FR2850400A1 - Carburation de surfaces de silicium au moyen d'un faisceau d'ions d'amas gazeux - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de carburation d'une surface (6) en silicium, consistant à soumettre la surface à un faisceau d'ions d'amas gazeux, les ions provenant d'au moins un hydrocarbure.L'invention s'applique en particulier à la formation d'une couche mince de SiC (7) destinée à servir de couche tampon pour une épitaxie.

Description

CARBURATION DE SURFACES DE SILICIUM AU MOYEN D'UN FAISCEAU D'IONS D'AMAS

GAZEUX

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne un procédé de carburation de surfaces de silicium, c'est-à-dire la conversion du silicium Si en carbure de silicium SiC, à basse température. De manière plus précise, il s'agit de 10 convertir entre une monocouche et quelques dizaines de monocouches de Si en SiC (correspondant à une épaisseur comprise entre 1 et 100 ) à la surface d'un substrat ou d'un film de silicium. Ces surfaces de silicium carburées permettront notamment la réalisation d'une épitaxie de 15 carbure de silicium, de nitrure de gallium GaN ou de nitrure d'aluminium AlN.

L'invention constitue donc une technique de préparation, à basse température, de surfaces de Si (monocristallin de préférence) autorisant l'intégration de 20 dispositifs microélectroniques (transistors haute fréquence, transistors de puissance...) et optoélectroniques (diodes électroluminescentes, diodes lasers, détecteurs ultraviolets...) à base de SiC et/ou de GaN sur des substrats en silicium.

L'invention s'applique à la microélectronique, l'optoélectronique et au domaine des substrats pour semiconducteurs.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

Par manque de substrats de nitrure de gallium massifs, la communauté scientifique fait appel à l'hétéroépitaxie pour la croissance de couches minces de GaN et la fabrication des dispositifs optoélectroniques et microélectroniques associés. Pour obtenir une croissance de GaN de bonne qualité, le substrat doit être stable aux températures de dépôt du GaN (qui est d'environ 11000C pour 5 la technique de dépôt MOCVD) et surtout bénéficier d'un paramètre de maille et d'un coefficient de dilatation thermique en accord avec ceux du GaN.

Idéalement, le substrat utilisé pour l'épitaxie de GaN doit aussi être un bon conducteur thermique (afin de 10 dissiper la chaleur produite par le composant à base de GaN) et un bon conducteur électrique (pour permettre la prise de contact en face arrière) . Dans le cas des applications optoélectroniques, un substrat transparent peut aussi être avantageux, voire nécessaire, par exemple pour extraire de 15 façon optimale la lumière émise par les diodes électroluminescentes.

A ce jour, dans la pratique, la majorité des films de GaN sont épitaxiés sur du SiC monocristallin ou sur du saphir monocristallin. Le saphir, historiquement le 20 premier substrat pour GaN, permet la croissance de films de GaN présentant des densités de dislocations voisines de 1010 cm, ce qui correspond à une qualité correcte mais insuffisante pour certaines applications comme les diodes lasers ou même certaines diodes électroluminescentes. Le 25 saphir, qui est transparent, est malheureusement un mauvais conducteur thermique et un isolant électrique. C'est pourquoi l'épitaxie de GaN est aussi pratiquée sur SiC, matériau bénéficiant d'un plus faible désaccord de maille, disponible en substrats conducteurs et autorisant une bien 30 meilleure dissipation de la chaleur pour une qualité de GaN équivalente. En revanche, le SiC n'est pas transparent.

Ni le saphir, ni le SiC ne présentent donc toutes les qualités requises pour constituer le substrat idéal pour le GaN. C'est pourquoi on cherche à développer d'une part des techniques de croissance du GaN sur d'autres surfaces et notamment sur du silicium et, d'autre part, des procédés permettant de séparer le film de GaN du substrat utilisé pour l'épitaxie afin finalement de s'affranchir des 5 inconvénients du saphir et du SiC. Principalement en raison de la forte inertie chimique du SiC et du saphir, il est difficile de " démonter " la structure ou les composants fabriqués sur ces substrats.

