FR2968450A1 - Procede de traitement d'une structure de type semi-conducteur sur isolant - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement d'une structure semi-conducteur sur isolant comprenant un substrat support (1), une couche (2) d'oxyde ou d'oxynitrure d'un matériau semi-conducteur et une couche mince (3) dudit matériau semi-conducteur. Ledit procédé comprend l'application d'un traitement thermique dans une atmosphère présentant moins de 10 ppm d'oxygène, et dans des conditions (température, durée) contrôlées, de manière à inciter au moins une partie de l'oxygène de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure (2) à diffuser à travers la couche mince, conduisant à diminuer l'épaisseur d'oxyde ou d'oxynitrure dans des régions (2B) de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure (2) réparties selon un motif déterminé. Ledit procédé comprend la formation, à la surface de la couche mince (3), de zones (3B) réparties selon ledit motif et exposant une orientation cristallographique différente du reste de la surface (3A) de la couche mince (3).

Description

PROCEDE DE TRAITEMENT D'UNE STRUCTURE DE TYPE SEMI-CONDUCTEUR SUR ISOLANT

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention porte sur un procédé de traitement d'une structure de type semi-conducteur sur isolant (SeO1), comprenant successivement un substrat support, une couche d'oxyde ou d'oxynitrure d'un matériau semi-conducteur et une couche mince semi-conductrice dudit matériau semi-conducteur, dans lequel on applique un traitement thermique dans une atmosphère réduite en oxygène, et dans des conditions de température et de durée contrôlées, de manière à inciter au moins une partie de l'oxygène de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure à diffuser à travers la couche mince semi-conductrice, ce qui conduit à la dissolution totale ou partielle de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure.

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Le traitement mentionné plus haut peut avantageusement être appliqué de manière locale, c'est-à-dire pour dissoudre - partiellement ou en totalité - la couche d'oxyde ou d'oxynitrure dans des régions déterminées de la structure SeOl, correspondant à un motif désiré, tout en conservant dans les autres régions la couche d'oxyde ou d'oxynitrure initiale. On parle alors de « dissolution locale » de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure. On précise que l'on entend par « oxynitrure » un composé de formule générale (Se)OXNy. où Se est le symbole du matériau semi-conducteur considéré (par exemple, du silicium) et où x et y sont les teneurs respectives, non nulles, en oxygène et en azote. L'oxyde correspond au cas où y=0. On peut ainsi obtenir une structure SeO1 présentant une couche d'oxyde ou d'oxynitrure avec des épaisseurs variables (dans le cas d'une dissolution partielle) ou bien une structure hybride, c'est-à-dire comprenant à la fois des zones « SeO1 », dans lesquelles la couche d'oxyde ou d'oxynitrure a été conservée et des zones dans lesquelles cette couche a été totalement dissoute. L'azote, dans le cas d'une couche d'oxynitrure, diffuse à travers la couche mince de matériau semi-conducteur.

Une telle structure peut être employée pour la fabrication de composants électroniques (par exemple, composants « mémoire » et composants logiques), qui requièrent des substrats différents sur une même plaque. En d'autres termes, elle permet la co-intégration de circuits fonctionnant respectivement sur substrat SeO1 et sur substrat massif (ou « bulk » selon la terminologie anglo-saxonne). Par ailleurs, le passage d'un type de support à l'autre implique des changements importants de technologie de fabrication. L'intérêt de la dissolution locale est donc de fournir à un fabricant de microprocesseurs une plaque comprenant des zones « bulk » et « SeO1 » sur lesquelles il pourra fabriquer, en conservant les technologies qu'il maîtrise, à la fois des composants nécessitant une zone « bulk » et des composants nécessitant une zone « SeO1 ». La précision de la technique de dissolution locale permet en effet de maîtriser, à l'échelle des composants, les zones « bulk » et les zones « SeO1 ». La dissolution locale est généralement mise en oeuvre en formant un masque à la surface de la couche mince semi-conductrice, et en appliquant le traitement thermique favorisant la diffusion de l'oxygène. Le masque étant réalisé dans un matériau constituant une barrière à la diffusion de l'oxygène, l'oxygène ne peut diffuser qu'à travers les zones de la couche mince semi-conductrice exposées, c'est-à-dire non recouvertes par le masque. Le document WO 2008/114099 au nom de la Demanderesse décrit ce procédé.

