FR3071663A1 - Procede de fabrication de plaque soi, et plaque soi - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une plaque SOI, grâce auquel une plaque SOI présentant de bonnes propriétés de rayonnement thermique peut être fabriquée par collage sous vide à température normale. Le procédé de fabrication d'une plaque SOI (100) comprend les étapes suivantes : appliquer des particules de diamant (14) sur une surface d'un substrat de support (10) constitué d'un monocristal de silicium, puis former par croissance une couche de diamant (16) par dépôt chimique en phase vapeur en utilisant les particules de diamant (14) en tant que noyaux sur le substrat de support (10), les particules de diamant formées ayant une taille de particule maximale égale ou inférieure à 2,0 µm ; aplanir la surface (16A) de la couche de diamant ; coller ensemble le substrat de support (10) et un substrat de couche active (20) constitué d'un monocristal de silicium par collage sous vide à température normale ; et réduire l'épaisseur du substrat de couche active (20). Ainsi, une plaque SOI possédant une couche active (24) est obtenue.

Description

PROCÉDÉ DE FABRICATION DE PLAQUE SOI, ET PLAQUE SOI
DOMAINE TECHNIQUE [0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une plaque SOI, et une plaque SOL
CONTEXTE [0002] Ces dernières années, des plaques SOI ayant une structure de silicium sur isolant (SOI, Silicon On Insulator) retiennent l'attention pour leur utilisation dans des dispositifs à haute tension. Les plaques SOI possèdent une structure dans laquelle une couche isolante présentant d'excellentes propriétés isolantes, constituée de dioxyde de silicium (S1O2) ou d'une substance similaire et une couche active constituée d'un monocristal de silicium sont formées séquentiellement sur un substrat de support constitué d'un monocristal de silicium. Toutefois, étant donné que la conductivité thermique du dioxyde de silicium est faible, lorsque le dioxyde de sicilium est utilisé en tant que couche isolante, c'est le dispositif à haute tension lui-même qui générera de la chaleur. Afin de résoudre ce problème, il existe des techniques connues conférant des propriétés de rayonnement thermique aux plaques SOI. Dans ces techniques, une couche isolante constituée de diamant présentant d'excellentes propriétés isolantes et une conductivité thermique élevée est utilisée à la place d'une couche isolante constituée de dioxyde de silicium.
[0003] JP 2015-032742 (PTL 1) divulgue un procédé de production d'une plaque SOI comprenant les étapes suivantes : former une pellicule contenant du carbone constituée de diamant par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sur une surface d’un substrat de couche active et/ou d’un substrat de support constitués chacun d'un monocristal de silicium ; coller ensemble le substrat de support et le substrat de couche active en insérant entre eux la pellicule contenant du carbone ; renforcer le collage entre le substrat de support et le substrat de couche active en effectuant un traitement thermique à une température égale ou supérieure à 800 °C ; et transformer ensuite le substrat de couche active en une pellicule fine, suite à quoi on obtient une plaque SOI comprenant une couche active de l’épaisseur souhaitée.
-2[0004] En outre, JP H02-206118 A (PTL 2) divulgue un procédé de production d'une plaque SOI comprenant les étapes suivantes : former une couche de diamant par CVD sur un substrat de support constitué de silicium ; lisser la surface de la couche de diamant par polissage ; empiler un substrat de couche active constitué d'un monocristal de silicium sur la couche de diamant polie et effectuer un traitement thermique à une température égale ou inférieure à 800 °C dans une atmosphère inerte, une charge étant appliquée afin de coller ensemble le substrat de support et le substrat de couche active ; et transformer le substrat de couche active en une pellicule fine, suite à quoi on obtient une plaque SOI comprenant une couche active de l’épaisseur souhaitée.
LISTE DE RÉFÉRENCES
Documentation relative aux brevets [0005] PTL 1 : JP 2015-032742 A
PTL 2 : JP H02-206118 A
RÉSUMÉ [0006] Selon les documents PTL 1 et PTL 2, la couche isolante de diamant utilisée confère à la plaque SOI des propriétés de rayonnement thermique, ce qui peut résoudre les problèmes d'autogénération de chaleur d'un dispositif à haute tension. Toutefois, les procédés divulgués dans les documents PTL 1 et PTL 2 exigent un traitement thermique à une température élevée d'au moins 800 °C lors du collage des substrats ensemble. Par conséquent, des contraintes thermiques seraient appliquées à la couche de diamant, des impuretés présentes dans le substrat de support seraient diffusées vers la couche active, ou des impuretés présentes dans la couche active seraient diffusées vers le substrat de support. Il existe donc des possibilités d'amélioration de la qualité des plaques SOI.
[0007] Afin de résoudre ces problèmes, l'inventeur a tenté de coller ensemble un substrat de couche active et un substrat de support muni d’une couche de diamant par collage sous vide à température normale, ce qui n'impose pas d'effectuer un traitement thermique à température élevée. Plus précisément, une couche de diamant a été formée par croissance sur un substrat de support
-3constitué d'un monocristal de silicium par CVD et la surface de la couche de diamant a été polie afin d'être aplanie. Ensuite, la surface du substrat de couche active constitué d'un monocristal de silicium et la surface aplanie de la couche de diamant sont irradiées avec un faisceau d'ions sous vide à température normale, les deux surfaces devenant ainsi des surfaces activées. Il a été tenté de coller ensemble le substrat de support et le substrat de couche active en mettant les surfaces activées susmentionnées en contact l'une avec l'autre consécutivement sous vide à température normale. Toutefois, il s'est avéré que ce procédé ne parvenait pas à coller ensemble le substrat de support et le substrat de couche active.
[0008] Au vu des problèmes susmentionnés, il pourrait être utile de fournir un procédé de production d'une plaque SOI présentant de bonnes propriétés de rayonnement thermique par collage sous vide à température normale. Il pourrait également être utile de fournir une plaque SOI présentant de bonnes propriétés de rayonnement thermique.
[0009] L' inventeur a mené plusieurs études afin de résoudre les problèmes susmentionnés et est arrivé à la conclusion que le fait de pouvoir coller ensemble un substrat de couche active et un substrat de support muni d’une couche de diamant sous vide à température normale (ci-après désigné par «capacité d'adhésion») était étroitement lié à la taille de particule des particules de diamant dans la surface de la couche de diamant et que le substrat de support et le substrat de couche active ne pouvaient se coller l'un à l'autre en aplanissant uniquement la surface de la couche de diamant par polissage. Après avoir mené de nouvelles études, l'inventeur a établi que lorsque la taille de particule maximale des particules de diamant dans la surface de la couche de diamant était égale ou inférieure à 2,0 μπι, le substrat de support et le substrat de couche active pouvaient être collés ensemble par collage sous vide à température normale.
[0010] La présente invention se fonde sur les conclusions précédentes et nous proposons les caractéristiques suivantes.