L'article de W.S. WONG et al. intitulé "Damage10 free separation of GaN thin films from sapphire substrate", Appl. Phys. Lett. 72, 599 (1998) décrit une technique dite du " laser lift-off " qui permet par exemple de séparer le saphir du GaN par décomposition chimique de l'interface substrat/film grâce à un laser éclairant le GaN à travers le 15 substrat transparent. Un puissant faisceau laser, de longueur d'onde soigneusement sélectionnée, est absorbé par les premières monocouches du film épitaxié et non par le saphir.

Dans le cas du SiC, on peut utiliser un 20 substrat de type SiCOI possédant une interface de collage fragile (et donc démontable) entre le film mince de SiC (constituant le substrat pour l'épitaxie) et le support sur lequel a été reportée la couche de SiC (constituant le substrat pour l'épitaxie). Pour une revue des développements 25 récents en matière de structures SiCOI, on peut se reporter à l'article de J.-P. JOLY et al. intitulé " New SiC on insulator wafers based on the Smart-Cut approach and their potential applications ", F. Balestra (ed.), Progress in SOI structures and devices operating at extreme conditions, 3130 38, 2002, Kluwer Acad. Publ. Bien que ces différentes techniques de séparation d'une couche épitaxiée de son substrat initial enregistrent quelques petits succès, elles restent parfois laborieuses et limitées par la disponibilité et la qualité du saphir ou du SiC. En effet, le saphir comme le SiC " epiready " sont actuellement disponibles en de très petites tailles (substrats de diamètre 2 pouces, voire 3 pouces). De plus, l'état de surface des plaquettes de SiC commerciales 5 est assez médiocre, avec une rugosité de surface voisine de 10 RMS et une forte densité de défauts cristallins qui se propagent dans le film épitaxié. Enfin, le prix des plaquettes de saphir et surtout de SiC est élevé.

Pour toutes ces raisons, de gros efforts sont 10 fournis pour trouver une solution de remplacement à la croissance de GaN sur du SiC ou sur du saphir. Dans cette optique, le silicium présente de nombreux atouts qui rendent l'épitaxie de GaN sur un substrat de silicium très prometteuse: les substrats de silicium sont disponibles en très grands diamètres à un cot réduit, - le silicium présente une perfection cristalline et sa finition de surface est excellente --- (rugosité de l'ordre de 1 RMS), 20 - la technologie du silicium est très bien maîtrisée, - le substrat de silicium utilisé pour l'épitaxie peut être facilement éliminé par simple gravure chimique (opération destructive) ou grâce à l'emploi d'un 25 substrat SOI démontable (séparation du substrat avec possibilité de recyclage), - des composants à base de GaN et d'autres à base de silicium peuvent être intégrés sur une même puce (couplage d'une électronique de puissance RF en GaN à des 30 circuits de commande en silicium par exemple).

Les difficultés associées à l'utilisation du silicium pour l'épitaxie de GaN sont liées à la différence de paramètre de maille (15%) et à la différence de coefficient de dilatation thermique entre le silicium et le GaN. Une couche tampon très fine est souvent utilisée pour réaliser une adaptation du paramètre de maille. Cette couche intermédiaire peut être constituée de SiC, ce qui réduit le désaccord de maille à près de 3 %.

Plusieurs techniques permettent d'obtenir une fine couche de SiC monocristallin sur du silicium en vue d'une épitaxie de GaN.