Toutefois, l'utilisation d'un tel masque peut présenter certains inconvénients. Ainsi, on peut observer, au niveau des zones exposées, une migration des atomes du matériau semi-conducteur (par exemple, du silicium) le long du bord du masque.

Ce phénomène est appelé « mouillage » et prend la forme de trous dont la profondeur peut atteindre l'épaisseur de la couche mince semi-conductrice.. Ces défauts de topographie sont préjudiciables à la fabrication de composants sur la couche mince semi-conductrice.

En particulier, les défauts en bord de masque amplifient la variation de topographie de surface. Cette variation rend difficile la réalisation des étapes suivantes de fabrication des circuits et peut conduire à des phénomènes de démouillage (ou « dewetting » selon la terminologie anglo-saxonne) du silicium, c'est-à-dire de perte de cohésion du film de silicium qui se dissocie pour former des gouttelettes de silicium à la surface de l'oxyde ou de l'oxynitrure. Pour supprimer ou minimiser ces défauts de topographie, un polissage de type mécano-chimique visant à planariser la surface (pour éviter les différences de niveau liées à l'affaissement de la couche semi-conductrice), est difficilement envisageable car il retirerait une épaisseur trop importante de la couche semi-conductrice, l'épaisseur initiale de cette couche étant choisie mince pour faciliter la diffusion de l'oxygène. En outre, le polissage tend à détériorer l'uniformité de l'épaisseur de la couche semi-conductrice. On a également constaté que le masque pouvait se décomposer ou changer de taille au cours du traitement thermique de dissolution, ce qui ne permet pas une maîtrise précise de la localisation de la dissolution. D'autre part, des réactions chimiques sont susceptibles de se former entre le masque et le matériau de la couche mince semi-conductrice. Un but de l'invention est donc de définir un procédé permettant de s'affranchir des inconvénients liés à l'utilisation d'un masque pour la mise en oeuvre d'un procédé de dissolution locale de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure. Un autre but de l'invention est de procurer une structure de type semi- conducteur sur isolant dont l'épaisseur de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure est contrôlée et dont la qualité de la couche mince semi-conductrice est préservée.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Un premier objet de l'invention concerne un procédé de traitement d'une structure de type semi-conducteur sur isolant comprenant successivement un substrat support, une couche d'oxyde ou d'oxynitrure d'un matériau semi- conducteur et une couche mince dudit matériau semi-conducteur, ledit procédé comprenant l'application d'un traitement thermique dans une atmosphère présentant une teneur en oxygène inférieure à 10 ppm, et dans des conditions de température et de durée contrôlées, de manière à inciter au moins une partie de l'oxygène de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure à diffuser à travers la couche mince semi-conductrice, conduisant à diminuer l'épaisseur d'oxyde ou d'oxynitrure dans des régions de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure réparties selon un motif déterminé. La seule condition imposée sur la structure pour l'application de la dissolution ultérieure est que la couche isolante enterrée soit en un oxyde ou un oxynitrure du matériau semi-conducteur de la couche mince, par exemple un oxyde/oxynitrure de silicium SiOXNy si la couche mince est en silicium.

