FR2898430A1 - Procede de realisation d'une structure comprenant au moins une couche mince en materiau amorphe obtenue par epitaxie sur un substrat support et structure obtenue suivant ledit procede - Google Patents
Procede de realisation d'une structure comprenant au moins une couche mince en materiau amorphe obtenue par epitaxie sur un substrat support et structure obtenue suivant ledit procede Download PDFInfo
- Publication number
- FR2898430A1 FR2898430A1 FR0602178A FR0602178A FR2898430A1 FR 2898430 A1 FR2898430 A1 FR 2898430A1 FR 0602178 A FR0602178 A FR 0602178A FR 0602178 A FR0602178 A FR 0602178A FR 2898430 A1 FR2898430 A1 FR 2898430A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- layer
- intermediate structure
- amorphous
- implantation
- amorphous layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 119
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 55
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 65
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 56
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 17
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 15
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 56
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 23
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 238000000348 solid-phase epitaxy Methods 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 101100207343 Antirrhinum majus 1e20 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100028717 Cytosolic 5'-nucleotidase 3A Human genes 0.000 description 1
- 241000219745 Lupinus Species 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012056 semi-solid material Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
- H01L21/76254—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along an ion implanted layer, e.g. Smart-cut, Unibond
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une structure comprenant au moins une couche mince sur un substrat support, remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes de formation à partir dudit substrat support d'une structure dite intermédiaire comprenant une couche amorphe, une première couche cristalline contenant des défauts ponctuels et située immédiatement sous ladite couche amorphe, une seconde couche cristalline située dans la partie inférieure de la structure intermédiaire ; collage d'un substrat receveur sur la face supérieure de ladite structure intermédiaire ; retrait de la couche de la structure intermédiaire dans laquelle des défauts ponctuels se sont formés de manière à ce que ladite couche amorphe forme la couche supérieure de la structure intermédiaire.Un autre objet de l'invention concerne un substrat comprenant au moins une couche mince en matériau amorphe sur un substrat support, remarquable en ce qu'il est constitué d'un substrat receveur, d'une couche cristalline centrale et d'une couche amorphe, ledit substrat receveur, la couche cristalline et la couche amorphe ne présentant aucun défaut ponctuel de type EOR.
Description
Procédé de réalisation d'une structure comprenant au moins une couche
mince en matériau amorphe obtenue par épitaxie sur un substrat support et structure obtenue suivant ledit procédé La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une structure comprenant au moins une couche mince en matériau amorphe obtenue par épitaxie à phase solide dite SPE selon l'acronyme anglo-saxon Solid Phase Epitaxy sur un substrat support. L'invention concerne également une structure obtenue par un tel procédé.
Une application non limitative de l'invention concerne la réalisation d'un substrat semiconducteur dont la couche supérieure est dopée par exemple pour la formation de composants CMOS, selon l'acronyme de l'expression anglo-saxonne Complementary Metal Oxyde Semi Conductor , tels que des transistors par exemple.
On précise à cet égard que dans le domaine de la microélectronique, on peut chercher à diminuer la résistance électrique des couches d'un substrat destiné à la réalisation de composants électroniques. Cette diminution de la résistance peut être obtenue notamment en augmentant la concentration des porteurs.
Cet accroissement de la concentration des porteurs, dont les principales étapes sont schématiquement représentées sur la figure 1, est obtenu de manière classique en dopant le substrat 1, représenté sur la figure la et généralement réalisé en silicium, par implantation d'une espèce dopante 2, en référence à la figure 1 b. L'implantation peut typiquement être réalisée avec des espèces de dopage telles que le Phosphore ou le Bore par exemple. Le substrat obtenu selon un tel procédé connu, en référence à la figure 1c, comprend ainsi une zone supérieure dopée 3 et une zone inférieure cristalline 4. Toutefois, l'espèce dopante présente une solubilité limite qui correspond à la concentration maximale des porteurs pouvant être produits dans le substrat support.
II serait ainsi avantageux de pouvoir doper le substrat au-delà des limites de solubilité classiques de l'ordre de 1e20 at/cm3 A cet effet, il est également connu de mettre en oeuvre une épitaxie à phase solide dite SPE dont les principales étapes sont schématiquement 5 illustrées sur la figure 2. L'épitaxie à phase solide est illustrée sur la figure 2 pour le traitement d'un substrat support 10 qui est typiquement en silicium. Lors d'une première étape (figure 2b), on implante des espèces atomiques 11, telles que du silicium, depuis la face supérieure du substrat 10 support pour créer une couche amorphe 12 supérieure dans le substrat support 10, telle que représenté sur la figure 2c. Ainsi, après implantation des espèces atomiques, le substrat comporte une couche inférieure cristalline 13 et une couche supérieure amorphe 12. On notera que cette implantation d'espèces 11 génère également, 15 immédiatement sous la couche amorphe 12, une région 15 qui contient quelques espèces atomiques (telles que du silicium) en positions interstitielles sans pour autant que la structure de cette région 15 puisse être qualifiée d' amorphe . Dans une seconde étape optionnelle, en référence aux figures 2d et 2e, 20 une espèce dopante 14 telle que du Phosphore ou du Bore est implantée dans la couche amorphe 12. Puis, en référence à la figure 2f, après l'étape optionnelle précédente d'implantation d'une espèce dopante, on effectue un recuit de recristallisation à basse température, l'espèce dopante 14 implantée dans la couche amorphe 12 25 étant ensuite activée de telle manière que l'espèce dopante 14 se mette en position substitutionnelle dans la couche 12 dans une forte proportion. On entend par recuit de recristallisation à basse température un traitement thermique à une température comprise entre 550 C et 650 C qui permet à la couche amorphe 12 de se recristalliser à partir de la couche 30 cristalline 13 du substrat 10, cette couche 13 jouant un rôle de couche germe. Une telle technique permet ainsi d'activer les dopants au-delà de leur solubilité limite dans le substrat support 10. On notera que, dans le cas du silicium, la solubilité limite de la plupart des dopants usuels varie entre 1e18 et 1.5e20 at/cm3 pour des températures allant de 800 C à 1150 C. Cette augmentation de la solubilité des dopants permet d'accroître la concentration des porteurs dans le substrat support 10, ceci entraînant une baisse des résistances source/drain des composants électroniques réalisés sur le substrat et, par conséquent, une faible consommation desdits composants. Toutefois, cette technique est également associée à un inconvénient. On génère, en effet, à l'issue du recuit de recristallisation des défauts de type EOR, selon l'acronyme de l'expression anglaise End Of Range , dans la région 15 située immédiatement sous la couche 12 recristallisée. Ces défauts EOR ont pour origine des défauts cristallins apparaissant lors de l'étape d'amorphisation et qui évoluent lors de l'étape de recristallisation. Ces défauts EOR dégradent considérablement les performances électriques, et plus particulièrement la mobilité des porteurs du substrat 10 de sorte que ces substrats sont impropres pour la réalisation de composants électroniques. Ainsi, les procédés de type SPE, s'ils permettent effectivement d'augmenter la solubilité limite de dopants dans un substrat, sont associés à certaines limitations.
