FR2934924A1 - Procede de multi implantation dans un substrat. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'implantation d'atomes et/ou d'ions dans un substrat, comportant : a) une première implantation d'ions ou d'atomes à une première profondeur dans le substrat, pour former un premier plan d'implantation, b) au moins une deuxième implantation d'ions ou d'atomes à au moins une deuxième profondeur dans le substrat, différente de la première profondeur, pour former au moins un deuxième plan d'implantation.

Description

1 PROCEDE DE MULTI IMPLANTATION DANS UN SUBSTRAT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR L'invention concerne le domaine des 5 procédés de réalisation de substrats semi-conducteurs, en particulier de type SOI. De tels procédés sont déjà connus mais ne permettent pas la réalisation simultanée de plusieurs substrats, tout en conservant les séquences utilisées 10 pour les étapes de report, en particulier celles de la technologie Smart CutTM . Le document WO 99/35674 décrit une technique dans laquelle des implantations successives sont réalisées, en vue de former une zone de 15 fragilisation. Plus généralement, il se pose le problème de réaliser plusieurs zones d'implantation, dans un même substrat, par exemple un substrat en un matériau semi-conducteur, à des profondeurs différentes, en vue, 20 éventuellement, de réaliser des reports multiples à partir de ce même substrat. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre ce problème, en particulier en vue de la réalisation de reports 25 successifs de différentes couches d'un même substrat. L'invention concerne d'abord un procédé d'implantation d'atomes et/ou d'ions dans un substrat, comportant . 2 a) une première implantation d'ions ou d'atomes à une première profondeur dans le substrat, pour former un premier plan d'implantation, b) au moins une deuxième implantation d'ions ou d'atomes à au moins une deuxième profondeur dans le substrat, différente de la première profondeur, pour former au moins un deuxième plan d'implantation. Selon l'invention on réalise, de manière simultanée ou successive, plusieurs plans de fracture au sein du matériau d'un substrat. Les deux implantations peuvent être réalisées à travers une même face de ce substrat. La première implantation peut être une implantation d'un premier type d'ions, ayant une première masse, par exemple des ions H+, au moins une deuxième implantation étant une implantation d'un deuxième type d'ions, par exemple H2+, ayant une deuxième masse, différente de la première. Les deux types d'ions peuvent être obtenus : - par double tri en masse, dans un dispositif d'implantation ionique ; ou alors sans tri en masse de la source ; pour cela on utilise préférentiellement un implanteur ionique simplifié dans lequel il n'y a pas de tri en masse des espèces. Dans ce cas, toutes les espèces présentes dans le plasma seront implantées simultanément. Selon une variante, la première et la 30 deuxième implantation peuvent être chacune une implantation d'ions. La première implantation ionique, 3 d'un premier type d'ions, est réalisée avec une première énergie en sortie d'un dispositif d'implantation ; la deuxième implantation ionique, d'un deuxième type d'ions, est réalisée avec une deuxième énergie, différente de la première énergie, en sortie du même dispositif d'implantation. Un état de charge des ions du premier type d'ions, différent de l'état de charge des ions du deuxième type d'ions permet de réaliser une implantation des ions du premier type d'ions à une profondeur différente de l'implantation des ions du deuxième type d'ions. Selon une autre variante, une des espèces est atomique et l'autre est ionique. Les atomes peuvent être obtenus par neutralisation d'une première partie d'un faisceau d'ions, qui bénéficie donc d'une première énergie d'implantation, la deuxième partie du faisceau d'ions étant, elle, accélérée ou décélérée par rapport à la première partie du faisceau et ayant donc une énergie d'implantation différente de la première énergie d'implantation. Plus généralement, on peut utiliser le phénomène de neutralisation d'un faisceau (ou celui de contamination en énergie) pour implanter une espèce à deux profondeurs simultanément. Ce phénomène est dû à la neutralisation d'une partie du faisceau entre l'aimant de déviation et la colonne d'accélération. La partie neutralisée n'est donc pas accélérée (ou décélérée) et sera donc implantée à l'énergie d'extraction. En contrôlant la fraction du faisceau neutralisée avant la colonne d'accélération, on peut 4 donc réaliser deux implantations simultanées, la première à une profondeur correspondant à l'énergie d'extraction et la seconde à une autre profondeur correspondant à la somme des énergies d'extraction et d'accélération. La proportion de faisceau neutralisé peut être contrôlée de différentes manière : par la qualité du vide, et/ou par l'introduction d'un gaz et/ou par neutralisation à l'aide d'un faisceau d'électrons.

