comprises entre 200°C et 700°C.
Ainsi, lors du traitement thermique du substrat donneur 10 et du substrat receveur 50, la couche de confinement 20 attire les ions pour les concentrer dans ladite couche de confinement 20. Ceci est illustré en Figure 6, qui illustre le profil de concentration des ions dans le substrat donneur 10 en fonction de la profondeur, avant (courbe 17) et après (courbe 18) le traitement thermique. Le pic de la courbe 18 illustre la migration préférentielle des ions 24 introduits vers la couche de confinement 20. Une autre fonction de ce traitement thermique peut être de renforcer l'énergie de collage entre le substrat donneur 10 et le substrat receveur 50.
Le traitement thermique est mené de sorte que des effets différents se produisent : l'énergie de collage par adhésion moléculaire de l'assemblage effectué à l'étape f) est augmentée, les ions 24 se concentrent dans la couche de confinement 20 jusqu'à atteindre une concentration critique, on entend par concentration critique la concentration à partir de laquelle un front de fracture peut apparaitre dans la couche de confinement 20. Lorsque les ions 24 introduits sont des ions hydrogène, la concentration critique est de l'ordre de 1021at/cm3. ces ions 24 créent des cavités, qui vont coalescer, la pression dans ces cavités augmente jusqu'à provoquer un front de fracture dans la couche de confinement 20, ce qui permet de détacher le substrat donneur 20 du substrat receveur 50, étape g). Ces quatre effets peuvent être obtenus lors d'un recuit thermique unique, ou lors de recuits thermiques individuels séparés. A l'issue de l'étape g), le substrat receveur 50 peut subir un traitement de gravure sélective pour supprimer les reliquats de couche barrière 30.
Avantageusement, la couche barrière 30 comprend un matériau permettant une gravure chimique sélective de la couche barrière 30 vis-à-vis de la couche de semi-conducteur 40. Avantageusement, la couche barrière 30 en Si(l_x_y)GexCy, permet une gravure chimique sélective de couche barrière 30 vis-à-vis d'une couche de semi-conducteur en silicium. Ainsi, la gravure sélective de la couche barrière 30 en Si(l,_y)GexCy est avantageusement effectuée par une solution d'acide acétique. A l'issue de l'étape g), le substrat donneur 10 peut subir un traitement de gravure sélective pour supprimer les reliquats de couche barrière additionnelle 15. Avantageusement, la couche barrière additionnelle 15 comprend un matériau permettant une gravure chimique sélective de la couche barrière additionnelle 15 vis-à-vis du substrat donneur 10. Avantageusement, la couche barrière additionnelle 15 en Sio-x- ypexCy, permet une gravure chimique sélective de couche barrière additionnelle vis-à-vis du substrat donneur 10 en silicium. Ainsi, la gravure sélective de la couche barrière additionnelle 15 en Sio_x_ypexCy est avantageusement effectuée par une solution d'acide acétique. L'invention permet notamment de transférer des couches de semi15 conducteur avec une rugosité réduite. De plus, l'invention permet de transférer des couches de semiconducteur fines d'un substrat donneur vers un substrat receveur. En outre, l'invention permet de faciliter le traitement de finition du substrat donneur et/ou du substrat receveur, notamment grâce à la 20 réduction de la rugosité de la couche de semi-conducteur, et à l'utilisation de couches barrière permettant une gravure chimique sélective par rapport aux couches adjacentes. Enfin, l'invention s'applique au transfert de nombreuses couches utiles différentes, notamment des couches utiles contraintes. 25 30
Claims (20)
- REVENDICATIONS1. Procédé de transfert d'une couche de semi-conducteur (40) comprenant les étapes suivantes : a) Fournir un substrat donneur (10), b) Formation d'une couche de confinement (20) comprenant des espèces chimiques , c) Formation d'une couche de semi-conducteur (40), ladite couche de semiconducteur (40) étant destinée à être transférée, d) Introduction d'ions (24), e) Fournir un substrat receveur (50), f) Assemblage du substrat donneur (10) avec le substrat receveur (50), g) Détachement du substrat donneur (10) du substrat receveur (50) selon un front de fracture initié au niveau de ladite couche de confinement (20), lesdites espèces chimiques étant adaptées pour attirer les ions (24) introduits lors de l'étape d); ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape 1)1) entre l'étape b) et l'étape c), de formation d'une couche barrière (30), présentant une composition chimique différente de la couche de semi-conducteur (40), ladite couche barrière (30) étant en accord de maille cristallographique avec la couche de confinement (20), la composition chimique de la couche barrière (30) étant adaptée pour limiter la diffusion desdites espèces chimiques dans la couche de semi-conducteur (40), et son épaisseur étant choisie de sorte que le front de fracture initié lors de l'étape g) n'atteigne pas la couche de semi-conducteur (40), - ladite couche barrière (30) étant gravée sélectivement après l'étape g).