Le but de l'invention est de permettre de s'affranchir de ces limitations. A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un procédé de réalisation d'une structure comprenant au moins une couche mince sur un substrat support, remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes de : - formation à partir dudit substrat support d'une structure dite 25 intermédiaire comprenant : o une couche amorphe, o une première couche cristalline contenant des défauts ponctuels et située immédiatement sous ladite couche amorphe, 30 o une seconde couche cristalline située dans la partie inférieure de la structure intermédiaire, collage d'un substrat receveur sur la face supérieure de ladite structure intermédiaire, retrait de la couche de la structure intermédiaire dans laquelle des défauts ponctuels se sont formés de manière à ce que ladite couche amorphe forme la couche supérieure de la structure intermédiaire. La structure obtenue suivant le procédé conforme à l'invention permet un dopage du substrat au-delà de la solubilité limite des dopants. De plus, le substrat susceptible d'être dopé ne comporte pas de défauts ponctuels. La couche amorphe est formée soit en surface de la structure intermédiaire, soit sur la structure intermédiaire par le dépôt d'une couche cristalline épitaxiée puis l'amorphisation totale ou partielle de ladite couche ou bien encore par dépôt d'une couche amorphe, par exemple. Alternativement, la couche amorphe peut être réalisée dans la structure intermédiaire de telle manière qu'elle forme la couche supérieure dite couche amorphe superficielle de la structure intermédiaire. Selon une autre alternative, la couche amorphe est réalisée dans la structure intermédiaire de telle manière qu'elle forme une couche enterrée dite couche amorphe enterrée située immédiatement en dessous d'une troisième couche cristalline située dans la partie supérieure de la structure intermédiaire.
De préférence, la couche amorphe est obtenue par implantation d'espèces dans ledit substrat support. Préalablement à l'étape de collage du substrat receveur, il comporte une étape de dopage de la couche amorphe par implantation d'espèces au travers de la face supérieure de ladite structure intermédiaire.
Après les étapes de formation de la couche amorphe et de retrait de la couche de la structure intermédiaire dans laquelle des défauts ponctuels se sont formés et préalablement à l'étape de collage d'un substrat receveur, il comporte une étape de dopage de la couche amorphe par implantation d'espèces.
Les dopants implantés dans la couche amorphe sont activés par application d'un traitement thermique qui recristallise ladite couche amorphe.
Ledit traitement thermique est réalisé entre 550 et 650 C pendant une à deux heures. L'étape de retrait de la couche de la structure intermédiaire dans laquelle des défauts ponctuels se sont formés est, de préférence, obtenue par la création d'une zone de fragilisation dans la structure intermédiaire puis par l'application de contraintes. L'étape de retrait de la couche de la structure intermédiaire dans laquelle des défauts ponctuels se sont formés lors de la formation de la couche amorphe est réalisée suivant les étapes de : implantation d'ions ou d'espèces gazeuses au travers de la couche supérieure de la structure intermédiaire de façon à former dans la structure intermédiaire une zone enterrée de fragilisation, fracture dans la zone de fragilisation menant au détachement de la couche supérieure de la structure intermédiaire.
Par ailleurs, il est proposé une structure consistant en un substrat comprenant au moins une couche mince en matériau amorphe sur un substrat support, remarquable en ce qu'il est constitué d'un substrat receveur, d'une couche cristalline centrale et d'une couche amorphe, ledit substrat receveur, la couche cristalline et la couche amorphe ne présentant aucun défaut ponctuel de type EOR. Et il est également proposé une structure consistant en un substrat comprenant au moins un substrat receveur et une couche cristalline dopée supérieure qui ne présente aucun défaut ponctuel de type EOR, remarquable en ce que ladite couche cristalline dopée présente une concentration de dopants supérieure ou égale à 1 e20 at/cm3. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, du procédé conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels, outre les figures 1 et 2 qui ont été déjà commentées en référence à l'état de la technique : - la figure 3 est une représentation schématique des principales étapes du procédé de réalisation d'un substrat conforme à l'invention, - la figure 4 est une représentation schématique des principales étapes d'une première variante d'exécution du procédé de réalisation d'un substrat conforme à l'invention, - la figure 5 est une représentation schématique des principales étapes d'une seconde variante d'exécution du procédé de réalisation d'un substrat conforme à l'invention, - la figure 6 est une représentation schématique des principales étapes d'une troisième variante d'exécution du procédé de réalisation d'un substrat conforme à l'invention, - la figure 7 est un diagramme dose/profondeur des systèmes SiGe pour différentes énergies d'implantation, - la figure 8 est un graphique représentant la concentration des espèces implantées en fonction de la profondeur dans le substrat. Nous décrirons un mode de réalisation préféré de l'invention dans lequel plusieurs variantes d'exécution peuvent être envisagées.
Variante avec couche amorphe enterrée et retrait des défauts ponctuels avec fraqilisation par implantation En référence à la figure 3, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le procédé comporte une étape d'implantation d'espèces 31 (figure 3b) depuis la face supérieure d'un substrat 32 (figure 3a) pour former une couche amorphe enterrée 33, en référence à la figure 3c. Le substrat 32 présente, par exemple, une forme générale de disque qui s'étend dans une direction horizontale. De plus, dans la suite du texte on entend par la face supérieure, c'est-à-dire le haut, du substrat 32 la face qui reçoit la première implantation d'espèces 31. Le substrat 32 est un matériau semiconducteur tel que du silicium Et les espèces 31 peuvent être par exemple du Si.
Pour obtenir une couche 33 enterrée, on contrôle les paramètres de l'implantation pour préserver en surface du substrat 32 une région 34 dont la cristallinité n'est pas modifiée par les espèces implantées 31.
Après la formation de la couche amorphe enterrée 33, le substrat support 31 présente une structure dite intermédiaire 32', en référence à la figure 3c, constituée d'une couche supérieure 34 restée cristalline, d'une couche amorphe enterrée 33 située sous la couche supérieure cristalline 34, d'une couche centrale cristalline 35 contenant des défauts ponctuels cristallins située immédiatement sous la couche amorphe enterrée 34 et une couche inférieure cristalline 36. Ces défauts ponctuels sont des Si interstitiels ; ils correspondent aux défauts de la couche 15 des figures 2c à 2e et ils sont à l'origine des défauts ponctuels de type EOR.
Optionnellement , en référence à la figure 3d, des espèces dopantes 37 telles que du Bore et/ou du Phosphore sont implantées localement ou en pleine plaque dans la couche amorphe 33 au travers de la face supérieure de la structure intermédiaire 32'. On implante ensuite des ions et/ou des espèces gazeuses 38 au travers de la face supérieure du substrat de façon à former dans le substrat une zone enterrée fragilisée 39, représentée en traits pointillés sur la figure 3e, conformément au procédé Smart CutTM tel que décrit dans la publication Silicon-On-Insulator Technology : Materials to VLSI, 2"d Edition de Jean-Pierre Colinge chez Kluwer Academic Publishers , pages 50 et 51.
La zone 39 est située à proximité des défauts ponctuels de la couche 35 formés lors de l'amorphisation. Cette zone fragilisée 39 est formée dans la couche 36, à proximité de la couche 35, et permet, comme on le verra plus loin, le détachement de la partie de la couche 36.
Cette étape d'implantation de fragilisation met en oeuvre, de préférence une implantation (Hydrogène seul, Hélium seul ..), une co-implantation d'au moins deux espèces atomiques différentes, par exemple l'Hydrogène et l'Hélium qui sont implantées séquentiellement, l'Hélium étant implanté de préférence, préalablement à l'Hydrogène.
On observera que, dans cet exemple, les paramètres de ladite implantation d'espèces sont choisis pour constituer une zone de fragilisation 39 sous les défauts ponctuels 35 de la structure intermédiaire 32'.
