FR2880988A1 - TRAITEMENT D'UNE COUCHE EN SI1-yGEy PRELEVEE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de formation d'une structure (30) comprenant une couche prélevée (2) à partir d'une plaque donneuse (10), la plaque donneuse (10) comprenant avant prélèvement une première couche (1) en Si1-xGex et une deuxième couche (2) sur la première couche (1) en Si1-yGey (x, y étant respectivement compris entre 0 et 1, et x étant différent de y), le procédé comprenant les étapes suivantes :(a) implantation d'espèces atomiques pour former une zone de fragilisation (4) sous la deuxième couche (2) ;(b) collage de la plaque donneuse (10) à une plaque réceptrice (20) ;(c) apport d'énergie pour détacher les couches prélevées (1' et 2) de la plaque donneuse (10) au niveau de la zone de fragilisation (4) ;(d) recuit thermique rapide (encore appelé RTA) mis en oeuvre à une température égale ou supérieure à environ 1000°C pendant une durée ne dépassant pas 5 minutes ;(e) gravure sélective de la partie restante de la première couche (1') vis à vis de la deuxième couche (2).
Description
La présente invention concerne un procédé de formation d'une structure
comprenant une couche prélevée en matériau semi-conducteur à partir d'une plaque donneuse, la plaque donneuse comprenant avant prélèvement une première couche en Si1_XGe, et une deuxième couche en
Sii_yGey sur la première couche (x, y étant respectivement compris entre 0 et 1, et x étant différent de y), le procédé comprenant les étapes successives suivantes: (a) implantation d'espèces atomiques pour former une zone de fragilisation sous la deuxième couche; io (b) collage de la plaque donneuse à une plaque réceptrice; (c) apport d'énergie thermique et/ou mécanique pour détacher la couche prélevée de la plaque donneuse au niveau de la zone de fragilisation; (d) traitement de la couche prélevée.
Ce type de prélèvement de couches utilise la technique Smart-Cut , bien connue de l'homme du métier. Un exemple de mise en oeuvre d'un tel procédé de prélèvement est notamment décrit dans le document US2004/0053477 dans lequel la deuxième couche présente une structure cristallographique contrainte élastiquement par celle de la première couché.
L'étape (d) de traitement des couches prélevées est souvent nécessaire à mettre en oeuvre pour retirer des zones défectueuses et réduire la rugosité présente en surface et qui sont principalement issues de la mise en oeuvre des étapes (a) et (c). La zone défectueuse a une épaisseur se situant typiquement autour de 150 nm pour une implantation atomique d'hydrogène.
On pourra par exemple mettre en oeuvre un polissage mécanique ou une planarisation mécano-chimique ( CMP ) pour rattraper la rugosité de surface, et/ou des étapes d'oxydation sacrificielle des zones défectueuses.
Le collage selon l'étape (b) étant classiquement réalisé par l'intermédiaire d'une couche en matériau isolant électrique, on pourra ainsi réaliser une structure semiconducteur-sur-isolant, telle qu'une structure Sil_)(Gex / Sii_yGey sur isolant.
Comme divulgué dans US2004/0053477, une étape ultérieure à l'étape (d) peut être mise en oeuvre de sorte à retirer la partie restante de la première couche, pour n'en conserver alors que la deuxième couche sur la plaque réceptrice. On pourra ainsi réaliser une structure Si1_yGey sur isolant.
L'opération de retrait de la partie restante de la première couche peut être réalisée efficacement par gravure chimique sélective en employant des agents de gravure adaptés. La gravure chimique sélective permet notamment d'obtenir au final la couche souhaitée avec une bonne qualité de surface, sans risquer de trop l'endommager (ce qui pourrait être le cas si io on mettait en oeuvre un unique polissage).
Cependant, la gravure chimique sélective nécessite une préparation préalable de la surface de gravure, typiquement réalisée par des moyens mécaniques de polissage. En effet, cette préparation à la gravure reste nécessaire pour diminuer la rugosité importante qui pourrait par la suite provoquer une gravure localement trop inhomogène apte à créer des défauts traversants ou trous dans la deuxième couche.
Or les actions successives d'un polissage et d'une gravure chimique rendent l'étape de finition post-détachement (ainsi que l'ensemble du procédé de prélèvement) longue, complexe et coûteuse d'un point de vue économique.
En outre, la gravure chimique peut dans certains cas amener des problèmes de décollement au moins partiel de l'interface de collage. En effet elle peut en particulier délaminer en bord la couche de collage, c'est à dire attaquer cette dernière au niveau de son affleurement par la tranche de la structure réalisée. On pourra citer par exemple le cas d'un traitement HF sur une structure sSOI ( strained Silicon On Insulator ) comprenant du SiO2 enterré sous le Si contraint, ou le cas d'un traitement H2O2:HF:HAc (HAc étant l'abréviation d'acide acétique) sur une structure sSi/SiGeOI ( strained Silicon on SiGe On Insulator ), où les couches de SiGe et de SiO2 enterrées sont susceptibles d'être gravées sous la couche de Si contraint.
Les résultats obtenus en terme de qualité du produit final ne sont donc pas satisfaisants.
Une alternative qui pourrait être envisagée pour contourner ce dernier problème serait de diluer plus fortement les agents de gravure de sorte à pouvoir mieux contrôler leur action. Mais cette solution n'est pas satisfaisante car elle ne résout pas totalement le problème de délamination en allongeant sensiblement la durée du procédé.
Une autre solution qui pourrait être envisagée serait de renforcer l'interface de collage avant la gravure, de sorte à rendre cette interface plus io résistante aux agents chimiques. A cet effet, un traitement thermique de stabilisation post-détachement à environ 1000 C ou plus pendant quelques heures pourrait être envisagé.
Cependant, cette solution bien connue dans la réalisation de structure SOI ( Silicon On Insulator ), n'est pas adaptée au cas du transfert de couches hétérogènes en Sii_XGex et en Sii_yGey. En effet, un tel traitement thermique entraîne la diffusion de Ge de la couche possédant la teneur en Ge la plus forte vers la couche possédant la teneur en Ge la plus faible, tendant ainsi à homogénéiser la teneur en Ge dans l'ensemble des deux couches, et ainsi à ne plus différencier les propriétés physiques et électriques des deux couches.
Or, si les deux couches deviennent ainsi essentiellement identiques, la gravure ultérieure ne pourra plus être sélective.
De plus, il est souvent souhaitable d'éviter toute diffusion d'une couche à l'autre. C'est notamment le cas lorsque la deuxième couche est en Si contraint (i.e. y = 0) et qu'on souhaite au final obtenir une structure sSOI pour bénéficier pleinement des propriétés électriques d'une telle structure (i.e. mobilité des charges accruées).
Ainsi, la température de traitement est limitée par la diffusion du Ge d'une couche à l'autre (cette diffusion débutant typiquement autour de 800 C), et le renforcement réalisé à basse température ne peut alors être que partiel. Le problème de délamination subsiste donc.
Un objectif de l'invention est d'éviter la délamination en bord de la couche de collage lors de la mise en oeuvre d'une gravure chimique de finition.
Un autre objectif de l'invention est de diminuer la durée, le coût économique, et le nombre des moyens de traitement, après l'étape (c), des couches prélevées, et en particulier ne plus utiliser de moyens mécaniques de polissage.