Le document FR-A-2 681 472 (correspondant au brevet américain NO 5 374 564) divulgue une technique 10 générique de clivage connue sous le nom de Smart-CutO et permettant le transfert d'un film mince depuis un substrat initial jusqu'à un raidisseur servant de support à ce film mince. Le film mince est alors lié au support via une interface de collage obtenue par adhésion moléculaire. 15 L'interface de collage peut ensuite être renforcée, par exemple par un traitement thermique, pour conférer à la structure une certaine solidité, ou au contraire l'interface de collage peut être rendue réversible ou démontable (comme le décrit le document FRA-2 823 599) grâce à une 20 préparation adéquate des surfaces avant collage visant à limiter l'adhérence mécanique du film sur le support. A l'aide de cette technique, il est possible de transférer une couche mince de SiC sur un substrat de silicium. C'est la technique utilisée pour fabriquer des substrats SiCOI. La 25 limitation de cette technique réside dans le fait qu'il faut disposer d'un substrat initial en SiC actuellement disponible en tailles 2 pouces et 3 pouces. Cette technique ne permet pas, faute de substrats de SiC de grandes tailles, de disposer d'une couche mince de SiC monocristallin sur des 30 plaquettes de silicium de diamètre supérieur à 100 mm.

Les techniques d'ablation laser permettent également d'obtenir une couche mince de SiC épitaxiée sur du silicium (voir le brevet américain NO 5 406 906) . Cette couche mince est formée par réaction sous vide à haute température (entre 1000 et 11500C) de la surface de silicium avec un flux d'atomes de carbone produits par ablation laser d'un morceau de graphite.

Enfin, une fine couche de SiC monocristallin 5 (de 20 à 200 d'épaisseur) peut également être formée par réaction à très haute température d'une plaquette de silicium exposée à un flux de gaz d'hydrocarbures (méthane, propane, acétylène, éthylène, hydrocarbures halogénés...).

Cette méthode, divulguée par NISHINO et al. (Appl. Phys. 10 Lett., 45, 460, 1983) pour l'épitaxie épaisse de SiC, a été reprise pour épitaxier du GaN par-dessus la couche de SiC tampon obtenue. On peut se référer à ce sujet à l'article de A.J. STECKL et al. intitulé " SiC rapid thermal carbonization of the (111) SOI structure and subséquent 15 MOCVD déposition of GaN ", Appl. Phys. Lett. 69, pp. 22642266 (1996). La surface de silicium est dans ce cas précis exposée à un flux de propane et d'hydrogène à 1225-12500C (procédé RTCVD- pour " Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition ") avant de subir l'épitaxie de GaN par MOCVD à 20 10000C.

Ces deux dernières techniques (ablation laser et carbonisation sous flux gazeux à haute température) sont des techniques faisant appel à des températures élevées. 25 C'est leur principale limitation. En effet, le fait de porter la surface de silicium à une température élevée présente quelques inconvénients majeurs, surtout quand la surface de silicium à convertir en SiC n'est pas la surface d'un substrat en pur silicium. Une forte température 30 favorise la diffusion de dopants ou d'impuretés qui ont pu être préalablement implantés en vue de la fabrication de composants en silicium à coupler avec ceux à base de GaN.

D'autre part, la montée et la stabilisation en température cote cher.

Une température élevée favorise ou active des réactions chimiques indésirables. Par exemple, dans le cas de la conversion de la couche mince de silicium d'un 5 substrat SOI, l'étape de carburation du silicium à haute température sous flux gazeux d'espèces carbonées provoque l'apparition de cavités dans la couche d'oxyde enterrée. Le diamètre de ces cavités peut atteindre plusieurs centaines de micromètres. La densité de cavités ainsi créées est 10 d'autant plus importante que la couche mince de silicium est fine (inférieure à 200 nm). Pour des épaisseurs de silicium voisines de 50 nm, la couche de SiC obtenue se décolle alors presque totalement, rendant impossible toute épitaxie de GaN ou de SiC par la suite. La création de ces cavités lors de 15 la conversion de Si en SiC a été attribuée à des réactions parasites qui consomment la silice par la formation d'espèces gazeuses.

La forte température actuellement nécessaire pour la conversion de Si en SiC est également incompatible 20 avec l'utilisation de substrats du type SOI démontable.