Toutefois, les paramètres de l'implantation de fragilisation pourront être choisis de telle manière que la zone de fragilisation 39 se situe au niveau des défauts ponctuels 35. On colle ensuite, en référence à la figure 3f, un substrat receveur 40 sur la couche supérieure cristalline 34 de la structure intermédiaire 32' par tout moyen approprié. Dans la suite du texte, on entend par collage la mise en contact intime du substrat receveur 40 sur la structure intermédiaire 32' pour les assembler. Ce collage peut être obtenu suivant différentes méthodes : - mise en contact direct d'une surface du substrat receveur 40 en un matériau semiconducteur, tel que le Si, avec une surface de la structure intermédiaire 32', - formation d'une couche de matériau amorphe pour réaliser une couche de liaison sur une surface de la structure intermédiaire 32', et/ou formation d'une couche de matériau amorphe pour réaliser une seconde couche de liaison sur une surface du substrat receveur 40 et mise en contact des surfaces des couches de liaison respectives de la structure intermédiaire 32' et du substrat receveur 40, - formation d'une interface de collage sur la surface d'au moins la structure intermédiaire 32' et/ou du substrat receveur 40, - combinaison des deux dernières méthodes. Accessoirement, lors du collage du substrat receveur 40 sur la face de la structure intermédiaire 32', le procédé suivant l'invention comporte une étape d'activation par plasma afin d'améliorer le collage et permettre si nécessaire un transfert à plus basse température. En référence à la figure 3g, on détache la couche cristalline 36 de la structure intermédiaire 32' au niveau de la zone de fragilisation 39 conformément au procédé Smart CutTM, par traitement thermique et/ou avec l'application de contraintes.
On opère ensuite une abrasion de la surface supérieure de la couche cristalline restante de la structure intermédiaire 32' par exemple, par un procédé du type CMP selon l'acronyme de l'expression anglo saxonne Chemical Mechanical Planarization jusqu'à ce que la couche amorphe 33 constitue la couche supérieure de la structure intermédiaire 32' éliminant ainsi la zone 35 riche en défauts cristallins. En référence à la figure 3h, on obtient un premier substrat final constitué d'un substrat receveur 40 inférieur, d'une couche cristalline 34 centrale et d'une couche amorphe dopée 33 supérieure. Optionnellement, si l'étape de dopage n'a pas été encore réalisée et si le but est d'obtenir une structure finale cristalline hautement dopée, des espèces dopantes 37' telles que du Bore et/ou du Phosphore sont implantées dans la couche amorphe 33. Par un recuit de recristallisation, réalisé après l'étape de dopage de la couche amorphe 33 soit juste après la formation de ladite couche amorphe 33 soit après l'obtention du premier substrat final, en référence à la figure 3i, la couche amorphe 33 va se recristalliser à partir de la couche cristalline 34 qui joue le rôle de couche germe. Lors de ce recuit de recristallisation, les espèces dopantes initialement implantées dans la couche amorphe 33 vont par ailleurs s'activer. Ce recuit de recristallisation et d'activation des espèces dopantes consiste en un traitement thermique à basse température réalisé entre 550 C et 650 C pendant une à deux heures. On observera que ce recuit de recristallisation est réalisé sans formation de défauts ponctuels de type End of Range, les défauts ponctuels ayant été éliminés lors de l'étape d'abrasion de type CMP précédente.. Le substrat ainsi obtenu, représenté sur la figure 3i, est constitué d'une part d'un substrat receveur 40 inférieur et d'autre part d'une couche cristalline dopée 41 supérieure qui ne présente aucun défaut ponctuel de type EOR et qui présente une concentration de dopants supérieure ou égale à 1e20 at/cm3. Un tel substrat est apte à recevoir des composants CMOS tels que des transistors par exemple.
Dans cet exemple particulier de réalisation, le substrat receveur 40 est collé sur la face supérieure de la structure intermédiaire 32'.
Variante avec couche amorphe superficielle et retrait des défauts ponctuels avec fraqilisation par implantation
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, en référence à la figure 4, le procédé comporte une étape d'implantation d'espèces 51 (figure 4b) depuis la face supérieure d'un substrat 52 (figure 4a) pour former une couche amorphe superficielle 53, en référence à la figure 4c. Le substrat 52 est de la même manière que précédemment un matériau semiconducteur tel que du silicium Et les espèces 51 peuvent être par exemple du Si. Pour obtenir une couche amorphe superficielle 53, on contrôle les paramètres de l'implantation pour préserver en profondeur une région 56 dont la cristallinité n'est pas modifiée par les espèces implantées 51. On notera que la couche amorphe 53 peut également être déposée directement sur le substrat 52. Après la formation de la couche amorphe superficielle 53, le substrat support 52 présente une structure dite intermédiaire 52', en référence à la figure 4c, constituée d'une couche supérieure amorphe superficielle 53, d'une couche centrale cristalline 55 contenant des défauts ponctuels et une couche inférieure cristalline 56. Ces défauts ponctuels sont des Si interstitiels ; ils correspondent aux défauts de la couche 15 des figures 2c à 2e. En référence à la figure 4d, des espèces dopantes 57 telles que du Bore et/ou du Phosphore sont implantées localement ou en pleine plaque dans la couche amorphe superficielle 53 au travers de la face supérieure de la structure intermédiaire 52'. La structure intermédiaire 52' est alors constituée d'une couche supérieure amorphe superficielle 53 dopée, d'une couche centrale cristalline 55 contenant des défauts ponctuels et une couche inférieure cristalline 56. Par un recuit de recristallisation, en référence à la figure 4f, la couche amorphe superficielle 53 dopée va se recristalliser à partir de la couche cristalline 56 qui joue le rôle de couche germe. Lors de ce recuit de recristallisation, les espèces dopantes initialement implantées dans la couche amorphe superficielle 53 vont par ailleurs s'activer. Ce recuit de recristallisation et d'activation des espèces dopantes consiste en un traitement thermique à basse température réalisé entre 550 C et 650 C 5 pendant une à deux heures. Le substrat ainsi obtenu, représenté sur la figure 4g, est constitué d'une couche supérieure cristalline dopée 57, d'une couche centrale cristalline 55 contenant des défauts ponctuels et une couche inférieure cristalline 56. On implante ensuite des ions et/ou des espèces gazeuses 58 au travers 10 de la face supérieure du substrat de façon à former dans le substrat une zone enterrée fragilisée 59 dans la couche cristalline dopée 57, représentée en traits pointillés sur la figure 4g, conformément au procédé Smart CutTM tel que décrit dans la publication Silicon-On-Insulator Technology : Materials to VLSI, 2"d Edition de Jean-Pierre Colinge chez Kluwer Academic Publishers , 15 pages 50 et 51. La zone 59 est située à proximité des défauts ponctuels de la couche 55 formés lors de l'amorphisation. Cette zone fragilisée 59 est formée dans la couche 57, à proximité de la couche 55, et permet, comme on le verra plus loin, le détachement de la partie 20 de la couche 56. Cette étape d'implantation de fragilisation met en oeuvre, de préférence une implantation (Hydrogène seul, Hélium seul ..), une co-implantation d'au moins deux espèces atomiques différentes, par exemple l'Hydrogène et l'Hélium qui sont implantées séquentiellement, l'Hélium étant implanté de 25 préférence, préalablement à l'Hydrogène. On observera que, dans cet exemple, les paramètres de ladite implantation d'espèces sont choisis pour constituer une zone de fragilisation 59 au dessus des défauts ponctuels 55 de la structure intermédiaire 52'. On colle ensuite, en référence à la figure 4h, un substrat receveur 60 sur 30 la couche supérieure cristalline dopée 57 de la structure intermédiaire 52' par tout moyen approprié.
En référence à la figure 4i, on détache la couche cristalline 56 et la couche 55 contenant les défauts ponctuels de la structure intermédiaire 52' au niveau de la zone de fragilisation 59 conformément au procédé Smart CutTM par traitement thermique et/ou avec l'application de contraintes.
On opère ensuite un traitement de finition de la face supérieure de la couche cristalline dopée 57. En référence à la figure 4i, on obtient un substrat final constitué d'un substrat receveur 60 inférieur et d'une couche cristalline dopée 57 supérieure. On notera que, dans cette variante d'exécution du procédé conforme à l'invention, qui permet de former un substrat par DSB selon l'acronyme anglo-saxon Direct Silicon Bonding comportant une zone fortement dopée sans EOR, la recristallisation de la couche amorphe 53 s'effectue avant le transfert sur le substrat receveur 60 contrairement à la variante d'exécution précédente dans laquelle la recristallisation de la couche amorphe s'effectue après le transfert où il fallait un contrôle précis des traitements thermiques afin d'éviter que des traitements thermiques trop élevés en température soient réalisés avant la SPE d'activation du dopage. Ainsi, on observera que dans cette nouvelle variante d'exécution, il ne faut pas appliquer de bilan thermique trop élevé, de préférence un bilan thermique inférieur à 400-500 C car le substrat activé reste à un état métastable. Par ailleurs, dans cette variante d'exécution, on pourra également prévoir une couche d'isolant en vue du collage.