Un autre objectif de l'invention est de réaliser une structure, telle qu'une structure semiconducteur sur isolant, comprenant une couche io prélevée incluant un matériau moins stable que le Si, tel que le Si contraint ou le SiGe.
Un autre objectif de l'invention est de diminuer la quantité de matière sacrifiée lors du traitement de la couche prélevée.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une méthode simple de traitement de la couche prélevée et s'intégrant facilement dans l'ensemble du procédé de prélèvement utilisant la technique Smart-Cut .
La présente invention tente de pallier ces problèmes en proposant selon un premier aspect, un procédé de formation d'une structure comprenant une couche prélevée à partir d'une plaque donneuse, la plaque donneuse comprenant avant prélèvement une première couche en Si1,Gex et une deuxième couche sur la première couche en Sii_yGey (x, y étant respectivement compris entre 0 et 1, et x étant différent de y), le procédé comprenant les étapes suivantes: (a) implantation d'espèces atomiques pour former une zone de 25 fragilisation sous la deuxième couche; (b) collage de la plaque donneuse à une plaque réceptrice; (c) apport d'énergie pour détacher les couches prélevées de la plaque donneuse au niveau de la zone de fragilisation; (d) recuit thermique rapide (encore appelé RTA) mis en oeuvre à une 30 température égale ou supérieure à environ 1000 C pendant une durée ne dépassant pas 5 minutes; (e) gravure sélective de la partie restante de la première couche vis à vis de la deuxième couche.
D'autres caractéristiques possibles de l'invention sont: - l'étape (d) est mise en oeuvre à une température comprise entre environ 5 1000 C et environ 1200 C pendant environ 10 secondes à environ 30 secondes; l'étape (d) est mise en oeuvre à une température autour de 1100 C pendant environ 10 secondes; - l'étape (d) est mise en oeuvre sous atmosphère réductrice; io - l'étape (d) est mise en oeuvre sous atmosphère réductrice d'argon et d'hydrogène ou sous atmosphère réductrice d'argon; - une oxydation sacrificielle d'une partie de la première couche est mise en oeuvre entre l'étape (c) et l'étape (d) ; - une activation plasma d'au moins une surface de collage est mise en is oeuvre avant l'étape (b) ; un traitement thermique de plus de 30 minutes environ et apte à renforcer le collage est en outre mis en oeuvre après l'étape (b) ; - les espèces atomiques implantées lors de l'étape (a) sont constituées d'un seul élément atomique; - les espèces atomiques implantées lors de l'étape (a) comprennent deux éléments atomiques distincts, l'étape (a) étant ainsi une co-implantation; - après l'étape (c), le procédé ne comprend pas la mise en oeuvre de moyens mécaniques de polissage; - le procédé comprend en outre, après l'étape (e), une croissance cristalline de Sii_yGey sur la deuxième couche pour épaissir cette dernière; - la deuxième couche est en Si1_yGey contraint élastiquement; - la plaque donneuse comprend en outre une troisième couche en Sil_ )(Gex sur la deuxième couche; - la plaque donneuse comprend un substrat support en Si massif, une 30 structure tampon en SiGe, et une structure multicouche comprenant alternativement des premières couches en Si1,Gex et des deuxièmes couches en Si,_yGey contraint, de sorte à pouvoir réaliser une pluralité de prélèvements à partir de la même plaque donneuse; - chaque couche en Sii_yGey contraint a une épaisseur plus grande que l'épaisseur critique d'équilibre; - le procédé comprend en outre, avant l'étape (b), une étape de formation d'une couche de collage sur la plaque donneuse (10) et/ou sur la plaque réceptrice, la couche de collage comprenant un matériau isolant électriquement, tel que par exemple du SiO2, du Si3N4 ou du SiXOyNZ.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose une application dudit lo procédé de formation d'une structure, à la formation d'une structure semiconducteur-sur-isolant.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de mise en oeuvre de procédés préférés de celle-ci, donnés à titre d'exemples non limitatif et faits en référence aux dessins annexés pour lesquels: Les figures 1a à 1f représentent schématiquement les différentes étapes d'un procédé selon l'invention pour former une structure comprenant une couche prélevée par Smart-Cut .
Les figures 2a et 2b représentent schématiquement une première variante selon l'invention.
Les figures 3a et 3b représentent schématiquement une deuxième variante selon l'invention.
La figure 4 représente des résultats de mesures réalisées par spectrométrie de masse d'ions secondaires permettant de déterminer la concentration de germanium dans une couche de silicium contraint prélevée selon l'invention, comparés à des concentrations de germanium dans du Si (non contraint) calculées à partir de constantes de diffusion de la littérature.
La figure 5 représente une étude comparative des coefficients de diffusion de germanium dans une couche de silicium non contraint et dans une couche de silicium contraint.
Nous représentons ci-dessous des exemples de mises en oeuvre de procédés selon l'invention, ainsi que d'applications selon l'invention, basés sur des couches prélevées par Smart-Cut en matériau ou en alliage de type IV, et en particulier en Si et en SiGe.
En référence aux figures la à 1 e, est illustré un premier procédé de prélèvement d'une première couche 1 en Sii_xGex (avec x E [0;1]) et d'une deuxième couche 2 en Sii_yGey (avec y e [0;1] et y x), à partir d'une plaque donneuse 10, pour les transférer sur une plaque réceptrice 20, selon l'invention.
En référence à la figure la, une plaque donneuse 10, comprenant la première couche 1 en Si,_xGex et la deuxième couche 2 en Si1_yGey à io prélever, est illustrée.
De manière classique, une plaque donneuse 10 incluant du Si1_xGex, comprend un substrat 5 massif en Si sur lequel a été formée, par exemple par croissance cristalline, une structure tampon en SiGe (non représentée) composée de différentes couches. En particulier, cette dernière peut avoir is une évolution graduelle en épaisseur de sa composition en Ge, allant de 0% au niveau du substrat massif en Si jusqu'à environ 100x% au niveau de l'interface avec la première couche 1 en Si1_xGex (elle aussi préférentiellement formée par croissance cristalline). L'épaisseur pour la couche Si1_xGex peut par exemple être choisie autour de 1 micromètre.
Une deuxième couche 2 en Si1_yGey est formée sur la première couche 1 en Si1_xGex. Dans un premier cas, la croissance de la deuxième couche 2 est réalisée in situ, directement en continuité de la formation de la première couche 1. Dans un deuxième cas, la croissance de la deuxième couche 2 est réalisée après une légère étape de préparation de surface de la première couche 1, par exemple par polissage CMP.
La deuxième couche 2 est avantageusement formée par épitaxie en utilisant les techniques connues telles que les techniques CVD et MBE (abréviations respectives de Chemical Vapor Deposition et Molecular Beam Epitaxy ). Ainsi, pour une première couche 1 en Sio,8Geo,2 et une deuxième couche 2 en Si contraint (i.e. y = 0), on pourra former une deuxième couche 2 ayant une épaisseur comprise entre environ 100 Angstrôms et environ 800 Angstrôms.