Comme mentionné plus haut, l'utilisation de collages à énergie d'adhésion contrôlée permet de fabriquer par exemple des substrats comprenant une couche mince superficielle de silicium séparable d'un support grâce à une interface ou 25 zone enterrée fragile. Or, ce caractère réversible du collage n'est préservé que si l'interface fragile n'est pas exposée à des températures trop élevées. Par exemple, dans le cas d'une interface entre deux couches d'oxyde de silicium dont l'un au moins a été rugosifié pour diminuer 30 l'énergie de collage, l'exposition prolongée à 11000C conduit progressivement au renforcement de l'adhésion, ce qui conduit finalement à la perte du caractère démontable.

Au regard de ces multiples exemples, la carburation de silicium à l'aide des différentes techniques disponibles à l'heure actuelle limite le champ d'application à base de GaN épitaxié sur du silicium, principalement à cause des hautes températures nécessaires à la conversion du silicium en SiC.

D'autre part, le document WO-A-00/26431 divulgue un procédé de nitruration de la surface d'un substrat monocristallin au moyen d'un faisceau d'ions d'amas gazeux ou GCIB pour l'anglais " Gas Cluster Ion Beam. " EXPOS DE L'INVENTION L'invention propose un procédé permettant de convertir le silicium en SiC en mettant en oeuvre un budget thermique nettement plus faible que les techniques de l'art antérieur.

L'invention a pour objet un procédé de carburation d'une surface en silicium, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre ladite surface à un faisceau d'ions d'amas gazeux, les ions provenant d'au moins un hydrocarbure condensable.

Ce procédé permet de réaliser la carburation de surfaces de silicium à basse température. Il permet en particulier de convertir une surface de silicium en SiC sur une épaisseur de 1 à environ 100 en vue d'une épitaxie de carbure de silicium ou de nitrure de gallium.

Les ions du faisceau d'ions d'amas gazeux peuvent provenir d'un hydrocarbure condensable qui peut être choisi parmi les alcanes, les alcynes, les alcènes et les hydrocarbures halogénés.

Le faisceau d'ions d'amas gazeux peut aussi 30 comprendre des ions choisis parmi des ions d'hydrogène, d'hélium et d'argon.

Le faisceau d'ions d'amas gazeux peut avoir une énergie cinétique totale comprise entre 2 keV et 50 keV. Il peut être constitué d'amas comprenant entre quelques centaines et plusieurs milliers de molécules.

La surface à carburer peut être portée à une température comprise entre la température ambiante et 9000C. 5 Cette surface peut être une surface d'un substrat massif en silicium, une surface d'une couche mince en silicium auto-portée ou une couche mince en silicium d'un substrat composite, par exemple un substrat SOI.

La surface soumise au procédé selon l'invention 10 peut être une surface de silicium monocristallin, de silicium polycristallin ou de silicium amorphe.

Cette surface peut être constituée par une partie ou plusieurs parties d'une face en silicium. Une épitaxie de matériau(x) peut alors être obtenue sur cette 15 partie ou ces parties.

Le procédé peut être utilisé pour obtenir une passivation de la surface concernée. Il peut être utilisé pour obtenir une couche mince de carbure de silicium sur la surface traitée. Cette surface peut être destinée à servir 20 de couche tampon pour une épitaxie, par exemple une épitaxie de SiC, de GaN, d'AlN ou d'un alliage du type AlGaInN.

BR VE DESCRIPTION DES DESSINS

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale 30 d'un substrat composite, du type SOI, auquel le procédé selon l'invention va être appliqué ; - la figure 2 représente le substrat de la figure 1 après l'application du procédé selon l'invention; - la figure 3 représente le substrat de la figure 2 à l'issue d'une étape d'épitaxie.