En effet, seuls ces matériaux seront affectés par un traitement de dissolution et pourront donner lieu à la transformation thermodynamique, à haute température, du matériau enterré en le matériau semi-conducteur, par exemple en silicium dans le cas mentionné au paragraphe précédent.. Ledit procédé est remarquable en ce qu'il comprend la formation, à la surface de la couche mince, de zones réparties selon ledit motif et exposant une orientation cristallographique différente du reste de la surface de la couche mince. De manière avantageuse, l'épaisseur de la couche mince est inférieure à la constante d'échange de surface du matériau semi-conducteur de ladite couche mince, de préférence inférieure à la moitié de ladite constante. Par ailleurs, la surface de la couche mince présente une orientation cristallographique telle que la constante d'échange de surface de la surface soit supérieure à la constante d'échange de surface desdites zones d'orientation cristallographique différente, de sorte que la diffusion de l'oxygène soit plus rapide à travers lesdites zones d'orientation cristallographique différente qu'à travers le reste de la surface de la couche mince. Egalement, la densité d'atomes de surface desdites zones d'orientation cristallographique différente est supérieure à la densité d'atomes à la surface du reste de la couche mince.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les zones d'orientation cristallographique différente comprennent des facettes inclinées par rapport à la surface de la couche mince. Selon une forme d'exécution particulière de l'invention, le matériau de la couche mince est du silicium.

Par exemple, la surface de la couche mince expose une orientation cristallographique <100> et les zones exposent une orientation cristallographique <110> ou <111>. De préférence, l'épaisseur de la couche mince est comprise entre 5 et 100 nm. Par ailleurs, la température du traitement thermique est avantageusement comprise entre 800 et 1300 °C. Un autre objet de l'invention concerne une structure de type semi-conducteur sur isolant résultant de la mise en oeuvre du procédé décrit ci- dessus. Une telle structure comprend successivement un substrat support, une couche d'oxyde ou d'oxynitrure d'un matériau semi-conducteur et une couche mince dudit matériau semi-conducteur, dans laquelle la couche d'oxyde ou d'oxynitrure comprend des régions présentant une première épaisseur et des régions présentant une deuxième épaisseur inférieure à la première, réparties selon un motif, caractérisée en ce que la surface de la couche mince présente des zones réparties selon ledit motif et exposant une orientation cristallographique différente du reste de la surface de la couche mince. De manière particulièrement avantageuse, l'épaisseur de la couche mince est inférieure à la constante d'échange de surface du matériau semi-conducteur de ladite couche, de préférence inférieure à la moitié de ladite constante.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres effets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 illustre une structure de type semi-conducteur sur isolant à laquelle le traitement de dissolution locale doit être appliqué ; - les figures 2 et 3 illustrent les différentes étapes du procédé conforme à l'invention appliqué à la structure de la figure 1.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le traitement de dissolution locale est appliqué à une structure de type semiconducteur sur isolant (SeO1), comprenant successivement de sa base vers sa surface un substrat support, une couche d'oxyde ou d'oxynitrure de matériau semi-conducteur et une couche semi-conductrice dudit matériau semi-conducteur. Les moyens d'obtention de ladite structure SeO1 seront décrits en détail plus bas. Le procédé de dissolution locale comprend les étapes suivantes : (a) formation, à la surface de la couche mince semi-conductrice, de zones réparties selon un motif déterminé et exposant une orientation cristallographique différente de l'orientation cristallographique du reste de la surface, (b) application d'un traitement thermique dans une atmosphère réduite en oxygène, et dans des conditions de température et de durée contrôlées, de manière à inciter au moins une partie de l'oxygène de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure à diffuser à travers la couche mince semi- conductrice, conduisant à diminuer de manière contrôlée l'épaisseur d'oxyde ou d'oxynitrure dans les zones de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure correspondant audit motif. En référence à la figure 1, le traitement de dissolution est appliqué à une structure de type semi-conducteur sur isolant (SeO1), comprenant successivement de sa base vers sa surface un substrat support 1, une couche 2 d'oxyde ou d'oxynitrure de semi-conducteur et une couche semi-conductrice 3. Le substrat support 1 joue essentiellement un rôle de raidisseur de la structure SeOl.