(1) un procédé de fabrication d'une plaque SOI comprenant les étapes suivantes :
appliquer des particules de diamant sur une surface d'un substrat de support constitué d'un monocristal de silicium, puis former par croissance une
-4couche de diamant par dépôt chimique en phase vapeur en utilisant des particules de diamant en tant que noyaux sur le substrat de support, les particules de diamant formées ayant une taille de particule maximale égale ou inférieure à 2,0 qm ;
aplanir la surface de la couche de diamant ;
coller ensemble le substrat de support et un substrat de couche active constitué d'un monocristal de silicium en irradiant une surface du substrat de couche active et la surface aplanie de la couche de diamant avec un faisceau d'ions ou un faisceau d'atomes neutres sous vide à température normale, les surfaces devenant ainsi des surfaces activées, puis mettre en contact les surfaces activées l'une avec l'autre consécutivement sous vide à température normale ; et réduire une épaisseur du substrat de couche active à partir du côté opposé à un plan de collage entre le substrat de support et le substrat de couche active, suite à quoi on obtient une plaque SOI possédant une couche active. [0011] Le procédé décrit ci-dessus consistant à coller un substrat de support et un substrat de couche active est désigné par la suite par «collage sous vide à température normale».
[0012] (2) le procédé de fabrication d'une plaque SOI, selon le point (1) ci-dessus, dans lequel la rugosité de surface Ra de la surface aplanie de la couche de diamant est égale ou inférieure à 3 nm.
[0013] (3) le procédé de fabrication d'une plaque SOI selon le point (1) ou (2) ci-dessous, dans lequel une couche amorphe ayant une épaisseur comprise entre 1 nm et 5 nm est formée sur le côté de la couche active orienté vers la couche de diamant.
[0014] (4) le procédé de fabrication d'une plaque SOI selon l'un quelconque des points (1) à (3) ci-dessus, dans lequel les particules de diamant sont fixées au substrat de support en appliquant une solution liquide contenant des particules de diamant ayant une taille de particule moyenne égale ou inférieure à 10 nm, puis en effectuant un traitement thermique sur le substrat de support à une température inférieure à 100 °C pendant une durée comprise entre 1 et 30 minutes.
-5[0015] (5) le procédé de fabrication d'une plaque SOI selon l'un quelconque des points (1) à (4) ci-dessus, dans lequel une concentration en oxygène du substrat de support et du substrat de couche active est égale ou inférieure à 5 x 1017 atomes/cm3.
[0016] (6) le procédé de fabrication d'une plaque SOI selon l'un quelconque des points (1) à (5) ci-dessus, dans lequel une résistivité du substrat de support est égale ou supérieure à 1000 Ω-cm.
[0017] (7) une plaque SOI comprenant : un substrat de support ; une couche de diamant formée sur le substrat de support ; et une couche active formée sur la couche de diamant, dans laquelle la taille de particule maximale des particules de diamant dans la couche de diamant est égale ou inférieure à 2,0 qui, et une couche amorphe est formée sur le côté de la couche active orienté vers la couche de diamant.
[0018] (8) la plaque SOI selon le point (7) ci-dessus, dans laquelle une épaisseur de la couche amorphe est comprise entre 1 nm et 5 nm.
[0019] (9) la plaque SOI selon le point (7) ou (8) ci-dessus, dans laquelle une concentration en oxygène du substrat de support et de la couche active est égale ou inférieure à 5 x 10 atomes/cm .
[0020] (10) la plaque SOI selon l'un quelconque des points (7) à (9) ci-dessus, dans laquelle une résistivité du substrat de support est égale ou supérieure à 1000 Ω-cm.
[0021] Selon la présente invention, une plaque SOI présentant de bonnes propriétés de rayonnement thermique peut être obtenue par collage sous vide à température normale.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0022] Dans les dessins joints :
La FIG. 1 est une vue en coupe transversale schématique illustrant un procédé de fabrication d'une plaque SOI (100) selon un mode de réalisation de la présente invention ;
La FIG. 2 est une vue en coupe transversale schématique d'un appareil utilisé lorsqu'un collage sous vide à température normale est effectué dans un mode de réalisation de la présente invention ; et
-6La FIG. 3 est une photographie illustrant le décollement d'une couche de diamant dans l'exemple comparatif 3.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0023] Des modes de réalisation de la présente invention vont à présent être décrits en référence aux dessins. Il convient de noter qu'à la FIG. 1, l'épaisseur d'une couche de particules de diamant 12 appliquée en revêtement, d'une couche de diamant 16, d'une région sp2 18, d'une couche amorphe 22 et d'une couche active 24 est exagérée par rapport à l'épaisseur d'un substrat de support 10 et d'un substrat de couche active 20 afin de faciliter l'explication ; par conséquent, le rapport d'épaisseur des couches ne correspond pas au rapport réel.
[0024] (Procédé de fabrication d'une plaque SOI)
La FIG. 1 décrit un procédé de fabrication d'une plaque SOI 100 selon un mode de réalisation de la présente invention. Tout d'abord, une solution liquide contenant des particules de diamant (également désignée ci-après par «solution contenant des particules de diamant») est appliquée sur une surface du substrat de support 10 constitué d'un monocristal de silicium (FIG. IA et IB). Ainsi, la couche de particules de diamant 12 appliquée en revêtement est formée sur le substrat de support 10 (FIG. IB). Ensuite, le substrat de support 10 est soumis à un traitement thermique entraînant l'évaporation du solvant dans la couche de particules de diamant 12 appliquée en revêtement et le renforcement d’un collage entre la surface du substrat de support 10 et les particules de diamant 14 ; ainsi, les particules de diamant 14 sont fixées à la surface du substrat de support 10 (FIG. IB et IC). Ensuite, une couche de diamant est formée par croissance par CVD en utilisant en tant que noyaux les particules de diamant 14 fixées à la surface du substrat de support 10, les particules de diamant formées ayant une taille de particule maximale égale ou inférieure à 2,0 qm (FIG. IC et 1D). Après, la surface 16A de la couche de diamant est aplanie (FIG. 1D et 1E). Ultérieurement, une surface du substrat de couche active 20 constitué d'un monocristal de silicium et la surface aplanie 16A de la couche de diamant sont irradiées avec un faisceau d'ions ou un faisceau d'atomes neutres sous vide à température normale, les surfaces
-7devenant ainsi des surfaces activées (FIG. 1F à II). À ce stade, la région 18 Q dans laquelle des particules de diamant sp sont transformées en particules sp2 est formée dans la partie de couche de surface de la couche de diamant 16 (ci-après également désignée par «région sp2 18») (FIG. IG). En outre, la couche amorphe 22 est formée sur une partie de couche de surface du substrat de couche active 20 (FIG. II). Après quoi, les surfaces activées sont amenées en contact l'une avec l'autre sous vide à température normale, les surfaces activées formant un plan de collage, ce qui permet de coller ensemble le substrat de support 10 et le substrat de couche active 20 (FIG. IG, II et IJ). Ensuite, le substrat de couche active 20 est poncé et poli à partir du côté opposé au plan de collage afin d'obtenir la plaque SOI 100 comprenant la couche active 24 avec l’épaisseur souhaitée (FIG. IJ et 1K). Ees étapes de ce mode de réalisation vont à présent être décrites en détail.
