FR2844634A1 - Formation d'une couche utile relaxee a partir d'une plaquette sans couche tampon - Google Patents
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Abstract
Procédé de formation d'une couche utile (6) à partir d'une plaquette (10), la plaquette (10) comprenant un substrat support (1) et une couche contrainte (2) choisis respectivement parmi les matériaux cristallins.Le procédé comprend une première étape de formation dans le substrat support (1) d'une zone de perturbation (3) à une profondeur déterminée créant des perturbations structurelles qui provoque une relaxation au moins relative des contraintes élastiques dans la couche contrainte (2).Le procédé comprend une deuxième étape d'apport d'énergie pour provoquer une relaxation au moins relative des contraintes élastiques dans la couche contrainte (2).Le procédé comprend une troisième étape d'enlèvement d'une partie de la plaquette (10) du côté opposé à la couche contrainte relaxée (2'), la couche utile (6) étant la partie restante de la plaquette (10).La présente invention concerne aussi une application du procédé, et des plaquettes réalisées au cours du procédé.
Description
i La présente invention concerne la formation d'une couche utile à partir
d'une plaquette, la plaquette comprenant un substrat et une couche contrainte choisis respectivement parmi les matériaux cristallins pour une application en
microélectronique, en optique ou en optoélectronique.
On dit ici qu'une couche est " relaxée " si le matériau cristallin qui la constitue a un paramètre de maille sensiblement identique à son paramètre de maille nominal, c'est à dire au paramètre de maille du matériau sous sa forme
massive à l'équilibre.
A l'inverse, on appelle couche " contrainte " toute couche d'un matériau 10 cristallin dont la structure cristalline est contrainte élastiquement en tension ou en compression lors d'une croissance cristalline, telle qu'une épitaxie, obligeant son paramètre de maille à être sensiblement différent du paramètre de maille
nominal de ce matériau.
Il est parfois utile ou avantageux de former dans une même plaquette 15 une couche d'un premier matériau cristallin sur un substrat d'un deuxième matériau cristallin ayant respectivement des paramètres de maille nominaux différents, tout en gardant sa structure cristalline au moins en partie relaxée
et/ou sans trop de défauts cristallographiques.
A cet effet, il est connu d'intercaler une couche tampon entre le substrat 20 et la couche formée.
Dans cette configuration, une " couche tampon " s'entend comme une couche de transition adaptant le paramètre de maille de la couche formée avec
celui du substrat.
A cet effet, une telle couche tampon peut avoir une composition variant 25 graduellement en épaisseur, la variation graduelle de composants de la couche tampon étant alors directement associée à une variation graduelle de son paramètre de maille entre les paramètres de maille respectifs du substrat et de
la couche formée.
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.
L'élaboration d'une telle composition variable dure dans le temps et est souvent complexe à mettre en oeuvre. D'autre part, pour minimiser sa densité de défauts cristallographiques, l'épaisseur d'une couche tampon est habituellement importante, typiquement
comprise entre un à plusieurs micromètres.
La réalisation d'une telle couche tampon induit donc une mise en oeuvre 10 souvent longue, difficile et coteuse.
Une autre technique de relaxation de contraintes élastiques dans une couche formée donnant un résultat voisin avec sensiblement moins d'exigence de mise en oeuvre est donnée par B. Hollander et coll., notamment dans le document intitulé " Strain relaxation of pseudomorphic Sii-xGex / Si(100) 15 heterostructures after hydrogen or helium ion implantation for virtual substrate fabrication " (dans Nuclear and Instruments and Methods in Physics Research
B 175-177 (2001) 357 - 367).
Le procédé décrit concerne une relaxation d'une couche en SiGe
contrainte en compression, cette couche étant formée sur un substrat en Si.
La technique employée comprend une implantation d'ions hydrogène ou d'hélium à travers la surface de la couche contrainte dans le substrat en Si à
une profondeur déterminée.
Une perturbation cristalline créée par l'implantation des ions et située dans une épaisseur du substrat en Si située entre la zone d'implantation et la 25 couche de SiGe, provoque sous traitement thermique une certaine relaxation
de la couche de SiGe.
Cette technique permet donc, par une simple implantation atomique ou
moléculaire dans le substrat, de réaliser une couche formée relaxée ou pseudorelaxée sans couche tampon intermédiaire.
Cette technique semble donc moins longue, plus facile à mettre en
oeuvre et moins coteuse que celle incluant la formation d'une couche tampon.
Un intérêt d'une telle technique serait d'intégrer ultérieurement cette couche relaxée ou pseudo-relaxée dans une structure pour la fabrication de composants, notamment pour l'électronique ou l'opto-électronique. L'objectif de la présente invention est de réussir cette intégration de couche en proposant selon un premier aspect un procédé de formation d'une couche utile à partir d'une plaquette, la plaquette comprenant un substrat support et une couche contrainte choisis respectivement parmi les matériaux 10 cristallins pour une application en microélectronique, en optique ou en optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) formation dans le substrat support d'une zone de perturbation à une profondeur déterminée susceptible de former des perturbations structurelles; (b) apport d'énergie pour provoquer une relaxation au moins relative des contraintes élastiques dans la couche contrainte; (c) enlèvement d'une partie de la plaquette du côté opposé à la couche
contrainte relaxée, la couche utile étant la partie restante de la plaquette.
Selon un premier aspect préféré du procédé de recyclage selon 20 l'invention, la zone de perturbation est formée par implantation d'espèces atomiques. Selon un deuxième aspect, l'invention propose une application dudit
procédé de formation d'une couche utile, à la réalisation d'une structure semiconducteur sur isolant, l'épaisseur de semiconducteur de la structure 25 comprenant la couche utile formée.