A cet effet, il présente typiquement une épaisseur de l'ordre de quelques centaines de micromètres. Le substrat support peut être un substrat massif ou bien composite, c'est-à-dire constitué d'un empilement d'au moins deux couches de matériaux différents.

Le substrat support peut ainsi comprendre l'un des matériaux suivants : Si, GaN, saphir, dans leurs formes monocristalline ou polycristalline. La couche semi-conductrice 3 comprend au moins un matériau semi-conducteur, tel que Si, Ge ou SiGe.

La couche semi-conductrice 3 peut éventuellement être composite, c'est-à-dire constituée d'un empilement de couches de matériaux semi-conducteurs. Le matériau de la couche semi-conductrice peut être monocristallin, polycristallin ou amorphe. Il peut être poreux ou non, dopé ou non.

De manière particulièrement avantageuse, la couche semi-conductrice est adaptée pour recevoir des composants électroniques. La couche mince semi-conductrice présente une épaisseur comprise entre 5 et 200 nm, préférentiellement entre 30 et 100 nm, pour permettre une diffusion suffisamment rapide de l'oxygène.

La couche d'oxyde ou d'oxynitrure 2 est enterrée dans la structure, entre le substrat support 1 et la couche semi-conductrice 3 ; elle est donc généralement désignée, dans le langage du métier, par l'acronyme BOX (« Buried Oxyde layer »). La couche 2 est formée d'un oxyde ou d'un oxynitrure du matériau semi- conducteur qui compose la couche mince 3, de manière à ce que la décomposition dudit nitrure ou oxynitrure dans la couche mince puisse se produire. La structure SeO1 est fabriquée par toute technique de report de couches connue de l'homme du métier, impliquant un collage.

On peut citer parmi ces techniques le procédé Smart CutTM qui comprend principalement les étapes suivantes : i) formation d'une couche d'oxyde ou d'oxynitrure sur le substrat support ou sur un substrat donneur comprenant la couche semi-conductrice, ii) formation d'une zone de fragilisation dans le substrat donneur, la zone de fragilisation définissant la couche mince semi-conductrice à transférer, iii) collage du substrat donneur sur le substrat support, la couche d'oxyde ou d'oxynitrure étant située à l'interface de collage iv) fracture du substrat donneur le long de la zone de fragilisation pour transférer la couche mince semi-conductrice sur le substrat support. Ce procédé est connu de l'homme du métier et ne sera donc pas décrit en détail ici. On pourra se référer par exemple à « Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI, 2nd Edition » de Jean-Pierre Colinge, Kluwer Academic Publishers, p.50-51. On peut également employer un procédé consistant à coller, sur le substrat support, un substrat donneur comprenant la couche semi-conductrice, l'un et/ou l'autre des substrats étant recouvert d'une couche d'oxyde ou d'oxynitrure, puis à réduire l'épaisseur du substrat donneur par sa face arrière de sorte à ne laisser sur le substrat support que la couche mince semi-conductrice. La structure SeO1 ainsi obtenue peut ensuite être soumise à des traitements classiques de finition (polissage, planarisation, nettoyage...). Dans ces procédés de formation de la structure SeOI, la couche d'oxyde est formée sur le substrat donneur ou sur le substrat support par une oxydation thermique (auquel cas l'oxyde est un oxyde du matériau du substrat ayant subi l'oxydation) ou bien par un dépôt, par exemple d'oxyde de silicium (SiO2).

La couche d'oxyde peut également être une couche d'oxyde natif, résultant d'une oxydation naturelle du substrat donneur et/ou du substrat support en contact avec l'atmosphère. Tout procédé idoine peut être utilisé pour la formation d'une couche d'oxynitrure, comme par exemple un dépôt d'oxynitrure, une oxydation suivie d'une nitruration, ou bien encore un plasma azote sur oxyde. En revanche, des essais réalisés sur les structures SOI obtenues par le procédé SIMOX n'ont pas permis d'observer de dissolution de l'oxyde, ce qui a été attribué à une qualité inférieure de l'oxyde, due à son mode d'obtention. On pourra se référer à cet égard à l'article de L. Zhong et al, Applied Physics Letters 67, 3951 (1995). On précise qu'avant de procéder au collage, on peut mettre en oeuvre, sur l'une et/ou l'autre des surfaces en contact, des étapes de nettoyage ou d'activation plasma bien connues de l'homme du métier, afin de renforcer l'énergie de collage.