[0025] [Application de la solution contenant des particules de diamant]
Tout d'abord, comme le montrent les FIG. IA et IB, la solution contenant des particules de diamant est appliquée sur une surface du substrat de support 10, formant ainsi une couche de particules de diamant 12 appliquée en revêtement. Comme procédé d'application de la solution contenant des particules de diamant, un procédé d'enduction centrifuge connu peut par exemple être utilisé. E'enduction centrifuge permet d'appliquer uniformément la solution contenant des particules de diamant uniquement sur l’une des surfaces du substrat de support 10 qui doit être revêtue avec les particules de diamant 14. Un procédé de préparation de la solution contenant des particules de diamant est décrit ci-dessous.
[0026] Fa taille de particule moyenne des particules de diamant contenues dans la solution contenant des particules de diamant est de préférence comprise entre 1 nm et 10 nm. Eorsque la taille de particule moyenne est égale ou supérieure à 1 nm, il est possible d'empêcher que les particules de diamant 14 soient dégagées de la surface du substrat de support 10 par l'effet pulvérisateur, au début de la formation par croissance de la couche de diamant
16. Eorsque la taille de particule moyenne est égale ou inférieure à 10 nm, la taille de particule maximale des particules de diamant dans la surface 16A de la couche de diamant peut être égale ou inférieure à 2,0 qm. Ees particules de diamant de cette taille peuvent être convenablement produites à partir de graphite par un procédé connu tel que la détonation, l'implosion ou la pulvérisation. Il convient de noter que «la taille de particule moyenne des particules de diamant contenues dans la solution contenant des particules de diamant» est calculée en se fondant sur JIS 8819-2, c'est-à-dire que la taille de particule moyenne est calculée en partant de l'hypothèse que la granulométrie des particules de diamant mesurée en utilisant l'analyseur granulométrique connu par diffraction laser correspond à une granulométrie normale.
[0027] Ici, avant d'être enduit de la solution contenant des particules de diamant, le substrat de support 10 est typiquement décapé à l'aide, par exemple, d'acide fluorhydrique qui élimine des impuretés métalliques présentes à sa surface. Toutefois, la surface décapée du substrat de support 10 est une surface déperlante, et comme la surface déperlante est active, les particules adhèrent facilement à la surface. Par conséquent, le substrat de support 10 décapé est de préférence nettoyé avec de l'eau pure ou un produit similaire afin de former une pellicule d'oxyde naturel sur la surface du substrat de support 10, la surface devenant ainsi une surface hydrophile. Autrement, le substrat de support 10 décapé est de préférence laissé longtemps dans une salle propre afin de former une pellicule d'oxyde naturel sur la surface du substrat de support 10. Ainsi, il est possible d'empêcher les particules d'être fixées à la surface du substrat de support 10. À ce stade, des charges positives fixes sont générées dans la pellicule d'oxyde naturel. Par conséquent, lorsque la solution contenant des particules de diamant contenant des particules de diamant chargées négativement est appliquée sur une surface de la pellicule d'oxyde naturel chargée positivement, le substrat de support 10 et les particules de diamant 14 sont solidement collés ensemble du fait de la loi de Coulomb. De ce fait, l'adhésion entre la couche de diamant 16 et le substrat de support 10 est améliorée. Ici, l'oxydation est réalisée sur les particules de diamant afin d'ajouter aux particules de diamant des groupes carboxyliques ou des groupes cétones, ce qui permet d'obtenir les particules de diamant chargées négativement. Entre autres exemples de procédés d'oxydation, on peut citer les procédés dans lesquels des particules de diamant sont oxydées thermiquement et les procédés dans lesquels des particules de diamant sont immergées dans une solution d'ozone, une solution d'acide
-9citrique, une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène ou une solution d'acide perchlorique.
[0028] Entre autres exemples de solvant pour la solution contenant des particules de diamant, on peut citer, en plus de l'eau, des solvants organiques tels que le méthanol, l'éthanol, le propanol-2 et le toluène. Il est possible d'utiliser uniquement l'un de ces solvants ou une combinaison d'au moins deux de ces solvants.
[0029] La teneur en particules de diamant dans la solution contenant des particules de diamant est de préférence égale ou supérieure à 0,03% en masse et égale ou inférieure à 10% en masse par rapport à l'ensemble de la solution contenant des particules de diamant. Une teneur égale ou supérieure à 0,03% en masse permet aux particules de diamant 14 d'être uniformément fixées au substrat de support 10. Une teneur égale ou inférieure à 10% en masse empêche les particules de diamant 14 fixées au substrat de support 10 de développer une anomalie de croissance au cours du processus de formation par croissance de la couche de diamant 16.
[0030] Afin d'améliorer l'adhésion entre les particules de diamant 14 et le substrat de support 10, la solution contenant des particules de diamant est de préférence un gel. Dans ce cas, un épaississant peut être ajouté dans la solution contenant des particules de diamant. Comme épaississants, on peut citer l'agar, le carraghénane, la gomme de xanthane, la gomme de gellane, la gomme de guar, l'alcool polyvinylique, les épaississants à base de polyacrylate, les celluloses solubles dans l'eau et l’oxyde de polyéthylène. En cas d'ajout d'un épaississant, le pH de la solution contenant des particules de diamant est de préférence compris entre 6 et 8.
[0031] La solution contenant des particules de diamant peut être préparée en mélangeant et agitant les particules de diamant dans le solvant susmentionné de façon à disperser les particules de diamant dans le solvant. La vitesse d'agitation est de préférence comprise entre 500 tours par minute et 3000 tours par minute. Le temps d'agitation est de préférence compris entre 10 minutes et 1 heure.