Etant donné que la concentration en silicium dans les deux couches 1 et 2 est différente, la deuxième couche 2 est alors contrainte par la première couche 1 de façon à rendre son paramètre de maille sensiblement identique à celui de son substrat de croissance et présenter ainsi des contraintes élastiques internes. Ces contraintes internes sont en tension si la teneur en silicium dans l'alliage de la deuxième couche 2 est supérieure à celle de la première couche 1, et elles sont en compression dans le cas io contraire. II est nécessaire de former une deuxième couche 2 assez mince: une épaisseur de couche trop importante, supérieure à une épaisseur critique d'équilibre, provoquerait en effet une relaxation de la contrainte dans l'épaisseur de ce film vers le paramètre de maille nominal du Sii_yGey et/ou une génération de défauts. On pourra se référer au document intitulé "High-mobility Si and Ge structures" de Friedrich Scheler ("Semiconductor Science Technology" 12 (1997) 1515-1549) pour plus de précisions à ce sujet.
Toutefois, dans le cas particulier d'un dépôt de matériau contraint à une température suffisamment basse, il peut devenir possible de former une telle deuxième couche contrainte 2 ayant une épaisseur supérieure à l'épaisseur critique d'équilibre (discuté plus loin).
En référence à la figure 1 b, une zone de fragilisation 4 est ensuite formée dans la plaque donneuse 10 sous la deuxième couche 2. En particulier, cette implantation peut être faite dans la première couche 1 en Si1_xGex (tel que représenté sur la figure lb).
Cette zone de fragilisation 4 est formée par implantation d'espèces atomiques dont le dosage, la nature, et l'énergie sont choisis de sorte à déterminer une profondeur d'implant et un niveau de fragilisation. En particulier, l'énergie de l'implantation est déterminée de sorte que la zone de fragilisation se forme en dessous de la deuxième couche 2. Pour une première couche 1 d'épaisseur d'environ 0,5 micrornètre ou plus et une deuxième couche 2 d'épaisseur comprise entre environ 100 Angstrôms et environ 800 Angstrôms, par exemple d'environ 200 Angstrôms, on pourra former cette zone de fragilisation 4 entre environ 1 500 Angstrôms et environ 3 000 Angstrôms, et plus particulièrement à environ 2 000 Angstrôms.
On pourra par exemple mettre en oeuvre une implantation d'espèces hydrogène à une énergie comprise entre 20 et 80 keV et une dose comprise entre 3.1016 et 10.1016 atomes/cm2, plus particulièrement une énergie autour de 30 keV et une dose autour de 6.1016 atomes/cm2. On pourra ainsi obtenir une profondeur d'implant de l'ordre de 1 000 à 5 000 Angstrôms.
io Optionnellement, les paramètres déterminant l'implantation d'espèces atomiques sont ajustés de sorte à minimiser les rugosités apparaissant au niveau de la zone de fragilisation 4 après détachement. En effet, l'ampleur des rugosités post-détachement est en partie liée à ces derniers paramètres. Ainsi, on pourra choisir de mettre en oeuvre une coimplantation d'espèces atomiques, telle que par exemple une coimplantation d'hydrogène, et d'hélium ou d'Argon ou d'un autre gaz inerte. Dans le cas d'une co-implantation, il a en effet été remarqué que la zone de fragilisation 4 est souvent plus fine que dans le cas d'une simple implantation (voir en particulier FR 04/09980 pour plus de précisions).
Ainsi, pour une co-implantation avec de l'hélium à environ 1. 1016/cm2 et une énergie comprise entre 20 et 80 Kev et de l'hydrogène à 1. 1016/cm2 et une énergie comprise entre 20 et 80 Kev, on pourra obtenir une profondeur d'implant de l'ordre de 1 000 à 5 000 Angstrôms.
En référence à la figure 1 c, une étape de collage d'une plaque 25 réceptrice 20 avec la face de la plaque donneuse 10 ayant subi la coimplantation, est mise en oeuvre.
La plaque réceptrice 20 peut être en Si massif ou en d'autres matériaux,, Antérieurement à l'étape de collage, une couche de collage pourra être formée, telle qu'une couche comprenant du SiO2, du Si3N4, du SixOyNZ sur l'une et/ou l'autre des surfaces respectives à coller. La technique employée pour former cette couche de collage pourra être un dépôt, afin d'éviter toute détérioration des contraintes dans la deuxième couche 2 ou toute diffusion conséquente dans la première couche 1.
Antérieurement à la mise en contact de la plaque réceptrice 20 avec la plaque donneuse 10, une préparation d'au moins une des surfaces à coller peut éventuellement être mise en oeuvre, en employant les techniques connues de nettoyage et de préparation de surface telles que des solutions SC1 et SC2, des solutions ozonées, ou autres.
Le collage en tant que tel peut être en premier lieu réalisé par adhésion moléculaire, en prenant en compte l'hydrophilie que présente io chacune des deux surfaces à coller.
On pourra aussi mettre en oeuvre une activation plasma d'une ou des deux surfaces de collage juste avant de réaliser le collage, permettant principalement de renforcer la future interface de collage sans mettre en oeuvre de traitement thermique haute température. En particulier, is l'activation plasma peut être mise en ceuvre pour qu'au final, après collage et après prélèvement, l'énergie de collage soit supérieure ou égale à environ 0,8 J/m2. Le plasma peut être par exemple obtenu à partir d'un gaz inerte, comme l'Ar ou le N2, ou à partir d'un gaz oxydant, comme l'O2.
Eventuellement, un traitement thermique de recuit à basse température (inférieur ou égal à 800 C) peut être mis en oeuvre avant collage, de sorte à renforcer encore plus l'interface de collage.
En référence à la figure 1d, un détachement des couches prélevées au niveau de la zone de fragilisation 4 est réalisée grâce à un apport d'énergie thermique et/ou d'énergie mécanique, suffisant pour casser les liaisons faibles au niveau de la zone de fragilisation 4, et ainsi détacher la plaque donneuse 10 en une première partie 10' comprenant un reste de la première couche 1" et en une deuxième partie 30 comprenant l'autre partie de la première couche 1' et la deuxième couche 2. Cette énergie thermique peut alors être suffisante pour provoquer, au niveau de la zone de fragilisation 4, des effets thermiques sur les espèces gazeuses qui y sont enfermées provoquant la rupture des liaisons faibles.
Le détachement pourra être obtenue à des températures comprises entre environ 300 C et environ 600 C pendant des temps plus ou moins longs selon que, respectivement, la température est moins ou plus élevée.
On pourra par exemple mettre en oeuvre, pour une couche à prélever en Sii_xGex et en Si1_yGey, un traitement thermique à une température d'environ 500 C à environ 600 C pendant une durée pouvant aller de 15 à 30 minutes jusqu'à 2 heures, et plus particulièrement autour de 600 C.
Dans le cas où le détachement est réalisé uniquement par traitement thermique, cela peut permettre de réaliser le détachement sans io nécessairement retirer le contact avec la partie restante de la plaque donneuse 10'.
Dans ce dernier cas, et optionnellement, on pourra réaliser un nouveau traitement thermique directement à la suite du détachement, sans sortir les plaques du four (dans lequel a eu lieu le traitement thermique de détachement), et sans effectuer de manipulations supplémentaires qui représenteraient une perte de temps, et nécessiteraient d'utiliser un matériel approprié. En outre, la partie restante de la plaque donneuse 10' offre une protection aux première et deuxième couches 1' et 2 prélevées contre d'éventuels contaminants, oxydants, ou autres espèces, ce qui offre la possibilité de mettre en oeuvre le nouveau traitement thermique dans des atmosphères diverses.