Afin de limiter la durée du traitement de dissolution, la couche d'oxyde ou d'oxynitrure de la structure SeO1 présente en général une épaisseur fine ou ultrafine, c'est-à-dire entre 5 et 100 nm, de préférence entre 10 et 25 nm. Dans la suite de la description, on prendra pour exemple l'application du traitement de dissolution à une structure dans laquelle la couche mince semi- conductrice 3 est en silicium, c'est-à-dire une structure « silicium sur isolant » (SOI). Lors du traitement, la structure SOI est placée dans un four dans lequel on génère un flux gazeux pour former une atmosphère neutre ou réductrice.

Le flux gazeux peut ainsi comprendre de l'argon, de l'hydrogène et/ou un mélange de ceux-ci. Il est important de noter que le phénomène de dissolution ne se produit que lorsqu'il existe un gradient suffisant entre la concentration d'oxygène dans l'atmosphère et la concentration d'oxygène à la surface de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure. Ainsi, on considère que la teneur en oxygène de l'atmosphère dans le four doit être inférieure à 10 ppm, ce qui, tenant compte des fuites, impose une teneur en oxygène dans le flux de gaz inférieure à 1 ppb. On pourra à cet égard se référer à l'article de Ludsteck et al, « Growth model for thin oxides and oxide optimization », Journal of Applied Physics, Vol. 95, No. 5, Mars 2004. Ces conditions ne peuvent être obtenues dans un four classique, qui génère trop de fuites pour permettre d'atteindre une teneur aussi faible ; le four doit être spécialement conçu pour une étanchéité optimale (diminution du nombre de pièces pour éviter les joints, utilisation de pièces massives...). Au contraire, une concentration en oxygène dans l'atmosphère supérieure à 10 ppm stoppe la dissolution et favorise une oxydation du silicium exposé. Les mécanismes de dissolution de l'oxyde dans une structure SOI sont décrits en détail dans l'article d'O. Kononchuk et al, « Internai Dissolution of Buried Oxide in SOI Wafers », Solid State Phenomena Vols. 131-133 (2008) pp 113-118, auquel on pourra se référer. Notamment, il se produit une dissolution du silicium de la couche mince qui est proportionnelle à la dissolution de la couche d'oxyde, le ratio entre la diminution de l'épaisseur de la couche de silicium et celle de la couche d'oxyde étant égal à Ns102 soit 0,46 si l'on considère Ns. = 2,3.1022 cm-3 et Ns; _ Nsl 5.1022 cm-3. Par ailleurs, d'après la publication « Novel Trends in SOI Technology for CMOS Applications », Solid State Phenomena Vols. 156-158 (2010) pp 69-76,

10 de O. Kononchuk et al, la vitesse v de dissolution du silicium est régie par l'équation : -B v 2asl +A où B est un coefficient (appelé coefficient parabolique de dissolution) exprimé en cm2/s, bs; est l'épaisseur de la couche de silicium et A, encore appelé constante d'échange de surface, est homogène à une longueur. Lorsque le SOI est fin (c'est-à-dire que la couche de silicium présente une épaisseur comprise entre 5 et 100 nm), on peut considérer que la vitesse de dissolution du matériau enterré ne dépend plus de l'épaisseur bs; du silicium mais uniquement de la constante d'échange de surface A, selon la formule : -B v=. A Or, la demanderesse a constaté que la constante d'échange de surface A était différente en fonction de l'orientation cristallographique de surface du silicium.

