FR2867607A1 - Procede de fabrication d'un substrat pour la microelectronique, l'opto-electronique et l'optique avec limitaton des lignes de glissement et substrat correspondant - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un substrat par une technique de report de couche permettant d'aboutir à une résistance à des phénomènes d'apparition de lignes de glissement.Elle propose avantageusement d'intégrer une partie d'un traitement thermique de précipitation d'oxygène interstitiel Oi présent dans le support du substrat dans une des opérations suivantes dudit procédé :- traitement thermique de détachement;- oxydation thermique par réalisation d'un processus d'oxydation/désoxydation;- traitement thermique de finition de renforcement d'interface de collage.Elle propose aussi un substrat comportant une couche mince semiconductrice sur une couche support, cette dernière étant réalisée en un matériau semi-conducteur comportant une quantité contrôlée de précipités d'oxygène choisie en fonction de conditions thermiques auxquelles le substrat est destiné à être exposé ultérieurement, de sorte que ces précipités d'oxygène confèrent à la couche support une résistance recherchée à la génération de lignes de glissement sous ces conditions.
Description
La présente invention concerne d'une façon générale la réalisation de
substrats composites, à base de silicium, tels que des substrats de type SOI (acronyme de l'expression anglo-saxonne Silicon On Insulator pour Silicium Sur Isolant ).
On connaît déjà un procédé de fabrication d'un substrat par transfert d'une couche mince semi-conductrice sur substrat de base servant de support massif, celui-ci présentant initialement une quantité d'oxygène interstitiel non nulle.
Par exemple, on emploie un tel procédé pour la réalisation de substrats dont le support présente une résistivité élevée.
A cet effet, on fait précipiter l'oxygène interstitiel présent dans le substrat de base afin de réduire la quantité d'oxygène résiduel (c'est-àdire de l'oxygène subsistant après précipitation).
Des études à ce sujet ont en effet permis de constater que c'est en obtenant un taux d'oxygène résiduel Oi aussi bas que possible que l'on pouvait obtenir un substrat de forte résistivité.
Ainsi à titre d'exemple et de manière non limitative, de tels substrats sont utilisés dans le domaine des applications hyperfréquences.
Notamment, l'intégration de composants passifs à haut facteur de qualité implique de limiter les pertes hautes fréquences par courants de Foucault, ce qui est obtenu en donnant au substrat de base une résistivité élevée, typiquement supérieure à 10052.
Une autre justification de l'utilisation de ce type de procédé est liée à la fabrication de substrats capables d'endurer des traitements thermiques sévères sans développer des lignes de glissement, connues autrement sous le terme anglo-saxon de slip lines .
De tels traitements thermiques sont par exemple intégrés dans des phases de traitement de finition de substrats.
Il est en effet connu (voir par exemple WO-A-01 15215) qu'en faisant précéder une étape de polissage mécano-chimique par un recuit thermique rapide de type RTA (abréviation pour l'expression anglo-saxonne Rapid Thermal Annealing ) sous atmosphère réductrice, on peut à la fois améliorer la qualité de la couche mince de manière plus efficace qu'avec un simple polissage ou un simple recuit, mais aussi éviter en grande partie les effets indésirables d'un simple polissage mécano-chimique.
En effet le recuit de type RTA sous atmosphère réductrice a déjà commencé à lisser la surface de la couche mince.
Le temps de polissage nécessaire pour obtenir une rugosité satisfaisante est donc réduit, voire supprimé, augmentant de ce fait les capacités de production et limitant, en outre, les effets négatifs du polissage, notamment vis-à-vis de l'uniformité d'épaisseur de ladite couche mince.
Cependant, les traitements thermiques et en particulier les recuits thermiques rapides RTA comportent de fortes rampes de montée en température et des niveaux de température très élevés (typiquement 1200 C et en moins d'une minute).
De tels traitements de finition nécessaires à l'obtention d'une tranche de substrat SOI sont susceptibles d'engendrer des lignes de glissement indésirables dans la tranche traitée.
Ces lignes de glissement, qui consistent en fait en des plans de fracture où la structure cristalline s'est décalée, affectent les performances électriques des composants qui sont réalisés ultérieurement.
En outre, elles fragilisent le substrat et peuvent conduire jusqu'à la cassure de la structure lors de traitement(s) thermique(s) de réalisation de composant.