[0032] [Traitement thermique]
Ensuite, comme le montrent les LIG. IB et IC, le substrat de support 10 est soumis à un traitement thermique. Ce traitement permet au solvant de
- 10s'évaporer dans la couche de particules de diamant 12 appliquée en revêtement et renforce l'adhésion entre les particules de diamant 14 et le substrat de support 10, les particules de diamant 14 étant ainsi fixées au substrat de support 10 (FIG. IC). Lors du traitement thermique, la température du substrat de support 10 est de préférence inférieure à 100°C, ou est plus préférablement comprise entre 30°C et 80°C. Une température inférieure à 100°C peut empêcher la formation de bulles lorsque la solution contenant des particules de diamant est portée à ébullition, ce qui évite la formation de portions dans lesquelles les particules de diamant 14 ne sont pas présentes sur le substrat de support 10. Par conséquent, il est peu probable que la couche de diamant 16 se décolle dans ces régions. Lorsque la température est égale ou supérieure à 30°C, le substrat de support 10 et les particules de diamant 14 sont suffisamment collés les uns aux autres ; ainsi, il est possible d'empêcher les particules de diamant 14 d'être dégagées par l'effet pulvérisateur lors de la formation par croissance de la couche de diamant 16 par CVD. De ce fait, la couche de diamant 16 peut croître uniformément. Le temps du traitement thermique est de préférence compris entre 1 et 30 minutes. Un appareil de traitement thermique connu tel qu'une plaque chauffante peut être utilisé pour le traitement thermique. Lorsqu'une plaque chauffante est utilisée, le substrat de support 10 peut être placé sur une plaque chauffante chauffée. [0033] [Processus de croissance de la couche de diamant]
Puis, comme le montrent les FIG. IC et 1D, la couche de diamant 16 est formée par croissance sur le substrat de support 10 par CVD en utilisant en tant que noyaux les particules de diamant 14 fixées à la surface du substrat de support 10. À ce stade, il est important que la taille de particule maximale des particules de diamant dans la couche de diamant 16 formée par croissance soit égale ou inférieure à 2,0 qm ; une description détaillée sera donnée ci-dessous. Il convient de noter que, dans le présent mode de réalisation, de fines particules de diamant ayant une taille de particule moyenne comprise entre 1 nm et 10 nm appliquées par enduction centrifuge sont présentes dans l'interface entre la couche de diamant 16 et le substrat de support 10.
[0034] Dans le présent mode de réalisation, la «taille de particule maximale des particules de diamant» est définie de la façon suivante. Trois régions d'une plaque dont la taille s'élève à 10 qm x 10 qm sont observées au microscope optique. Les trois régions sont centrées en trois points, à savoir le point central de la surface 16A de la couche de diamant (c'est-à-dire le centre de la plaque) et les deux points d'intersection entre un diamètre d'une plaque et la circonférence d'un cercle ayant un rayon qui correspond à 95% du rayon de la plaque, le cercle étant centré au milieu de la plaque. Le plus grand des principaux axes de l'ensemble des particules de diamant dans ces trois régions correspond à la « taille de particule maximale des particules de diamant ».
[0035] Lorsque la CVD assistée par plasma est utilisée pour le processus de CVD, par exemple, la couche de diamant 16 est formée en introduisant un gaz source, tel que le méthane, dans une chambre en utilisant de l'hydrogène comme gaz porteur. Afin d'améliorer encore davantage Tuniformité de l'épaisseur de la couche de diamant 16, la CVD assistée par plasma à micro-ondes est de préférence utilisée. La CVD assistée par plasma à micro-ondes est un procédé par lequel un gaz source, tel que le méthane, est assimilé par micro-ondes afin de former un plasma dans une chambre à plasma et est dirigé vers le substrat de support 10 chauffé, ce qui permet ainsi de faire croître la couche de diamant 16. Ici, la pression dans la chambre à plasma, la puissance des micro-ondes et la température du substrat de support 10 sont de préférence réglées tel que suit. La pression dans la chambre à plasma est de préférence comprise entre 1,3 x 103 Pa et 1,3 x 105 Pa, plus préférablement entre 1,1 x 104 Pa et 4,0 x 104 Pa. La puissance des micro-ondes est de préférence comprise entre 0,1 kW et 100 kW, plus préférablement entre 1 kW et 10 kW. La température du substrat de support 10 est de préférence comprise entre 700°C et 1300°C, plus préférablement entre 900°C et 1200°C.
[0036] Lorsque la CVD assistée par filament chaud est utilisée pour le processus de CVD, des radicaux carbonés sont générés à partir d'un gaz source à base d'hydrocarbure, tel que le méthane, à l'aide d'un filament en tungstène, tantale, rhénium, molybdène, iridium ou élément similaire à une température de filament comprise entre environ 1900°C et 2300°C. Les radicaux carbonés sont dirigés vers le substrat de support 10 chauffé, ce qui permet ainsi de faire croître la couche de diamant 16. La CVD assistée par filament chaud peut facilement être appliquée à des plaques à plus grand diamètre. Ici, la pression dans la chambre, la distance entre le filament et le substrat de
- 12support 10, et la température du substrat de support 10 sont de préférence définies de la manière suivante. La pression dans la chambre est de préférence comprise entre 1,3 x 10 Pa et 1,3 x 10 Pa. La distance entre le filament et le substrat de support 10 est de préférence comprise entre 5 mm et 20 mm. La température du substrat de support 10 est de préférence comprise entre 700°C et 1300°C.
[0037] Une épaisseur adéquate peut être sélectionnée pour la couche de diamant 16 en fonction de Putilisation qui sera faite de la plaque SOI 100. Par exemple, lorsque la plaque SOI 100 est utilisée dans ce qu'on appelle un dispositif latéral à utiliser dans des dispositifs à haute fréquence, l'épaisseur de la couche de diamant 16 est de préférence comprise entre 100 nm et 1 mm. En revanche, lorsque la plaque SOI 100 est utilisée dans ce qu'on appelle un dispositif vertical à utiliser dans des dispositifs électriques, l'épaisseur de la couche de diamant 16 est de préférence comprise entre 10 qm et 1 mm.
[0038] [Processus d'aplanissement de la couche de diamant]
Ensuite, comme le montrent les FIG. 1D et 1E, la surface 16A de la couche de diamant est polie de façon à être plate. Ici, dans la présente invention, il est important d'exécuter un processus d'aplanissement sur la couche de diamant 16 ayant des particules de diamant d'une taille de particule maximale égale ou inférieure à 2,0 qm. La signification technique de cette approche sera décrite ci-dessous.
[0039] Lorsque la couche de diamant 16 est formée sur un substrat de support 10 constitué d'un monocristal de silicium, la couche de diamant 16 est polycristalline. Ici, lorsque la taille des particules de diamant est grande, les particules de diamant ne peuvent être densément présentes dans la surface de la couche de diamant. Plus précisément, lorsque l'on étudie plus attentivement les particules de diamant formant la surface de la couche de diamant, il semble que des espaces se forment autour des particules de diamant, étant donné que la profondeur d'une particule de diamant et la profondeur des particules de diamant l'entourant sont différentes. Par conséquent, même si la surface d'une particule de diamant est polie, les particules de diamant situées plus en profondeur sont exposées sans être polies à la surface de la couche de diamant. Un tel phénomène se produit en n'importe quel endroit de la surface de la couche de diamant ; de ce fait, même si la surface de la couche de diamant est polie, la rugosité de surface Ra de la couche de diamant ne serait pas réduite. Par ailleurs, lorsque la taille de particule maximale des particules de diamant dans la couche de diamant est égale ou inférieure à 2,0 μπι, la rugosité de surface Ra de la couche de diamant peut être réglée sur 3 nm ou moins lors du polissage de la surface 16A de la couche de diamant. La surface 16A ayant une rugosité de surface Ra réglée sur 3 nm ou moins devient alors une surface activée par collage sous vide à température normale. Cela sera décrit par la suite. Un certain nombre de liaisons pendantes formées au niveau des joints de grains des particules de diamant peuvent être utilisées de manière efficace lors du collage, de sorte à pouvoir coller le substrat de support et le substrat de couche active. Ici, un processus de planarisation mécano-chimique (CMP) connu peut être convenablement utilisé pour le polissage. En outre, la rugosité de surface Ra désigne dans les présentes une rugosité moyenne arithmétique Ra conformément à JIS B 0601 (2001).