Variante avec couche amorphe enterrée et retrait des défauts 25 ponctuels avec formation d'une couche poreuse
Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, en référence à la figure 5, le procédé comporte une étape de formation d'une couche poreuse fragilisée 61 (figure 5b) sur un substrat 62 (figure 5a) obtenu dans un matériau 30 semi-conducteur tel que du silicium. En référence, aux figures 5c et 5d, on dépose par épitaxie 63 une couche supérieure cristalline 64 sur la couche poreuse fragilisée 62.
Le procédé comporte ensuite une étape d'implantation d'espèces 65 (figure 5e) depuis la face supérieure de la couche cristalline 64 pour former une couche amorphe enterrée 66, en référence à la figure 5f. Les espèces 65 peuvent être par exemple du Si.
Pour obtenir une couche 66 enterrée, on contrôle les paramètres de l'implantation pour préserver en surface du substrat une région 67 qui ne reçoit sensiblement pas d'espèces 65. Après la formation de la couche amorphe enterrée 66, le substrat présente une structure dite intermédiaire 62', en référence à la figure 5f, constituée d'une couche supérieure 67 restée cristalline, d'une couche amorphe enterrée 66 positionnée sous la couche supérieure cristalline 67, d'une couche centrale cristalline 68 contenant des défauts ponctuels, une première couche inférieure cristalline 69, une couche poreuse fragilisée 61 et une seconde couche inférieure cristalline 70.
Optionnellement , en référence à la figure 5g, des espèces dopantes 71 telles que du Bore et/ou du Phosphore sont implantées localement ou en pleine plaque dans la couche amorphe 66 au travers de la face supérieure de la structure intermédiaire 62'. La couche amorphe 66 est ainsi dopée. On colle ensuite, en référence à la figure 5h, un substrat receveur 72 sur la couche supérieure cristalline 67 de la structure intermédiaire 62' par tout moyen approprié. En référence à la figure 5i, on détache la couche cristalline 69 de la structure intermédiaire 62' au niveau de la zone de la couche poreuse 61, par l'application de contraintes.
On opère ensuite une abrasion de la surface supérieure de la couche cristalline 69 restante de la structure intermédiaire 62' par exemple, par un procédé du type CMP selon l'acronyme de l'expression anglo saxonne Chemical Mechanical Planarization jusqu'à ce que la couche amorphe dopée 66 constitue la couche supérieure de la structure intermédiaire 62' (figure 5i). Optionnellement si l'étape de dopage n'a pas été encore réalisée et si le but est d'obtenir une structure finale cristalline hautement dopée, des espèces dopantes 71' telles que du Bore et/ou du Phosphore sont implantées dans la couche amorphe 66, en référence à la figure 5i, éliminant ainsi la zone 68 riche en défauts ponctuels. Par un recuit de recristallisation, en référence à la figure 5i, la couche amorphe dopée 66 va se recristalliser à partir de la couche cristalline 67 qui joue le rôle de couche germe. Lors de ce recuit de recristallisation, les espèces dopantes initialement implantées dans la couche amorphe 66 vont par ailleurs s'activer. Ce recuit de recristallisation et d'activation des espèces dopantes consiste en un traitement thermique à basse température réalisé entre 550 C et 650 C pendant une à deux heures. On observera que ce recuit de recristallisation est réalisé sans formation de défauts ponctuels de type End of Range, les défauts ponctuels cristallins à l'origine des défauts EOR ayant été éliminés lors de l'étape d'abrasion réalisée précédemment.
Le substrat ainsi obtenu, représenté sur la figure 5j, est constitué d'un substrat receveur 72 inférieur et d'une couche cristalline dopée 73 supérieure, est apte à recevoir des composants CMOS tels que des transistors par exemple.
Variante avec couche amorphe superficielle et retrait des défauts ponctuels avec formation d'une couche poreuse Selon un quatrième mode de réalisation l'invention, en référence à la
figure 6, le procédé comporte une étape de formation d'une couche poreuse fragilisée 81 (figure 6b) sur un substrat 82 (figure 6a) obtenu dans un matériau semiconducteur tel que du silicium. En référence, aux figures 6c et 6d, on dépose par épitaxie 83 une couche supérieure cristalline 84 sur la couche poreuse fragilisée 81. Le procédé comporte ensuite une étape d'implantation d'espèces 85 (figure 6e) depuis la face supérieure de la couche cristalline 84 pour former une couche amorphe superficielle 86, en référence à la figure 6f. Les espèces 85 peuvent être par exemple du Si.
Pour obtenir une couche amorphe superficielle 86, on contrôle les paramètres de l'implantation de manière bien connue de l'homme de l'art. On observera que la couche amorphe superficielle 86 pourra également être réalisée par le dépôt direct d'une couche amorphe.
Après la formation de la couche amorphe superficielle 86, le substrat présente une structure dite intermédiaire 82', en référence à la figure 6f, constituée d'une couche supérieure amorphe superficielle 86, d'une couche centrale cristalline 87 contenant des défauts ponctuels, d'une première couche cristalline 88 dite couche cristalline enterrée, d'une couche poreuse fragilisée 81 positionnée sous ladite couche cristalline enterrée 88 et d'une seconde couche cristalline 89 dite couche cristalline inférieure. Optionnellement, en référence à la figure 6g, des espèces dopantes 90 telles que du Bore et/ou du Phosphore sont implantées localement ou en pleine plaque dans la couche amorphe superficielle 86 au travers de la face supérieure de la structure intermédiaire 82'. La couche amorphe superficielle 86 est ainsi dopée. Par un recuit de recristallisation, en référence à la figure 6h, la couche amorphe superficielle 86 dopée va se recristalliser à partir de la couche cristalline 88 qui joue le rôle de couche germe. Lors de ce recuit de recristallisation, les espèces dopantes initialement implantées dans la couche amorphe superficielle 86 vont par ailleurs s'activer. Ce recuit de recristallisation et d'activation des espèces dopantes consiste de la même manière que précédemment en un traitement thermique à basse température réalisé entre 550 C et 650 C pendant une à deux heures.
Le substrat ainsi obtenu, représenté sur la figure 6h, est constitué d'une couche supérieure cristalline dopée 86 supérieure, apte à recevoir des composants CMOS tels que des transistors par exemple, d'une couche centrale cristalline 87 contenant des défauts ponctuels de type EOR, d'une première couche cristalline 88 dite couche cristalline enterrée, d'une couche poreuse fragilisée 81 positionnée sous ladite couche cristalline enterrée 88 et d'une seconde couche cristalline 89 dite couche cristalline inférieure.
On colle ensuite, en référence à la figure 6i, un substrat receveur 91 sur la couche supérieure cristalline dopée 86 de la structure intermédiaire 82' par tout moyen approprié. En référence à la figure 6i, on détache la couche cristalline inférieure 89 au niveau de la couche poreuse fragilisée 81, par l'application de contraintes. On opère ensuite une abrasion de la surface supérieure de la couche cristalline 88 restante de la structure intermédiaire 82', par exemple, par un procédé du type CMP selon l'acronyme de l'expression anglo saxonne Chemical Mechanical Planarization jusqu'à ce que la couche cristalline dopée 86 constitue la couche supérieure de la structure intermédiaire 82' (figure 6j) éliminant ainsi les défauts EOR présents au sein de la couche 87. Le substrat ainsi obtenu, représenté sur la figure 6j, est constitué d'un substrat receveur 91 inférieur et d'une couche cristalline dopée 86 supérieure, est apte à recevoir des composants CMOS tels que des transistors par exemple. On opère éventuellement un traitement de finition de la face supérieure de la couche cristalline dopée 86.