On citera à ce sujet le document EP-A-1 087 041, qui décrit un procédé de fabrication d'un substrat de résistivité élevée prévoyant notamment une suite de traitements thermiques spécifiques, dite TTH HR , permettant de réduire la concentration d'oxygène interstitiel dans le substrat de base. Dans ce document il a déjà été constaté très sommairement que ce procédé permettait de limiter le développement de lignes de glissement lors de la réalisation subséquente de composants.
La Demanderesse a étudié de façon beaucoup plus approfondie les phénomènes d'apparition de lignes de glissement, mais en liaison cette fois avec le degré de précipitation de l'oxygène interstitiel et non plus en liaison avec le phénomène de diminution de la concentration en oxygène interstitiel par lequel on obtient un substrat de base de résistivité élevée.
A cet égard, dans le document précité, dont le but est de fabriquer un substrat de forte résistivité, la préoccupation principale est celle du contrôle de la quantité finale d'oxygène interstitiel présent dans le substrat de base, et les phénomènes de diminution des lignes de glissement sont simplement constatés dans certains cas.
La présente invention vise à pallier ces limitations de l'état de la technique et à proposer un procédé qui permette d'obtenir une diminution des lignes de glissement d'une façon maîtrisée.
Ainsi l'invention est basée sur le constat que ce qui importe est le contrôle de la quantité d'oxygène qui a précipité dans le substrat de base, la quantité d'oxygène résiduel subsistant après précipitation demeurant secondaire (sa concentration pouvant notamment rester supérieure à celle indiquée dans EP-A-1 087 041).
Par ailleurs, le document EP-A-1 087 041 enseigne différentes manières d'intégrer la suite de traitements thermiques TTH HR mentionnée ci-dessus dans un procédé de réalisation d'un substrat SOI à haute résistivité : É dans une première réalisation, le substrat de base contenant de l'oxygène interstitiel (ou résiduel selon qu'une précipitation ait déjà eu lieu) subit la suite de traitements thermiques TTH HR avant l'étape de mise en contact intime avec un substrat source dont une partie constituera ultérieurement la couche mince; É dans une deuxième réalisation, le substrat de base contenant de l'oxygène interstitiel (ou résiduel selon qu'une précipitation ait déjà eu lieu) subit une partie des traitements thermiques avant l'étape de mise en contact avec le substrat source, tandis que le complément de traitement thermique, s'il est nécessaire, se produit pendant l'étape de collage du substrat de base et du substrat source.
É enfin dans une troisième réalisation, le substrat de base contenant de l'oxygène interstitiel (ou résiduel selon qu'une précipitation ait déjà eu lieu) subit la suite de traitements thermiques TTH HR avant les étapes finales de polissage du substrat de base.
Un autre but de l'invention est de permettre de réaliser les traitements thermiques de l'oxygène pour diminuer les lignes de glissement d'une façon moins contraignante que dans l'art antérieur.
Plus précisément, l'invention propose un procédé de fabrication d'un substrat pour la microélectronique, l'opto-électronique, et l'optique, par une technique de report de couche, du type comprenant les étapes successives suivantes: (a) implantation d'espèces à travers une surface d'un substrat source de matériau semi-conducteur, (b) collage dudit substrat source sur une couche support au niveau de ladite surface, la couche support présentant initialement une certaine quantité d'oxygène interstitiel, (c) détachement dudit substrat source au niveau de la zone implantée afin de former une couche mince, et (d) finition, le procédé comprenant en outre une série de traitements thermiques visant à précipiter de façon contrôlée tout ou partie dudit oxygène interstitiel pour aboutir à une résistance désirée à des phénomènes ultérieurs d'apparition de lignes de glissement, caractérisé en ce qu'au moins l'un de ces traitements thermiques de précipitation est intégré dans une opération du procédé choisie parmi les opérations suivantes: - traitement thermique de détachement au niveau de la zone implantée à l'étape (c) ; oxydation thermique par mise en oeuvre d'un processus d'oxydation/désoxydation à l'étape (d) ; traitement thermique de renforcement de l'interface de collage à l'étape (d).