DESCRIPTION D TAILL E DE MODES DE R ALISATION DE L'INVENTION Selon l'invention, une très fine couche de SiC est obtenue par bombardement d'une surface de silicium par des ions d'amas gazeux (ou " clusters " en anglais) à base d'hydrocarbures. Les amas, comprenant typiquement de 10 quelques centaines à quelques milliers de molécules, sont projetés sur la surface de silicium à carburer avec une énergie cinétique totale de 2 à 50 keV, c'est-à-dire quelques eV par molécule incidente. En raison de cette faible énergie par molécule entrant dans la composition d'un 15 amas, les espèces projetées ne sont pas implantées dans le matériau. Au contraire, les espèces incidentes ne pénètrent que les premières monocouches de la surface lors de l'impact, libérant ainsi leur énergie dans un volume très restreint et dans un temps très court (technique hors 20 équilibre thermodynamique). Ceci améliore considérablement la réactivité de la surface bombardée et autorise la croissance de SiC à des températures plus faibles que dans le cas des techniques de l'art connu. Ainsi, même à température ambiante, des amas véhiculent une énergie 25 suffisante pour former des liaisons Si-C (452 kJ/mole) au dépend des liaisons Si-Si (327 kJ/mole) sans pour autant endommager la structure cristalline de la surface de silicium en cours de carburation. Un film de SiC se forme donc par réaction des espèces du faisceau avec la surface de 30 silicium bombardée.

L'énergie et la nature des ions d'amas gazeux peuvent être choisies de manière à conserver la structure cristalline du silicium tout en convertissant Si en SiC. il

Le gaz utilisé pour former les amas est de préférence un hydrocarbure condensable ne contenant pas d'oxygène et éventuellement mélangé à un autre gaz condensable tel que l'hydrogène, l'hélium ou l'argon. 5 L'hydrocarbure condensable peut être un alcane (par exemple C3H8), un alcyne (par exemple C2H2), un alcène ou un hydrocarbure halogéné.

L'épaisseur de silicium carburé est une fonction croissante de la dose d'ions d'amas gazeux (nombre 10 d'amas par unité de surface bombardée), de la température de la surface bombardée et de l'énergie des amas avec toutefois une meilleure qualité cristalline du SiC à basse énergie (c'est-à-dire à une énergie inférieure à 20 keV).

La conversion de Si en SiC par faisceau d'ions 15 d'amas gazeux à base d'hydrocarbures peut être effectuée à -- .des températures relativement faibles, en comparaison avec les techniques de carburation par ablation laser ou du type CVD. Selon l'épaisseur et la qualité cristalline recherchée, la surface de silicium à carburer peut être soumise à une 20 température variant entre la température ambiante et 9000C.

Le procédé de l'invention peut s'appliquer à la passivation d'une surface de silicium à l'aide de liaisons Si-C inertes et résistantes aux attaques chimiques standard (SC1, SC2, RCA, HF...) . Il s'applique à la formation d'une 25 couche mince de SiC sur du silicium pour servir de couche tampon à l'épitaxie de SiC, de GaN, d'AlN et de tout alliage du type AlGaInN.

Les figures 1 à 3 sont illustratives de la carburation d'un substrat composite comprenant une couche 30 mince de silicium, en vue de réaliser une épitaxie de GaN.

La figure 1 montre un substrat composite 1 comprenant un support 2 en SiC polycristallin, par exemple d'un diamètre de 100 mm, supportant une couche mince très fine 3 de Si de direction (111). Le support a été choisi en SiC polycristallin parce que son coefficient de dilatation thermique est adapté à celui du GaN.

La couche mince 3 est fixée au support 2 par de l'oxyde de silicium enterré. Celui-ci comprend une première 5 couche 4, formée initialement à partir du support 2, et une deuxième couche 5, formée initialement à partir de la couche 3. Le substrat composite 1 a été obtenu par le report de la couche mince 3 pourvue de la couche d'oxyde 5 sur le support 2 pourvu de la couche d'oxyde 4. Ce report peut être réalisé 10 par une technique de type Smart-Cut bien connue de l'homme de l'art. Les couches d'oxyde 4 et 5 sont fixées l'une à l'autre par exemple par adhésion moléculaire. L'adhésion peut être contrôlée de façon à disposer d'une interface fragile entre ces deux couches, ce qui facilitera une 15 séparation ultérieure.