- 2. Procédé de transfert selon la revendication 1, comprenant une étape al) entre l'étape a) et l'étape b) de formation d'une couche barrière additionnelle (15) sur le substrat donneur (10), ladite couche barrière additionnelle (15) présentant une composition chimique différente du substrat donneur (10), ladite couche barrière additionnelle (15) étant en accord de maillecristallographique avec la couche de confinement (20), la composition chimique de la couche barrière additionnelle (15) étant adaptée pour limiter la diffusion desdites espèces chimiques dans le substrat donneur (10), et son épaisseur étant choisie de sorte que le front de fracture initié lors de l'étape g) n'atteigne pas le substrat donneur (10).
- 3. Procédé de transfert selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche de semi-conducteur (40), formée lors de l'étape c), a une épaisseur comprise entre 5 nm et 25 nm, préférentiellement entre 5 nm et 20 nm, 10 encore plus préférentiellement entre 5 nm et 15 nm.
- 4. Procédé de transfert selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la couche de semi-conducteur (40), formée lors de l'étape c), comprend au moins un des matériaux suivants : Silicium, Carbure de Silicium, SiGe.
- 5. Procédé de transfert selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les ions (24) sont introduits lors de l'étape d) dans la couche de semiconducteur (40) par immersion du substrat donneur dans un plasma comprenant lesdits ions (24).
- 6. Procédé de transfert selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les ions (24) sont introduits lors de l'étape d) dans la couche de confinement (20) par implantation. 25
- 7. Procédé de transfert selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les ions (24) sont introduits lors de l'étape d) avec une dose comprise entre 5.1015 et 4.1016 atomes/cm2.
- 8. Procédé de transfert selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la 30 couche de confinement (20) est soumise à un traitement thermique comprenant une élévation de la température entre l'étape f) et l'étape g). 15 20 2993 703 23
- 9. Procédé de transfert selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la couche barrière (30) comprend un matériau permettant une gravure chimique sélective de la couche barrière (30) vis-à-vis de la couche de semi- 5 conducteur (40).
- 10. Procédé de transfert selon l'une des revendications 2 à 9, dans lequel la couche barrière additionnelle (15) comprend un matériau permettant une gravure chimique sélective de la couche barrière additionnelle (15) vis-à-vis du substrat donneur (10), ledit procédé comprenant une étape consistant à graver sélectivement la couche barrière additionnelle (15), après l'étape g).
- 11. Procédé de transfert selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel au moins une couche barrière (30, 15) comprend du Sio_x_ype.Cy, la couche de confinement (20) comprend du SiGe, ou du silicium, les espèces chimiques comprennent du Bore, et les ions introduits (24) comportent des ions hydrogène.
- 12. Procédé de transfert selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel une couche diélectrique (60) est formée sur le substrat receveur (50), avant l'étape f).
- 13. Procédé de transfert selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel une couche diélectrique (70) est formée sur la couche de semi-conducteur (40) entre l'étape c) et l'étape d).