On décrira ci-après un exemple particulier mais non limitatif de réalisation 20 d'un substrat, obtenu suivant l'invention, en référence à la figure 3.
Exemple :
En référence à la figure 3, le procédé de réalisation d'une structure 25 comporte une étape d'implantation d'espèces 101, du Silicium, (figure 3b) depuis la face supérieure d'un substrat 102 (figure 3a) obtenu dans un matériau semi-conducteur tel que du Silicium pour former une couche amorphe enterrée 103, en référence à la figure 3c. Pour obtenir une couche amorphe 103 enterrée, on contrôle les 30 paramètres de l'implantation pour préserver en surface du substrat 102 une région 104.
Les caractéristiques de l'amorphe enterré (profondeur et largeur) sont totalement modulables en fonction de la dose et de l'énergie de l'implantation. Après avoir choisi l'espèce iso-électrique du silicium à implanter dans le substrat de Si pour l'amorphiser : Ge, Sn ou le Si lui même, il convient de choisir l'énergie et la dose. Voici le protocole permettant d'établir ces caractéristiques. Le modèle le plus utilisé est celui de la densité d'énergie critique proposé initialement par Stein et Vook E.P. EerNisse; Investigation of Ion Implantation Damage with Stress , Proc.lst INT. Conf. On Ion Implantation, Gordon and Breach, London, 17 (1971). Lorsqu'une concentration critique de défauts ponctuels est atteinte, le cristal transite spontanément vers l'état amorphe. La concentration des défauts est liée à la densité d'énergie nucléaire reçue par la cible. A la concentration critique des défauts est associée une valeur critique de la densité d'énergie de dommage déposée en collisions nucléaires (Edc). Il en résulte que si cette dernière est atteinte, la transition cristal-amorphe s'opère. A partir de ce modèle, il est possible de déduire la profondeur x à laquelle est située l'interface cristal/amorphe grâce à la relation suivante : Dose * Ed(x) =Edc. La densité d'énergie critique Edc est un paramètre expérimental largement étudié pour l'amorphisation du Si grâce à l'implantation d'ions Si+, Ge+ où Sn+ Par exemple dans le cas du Germanium cette valeur vaut 2 eV/at. A partir de simulations à l'aide de calculateurs commerciaux comme FLOOPS ou LUPIN (marques déposées), il est possible d'obtenir la distribution d'énergie de dommage par ion incident à la profondeur x (Ed(x)). Pour une énergie d'implantation donnée, il est alors possible de localiser en profondeur la zone amorphe en traçant la courbe [Dose*Ed(x)] en fonction de la profondeur x. Le graphe de la figure 7 donne un exemple de courbes pour le cas d'une implantation de Ge à 15 keV (a) 25 keV (b) 50 keV (c), 80 keV (d), 150 keV (e) dans un substrat de Si. L'énergie de dommage critique est prise à la valeur classique de 2 eV/at. Grâce à ces courbes, il est alors possible de prévoir les caractéristiques des couches amorphes. A une énergie donnée, par exemple 15 keV, suivant la dose de Ge implanté la couche amorphe sera enterrée ou débouchante à la surface. Pour qu'elle soit enterrée comme dans la dite invention, il faut que la dose d'implantation reste inférieure à la première valeur à l'abscisse x=0 de la courbe correspondant à l'énergie d'implantation choisie. Par exemple dans le cas de l'implantation de Ge+ à 150 keV (courbe e) dans du Si, Il faut que la dose d'implantation soit inférieure à 5e13 at/cm"2 pour que la couche soit enterrée. Ainsi, avec une dose de 3e13 at/cm"2 on obtient une couche amorphe qui commence à environ 140 A sous la surface et se termine à 1090 A de profondeur soit une épaisseur de couche amorphe d'environ 950 A. La structure cristalline est donc conservée sur les 140 premiers Angstrôm. Ce film de cristal servira de germe pour la reconstruction ultérieure de la couche amorphe. Après la formation de la couche amorphe enterrée 103, le substrat support 102 présente une structure dite intermédiaire 102', en référence à la figure 3c, constituée d'une couche supérieure 104 restée cristalline, d'une couche amorphe enterrée 103 positionnée sous la couche supérieure cristalline 104, d'une couche centrale cristalline 105 contenant des défauts ponctuels et une couche inférieure cristalline 106. Ces défauts ponctuels sont des Si interstitiels ; ils correspondent aux défauts de la couche 15 des figures 2c à 2e.
En référence à la figure 3d, des espèces dopantes 107 telles que du Bore et/ou du Phosphore sont implantées localement ou en pleine plaque dans la couche amorphe 103 au travers de la face supérieure de la structure intermédiaire 102'. On implante ensuite des ions et/ou des espèces gazeuses 108 au travers de la face supérieure du substrat de façon à former dans le substrat une zone enterrée fragilisée 109, représentée en traits pointillés sur la figure 3e, conformément au procédé Smart CutTM tel que décrit dans la publication Silicon-On-Insulator Technology : Materials to VLSI, 2nd Edition de Jean-Pierre Colinge chez Kluwer Academic Publishers , pages 50 et 51.
La zone 109 est située à proximité des défauts ponctuels de la couche 105 formés lors de I'amorphisation.
Cette zone fragilisée 109 est formée dans la couche 106, à proximité de la couche 105, et permet, comme on le verra plus loin, le détachement de la partie de la couche 106. Cette étape d'implantation de fragilisation met en oeuvre, de préférence une implantation (Hydrogène seul, Hélium seul ..), une co-implantation d'au moins deux espèces atomiques différentes, par exemple l'Hydrogène et l'Hélium qui sont implantées séquentiellement, l'Hélium étant implanté de préférence, préalablement à l'Hydrogène. On ajuste l'implantation d'Hydrogène et d'Hélium pour positionner les maxima de concentration au delà de 1090 A dans l'exemple ci-dessus. L'hydrogène peut être implanté par exemple à 25 keV avec une dose de 1e16 cm-2 ce qui positionne le maximum de concentration à environ 2500 A de profondeur soit 1410 A au delà de la deuxième interface Amorphe/Cristal comme on peut le voir sur la figure 8. L'hélium sera implanté à environ 40 keV et 1e16 cm-2 ce qui positionne le maximum de concentration à environ 2750 A de profondeur soit 250 A au delà du maximum de concentration de la première implantation d'Hydrogène. La fracture du matériau se produira dans la zone de fracture, représentée en traits pointillés sur le graphe de la figure 8 environ au maximum de concentration de l'hydrogène soit à environ 2500 A sous la surface. On colle ensuite, en référence à la figure 3f, un substrat receveur 110 sur la couche supérieure cristalline 104 de la structure intermédiaire 102' par tout moyen approprié. En référence à la figure 3g, on détache la couche cristalline 106 de la structure intermédiaire 102' au niveau de la zone de fragilisation 109 conformément au procédé Smart CutTM, par traitement thermique et/ou avec l'application de contraintes. On opère ensuite une abrasion de la surface supérieure de la couche cristalline restante de la structure intermédiaire 102' par exemple, par un procédé du type CMP selon l'acronyme de l'expression anglo saxonne Chemical Mechanical Planarization jusqu'à ce que la couche amorphe 103 constitue la couche supérieure de la structure intermédiaire 102' éliminant ainsi la zone 105 riche en défauts ponctuels. L'étape d'abrasion consiste en un polissage mécano-chimique dit CMP bien connu de l'état de l'art actuel afin d'enlever 1750 A de silicium 5 conformément au graphe de la figure 8. En référence à la figure 3h, on obtient un premier substrat final constitué d'un substrat receveur 110 inférieur, d'une couche cristalline 104 centrale d'une épaisseur de 140 A et d'une couche amorphe dopée 103 supérieure d'une épaisseur de 610 A. 10 Par un recuit de recristallisation, réalisé après l'étape de dopage de la couche amorphe 103 soit juste après la formation de la couche amorphe 103 soit après l'obtention du premier substrat final, en référence à la figure 3i, la couche amorphe 103 va se recristalliser à partir de la couche cristalline 104 qui joue le rôle de couche germe. Lors de ce recuit de recristallisation, les espèces 15 dopantes initialement implantées dans la couche amorphe 103 vont par ailleurs s'activer. Ce recuit de recristallisation et d'activation des espèces dopantes consiste en un traitement thermique à basse température réalisé entre 550 C et 650 C pendant une à deux heures. 20 Le substrat ainsi obtenu, représenté sur la figure 3i, et constitué d'un substrat receveur 110 inférieur et d'une couche cristalline dopée 111 supérieure d'une épaisseur de 140 A. Les exemples détaillés ci-dessus illustrent des modes de réalisation dans lesquels le retrait de la couche de la structure intermédiaire dans laquelle des 25 défauts ponctuels se sont formés est effectué par détachement au niveau d'une zone de fragilisation qui a été formée dans la structure intermédiaire. Toutefois, ces exemples ne sont pas limitatifs et il est également possible de réaliser un tel retrait en attaquant, après le collage, la face arrière de la structure intermédiaire pour en retirer une épaisseur contrôlée, par exemple 30 par gravure ou par polissage, ou encore par toute autre forme connue d'attaque mécanique et/ou chimique.