- Après un nettoyage standard (type RCA) de la surface libre 6 de la couche de silicium 3, le substrat composite l est, introduit sous vide dans la machine GCIB délivrant un._ faisceau d'ions d'amas gazeux. Un tel 20 équipement et son utilisation est décrit dans l'article " Materials processing by Gas Cluster Ion Beams " de I. YAMADA et al., paru dans Materials Science and Engineering R34 (2001), pages 231-295. Un faisceau d'ions d'amas gazeux est établi, à base de propane (C3H8) mélangé à de l'hélium 25 jusqu'à-30% en volume dans le mélange gazeux pour aider à la formation des amas par une meilleure condensation. Ces amas sont accélérés de manière à leur conférer une énergie cinétique comprise entre 2 et 10 keV. Par balayage du faisceau (dose comprise entre environ 1014 et environ 1016 30 amas/cm2) sur la face 6 du substrat composite 1, les premières monocouches de silicium sont converties en SiC, dans un premier temps à température ambiante pour passiver la surface traitée, puis à une température plus élevée.

Afin d'augmenter l'épaisseur de silicium carburé, une ou plusieurs étapes de carburation à plus haute température (entre 500 et 6000C, voire 9000C) peuvent être mises en oeuvre à l'aide d'amas éventuellement plus 5 énergétiques (de 5 à 15 keV). On obtient, sur la surface libre 6 une couche mince de SiC 7 comme le montre la figure 2.

La figure 3 montre qu'une couche 8 en GaN a été épitaxiée sur la couche mince 7 en SiC. L'épitaxie a été 10 réalisée par une technique MOCVD, à une température comprise entre 1000 et 11000C. La montée en température pour réaliser l'étape d'épitaxie permet de finaliser l'état de surface carburée en favorisant une reconstruction de surface.

Le principal avantage procuré par la technique 15 GCIB pour obtenir la carburation du silicium est lié aux plus faibles températures de traitement. De façon générale, tous les phénomènes indésirables et thermiquement activés sont ainsi limités à des proportions acceptables, voire complètement évités (diffusion de dopants et d'impuretés, 20 réactions chimiques parasites en surface, cristallisation de sous-couches que l'on souhaite conserver à l'état amorphe, renforcement d'interfaces de collage que l'on souhaite réversibles,...).

Un substrat SOI démontable et/ou à fine couche 25 de silicium superficielle est un exemple typique de substrat pour lequel une carburation à basse température est indispensable en vue d'une épitaxie de GaN. En effet, l'interface de collage volontairement faible entre le support et la couche superficielle de Si via l'oxyde enterré 30 est prévue pour supporter un budget thermique limité (juste celui de l'épitaxie de GaN: de 1050 à 11500C pendant quelques heures). Tout traitement thermique supplémentaire, dont l'étape de carburation, renforce un peu plus l'interface de démontage et ne permet plus la séparation du substrat initial de la couche épitaxiée. De plus, en procédant à basse température, la qualité de la couche superficielle de Si dans cette structure " SOI fin " va être conservée même après carburation puisque l'on évite les 5 réactions parasites à l'origine de cavités de tailles micrométriques évoquées précédemment.

La carburation par GCIB à base d'hydrocarbure permet un contrôle précis (de 1 à 2 Après) de l'épaisseur carbonisée entre 1 et 100 A grâce à la dose d'ions d'amas 10 gazeux, l'énergie des amas et la température de traitement.

Le procédé selon l'invention conduit à une bonne qualité cristalline de la couche SiC et à une faible rugosité de surface grâce au respect de la structure cristalline et de l'état de surface du silicium initial, 15 particulièrement pour des températures de traitement comprises entre 700 et 9000C. Il est à noter que c'est grâce à la nature même des amas (plusieurs centaines d'atomes ou de molécules) et à leur faible pénétration que la faible rugosité de surface et l'ordre cristallin sont conservés. Au 20 contraire, les espèces traditionnellement générées par plasma (RIE,...) conduiraient à une rugosification et à une amorphisation de la surface à cause du phénomène d'implantation.