Quel que soit le mode de réalisation envisagé, la proportion, ou dose, d'éléments implantés aux deux énergies souhaitées (les énergies d'extraction) peut être contrôlée par contrôle de la qualité du vide avant la colonne d'accélération ou de décélération, par réglage de la puissance de pompage ou par insertion d'un gaz en quantité contrôlée, ou encore par neutralisation, par un faisceau de charges, d'une partie des espèces contenues dans le faisceau d'implantation.

Quel que soit le mode de réalisation retenu, une implantation d'ions additionnels peut être réalisée, à la première ou à la deuxième profondeur d'implantation, avant et/ou après l'étape a) et/ou l'étape b). On peut ainsi réaliser un apport supplémentaire d'ions, ou ajouter une espèce d'ions qui est différente des ions ou atomes de la première ou de la deuxième implantation. L'invention concerne également un procédé de report d'au moins une couche à partir d'un substrat sur au moins un premier substrat receveur, comportant : a') un procédé d'implantation d'atomes et/ou d'ions dans le substrat, tel qu'il a été décrit ci-dessus, formant ainsi un substrat implanté avec au moins deux plans d'implantation, 5 b') un assemblage du substrat implanté et du premier substrat receveur, c') une fracture du substrat implanté, selon l'un des plans d'implantation. L'étape c') de fracture peut laisser libre, par rapport au substrat receveur, une portion du substrat implanté qui comporte au moins un plan d'implantation. Ce procédé peut comporter en outre un report sur un deuxième substrat receveur de ladite portion du substrat implanté. Puis une fracture de ladite portion du substrat implanté selon l'un de ses plans d'implantation peut être réalisée. Il est également possible de réaliser, avant l'étape c'), un assemblage, avec un deuxième substrat receveur, du substrat implanté, assemblé avec le premier substrat receveur. L'étape c') de fracture peut laisser sur le premier substrat receveur une portion du substrat implanté qui comporte au moins un plan d'implantation. Après cette étape c'), un assemblage du substrat implanté, avec un deuxième substrat receveur, peut alors être réalisé. Un exemple de structure obtenue par un procédé selon l'invention est une ou plusieurs 6 structure SiO2/Si ou simplement Si avec toutes les variantes de préparation précédentes. Une pluralité de substrats SOI peut également être réalisée à partir d'un même substrat dans lequel une pluralité de plans de fragilisation ont été réalisés, par report sur une pluralité de substrats receveurs. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS - La figure 1 représente un substrat avec 10 double implantation, - les figures 2A et 2B représentent un exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention, - les figures 3A et 3B représentent deux étapes d'un procédé selon l'invention, en vue du report 15 d'une première couche, - les figures 4A et 4B représentent deux étapes d'un procédé selon l'invention, en vue du report d'une deuxième couche, - les figures 5A à 5C représentent des 20 étapes d'un procédé selon l'invention, en vue du report d'une première et d'une deuxième couches, - la figure 6 représente un exemple de dispositif pouvant être mis en oeuvre pour réaliser un procédé selon l'invention. 25 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans la suite on emploie le terme substrat, mais le terme plaque pourrait être utilisé en lieu et place du premier. 7 L'invention peut être mise en oeuvre au moyen d'un dispositif de type implanteur à faisceau d'ions, représenté schématiquement sur la figure 6. Un implanteur est un équipement qui comporte généralement une source d'ions, une ligne de faisceau permettant de sélectionner l'ion à implanter et l'amener à énergie voulue sur la plaque, un système de balayage et une chambre de cible avec une mesure de dose. On indique plus loin une variante sans tri en masse des ions. Plus spécifiquement, une partie formant source 202 comporte une chambre - dite chambre d'ionisation. Les espèces à ioniser peuvent y être introduites sous forme de gaz 204. Dans la suite on donne l'exemple d'un gaz source hydrogéné, mais d'autres exemples sont possibles. La source comporte aussi des moyens 206 pour produire un plasma du gaz introduit dans la chambre. C'est par exemple, dans le cas des sources de type Bernas, un filament (cathode) dans lequel circule un fort courant électrique, qui va donc produire une émission d'électrons. Ceux-ci vont frapper les atomes de gaz et, ainsi, les ioniser et former un plasma. La source 202 comporte également des moyens de formation d'un champ magnétique qui permet de confiner le plasma, faisant ainsi croître le rendement d'ionisation. En sortie de la chambre d'ionisation, des moyens sont prévus pour former un champ électrique (de l'ordre de quelques dizaines de kV), qui permet l'extraction des ions. 8 Un tri en masse est ensuite effectué par des moyens 210 magnétiques (typiquement, un électroaimant), qui provoquent une déviation du faisceau d'ions. Le rayon R de courbure de la déviation dépend de la nature des ions : R = M.V/q.B où M est la masse de l'ion, V sa vitesse, q sa charge et B le champ magnétique appliqué. Cette étape assure une excellente sélectivité des espèces ionisées présentes dans le faisceau incident et permet d'isoler une seule masse ionique et une seule énergie. Ainsi purifié, le faisceau d'ions traverse une colonne d'accélération 210 de l'implanteur. On génère ainsi une tension d'accélération, pouvant atteindre environ 170 kV à 250 keV sur un implanteur standard. Avant de frapper une cible 2, le faisceau d'ions 4 est focalisé par des moyens 212 de focalisation tel qu'un ensemble de lentilles quadripolaires. La référence 213 désigne des plaques de déviation. Dans le cas d'un implanteur qui n'a pas de tri en masse, celui-ci comporte une source, des moyens d'extraction et une colonne d'accélération. Tous les ions contenus dans le plasma sont extraits directement et peuvent donc impacter la cible (le substrat). Tous les ions ont alors une même énergie initiale, mais, leur degré d'ionisation étant différents les uns des autres, ils s'implanteront à des profondeurs différentes. 9 Dans tous les cas, des moyens de balayage, qui vont permettre une implantation uniforme sur une certaine surface d'un échantillon peuvent être de trois types différents, selon l'équipement moyens électrostatiques, moyens mécaniques ou mixtes. Dans le premier cas, le faisceau est soumis à une tension continue qui le dévie en permanence, de façon à balayer la totalité de la surface à implanter. Dans le deuxième cas (balayage mécanique).