Enfin, il est bien évident que tous les paramètres de transfert de couche peuvent être envisagés en fonction notamment de la nature de l'espèce implanté, de l'énergie d'implantation et de la dose d'implantation et que les exemples que l'on vient de décrire ne sont en aucun cas limitatifs quant aux 5 domaines d'application de l'invention.
Claims (27)
1. Procédé de réalisation d'une structure comprenant au moins une couche mince sur un substrat support (32,52,62,82), caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes de : - formation à partir dudit substrat support d'une structure dite intermédiaire (32',52',62',82') comprenant : o une couche amorphe (33,53,66,86), o une première couche cristalline (35,55,68,87) contenant des défauts ponctuels et située immédiatement sous ladite couche amorphe (33,53,66,86), o une seconde couche cristalline (36,56,70,89) située dans la partie inférieure de la structure intermédiaire (32',52',62',82'), collage d'un substrat receveur (40,60,72,91) sur la face supérieure de ladite structure intermédiaire (32',52',62',82'), - retrait de la couche (35,55,68,87) de la structure intermédiaire (32',52',62',82') dans laquelle des défauts ponctuels se sont formés de manière à ce que ladite couche amorphe (33,53,66,86) forme la couche supérieure de la structure intermédiaire (32',52',62',82').
2. Procédé suivant la revendication précédente caractérisé en ce que la couche amorphe (33,53,66,86) est formée en surface de la structure intermédiaire (32',52',62',82').
3. Procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la couche amorphe (33,53,66,86) est réalisée sur la structure intermédiaire (32',52',62',82').
4. Procédé suivant la revendication 3 caractérisé en ce que la couche amorphe (33,53,66,86) est réalisée par le dépôt d'une couche cristalline épitaxiée (53,64) puis l'amorphisation totale ou partielle de ladite couche (53,84).
5. Procédé suivant la revendication 3 caractérisé en ce que la couche 30 amorphe (33,53,66,86) est réalisée par dépôt d'une couche amorphe (33,53,66,86).
6. Procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la couche amorphe (33,53,66,86) est réalisée dans la structure intermédiaire (32',52',62',82') de telle manière qu'elle forme la couche supérieure dite couche amorphe superficielle (53,86) de la structure intermédiaire (32',52',62',82').
7. Procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la couche amorphe (33,53,66,86) est réalisée dans la structure intermédiaire (32',52',62',82') de telle manière qu'elle forme une couche enterrée dite couche amorphe enterrée (33,53,66,86) située immédiatement en dessous d'une troisième couche cristalline (34,67) située dans la partie supérieure de la structure intermédiaire (32',52',62',82').
8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que la couche amorphe (33,53,66,86) est obtenue par implantation d'espèces dans ledit substrat support (32,52,62,82).
9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que, préalablement à l'étape de collage du substrat receveur (40,60,72,91), il comporte une étape de dopage de la couche amorphe (33,53,66,86) par implantation d'espèces au travers de la face supérieure de ladite structure intermédiaire (32',52',62',82').
10. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que, après les étapes de formation de la couche amorphe (33,53,66,86) et de retrait de la couche (35,55,68,87) de la structure intermédiaire (32',52',62',82') dans laquelle des défauts ponctuels se sont formés et préalablement à l'étape de collage d'un substrat receveur (40,60,72,91), il comporte une étape de dopage de la couche amorphe (33,53,66,86) par implantation d'espèces.
11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8 caractérisé en ce que les dopants implantés dans la couche amorphe (33,53,66,86) sont activés par application d'un traitement thermique qui recristallise ladite couche amorphe (33,53,66,86).
12. Procédé suivant la revendication 11 caractérisé en ce que ledit traitement thermique est réalisé entre 550 et 650 C pendant une à deux heures.
13. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de retrait de la couche (35,55,68,87) de la structure intermédiaire (32',52',62',82') dans laquelle des défauts ponctuels se sont formés est obtenue par la création d'une zone de fragilisation (39,57,61,81) dans la structure intermédiaire (32',52',62',82') puis par l'application de contraintes.
14. Procédé suivant la revendication 13 caractérisé en ce que l'étape de retrait de la couche (35,55,68,87) de la structure intermédiaire (32',52',62',82') dans laquelle des défauts ponctuels se sont formés lors de la formation de la couche amorphe (33,53,66,86) est réalisée suivant les étapes de : - implantation d'ions ou d'espèces gazeuses au travers de la couche supérieure de la structure intermédiaire (32',52',62',82') de façon à former dans la structure intermédiaire (32',52',62',82') une zone enterrée de fragilisation (39,59) - fracture dans la zone de fragilisation (39,59) menant au détachement de la couche supérieure de la structure intermédiaire (32',52',62',82').
15. Procédé suivant la revendication 14 caractérisé en ce que l'étape d'implantation met en oeuvre une implantation d'hydrogène.
16. Procédé suivant la revendication 14 caractérisé en ce que l'étape 20 d'implantation met en oeuvre une implantation d'Hélium.
17. Procédé suivant la revendication 14 caractérisé en ce que l'étape d'implantation met en oeuvre une co-implantation d'au moins deux espèces atomiques différentes.
18. Procédé suivant la revendication 17 caractérisé en ce que les 25 espèces Hydrogène et Hélium sont co-implantées au cours de ladite étape d'implantation.
19. Procédé suivant la revendication 18 caractérisé en ce que lesdites espèces Hydrogène et Hélium sont implantées séquentiellement.
20. Procédé suivant la revendication 19 caractérisé en ce que l'Hélium 30 est implanté préalablement à l'hydrogène.
21. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 14 à 20 caractérisé en ce que les paramètres de ladite implantation d'espèces sontchoisis de telle manière que la zone de fragilisation (39,59) se situe au niveau de la couche (35,55) contenant les défauts ponctuels.
22. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 14 à 20 caractérisé en ce que les paramètres de ladite implantation d'espèces sont choisis de telle manière que la zone de fragilisation (59) se situe au dessus de la couche (55) contenant les défauts ponctuels.
23. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 14 à 20 caractérisé en ce que les paramètres de ladite implantation d'espèces sont choisis de telle manière que la zone de fragilisation (39) se situe en dessous de la couche (35) contenant les défauts ponctuels.