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé de fabrication d'un substrat pour la microélectronique, l'opto-électronique et l'optique, par une technique de report de couche, du type comprenant les étapes successives suivantes: (a) implantation d'espèces à travers une surface d'un substrat source de matériau semi-conducteur, (b) collage dudit substrat source sur une couche support au niveau de ladite surface, la couche support présentant initialement une certaine quantité d'oxygène interstitiel, (c) détachement dudit substrat source au niveau de la zone implantée afin de former une couche mince, et (d) finition, le procédé comprenant une série de traitements thermiques dont au moins certains sont intégrés aux étapes qui précèdent et visant à précipiter de façon contrôlée tout ou partie dudit oxygène interstitiel, caractérisé en ce que ces traitements thermiques sont mis en oeuvre de manière à obtenir une quantité prédéterminée d'oxygène sous forme précipitée, ladite quantité prédéterminée étant choisie pour conserver dans des limites également prédéterminées l'apparition ultérieure de lignes de glissement.
On notera ici, que le terme ppma(ASTM81) désigne une partie par million d'atomes selon un spécification de mesure normalisée ASTM81.
A titre indicatif, on pourra se référer pour plus de détails à l'adresse internet suivante: www.astm.org.
Certains aspects préférés, mais non limitatifs, de ces procédés sont les suivants: la concentration initiale en oxygène interstitiel dans la couche support est comprise entre environ 12 et 14 ppma, le collage de l'étape (b) est réalisé par adhésion moléculaire, ladite série de traitements thermiques de précipitation d'oxygène interstitiel comprend au moins deux traitements thermiques à des températures différentes, - deux traitements thermiques s'effectuent dans une première gamme de températures puis dans une deuxième gamme de températures plus élevée que la première gamme, - la série de traitements thermiques comprend trois traitements dans trois gammes de températures progressivement croissantes, - le premier traitement thermique est intégré au traitement thermique de détachement au niveau de la zone implantée à l'étape (c), - le premier traitement thermique est intégré au traitement thermique de la couche support antérieurement à l'étape (b), - le premier traitement thermique est une étape complémentaire du procédé, - le deuxième traitement thermique est intégré au traitement thermique de détachement au niveau de la zone implantée à l'étape (c), - lé deuxième traitement thermique est intégré à l'oxydation thermique d'un processus d'oxydation/désoxydation à l'étape (d), - le deuxième traitement thermique est intégré au traitement thermique de renforcement de l'interface de collage à l'étape (d), ce traitement thermique de renforcement de l'interface de collage comprenant en outre une oxydation thermique d'un processus d'oxydation/désoxydation, - le troisième traitement thermique est intégré au traitement thermique de renforcement de l'interface de collage à l'étape (d), ce traitement thermique de renforcement de l'interface de collage comprenant en outre une oxydation thermique d'un processus d'oxydation/désoxydation, - le troisième traitement thermique est intégré au traitement thermique de renforcement de l'interface de collage à l'étape (d), e troisième traitement thermique est une étape complémentaire du procédé, e substrat source est en silicium monocristallin.
En outre, un aspect préféré, mais non limitatif, du deuxième aspect de l'invention est le suivant: ladite limite prédéterminée est exprimée en nombre de lignes de glissement par unité de surface, Selon un troisième aspect, l'invention propose un substrat pour la microélectroniqùe, l'optoélectronique et l'optique, comportant une couche mince semi-conductrice 22 sur une couche support 10, caractérisé en ce que la couche support est réalisée en un matériau semi-conducteur comportant une quantité contrôlée de précipités d'oxygène obtenus à partir d'oxygène interstitiel Oi, ladite quantité contrôlée de précipités d'oxygène étant choisie en fonction de conditions thermiques auxquelles le substrat est destiné à être exposé ultérieurement, de sorte que ces précipités d'oxygène confèrent à la couche support une résistance recherchée à la génération de lignes de glissement sous ces conditions.
Certains aspects préférés, mais non limitatifs, de ce substrat sont les suivants: - la couche support est constituée par du silicium obtenu par un procédé de tirage de lingot de type CZ, MCZ...
la concentration en oxygène interstitiel Oi dans la couche support est comprise entre environ 12 et 14 ppma (ASTM81), - la couche mince 22 est collée par adhésion moléculaire sur la couche support, la couche mince est en silicium monocristallin, - le substrat comprend également, entre la couche support 10 et la couche mince 22, une couche d'oxyde 30.
