FR2843827A1 - Recycling donor wafer after having taken at least one useful layer of material chosen from semiconductor materials, comprises removal of substance on side of donor wafer where taking-off took place by employing mechanical means - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le recyclage d'une plaquette donneuseThe present invention relates to the recycling of a donor wafer
comprenant une couche tampon après transfert d'une couche mince en matériau comprising a buffer layer after transfer of a thin layer of material
semiconducteur de la plaquette donneuse vers un substrat récepteur. semiconductor from the donor wafer to a receiving substrate.
On entend généralement par " couche tampon " une couche de transition entre 5 une première structure cristalline tel un substrat et une deuxième structure cristalline ayant comme fonction première une modification de propriétés du matériau, telles que des propriétés structurales, stoechiométriques ou une recombinaison atomique en surface. Dans un cas particulier de couche tampon, cette dernière peut permettre 10 d'obtenir une deuxième structure cristalline dont le paramètre de maille diffère The term “buffer layer” is generally understood to mean a transition layer between a first crystal structure such as a substrate and a second crystal structure having as its primary function a modification of properties of the material, such as structural, stoichiometric properties or atomic recombination at the surface. . In a particular case of a buffer layer, the latter can make it possible to obtain a second crystal structure with a different mesh parameter.
sensiblement de celui du substrat.substantially that of the substrate.
A cet effet, la couche tampon peut avoir une composition variant graduellement en épaisseur, la variation graduelle de composants de la couche tampon étant alors For this purpose, the buffer layer may have a composition varying gradually in thickness, the gradual variation of components of the buffer layer then being
directement associée à une variation graduelle de son paramètre de maille. directly associated with a gradual variation of its mesh parameter.
Elle peut aussi avoir une forme plus complexe telle qu'une variation de composition à taux variable, une inversion de signe du taux ou des sauts discontinus de composition, complétée éventuellement par une couche de confinement des défauts à It can also have a more complex form such as a variation in composition at a variable rate, an inversion of the rate sign or discontinuous jumps in composition, possibly supplemented by a layer for confining defects at
composition constante.constant composition.
On parle alors de couche (tampon) métamorphique ou de mode de réalisation 20 métamorphique, telle une épitaxie métamorphique. This is called a metamorphic layer (buffer) or metamorphic embodiment, such as a metamorphic epitaxy.
Réalisée sur la couche tampon, une couche ou une superposition de couches peut être prélevée à partir de la plaquette donneuse pour être transférée vers un substrat Carried out on the buffer layer, a layer or a superposition of layers can be taken from the donor wafer to be transferred to a substrate
récepteur, afin de réaliser une structure déterminée. receiver, in order to achieve a specific structure.
Une des applications majeures d'un transfert de couches minces formées sur 25 une couche tampon concerne la formation de couches de silicium contraint. One of the major applications of a transfer of thin layers formed on a buffer layer relates to the formation of layers of constrained silicon.
Une couche est en matériau " contraint " en tension ou en compression si son paramètre de maille dans le plan d'interface est respectivement supérieur ou inférieur à A layer is made of material "constrained" in tension or compression if its mesh parameter in the interface plane is respectively greater or less than
son paramètre de maille nominal.its nominal mesh parameter.
Sinon, une couche est dite en matériau " relaxé " si ce dernier est sensiblement 30 voisin de son paramètre de maille nominal. Otherwise, a layer is said to be of "relaxed" material if the latter is substantially close to its nominal mesh parameter.
Lorsqu'une couche est en silicium contraint en tension, certaines propriétés, When a layer is made of tensile silicon, certain properties,
comme la mobilité électronique du matériau, sont nettement améliorées. like the electronic mobility of the material, are clearly improved.
D'autres matériaux, comme par exemple le SiGe, peuvent aussi faire l'objet Other materials, such as SiGe, can also be used
d'un prélèvement sensiblement analogue. of a substantially similar levy.
Un transfert de telles couches sur un substrat récepteur grâce notamment à un procédé appelé Smart-cut (, et connu de l'homme du métier, permet alors de réaliser des structures telles que des structures SeOI (acronyme anglo-saxon de A transfer of such layers onto a receiving substrate thanks in particular to a process called Smart-cut (, and known to those skilled in the art, then makes it possible to produce structures such as SeOI structures (acronym for
" Semiconductor On Insulator >>)."Semiconductor On Insulator >>).
Par exemple, après un prélèvement d'une couche de SiGe relaxé, la structure 10 obtenue peut servir alors de support de croissance à du silicium. For example, after removal of a layer of relaxed SiGe, the structure 10 obtained can then serve as a growth support for silicon.
Le paramètre de maille nominal du SiGe (dépendant du taux de germanium) The nominal mesh parameter of SiGe (depending on the germanium level)
étant supérieur au paramètre de maille nominal du silicium, une croissance de silicium sur le pseudo-substrat SGOI (SGOI étant un acronyme anglo-saxon de " Silicium Germanium On Insulator) obtenu permet d'avoir la couche en silicium contraint en 15 tension. being greater than the nominal lattice parameter of the silicon, a growth of silicon on the pseudo-substrate SGOI (SGOI being an English acronym of "Silicon Germanium On Insulator) obtained makes it possible to have the layer of silicon stressed in tension.
Pour illustration, un exemple d'un tel procédé est décrit dans le document IBM For illustration, an example of such a process is described in the document IBM
de L.J. Huang et coll. (<< SiGe-On-Insulator prepared by wafer bonding and layer transfer for high-performance field-effect transistors>>, Applied Physics Letters, 26/02/2001, vol.78, n 9) dans lequel est présenté un procédé de réalisation d'une 20 structure Si/SGOI. by L.J. Huang et al. (<< SiGe-On-Insulator prepared by wafer bonding and layer transfer for high-performance field-effect transistors >>, Applied Physics Letters, 02/26/2001, vol. 78, n 9) in which is presented a method of realization of an Si / SGOI structure.
D'autres applications de la croissance métamorphique sont possibles, Other applications of metamorphic growth are possible,
notamment avec les semiconducteurs de la famille III-V. in particular with semiconductors of the III-V family.
Des transistors sont ainsi couramment réalisés dans les technologies à base de Transistors are thus commonly produced in technologies based on
GaAs ou à base d'InP.GaAs or based on InP.
En terme de perfonnrmance électronique, l'InP a sensiblement l'avantage sur le GaAs, en particulier une combinaison de couche d'InP et de couche de InGaAs ou de In terms of electronic performance, InP has a significant advantage over GaAs, in particular a combination of InP layer and InGaAs layer or
InAlAs permet de meilleures mobilités électroniques. InAlAs enables better electronic mobility.
Cependant, la faculté de commercialiser des composants dans la filière InP est limitée face à la filière GaAs notamment en termes de cot, de disponibilité, de fragilité mécanique et de taille des substrats massifs (le diamètre maximum pour l'lnP étant However, the ability to market components in the InP sector is limited compared to the GaAs sector, in particular in terms of cost, availability, mechanical fragility and size of massive substrates (the maximum diameter for lnP being
typiquement de 4 pouces contre 6 pouces pour le GaAs). typically 4 inches versus 6 inches for GaAs).
Une solution à ce problème semble être trouvée en reportant sur un substrat récepteur une couche InP prélevée et obtenue par épitaxie métamorphique d'une couche tampon sur un substrat GaAs. Certains procédés de prélèvements, tel un procédé de type << etch-back ", entraînent alors une destruction de la partie restante du substrat et de la couche tampon A solution to this problem seems to be found by transferring an InP layer sampled and obtained by metamorphic epitaxy of a buffer layer onto a GaAs substrate onto a receiving substrate. Certain sampling methods, such as an "etch-back" type method, then destroy the remaining part of the substrate and the buffer layer.
lors du prélèvement.during collection.
Certains procédés de prélèvements, comme ceux décrits dans le document IBM 10 cité précédemment ou encore dans le brevet US5882987 de la même société, le substrat Certain sampling methods, such as those described in the document IBM 10 cited above or also in patent US5882987 of the same company, the substrate
est recyclé mais la couche tampon est perdue. is recycled but the buffer layer is lost.
Or, la technique de réalisation métamorphique est complexe. However, the metamorphic realization technique is complex.
L'optimisation et la réalisation d'une telle couche tampon peuvent donc induire Optimizing and producing such a buffer layer can therefore induce
une mise en oeuvre longue, difficile et coteuse. a long, difficult and expensive implementation.
De plus, des contraintes internes dues aux variations de composition peuvent provoquer l'apparition d'un taux de défauts cristallins importants, tels que des In addition, internal stresses due to variations in composition can cause the appearance of a significant rate of crystal defects, such as
dislocations et des défauts ponctuels. dislocations and point defects.
Ces contraintes internes, et donc la génération de défauts, peuvent être These internal constraints, and therefore the generation of faults, can be
minimisées notamment en augmentant l'épaisseur sur laquelle varie le paramètre de 20 maille. minimized in particular by increasing the thickness over which the parameter varies by 20 mesh.
C'est principalement pour cette raison que les couches tampon habituellement It is mainly for this reason that buffer layers usually
réalisées sont épaisses, d'une épaisseur typique allant de un à quelques micromètres. are thick, a typical thickness ranging from one to a few micrometers.
Mais la contrainte économique limite certaines caractéristiques essentielles de But economic constraint limits certain essential characteristics of
la couche tampon, telle que son épaisseur ou qu'une certaine complexité structurelle. the buffer layer, such as its thickness or a certain structural complexity.
La présente invention vise à améliorer la situation en proposant un procédé de recyclage d'une plaquette donneuse après prélèvement d'au moins une couche utile comprenant un matériau semiconducteur, la plaquette donneuse comprenant successivement un substrat, une structure tampon et, avant prélèvement, une couche utile, le procédé comprenant un enlèvement de matière concernant une partie de la 30 plaquette donneuse du côté o a eu lieu le prélèvement, caractérisé en ce que l'enlèvement de matière comprend une mise en oeuvre de moyens mécaniques de sorte que, après l'enlèvement de matière, il reste au moins une partie de la structure tampon apte à être réutilisée comme au moins une partie d'une structure tampon au cours d'un The present invention aims to improve the situation by proposing a method of recycling a donor wafer after removal of at least one useful layer comprising a semiconductor material, the donor wafer successively comprising a substrate, a buffer structure and, before removal, a useful layer, the method comprising a removal of material relating to a part of the donor plate on the side where the removal took place, characterized in that the removal of material comprises an implementation of mechanical means so that, after the removal of material, at least part of the buffer structure remains capable of being reused as at least part of a buffer structure during a
prélèvement ultérieur d'une couche utile. subsequent removal of a useful layer.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé de prélèvement d'une couche utile sur une plaquette donneuse pour être transférée sur un substrat récepteur, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un collage de la plaquette donneuse avec le substrat récepteur du côté de la couche utile à prélever; (b) un détachement de la couche utile de la plaquette donneuse ayant lieu du côté de la plaquette donneuse opposé au substrat; According to a second aspect, the invention provides a method of removing a useful layer from a donor wafer to be transferred to a receiving substrate, characterized in that it comprises: (a) bonding of the donor wafer with the substrate receiver on the side of the useful layer to be sampled; (b) detachment of the useful layer from the donor wafer taking place on the side of the donor wafer opposite the substrate;
(c) un recyclage de la plaquette donneuse conformément audit procédé de recyclage. (c) recycling the donor wafer in accordance with said recycling process.