Un traitement thermique pourra aussi tout à fait s'effectuer après que les plaques aient été physiquement séparées (et sorties du four de détachement). Ce traitement thermique peut être mis en oeuvre en complément ou en remplacement de l'activation plasma éventuellement mise en oeuvre avant collage. Dans tous les cas, le traitement thermique de renforcement de l'interface de collage 6 est réalisé à une température comprise entre environ 350 C et environ 800 C, en particulier entre environ 350 C et environ 700 C, en particulier à environ 600 C, maintenue pendant environ 30 minutes à environ 4 heures, et est mis en oeuvre de sorte à renforcer suffisamment le collage (et empêcher donc des risques de délamination en bord lors de la gravure sélective qui sera mise en oeuvre après prélèvement).
Selon l'invention, on met ensuite en oeuvre, après détachement, avec ou sans la précédente étape de renforcement de l'interface de collage, un s recuit thermique rapide (encore appelé RTA, de l'anglo-saxon Rapid Thermal Annealing ) mis en oeuvre à une température supérieure ou égale à environ 1000 C, pendant une durée n'excédant pas environ 5 minutes.
Ce RTA est préférentiellement réalisé sous atmosphère réductrice, telle qu'une atmosphère d'Argon et d'Hydrogène ou d'Argon uniquement.
io Par exemple, on pourra mettre en oeuvre un tel RTA entre environ 1000 C et environ 1200 C pendant environ 10 à environ 30 secondes, en particulier à environ 1100 C pendant environ 10s.
Cette température de 1000 C ou plus est une température qui est classiquement non employée lorsqu'on est en présence de deux couches 1 is et 2 ayant des concentrations de Ge différentes. En effet, il a été reconnu (voir par exemple le document de M. Griglione et coll. intitulé Diffusion of Ge in Si1_xGex/Si single quantum wells in inert and oxidazing ambients (Journal of Applied Physics, vol. 88, n 3, 1er août 2000)) que des traitements thermiques effectués à ces températures entraînaient la diffusion de Ge de la couche possédant la teneur en Ge la plus forte vers la couche possédant la teneur en Ge la plus faible, tendant ainsi à homogénéiser la teneur en Ge dans l'ensemble des deux couches, et ainsi à ne plus différencier les propriétés physiques et électriques des deux couches. Cette diffusion n'est pas souhaitée dans le cadre de l'invention, ainsi que dans la plupart des procédés classiques, notamment parce qu'une différentiation des couches 1' et 2 va permettre de mettre en oeuvre ultérieurement une gravure sélective de la première couche 1' vis à vis de la deuxième couche 2. C'est pourquoi les procédés connus, comme il a été précisé plus haut, ont été mis en oeuvre au moyen de techniques permettant de rester en dessous de 1000 C, et plus particulièrement en dessous de 800 C (voir en particulier FR 04/09980).
La Demanderesse a cependant réalisé des séries d'études sur des structures Si1_,Gex / Sii_yGey contraint / SiO2 / plaque en Si massif obtenues juste après détachement, montrant que la diffusion de Ge lors d'un traitement à 800 C ou plus n'est pas aussi marquée que ce qui était avancée. Notamment, la Demanderesse a mis en évidence qu'un RTA tel que précédemment décrit peut être ainsi mis en oeuvre sans que la diffusion entre la première couche 1' et la deuxième couche 2 soit conséquente.
En référence à la figure 4, est représentée une série de ces résultats obtenus par la Demanderesse.
io Les mesures ont été effectuées sur des structures 30 chacune similaire à la structure 30 représentée sur la figure le, obtenue après détachement des couches prélevées et 2. La première couche 1' était, dans le cadre de cette étude, de 20 % de germanium (i.e. x = 0,2) et d'une épaisseur d'environ 200 Angstrôms, et la deuxième couche 2 était en is silicium contraint (i.e. y = 0) et d'une épaisseur environ égale à 200 Angstrôms.
L'axe des abscisses du graphique de la figure 4 représente la profondeur sondée dans les échantillons testés, à partir de la surface libre de la première couche 1'.
La figure 4 est divisée en une partie gauche 1' représentant la première couche 1' et une partie droite 2 représentant la deuxième couche 2, séparées par un trait vertical 12 représentant l'interface entre la première couche 1' et la deuxième couche 2.
L'axe des y de la figure 4 représente la concentration de 25 germanium trouvée au moyen des mesures.
Les mesures ont été réalisées par spectrométrie de masse d'ions secondaires sur trois échantillons, après que ceux-ci aient subi des traitements thermiques à des températures de 750 C, 800 C et 850 C pendant quatre heures, et les résultats de mesures respectifs étant représentés par les profils de diffusion 62, 63 et 64.
Conformément à ce qui a déjà été observé dans l'état de la technique, on observe que plus on augmente la température autour de 800 C, plus la diffusion de germanium se fait dans la profondeur de la couche 2 de silicium sous-jacente à la couche 1' de Sio,8Geo,2.
La figure 4 comprend en outre des profils de diffusion calculés de façon théorique à partir des données fournies dans le document de M. Griglione et coll. intitulé Diffusion of Ge in Sii_XGex/Si single quantum wells in inert and oxidazing ambients (Journal of Applied Physics, vol. 88, n 3, 1er août 2000), dans lequel une étude d'une couche de silicium relaxé/Sio,55Geo,15 a été réalisée. Les profils de diffusion 52, 53, 54 sont alors trouvés après avoir intégré dans les calculs des traitements io thermiques, à des températures respectives de 750 C, 800 C, 850 C pendant quatre heures.
En comparant respectivement les profils de diffusion mesurés 62, 63, 64 et théoriques correspondants 52, 53, 54, on constate qu'on trouve nettement moins de Ge dans la deuxième couche 2 en Si contraint en éloignement de l'interface 12 avec la première couche 1' dans le cadre des mesures effectuées par la Demanderesse, que dans le cas théorique d'une deuxièmecouche 2 en Si relaxé. Cette différence de concentration de Ge entre les mesures et la théorie est d'ailleurs d'autant plus importante que l'on s'éloigne de l'interface 12 entre les deux couches. C'est notamment à partir d'une profondeur d'environ 10 Angstrôms sous l'interface 12 que les différences entre la théorie et les mesures deviennent sensibles. Ces différences sont résumées dans le tableau ci- dessous, donnant les rapports entre les concentrations de Ge calculées en théorie et les concentrations de Ge mesurées par la Demanderesse: Profondeur 220 Angstrôms 230 Angstrôms 250 Angstrôms Traitement 1 /9 1 /70 1 /600 thermique à 800 C Traitement 1 /2 1 /6 1 /25 thermique à 850 C Les différences entre la théorie et les mesures dans le cas d'un traitement thermique effectué préalablement à 750 C, sont moins importantes lorsqu'on compare les profils de diffusion 62 et 52. En outre, une mesure sur un échantillon n'ayant: pas subi de traitement thermique a donné un profil de diffusion quasiment identique à celui donné sur un échantillon traité à 750 C. La Demanderesse a ainsi confirmé que le profil de diffusion ne change pas sensiblement entre la température ambiante et 750 C.