Cette constatation résulte d'une série de mesures de cinétique réalisées sur des substrats avec du silicium ayant des orientations cristallographiques différentes : comme exposé dans la dernière publication citée, il est possible de déduire de l'équation de la cinétique de dissolution (1) écrite plus haut et de mesures de la vitesse de dissolution du silicium les valeurs des coefficients A et

B. En effet, en mesurant les quantités d'oxyde dissoutes à différentes épaisseurs et en les reportant dans un graphe idoine, on obtient une droite de pente B et d'ordonnée à l'origine A. Ainsi, pour du silicium <100> la valeur de la constante d'échange de surface A est de l'ordre de 160 nm tandis que pour du silicium <110> la constante d'échange de surface A vaut environ 50 nm. Or, d'après l'équation précédente, une différence de l'orientation cristalline s'accompagnant d'une différence dans la constante d'échange de surface A entraîne une variation de la cinétique de dissolution.

Une différence d'orientation cristalline telle qu'elle implique une constante d'échange de surface A faible, provoque un passage d'oxygène vers (1) l'atmosphère plus rapide, donc une dissolution plus rapide qu'à travers une surface dont la constante d'échange de surface est plus élevée. Par conséquent, lorsque l'on forme, sur la structure SeO1 illustrée à la figure 1, des zones 3B de la surface qui présentent un coefficient A inférieur au coefficient A du reste de la surface 3A de silicium, on engendre, lors du traitement de dissolution, une dissolution plus rapide de la couche 2 dans les régions 2B qui correspondent aux zones 3B. Par « correspondant » on entend ici que le motif défini par l'ensemble des zones 3B de la couche semi-conductrice est identique au motif désiré selon lequel sont réparties les régions 2B de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure dans lesquelles on souhaite diminuer l'épaisseur d'oxyde ou d'oxynitrure. De préférence, on forme par gravure sélective lesdites zones 3B en réalisant des tranchées de section triangulaire à la surface de la couche 3 de silicium, la pente des tranchées étant inclinée par rapport à la surface 3A de manière à exposer des facettes 3C, en fonction de l'orientation cristalline désirée. En ce qui concerne le motif, il peut être de toute forme appropriée en fonction du motif selon lequel on souhaite dissoudre la couche d'oxyde ou d'oxynitrure.

Le facteur important est l'orientation des plans exposés à l'atmosphère lors du traitement de dissolution et non pas la profondeur des tranchées, qui peuvent ainsi être de faible hauteur. Par ailleurs, pour obtenir une indépendance de la cinétique de dissolution vis-à-vis de l'épaisseur bs; de la couche mince, il est nécessaire d'opérer dans un mode de dissolution où le facteur limitant est l'échange en surface A, c'est-à-dire la réaction entre le silicium de la couche mince et l'oxygène provenant de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure pour former le composé volatile SiO. Cette condition consiste à choisir une épaisseur de la couche mince 3 qui soit faible comparativement à la constante A associée à l'orientation cristallographique du matériau semi-conducteur qui forme ladite couche mince. Dans le cas du silicium, elle est atteinte lorsque l'épaisseur de la couche mince 3 est inférieure à 100 nm.

Pour un SOI à silicium fin, c'est-à-dire pour lequel l'épaisseur bs; de la couche mince de silicium est faible devant A/2, la vitesse de dissolution ne dépend pas de l'épaisseur de silicium. Ainsi les différences d'épaisseur liées à la géométrie des tranchées n'ont aucune influence sur la vitesse de dissolution de la couche de nitrure et d'oxynitrure et donc, sur son épaisseur finale. Les tranchées peuvent donc être appliquées soit pour former des zones à forte vitesse de dissolution (correspondant à une constante A faible) soit pour former des zones à faible vitesse de dissolution (constante A élevée).