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux Other aspects, objects and advantages of the present invention will become more apparent
à la lecture de la description détaillée suivante de mise en ceuvre de procédés préférés de 15 celle-ci, donnés à titre d'exemple non limitatif et faits en référence aux dessins annexés on reading the following detailed description of implementation of preferred methods thereof, given by way of non-limiting example and made with reference to the accompanying drawings
sur lesquels:on which ones:
La figure 1 représente une plaquette donneuse selon l'état de la technique. FIG. 1 represents a donor plate according to the state of the art.
La figure 2 représente une plaquette donneuse après prélèvement. FIG. 2 represents a donor plate after sampling.
La figure 3 représente une plaquette donneuse après une première étape de 20 recyclage. Figure 3 shows a donor wafer after a first recycling step.
La figure 4 représente les différentes étapes d'un procédé selon l'invention comprenant successivement un prélèvement de couche mince à partir d'une plaquette FIG. 4 represents the different stages of a method according to the invention successively comprising a thin film sample from a wafer
donneuse et un recyclage de la plaquette donneuse après prélèvement. donor and recycling of the donor plate after collection.
L'objectif principal de la présente invention consiste à recycler une plaquette 25 comprenant une structure tampon, après qu'on ait prélevé de la plaquette au moins une couche utile afin d'intégrer cette dernière dans une structure semiconductrice, le recyclage incluant une récupération au moins partielle de la structure tampon de sorte à The main objective of the present invention is to recycle a wafer comprising a buffer structure, after at least one useful layer has been removed from the wafer in order to integrate the latter into a semiconductor structure, recycling including recovery less partial of the buffer structure so that
pouvoir être réutilisée dans un prélèvement ultérieur. can be reused in a subsequent sample.
Le recyclage doit donc comprendre un traitement adapté pour ne pas détériorer 30 au moins une partie de la structure tampon. The recycling must therefore include a suitable treatment so as not to damage at least part of the buffer structure.
On appellera ici et de manière générale " couche utile " la partie de la plaquette We will call here and in general "useful layer" the part of the plate
donneuse étant prélevée.donor being removed.
On désigne par " structure tampon " toute structure se comportant comme une The term “buffer structure” designates any structure behaving like a
couche tampon.buffer layer.
De façon avantageuse, elle présente en surface une structure cristallographique Advantageously, it has a crystallographic structure on the surface
sensiblement relaxée et/ou sans un nombre notable de défauts structurels. substantially relaxed and / or without a significant number of structural defects.
Une " couche tampon " telle que définie de façon la plus générale dans la présente invention concerne une couche permettant d'améliorer une qualité structurelle A "buffer layer" as defined most generally in the present invention relates to a layer making it possible to improve a structural quality
et/ou un état de surface d'une couche sus-jacente. and / or a surface condition of an overlying layer.
De façon avantageuse, la couche tampon a au moins une des deux fonctions suivantes: 1. diminution de la densité de défauts dans la couche supérieure; 2. adaptation d'un paramètre de maille entre deux structures cristallographiques de paramètres de maille différents. 15 En ce qui concerne la deuxième fonction de la couche tampon, cette dernière est une couche intermédiaire entre les deux structures, et présente aux alentours d'une de ses faces un premier paramètre de maille sensiblement identique à celui de la première structure et aux alentours de son autre face un deuxième paramètre de maille Advantageously, the buffer layer has at least one of the following two functions: 1. reduction of the density of defects in the upper layer; 2. adaptation of a lattice parameter between two crystallographic structures with different lattice parameters. As regards the second function of the buffer layer, the latter is an intermediate layer between the two structures, and has around one of its faces a first mesh parameter substantially identical to that of the first structure and around of its other face a second parameter of mesh
sensiblement identique à celui de la deuxième structure. substantially identical to that of the second structure.
Dans la suite de ce document, les couches ou structures tampon décrites seront In the remainder of this document, the buffer layers or structures described will be
en général conformes à cette dernière couche tampon. generally conform to this last buffer layer.
Mais la présente invention concerne aussi toute couche tampon ou toute However, the present invention also relates to any buffer layer or any
structure tampon telle que définie dans ce document de façon la plus générale. buffer structure as defined in this document more generally.
D'autre part, on décrira plus loin un exemple d'un procédé selon l'invention 25 incluant un recyclage d'une plaquette donneuse d'une couche utile par prélèvement, la plaquette donneuse étant constituée au départ par un substrat support et une structure tampon. En référence à la figure 1, une plaquette donneuse 10 (donneuse d'une couche mince par prélèvement) comprise dans l'état de la technique connu est constituée d'un 30 substrat support 1 et d'une structure tampon I. L'application que l'on fera de cette plaquette donneuse 10 dans la présente invention est celle d'un prélèvement d'une couche utile, à partir de la partie 4 de la structure tampon I et/ou d'au moins une partie d'une surcouche formée en surface de la structure tampon I (non représentée sur la figure 1), afin de l'intégrer dans une structure, telle une structure SeOI. Le substrat support 1 de la plaquette donneuse 10 comprend au moins une couche en un matériau semiconducteur ayant un premier paramètre de maille au niveau de son interface avec la structure tampon I. On the other hand, an example of a method according to the invention will be described below, including recycling of a donor wafer from a useful layer by sampling, the donor wafer initially consisting of a support substrate and a structure. buffer. With reference to FIG. 1, a donor plate 10 (donor of a thin layer by sample) included in the known state of the art consists of a support substrate 1 and a buffer structure I. The application that will be made of this donor wafer 10 in the present invention is that of a sample of a useful layer, from part 4 of the buffer structure I and / or at least part of an overlay formed on the surface of the buffer structure I (not shown in FIG. 1), in order to integrate it into a structure, such as a SeOI structure. The support substrate 1 of the donor wafer 10 comprises at least one layer of a semiconductor material having a first lattice parameter at its interface with the buffer structure I.
Dans une configuration particulière, le substrat support 1 est constitué du seul 10 matériau semiconducteur ayant le premier paramètre de maille. In a particular configuration, the support substrate 1 consists of the only semiconductor material having the first lattice parameter.
Dans une première configuration de la structure tampon I, cette dernière est In a first configuration of the buffer structure I, the latter is
constituée d'une couche tampon 2.consisting of a buffer layer 2.
La couche tampon 2, située sur le substrat support 1, permet ici de présenter à sa surface un deuxième paramètre de maille sensiblement différent du premier 15 paramètre de maille du substrat 1, et ainsi d'avoir dans une même plaquette donneuse The buffer layer 2, located on the support substrate 1, makes it possible here to present on its surface a second lattice parameter substantially different from the first lattice parameter of the substrate 1, and thus to have in the same donor wafer
deux couches 1 et 4 ayant respectivement des paramètres de maille différents. two layers 1 and 4 respectively having different mesh parameters.
La couche tampon 2 peut permettre en outre, dans certaines applications, à la couche sus-jacente d'éviter à ce que cette dernière contienne une grande densité de The buffer layer 2 can also make it possible, in certain applications, for the overlying layer to prevent the latter from containing a high density of
défauts et/ou subisse de contraintes notables. defects and / or undergoes significant constraints.
La couche tampon 2 peut permettre en outre, dans certaines applications, à la The buffer layer 2 can also allow, in certain applications, the
couche sus-jacente d'avoir un bon état de surface. overlay to have a good surface finish.
La couche tampon 2 a en général un paramètre de maille se modifiant progressivement en épaisseur pour établir la transition entre les deux paramètres de maille. The buffer layer 2 generally has a mesh parameter that changes gradually in thickness to establish the transition between the two mesh parameters.
Une telle couche est généralement appelée couche métamorphique. Such a layer is generally called a metamorphic layer.
Cette modification progressive du paramètre de maille peut être réalisée de This progressive modification of the mesh parameter can be carried out from
façon continue dans l'épaisseur de la couche tampon 2. continuously in the thickness of the buffer layer 2.
Ou elle peut être réalisée par << étages ", chaque étage étant une couche mince Or it can be achieved by "stages", each stage being a thin layer
avec un paramètre de maille sensiblement constant et différent de celui de l'étage sous30 jacent, de sorte à modifier de façon discrète le paramètre de maille étage par étage. with a substantially constant mesh parameter different from that of the underlying stage, so as to discretely modify the mesh parameter stage by stage.
Elle peut aussi avoir une forme plus complexe tel qu'une variation de composition à taux variable, une inversion de signe du taux ou des sauts discontinus de composition. L'évolution du paramètre de maille dans la couche tampon 2 est 5 avantageusement trouvée en y augmentant, à partir du substrat 1, de façon progressive la concentration d'au moins un élément atomique qui n'est pas compris dans le substrat 1. Ainsi, par exemple, une couche tampon 2 réalisée sur un substrat 1 en matériau It can also have a more complex form such as a variation in composition at a variable rate, an inversion of the rate sign or discontinuous jumps in composition. The evolution of the lattice parameter in the buffer layer 2 is advantageously found by increasing there, from the substrate 1, gradually the concentration of at least one atomic element which is not included in the substrate 1. Thus , for example, a buffer layer 2 produced on a substrate 1 of material
unitaire pourra être en matériau binaire, tertiaire, quaternaire ou plus. unit can be binary, tertiary, quaternary or more.
Ainsi, par exemple, une couche tampon 2 réalisée sur un substrat 1 en matériau Thus, for example, a buffer layer 2 produced on a substrate 1 of material
binaire pourra être en matériau tertiaire, quaternaire ou plus. binary can be tertiary, quaternary or more.
La couche tampon 2 est avantageusement réalisée par croissance sur le substrat The buffer layer 2 is advantageously produced by growth on the substrate
support 1, par exemple par épitaxie en utilisant les techniques connues telles que les techniques CVD et MBE (abréviations respectives de " Chemical Vapor Deposition " et 15 " Molecular Beam Epitaxy "). support 1, for example by epitaxy using known techniques such as CVD and MBE techniques (respective abbreviations of "Chemical Vapor Deposition" and 15 "Molecular Beam Epitaxy").