Une plaque peut être animée d'un mouvement de rotation et/ou en translation par des moyens mécaniques, par exemple en étant fixée sur un tambour ; le faisceau reste alors fixe. Une troisième solution peut être un mouvement mixte, qui associe une composante d'un mouvement du faisceau par balayage électrostatique sur une plaque et une autre composante du mouvement de la plaque par des moyens mécaniques. Les deuxième et troisième solutions présentent l'avantage de permettre un traitement multiplaques. En pratique, les première et troisième solutions sont utilisées pour un traitement monoplaque. La chambre à cible 214 est une enceinte sous vide dans laquelle sont placés un substrat 2, à implanter à travers une de ses surfaces, et un porte-substrat (non représenté sur la figure). La chambre constitue une cage de Faraday, permettant ainsi de mesurer le courant total I sur la plaque, qui est proportionnel au nombre d'ions reçus, et de contrôler la dose D implantée : D = 1 J I.dt q.S o où q est la charge élémentaire et S la surface implantée du substrat. La dose implantée peut donc être estimée à partir de la mesure du courant par des moyens de mesure de courant. L'implantation ionique consiste à bombarder un matériau avec des ions de l'espèce désirée, accélérés a des énergies variant de quelques kilo-électronvolts (keV) à quelques méga-électronvolts (MeV), selon l'équipement utilisé. Un ion pénétrant dans un substrat va perdre son énergie par chocs sur les atomes de la cible, déplaçant ces derniers et créant des défauts sur son parcours. L'ion incident va, en fin de parcours, s'immobiliser sur un site (interstitiel ou substitutionnel) de la matrice. Ainsi, l'implantation ionique est caractérisée par la distribution des ions, les défauts créés et le site occupé par l'ion dans le substrat. La référence 216 désigne une éventuelle arrivée de gaz contrôlée, ou des moyens de neutralisation d'ions du faisceau produit avant passage dans la colonne 210 d'accélération ou de décélération, éventuellement en sortie des moyens 208 magnétiques. La technique d'implantation ionique présente trois avantages majeurs : - la distribution en profondeur localisée des ions implantés dans le matériau est facilement contrôlée par l'énergie du faisceau d'ions, - la quantité totale d'ions produits peut 30 être aisément mesurée par le courant lié à l'arrivée 11 des particules chargées sur la surface de l'échantillon, - enfin, il est possible de dépasser la solubilité limite d'une espèce dans le matériau et d'introduire des espèces qui ne peuvent pas nécessairement être diffusées. Selon l'invention on réalise plusieurs plans de fragilisation ou de fracture, à plusieurs profondeurs différentes au sein d'un substrat, par exemple en un matériau semi-conducteur tel que du silicium, ou du Ge, ou du GaN ou en matériau semi-conducteur de type III-V, II-VI. Le substrat peut aussi être une structure hybride, de type SiO2/Si. Dans la suite, l'expression plan de fragilisation ou plan de fracture est aussi comprise comme pouvant signifier zone de fragilisation ou zone de fracture . La figure 1 représente un exemple d'une telle structure, avec deux plans de fragilisation P1 et P2 à deux profondeurs différentes dans un substrat 2. La pluralité de plans ou de zones de fragilisation peut être réalisée par une étape d'implantation unique, par implantation simultanée à différentes profondeurs dans le substrat. En variante, on peut réaliser deux ou plusieurs étapes d'implantation successives, afin de délimiter deux ou plusieurs plans ou zones de fracture à deux ou plusieurs profondeurs dans le substrat. Quel que soit le mode de réalisation, la 30 formation de deux (respectivement n>1) plans de fracture, à 2 (respectivement n>1) profondeurs 12 différentes (mesurées à partir d'une même face du substrat), permet de réaliser ultérieurement deux (respectivement n) transferts de couche en partant d'un même substrat 2.