On obtiendra alors une dissolution plus importante de l'oxyde ou de l'oxynitrure dans les zones correspondant aux zones de la surface présentant une constante d'échange de surface A faible. En d'autres termes, si les facettes exposent une orientation cristallographique associée à une constante A plus faible que la constante associée à l'orientation des surfaces planes adjacentes, la dissolution interviendra préférentiellement à travers les facettes, tandis que si les facettes exposent une orientation cristallographique associée à une constante A plus élevée que la constante associée à l'orientation des surfaces planes adjacentes, la dissolution interviendra préférentiellement à travers lesdites surfaces planes. Pour un SOI dans lequel l'épaisseur bs; de silicium est de l'ordre de grandeur de A/2, les différences d'épaisseurs de silicium induites par les tranchées conduisent à des vitesses de dissolution différentes, et donc à une couche d'oxyde ou d'oxynitrure finale non homogène en épaisseur.

Dans ce cas, les tranchées seront uniquement destinées à l'obtention de surfaces à faible A (i.e. plus faible que la constante d'échange de surface A des surfaces planes voisines), pour lesquelles la vitesse de dissolution de l'oxyde ou de l'oxynitrure sera élevée (à la fois grâce à l'épaisseur plus réduite procurée par les tranchées et à une constante A faible associée à l'orientation cristalline exposée par les tranchées) et pourra ainsi conduire à une dissolution totale. Enfin, pour un SOI présentant une couche de silicium épaisse (bs; grand devant A/2), la vitesse de dissolution ne dépend plus de l'orientation cristalline de surface qui ne peut donc plus être utilisée pour effectuer des dissolutions localisées. Ainsi, lorsque la surface 3A de la couche de silicium est d'orientation <100>, la réalisation de tranchées de section triangulaire avec des facettes inclinées à 54,74° permet d'obtenir, à la surface desdites facettes, une orientation cristallographique <111>, qui présente une constante d'échange de surface A inférieure à celle de la surface 3A. Il est par ailleurs à noter que l'on peut également évaluer de manière qualitative les constantes d'échange de surface relatives de deux orientations cristallographiques différentes. En effet, au premier ordre, la constante A dépend de la densité des atomes en surface. Plus précisément, plus la densité d'atomes de surface est élevée, plus la possibilité d'échanges est élevée, plus la constante A est faible et plus la cinétique est rapide. La densité des atomes de surface d'un cristal selon une orientation définie se calcule simplement à partir de la maille cristallographique. Il est donc possible, même sans calculer de manière précise la constante A, de déterminer les orientations cristallographiques relatives appropriées pour obtenir une dissolution plus rapide dans une zone que dans une autre. Une telle structure SOI est illustrée à la figure 2 et est alors prête pour le traitement de dissolution qui a été décrit plus haut. En raison de la différence de constante d'échange de surface A, la diffusion de l'oxygène de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure 2 s'effectue plus rapidement à travers les facettes 3C des zones 3B de la couche mince 3, conduisant à la formation de la structure illustrée à la figure 3. Dans les régions 2B, on peut appliquer le traitement de dissolution jusqu'à ce que l'oxyde ou l'oxynitrure soit totalement dissous, ou bien adapter la durée du traitement pour ne dissoudre qu'une épaisseur déterminée d'oxyde ou d'oxynitrure. Le fait que l'épaisseur de la couche 3 de silicium ne soit pas constante entre le sommet et la base des facettes 3C n'affecte pas la dissolution dans la mesure où la cinétique de dissolution n'est régie que par les phénomènes de surface.