De manière générale, la couche tampon 2 peut être réalisée par toute autre méthode connue, afin d'obtenir par exemple une couche tampon 2 constituée d'alliage Generally, the buffer layer 2 can be produced by any other known method, in order to obtain for example a buffer layer 2 made of alloy
entre différents éléments atomiques. between different atomic elements.
Une légère étape de finition de la surface du substrat 1 sous-jacent à la couche 20 tampon 2, par exemple par polissage CMP, peut éventuellement précéder la réalisation A slight step of finishing the surface of the substrate 1 underlying the buffer layer 2, for example by CMP polishing, may possibly precede the production.
de la couche tampon 2.of buffer layer 2.
Dans une deuxième configuration de la structure tampon I, et en référence à la figure 1, la structure tampon I est constituée d'une couche tampon 2 (sensiblement In a second configuration of the buffer structure I, and with reference to FIG. 1, the buffer structure I consists of a buffer layer 2 (substantially
identique à celle de la première configuration) et d'une couche additionnelle 4. identical to that of the first configuration) and an additional layer 4.
La couche additionnelle 4 peut être entre le substrat 1 et la couche tampon 1, ou The additional layer 4 can be between the substrate 1 and the buffer layer 1, or
sur la couche tampon 1 tel que représenté sur la figure 1. on the buffer layer 1 as shown in FIG. 1.
Dans un premier cas particulier, cette couche additionnelle 4 peut constituer une deuxième couche tampon, telle qu'une couche tampon permettant de confiner des défauts, et ainsi d'améliorer la qualité cristalline d'une couche réalisée sur la structure 30 tampon I. Cette couche additionnelle 4 est en matériau semiconducteur ayant de In a first particular case, this additional layer 4 can constitute a second buffer layer, such as a buffer layer making it possible to confine defects, and thus to improve the crystalline quality of a layer produced on the buffer structure I. This additional layer 4 is made of semiconductor material having
préférence une composition en matériau constante. preferably a constant material composition.
Le choix de la composition et de l'épaisseur d'une telle couche tampon 4 à réaliser sont alors des critères particulièrement importants pour atteindre cette propriété. 5 Ainsi, par exemple, les défauts structurels dans une couche épitaxiée diminuent The choice of the composition and the thickness of such a buffer layer 4 to be produced are then particularly important criteria for achieving this property. 5 Thus, for example, structural defects in an epitaxial layer decrease
habituellement de façon graduelle dans l'épaisseur de cette couche. usually gradually in the thickness of this layer.
Dans un deuxième cas particulier, la couche additionnelle 4 est située sur la In a second particular case, the additional layer 4 is located on the
couche tampon 1 et fait fonction de couche supérieure à la couche tampon 2. buffer layer 1 and acts as an upper layer than buffer layer 2.
Elle peut ainsi fixer le deuxième paramètre de maille. It can thus set the second mesh parameter.
Dans un troisième cas particulier, la couche additionnelle 4 est située sur la couche tampon 1 et joue un rôle dans le prélèvement que l'on fera dans la plaquette In a third particular case, the additional layer 4 is located on the buffer layer 1 and plays a role in the sampling which will be made in the wafer.
donneuse 10, telle qu'un prélèvement à son niveau. donor 10, such as a levy at his level.
La couche additionnelle peut aussi avoir plusieurs fonctions, telles que des The additional layer can also have several functions, such as
fonctions choisies parmi ces trois derniers cas particuliers. functions chosen from these last three particular cases.
Dans une configuration avantageuse, la couche additionnelle 4 est située sur la couche tampon 2 et a un deuxième paramètre de maille différent du premier paramètre In an advantageous configuration, the additional layer 4 is located on the buffer layer 2 and has a second mesh parameter different from the first parameter
de maille du substrat support 1.of the support substrate 1.
Dans un cas particulier de cette dernière configuration, la couche additionnelle 4 est en matériau relaxé par la couche tampon 2, et a le deuxième paramètre de maille. 20 La couche additionnelle 4 est avantageusement réalisée par croissance sur la In a particular case of this latter configuration, the additional layer 4 is made of material relaxed by the buffer layer 2, and has the second mesh parameter. The additional layer 4 is advantageously produced by growth on the
couche tampon 2, par exemple par épitaxie par CVD ou MBE. buffer layer 2, for example by CVD or MBE epitaxy.
Dans un premier mode de réalisation, la croissance de la couche additionnelle 4 In a first embodiment, the growth of the additional layer 4
est réalisée in situ, directement en continuation de la formation de la couche tampon 2 sous-jacente, cette dernière étant aussi dans ce cas avantageusement formée par 25 croissance de couche. is carried out in situ, directly in continuation of the formation of the underlying buffer layer 2, the latter also being advantageously formed in this case by layer growth.
Dans un deuxième mode de réalisation, la croissance de la couche additionnelle 4 est réalisée après une légère étape de finition de surface de la couche tampon 2 sousjacente, par exemple par polissage CMP, traitement thermique ou autre technique de lissage. Le prélèvement d'une couche utile à partir de la plaquette donneuse 10 est mis en ceuvre selon un des trois modes principaux suivants: In a second embodiment, the growth of the additional layer 4 is carried out after a slight surface finishing step of the underlying buffer layer 2, for example by CMP polishing, heat treatment or other smoothing technique. The removal of a useful layer from the donor plate 10 is implemented according to one of the following three main modes:
- La couche utile à prélever est une partie de la couche additionnelle 4. - The useful layer to be taken is part of the additional layer 4.
- La couche utile à prélever est une partie d'une surcouche (non représentée sur 5 la figure 1) que l'on a auparavant formée sur la structure tampon I, par exemple par épitaxie précédée éventuellement d'une finition de la surface de la structure tampon I. La plaquette dormeuse 10 fait alors fonction de substrat à la croissance de la surcouche. - The useful layer to be sampled is part of an overlay (not shown in FIG. 1) which has previously been formed on the buffer structure I, for example by epitaxy possibly preceded by a finishing of the surface of the buffer structure I. The sleeper plate 10 then acts as a substrate for the growth of the overlayer.
Cette dernière peut comprendre une ou plusieurs couches minces selon le mode 10 de prélèvement que l'on souhaite effectuer. The latter may comprise one or more thin layers according to the method of sampling which it is desired to carry out.
De plus, elle a avantageusement un paramètre de maille sensiblement identique In addition, it advantageously has a substantially identical mesh parameter.
à celui du matériau relaxé de la face libre de la structure tampon I, telle qu'une couche d'un matériau identique, ou un autre matériau qui aurait toute ou partie de sa structure cristallographique contrainte en tension ou en compression, ou la combinaison de ces 15 deux types de matériaux. to that of the material relaxed from the free face of the buffer structure I, such as a layer of an identical material, or another material which would have all or part of its crystallographic structure stressed in tension or in compression, or the combination of these 15 two types of materials.
Dans un mode de réalisation particulier de la plaquette donneuse 10, une ou plusieurs couches intermédiaires sont en outre intercalées entre la structure tampon I et In a particular embodiment of the donor plate 10, one or more intermediate layers are further interposed between the buffer structure I and
la surcouche. Dans ce cas, cette ou ces couches intermédiaires ne sont pas prélevées. the overlay. In this case, this or these intermediate layers are not removed.
- La couche utile à prélever est une partie de la couche additionnelle 4 et une 20 surcouche (formée de façon sensiblement identique à celle décrite dans le deuxième - The useful layer to be sampled is a part of the additional layer 4 and an overlay (formed in a manner substantially identical to that described in the second
mode de prélèvement).sampling method).
Quelque soit le mode prélèvement choisi, et en référence à la figure 2, il Whatever the sampling method chosen, and with reference to Figure 2, it
apparaît, après prélèvement et dans la plupart des cas, des parties saillantes 7a et/ou rugueuses 7b au niveau de la surface de prélèvement de la plaquette donneuse 10 25 restante. After removal and in most cases, protruding parts 7a and / or rough 7b appear at the level of the removal surface of the remaining donor wafer 10.
Cette surface de prélèvement " en relief " appartient à une couche postpréeèvement 7 située au-dessus de la couche tampon 2. This “raised” sampling surface belongs to a post-sampling layer 7 situated above the buffer layer 2.
Cette couche post-prélèvement 7 est constituée de toute ou partie de la couche 4, éventuellement d'une ou plusieurs couches intermédiaires et éventuellement d'une partie d'une surcouche selon le mode de prélèvement choisi parmi les trois modes de This post-removal layer 7 consists of all or part of the layer 4, optionally of one or more intermediate layers and optionally of a portion of an overlay according to the sampling method chosen from the three modes of
prélèvement précédemment discutés. sampling previously discussed.
Les parties en relief 7a et 7b apparues en surface de la couche postprélèvement 7 dépendent principalement de la façon de prélever et de la technique mise en oeuvre lors du prélèvement. * Ainsi, par exemple, une façon de prélever couramment employée en industrie consiste à prélever la couche utile non pas sur toute la surface de la plaquette donneuse 10, mais seulement sur une partie de cette dernière (qui est généralement une partie sensiblement centrée) laissant sur la surface de la plaquette donneuse 10 des 10 parties saillantes, telles que celles référencées 7a. Ces parties saillantes sont généralement monoblocs et situées en périphérie de la surface de la plaquette donneuse 10, l'ensemble des parties saillantes étant alors appelé dans le métier " couronne de The raised portions 7a and 7b which appear on the surface of the post-removal layer 7 depend mainly on the manner of sampling and on the technique used during the sampling. * Thus, for example, a method of sampling commonly used in industry consists in removing the useful layer not from the entire surface of the donor plate 10, but only from a part of the latter (which is generally a substantially centered part) leaving on the surface of the donor plate 10 of the 10 projecting parts, such as those referenced 7a. These projecting parts are generally monobloc and located on the periphery of the surface of the donor plate 10, all the projecting parts being then called in the trade "crown of
prélèvement ".sample ".
* Ainsi, par exemple, des techniques connues de prélèvement, comme par 15 exemple celles que nous étudierons d'avantage et plus loin dans ce document, telle la technique Smart-cut déjà évoquée, provoquent quelquefois des rugosités de surface * Thus, for example, known sampling techniques, such as those that we will study further and later in this document, such as the Smart-cut technique already mentioned, sometimes cause surface roughness.
telles que celles référencées 7b au niveau de la surface de prélèvement. such as those referenced 7b at the level of the sampling surface.
Une fois le prélèvement effectué, un recyclage selon l'invention est mis en Once the sample has been taken, recycling according to the invention is implemented.
oeuvre pour restaurer la plaquette donneuse 10. works to restore the donor plate 10.