Selon un premier mode de réalisation, on réalise, après production du plasma et extraction, un système de double tri en masse, ou en utilisant un aimant qui a une mauvaise résolution et qui laisse passer les deux espèces, sur des ions de même énergie générés à partir d'un gaz. On peut aussi ne pas trier en masse. Dans le cas d'un gaz source hydrogène, ce sont par exemple des ions H+ et H2+ qui sont triés et implantés dans le matériau, pour une même énergie initiale. Ainsi, par les mécanismes d'interaction expliqués ci-dessus, entre les ions et la matière du substrat, on assiste alors d'une part à l'implantation des ions H+ à une profondeur R2 avec une dose D2, et d'autre part à l'implantation conjointe des ions H2+ à une profondeur RI égale à la moitié de R2, avec une dose Dl. Les doses respectives D2 et Dl sont reliées à la proportion d'ions H+/H2+. Les proportions d'ions H+ et H2+ peuvent être contrôlées par ajout d'éléments dans le plasma, par exemple de l'eau qui favorise la formation d'ions H+. Dans le cas d'implantation de deux espèces ioniques telles que H+ et H2+, deux plans de fracture P1 et P2 sont ainsi réalisés, comme illustré sur la figure 1.

Dans le cas d'un substrat de type couche diélectrique sur un substrat, par exemple en un 13 matériau semi-conducteur, la figure 2A illustre schématiquement la double implantation par un faisceau 4, et la figure 2B illustre le résultat de cette étape de double implantation. Les références 6 et 8 désignent respectivement une couche diélectrique, par exemple de SiO2 et un substrat en un matériau semi-conducteur, par exemple en Silicium. Les deux plans P1 et P2 peuvent être générés avec des profondeurs ayant un rapport géométrique défini entre eux (dans le cas d'ions H+ et H2+, un rapport proche de 2). Une autre solution, pour parvenir à implanter simultanément un élément, par exemple de l'hydrogène, à deux profondeurs différentes, est d'utiliser le phénomène de contamination en énergie, présent dans tous les implanteurs où il y a une post accélération ou une post décélération. Ce phénomène est généralement néfaste au procédé. Il est dû à la neutralisation d'une partie du faisceau entre l'aimant 208 de tri en masse et la colonne 210 d'accélération ou de décélération de l'implanteur (figure 6). Ainsi, la partie neutralisée du faisceau est implantée à l'énergie d'extraction tandis que le reste est implanté à l'énergie finale souhaitée (= énergie d'extraction + énergie d'accélération ou de décélération). Par exemple, une énergie globale à 100 keV, avec 50 keV en extraction et 50 keV en post-accélération, conduit à deux plans d'implantations correspondant aux deux énergies, 50 keV et 100 keV. Ce type de procédé permet de générer deux plans d'implantation, tels P1 et P2, à des profondeurs 14 indépendantes l'une de l'autre et est réalisable avec des implanteurs commerciaux standards. Dans le cas d'une implantation d'ions H+ et H2+, la dose de chacun des deux plans d'implantation P1, P2 est contrôlée par la composition du plasma dans la source. Ce contrôle peut être exercé, dans le cas d'un gaz source hydrogéné, par contrôle des courants (ou des doses) de H+ et H2+ respectivement, soit par une optimisation de la source (par exemple par changement des paramètres de la source pour favoriser une espèce), soit par l'ajout contrôlé d'autres éléments dans la source, qui favorisent la production d'une espèce par rapport à l'autre. Par exemple l'ajout d'eau favorise la formation de H+.