Les structures suivantes sont susceptibles de 25 bénéficier du procédé selon l'invention: -Couches minces, substrats massifs de silicium monocristallin avec pour orientations préférées les directions (111), (100), (110).

-Couches minces, substrats de silicium 30 polycristallin (poly-Si) et/ou amorphe.

-Parties de couches minces ou substrats à motifs (motifs transférés par photolithographie). La carburation peut être réalisée sur certaines régions de la surface de Si, délimitées par des masques, permettant ainsi la croissance de SiC/GaN par îlots, lignes, etc. -Couches minces auto-portées (posées sur un support pour la manipulation).

-Substrats SOI.

-Substrats démontables, en particulier les substrats SOI avec une interface de collage réversible dans l'oxyde ou à l'une des interfaces de cet oxyde avec le substrat ou le film superficiel de silicium.

-Substrats démontables dont l'interface mécaniquement fragile résulte du collage de surfaces intrinsèquement rugueuses ou de faibles affinités chimiques: film transféré par les techniques Smart-Cuto ou Eltran" et lié par adhésion moléculaire avec énergie de 15 collage contrôlée (structure SOI ou non).

:. -Substrats compliants, en particulier les SOI ultra-fins dont l'épaisseur de silicium en surface est si fine (inférieure à 2000k) que la croissance de GaN et/ou SiC sur Si via. la couche tampon obtenue par carburation 20 bénéficie d'une absorption des contraintes (différence de coefficients de dilatation thermique, désaccord de maille) conduisant à une qualité cristalline meilleure.

Claims (13)

REVENDI CATI ONS

1 - Procédé de carburation d'une surface (6) en silicium, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre 5 ladite surface (6) à un faisceau d'ions d'amas gazeux, les ions provenant d'au moins un hydrocarbure condensable.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrocarbure est choisi parmi les alcanes, les alcynes, les alcènes et les hydrocarbures 10 halogénés.

3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau d'ions d'amas gazeux comprend aussi des ions choisis parmi des ions d'hydrogène, d'hélium et d'argon.

4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface (6) est soumise à un faisceau d'ions d'amas gazeux d'énergie cinétique totale comprise entre 2 keV et 50 keV.

- Procédé selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que ledit faisceau d'ions d'amas gazeux est constitué d'amas comprenant entre quelques centaines et plusieurs milliers de molécules.

6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface (6) est portée à une 25 température comprise entre la température ambiante et 9000C pendant qu'elle est soumise au faisceau d'ions d'amas gazeux.

7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite surface 30 (6) est une surface d'un substrat massif en silicium, une surface d'une couche mince en silicium auto-portée ou une surface d'une couche mince en silicium (3) d'un substrat composite (1).

8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche mince en silicium (3) d'un substrat composite (1) est la couche mince d'un substrat SOI.

9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre une surface de silicium monocristallin, de silicium polycristallin ou de silicium amorphe au faisceau d'ions d'amas gazeux.

10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre une surface constituée par une partie ou plusieurs parties d'une face en silicium au faisceau d'ions d'amas gazeux.

11 - Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour obtenir une passivation de ladite surface.

12 - Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à. 10 pour obtenir une couche 20 mince de carbure de silicium (7) sur ladite surface (6).

13 - Utilisation selon la revendication 12, la couche mince (7) étant destinée à servir de couche tampon pour une épitaxie.

14 - Utilisation selon la revendication 13, 25 caractérisé en ce que l'épitaxie est une épitaxie de SiC, de GaN, d'AlN ou d'un alliage du type AlGaInN.

- Utilisation du procédé selon la revendication 10 pour l'obtention d'une épitaxie de matériau(x) sur la partie ou les parties soumises au 30 faisceau d'ions d'amas gazeux.