Une première étape d'un recyclage selon la présente invention consiste à A first stage of recycling according to the present invention consists in
enlever au moins les parties en relief 7a et 7b (représentées sur la figure 2). remove at least the raised parts 7a and 7b (shown in Figure 2).
Cet enlèvement de matière selon l'invention est mis en oeuvre de sorte que, après l'enlèvement, il reste au moins une partie de la structure tampon I réutilisable au This removal of material according to the invention is implemented so that, after removal, there remains at least part of the buffer structure I which can be reused at
cours d'un prélèvement ultérieur d'une nouvelle couche utile. during a subsequent removal of a new useful layer.
La partie restante de la structure tampon I après enlèvement de matière est ainsi The remaining part of the buffer structure I after removal of material is thus
recyclée, contrairement aux recyclages connus de l'état de la technique. recycled, unlike recycling known from the state of the art.
L'enlèvement de matière comprend la mise en oeuvre par des moyens Material removal includes processing by means
mécaniques d'attaque de matière tels un polissage ou un rodage. mechanical material attack such as polishing or lapping.
l! Une technique de polissage couramment employée consiste à disposer une plaquette donneuse 10 entre une tête de polissage et un plateau de polissage pouvant l! A commonly used polishing technique consists in placing a donor plate 10 between a polishing head and a polishing plate capable of
tourner autour d'un arbre d'entraînement. rotate around a drive shaft.
Les surfaces principales respectives de la tête de polissage et du plateau de polissage sont sensiblement parallèles. Une force appliquée sur la tête de polissage plaque la plaquette donneuse 10 The respective main surfaces of the polishing head and the polishing plate are substantially parallel. A force applied to the polishing head presses the donor plate 10
contre la face supérieure du plateau. against the upper face of the tray.
Le mouvement de rotation de la plaquette donneuse 10 par rapport au plateau The rotational movement of the donor wafer 10 relative to the plate
provoque alors des frottements sur une face de la plaquette donneuse 10, et polit donc 10 cette face. Then causes friction on one side of the donor wafer 10, and therefore polishes 10 this side.
Dans un mode préférentiel, la tête de polissage, accompagnée de la plaquette In a preferred mode, the polishing head, accompanied by the plate
donneuse 10, se déplace sur la surface supérieure du plateau de polissage selon un parcours déterminé afin d'homogénéiser au mieux le polissage. Ce mouvement peut être par exemple un mouvement de translation en va-etvient le long d'un axe déterminé ou 15 un mouvement hélicodal. donor 10, moves on the upper surface of the polishing plate along a determined path in order to homogenize the polishing as well as possible. This movement can be for example a reciprocating translational movement along a determined axis or a helical movement.
Le plateau de polissage est avantageusement revêtu d'un matériau texturé ou tissu. Une solution de polissage permettant de lubrifier les actions de frottements du The polishing plate is advantageously coated with a textured material or fabric. A polishing solution to lubricate the friction actions of the
plateau sur la plaquette donneuse peut être avantageusement injectées. tray on the donor wafer can be advantageously injected.
Un nettoyage post-polissage de la surface de la plaquette, généralement avec de Post-polish cleaning of the pad surface, usually with
l'eau dé-ionisée que l'on injecte, peut suivre le polissage. the deionized water which is injected can follow the polishing.
Un rinçage post-polissage peut être mis en oeuvre entre le polissage et le nettoyage, généralement avec un solution comprenant un tensioactif adapté que l'on injecte. Un tensioactif a pour fonction première de disperser au maximum les particules 25 résiduelles dans la solution de rinçage, qui peuvent continuer à éroder la surface de la A post-polishing rinse can be carried out between polishing and cleaning, generally with a solution comprising a suitable surfactant which is injected. The primary function of a surfactant is to disperse as much of the residual particles as possible in the rinsing solution, which may continue to erode the surface of the surface.
tranche, et de diminuer ainsi leur déposition sur la surface, et permettre leur évacuation. slice, and thus reduce their deposition on the surface, and allow their evacuation.
Une ou plusieurs de ces solutions sont avantageusement injectées de sorte à humidifier le tissu recouvrant le plateau qui répartit ainsi au mieux la solution sur toute One or more of these solutions are advantageously injected so as to moisten the tissue covering the tray which thus distributes the solution as well as possible over all
la surface de la plaquette donneuse 10. the surface of the donor plate 10.
Dans un premier mode de réalisation des plateaux, lesdites fonctions de plateaux de polissage, de rinçage et de nettoyage ne sont remplies que par un seul plateau. Mais pour améliorer la productivité de l'ensemble du procédé, on préférera des dispositifs à plusieurs plateaux Dans un deuxième mode de réalisation des plateaux, la fonction de polissage est remplie par un plateau de polissage et les fonctions de rinçage et de nettoyage sont remplies par un seul plateau dit de rinçage/nettoyage. Ce mode de réalisation qui découple le polissage du rinçage/nettoyage améliore la qualité du rinçage en utilisant 10 pour le rinçage un plateau " vierge " de tous résidus particulaires pouvant rester In a first embodiment of the plates, said functions of polishing, rinsing and cleaning plates are only fulfilled by a single plate. But to improve the productivity of the whole process, devices with several plates are preferred. In a second embodiment of the plates, the polishing function is fulfilled by a polishing plate and the rinsing and cleaning functions are fulfilled by a single tray called rinsing / cleaning. This embodiment which decouples the polishing of the rinsing / cleaning improves the quality of the rinsing by using 10 for rinsing a tray "virgin" of any particulate residues which may remain
accrochés à un plateau.hanging on a tray.
Dans un troisième mode de réalisation des plateaux, le plateau de polissage, le plateau de rinçage et le plateau de nettoyage sont des plateaux distincts. Ce mode de réalisation découple, par rapport au deuxième mode de réalisation, le rinçage du 15 nettoyage et améliore ainsi la propreté finale de la surface de la tranche en utilisant pour le nettoyage un plateau vierge de tous résidus particulaires pouvant rester accrochés à In a third embodiment of the plates, the polishing plate, the rinsing plate and the cleaning plate are separate plates. This embodiment decouples, with respect to the second embodiment, the rinsing of the cleaning and thus improves the final cleanliness of the surface of the wafer by using for cleaning a tray free of any particulate residues which can remain attached to
un plateau de rinçage.a rinsing tray.
En addition au polissage, on peut faire intervenir des particules abrasives, telles In addition to polishing, abrasive particles such as
des particules de silice, pour améliorer l'attaque de la matière. silica particles, to improve the attack of the material.
En addition au polissage, on peut faire intervenir des agents chimiques afin d'accompagner l'attaque mécanique mise en oeuvre par le plateau de polissage par une In addition to the polishing, chemical agents can be used to accompany the mechanical attack implemented by the polishing plate with a
attaque chimique.chemical attack.
Dans un mode de mise en oeuvre avantageux de l'enlèvement de matière de la plaquette donneuse 10, on réalise une planarisation mécano-chimique, encore appelée 25 CMP, dont le principe est de mettre en présence la surface de polissage du plateau de polissage et un fluide de polissage comprenant des particules abrasives et un agent In an advantageous embodiment of the removal of material from the donor plate 10, mechanical-chemical planarization, also called 25 CMP, is carried out, the principle of which is to bring the polishing surface of the polishing plate into contact with one another and a polishing fluid comprising abrasive particles and an agent
d'attaque chimique.chemical attack.
En addition au polissage mécanique, le fluide de polissage met alors en oeuvre conjointement une gravure chimique au moyen de l'agent d'attaque et une gravure mécanique au moyen des particules abrasives, de la surface à polir de la plaquette In addition to mechanical polishing, the polishing fluid then jointly implements a chemical etching by means of the etching agent and a mechanical etching by means of abrasive particles, of the surface to be polished of the wafer.
donneuse 10.donor 10.
L'enlèvement de matière peut être là encore suivi par un rinçage et/ou un The removal of material can again be followed by rinsing and / or
nettoyage de la surface polie de la plaquette donneuse 10. cleaning the polished surface of the donor wafer 10.
A noter que le rinçage peut dans certains cas agir, non seulement sur un enlèvement plus rapide des particules résiduelles et abrasives du polissage, mais aussi Note that rinsing can in some cases act, not only on faster removal of residual and abrasive particles from the polishing, but also
sur l'action chimique du polissage.on the chemical action of polishing.
En effet, si l'agent d'attaque chimique utilisé lors du polissage a un pH basique, In fact, if the chemical attack agent used during polishing has a basic pH,
en ajoutant à la solution de polissage un agent tensioactif, généralement acide, on 10 favorise un arrêt rapide de l'action chimique de la solution de polissage. adding a generally active acidic surfactant to the polishing solution promotes rapid cessation of the chemical action of the polishing solution.
Pour certains matériaux semiconducteurs, tel le silicium, l'action chimique est prépondérante sur l'action mécanique (les particules abrasives mises en oeuvre lors du For certain semiconductor materials, such as silicon, the chemical action is predominant over the mechanical action (the abrasive particles used during the
polissage de la surface de tels matériaux semiconducteurs étant de petite taille). polishing the surface of such semiconductor materials being small).
Un tel rinçage avec un tensioactif acide permet donc, et notamment pour les 15 matériaux cités dans le dernier paragraphe, d'arrêter significativement l'action du polissage et de contrôler son effet sur la tranche. De la sorte, l'épaisseur post-polissage Such rinsing with an acidic surfactant therefore makes it possible, in particular for the materials mentioned in the last paragraph, to significantly stop the polishing action and to control its effect on the wafer. In this way, the post-polishing thickness
est ainsi garantie et reproductible. is thus guaranteed and reproducible.
On peut obtenir ainsi un contrôle de l'arrêt du polissage, et donc un contrôle We can thus obtain a control of the polishing stop, and therefore a control
plus précis de l'épaisseur enlevée. more precise of the thickness removed.
Il sera en outre préféré une injection progressive de la solution de rinçage: une In addition, a progressive injection of the rinsing solution will be preferred: a
injection trop rapide entraînerait une diminution rapide de la valeur du pH de la solution de polissage et peut avoir dans certains cas de matériaux semiconducteurs, tel le silicium, pour conséquence d'augmenter la taille des particules abrasives par agglomération et donc de s'exposer à des dommages d'abrasion causés par ces 25 agglomérats de particules plus volumineux. too rapid injection would cause a rapid decrease in the pH value of the polishing solution and may in some cases have semiconductor materials, such as silicon, as a consequence of increasing the size of the abrasive particles by agglomeration and therefore of being exposed to abrasion damage caused by these larger particle agglomerates.