Dans le cas d'une neutralisation de certains ions, la dose de chacun des plans d'implantation est contrôlée par la neutralisation elle-même. Une opération de neutralisation d'une partie du faisceau peut être influencée par la qualité du vide dans la machine. On peut donc aussi (éventuellement en combinaison avec l'une des méthodes de contrôle précédentes) contrôler la proportion d'ions implantés aux n (par exemple n = 2) différentes profondeurs souhaitées en contrôlant la qualité du vide, avant la colonne d'accélération ou de décélération, soit par réglage de la puissance de pompage, soit par insertion d'un gaz en quantité contrôlée au moyen d'une vanne, par exemple au niveau indiqué par la flèche 216 sur la figure 6, entre la 15 sortie des moyens magnétiques 208 et la colonne d'accélération 210. On peut aussi neutraliser une partie du faisceau par l'application d'un faisceau de charges 5 négatives (dispositif de type electron shower ), par exemple appliqué entre l'aimant 208 et l'accélération 210. On obtient également de cette manière un contrôle sur les doses respectives dans chacun des plans d'implantation. Dans les cas expliqués ci-dessus, les doses d'ions H+ se situent typiquement entre 4.1016 cm-2 et 1.1017 cm-2. Pour l'espèce H2+ celles-ci sont divisées par deux, les doses d'ions H2+ se situent donc typiquement entre 2.1016 cm-2 et 5.1016 cm 2 Afin de bien contrôler le plan selon lequel la fracture va se développer en premier, il est possible de réaliser une implantation d'ions additionnels (H+ ou H2+ ou He+ ou Hel+) , après ou avant l'implantation mixte. En d'autres termes, une fois les 20 plans P1 et P2 délimités, il est possible de modifier les cinétiques de fracture (notamment par le contrôle des doses) au niveau de l'un et/ou l'autre de ces plans en procédant à une nouvelle implantation (simple ou multiple) pour ajouter d'autre espèces ou pour réaliser 25 un apport supplémentaire en ions, au niveau des plans P1 et/ou P2. On peut, en outre, changer le gaz source, si on ne désire pas implanter de l'hydrogène. Selon un autre mode, on peut également réaliser une implantation mixte d'une première famille 30 d'ions (He+, par exemple) et d'une deuxième famille d'ions (H+, par exemple). En jouant sur l'énergie 10 15 16 initiale, 2 plans générés se positionnent de la manière souhaitée, avec un décalage souhaité et précis. Lorsque qu'on veut faire coexister 2 types d'ions aux alentours d'un même plan de fracture, il est bénéfique de ne pas superposer exactement les deux types d'espèces, mais de les séparer légèrement en implantant une légèrement plus profondément que l'autre. Pour cela on joue là encore sur l'énergie et la dose des différentes espèces. Tout type d'espèce peut convenir pour ces multiples étapes d'implantation. Selon une autre variante, les plans de fracture peuvent être délimités par plusieurs étapes successives (et non plus simultanées) d'implantation. Selon encore une autre variante, plutôt que de trier en masse les 2 espèces au niveau du système d'implantation, on peut réaliser la seule ionisation d'un gaz source, sans tri en masse. Cette solution conduit également, dans le cas d'une source hydrogène, à la génération simultanée d'ion H+ ou H2+ (entre autres). Toutes les espèces ioniques générées dans le plasma sont alors implantées simultanément. On notera une différence avec celles des variantes précédentes qui mettent en oeuvre un implanteur avec un tri en masse des ions. Dans l' implanteur mis en oeuvre ici, tous les ions contenus dans le plasma sont extraits directement et peuvent donc impacter la cible (le substrat). Tous les ions ont alors une même énergie initiale, mais leurs masses étant différentes ils s'implanteront à des profondeurs différentes.