Ainsi, grâce à la présente invention, on met à profit l'une au moins des étapes de traitement thermique mis en oeuvre dans un procédé de fabrication conventionnel pour réaliser un traitement qui augmente la quantité de précipités d'oxygène dans la couche support (le substrat de base), et ceci de façon contrôlée et pour l'essentiel après que la couche mince ait été reportée.
A cet égard, on notera qu'il est plus aisé pour l'homme du métier de jouer sur les traitements thermiques intervenant aux étapes (c) ou (d) du procédé On réalise ainsi un substrat amélioré en termes d'apparition de lignes de glissement lors de l'exposition ultérieure à des hautes températures tout en maintenant une charge acceptable dans l'organisation générale d'un processus de fabrication industriel de ce type (durée, nombre de manipulations, nombre d'étapes, etc.).
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisations préférées de celle-ci, données à titre d'exemples non limitatifs et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma des principales étapes d'un procédé de fabrication de substrats selon l'invention, les figures 2A-2F illustrent schématiquement en coupe transversale les différents états des matériaux au cours de la mise en oeuvre du procédé, la figure 3 illustre plusieurs utilisations possibles de traitements thermiques existant dans un procédé traditionnel de type Smartcut pour la mise en oeuvre intégrée d'au moins un traitement thermique appartenant à une série de traitements thermiques de précipitation d'oxygène Oi.
En référence aux figures, et dans une première forme de réalisation du procédé selon l'invention, on prépare tout d'abord un substrat de base 10 (figure 2B) destiné à former la couche support d'un substrat SOI.
A cet effet, on fait tout d'abord croître un lingot de silicium de type CZ, MCZ ou autre type (1; figure 2A), selon la technique classique (étape 100; figure 1), à la suite de quoi ce lingot est découpé à l'étape 110, par sciage, en tranches 10 d'une épaisseur donnée (figure 2B), puis poli, selon des techniques bien connues de l'homme du métier.
Les conditions de tirage du lingot sont telles qu'il existe dans le matériau formé une certaine concentration en oxygène interstitiel.
Selon la présente invention, cette concentration doit être suffisante (de l'ordre de 12 à 14 ppma (ASTM81) dans un substrat de type CZ standard) pour garantir qu'une concentration minimum de précipités d'oxygène se forme après réalisation des traitements thermiques dédiés à cet effet.
Toutefois, il n'est pas utile que ladite concentration d'oxygène interstitiel présente initialement dans le substrat de base 10 soit aussi grande que celle devant être présente dans un substrat de base dont on désire une résistivité élevée (la valeur généralement requise pour fabriquer un substrat haute résistivité étant d'environ 25 ppma (ASTM81)).
De son côté, un substrat dit substrat source 20 (figure 2C), typiquement en silicium monocristallin, destiné à former une couche mince du substrat SOI final, est soumis, de façon classique, à une oxydation thermique de surface (étape 200), ou encore à un dépôt d'oxyde, pour former une couche d'oxyde 30, puis à une étape de création d'une zone de fragilisation 21 (figure 2D) à une profondeur donnée sous la couche d'oxyde (non représentée), de préférence par implantation d'espèces (étape 210) ; cette zone de fragilisation délimite une couche mince 22, côté oxyde, par rapport au reste 23 du substrat source 20.
Un collage par adhésion moléculaire est ensuite réalisé (étape 120; figure 2E) au niveau d'une interface de collage entre le substrat de base 10 et le substrat source 20 destiné à former la couche mince.
Une série de traitements thermiques est ensuite menée (étapes indiquées globalement en 130), ces traitements thermiques mettant ici en jeu plusieurs paliers de température.
Dans cette première forme de réalisation, trois paliers sont choisis pour réaliser simultanément le détachement de la couche mince 22 par rapport au reste du substrat source 20 au niveau de la zone de fragilisation 21, et la précipitation contrôlée de l'oxygène interstitiel Oi présent dans le substrat de base 10 de manière à aboutir à une quantité recherchée de précipités d'oxygène.
On notera ici que ces traitements thermiques peuvent également contribuer, en tant que de besoin, au renforcement de l'interface de collage entre la couche mince 22 et la couche support 10.