- 14. Structure semi-conductrice comprenant: a) un substrat donneur (10), b) une couche de confinement (20) sur le substrat donneur (10), la couche 30 de confinement (20) comprenant des espèces chimiques , c) une couche de semi-conducteur (40),lesdites espèces chimiques étant adaptées pour attirer des ions pouvant être introduits dans la structure semi-conductrice, ladite structure semi-conductrice étant caractérisée en ce qu'elle comprend une couche barrière (30) disposée entre la couche de 5 confinement (20) et la couche de semi-conducteur (40), ladite couche barrière (30) présentant une composition chimique différente de la couche de semi-conducteur (40), ladite couche barrière (30) étant en accord de maille cristallographique avec la couche de confinement (20), la composition chimique de la couche barrière (30) étant adaptée pour limiter la diffusion 10 desdites espèces chimiques dans la couche de semi-conducteur (40), et son épaisseur étant choisie de sorte qu'un front de fracture initié au niveau de la couche de confinement (20) n'atteigne pas la couche de semiconducteur (40). 15
- 15. Structure semi-conductrice selon la revendication 14, dans laquelle une couche barrière additionnelle (15) est disposée entre le substrat donneur (10) et la couche de confinement (20), ladite couche barrière additionnelle (15) présentant une composition chimique différente du substrat donneur (10), ladite couche barrière additionnelle (15) étant en accord de maille 20 cristallographique avec la couche de confinement (20), la composition chimique de la couche barrière additionnelle (15) étant adaptée pour limiter la diffusion desdites espèces chimiques dans le substrat donneur (10), et son épaisseur étant choisie de sorte qu'un front de fracture initié au niveau de la couche de confinement (20) n'atteigne pas le substrat donneur (10). 25
- 16. Structure semi-conductrice selon la revendication 14 ou 15, dans laquelle la couche de semi-conducteur (40) a une épaisseur comprise entre 5 nm et 25 nm, préférentiellement entre 5 nm et 20 nm, encore plus préférentiellement entre 5 nm et 15 nm. 30
- 17. Structure semi-conductrice selon l'une des revendications 14 à 16, dans laquelle la couche de semi-conducteur (40) comprend au moins un des matériaux suivants : Silicium, Carbure de Silicium, SiGe.
- 18. Structure semi-conductrice selon l'une des revendications 14 à 17, dans lequel la couche barrière (30) comprend un matériau permettant une gravure chimique sélective de la couche barrière (30) vis-à-vis de la couche de semiconducteur (40).
- 19. Structure semi-conductrice selon l'une des revendications 15 à 18, dans laquelle la couche barrière additionnelle (15) comprend un matériau permettant une gravure chimique sélective de la couche barrière additionnelle (15) vis-à-vis du substrat donneur (10).
- 20. Structure semi-conductrice selon l'une des revendication 15 à 19, dans laquelle au moins une couche barrière (30, 15) comprend du Si(l_x_y)GexCy, la couche de confinement (20) comprend du SiGe, ou du silicium, et les espèces chimiques comprennent du Bore.20
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1202097A FR2993703A1 (fr) | 2012-07-23 | 2012-07-23 | Procede de transfert d'une couche de semi-conducteur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1202097A FR2993703A1 (fr) | 2012-07-23 | 2012-07-23 | Procede de transfert d'une couche de semi-conducteur |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2993703A1 true FR2993703A1 (fr) | 2014-01-24 |
Family
ID=47019061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1202097A Pending FR2993703A1 (fr) | 2012-07-23 | 2012-07-23 | Procede de transfert d'une couche de semi-conducteur |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2993703A1 (fr) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5013681A (en) * | 1989-09-29 | 1991-05-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of producing a thin silicon-on-insulator layer |
| US6323108B1 (en) * | 1999-07-27 | 2001-11-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Fabrication ultra-thin bonded semiconductor layers |