Dans les variantes évoquées ci-dessus, où l'on ajuste une des deux cinétiques de fracture par 17 l'implantation d'une troisième espèce, les gammes peuvent être beaucoup plus étendues que celles déjà indiquées précédemment. Typiquement, pour un couple H+/He+, les doses globales sont respectivement comprises entre : - 2.1016 et 5.1016 ions H+ cm-2, - 2.1016 et 5.1016 ions He+ cm-2. Dans la suite, certains substrats sont assemblés par contact adhérent, notamment par collage ou par adhésion moléculaire. Ces techniques sont décrites notamment par Q.Y. Tong dans Silicon Wafer Bonding Technology for VLSI and MEMS applications , Edited by S.S.Iyer and A.J. Auberton-Hervé, 2002, INSPEC, London, Chapter 1, pages 1-20. Le collage peut en particulier être assuré par une couche intermédiaire déposée sur l'une et/ou l'autre des deux surfaces à assembler, par exemple une couche de résine, ou une couche de polymère ou toute autre couche d'adhésive. Préalablement à un tel assemblage, des étapes de préparation des surfaces à coller peuvent être réalisées, telles que une ou plusieurs étapes de traitement chimique et/ou mécanique (par exemple : polissage), et/ou de nettoyage et/ou de traitement plasma et/ou de traitement ozoné, pour permettre un collage avec une forte énergie. Un traitement thermique peut ensuite être appliqué en vue de renforcer l'interface de collage. Selon la nature des substrats présents, le traitement thermique peut être réalisé entre 200°C et 1200°C pendant quelques dizaines de minutes à quelques heures. 18 Le procédé Smart-Cut est également mentionné dans la présente description. Il est par exemple décrit dans l'article de B.Aspar et A.J. Auberton-Hervé dans Silicon Wafer Bonding Technology for VLSI and MEMS applications , edited by S.S.Iyer and A.J. Auberton-Hervé, 2002, INSPEC, London, Chapter 3, pages 35-52. Après les opérations d'implantation décrites ci-dessus, on peut ensuite procéder à toute autre opération, et notamment au transfert d'un premier film par fracture selon l'un ou l'autre des plans P1, P2. L'état de la surface libre 6' (figure 2B) peut être préalablement modifié pour adapter les propriétés de cette surface à assembler avec un premier substrat receveur 12 (rugosité, planéité, hydrophilie, etc.). On peut aussi déposer une couche en surface pour améliorer ces propriétés. Mais l'ensemble de ces traitements est alors de préférence réalisé à basse température (par exemple à moins de <500°C pour des durées courtes, typiquement inférieures à 60 min), afin de limiter le mûrissement de la fracture au niveau des plans P1 et P2, fracture qui doit n'intervenir qu'après.

La figure 3A représente l'assemblage d'un substrat 10 du type de celui obtenu en figure 2B, avec un premier substrat receveur 12, par exemple en Si. Une fracture a lieu ensuite le long du plan P1, le moins profond dans le substrat implanté et donc le plus proche de la surface d'assemblage 6' avec le substrat receveur 12. Cette fracture est réalisée 19 selon les techniques mentionnées ci-dessus, en particulier selon la technologie Smart CutTM (figure 3B). On procède donc au détachement d'un film 16 du substrat initial, selon le plan P1. En fonction de la dose implantée et de l'énergie d'implantation pour chacun des ions implantés, il est possible de réaliser un traitement thermique permettant un détachement le long du plan P1 sans fracturer selon le plan P2. Le reste 10' du substrat initial 10, reste qui comporte au moins le plan P2, ou une pluralité de plans de fragilisation, initialement plus éloigné(s) que P1 de la surface 6' d'assemblage avec le substrat receveur 12, peut être alors re-préparé en vue d'un assemblage ou d'un collage, selon l'une des variantes déjà exposées ci-dessus, sur un deuxième substrat receveur 22. L'état de la surface libre de la portion restante 10' (contenant le plan P2) peut être préalablement modifié pour adapter les propriétés de cette surface à assembler avec ce deuxième substrat receveur 22 (rugosité, planéité, hydrophilie, etc.). On peut aussi déposer une couche en surface pour améliorer ces propriétés. Mais l'ensemble de ces traitements est alors de préférence réalisé à basse température (par exemple à moins de <500°C pour des durées courtes, typiquement inférieures à 60 min), afin de limiter le mûrissement de la fracture au niveau du plan P2, fracture qui doit n'intervenir qu'après. L'état assemblé de la portion restante 10' 30 avec le deuxième substrat receveur 22 est représenté en figure 4A. Préférentiellement, le substrat receveur 22 20 comporte cette fois-ci une couche d'isolant électrique 24. Une partie de cette couche peut avoir été formée sur la partie 10'. Après cet assemblage on initie une fracture selon le plan P2, ce qui permet de détacher une seconde partie 10" du substrat initial (figure 4B). On procède donc au détachement d'un film 26 du substrat initial, selon le plan de fracture P2, film qui reste assemblé avec le deuxième substrat 22 via la couche 24 et forme l'assemblage désigné par la référence 20'. Si un ou plusieurs autres plans de fracture sont encore présents dans la partie restante 10", une autre opération d'assemblage avec un troisième substrat receveur peut être réalisée. Après cet assemblage on initie de nouveau une fracture selon le plan de fracture, ou selon l'un des plans de fracture, de la partie restante, ce qui permet de détacher encore une autre partie du substrat initial.