Un exemple d'application de mise en oeuvre d'une planarisation d'une couche est présentée ici dans le cas o la couche à planariser comprend au moins en partie du silicium. La solution adaptée au polissage du silicium est généralement une solution basique ayant un pH compris entre 7 et 10, et de préférence entre 8 et 10, l'agent chimique étant alors préférentiellement une base azotée telle que An example of application for implementing a planarization of a layer is presented here in the case where the layer to be planarized comprises at least in part silicon. The solution suitable for polishing silicon is generally a basic solution having a pH between 7 and 10, and preferably between 8 and 10, the chemical agent then preferably being a nitrogenous base such that
l'ammoniaque.ammonia.
Les particules abrasives sont préférentiellement des molécules de silice, avec des tailles de l'ordre du dixième de micron. Si on décide de rincer, on utilisera un tensioactif ayant un pH préférentiellement entre 3 et 5, voire autour de 4 avec une CMC (abréviation de << Concentration Micellaire The abrasive particles are preferably silica molecules, with sizes on the order of a tenth of a micron. If one decides to rinse, one will use a surfactant having a pH preferentially between 3 and 5, even around 4 with a CMC (abbreviation of << Micellar Concentration
Critique ") avoisinant 0,1 % ou moins. Critical ") around 0.1% or less.
Le temps de l'étape de rinçage sera avantageusement de l'ordre de 50 % du 10 temps de polissage. The time of the rinsing step will advantageously be of the order of 50% of the polishing time.
Ces moyens mécaniques ou mécano-chimiques sont particulièrement avantageux dans le cadre de l'invention pour contrôler la quantité de matière enlevée de sorte à pernnettre de conserver au moins une partie de la structure tampon I. Mais de façon générale, l'enlèvement de matière de la plaquette donneuse 10 15 peut comprendre la mise en oeuvre de tous moyens mécaniques d'attaque de matière, These mechanical or chemical-mechanical means are particularly advantageous in the context of the invention for controlling the quantity of material removed so as to allow at least part of the buffer structure I to be preserved. But generally, the removal of material the donor wafer 10 15 may include the implementation of any mechanical material attack means,
tels que par exemple un rodage ou un bombardement d'espèces atomiques. such as for example a break-in or a bombardment of atomic species.
Cet enlèvement de matière peut éventuellement être précédé d'un traitement This removal of material may possibly be preceded by a treatment
thermique permettant de lisser d'avantage les surfaces à retirer. thermal to smooth the surfaces to be removed more.
On met donc en oeuvre un des enlèvements de matière suivants: (a) enlèvement d'une partie de la couche post-prélèvement 7 comprenant au moins les parties en relief 7a et 7b; ou (b) enlèvement de toute la couche post-prélèvement 7; ou (c) enlèvement de toute la couche post- prélèvement 7 et d'une partie de la One therefore implements one of the following material removals: (a) removal of a portion of the post-removal layer 7 comprising at least the raised portions 7a and 7b; or (b) removal of the entire post-removal layer 7; or (c) removal of the entire post-removal layer 7 and part of the
couche tampon 2.buffer layer 2.
Si la couche post-prélèvement 7 comprend une partie d'une surcouche d'origine, l'enlèvement de matière (a) comprend alors préférentiellement le retrait total If the post-removal layer 7 comprises part of an original overlay, the removal of material (a) then preferably comprises total removal
de cette partie de surcouche.of this overlay part.
En référence à la figure 3, la partie de la structure tampon d'origine qui reste Referring to Figure 3, the part of the original buffer structure that remains
après l'enlèvement de matière est référencée I'. after removal of material is referenced I '.
Elle est constituée de: - toute la structure tampon I d'origine dans le cas o on a mis en oeuvre 5 l'enlèvement de matière (a) et que celui-ci ne comprenait le retrait d'aucune partie de la couche additionnelle 4; ou la couche tampon 2 et une partie de la couche additionnelle 4 dans le cas o on a mis en oeuvre l'enlèvement de matière (a) et que celui-ci comprenait le retrait partiel de la couche additionnelle 4; ou - la couche tampon 2 dans le cas o on a mis en oeuvre l'enlèvement de matière (b); ou - une partie de la couche tampon 2 dans le cas o on a mis en oeuvre It consists of: - all the original buffer structure I in the case where the removal of material (a) has been carried out and that this did not include the removal of any part of the additional layer 4 ; or the buffer layer 2 and part of the additional layer 4 in the case where the removal of material (a) has been carried out and this involved the partial removal of the additional layer 4; or - the buffer layer 2 in the case where the removal of material (b) has been implemented; or - part of the buffer layer 2 in the case where it has been used
l'enlèvement de matière (c).removal of material (c).
Une deuxième étape de recyclage comprend, après la première étape de 15 recyclage concernant l'enlèvement de matière, la reformation d'au moins une partie des A second recycling step comprises, after the first recycling step concerning the removal of material, the reformation of at least part of the
couches retirées lors de la première étape. layers removed during the first step.
On préférera d'abord et dans certains cas mettre en oeuvre une finition de l'état We will prefer first and in some cases to implement a finish of the state
de la surface de la plaquette donneuse 10 au niveau de laquelle a eu lieu l'enlèvement de matière mis en oeuvre lors de la première étape du recyclage, de sorte à retirer toute 20 rugosité ayant pu apparaître lors de l'enlèvement de matière. from the surface of the donor wafer 10 at which the removal of material carried out during the first recycling step took place, so as to remove any roughness which may have appeared during the removal of material.
A cet effet, on mettra en oeuvre par exemple un traitement thermique. For this purpose, a heat treatment will be used for example.
La deuxième étape comprend ensuite la restauration de la structure tampon I à partir de la structure tampon I' restante, au cas o une partie de la structure tampon I The second step then includes the restoration of the buffer structure I from the remaining buffer structure I ', in the event that part of the buffer structure I
d'origine a été enlevée lors de la première étape de recyclage. original was removed during the first recycling step.
De manière avantageuse, la restauration de la structure tampon I est telle que, une fois formée, cette dernière soit sensiblement identique à la structure tampon I d'origine. Cependant, dans un cas de réalisation particulier, on pourra modifier légèrement certains paramètres de réalisation pour obtenir une structure tampon I légèrement différente de celle d'origine. On modifiera légèrement, par exemple, des concentrations Advantageously, the restoration of the buffer structure I is such that, once formed, the latter is substantially identical to the original buffer structure I. However, in a particular embodiment, it will be possible to slightly modify certain implementation parameters to obtain a buffer structure I slightly different from the original one. We will slightly modify, for example, concentrations
de certains composés dans un matériau. of certain compounds in a material.
La restauration de la structure tampon I comprend la reformation de la partie enlevée de la couche tampon 2 dans le cas o une partie de la couche tampon 2 d'origine a été amputée lors de la première étape de recyclage. La restauration de la structure tampon I comprend la restauration de toute ou partie de la couche additionnelle 4 dans le cas o toute ou partie de la couche The restoration of the buffer structure I includes the reformation of the part removed from the buffer layer 2 in the case where part of the original buffer layer 2 has been amputated during the first recycling step. The restoration of the buffer structure I includes the restoration of all or part of the additional layer 4 in the case where all or part of the layer
additionnelle 4 d'origine a été amputée lors de la première étape de recyclage. additional 4 original was amputated during the first recycling step.
On pourra dans ce cas réaliser une couche additionnelle 4 d'épaisseur 10 sensiblement identique ou sensiblement différente de celle d'origine. In this case, it will be possible to produce an additional layer 4 of thickness 10 substantially identical or substantially different from the original.
Une fois la structure tampon I restaurée, on peut éventuellement former audessus une surcouche, qui comprendra au moins en partie une nouvelle couche utile à prélever, avec éventuellement une ou plusieurs couches intermédiaires entre la structure Once the buffer structure I has been restored, an overlay may optionally be formed, which will at least partially comprise a new useful layer to be taken, with possibly one or more intermediate layers between the structure
tampon I et la surcouche.buffer I and the overlay.
Les formations de couches éventuellement mises en oeuvre lors de cette The layer formations possibly implemented during this
deuxième étape de recyclage sont avantageusement réalisées par croissance de couche sur leurs couches sous-jacentes respectives, par exemple par épitaxie par CVD ou MBE. second recycling step are advantageously carried out by layer growth on their respective underlying layers, for example by epitaxy by CVD or MBE.
Dans un premier cas, la croissance d'au moins une de ces couches I et 5 est réalisée in situ, directement en continuation de la formation du support de croissance 20 sous-jacent, ce dernier étant aussi dans ce cas avantageusement formé par croissance de couche. Dans un deuxième cas, la croissance d'au moins une de ces couches est réalisée après une légère étape de finition de surface du support de croissance sous-jacent, par In a first case, the growth of at least one of these layers I and 5 is carried out in situ, directly in continuation of the formation of the underlying growth support 20, the latter also being in this case advantageously formed by growth of layer. In a second case, the growth of at least one of these layers is carried out after a slight stage of surface finishing of the underlying growth support, by
exemple par polissage CMP, traitement thermique ou autre technique de lissage. example by CMP polishing, heat treatment or other smoothing technique.
On obtient ainsi au final une plaquette donneuse 10 sensiblement identique à celle d'origine, c'est à dire de la plaquette donneuse 10 représentée sur la figure 1, à This ultimately gives a donor plate 10 substantially identical to the original, that is to say the donor plate 10 shown in Figure 1,
l'exception de modifications souhaitées et effectuées par l'homme de l'art. with the exception of modifications desired and carried out by a person skilled in the art.
La plaquette donneuse 10 ainsi obtenue comprend au moins une partie de la structure tampon I d'origine, et donc au moins une partie de la couche tampon 2 d'origine, ce qui permnnet d'éviter sa reformation complète, longue et coteuse, comme The donor wafer 10 thus obtained comprises at least part of the original buffer structure I, and therefore at least part of the original buffer layer 2, which allows its complete, long and costly reformation to be avoided, as
c'était le cas dans les procédés de recyclage connus. this was the case in known recycling methods.