[0040] [Collage sous vide à température normale]
Les FIG. 1F à IJ et la FIG. 2 décrivent un procédé de collage sous vide à température normale. Ee collage sous vide à température normale est un procédé par lequel le collage est réalisé à température normale sans chauffer le substrat de support 10 ni le substrat de couche active 20. Dans le présent mode de réalisation, la surface du substrat de couche active 20 constitué d'un monocristal de silicium et la surface aplanie 16A de la couche de diamant sont soumises à un processus d'activation consistant à irradier les surfaces avec un faisceau d'ions ou un faisceau d'atomes neutres sous vide à température normale, les deux surfaces devenant ainsi des surfaces activées (FIG. IG et II). Ainsi, des liaisons pendantes apparaissent sur les surfaces activées. Par conséquent, lorsque les deux surfaces activées sont consécutivement amenées en contact l'une avec l'autre sous vide à température normale, la force d'adhésion agit instantanément, et le substrat de support 10 et le substrat de couche active 20 sont solidement collés, avec les surfaces activées formant un plan de collage (FIG. IJ).
[0041] Comme exemples de procédés d'activation, on peut citer un procédé dans lequel un élément ionisé dans une atmosphère à plasma est accéléré vers une surface de substrat et un procédé dans lequel un élément ionisé accéléré
- 14est accéléré vers une surface de substrat à partir d'un appareil à faisceau d’ions. Un mode de réalisation d’un appareil mettant en œuvre ce procédé est décrit par renvoi à la FIG. 2. Un appareil de collage sous vide à température normale 30 comprend une chambre à plasma 31, une entrée de gaz 32, une pompe à vide 33, un dispositif d'application de tension pulsée 34 et des supports de plaque 35A, 35B.
[0042] Tout d'abord, le substrat de support 10 et le substrat de couche active 20 sont placés et fixés respectivement sur les supports de plaque 35A, 35B dans la chambre à plasma 31. Ensuite, la chambre à plasma 31 est dépressurisée à l'aide de la pompe à vide 33 et un gaz source est introduit dans la chambre à plasma 31 par l'entrée de gaz 32. Puis, une tension négative est appliquée sous forme d'impulsions aux supports de plaque 35A, 35B (et au substrat de support 10 et au substrat de couche active 20) à l’aide du dispositif d'application de tension pulsée 34. De cette façon, alors que le plasma du gaz source est généré, les ions du gaz source contenus dans le plasma généré peuvent être accélérés vers la couche de diamant 16 formée sur le substrat de support 10 et la surface du substrat de couche active 20 afin d'irradier les surfaces.
[0043] L' élément utilisé pour l'irradiation est de préférence au moins l'un des éléments suivants : Ar, Ne, Xe, H, He et Si.
[0044] La pression de la chambre à plasma 31 est de préférence égale ou inférieure à 1 x 10’5 Pa. Lorsque la pression de la chambre est égale ou inférieure à 1 x 10’5 Pa, l'élément pulvérisé se fixe de nouveau aux surfaces des substrats, ce qui empêche la réduction du taux de formation des liaisons pendantes.
[0045] La tension pulsée appliquée au substrat de support 10 et au substrat de couche active 20 est réglée de sorte que l'énergie d'accélération de l'élément projeté sur les surfaces de substrat est comprise entre 100 eV et 10 keV. Lorsque la tension pulsée est égale ou supérieure à 100 eV, il est possible d'empêcher l'élément d'irradiation d'être déposé sur la surface des substrats. Lorsque la tension pulsée est égale ou inférieure à 100 keV, l'élément d'irradiation n'est pas introduit dans les substrats, ce qui entraîne la formation stable de liaisons pendantes.
- 15 [0046] La fréquence de la tension pulsée détermine le nombre de fois où le substrat de support 10 et le substrat de couche active 20 sont irradiés avec des ions ou des atomes neutres. La fréquence de la tension pulsée est de préférence comprise entre 10 Hz et 10 kHz. Une fréquence de tension pulsée égale ou supérieure à 10 Hz peut s'accommoder d'écarts d'irradiation avec des ions ou des atomes neutres, permettant ainsi une dose stable d'irradiation avec les ions ou les atomes neutres. Une fréquence égale ou inférieure à 10 kHz permet la formation d'un plasma stable par décharge luminescente.
[0047] La largeur de pulsation de la tension pulsée détermine la durée pendant laquelle le substrat de support 10 et le substrat de couche active 20 sont irradiés avec des ions ou des atomes neutres. La largeur de pulsation est de préférence égale ou inférieure à 1 qs, plus préférablement égale ou inférieure à 10 ms. Une largeur de pulsation égale ou supérieure à 1 qs permet au substrat de support et au substrat de couche active d'être irradiés de façon stable avec des ions ou des atomes neutres. Une largeur de pulsation égale ou inférieure à 10 ms permet la formation d'un plasma stable par décharge luminescente.
[0048] Étant donné que le substrat de support 10 et le substrat de couche active 20 ne sont pas chauffés, la température des substrats est une température normale (généralement entre 30°C et 90°C).
[0049] Le recours au collage sous vide à température normale de cette manière procure le fonctionnement et l’effet suivants. Avec le procédé de collage sous vide à température normale, le substrat de support 10 et le substrat de couche active 20 ne sont pas chauffés lors du collage des substrats ensemble. Cela supprime la diffusion des impuretés présentes dans le substrat de support 10 vers le substrat de couche active 20 ou la diffusion des impuretés présentes dans le substrat de couche active 20 vers le substrat de support 10. Cela permet également d'éviter des glissements et des dislocations, dans la mesure où les deux substrats peuvent être instantanément et solidement collés ensemble. En outre, la contrainte thermique due à un traitement thermique à haute température n'est pas appliquée à la couche de diamant 16. Aussi, l'activation par le collage sous vide à température normale permet à la couche amorphe 22 d'être formée dans une position située entre 1 nm et 5 nm de profondeur de la surface du substrat de couche active
20, qui a été irradiée avec un faisceau (FIG. II). La couche amorphe 22 fait office de couche de piégeage et permet d'empêcher que l'oxygène et les impuretés présents dans le substrat de support 10 soient diffusés vers le substrat de couche active 20. De plus, la couche amorphe 22, qui présente une bonne conductivité thermique, contribue à l'amélioration du rayonnement thermique de la plaque SOI 100.
[0050] [Réduction de l'épaisseur du substrat de couche active]
Ensuite, comme le montrent les FIG. IJ et 1K, l'épaisseur du substrat de couche active 20 est réduite par ponçage et polissage de la surface opposée au plan de collage. Ainsi, la plaque SOI 100 comprenant la couche active 24 peut être obtenue avec l'épaisseur souhaitée. L'épaisseur de la couche active 24 peut être déterminée en fonction du dispositif qui sera formé à partir de la couche et est de préférence comprise entre 100 nm et 1 mm. Il convient de noter que lors du ponçage et du polissage, tout procédé de ponçage et polissage connu ou donné peut être convenablement utilisé. Entre autres exemples, on peut citer le ponçage de surface et le polissage miroir.