Un exemple typique des trois paliers évoqués ci-dessus est le suivant: un premier palier à environ 650 C, durant à peu près 2 heures, correspondant simultanément à une partie du traitement thermique de détachement au niveau de ladite zone de fragilisation 21 et à une partie du traitement thermique de précipitation d'oxygène interstitiel Oi; un deuxième palier à environ 800 C, durant à peu près 4 heures, correspondant simultanément à une oxydation thermique utilisée dans une étape de finition du substrat et la seconde partie du traitement thermique de précipitation d'oxygène résiduel Oi. Plus précisément, l'oxydation thermique fait partie d'un traitement d'oxydation sacrificielle dont le but est de constituer une couche protectrice notamment contre les agressions liées à des recuits ultérieurs; enfin un troisième palier à environ 1000 C, durant 16 heures environ, correspondant simultanément à un traitement thermique de renforcement de l'interface de collage et à la dernière partie du traitement thermique de précipitation d'oxygène résiduel Oi.
La figure 2F illustre la situation après séparation complète le long de la zone de fragilisation 21. On obtient d'un côté le substrat SOI recherché, avec la couche 10 formant support, à résistance élevée contre la formation de lignes de glissement, et la couche mince 22 formant couche mince, l'oxyde 30 réalisé sur cette dernière étant situé au niveau de l'interface de collage et formant la couche isolante de la structure.
On notera que le traitement thermique de renforcement de l'interface de collage est différent de celui utilisé de manière standard, un recuit de 2 heures à 1100 C étant couramment mis en oeuvre pour garantir une bonne qualité dudit collage.
Ainsi, dans cette forme de réalisation, on adapte le traitement de renforcement de l'interface de collage aux caractéristiques du troisième palier du traitement thermique de précipitation d'oxygène résiduel Oi.
On peut par ailleurs observer qu'avantageusement cette adaptation prend encore plus d'ampleur si ledit traitement thermique standard est précédé d'une étape d'oxydation standard définie par un traitement thermique à 950 C pendant 1 heure.
Dans ce cas la succession des étapes d'oxydation et de recuit standard est adaptée respectivement aux deux derniers paliers du traitement thermique de précipitation d'oxygène résiduel Oi.
En procédant de la sorte, la Demanderesse constate notamment que chacune des adaptations permet d'obtenir un résultat en terme de qualité équivalent aux traitements standard correspondants.
Elle remarque en outre qu'une telle mise en oeuvre amenuise dans une certaine mesure les inconvénients liés aux contraintes thermiques des traitements standard.
Par exemple, l'étape d'oxydation est mise en oeuvre à 800 C au lieu de 950 C et celle du renforcement de l'interface de collage à 1000 C au lieu de 1100 C.
Par ailleurs, malgré les avantages précités, on peut persister à vouloir faire subir au substrat ledit recuit thermique à 1100 C pendant 2 heures, le but étant par exemple d'aboutir à une qualité de collage encore meilleure que celle déjà obtenue ou encore parce que ledit recuit fait partie du cahier des charges d'un client.
Ce cas n'est aucunement exclut par le procédé selon l'invention, ledit recuit pouvant être inséré à n'importe quel moment du procédé général de fabrication du substrat, étant entendu que ledit moment sera choisi à bon escient par l'homme du métier.
La portée de cette remarque n'est d'ailleurs pas limitée à l'exemple cidessus, mais vaut pour tout traitement thermique qui aurait été adapté et intégré dans ladite suite de traitements thermiques TTH HR .
Un autre avantage de la première forme de réalisation décrite ci-dessus réside en ce que le taux d'utilisation des équipements est amélioré, le même équipement servant à la fois pour des traitements thermiques ayant des fonctions différentes.
Par ailleurs, les manipulations notamment des plaques en entrée et en sortie des fours sont minimisées.
De ces différentes améliorations, on obtient un gain de temps et de productivité sur l'ensemble du procédé de fabrication et selon le cas une réduction possible du nombre d'équipements nécessaires audit procédé.
Un autre avantage lié à l'invention réside en ce que les précipités d'oxyde, en quantité importante, qui risqueraient de s'accumuler au voisinage de l'interface de collage si les traitements thermiques de précipitation étaient effectués sur la couche support nue, et donc de compromettre la qualité du collage, sont au contraire, dans le procédé décrit ci-dessus, absorbés ou diffusés dans la couche d'oxyde adjacente, qui constitue ainsi une sorte de réservoir tampon pour les précipités indésirables que sont ceux situés à proximité de l'interface de collage.