En référence aux figures 4a à 4f, sont représentées les différentes étapes d'un procédé de prélèvement de couche mince et de recyclage d'une plaquette donneuse 10 5 après prélèvement selon l'invention, qui met en oeuvre une plaquette donneuse 10 avec une structure en couches sensiblement identique à celle précédemment décrite en référence à la figure 1 et qui comprend donc, en référence à la figure 4a, un substrat 1, une structure tampon I. Dans cet exemple de procédé selon l'invention, une surcouche 5 a été ajoutée 10 au-dessus de la structure tampon I. Le prélèvement que l'on effectuera durant ce procédé concernera le prélèvement de la surcouche 5 et éventuellement d'une partie de la structure tampon I. De la même manière et dans d'autres configurations en structure de la plaquette donneuse 10, il peut y avoir plusieurs surcouches et le prélèvement 15 concernerait alors des surcouches et éventuellement une partie de la strucuture tampon I, ou il peut n'y avoir aucune surcouche et le prélèvement concernerait alors une partie seulement de la structure tampon I. Les deux couches I et 5 ont été avantageusement formées par épitaxie selon des With reference to FIGS. 4a to 4f, the various stages of a process for removing a thin layer and recycling a donor wafer 10 5 after removal according to the invention are shown, which implements a donor wafer 10 with a structure in layers substantially identical to that previously described with reference to FIG. 1 and which therefore comprises, with reference to FIG. 4a, a substrate 1, a buffer structure I. In this exemplary method according to the invention, an overlay 5 has been added 10 above the buffer structure I. The removal which will be carried out during this process will relate to the removal of the overlay 5 and possibly of a part of the buffer structure I. In the same way and in other configurations in structure of the donor wafer 10, there may be several overlays and the sample 15 would then relate to overlays and possibly part of the buffer structure I, or there may be no overlay and the sample would then concern only part of the buffer structure I. The two layers I and 5 were advantageously formed by epitaxy according to
techniques connues, par exemple par CVD et MBE. known techniques, for example by CVD and MBE.
Dans un premier cas, la croissance d'au moins une de ces couches est réalisée in situ, directement en continuation de la formation du support de croissance sousjacent, ce dernier étant aussi dans ce cas avantageusement formé par croissance de couche. Dans un deuxième cas, la croissance d'au moins une de ces couches est réalisée 25 après une légère étape de finition de surface du support de croissance sous-jacent, par In a first case, the growth of at least one of these layers is carried out in situ, directly in continuation of the formation of the underlying growth support, the latter also being advantageously formed by layer growth in this case. In a second case, the growth of at least one of these layers is carried out after a slight step of surface finishing of the underlying growth support, by
exemple par polissage CMP, traitement thermique ou autre technique de lissage. example by CMP polishing, heat treatment or other smoothing technique.
Un procédé de prélèvement de couche mince est représenté sur les figures 4b et 4c. Une première étape de prélèvement préférée de l'invention consiste à créer une zone de fragilisation dans la plaquette donneuse 10, afin de réaliser un détachement plus A process for removing a thin layer is shown in FIGS. 4b and 4c. A first preferred sampling step of the invention consists in creating a weakening zone in the donor plate 10, in order to achieve more detachment
tard au niveau de cette zone de fragilisation, et prélever ainsi la couche utile souhaitée. late at this embrittlement zone, and thus remove the desired useful layer.
Plusieurs techniques pouvant être mises en oeuvre pour créer une telle zone de fragilisation sont présentées ici Une première technique, appelée Smart-cut , connue de l'homme du métier (et Several techniques that can be implemented to create such a weakening zone are presented here. A first technique, called Smart-cut, known to those skilled in the art (and
dont on pourra trouver des descriptions dans un certain nombre d'ouvrages traitant de techniques de réduction de plaquettes) consiste, dans sa première étape, à implanter des espèces atomiques (tels que des ions hydrogène) avec une énergie déterminée pour créer 10 ainsi une zone de fragilisation. descriptions of which can be found in a number of books dealing with platelet reduction techniques) consists, in its first step, of implanting atomic species (such as hydrogen ions) with a determined energy to thereby create a zone of embrittlement.
* Une deuxième technique consiste à former une interface fragile par création* A second technique consists in forming a fragile interface by creation
d'au moins une couche poreuse, comme décrit par exemple dans le document EP-A0 849 788. at least one porous layer, as described for example in document EP-A0 849 788.
La zone de fragilisation formée avantageusement selon l'une de ces deux 15 techniques est créée au-dessus du substrat 1: - dans la couche tampon de la structure tampon I; ou - entre la couche tampon et l'éventuelle couche relaxée de la structure tampon I; ou - dans l'éventuelle couche relaxée de la structure tampon I; ou 20 - entre la structure tampon I et la surcouche 5; ou - dans la surcouche 5 si celle-ci est suffisamment épaisse; c'est le cas The embrittlement zone advantageously formed according to one of these two techniques is created above the substrate 1: - in the buffer layer of the buffer structure I; or - between the buffer layer and the optional relaxed layer of the buffer structure I; or - in the possible relaxed layer of the buffer structure I; or 20 - between the buffer structure I and the overlay 5; or - in the overlay 5 if it is sufficiently thick; it's the case
particulier d'une surcouche 5 constituée d'un empilement de couches. particular of an overlay 5 consisting of a stack of layers.
En référence à la figure 4b, une deuxième étape concernant le prélèvement de couche mince consiste à rapporter un substrat récepteur 6 à la surface de la surcouche 5. 25 Le substrat récepteur 6 constitue un support mécanique suffisamment rigide pour soutenir la surcouche 5 qui sera prélevée de la plaquette donneuse 10, et la With reference to FIG. 4b, a second step concerning the removal of the thin layer consists in attaching a receiving substrate 6 to the surface of the overlay 5. The receiving substrate 6 constitutes a mechanical support sufficiently rigid to support the overlay 5 which will be removed of donor platelet 10, and the
protéger d'éventuelles contraintes mécaniques venues de l'extérieur. protect from any mechanical stress from the outside.
Ce substrat récepteur 6 peut être par exemple en silicium ou en quartz ou en un This receiving substrate 6 can for example be made of silicon or quartz or a
autre type de matériau.other type of material.
On rapporte le substrat récepteur 6 en le mettant en contact intime avec la surcouche 5 et en opérant un collage, dans lequel on effectue avantageusement une The receiving substrate 6 is brought back by bringing it into intimate contact with the overlayer 5 and by applying a bonding, in which a
adhésion moléculaire entre le substrat 6 et la surcouche 5. molecular adhesion between the substrate 6 and the overlay 5.
Cette technique de collage, ainsi que des variantes, est notamment décrite dans 5 le document intitulé " Semiconductor Wafer Bonding" (Science and technology, Interscience Technology) par Q. Y. Tong, U. Gôsele et Wiley. This bonding technique, as well as variants, is notably described in the document entitled "Semiconductor Wafer Bonding" (Science and technology, Interscience Technology) by Q. Y. Tong, U. Gôsele and Wiley.
Le collage est accompagné, si nécessaire, d'un traitement approprié des surfaces respectives à coller au préalable et/ou un apport d'énergie thermique et/ou un Bonding is accompanied, if necessary, by an appropriate treatment of the respective surfaces to be bonded beforehand and / or a contribution of thermal energy and / or a
apport d'un liant supplémentaire.addition of an additional binder.
Ainsi, par exemple, un traitement thermique mis en oeuvre pendant ou juste So, for example, a heat treatment implemented during or just
après le collage permet de rigidifier les liaisons de collage. after bonding makes it possible to stiffen the bonding connections.
Le collage peut aussi être contrôlé par une couche de collage, telle de la silice, intercalée entre la surcouche 5 et le substrat récepteur 6, présentant des capacités de Bonding can also be controlled by a bonding layer, such as silica, interposed between the overlay 5 and the receiving substrate 6, having capacities of
liaisons moléculaires particulièrement fortes. particularly strong molecular bonds.
De façon avantageuse le matériau constituant la face de collage du substrat récepteur 6 et/ou le matériau de la couche de collage éventuellement formée, est électriquement isolant pour réaliser à partir des couches prélevées une structure SeOI, la Advantageously, the material constituting the bonding face of the receiving substrate 6 and / or the material of the bonding layer possibly formed, is electrically insulating to produce from the sampled layers a SeOI structure, the
couche de semiconducteur de la structure SeOI étant alors la couche utile transférée. semiconductor layer of the SeOI structure then being the useful layer transferred.
Une fois le substrat récepteur 6 collé, on met en oeuvre un enlèvement de la 20 partie de la plaquette donneuse 10 au niveau de la zone de fragilisation formée Once the receiving substrate 6 has been bonded, removal of the part of the donor plate 10 is carried out at the level of the weakening zone formed.
précédemment, en y opérant un détachement. previously, by operating a detachment.
Dans le cas de ladite première technique (Smart-cutS), on soumet, dans une In the case of said first technique (Smart-cutS), we submit, in a
seconde étape, la zone implantée (formant la zone de fragilisation) à un traitement thermique et/ou mécanique, ou autre apport d'énergie, pour réaliser le détachement au 25 niveau de la zone de fragilisation. second step, the implanted zone (forming the embrittlement zone) to a thermal and / or mechanical treatment, or other energy supply, to effect detachment at the embrittlement zone.
Dans le cas de ladite deuxième technique, on soumet la couche fragile à un traitement mécanique, ou autre apport d'énergie, pour réaliser le détachement au niveau In the case of said second technique, the fragile layer is subjected to a mechanical treatment, or other supply of energy, to achieve detachment at the level
de la couche fragilisée.of the weakened layer.
Le détachement au niveau de la zone de fragilisation selon par exemple l'une de 30 ces deux techniques permet de retirer une partie majeure de la plaquette 10, pour obtenir une structure comprenant le reste éventuel de la structure tampon I, la surcouche 5, Detachment at the level of the embrittlement zone according to, for example, one of these two techniques makes it possible to remove a major part of the wafer 10, in order to obtain a structure comprising the possible remainder of the buffer structure I, the overlayer 5,
l'éventuelle couche de collage et le substrat récepteur 6. the possible bonding layer and the receiving substrate 6.
Une étape de finition à la surface de la structure formée, au niveau de la couche prélevée, est alors avantageusement mise en oeuvre pour retirer d'éventuelles rugosités 5 de surface, des inhomogénités d'épaisseur et/ou des couches indésirables, en utilisant par exemple un polissage mécanochimique CMP, une gravure ou un traitement thermique. Une couche postprélèvement 7' constitue la partie de la plaquette donneuse 10 située audessus du substrat 1 et qui reste après le prélèvement, l'ensemble de cette 10 plaquette formant une plaquette donneuse 10' à envoyer au recyclage pour être A finishing step on the surface of the structure formed, at the level of the sampled layer, is then advantageously carried out to remove any surface roughness, thickness inhomogeneities and / or undesirable layers, by using example CMP mechanochemical polishing, etching or heat treatment. A post-collection layer 7 ′ constitutes the part of the donor plate 10 situated above the substrate 1 and which remains after the collection, all of this plate forming a donor plate 10 ′ to be sent for recycling.
ultérieurement réutilisée lors d'un autre prélèvement de couche. subsequently reused during another diaper removal.
Des étapes de recyclage sont représentées sur les figures 4d, 4e et 4f. Recycling steps are shown in Figures 4d, 4e and 4f.