24. Procédé suivant les revendications 4 et 13 caractérisé en ce que l'étape de retrait de la couche (35,55,68,87) de la structure intermédiaire (32',52',62',82') dans laquelle des défauts ponctuels se sont formés est réalisé au niveau d'une couche poreuse fragilisée (61,81) présente sur le substrat support (62,82) préalablement au dépôt de la couche cristalline épitaxiée (64,84).
25. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, lors du collage du substrat receveur (40,60,72,91) sur la face supérieure de la structure intermédiaire (32',52',62',82'), il comporte une étape d'activation par plasma.
26. Substrat comprenant au moins une couche mince en matériau amorphe sur un substrat support, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un substrat receveur (40), d'une couche cristalline centrale (34) et d'une couche amorphe (33), ledit substrat receveur (40), la couche cristalline (34) et la couche amorphe (33) ne présentant aucun défaut ponctuel de type EOR.
27. Substrat comprenant au moins un substrat receveur (40,60,72,91) et une couche cristalline dopée supérieure (41,57,73,86) qui ne présente aucun défaut ponctuel de type EOR, caractérisé en ce que ladite couche cristalline dopée (41,57,73,86) présente une concentration de dopants supérieure ou égale à 1 e20 at/cm3.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0602178A FR2898430B1 (fr) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | Procede de realisation d'une structure comprenant au moins une couche mince en materiau amorphe obtenue par epitaxie sur un substrat support et structure obtenue suivant ledit procede |
| US11/504,256 US7585749B2 (en) | 2006-03-13 | 2006-08-14 | Methods of forming a layer of material on a substrate and structures formed therefrom |
| KR1020087021287A KR101015159B1 (ko) | 2006-03-13 | 2007-03-13 | 지지 기판에 에피탁시에 의해 수득된 비결정질 물질의 하나이상의 박층을 포함하는 구조물을 제조하는 방법 및 이러한 방법에 따라 수득된 구조물 |
| CN2007800089418A CN101421837B (zh) | 2006-03-13 | 2007-03-13 | 在支撑衬底上通过外延获得的非晶材料中制造包括至少一个薄层的结构的方法和根据该方法获得的结构 |
| EP07726870.4A EP2005466B1 (fr) | 2006-03-13 | 2007-03-13 | Procede de fabrication d'une structure comprenant au moins une couche mince de materiau amorphe obtenue par epitaxie sur un substrat support |
| JP2008558811A JP5133908B2 (ja) | 2006-03-13 | 2007-03-13 | エピタキシによって支持基板上に得られる、非晶質材料の少なくとも１層の薄層を備える構造を製作する方法、およびその方法により得られた構造 |
| PCT/EP2007/052372 WO2007104767A1 (fr) | 2006-03-13 | 2007-03-13 | procédé de fabrication d'une structure comprenant au moins une mince couche DE matériau amorphe obtenu par épitaxie sur un substrat support et structure obtenue selon ledit procédé |
| US12/535,056 US8212249B2 (en) | 2006-03-13 | 2009-08-04 | Methods of forming a layer of material on a substrate and structures formed therefrom |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0602178A FR2898430B1 (fr) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | Procede de realisation d'une structure comprenant au moins une couche mince en materiau amorphe obtenue par epitaxie sur un substrat support et structure obtenue suivant ledit procede |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2898430A1 true FR2898430A1 (fr) | 2007-09-14 |
| FR2898430B1 FR2898430B1 (fr) | 2008-06-06 |
Family
ID=37103175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0602178A Active FR2898430B1 (fr) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | Procede de realisation d'une structure comprenant au moins une couche mince en materiau amorphe obtenue par epitaxie sur un substrat support et structure obtenue suivant ledit procede |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7585749B2 (fr) |
| EP (1) | EP2005466B1 (fr) |
| JP (1) | JP5133908B2 (fr) |
| KR (1) | KR101015159B1 (fr) |
| CN (1) | CN101421837B (fr) |
| FR (1) | FR2898430B1 (fr) |
| WO (1) | WO2007104767A1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010018204A1 (fr) * | 2008-08-14 | 2010-02-18 | Commissariat A L'energie Atomique | Procede de fabrication d'une structure semi-conductrice plan de masse enterre |
| FR3045935A1 (fr) * | 2015-12-22 | 2017-06-23 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d’un empilement de dispositifs electroniques. |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007052626B4 (de) | 2007-11-05 | 2018-05-30 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung von porösen Strukturen in auf Silizium basierenden Halbleiterstrukturen |
| EP2281307A4 (fr) * | 2008-05-28 | 2011-06-29 | Sarnoff Corp | Imageur rétroéclairé au silicium ultra mince sur substrats isolants |
| EP2200084A1 (fr) * | 2008-12-22 | 2010-06-23 | S.O.I. TEC Silicon | Procédé de fabrication d'un capteur d'image rétro-éclairé |
| US20100216295A1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-08-26 | Alex Usenko | Semiconductor on insulator made using improved defect healing process |
| JP2012033750A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| FR2978603B1 (fr) * | 2011-07-28 | 2013-08-23 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de transfert d'une couche semi-conductrice monocristalline sur un substrat support |
| US8669135B2 (en) | 2012-08-10 | 2014-03-11 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | System and method for fabricating a 3D image sensor structure |
| US9490201B2 (en) * | 2013-03-13 | 2016-11-08 | Intel Corporation | Methods of forming under device interconnect structures |
| US9111996B2 (en) * | 2013-10-16 | 2015-08-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Semiconductor-on-insulator structure and method of fabricating the same |
| US9385022B2 (en) * | 2014-05-21 | 2016-07-05 | Globalfoundries Inc. | Silicon waveguide on bulk silicon substrate and methods of forming |
| JP6206786B2 (ja) * | 2014-07-10 | 2017-10-04 | 株式会社サイコックス | 半導体基板および半導体基板の製造方法 |
| KR102365963B1 (ko) | 2015-06-23 | 2022-02-23 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 액정 표시 장치 |
| FR3045934B1 (fr) | 2015-12-22 | 2018-02-16 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede de fabrication d’un empilement de dispositifs electroniques |
| FR3051971B1 (fr) | 2016-05-30 | 2019-12-13 | Soitec | Procede de fabrication d'une structure semi-conductrice comprenant un interposeur |
| FR3077924B1 (fr) * | 2018-02-13 | 2020-01-17 | Soitec | Structure demontable et procede de demontage utilisant ladite structure |
| US11018229B2 (en) | 2018-09-05 | 2021-05-25 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming semiconductor structures |
| US10790145B2 (en) | 2018-09-05 | 2020-09-29 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming crystallized materials from amorphous materials |
| FR3091620B1 (fr) * | 2019-01-07 | 2021-01-29 | Commissariat Energie Atomique | Procédé de transfert de couche avec réduction localisée d’une capacité à initier une fracture |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5298449A (en) * | 1992-03-06 | 1994-03-29 | Nec Corporation | Semiconductor substrate having a silicon-on-insulator structure and method of fabricating the same |
| US6638872B1 (en) * | 2002-09-26 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Integration of monocrystalline oxide devices with fully depleted CMOS on non-silicon substrates |
| US6696352B1 (en) * | 2001-09-11 | 2004-02-24 | Silicon Wafer Technologies, Inc. | Method of manufacture of a multi-layered substrate with a thin single crystalline layer and a versatile sacrificial layer |
| US20040262686A1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-12-30 | Mohamad Shaheen | Layer transfer technique |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07231073A (ja) * | 1994-02-17 | 1995-08-29 | Canon Inc | 半導体基板及びその製造方法 |
| JPH07283381A (ja) * | 1994-04-08 | 1995-10-27 | Canon Inc | 貼合わせ半導体基体の製造方法 |
| JP3257624B2 (ja) * | 1996-11-15 | 2002-02-18 | キヤノン株式会社 | 半導体部材の製造方法 |