[0051] Le substrat de support 10 et le substrat de couche active 20 qui peuvent être utilisés dans le présent mode de réalisation vont à présent être décrits.
[0052] [Substrat de support]
Le substrat de support 10 du présent mode de réalisation utilise une plaque en monocristal de silicium constituée d'un monocristal de silicium. Eu égard à la plaque à monocristal de silicium, une tranche de lingot de monocristal de silicium formée par le procédé de Czochralski (procédé CZ), le procédé de Czochralski sous champ magnétique (procédé MCZ) dans lequel un champ magnétique est utilisé, ou le procédé de fusion de zone flottante (procédé FZ), coupée avec une scie à fil ou machine similaire, peut être utilisée.
[0053] La concentration en oxygène du substrat de support 10 est de préférence égale ou inférieure à 5 x 1017 atomes/cm3. Comme le montre la FIG. 1D, lorsqu'un tel substrat de support ayant une faible concentration en oxygène est utilisé, la taille de particule maximale des particules de diamant dans la surface 16A de la couche de diamant peut facilement être contrôlée de manière à être égale ou inférieure à 2,0 qm. Cela peut s'expliquer par les
- 17raisons suivantes. L'utilisation d'un substrat de support ayant une faible concentration en oxygène supprime la diffusion de l'oxygène présent dans le substrat de support 10 vers la couche de diamant 16 lors de la formation de la couche de diamant 16, de telle sorte que la gravure d'une région de graphite (orbitale sp2) autour des particules de diamant est supprimée. Par conséquent, la formation de la couche de diamant ne commence pas au début de la croissance en phase vapeur. Au lieu de cela, la couche de diamant est
Q formée après l'exposition de la région de diamant (orbitale sp ) via la gravure au plasma de la région de graphite. Ainsi, les particules de diamant ne peuvent se former rapidement. Il convient de noter que, dans les présentes, la «concentration en oxygène» désigne la moyenne des concentrations en oxygène d'un substrat dans la direction de l'épaisseur, moyenne mesurée par spectroscopie IRTF (anciennement ASTM F121-1979).
[0054] La résistivité du substrat de support 10 est de préférence égale ou supérieure à 1000 Ω-cm. Un tel substrat ayant une résistivité élevée contient quelques impuretés de bore, phosphore, etc., ce qui empêche ces impuretés d'être diffusées vers la couche de diamant 16 lors de la formation de la couche de diamant 16. De ce fait, la qualité et les propriétés isolantes de la couche de diamant 16 ne sont pas remises en cause, et les fuites de courant de la couche active 24 vers le substrat de support 10 peuvent être réduites. En termes de coût de production, la limite supérieure de la résistivité du substrat de support 10 est de préférence, sans y être limitée, égale ou inférieure à 10000 Ω-cm.
[0055] L' épaisseur du substrat de support 10 peut être réglée en fonction de l'épaisseur de la couche de diamant 16. Plus précisément, comme il est probable que la déformation du substrat soit conséquente dans la mesure où la couche de diamant 16 est plus épaisse, le substrat de support 10 est de préférence épais afin de supprimer la déformation. Plus particulièrement, l'épaisseur du substrat de support 10 est de préférence comprise entre 1 mm et 5 mm.
[0056] [Substrat de couche active]
Eu égard au substrat de couche active 20 du présent mode de réalisation, une plaque de monocristal de silicium constituée d'un monocristal de silicium produit sous forme d'une tranche de lingot à monocristal de silicium formée par le procédé CZ, le procédé MCZ ou le procédé FZ, coupée avec une scie à fil ou machine similaire, peut être utilisée.
[0057] La concentration en oxygène du substrat de couche active 20 est de préférence égale ou inférieure à 5 x 1017 atomes/cm3 afin d'améliorer les caractéristiques du dispositif.
[0058] L' épaisseur du substrat de couche active 20 peut être déterminée en fonction du dispositif qui sera formé à partir de la couche active 24 et est de préférence comprise entre 300 μπι et 1,5 mm.
[0059] Un procédé de fabrication de la plaque SOI 100 selon la présente invention a été décrit en utilisant le présent mode de réalisation comme exemple. Toutefois, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation sus-mentionné et des modifications peuvent être apportées le cas échéant sans s'éloigner du champ d'application défini par les revendications. [0060] (Plaque SOI)
La FIG. 1K décrit une plaque SOI 100 devant être obtenue par le procédé de fabrication susmentionné. La plaque SOI 100 comprend un substrat de support 10, une couche de diamant 16 formée sur le substrat de support 10, et une couche active 24 formée sur la couche de diamant 16. La taille maximum des particules de diamant dans la couche de diamant 16 est égale ou inférieure à 2,0 μπι, et une couche amorphe 22 est formée sur le côté de la couche de diamant 16 de la couche active 24. La plaque SOI 100 procure le fonctionnement et l’effet suivants. Plus précisément, étant donné que la plaque SOI 100 comprend la couche de diamant 16 et la couche amorphe 22, qui ont toutes deux une bonne conductivité thermique, la plaque SOI 100 présente de bonnes propriétés de rayonnement. La couche amorphe 22 fait office de couche de piégeage et permet d'empêcher que l'oxygène et les impuretés présents dans le substrat de support 10 soient diffusés vers la couche active 24. Il convient de noter que l'épaisseur de la couche amorphe 22 est de préférence comprise entre 1 nm et 5 nm.
[0061] La concentration en oxygène du substrat de support 10 est de préférence égale ou inférieure à 5 x 1017 atomes/cm3. La résistivité du substrat de support 10 est de préférence comprise entre 1000 Ω-cm et 10000 Ω-cm. L'épaisseur du substrat de support 10 est de préférence comprise entre
- 191 mm et 5 mm. Pour consulter les raisons détaillées de ces valeurs, se référer à la description ci-dessus.
[0062] Une épaisseur adéquate peut être sélectionnée pour la couche de diamant 16 en fonction de Putilisation qui sera faite de la plaque SOI 100. Lorsque la plaque SOI 100 est utilisée dans ce qu'on appelle un dispositif latéral à utiliser dans des dispositifs à haute fréquence, l'épaisseur de la couche de diamant 16 est de préférence comprise entre 100 nm et 1 mm. Lorsque la plaque SOI 100 est utilisée dans ce qu'on appelle un dispositif vertical à utiliser dans des dispositifs électriques, l'épaisseur de la couche de diamant 16 est de préférence comprise entre 10 μπι et 1 mm.
[0063] La concentration en oxygène de la couche active 24 est de préférence égale ou inférieure à 5 x 10 atomes/cm . L'épaisseur de la couche active 24 est de préférence comprise entre 100 nm et 1 mm. Pour consulter les raisons détaillées de ces valeurs, se référer à la description ci-dessus.