Au total, pour un substrat initial 10 dans lequel ont été réalisés n plans de fragilisation, ce sont n fractures et donc n reports sur n substrats receveurs qui peuvent être réalisés. Dans l'exemple illustré de deux plans de fragilisation P1 et P2, une couche 6 en SiO2 et un substrat 8 en silicium, on obtient : - pour un substrat 12 en Si, une première structure 20 de type silicium sur isolant (SOI), - pour un substrat 22 en Si, une couche 24 en SiO2, on obtient donc une deuxième structure de type 21 silicium sur isolant (SOI) (la couche 26 est en Si puisque le substrat 8 est aussi en Si). Par conséquent, une étape d'implantation de multiples espèces permet l'obtention de plusieurs structures SOI quasi-identiques, ou plus généralement, plusieurs reports de couches minces individuelles, chacune étant reportée sur un substrat différent de celui sur lequel les autres couches minces individuelles sont reportées.

Les opérations qui viennent d'être décrites peuvent être réalisées selon un autre ordre. Ainsi, comme illustré en figure 5A, partant de la structure de la figure 3A, on réalise une première fracture selon le plan P2, le plus profond dans le substrat implanté et donc le moins proche de la surface 6' d'assemblage avec le substrat receveur 12, au lieu d'une première fracture le long du plan P1, le moins profond dans le substrat implanté et donc le plus proche de la surface 6' d'assemblage avec le premier substrat receveur 12.

Les paramètres dose d'implantation et énergie d'implantation auront été choisis pour qu'il soit possible de fracturer selon P2 sans fracturer selon P1. On obtient donc la structure 30 de la figure 5A, dans laquelle la partie assemblée avec le substrat receveur comporte un plan P1 de fracture. Cette nouvelle structure 30, qui résulte de l'assemblage avec le substrat receveur 12, peut être alors re-préparée en vue d'un assemblage ou d'un collage, selon l'une des variantes déjà exposées ci-dessus, avec un deuxième substrat receveur 32. 22 L'état de la surface de la structure 30 peut être préalablement modifié pour adapter les propriétés de cette surface à assembler avec le substrat 32 (rugosité, planéité, hydrophilie, etc.). On peut aussi déposer une couche en surface pour améliorer ces propriétés. Mais l'ensemble de ces traitements est alors de préférence réalisé à basse température (par exemple à moins de <500°C pour des durées courtes, typiquement inférieures à 60 min), afin de limiter le mûrissement de la fracture au niveau du plan P1, fracture qui doit n'intervenir qu'après. L'état assemblé de la structure 30 avec ce substrat 32 est représenté en figure 5B. Préférentiellement, le deuxième substrat receveur 32 comporte une couche d'isolant électrique 34. Celle-ci peut avoir aussi été partiellement formée sur la structure 30. Après ce deuxième assemblage, on initie une fracture selon le plan P1, ce qui permet de détacher une première partie 20' et une deuxième partie 40, comportant chacune une couche 26', 26" transférée (figure 5C). On procède donc au détachement d'un film 26' du substrat initial, selon le plan de fracture P1.

Si un ou plusieurs autres plans de fracture sont encore présents dans l'une des parties 20', 40, une autre opération d'assemblage avec un troisième substrat receveur peut être réalisée, suivie d'une fracture le long de l'un de ces plans de fracture.

Là encore, au total, pour un substrat initial 10 dans lequel ont été réalisés n plans de 23 fragilisation, ce sont n fractures et donc n reports sur n différents substrats receveurs qui peuvent être réalisés. Pour un substrat 32 en Si, une couche 34 en SiO2, un substrat initial 8 en silicium (donc un film 26 ou une couche mince en silicium), une couche 6 en SiO2, on obtient, par l'opération de fracture selon P1, deux structures 20', 40 de type silicium sur isolant (SOI) (figure 5C).

Les procédés d'assemblage décrits ci-dessus peuvent être réalisés avec un substrat 2 quelconque (figure 1), et un nombre quelconque de plans de fragilisation, dans un ordre quelconque. On peut donc utiliser des procédés combinant le procédé décrit en liaison avec les figures 3A et 3B et celui décrit avec les figures 5A à 5C.