Le traitement de dissolution est conduit, de préférence mais non exclusivement, à une température plus faible que les traitements décrits dans l'art antérieur. La température est par exemple comprise entre 800 et 1300 °C, préférentiellement entre 900 et 1150 °C. Ce choix de température est souhaitable pour supprimer tout risque de lissage en surface des zones gravées. Le contrôle de l'avancement de dissolution peut alors se faire par le temps d'application. Par ailleurs, il est préférable d'employer une température modérée afin de limiter la mobilité des atomes de surface, qui tendrait à adoucir le profil des tranchées et à rendre moins précise la localisation de la dissolution. (On rappelle que selon l'état de l'art, pour dissoudre une épaisseur d'oxyde de 20 A sous une couche mince de silicium de 1000 A, les conditions du traitement thermique sont : 1100°C pendant 2 heures, 1200°C pendant 10 minutes, ou 1250°C pendant 4 minutes. On notera toutefois que ces valeurs sont dépendantes en particulier de la concentration résiduelle en oxygène dans le four de dissolution. Ainsi, des épaisseurs dissoutes plus importantes ont aussi été observées.) Après le traitement de dissolution, une étape de finition de planarisation 20 est généralement nécessaire ; on peut employer à cet effet toute méthode appropriée (polissage, amincissement chimique...). Ainsi, le procédé qui vient d'être décrit permet de procurer une dissolution locale de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure sans les inconvénients liés à l'utilisation des masques (trous, démouillage...).

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'une structure de type semi-conducteur sur isolant, comprenant successivement un substrat support (1), une couche (2) d'oxyde ou d'oxynitrure d'un matériau semi-conducteur et une couche mince (3) dudit matériau semi-conducteur, ledit procédé comprenant l'application d'un traitement thermique dans une atmosphère présentant une teneur en oxygène inférieure à 10 ppm, et dans des conditions de température et de durée contrôlées, de manière à inciter au moins une partie de l'oxygène de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure (2) à diffuser à travers la couche mince semi-conductrice, conduisant à diminuer l'épaisseur d'oxyde ou d'oxynitrure dans des régions (2B) de la couche d'oxyde ou d'oxynitrure (2) réparties selon un motif déterminé, caractérisé en ce qu'il comprend la formation, à la surface de la couche mince (3), de zones (3B) réparties selon ledit motif et exposant une orientation cristallographique différente du reste de la surface (3A) de la couche mince (3).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche mince (3) est inférieure à la constante (A) d'échange de surface du matériau semi-conducteur de ladite couche (3), de préférence inférieure à la moitié de ladite constante (A).
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface (3A) de la couche mince (3) présente une orientation cristallographique telle que la constante d'échange de surface (A) de la surface (3A) soit supérieure à la constante d'échange de surface (A) desdites zones (3B) d'orientation cristallographique différente.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la densité d'atomes de surface desdites zones (3B) d'orientation cristallographique différente est supérieure à la densité d'atomes de surface du reste de la surface (3A) de la couche mince.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites zones (3B) comprennent des facettes (3C) inclinées par rapport à la surface (3A) de la couche mince.
6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau de la couche mince (3) est du silicium.
7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface (3A) de la couche mince expose une orientation cristallographique <100> et en ce que les zones (3B) exposent une orientation cristallographique <110> ou <111>.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche mince (3) est comprise entre 5 et 100 nm.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la température du traitement thermique est comprise entre 800 et 1300 °C.
10. 10. Structure de type semi-conducteur sur isolant, comprenant 20 successivement un substrat support (1), une couche (2) d'oxyde ou d'oxynitrure d'un matériau semi-conducteur et une couche mince (3) dudit matériau semi-conducteur, dans laquelle la couche (2) d'oxyde ou d'oxynitrure comprend des régions (2A) présentant une première épaisseur et des régions (2B) présentant une deuxième épaisseur inférieure à la première, réparties selon un motif, 25 caractérisée en ce que la surface de la couche mince (3) présente des zones (3B) réparties selon ledit motif et exposant une orientation cristallographique différente du reste de la surface (3A) de la couche mince (3).
11. 11. Structure selon la revendication 10, caractérisée en ce que 30 l'épaisseur de la couche mince (3) est inférieure à la constante (A) d'échange de surface du matériau semi-conducteur de ladite couche (3), de préférence inférieure à la moitié de ladite constante (A).15