On obtient avantageusement dans ce cas un substrat qui présente une certaine densité moyenne de précipités d'oxyde dans la masse du support, et une densité de précipités d'oxyde plus faible au voisinage de la couche d'oxyde.
Une autre variante de la présente invention consiste à utiliser un traitement thermique de détachement comportant les deux premiers paliers du traitement thermique de précipitation de l'oxygène.
Dans ce cas, le troisième palier est avantageusement combiné avec un traitement thermique de renforcement de l'interface de collage et/ou d'oxydation dans une étape de finition par oxydation sacrificielle.
Une telle variante peut être utile dans le cas notamment où le détachement nécessite plus d'énergie thermique que dans la première forme de réalisation.
A titre d'exemple et de manière non limitative, d'autres mises en oeuvre possibles de l'invention sont illustrées sur la figure 3 où les notations 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 correspondent respectivement à : - un traitement thermique de renforcement de l'interface de collage comprenant en outre une étape d'oxydation thermique d'un processus d'oxydation/désoxydation, un traitement thermique de renforcement de l'interface de collage, un traitement thermique de détachement, un recuit du substrat de base avant collage, une étape complémentaire, une oxydation thermique dans une étape de finition, un autre type de traitement.
Pour chacune d'elles, ce sont encore des étapes de traitements thermiques traditionnellement utilisées dans un procédé de type Smartcut qui sont mises à profit pour réaliser une précipitation contrôlée de l'oxygène Oi de la couche support 10 permettant de donner à celle-ci une résistance désirée à la formation de lignes de glissement lors d'expositions ultérieures à des hautes températures.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et représentée sur les dessins.
Ainsi d'autres variantes de l'invention consistent par exemple à considérer un des traitements thermiques de précipitation d'oxygène Oi dans la couche support 10 comme une étape complémentaire au procédé de fabrication du substrat.
On entend ici par étape complémentaire, une étape additionnelle audit procédé de fabrication mais qui demeure néanmoins associée judicieusement à un traitement dudit procédé.
Supposons par exemple que le premier palier, à environ 650 C, sert uniquement à une partie d'un traitement thermique de précipitation d'oxygène Oi (il s'agit donc d'une étape complémentaire), et que le deuxième palier, à environ 800 C, réalise simultanément une autre partie de ce traitement et un traitement thermique de renforcement de l'interface de collage.
Dans ce cas, l'association de ces étapes signifie notamment qu'elles sont mises en oeuvre avec le(s) même(s) équipement(s) (un four par exemple) et qu'avantageusement aucune manipulation supplémentaire n'est nécessaire (dans le cas du four, une montée en température est prévue pour réaliser sans discontinuer les traitements à 650 C et 800 C).
Une autre variante encore, consiste à modifier le nombre des paliers de la série de traitements thermiques de précipitation d'oxygène interstitiel ou à jouer sur les niveaux de températures et les durées de ces paliers.
Par exemple, par rapport aux procédés connus, il est possible de réduire des durées des paliers, car, dans le cas de la présente invention, une résistance recherchée de la couche support 10 à la génération de lignes de glissement peut être obtenue malgré la subsistance non négligeable d'une quantité d'oxygène résiduel importante à la fin de la série de traitements thermiques (c'est-à-dire alors même que la résistivité du support ne s'est pas accrue jusqu'à véritablement former un substrat HR).
Rappelons à ce sujet que c'est avant tout la quantité d'oxygène précipité qui détermine le degré de résistance à la génération de lignes de glissement, et non la quantité d'oxygène résiduel subsistant après la réalisation de la série de traitements thermiques anti-lignes de glissement.
Par conséquent, même si la diminution des durées des paliers réduit sensiblement le phénomène de précipitation, la résistance à la formation de lignes de glissement peut se trouver malgré tout satisfaisante et un gain de temps sur le procédé de fabrication est possible. La souplesse offerte par l'invention pour intégrer les traitements thermiques de précipitation dans le procédé de transfert de couche de type Smartcut en est ainsi encore accrue.