| JPH1174209A (ja) * | 1997-08-27 | 1999-03-16 | Denso Corp | 半導体基板の製造方法 |
| US6468923B1 (en) * | 1999-03-26 | 2002-10-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of producing semiconductor member |
| US6333217B1 (en) * | 1999-05-14 | 2001-12-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming MOSFET with channel, extension and pocket implants |
| AU6905000A (en) * | 1999-08-10 | 2001-03-05 | Silicon Genesis Corporation | A cleaving process to fabricate multilayered substrates using low implantation doses |
| US7183177B2 (en) * | 2000-08-11 | 2007-02-27 | Applied Materials, Inc. | Silicon-on-insulator wafer transfer method using surface activation plasma immersion ion implantation for wafer-to-wafer adhesion enhancement |
| 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 |
| US20050026432A1 (en) * | 2001-04-17 | 2005-02-03 | Atwater Harry A. | Wafer bonded epitaxial templates for silicon heterostructures |
| US20030096490A1 (en) * | 2001-11-16 | 2003-05-22 | John Borland | Method of forming ultra shallow junctions |
| ITTO20011129A1 (it) * | 2001-12-04 | 2003-06-04 | Infm Istituto Naz Per La Fisi | Metodo per la soppressione della diffusione anomala transiente di droganti in silicio. |
| US6995430B2 (en) * | 2002-06-07 | 2006-02-07 | Amberwave Systems Corporation | Strained-semiconductor-on-insulator device structures |
| US7109099B2 (en) * | 2003-10-17 | 2006-09-19 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | End of range (EOR) secondary defect engineering using substitutional carbon doping |
-
2006
- 2006-03-13 FR FR0602178A patent/FR2898430B1/fr active Active
- 2006-08-14 US US11/504,256 patent/US7585749B2/en active Active
-
2007
- 2007-03-13 CN CN2007800089418A patent/CN101421837B/zh active Active
- 2007-03-13 KR KR1020087021287A patent/KR101015159B1/ko active IP Right Grant
- 2007-03-13 WO PCT/EP2007/052372 patent/WO2007104767A1/fr active Application Filing
- 2007-03-13 EP EP07726870.4A patent/EP2005466B1/fr active Active
- 2007-03-13 JP JP2008558811A patent/JP5133908B2/ja active Active
-
2009
- 2009-08-04 US US12/535,056 patent/US8212249B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5298449A (en) * | 1992-03-06 | 1994-03-29 | Nec Corporation | Semiconductor substrate having a silicon-on-insulator structure and method of fabricating the same |
| US6696352B1 (en) * | 2001-09-11 | 2004-02-24 | Silicon Wafer Technologies, Inc. | Method of manufacture of a multi-layered substrate with a thin single crystalline layer and a versatile sacrificial layer |
| US6638872B1 (en) * | 2002-09-26 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Integration of monocrystalline oxide devices with fully depleted CMOS on non-silicon substrates |
| US20040262686A1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-12-30 | Mohamad Shaheen | Layer transfer technique |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010018204A1 (fr) * | 2008-08-14 | 2010-02-18 | Commissariat A L'energie Atomique | Procede de fabrication d'une structure semi-conductrice plan de masse enterre |
| FR2935067A1 (fr) * | 2008-08-14 | 2010-02-19 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'une structure semi-conductrice plan de masse enterre |
| US8501588B2 (en) | 2008-08-14 | 2013-08-06 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Method for making a semiconductor structure with a buried ground plane |
| US9214515B2 (en) | 2008-08-14 | 2015-12-15 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Method for making a semiconductor structure with a buried ground plane |
| FR3045935A1 (fr) * | 2015-12-22 | 2017-06-23 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d’un empilement de dispositifs electroniques. |
| US9786658B2 (en) | 2015-12-22 | 2017-10-10 | Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives | Fabrication method of a stack of electronic devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007104767A1 (fr) | 2007-09-20 |
| US20070210307A1 (en) | 2007-09-13 |
| KR101015159B1 (ko) | 2011-02-16 |
| EP2005466A1 (fr) | 2008-12-24 |
| EP2005466B1 (fr) | 2013-07-17 |
| US8212249B2 (en) | 2012-07-03 |
| CN101421837B (zh) | 2011-06-15 |
| US20100044706A1 (en) | 2010-02-25 |
| FR2898430B1 (fr) | 2008-06-06 |
| CN101421837A (zh) | 2009-04-29 |
| US7585749B2 (en) | 2009-09-08 |
| JP2009529800A (ja) | 2009-08-20 |
| JP5133908B2 (ja) | 2013-01-30 |
| KR20080100222A (ko) | 2008-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2898430A1 (fr) | Procede de realisation d'une structure comprenant au moins une couche mince en materiau amorphe obtenue par epitaxie sur un substrat support et structure obtenue suivant ledit procede | |
| EP2342744B1 (fr) | Procede de formation d'une couche monocristalline dans le domaine micro-electronique | |
| EP1922752B1 (fr) | Procede de report d'une couche mince sur un support | |
| FR2867310A1 (fr) | Technique d'amelioration de la qualite d'une couche mince prelevee | |
| FR2880988A1 (fr) | TRAITEMENT D'UNE COUCHE EN SI1-yGEy PRELEVEE | |
| FR2973158A1 (fr) | Procédé de fabrication d'un substrat de type semi-conducteur sur isolant pour applications radiofréquences | |
| EP1344249A1 (fr) | Procede de fabrication d'une structure empilee comprenant une couche mince adherant a un substrat cible | |
| EP0760162B1 (fr) | Procede de realisation d'une structure a faible taux de dislocations comprenant une couche d'oxyde enterree dans un substrat | |
| EP1653504A1 (fr) | Structure composite à forte dissipation thermique | |
| FR2888400A1 (fr) | Procede de prelevement de couche | |
| FR2867307A1 (fr) | Traitement thermique apres detachement smart-cut | |
| EP3127142B1 (fr) | Procédé de fabrication d'une plaque de semi-conducteur adaptée pour la fabrication d'un substrat soi, et plaque de substrat soi ainsi obtenue | |
| FR2907966A1 (fr) | Procede de fabrication d'un substrat. | |
| EP1523771B1 (fr) | Procede de transfert d'une couche mince electriquement active. | |
| EP3079168A1 (fr) | Procédé de dopage des régions de source et de drain d'un transistor à l'aide d'une amorphisation sélective | |
| FR2952224A1 (fr) | Procede de controle de la repartition des contraintes dans une structure de type semi-conducteur sur isolant et structure correspondante. | |
| EP2782118A1 (fr) | Procédé de formation d'une couche de silicium contraint | |
| EP2184769B1 (fr) | Procédé de préparation d'une couche comprenant du monosiliciure de nickel NiSi sur un substrat comprenant du silicium | |
| FR2934925A1 (fr) | Procede de fabrication d'une structure comprernant une etape d'implantations d'ions pour stabiliser l'interface de collage. | |
| EP2471093B1 (fr) | Procédé de détachement par fracture d'un film mince de silicium mettant en oeuvre une triple implantation | |
| EP4030467B1 (fr) | Procédé de collage direct hydrophile de substrats | |
| EP2701185B1 (fr) | PROCÉDÉ DE TRANSFERT D'UN FILM D'InP | |
| EP4256606A2 (fr) | Substrat donneur pour le transfert d'une couche mince et procede de transfert associe | |
| EP4016585B1 (fr) | Dispositif électronique en carbure de silicium et son procédé de fabrication | |
| FR2907965A1 (fr) | Procede de traitement d'un substrat donneur pour la fabrication d'un substrat. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CD | Change of name or company name |
Owner name: SOITEC, FR Effective date: 20120423 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 11 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 12 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 13 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 15 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 16 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 17 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 18 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 19 |