En référence à la figure 4d, une première étape de recyclage correspond à With reference to FIG. 4d, a first recycling step corresponds to
l'enlèvement d'une partie de la couche post-prélèvement 7'. the removal of part of the post-removal layer 7 '.
Une attaque mécanique ou mécano-chimique conforme à une de celles déjà A mechanical or mechanical-chemical attack consistent with one of those already
discutées plus haut, est mise en oeuvre pour enlever une partie de la couche postprélèvement 7'. discussed above, is used to remove part of the post-removal layer 7 '.
On peut aussi mettre en oeuvre plusieurs techniques d'enlèvement de matière par des moyens mécaniques différents, notamment si la couche postprélèvement 7' 20 comprend plusieurs couches différentes d'origine (par exemple une partie de la surcouche 5 et une partie de la structure tampon I), telles que par exemple faire succéder It is also possible to use several techniques for removing material by different mechanical means, in particular if the post-removal layer 7 ′ 20 comprises several different original layers (for example part of the overlay 5 and part of the buffer structure I), such as for example to succeed
des attaques par CMP et par simple polissage. CMP and simple polishing attacks.
Cette attaque mécanique de matière peut être précédée et/ou suivie de This mechanical attack of matter can be preceded and / or followed by
traitements de surface, telle qu'une gravure chimique, un traitement thermique, ou un 25 lissage. surface treatments, such as chemical etching, heat treatment, or smoothing.
Dans tous les cas, et au terme de cette première étape de recyclage, en référence In all cases, and at the end of this first recycling step, with reference
à la figure 4d, il reste au moins une partie de la structure tampon I'. in FIG. 4d, at least part of the buffer structure I ′ remains.
En référence aux figures 4e et 4f, une deuxième étape de recyclage correspond à la restauration des couches sensiblement identiques à celles qui existaient avant prélèvement, avec les formations respectives de l'éventuelle partie manquante de la With reference to FIGS. 4e and 4f, a second recycling step corresponds to the restoration of the layers which are substantially identical to those which existed before sampling, with the respective formations of the possible missing part of the
structure tampon I et d'une surcouche 5. buffer structure I and an overlay 5.
Les restaurations de couches sont avantageusement mises en oeuvre par une formation de couche selon une technique sensiblement identique à l'une de celles détaillées plus haut. Dans un premier cas, la croissance d'au moins une de ces couches est réalisée in situ, directement en continuation de la formation du support de croissance sousjacent, ce dernier étant aussi dans ce cas avantageusement formé par croissance de couche. Dans un deuxième cas, la croissance d'au moins une de ces quatre couches est réalisée après une légère étape de finition de surface du support de croissance sousjacent, par exemple par polissage CMP, traitement thermique ou autre technique de lissage. Les couches obtenues I et 5 de la plaquette donneuse 10"' ne sont pas 15 nécessairement identiques aux couches I et 5 de la plaquette donneuse 10, la plaquette donneuse représentée sur la figure 4d pouvant servir de substrat à d'autres types de couches. Après recyclage de la plaquette donneuse 10 selon l'invention, on peut alors à The layer restorations are advantageously carried out by layer formation according to a technique substantially identical to one of those detailed above. In a first case, the growth of at least one of these layers is carried out in situ, directly in continuation of the formation of the underlying growth support, the latter also being advantageously formed by layer growth in this case. In a second case, the growth of at least one of these four layers is carried out after a slight stage of surface finishing of the underlying growth support, for example by CMP polishing, heat treatment or other smoothing technique. The layers I and 5 obtained from the donor wafer 10 "'are not necessarily identical to the layers I and 5 from the donor wafer 10, the donor wafer shown in FIG. 4d being able to serve as a substrate for other types of layers. After recycling the donor wafer 10 according to the invention, it is then possible to
nouveau mettre en oeuvre un procédé de prélèvement de couche utile. again implement a useful layer sampling method.
Ainsi, dans un contexte avantageux de l'invention, on met en oeuvre un procédé cyclique de prélèvement de couche utile à partir d'une plaquette donneuse 10 selon l'invention, en faisant se succéder itérativement: * un procédé de prélèvement; et Thus, in an advantageous context of the invention, a cyclic method of sampling of useful layer is implemented using a donor plate 10 according to the invention, by successively iterating: * a sampling method; and
* un procédé de recyclage selon l'invention. * a recycling process according to the invention.
Avant la mise en oeuvre du procédé cyclique de prélèvement, on peut mettre en ceuvre un procédé de réalisation de la plaquette donneuse 10 selon l'invention avec une ou plusieurs des techniques de réalisation de couches minces sur substrat décrites plus haut. Dans la suite de ce document, nous présentons des exemples de configurations de plaquettes donneuses 10 comprenant des structures tampon I, et aptes à être mises en Before implementing the cyclic sampling method, it is possible to implement a method for producing the donor wafer 10 according to the invention with one or more of the techniques for producing thin layers on substrate described above. In the remainder of this document, we present examples of configurations of donor platelets 10 comprising buffer structures I, and capable of being used.
oeuvre par un procédé selon l'invention. work by a process according to the invention.
Nous présenterons en particulier des matériaux pouvant être avantageusement utilisés dans de telles plaquettes donneuses. Comme nous l'avons vu, une structure tampon I réalisée sur un substrat 1 ayant un premier paramètre de maille a comme fonction première, la plupart du temps, d'avoir We will present in particular materials which can be advantageously used in such donor platelets. As we have seen, a buffer structure I produced on a substrate 1 having a first lattice parameter has the primary function, most of the time, of having
un deuxième paramètre de maille sur sa face libre. a second mesh parameter on its free face.
Une telle structure tampon I comprend alors une couche tampon 2 permettant 10 de réaliser une telle adaptation de paramètre de maille. Such a buffer structure I then comprises a buffer layer 2 making it possible to carry out such an adaptation of the mesh parameter.
La technique employée le plus souvent pour obtenir une couche tampon 2 ayant cette propriété est d'avoir une couche tampon 2 composée de plusieurs éléments atomiques comprenant: * au moins un élément atomique se retrouvant dans la composition du 15 substrat 1; et * au moins un élément atomique ne se retrouvant pas ou très peu dans le substrat 1, et ayant une concentration évoluant graduellement dans The technique most often used to obtain a buffer layer 2 having this property is to have a buffer layer 2 composed of several atomic elements comprising: * at least one atomic element found in the composition of the substrate 1; and * at least one atomic element not found or very little in the substrate 1, and having a concentration evolving gradually in
l'épaisseur de la couche tampon 2.the thickness of buffer layer 2.
La concentration graduelle de cet élément dans la couche tampon 2 sera la 20 cause principale de l'évolution graduelle du paramètre de maille dans la couche tampon The gradual concentration of this element in buffer layer 2 will be the main cause of the gradual change in the mesh parameter in the buffer layer
2, de façon métamorphique.2, metamorphically.
Ainsi, dans cette configuration, une couche tampon 2 sera principalement un alliage. Thus, in this configuration, a buffer layer 2 will mainly be an alloy.
Les éléments atomiques choisis pour la composition du substrat 1 et de la 25 couche tampon 2 peuvent être de type IV, tel le Si ou le Ge. The atomic elements chosen for the composition of the substrate 1 and of the buffer layer 2 can be of type IV, such as Si or Ge.
On peut avoir par exemple dans ce cas un substrat 1 en Si et une couche tampon 2 en SiGe avec une concentration en Ge évoluant progressivement en épaisseur entre une valeur voisine de 0 à l'interface avec le substrat 1 et une valeur déterminée sur In this case, for example, there may be a substrate 1 made of Si and a buffer layer 2 made of SiGe with a Ge concentration progressively changing in thickness between a value close to 0 at the interface with the substrate 1 and a value determined on
l'autre face de la couche tampon 2.the other side of buffer layer 2.
Dans un autre cas de figure, les compositions du substrat 1 et de la couche tampon 2 sont en alliage de famille III-V, telles les combinaisons possibles (AI,Ga,In) (N,P,As). La couche tampon 2 est préférentiellement en alliage de type ternaire ou de degré supérieur. On peut avoir par exemple dans ce cas un substrat 1 en AsGa et une couche In another case, the compositions of the substrate 1 and of the buffer layer 2 are made of an alloy of family III-V, such as the possible combinations (AI, Ga, In) (N, P, As). The buffer layer 2 is preferably made of an alloy of ternary type or higher. One can have for example in this case a substrate 1 in AsGa and a layer
tampon 2 comprenant de l'As et/ou du Ga avec au moins un autre élément, ce dernier élément évoluant progressivement en épaisseur entre une valeur voisine de 0 à l'interface avec le substrat 1 et une valeur déterminée sur l'autre face de la couche 10 tampon 2. buffer 2 comprising As and / or Ga with at least one other element, this latter element progressively changing in thickness between a value close to 0 at the interface with the substrate 1 and a value determined on the other face of layer 10 buffer 2.
La composition du substrat 1 et de la couche tampon 2 peuvent comprendre des paires d'éléments atomiques de type II-VI, telles les combinaisons possibles (Zn,Cd) (S,Se,Te). Nous offrons ci-après quelques exemples de telles configurations Exemple 1: Après recyclage, la plaquette donneuse 10 est constituée: - d'un substrat 1 en Si; - d'une structure tampon I en SiGe avec une couche tampon 2 et une couche additionnelle 4; The composition of the substrate 1 and of the buffer layer 2 can comprise pairs of atomic elements of type II-VI, such as the possible combinations (Zn, Cd) (S, Se, Te). We offer below some examples of such configurations. Example 1: After recycling, the donor wafer 10 is made up of: - a Si substrate 1; - a buffer structure I in SiGe with a buffer layer 2 and an additional layer 4;
- d'une couche post-prélèvement 7 en Si ou en SiGe qui constitue le reste 20 d'une surcouche 5 après le prélèvement d'une partie de cette dernière. - A post-sampling layer 7 in Si or SiGe which constitutes the remainder 20 of an overlayer 5 after the sampling of a part of the latter.
Ces plaquettes donneuses 10 sont particulièrement utilisées dans le cas d'un prélèvement de couches de SiGe et/ou de Si contraint pour réaliser des structures SGOI, These donor platelets 10 are particularly used in the case of a sampling of layers of SiGe and / or of strained Si to produce SGOI structures,
SOI ou Si/SGOI.SELF or Si / SGOI.
La couche tampon 2 a de préférence une concentration en Ge croissant 25 progressivement à partir de l'interface avec le substrat 1, pour faire évoluer le paramètre The buffer layer 2 preferably has a gradually increasing Ge concentration 25 from the interface with the substrate 1, to change the parameter
de maille du SiGe comme expliqué plus haut. of SiGe mesh as explained above.