Enfin on notera qu'avantageusement, lorsque le substrat ayant subi la série de traitements thermique de précipitation d'oxygène est protégé à un degré déterminé vis-à-vis du risque de génération de lignes de glissement, des traitements thermiques de finition faisant intervenir des températures élevées, notamment des traitements de type RTA, peuvent être mis en oeuvre plus facilement.
Ces traitements thermiques de type RTA sont utilisés pour parfaire la qualité de la couche mince, notamment la rugosité de surface etl'uniformité d'épaisseur de ladite couche mince.
Claims (2)
16 REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un substrat pour la microélectronique, l'optoélectronique et l'optique, par une technique de report de couche, du type comprenant les étapes successives suivantes: (a) implantation d'espèces à travers une surface d'un substrat source de matériau semi-conducteur, (b) collage dudit substrat source sur une couche support au niveau de ladite surface, la couche support présentant initialement une certaine quantité d'oxygène interstitiel, (c) détachement dudit substrat source au niveau de la zone implantée afin de former une couche mince, et (d) finition, le procédé comprenant en outre une série de traitements thermiques visant à précipiter de façon contrôlée tout ou partie dudit oxygène interstitiel pour aboutir à une résistance désirée à des phénomènes ultérieurs d'apparition de lignes de glissement, caractérisé en ce qu'au moins l'un de ces traitements thermiques de précipitation est intégré dans une opération du procédé choisie parmi les opérations suivantes: - traitement thermique de détachement au niveau de la zone implantée à l'étape (c) ; oxydation thermique par mise en oeuvre d'un processus d'oxydation/désoxydation à l'étape (d) ; - traitement thermique de renforcement d'interface de collage à l'étape (d).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration initiale en oxygène interstitiel dans la couche support est comprise entre environ 12 et 14 ppma (ASTM81).
2867607 17 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le collage de l'étape (b) est réalisé par adhésion moléculaire.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite série de traitements thermiques de précipitation d'oxygène interstitiel comprend au moins deux traitements thermiques à des températures différentes.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux traitements thermiques s'effectuent dans une première gamme de températures puis dans une deuxième gamme de températures plus élevée que la première gamme.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite série de traitements thermiques comprend trois traitements dans trois gammes de températures progressivement croissantes.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier traitement thermique est intégré au traitement thermique de détachement au niveau de la zone implantée à l'étape (c).
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier traitement thermique est intégré au traitement thermique de la couche support antérieurement à l'étape (b).
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier traitement thermique est une étape complémentaire du procédé.
10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le deuxième traitement thermique est intégré au traitement thermique de détachement au niveau de la zone implantée à l'étape (c).
11. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le deuxième traitement thermique est intégré à l'oxydation thermique d'un processus d'oxydation/désoxydation à l'étape (d).
12. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le deuxième traitement thermique est intégré au traitement thermique de renforcement de l'interface de collage à l'étape (d), ce traitement thermique de renforcement de l'interface de collage comprenant en outre une oxydation thermique d'un processus d'oxydation/désoxydation.
13. Procédé selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le troisième traitement thermique est intégré au traitement thermique de renforcement de l'interface de collage à l'étape (d), ce traitement thermique de renforcement de l'interface de collage comprenant en outre une oxydation thermique d'un processus d'oxydation/désoxydation.
14. Procédé selon l'une des revendications 6, 7, 8, 9 et 11 caractérisé en ce que le troisième traitement thermique est intégré au 20 traitement thermique de renforcement de l'interface de collage à l'étape (d).
15. Procédé selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que le troisième traitement thermique est une étape complémentaire du procédé.
16. Procédé de fabrication d'un substrat pour la microélectronique, l'opto-électronique et l'optique, par une technique de report de couche, du type comprenant les étapes successives suivantes: (a) implantation d'espèces à travers une surface d'un substrat source de matériau semi-conducteur, (b) collage dudit substrat source sur une couche support au niveau de ladite surface, la couche support présentant initialement une certaine quantité d'oxygène interstitiel, (c) détachement dudit substrat source au niveau de la zone implantée afin de former une couche mince, et (d) finition, le procédé comprenant une série de traitements thermiques dont au moins certains sont intégrés aux étapes qui précèdent et visant à précipiter de façon contrôlée tout ou partie dudit oxygène interstitiel, caractérisé en ce que ces traitements thermiques sont mis en oeuvre de manière à obtenir une quantité prédéterminée d'oxygène sous forme précipitée, ladite quantité prédéterminée étant choisie pour conserver dans des limites également prédéterminées l'apparition ultérieure de lignes de glissement.