[0064] Une plaque SOI selon la présente invention a été décrite en utilisant le présent mode de réalisation comme exemple. Toutefois, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation sus-mentionné et des modifications peuvent être apportées le cas échéant sans s'éloigner du champ d'application défini par les revendications.
EXEMPLES [0065] <Essai 1>
Dans l'essai 1, trois plaques SOI sont fabriquées conformément à l'exemple 1 et aux exemples comparatifs 1 et 2 et en suivant les procédés décrits ci-dessous. Des recherches ont été menées sur le lien entre la taille maximum des particules de diamant à la surface d'une couche de diamant et la capacité d'adhésion.
[0066] (Exemple 1)
Tout d'abord, pour chaque échantillon, un substrat de support ayant un diamètre de 2 pouces, une épaisseur de 3 mm, une résistivité de 3000 Ω-cm, un plan cristallographique (100), et une concentration en oxygène (ASTM F121-1979) de 5,0 x 10 atomes/cm est préparé en coupant en tranches un lingot de monocristal de silicium formé par le procédé MCZ. Puis, un substrat de couche active ayant un diamètre de 2 pouces, une épaisseur de 280
-20qm, une résistivité de 10 Ω-cm, un plan cristallographique (100), et une concentration en oxygène (ASTM F121-1979) de 2,0 x 1017 atomes/cm3 est préparé en coupant en tranches un lingot de monocristal de silicium formé par le procédé MCZ.
[0067] Ensuite, des particules de diamant ayant une taille moyenne de 5 nm sont préparées par détonation, et les particules de diamant sont immergées dans une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène pour ajouter des groupes carboxyliques (COOH) et sont ainsi chargées négativement. Après, une solution contenant des particules de diamant est préparée en mélangeant et agitant les particules de diamant avec un solvant (H2O) de sorte que la concentration des particules de diamant par rapport à l'ensemble de la solution s'élève à 0,1 % en masse. Fa vitesse d'agitation est de 1100 tours par minutes, le temps d'agitation est de 50 minutes et la température de la solution contenant des particules de diamant lors de l'agitation est de 25°C. Ee substrat de support est nettoyé avec de l'eau purifiée, et après la formation d'une pellicule d'oxyde naturel sur sa surface, la solution contenant des particules de diamant est appliquée sur une surface du substrat de support par enduction centrifuge ; ainsi, une couche de particules de diamant appliquée en revêtement est formée (FIG. IA et IB).
[0068] Puis, le substrat de support est placé sur une plaque chauffante chauffée à 80°C pendant 3 minutes afin d'effectuer un traitement thermique visant à renforcer le collage du substrat de support et des particules de diamant ; ainsi, les particules de diamant sont fixées à la surface du substrat de support (FIG. IB et IC).
[0069] Après, une couche de diamant d'une épaisseur de 10 qm est formée sur le substrat de support par CVD assistée par plasma à micro-ondes décrite précédemment en utilisant de l'hydrogène comme gaz porteur, du méthane comme gaz source, et les particules de diamant fixées au substrat de support en tant que noyaux (FIG. IC et 1D). Il convient de noter que la pression dans la chambre à plasma s'élève à 1,7 xlO4 Pa, que la puissance des micro-ondes est de 5kW, que la température du substrat est de 1050°C, et que le temps de formation est de 2 heures. Ici, la taille de particule maximale des particules de diamant à la surface de la couche de diamant formée est mesurée à l'aide du procédé susmentionné. Les résultats de la mesure sont présentés dans le tableau 1.
[0070] Puis, la surface de la couche de diamant est aplanie par CMP (FIG. 1D et 1E). Ici, la rugosité de surface Ra de la surface de la couche de diamant est mesurée par le procédé décrit précédemment. Les résultats de la mesure sont présentés dans le tableau 1.
[0071] Ensuite, le plasma est généré en faisant circuler de l'argon dans une chambre à vide à 25°C à 1 x 10’5 Pa, et la surface du substrat de couche active et la surface aplanie de la couche de diamant sont irradiées avec des ions argon à une tension d'accélération de 1,0 keV, une fréquence de 140 Hz, une largeur de pulsation de 55 qs, les surfaces devenant ainsi des surfaces activées (FIG. 1F à II). Par la suite, les deux surfaces activées sont amenées en contact l'une avec l'autre sous vide à température normale, de sorte que le substrat de support et le substrat de couche active sont solidement collés ensemble avec les surfaces activées formant un plan de collage (FIG. IJ). Ce processus d'activation produit une couche amorphe d'une épaisseur de 1 nm sur le côté de la couche active orienté vers la couche de diamant.
[0072] Puis, le substrat de couche active est poncé et poli au niveau de la surface opposée au plan de collage, obtenant ainsi une plaque SOI comprenant une couche active d'une épaisseur de 10 qm (FIG. IJ et 1K). Une coupe transversale de la plaque SOI est observée par microscopie électronique en transmission (MET) et la taille de particule maximale des particules de diamant dans la couche de diamant est de 2,0 qm.
[0073] (Exemples comparatifs 1 et 2)
Dans l'exemple comparatif 1, chaque plaque SOI est fabriquée par le même procédé que dans l'exemple 1, à la différence près que la solution contenant des particules de diamant est préparée en utilisant des particules de diamant ayant une taille de particule moyenne de 40 nm. Dans l'exemple comparatif 2, chaque plaque SOI est fabriquée par le même procédé que dans l'exemple 1, à la différence près que la solution contenant des particules de diamant est préparée en utilisant des particules de diamant ayant une taille de particule moyenne de 100 nm. Pour les plaques SOI obtenues, la taille de particule maximale des particules de diamant dans la couche de diamant est de 6,0 qm dans l'exemple comparatif 1, et la taille de particule maximale des
-22particules de diamant dans la couche de diamant est de 9,0 μπι dans l'exemple comparatif 2.
[0074] [Méthode d' évaluation et résultats de l'évaluation]
Concernant l'exemple 1 et les exemples comparatifs 1 et 2, des recherches ont été menées sur le lien entre la taille de particule maximale des particules de diamant à la surface de la couche de diamant et la capacité d'adhésion. Les résultats de l'évaluation sont présentés dans le tableau 1. Dans le tableau 1, « V » signifie que le collage sous vide à température normale est possible, tandis que « x » signifie que le collage sous vide à température normale n'est pas possible.