En revanche, la Demanderesse a montré que les profils de diffusion io 62 et 63 tendent à se rapprocher davantage du profil initial (après épitaxie) que les profils de diffusion donnés dans l'état de la technique (i.e. profils de diffusion 53, 54).
En référence à la figure 5, la Demanderesse a calculé le coefficient de diffusion D (en centimètres carré par seconde) (i.e. l'axe des y) selon la is température du traitement thermique effectué sur les échantillons (l'axe des abscisses représentant l'inverse de la température T en Kelvin multiplié par 10 000).
Les points 83 et 84 représentent respectivement les coefficients de diffusion trouvés à partir des profils rnesurés de diffusion 63 et 64 de la figure 3. Les points 73 et 74 ont été trouvés par Griglione (voir la référence du document ci-dessus) et correspondent à des diffusions trouvées après traitements thermiques respectifs à 800 C et 850 C pendant quatre heures.
On constate alors que les coefficients de diffusion dans la deuxième couche 2 en Si contraint sont de l'ordre de quatre fois plus faible que dans une deuxième couche 2 en Si relaxé, aux températures considérées.
Les résultats obtenus par la Demanderesse montrent ainsi que la diffusion de Ge est étonnement réduite dans le cas d'une deuxième couche 2 en Si contraint par rapport au cas où elle serait en Si relaxé. Des traitements thermiques post-détachement réalisés à des températures supérieures aux températures classiquement employées peuvent alors être envisagés.
2880988 16 La Demanderesse a ainsi mis en oeuvre des recuits thermiques rapides à haute température (RTA) selon l'invention, et a alors mis en évidence que leurs influences sur la diffusion de germanium dans la deuxième couche 2 de Si contraint étaient bien moindres que ce qui aurait été déduit de l'enseignement technique antérieur.
La mise en oeuvre d'un RTA permet alors à la fois de réduire la rugosité post-détachement avant la gravure sélective, et de stabiliser suffisamment l'interface de collage pour limiter les problèmes de délamination lors de cette gravure sélective.
Cette dernière rugosité post-détachement a pu être auparavant limitée en ayant adapté au préalable les conditions d'implantation, comme vu précédemment (co implantation H et He), et/ou un recuit de fracture à 600 C, de manière à réduire la rugosité.
En outre, le RTA peut conduire à un encapsulement de la couche d'oxyde par effet de lissage de la couche de SiGe sur les bords de plaque, tel que décrit dans le document FR 03/02623, ce qui tend à limiter encore d'avantage les problèmes de délamlination au niveau de l'interface au moment de la gravure sélective.
Eventuellement, on pourra mettre en oeuvre, préalablement au RTA, une oxydation sacrificielle d'une partie de la première couche 1', qui aura alors pour effet de réduire l'épaisseur de Si1_xGex à retirer par gravure et de diminuer encore les rugosités avant la mise en oeuvre du RTA.
Cette oxydation sacrificielle est mise en oeuvre par exemple à une température inférieure à 650 C. L'épaisseur retirée peut se situer autour de 25 500 â à 1500 A, préférentiellement autour de 1000 À, selon l'épaisseur de la première couche restante 1'.
En référence à la figure 1f, la première couche 1' de Si1_xGex est éventuellement enlevée afin d'obtenir une structure finale Si1_yGey contraint sur isolant. On pourra ensuite éventuellement épaissir l'épaisseur de Sil_ yGey contraint par épitaxie.
Pour enlever sélectivement la couche 1' en Sii_XGex, on pourra mettre en oeuvre une gravure chimique sélective en employant des agents chimiques adaptés aux matériaux en présence.
Ainsi, selon un premier exemple, la deuxième couche 2 est en Si contraint (i.e. y = 0), on pourra alors utiliser du HF:H2O2:CH3COOH, du SC1 (NH4OH / H2O2 / H2O), ou HNA (HF/HNO3/H2O) pour enlever le reliquat de la première couche 1' Aussi, une sélectivité d'environ 40:1 entre le SiGe et le sSi peut être obtenue avec du CH3COOH/H2O2/HF.
io Un exemple de concentration qui peut être choisie pour le CH3COOH/H2O2/HF est 4:3:0.25, et pour le SC1 est 1:1:5.
Le temps de gravure est directement corrélé avec la vitesse de la gravure. II est typiquement d'environ 5 minutes pour 800À à graver avec du CH3COOH/H2O2/HF.
Ainsi, selon un deuxième exemple, la première couche 1' a une concentration de Ge inférieure ou égale à 20% (i.e. x <_0,2) et la deuxième couche 2 a une concentration de Ge supérieure à 25% (i.e. y > _0,25), on pourra alors utiliser du TMAH ou du KOH pour enlever le reliquat de la première couche 1'.
Ainsi, la mise en oeuvre du RTA, éventuellement combinée à la mise en oeuvre préalable d'une co-implantation et/ou d'une activation plasma et/ou d'un traitement thermique basse température de renforcement de l'interface de collage et/ou d'une oxydation sacrificielle, ayant considérablement diminué les rugosités superficielles et les non- uniformités d'épaisseur dans les couches prélevées 1' et 2, permet de mettre en oeuvre une gravure sélective sensiblement identique à celles de l'état de la technique, mais en supprimant aussi les inconvénients qu'elle pouvait présenter, tels que la nécessité de mettre en oeuvre préalablement des moyens mécaniques de polissage.
En outre, le renforcement du collage (réalisé au moins par RTA) est suffisant pour s'affranchir des problèmes de délamination en bord évoqués plus haut.
Enfin, une fine gravure de la couche superficielle du Si1_yGey contraint (par traitement SC1 par exemple) peut suivre la gravure sélective pour retirer en surface de cette couche, une fine épaisseur de matériaux dans laquelle le Ge aurait pu diffuser.
Le procédé peut éventuellement être terminée par une étape de stabilisation haute température pour fermer l'interface de collage et/ou par un recuit de type four ou RTA pour réaliser un lissage final de la couche de Si1_XGex contraint, s'il est nécessaire d'améliorer encore le niveau de rugosité obtenu après gravure sélective.
io Eventuellement, est mise en oeuvre une étape ultérieure de croissance cristalline (épitaxie par exemple MBE ou CVD) pour épaissir la deuxième couche 2 en Si1_yGey contraint.
Selon une deuxième variante de l'invention, en référence aux figures 2a et 2b, la plaque donneuse 10 comprend successivement avant prélèvement, une première couche 1 en Si1_XGex, une deuxième couche 2 en Si1_yGey contraint, puis une troisième couche 3 en Si1_XGex. La zone de fragilisation est alors formée selon l'invention sous la deuxième couche 2, par exemple dans la première couche 1. Une gravure sélective du Si1_XGex peut alors être mise en oeuvre après RTA, conformément à ce qui a été vu précédemment, de sorte à réaliser au final une structure 30 Si1_yGey contraint / Sii_XGex sur isolant (telle que représentée sur la figure 2b) avec une deuxième couche 2 en Si,_yGey contraint et une troisième couche 3 en Si1_XGex.
Optionnellement, on pourra éventuellement épaissir la deuxième couche 2 en Si1_yGey contraint par croissance cristalline.