17. Procédé selon la revendication 16 caractérisé en ce que la concentration initiale en oxygène interstitiel dans la couche support est comprise entre environ 12 et 14 newppma.
18. Procédé selon l'une des revendications 16 et 17, caractérisé en ce que le collage de l'étape (b) est réalisé par adhésion moléculaire.
19. Procédé selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que ladite série de traitements thermiques de précipitation d'oxygène interstitiel comprend au moins deux traitements thermiques à des températures différentes.
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que deux traitements thermiques s'effectuent dans une première gamme de températures puis dans une deuxième gamme de températures plus élevée que la première gamme.
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que la série de traitements thermiques comprend trois traitements dans trois gammes de températures progressivement croissantes.
22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le premier traitement thermique est intégré au traitement thermique de détachement au niveau de la zone implantée à l'étape (c).
23. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le premier traitement thermique est intégré au traitement thermique de la couche support antérieurement à l'étape (b).
24. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le premier traitement thermique est une étape complémentaire du procédé.
25. Procédé selon l'une des revendications 21 à 24, caractérisé en ce que le deuxième traitement thermique est intégré à un traitement thermique de détachement au niveau de la zone implantée à l'étape (c).
26. Procédé selon l'une des revendications 21 à 24, caractérisé en ce que le deuxième traitement thermique est intégré à l'oxydation thermique d'un processus d'oxydation/désoxydation à l'étape (d).
27. Procédé selon l'une des revendications 21 à 24, caractérisé en ce que le deuxième traitement thermique est intégré au traitement thermique de renforcement de l'interface de collage à l'étape (d), ce traitement thermique de renforcement de l'interface de collage comprenant en outre une oxydation thermique d'un processus d'oxydation/désoxydation.
28. Procédé selon l'une des revendications 21 à 25, caractérisé en ce que le troisième traitement thermique est intégré au traitement thermique de renforcement de l'interface de collage à l'étape (d), ce traitement thermique de renforcement de l'interface de collage comprenant en outre une oxydation thermique d'un processus d'oxydation/désoxydation.
29. Procédé selon l'une des revendications 21, 22, 23, 24 et 26 caractérisé en ce que le troisième traitement thermique est intégré au traitement thermique de renforcement de l'interface de collage à l'étape (d).
30. Procédé selon l'une des revendications 21 à 27, caractérisé en ce que le troisième traitement thermique est une étape complémentaire du procédé.
31. Procédé selon l'une des revendications 16 à 30, caractérisé en ce que ladite limite prédéterminée est exprimée en nombre de lignes de glissement par unité de surface.
32. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat source est en silicium monocristallin.
33. Substrat pour la microélectronique, l'opto-électronique et l'optique, comportant une couche mince semi-conductrice 22 sur une couche support 10, caractérisé en ce que la couche support est réalisée en un matériau semiconducteur comportant une quantité contrôlée de précipités d'oxygène obtenus à partir d'oxygène interstitiel Oi, ladite quantité contrôlée de précipités d'oxygène étant choisie en fonction de conditions thermiques auxquelles le substrat est destiné à être exposé ultérieurement, de sorte que ces précipités d'oxygène confèrent à la couche support une résistance recherchée à la génération de lignes de glissement sous ces conditions.
34. Substrat selon la revendication 33, caractérisé en ce que la couche support est constituée par du silicium obtenu par un procédé de tirage de lingot de type CZ, MCZ....
35. Substrat selon la revendication 34, caractérisé en ce que la concentration en oxygène interstitiel Oi dans la couche support est comprise entre environ 12 et 14 ppma (ASTM81).
36. Substrat selon l'une des revendications 33 à 35, caractérisé en ce que la couche mince 22 est collée par adhésion moléculaire sur la couche support.
37. Substrat selon l'une des revendications 33 à 36, caractérisé en ce que la couche mince est en silicium monocristallin.
38. Substrat selon l'une des revendications 33 à 37, caractérisé en ce qu'il comprend également, entre la couche support 10 et la couche mince 22, une couche d'oxyde 30.
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