[0075] [Tableau 1]
Classification N° d'échantillon Taille maximum des particules de diamant dans la couche de diamant (qm) Rugosité de surface de la couche de diamant (nm) Capacité d'adhésion
N° 1 2,0 2,3
Exemple 1 N° 2 2,0 P 2,1 /
N° 3 2,0 2,4 /
N° 1 μ 6,0 20,7 X
Exemple comparatif 1 N° 2 6,0 ** 22,8 X
N° 3 6,0 P 29,2 X
N° 1 9,0 50,1 X
Exemple comparatif 2 N° 2 9,0 49,7 X
N° 3 9,0 * 54,2 X
[0076] Comme indiqué dans le tableau 1, la taille de particule maximale des particules de diamant à la surface de la couche de diamant dépasse 2,0 qm dans chaque échantillon des exemples comparatifs 1 et 2. Par conséquent, la rugosité de surface Ra de la surface de la couche de diamant dépasse 3 nm même après le polissage de la couche de diamant, ce qui rend le collage impossible. En revanche, dans l'exemple 1, la taille de particule maximale des particules de diamant à la surface de la couche de diamant est égale ou inférieure à 2,0 qm dans tous les échantillons. Par conséquent, lorsque la surface de la couche de diamant est polie, la rugosité de surface Ra est égale ou inférieure à 3 nm, le collage étant ainsi possible.
[0077] <Essai 2>
-23 Dans l'essai 2, une plaque SOI de l'exemple comparatif 3 est fabriquée conformément à un procédé décrit ci-dessous.
[0078] (Exemple comparatif 3)
Dans l'exemple comparatif 3, un substrat de support et un substrat de couche active sont préparés comme indiqué dans l'exemple 1. Puis, les particules de diamant sont incrustées dans la surface du substrat de support à l'aide d'un procédé d'endommagement. Plus précisément, le substrat de support est soumis à un nettoyage à ultrasons dans une solution liquide contenant les particules de diamant ayant une taille de particule moyenne de 1 qm, ce qui permet d'incruster les particules de diamant dans la surface du substrat de support.
[0079] Par la suite, une couche de diamant d'une épaisseur de 10 qm est formée sur le substrat de support par le CVD assistée par plasma à micro-ondes dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1, en utilisant les particules de diamant incrustées dans la surface du substrat de support en tant que noyaux. Ici, la taille de particule maximale des particules de diamant dans la surface de la couche de diamant formée est mesurée par le procédé décrit précédemment, et la taille de particule maximale de particules est de 10 qm.
[0080] Après, la surface de la couche de diamant est aplanie par CMP. Ici, la rugosité de surface Ra de la couche de diamant est mesurée par le procédé décrit précédemment, et la rugosité de surface Ra est de 61 nm.
[0081] Puis, une plaque SOI est fabriquée par le même procédé que celui de l'exemple 1, en utilisant le collage sous vide à température normale.
[0082] [Résultats de l'essai]
Comme le montre la FIG. 3, dans l'exemple comparatif 3, lors du collage du substrat de support et du substrat de couche active, un défaut de collage s'est produit entre le substrat de support et le substrat de couche active, et une partie de la couche de diamant s'est décollée du substrat de support. La partie blanche dans la plaque (partie noire) illustrée à la FIG. 3 est une zone où le décollement s'est produit. Le décollement peut s'expliquer par les raisons suivantes. Dans un procédé d'endommagement, les particules de diamant ayant une taille de particule moyenne de 1 qm sont incrustées dans le substrat de support. Par conséquent, la taille de particule maximale des
-24particules de diamant dans la surface de la couche de diamant formée par croissance dépasse 2,0 μπι, et la rugosité de surface Ra ne peut être égale ou inférieure à 3 nm même après le polissage de la surface de la couche de diamant. De ce fait, les liaisons pendantes présentes au niveau des joints de 5 grains ne sont pas utilisées efficacement, ce qui peut avoir entraîné l'échec du collage entre le substrat de support et le substrat de couche active.
APPLICATION INDUSTRIELLE [0083] La présente invention fournit une plaque SOI présentant de bonnes 10 propriétés de rayonnement thermique, par collage sous vide à température normale.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de fabrication d'une plaque SOI (100), comprenant les étapes suivantes :
    appliquer des particules de diamant (14) sur une surface d'un substrat de support (10) constitué d'un monocristal de silicium, puis former par croissance une couche de diamant (16) par dépôt chimique en phase vapeur en utilisant les particules de diamant (14) en tant que noyaux sur le substrat de support (10), les particules de diamant formées ayant une taille de particule maximale égale ou inférieure à 2,0 μπι ;
    aplanir la surface de la couche de diamant (16);
    coller ensemble le substrat de support (10) et un substrat de couche active (20) constitué d'un monocristal de silicium en irradiant une surface du substrat de couche active (20) et la surface aplanie de la couche de diamant (16) avec un faisceau d'ions ou un faisceau d'atomes neutres sous vide à température normale, les surfaces devenant ainsi des surfaces activées, puis mettre en contact les surfaces activées l'une avec l'autre consécutivement sous vide à température normale ; et réduire une épaisseur du substrat de couche active (20) à partir du côté opposé à un plan de collage entre le substrat de support (10) et le substrat de couche active (20), suite à quoi on obtient une plaque SOI (100) possédant une couche active.
  2. 2. Procédé de fabrication d'une plaque SOI (100), selon la revendication 1, dans lequel une rugosité de surface Ra de la surface aplanie de la couche de diamant (16) est égale ou inférieure à 3 nm.
  3. 3. Procédé de fabrication d'une plaque SOI (100), selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une couche amorphe (22) ayant une épaisseur comprise entre 1 nm et 5 nm est formée sur le côté de la couche active (24) orienté vers la couche de diamant (16).
  4. 4.
    Procédé de fabrication d'une plaque SOI (100), selon l'une quelconque
    -26des revendications 1 à 3, dans lequel les particules de diamant sont fixées au substrat de support (10) en appliquant une solution liquide contenant des particules de diamant ayant une taille de particule moyenne égale ou inférieure à 10 nm, puis en effectuant un traitement thermique sur le substrat de support (10) à une température inférieure à 100° C pendant une durée comprise entre 1 et 30 minutes.
  5. 5. Procédé de fabrication d'une plaque SOI (100), selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une concentration en oxygène du substrat de support (10) et du substrat de couche active (20) est égale ou inférieure à 5
    17 3 x 10 atomes/cm .
  6. 6. Procédé de fabrication d'une plaque SOI (100), selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel une résistivité du substrat de support (10) est égale ou supérieure à 1000 Ω-cm.
  7. 7. Plaque SOI (100) comprenant : un substrat de support (10) ; une couche de diamant (16) formée sur le substrat de support (10); et une couche active (24) formée sur la couche de diamant (16), dans laquelle la taille de particule maximale des particules de diamant dans la couche de diamant (16) est égale ou inférieure à 2,0 qm, et une couche amorphe (22) est formée sur le côté de la couche active (24) orienté vers la couche de diamant (16).
  8. 8. Plaque SOI (100) selon la revendication 7, dans laquelle une épaisseur de la couche amorphe (22) est comprise entre 1 nm et 5 nm.
  9. 9. Plaque SOI (100) selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle une concentration en oxygène du substrat de support (10) et de la couche active (24) est égale ou inférieure à 5 x 10 atomes/cm .
  10. 10. Plaque SOI (100) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle une résistivité du substrat de support (10) est égale ou supérieure à 1000 Ω-cm.
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