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'implantation d'atomes et/ou d'ions dans un substrat, comportant : a) une première implantation d'ions ou d'atomes à une première profondeur dans le substrat, pour former un premier plan d'implantation, b) au moins une deuxième implantation d'ions ou d'atomes à au moins une deuxième profondeur dans le substrat, différente de la première profondeur, pour former au moins un deuxième plan d'implantation.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, les deux implantations étant réalisées à travers la même face du substrat.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, les première et deuxième implantations étant réalisées simultanément ou successivement.
4. 4. Procédé selon la revendication 3 : - la première implantation étant une implantation d'un premier type d'ions, ayant une première masse, - au moins une deuxième implantation étant une implantation d'un deuxième type d'ions ayant une deuxième masse, différente de la première.
5. 5. Procédé selon la revendication 4 : - la première implantation étant une implantation d'ions H+, 25 30 25 - la deuxième implantation étant une implantation d'un d'ions H2+
6. 6. Procédé selon la revendication 3 : - la première implantation étant une implantation d'atomes, - la deuxième implantation étant une implantation d'ions.
7. 7. Procédé selon la revendication précédente, les atomes étant implantés avec une première énergie en sortie d'un dispositif d'implantation, les ions étant implantés avec une deuxième énergie en sortie du même dispositif d'implantation.
8. 8. Procédé selon la revendication précédente, les atomes étant obtenus par neutralisation d'une première partie d'un faisceau d'ions, qui bénéficie donc d'une première énergie d'implantation, la deuxième partie du faisceau d'ions étant accélérée ou décélérée par rapport à la première partie du faisceau et ayant donc une énergie d'implantation différente de la première énergie d'implantation.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, la proportion d'éléments implantés aux deux énergies souhaitées étant obtenue en contrôlant la qualité du vide avant une colonne (210) d'accélération ou de décélération d'un dispositif d'implantation, par réglage de la puissance de pompage ou par insertion 26 d'un gaz en quantité contrôlée, ou encore par neutralisation, par un faisceau de charges, d'une partie des espèces contenues dans le faisceau d'implantation.
10. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel on réalise les implantations sans tri en masse, toutes les espèces générées dans le plasma étant alors implantées simultanément.
11. 11. Procédé l'une des revendications 1 à 9, dans lequel on réalise les implantations avec tri en masse, par exemple double tri en masse, dans un dispositif d'implantation ionique. 15
12. 12. Procédé l'une des revendications 1 à 11, comportant en outre une implantation d'ions additionnels, à la première ou à la deuxième profondeur d'implantation, avant et/ou après l'étape a) et/ou 20 l'étape b), pour réaliser un apport supplémentaire d'ions ou pour ajouter une espèce d'ions différente des ions ou atomes de la première ou de la deuxième implantation. 25
13. 13. Procédé de report d'au moins une couche à partir d'un substrat (2, 8, 10) sur au moins un premier substrat receveur (12, 22, 32), comportant : a') un procédé d'implantation d'atomes et/ou d'ions dans le substrat, selon l'une des 30 revendications 1 à 12, formant ainsi un substrat implanté avec au moins deux plans d'implantation, 1027 b') un assemblage du substrat implanté et du premier substrat receveur (12, 22), c') une fracture du substrat implanté, réalisée selon l'un des plans d'implantation (P1, P2). 5
14. 14. Procédé selon la revendication précédente, l'étape c') de fracture laissant libre, par rapport au premier substrat receveur, une portion (10') du substrat implanté qui comporte au moins un plan 10 d'implantation (P2).
15. 15. Procédé selon la revendication précédente, comportant en outre un report sur un deuxième substrat receveur (22) de ladite portion (10') 15 du substrat implantée qui est restée libre.
16. 16. Procédé selon la revendication précédente, comportant en outre une fracture de ladite portion (10') du premier substrat implanté qui 20 est restée libre, selon l'un de ses plans d'implantation (P2).
17. 17. Procédé selon l'une des revendications 13 à 16, comportant, avant ou après l'étape c'), un 25 assemblage, avec un deuxième substrat receveur (32), du substrat implanté assemblé avec le premier substrat receveur (12, 22).
18. 18. Procédé selon l'une des revendications 30 13 à 17, l'étape c') de fracture laissant sur le premier substrat receveur une portion (10') du 28 substrat implanté qui comporte au moins un plan d'implantation (P1).
19. 19. Procédé selon l'une des revendications 13 à 18, dans lequel une pluralité de substrats SOI sont réalisés à partir d'un même substrat dans lequel une pluralité de plans de fragilisation ont été réalisés, par report sur une pluralité de substrats receveurs.