L'épaisseur est typiquement comprise entre 1 et 3 micromètres pour obtenir une bonne relâche structurelle en surface, et pour confiner des défauts liés à la différence de The thickness is typically between 1 and 3 micrometers to obtain good structural relaxation on the surface, and to confine defects linked to the difference in
paramètre de maille de sorte qu'ils soient enterrés. mesh parameter so that they are buried.
La couche additionnelle 4 est en SiGe relaxé par la couche tampon 2, avec une concentration en Ge avantageusement uniforme et sensiblement identique à celle de la The additional layer 4 is made of SiGe relaxed by the buffer layer 2, with a concentration of Ge advantageously uniform and substantially identical to that of the
couche tampon 2 au voisinage de leur interface. buffer layer 2 in the vicinity of their interface.
La concentration de germanium dans le silicium au sein de la couche de SiGe additionnelle 4 est typiquement comprise entre 15 % et 30 %. Cette limitation à 30 % représente une limitation typique des techniques The concentration of germanium in silicon within the additional SiGe layer 4 is typically between 15% and 30%. This limitation to 30% represents a typical limitation of techniques
actuelles, mais peut être amenée à évoluer dans les prochaines années. current, but may need to evolve in the coming years.
La couche additionnelle 4 a une épaisseur pouvant varier grandement selon les The additional layer 4 has a thickness which can vary greatly depending on the
cas, avec une épaisseur typique comprise entre 0,5 et 1 micron. case, with a typical thickness between 0.5 and 1 micron.
Exemple 2: Après recyclage, la plaquette donneuse 10 est constituée: d'un substrat 1 en Si; - d'une structure tampon I avec une couche tampon 2 en SiGe et une couche additionnelle 4 en Ge sensiblement relaxé; - d'une couche post-prélèvement 7 en AsGa qui constitue le reste d'une 15 surcouche 5 après le prélèvement d'une partie de cette dernière; La couche tampon 2 a de préférence une concentration en Ge croissant progressivement à partir de l'interface avec le substrat 1, pour faire évoluer le paramètre Example 2: After recycling, the donor plate 10 consists of: a substrate 1 made of Si; - a buffer structure I with a buffer layer 2 of SiGe and an additional layer 4 of substantially relaxed Ge; a post-removal layer 7 of AsGa which constitutes the remainder of an overlay 5 after the removal of part of the latter; The buffer layer 2 preferably has a concentration of Ge progressively increasing from the interface with the substrate 1, to change the parameter
de maille entre celui du substrat 1 en Si et celui de la couche additionnelle 4 en Ge. of mesh between that of the substrate 1 in Si and that of the additional layer 4 in Ge.
A cet effet on fait progresser, dans la couche tampon 2, la concentration de Ge 20 de environ 0 à environ 100 %, ou plus précisément autour de 98 % pour un accord de To this end, the concentration of Ge 20 is advanced in the buffer layer 2 from approximately 0 to approximately 100%, or more precisely around 98% for a tuning of
maille théorique complet des deux matériaux. complete theoretical mesh of the two materials.
Exemple 3: Après recyclage, la plaquette donneuse 10 est constituée - d'un substrat 1 comprenant au moins une partie en AsGa au niveau de son interface avec la structure tampon I; - d'une structure tampon I en matériau III-V; - d'une couche post-prélèvement 7 comprenant d'un matériau III-V qui constitue le reste d'une surcouche 5 après le prélèvement d'une partie de Example 3: After recycling, the donor wafer 10 is made up of a substrate 1 comprising at least one part of AsGa at its interface with the buffer structure I; - a buffer structure I made of III-V material; - a post-removal layer 7 comprising a III-V material which constitutes the remainder of an overlay 5 after the removal of part of
cette dernière.the latter.
L'intérêt premier de cette structure tampon I est d'adapter le paramètre de maille du matériau de la surcouche V (dont la valeur nominale est d'environ 5,87 The primary interest of this buffer structure I is to adapt the mesh parameter of the material of the overlay V (whose nominal value is approximately 5.87
angstrôms) à celui de l'AsGa (dont la valeur nominale est d'environ 5,65 angstrôms). angstroms) to that of AsGa (whose nominal value is approximately 5.65 angstroms).
Dans les matériaux III-V massifs, et en comparant l'InP massif à l'AsGa 5 massif, ce dernier est moins onéreux, plus disponible sur le marché des semiconducteurs, moins fragile mécaniquement, un matériau à partir duquel les mises en ceuvre de technologies à contact par face arrière sont plus connues, et dont la taille peut atteindre de grandes valeurs (typiquement 6 pouces au lieu de 4 pouces pour l'InP massif). Dans une configuration particulière de la plaquette donneuse 10 avant In massive III-V materials, and by comparing massive InP to massive AsGa 5, the latter is less expensive, more available on the semiconductor market, less mechanically fragile, a material from which the implementations of Rear face contact technologies are more well known, and the size of which can reach large values (typically 6 inches instead of 4 inches for massive InP). In a particular configuration of the donor plate 10 before
prélèvement, la surcouche 5 avant prélèvement comprenait de l'InP à prélever. sampling, the overlay 5 before sampling included InP to be sampled.
L'InP massif ayant une dimension généralement limitée à quatre pouces, la plaquette donneuse 10 donne par exemple une solution à la réalisation d'une couche Since massive InP has a dimension generally limited to four inches, the donor plate 10 gives, for example, a solution for producing a layer
d'InP dimensionnée à 6 pouces.InP dimensioned at 6 inches.
Une structure tampon I pour réaliser une telle surcouche nécessite une épaisseur typiquement supérieure à un micron, et qui sera amenée à évoluer vers de plus grandes A buffer structure I to achieve such an overlay requires a thickness typically greater than one micron, and which will have to evolve towards greater
épaisseurs, notamment si on peut la recycler selon la présente invention. thicknesses, especially if it can be recycled according to the present invention.
La technique d'épitaxie habituellement mise en ceuvre pour réaliser une telle structure tampon I est en outre particulièrement difficile et coteuse, il est donc 20 intéressant de pouvoir la récupérer au moins en partie après le prélèvement de la couche utile. La structure tampon I comprend avantageusement une couche tampon 2 The epitaxy technique usually used to produce such a buffer structure I is also particularly difficult and costly, it is therefore advantageous to be able to recover it at least in part after the useful layer has been removed. The buffer structure I advantageously comprises a buffer layer 2
constituée d'InGaAs avec une concentration d'In évoluant entre 0 et environ 53 %. made up of InGaAs with a concentration of In varying between 0 and around 53%.
La structure tampon I peut comprendre en outre une couche additionnelle 4 en 25 matériau III-V, tel de l'InGaAs ou de l'InAlAs, avec une concentration des éléments The buffer structure I can also comprise an additional layer 4 made of III-V material, such as InGaAs or InAlAs, with a concentration of the elements.
atomiques sensiblement constante.substantially constant atomic.
Dans un cas de prélèvement particulier, on prélèvera la surcouche 5 en InP et In a particular sampling case, we will take the overlay 5 in InP and
une partie de la couche additionnelle 4 pour la transférer sur un substrat récepteur. part of the additional layer 4 to transfer it to a receiving substrate.
On pourra ainsi tirer profit d'éventuelles propriétés électriques ou électroniques 30 existant entre les deux matériaux prélevés. It will thus be possible to take advantage of any electrical or electronic properties 30 existing between the two sampled materials.
C'est par exemple le cas si la partie de la couche additionnelle 4 prélevée est en InGaAs ou en InAlAs: des discontinuités de bandes électroniques entre ce dernier matériau et l'InP créent de meilleures mobilités électroniques dans les couches prélevées. D'autres configurations de plaquettes donneuses 10 sont possibles, comprenant This is for example the case if the part of the additional layer 4 taken is in InGaAs or InAlAs: discontinuities of electronic bands between this latter material and InP create better electronic mobilities in the sampled layers. Other configurations of donor platelets 10 are possible, including
d'autres composés III-V, tel l'InAlAs ou autres. other III-V compounds, such as InAlAs or others.
Les applications de tels prélèvement de couche sont typiquement des réalisations de HEMT ou de HBT (abréviations anglo-saxonnes respectives de << HighElectron Mobility Transistor >> et de << Heterojonction Bipolar Transistor "). 10 Dans les couches de semiconducteur présentées dans ce document, d'autres constituants peuvent y être ajoutés, tel que du carbone avec une concentration de carbone dans la couche considérée sensiblement inférieure ou égale à 50 % ou plus The applications of such layer sampling are typically embodiments of HEMT or HBT (respective English abbreviations for "HighElectron Mobility Transistor" and for "Heterojunction Bipolar Transistor"). 10 In the semiconductor layers presented in this document , other constituents can be added to it, such as carbon with a carbon concentration in the layer considered substantially less than or equal to 50% or more
particulièrement avec une concentration inférieure ou égale à 5 %. particularly with a concentration less than or equal to 5%.
Enfin, la présente invention ne se limite pas à une structure tampon I, une Finally, the present invention is not limited to a buffer structure I, a
couche intermédiaire 8 ou une surcouche 5 en matériaux présentés dans les exemples cidessus, mais s'étend aussi à d'autres types d'alliages de famille IV-IV, III-V, II-VI. intermediate layer 8 or an overlay 5 of materials presented in the examples above, but also extends to other types of alloys of family IV-IV, III-V, II-VI.
Il est à préciser que ces alliages peuvent être binaires, ternaires, quaternaires ou It should be noted that these alloys can be binary, ternary, quaternary or
de degré supérieur.higher degree.
La présente invention ne se limite pas non plus à une couche tampon 2 ou The present invention is also not limited to a buffer layer 2 or
structure tampon I recyclable et ayant comme fonction première une adaptation de paramètre de maille entre deux structures adjacentes à paramètres de maille respectifs différents, mais concerne aussi toute couche tampon 2 ou structure tampon I telle que définie de façon la plus générale dans le présent document et recyclable selon 25 l'invention. buffer structure I which can be recycled and whose primary function is an adaptation of the mesh parameter between two adjacent structures with different respective mesh parameters, but also relates to any buffer layer 2 or buffer structure I as defined most generally in this document and recyclable according to the invention.
Les structures obtenues au final après prélèvement ne se limitent pas non plus à The structures obtained in the end after sampling are not limited to
des structures SGOI ou SOI.SGOI or SOI structures.
Claims (52)
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
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| PCT/IB2003/004029 WO2004019403A2 (en) | 2002-08-26 | 2003-08-26 | Mechanical recycling of a wafer comprising a buffer layer, after having taken a layer therefrom |
| EP03792598A EP1532676A2 (en) | 2002-08-26 | 2003-08-26 | Mechanical recycling of a wafer comprising a buffer layer, after having taken a layer therefrom |
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