Optionnellement et alternativement, une deuxième gravure chimique sélective du Si1_yGey contraint peut alors être réalisée Dans le cas où x = 0, (i.e. la deuxième couche 2 est en Si contraint) des espèces chimiques à base par exemple de KOH (hydroxyde de potassium), de NH4OH (hydroxyde d'ammonium), de TMAH (hydroxyde de tetraméthyl d'ammonium), d'EDP (diamine d'éthylène / pyrocatechol / pyrazine) pourront alors être mis en oeuvre. Dans ce cas, la deuxième couche 2 en Si contraint ne joue ici le rôle que d'une couche d'arrêt protégeant la troisième couche 3 en Si1_,Ge, de la première attaque chimique. On obtient alors une structure 30 SiGeOI (non représentée). Eventuellement, on pourra faire croître une couche de Si contraint sur le SiGeOI, cette nouvelle couche contrainte pouvant alors avoir une structure cristalline de meilleure qualité que la première couche 1 qui a été gravée auparavant.
Selon une troisième variante de l'invention, en référence aux figures 3a et 3b, la plaque donneuse 10 comprend avant prélèvement une structure io multicouche comprenant alternativement des premières couches 1 A,1 B,1 C, 1 D,1 E en Si1_XGex et des deuxièmes couches 2A,2B,2C,2D,2E en Si1_yGey contraint. On peut ainsi réaliser une pluralité de prélèvements selon l'invention à partir de la même plaque donneuse 10, chaque prélèvement étant alors suivi d'un recyclage de la partie restante de la plaque donneuse 10 afin de la préparer à un nouveau prélèvement. On formera ainsi par exemple une première structure 30A Si1_yGey contraint sur isolant et une deuxième structure 30B Si1_yGey contraint sur isolant à partir de la même plaque donneuse 10. Ce type de prélèvement est enseigné dans le document US2004/0053477.
Selon un cas particulier de l'invention, chaque couche contrainte [référencée 2 dans les figures la à 1f, 2a et 2b, et 2A , 2B , 2C , 2D ou 2E dans les figures 3a et 3b] de la plaque donneuse 10 est épaisse, c'est à dire qu'elle a une épaisseur supérieure à l'épaisseur critique d'équilibre (épaisseur à partir de laquelle les contraintes élastiques commencent à se relâcher) sans présenter de relâchement de ses contraintes élastiques. Ceci a été rendu possible grâce à une formation par épitaxie à basse température. Par exemple, une couche de Si contraint déposée à des températures comprises entre environ 450 C et 650 C sur un support de croissance en Sio,8Geo,2 peut atteindre typiquement une épaisseur comprise entre environ 30 nm et 60 nm sans que ses contraintes se relâchent d'une façon ou d'une autre.
Si on forme ainsi une telle couche contrainte épaisse, il faut alors prendre garde à ne pas dépasser une certaine température limite (qui se situe autour de la température de dépôt) dans les traitements qui suivent, et en particulier les traitements se situant entre le dépôt de la couche et le détachement de celle-ci réalisé par Smart-Cut , afin d'éviter un relâchement des contraintes.
Ainsi, dans ce cas de couche contrainte épaisse, sera avantageusement mise en oeuvre une activation plasma avant collage (comme discuté plus haut) qui se fait typiquement à une température io ambiante inférieure à environ 100 C. D'autre part, au moins une couche de collage en matériau diélectrique, tel que du SiO2, est avantageusement formée sur l'une ou les deux surfaces à coller, cette couche en matériau diélectrique aidant par la suite (i.e. après détachement) à conserver les contraintes élastiques. En complément de l'activation plasma, un traitement is thermique post-détachement à une température T (tel que discuté plus haut) peut être mis en oeuvre, T étant avantageusement inférieure à la température de dépôt de la couche contrainte épaisse dans le cas où aucune couche de collage n'a été prévue.
Bien entendu, l'homme du métier pourra sans difficulté mettre en oeuvre l'invention dans le cas où des espèces minoritaires sont ajoutées aux couches Si1_XGex et Si1_yGey, en ajoutant par exemple des espèces dopantes et/ou du carbone en petite quantité (environ 5% ou moins).
Claims (35)
1. Procédé de formation d'une structure (30) comprenant une couche prélevée (2) à partir d'une plaque donneuse (10), la plaque donneuse (10) comprenant avant prélèvement une première couche (1) en Si1_XGeX et une deuxième couche (2) sur la première couche (1) en Sii_yGey (x, y étant respectivement compris entre 0 et 1, et x étant différent de y), le procédé comprenant les étapes suivantes: io (a) implantation d'espèces atomiques pour former une zone de fragilisation (4) sous la deuxième couche (2) ; (b) collage de la plaque donneuse (10) à une plaque réceptrice (20) ; (c) apport d'énergie pour détacher les couches prélevées (1' et 2) de la plaque donneuse (10) au niveau de la zone de fragilisation (4) ; (d) recuit thermique rapide (encore appelé RTA) mis en oeuvre à une température égale ou supérieure à environ 1000 C pendant une durée ne dépassant pas 5 minutes; (e) gravure sélective de la partie restante de la première couche (1') vis à vis de la deuxième couche (2).
2. Procédé de formation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape (d) est mise en oeuvre à une température comprise entre environ 1000 C et environ 1200 C pendant environ 10 secondes à environ 30 secondes.
3. Procédé de formation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape (d) est mise en oeuvre à une température autour de 1100 C pendant environ 10 secondes.
4. Procédé de formation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (d) est mise en oeuvre sous atmosphère réductrice.
5. Procédé de formation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape (d) est mise en oeuvre sous atmosphère réductrice d'argon et d'hydrogène ou sous atmosphère réductrice d'argon.
6. Procédé de formation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une oxydation sacrificielle d'une partie de la première couche (1') est mise en oeuvre entre l'étape (c) et l'étape (d).
io
7. Procédé de formation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une activation plasma d'au moins une surface de collage est mise en oeuvre avant l'étape (b).
8. Procédé de formation selon l'une des revendications précédentes, is caractérisé en ce qu'un traitement thermique de plus de 30 minutes environ et apte à renforcer le collage est en outre mis en oeuvre après l'étape (b).
9. Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé avant l'étape (d) et se fait à une température comprise entre environ 350 C et environ 800 C pendant 30 minutes à 4 heures environ.
10.Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le traitement thermique se fait à une 25 température comprise entre environ 350 C et environ 700 C.
11.Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le traitement thermique se fait à une température autour de 600 C.
12.Procédé de formation d'une structure selon l'une des trois revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement thermique est mis en oeuvre après l'étape (c) et en continuité de l'étape (c), dans un même four.
13.Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le traitement thermique comprend un simple changement de la température à partir de la température de détachement de l'étape (c) jusqu'à la température choisie pour le traitement thermique.
io
14.Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape (c) est mise en oeuvre autour de 600 C pendant une durée pouvant aller d'environ 30 minutes à 2 heures.
15.Procédé de formation d'une structure selon la revendication 8, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé après l'étape (e) à une température comprise entre environ 1000 C et environ 1100 C pendant environ 2 heures.
16. Procédé de formation d'une structure selon l'une des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que les espèces atomiques implantées lors de l'étape (a) sont constituées d'un seul élément atomique.
17. Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les espèces atomiques implantées lors de l'étape (a) sont de l'hydrogène.
18. Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les dosages de l'hydrogène sont choisis comme étant de l'ordre de 3.1016 atomes/cm2 à 10.1016 atomes/cm2, et en ce que l'énergie d'implantation de l'hydrogène est choisie dans une gamme de 20 à 80 keV.
19. Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dosage de l'hydrogène est choisi comme étant de l'ordre de 6.1016 atomes/cm2, et en ce que l'énergie d'implantation de l'hydrogène est choisie comme étant de l'ordre de 30 keV.
20. Procédé de formation d'une structure selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les espèces atomiques implantées lors de l'étape (a) comprennent deux éléments atomiques distincts, l'étape (a) étant ainsi une co-implantation.
21. Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la co-implantation de l'étape (a) est une co-implantation d'hélium et d'hydrogène.
22. Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les dosages de l'hélium et de l'hydrogène sont choisis comme étant, respectivement, de l'ordre de 1. 1016 atomes/cm2 et de l'ordre de 1.1016 atomes/cm2, et en ce que les énergies d'implantation de l'hélium et de l'hydrogène sont choisies dans une gamme de 20 à 80 keV.
23. Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les énergies d'implantation de l'hélium et de l'hydrogène sont choisies comme étant, respectivement, de l'ordre de 50 keV et de l'ordre de 30 keV.
24. Procédé de formation d'une structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, après l'étape (c), le procédé ne comprend pas la mise en oeuvre de moyens mécaniques de polissage.
25. Procédé de formation d'une structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, après l'étape (e), une croissance cristalline de Sii_yGey sur la deuxième couche (2) pour épaissir cette dernière.
26. Procédé de formation d'une structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième couche (2) est en Si,_yGey contraint élastiquement.
27. Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque donneuse (10) comprend sous io la première et la deuxième couches, un substrat support en Si massif et une structure tampon en SiGe.
28. Procédé de formation d'une structure selon l'une des revendications 1 à 25, caractérisé en ce que la plaque donneuse (10) comprend en outre is une troisième couche (3) en Si1,Gex sur la deuxième couche (2).
29. Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, après l'étape (e), une gravure sélective de la deuxième couche (2) vis à vis de la troisième couche (3).
30. Procédé de formation d'une structure selon l'une des revendications 1 à 25, caractérisé en ce que la plaque donneuse (10) comprend un substrat support en Si massif, une structure tampon en SiGe, et une structure multicouche comprenant alternativement des premières couches (1A,1 B,1 C, 1 D,1 E) en Si1_XGex et des deuxièmes couches (2A,2B, 2C,2D,2E) en Si1_yGey contraint, de sorte à pouvoir réaliser une pluralité de prélèvements à partir de la même plaque donneuse (10).
31. Procédé de formation d'une structure selon l'une des revendications 26 à 30, caractérisé en ce que chaque couche en Si1_yGey contraint a une épaisseur plus grande que l'épaisseur critique d'équilibre.
32. Procédé de formation d'une structure selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, avant l'étape (a), la formation de cette couche contrainte a une température de dépôt comprise entre environ 450 C et environ 650 C, et en ce que les traitements mis en oeuvre entre ce dépôt et le détachement obtenu à l'étape (c) sont effectués à des températures inférieures ou égale à la température de déposition.
33. Procédé de formation d'une structure selon l'une des revendications io 26 à 32, caractérisé en ce que y est égal à 0.
34. Procédé de formation d'une structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, avant l'étape (b), une étape de formation d'une couche de collage sur la plaque donneuse (10) et/ou sur la plaque réceptrice (20), la couche de collage comprenant un matériau isolant électriquement, tel que par exemple du SiO2, du Si3N4 ou du SixOyNZ.
35. Application du procédé de formation d'une structure selon la 20 revendication précédente, à la formation d'une structure semiconducteursur-isolant.
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| FR0500524A FR2880988B1 (fr) | 2005-01-19 | 2005-01-19 | TRAITEMENT D'UNE COUCHE EN SI1-yGEy PRELEVEE |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008093193A1 (fr) * | 2007-02-01 | 2008-08-07 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Procédé de production de substrat du type silicium sur isolant |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7538010B2 (en) * | 2003-07-24 | 2009-05-26 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Method of fabricating an epitaxially grown layer |
| FR2857983B1 (fr) * | 2003-07-24 | 2005-09-02 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication d'une couche epitaxiee |
| FR2896619B1 (fr) * | 2006-01-23 | 2008-05-23 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication d'un substrat composite a proprietes electriques ameliorees |
| US7863157B2 (en) * | 2006-03-17 | 2011-01-04 | Silicon Genesis Corporation | Method and structure for fabricating solar cells using a layer transfer process |
| FR2912258B1 (fr) * | 2007-02-01 | 2009-05-08 | Soitec Silicon On Insulator | "procede de fabrication d'un substrat du type silicium sur isolant" |
| KR100873299B1 (ko) * | 2007-08-20 | 2008-12-11 | 주식회사 실트론 | Ｓｓｏｉ 기판의 제조방법 |
| JP5528347B2 (ja) * | 2007-10-31 | 2014-06-25 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 伝動ベルトのリング部品及びそのための製造方法 |
| JP2010135538A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Sumco Corp | 貼り合わせウェーハの製造方法 |
| US8703521B2 (en) | 2009-06-09 | 2014-04-22 | International Business Machines Corporation | Multijunction photovoltaic cell fabrication |
| US8802477B2 (en) * | 2009-06-09 | 2014-08-12 | International Business Machines Corporation | Heterojunction III-V photovoltaic cell fabrication |
| FR2957190B1 (fr) * | 2010-03-02 | 2012-04-27 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de realisation d'une structure multicouche avec detourage par effets thermomecaniques. |
| CN102347267B (zh) * | 2011-10-24 | 2013-06-19 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种利用超晶格结构材料制备的高质量sgoi及其制备方法 |
| CN103165511B (zh) * | 2011-12-14 | 2015-07-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种制备goi的方法 |
| CN103165512A (zh) * | 2011-12-14 | 2013-06-19 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种超薄绝缘体上半导体材料及其制备方法 |
| US8946054B2 (en) | 2013-04-19 | 2015-02-03 | International Business Machines Corporation | Crack control for substrate separation |
| US9058990B1 (en) | 2013-12-19 | 2015-06-16 | International Business Machines Corporation | Controlled spalling of group III nitrides containing an embedded spall releasing plane |
| US9870940B2 (en) | 2015-08-03 | 2018-01-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming nanosheets on lattice mismatched substrates |
| FR3048548B1 (fr) * | 2016-03-02 | 2018-03-02 | Soitec | Procede de determination d'une energie convenable d'implantation dans un substrat donneur et procede de fabrication d'une structure de type semi-conducteur sur isolant |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0961312A2 (fr) * | 1998-05-15 | 1999-12-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrat du type SOI fabriqué par collage |
| EP1193740A2 (fr) * | 2000-09-29 | 2002-04-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Procédé de recuit d'un substrat du type SOI et substrat du type SOI |