| US20040137698A1 (en) * | 2002-08-29 | 2004-07-15 | Gianni Taraschi | Fabrication system and method for monocrystaline semiconductor on a substrate |
| US20070128742A1 (en) * | 2002-05-22 | 2007-06-07 | Jung-Il Lee | Method of forming silicon-on-insulator (soi) semiconductor substrate and soi semiconductor substrate formed thereby |
| EP1858071A1 (fr) * | 2006-05-18 | 2007-11-21 | S.O.I.TEC. Silicon on Insulator Technologies S.A. | Procédé de fabrication d'une plaquette de type semi-conducteur sur isolant, et plaquette de type semi-conducteur sur isolant |
-
2012
- 2012-07-23 FR FR1202097A patent/FR2993703A1/fr active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5013681A (en) * | 1989-09-29 | 1991-05-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of producing a thin silicon-on-insulator layer |
| US6323108B1 (en) * | 1999-07-27 | 2001-11-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Fabrication ultra-thin bonded semiconductor layers |
| US20070128742A1 (en) * | 2002-05-22 | 2007-06-07 | Jung-Il Lee | Method of forming silicon-on-insulator (soi) semiconductor substrate and soi semiconductor substrate formed thereby |
| US20040137698A1 (en) * | 2002-08-29 | 2004-07-15 | Gianni Taraschi | Fabrication system and method for monocrystaline semiconductor on a substrate |
| EP1858071A1 (fr) * | 2006-05-18 | 2007-11-21 | S.O.I.TEC. Silicon on Insulator Technologies S.A. | Procédé de fabrication d'une plaquette de type semi-conducteur sur isolant, et plaquette de type semi-conducteur sur isolant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2538438B1 (fr) | Procédé de fabrication d'une structure semi-conductrice mettant en oeuvre un collage temporaire | |
| FR2816445A1 (fr) | Procede de fabrication d'une structure empilee comprenant une couche mince adherant a un substrat cible | |
| FR2817394A1 (fr) | Procede de fabrication d'un substrat notamment pour l'optique, l'electronique ou l'optoelectronique et substrat obtenu par ce procede | |
| EP1208593A1 (fr) | Procede de traitement de substrats pour la micro-electronique et substrats obtenus par ce procede | |
| WO2002005344A1 (fr) | Procede de decoupage d'un bloc de materiau et de formation d'un film mince | |
| EP2771906B1 (fr) | Procédé de lissage d'une surface par traitement thermique | |
| EP2302666B1 (fr) | Procédé de planarisation par ultrasons d'un substrat dont une surface a été libérée par fracture d'une couche enterrée fragilisée | |
| FR2977073A1 (fr) | Procede de transfert d'une couche de semi-conducteur, et substrat comprenant une structure de confinement | |
| EP2023380A1 (fr) | Procédé et installation pour la fracture d'un substrat composite selon un plan de fragilisation | |
| FR2993703A1 (fr) | Procede de transfert d'une couche de semi-conducteur | |
| FR2928031A1 (fr) | Procede de transfert d'une couche mince sur un substrat support. | |
| WO2023144495A1 (fr) | Procede de fabrication d'une structure de type double semi-conducteur sur isolant | |
| FR2987166A1 (fr) | Procede de transfert d'une couche | |
| EP3503174B1 (fr) | Procede de transfert d'une couche utile | |
| FR2977070A1 (fr) | Procede de fabrication d'un substrat semi-conducteur comprenant du silicium poreux, et substrat semi-conducteur | |
| EP3939078A1 (fr) | Procede de transfert d'une couche utile sur une substrat support | |
| EP2979296A1 (fr) | Procede de fabrication d'une structure composite | |
| FR3043406B1 (fr) | Procede d'assemblage de substrats par collage de surfaces de phosphure d'indium | |
| WO2024170751A1 (fr) | Procédé de formation d'une zone de fragilisation dans un substrat semi-conducteur | |
| WO2023186595A1 (fr) | Procede de transfert d'une couche mince sur un substrat support | |
| WO2023143818A1 (fr) | Procede de transfert d'une couche mince sur un substrat support | |
| FR3103055A1 (fr) | Procédé de finition d’une couche semi-conductrice monocristalline transférée sur un substrat receveur | |
| EP3939077A1 (fr) | Procede de transfert d'une couche utile sur un substrat support | |
| EP3503173A1 (fr) | Procede de transfert d'une couche utile | |
| FR3104810A1 (fr) | Procede de gravure de substrats comportant une couche mince superficielle, pour ameliorer l’uniformite d’epaisseur de ladite couche |