| WO2003103026A1 (fr) * | 2002-06-03 | 2003-12-11 | Tien-Hsi Lee | Procedes permettant le transfert d'une couche sur un substrat |
| US20040053477A1 (en) * | 2002-07-09 | 2004-03-18 | S.O.I. Tec Silicon On Insulator Technologies S.A. | Process for transferring a layer of strained semiconductor material |
| US20040060900A1 (en) * | 2002-10-01 | 2004-04-01 | Ann Waldhauer | Apparatuses and methods for treating a silicon film |
| US20040195656A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-10-07 | Bruno Ghyselen | Forming structures that include a relaxed or pseudo-relaxed layer on a substrate |
Family Cites Families (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5461243A (en) | 1993-10-29 | 1995-10-24 | International Business Machines Corporation | Substrate for tensilely strained semiconductor |
| DE69728022T2 (de) | 1996-12-18 | 2004-08-12 | Canon K.K. | Vefahren zum Herstellen eines Halbleiterartikels unter Verwendung eines Substrates mit einer porösen Halbleiterschicht |
| US5906951A (en) | 1997-04-30 | 1999-05-25 | International Business Machines Corporation | Strained Si/SiGe layers on insulator |
| US6150239A (en) * | 1997-05-31 | 2000-11-21 | Max Planck Society | Method for the transfer of thin layers monocrystalline material onto a desirable substrate |
| US5882987A (en) | 1997-08-26 | 1999-03-16 | International Business Machines Corporation | Smart-cut process for the production of thin semiconductor material films |
| WO1999053539A1 (fr) | 1998-04-10 | 1999-10-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Systeme de couche d'arret d'attaque chimique au silicium et au germanium |
| US6297147B1 (en) * | 1998-06-05 | 2001-10-02 | Applied Materials, Inc. | Plasma treatment for ex-situ contact fill |
| JP3951487B2 (ja) * | 1998-12-25 | 2007-08-01 | 信越半導体株式会社 | Ｓｏｉ基板及びその製造方法 |
| EP1192646B1 (fr) | 1999-06-25 | 2008-08-13 | Massachusetts Institute Of Technology | Recuit thermique cyclique destine a la reduction des dislocations |
| FR2797174B1 (fr) | 1999-08-04 | 2001-12-07 | Micro Mega Sa | Procede d'obturation canalaire et dispositif de mise a disposition du produit d'obturation |
| FR2797713B1 (fr) | 1999-08-20 | 2002-08-02 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de traitement de substrats pour la microelectronique et substrats obtenus par ce procede |
| US6602613B1 (en) * | 2000-01-20 | 2003-08-05 | Amberwave Systems Corporation | Heterointegration of materials using deposition and bonding |
| DE60125952T2 (de) | 2000-08-16 | 2007-08-02 | Massachusetts Institute Of Technology, Cambridge | Verfahren für die herstellung eines halbleiterartikels mittels graduellem epitaktischen wachsen |
| US6524935B1 (en) * | 2000-09-29 | 2003-02-25 | International Business Machines Corporation | Preparation of strained Si/SiGe on insulator by hydrogen induced layer transfer technique |
| JP2002164520A (ja) | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体ウェーハの製造方法 |
| WO2002082514A1 (fr) | 2001-04-04 | 2002-10-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur |
| JP2002305293A (ja) | 2001-04-06 | 2002-10-18 | Canon Inc | 半導体部材の製造方法及び半導体装置の製造方法 |
| JP2003031495A (ja) | 2001-07-12 | 2003-01-31 | Hitachi Ltd | 半導体装置用基板の製造方法および半導体装置の製造方法 |
| JP2003168789A (ja) * | 2001-11-29 | 2003-06-13 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｓｏｉウェーハの製造方法 |
| FR2834123B1 (fr) * | 2001-12-21 | 2005-02-04 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de report de couches minces semi-conductrices et procede d'obtention d'une plaquette donneuse pour un tel procede de report |
| US7018910B2 (en) * | 2002-07-09 | 2006-03-28 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies S.A. | Transfer of a thin layer from a wafer comprising a buffer layer |
| FR2842349B1 (fr) * | 2002-07-09 | 2005-02-18 | Transfert d'une couche mince a partir d'une plaquette comprenant une couche tampon | |
| US7008857B2 (en) * | 2002-08-26 | 2006-03-07 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies S.A. | Recycling a wafer comprising a buffer layer, after having separated a thin layer therefrom |
| FR2846786B1 (fr) | 2002-11-05 | 2005-06-17 | Procede de recuit thermique rapide de tranches a couronne | |
| WO2004061944A1 (fr) * | 2003-01-07 | 2004-07-22 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Recyclage d'une tranche comprenant une structure multicouches apres l'enlevement d'une couche mince |
| US6995427B2 (en) * | 2003-01-29 | 2006-02-07 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies S.A. | Semiconductor structure for providing strained crystalline layer on insulator and method for fabricating same |
| JP4853990B2 (ja) * | 2003-01-29 | 2012-01-11 | ソイテック | 絶縁体上に歪み結晶層を製造する方法、前記方法による半導体構造及び製造された半導体構造 |
| FR2852143B1 (fr) | 2003-03-04 | 2005-10-14 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de traitement preventif de la couronne d'une tranche multicouche |
| EP1652230A2 (fr) * | 2003-07-29 | 2006-05-03 | S.O.I.Tec Silicon on Insulator Technologies | Procede d' obtention d' une couche mince de qualite accrue par co-implantation et recuit thermique |
| FR2858462B1 (fr) * | 2003-07-29 | 2005-12-09 | Soitec Silicon On Insulator | Procede d'obtention d'une couche mince de qualite accrue par co-implantation et recuit thermique |
| US20060014363A1 (en) * | 2004-03-05 | 2006-01-19 | Nicolas Daval | Thermal treatment of a semiconductor layer |
| FR2867310B1 (fr) * | 2004-03-05 | 2006-05-26 | Soitec Silicon On Insulator | Technique d'amelioration de la qualite d'une couche mince prelevee |
-
2005
- 2005-01-19 FR FR0500524A patent/FR2880988B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-02 US US11/145,482 patent/US7232737B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-01-17 JP JP2007551665A patent/JP4975642B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-01-17 CN CN2006800081591A patent/CN101142669B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-01-18 TW TW095101822A patent/TWI307935B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0961312A2 (fr) * | 1998-05-15 | 1999-12-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrat du type SOI fabriqué par collage |
| EP1193740A2 (fr) * | 2000-09-29 | 2002-04-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Procédé de recuit d'un substrat du type SOI et substrat du type SOI |
| WO2003103026A1 (fr) * | 2002-06-03 | 2003-12-11 | Tien-Hsi Lee | Procedes permettant le transfert d'une couche sur un substrat |
| US20040053477A1 (en) * | 2002-07-09 | 2004-03-18 | S.O.I. Tec Silicon On Insulator Technologies S.A. | Process for transferring a layer of strained semiconductor material |
| US20040060900A1 (en) * | 2002-10-01 | 2004-04-01 | Ann Waldhauer | Apparatuses and methods for treating a silicon film |
| US20040195656A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-10-07 | Bruno Ghyselen | Forming structures that include a relaxed or pseudo-relaxed layer on a substrate |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008093193A1 (fr) * | 2007-02-01 | 2008-08-07 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Procédé de production de substrat du type silicium sur isolant |
| FR2912259A1 (fr) * | 2007-02-01 | 2008-08-08 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication d'un substrat du type "silicium sur isolant". |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101142669B (zh) | 2010-08-18 |
| FR2880988B1 (fr) | 2007-03-30 |
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| US20060160328A1 (en) | 2006-07-20 |
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