Selon un troisième aspect, l'invention propose des plaquettes
donneuses de couche mince par prélèvement et une structure réalisée.
D'autres aspects, buts et avantages, de la présente invention
apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée en référence aux 30 figures suivantes:
La figure 1 représente les différentes étapes d'un procédé selon l'invention. La figure 2 représente une plaquette selon l'invention à partir de laquelle
sera prélevée une couche utile.
La figure 3 représente une autre plaquette selon l'invention à partir de
laquelle sera prélevée une couche utile.
La présente invention fait intervenir: une plaquette source dans laquelle sera formée une couche utile et comprenant: - un substrat support; et une couche contrainte sur le substrat support;
* un substrat récepteur formant support à la formation de la couche utile.
On appellera ici et de manière générale " couche utile " la partie de la 15 plaquette source étant formée sur le substrat récepteur.
Un objectif principal de la présente invention consiste à former une couche utile relaxée ou pseudo-relaxée sur le substrat récepteur à partir de la plaquette source, la couche utile étant comprise au moins en partie dans la
couche contrainte de la plaquette source.
La couche contrainte avait auparavant été relaxée ou pseudo-relaxée
sans couche tampon.
En référence à la figure la, est représentée une plaquette source 10
conforme à l'invention.
La plaquette 10 est constituée d'un substrat support 1 et d'une couche 25 contrainte 2.
Dans une première configuration du substrat support 1, ce dernier est un pseudo-susbtrat comprenant une couche supérieure en un matériau cristallin (non représentée sur la figure 1), tel un matériau semiconducteur, présentant une interface avec la couche contrainte 2 et ayant un premier paramètre de
maille au niveau de son interface avec la couche contrainte 2.
Le premier paramètre de maille de la couche supérieure est avantageusement le paramètre de maille nominal du matériau la constituant, afin que celui-ci soit dans un état relaxé. La couche supérieure a en outre une épaisseur suffisamment importante pour pouvoir imposer son paramètre de maille à la couche contrainte 2 sus-jacente, sans que cette dernière n'influence sensiblement la
structure cristalline de la couche supérieure du substrat support 1.
Dans une deuxième configuration du substrat support 1, ce dernier est
constitué du seul matériau cristallin ayant le premier paramètre de maille.
Quelle que soit la configuration choisie pour le substrat support 1, ce dernier a avantageusement une structure cristalline avec une densité de
défauts structuraux, telles que des dislocations, faibles.
Dans une autre configuration avantageuse, le substrat support 1 est monocristallin. Dans une première configuration de la couche contrainte 2, cette dernière n'est constituée que d'une seule épaisseur d'un matériau cristallin tel
un matériau semiconducteur.
Le matériau choisi pour constituer cette couche contrainte 2 a un deuxième paramètre de maille nominal qui est sensiblement différent du
premier paramètre de maille.
La couche contrainte 2 formée est alors contrainte élastiquement en compression ou en tension par le substrat support 1, c'est à dire qu'elle est 25 contrainte d'avoir un paramètre de maille sensiblement différent du paramètre de maille nominal du matériau la constituant, et donc d'avoir un paramètre de
maille voisin du premier paramètre de maille.
De façon avantageuse, le matériau choisi pour constituer cette couche contrainte 2 a un deuxième paramètre de maille nominal qui est sensiblement supérieur au premier paramètre de maille, et est alors contrainte en compression. La couche contrainte 2 a en outre avantageusement une composition
d'éléments atomiques sensiblement constante.
Dans une deuxième configuration de la couche contrainte 2, cette dernière est constituée de plusieurs épaisseurs de matériaux, chaque épaisseur
étant constituée d'un matériau cristallin tel un matériau semiconducteur.
Chaque épaisseur de matériau de la couche contrainte 2 a en outre
avantageusement une composition d'éléments atomiques sensiblement 10 constante.
L'épaisseur de matériau de la couche contrainte 2 directement adjacente à l'interface avec le substrat support 1 a alors sensiblement les mêmes propriétés que celles d'une couche contrainte 2 selon la première configuration. Dans tous les cas, la couche contrainte 2 a une structure générale en matériau contraint, mais peut aussi contenir une ou plusieurs épaisseurs en matériau relaxé qui ont une épaisseur cumulée très inférieure à celle de la couche contrainte 2, afin que cette dernière conserve un état globalement contraint. L'intérêt d'avoir une épaisseur mince de matériau relaxé dans la couche contrainte 2 peut être au moins un des suivants: - constituer au moins une partie de la couche active à former sur le substrat récepteur afin d'atteindre certaines propriétés de matériau; - constituer une couche d'arrêt à un enlèvement de matière sélectif mis 25 en oeuvre par des moyens d'enlèvement de matière sélectif, telle une gravure chimique sélective mise en oeuvre par une solution de gravure, afin notamment de préserver une couche adjacente de l'enlèvement de matière; - avoir un pouvoir d'enlèvement de matière mis en oeuvre par des moyens d'enlèvement de matière sélectif, telle une gravure sélective, sensiblement plus important qu'une couche adjacente, cette dernière représentant alors une couche d'arrêt à l'enlèvement de matière sélectif, étant ainsi protéger de l'enlèvement de matière. Une épaisseur de matériau relaxé pourra aussi combiner plusieurs de
ces fonctions, et avoir d'autres fonctions.
Quelle que soit la configuration choisie pour la couche contrainte 2, celle-ci est avantageusement formée sur le substrat support 1 par croissance 10 cristalline, telle qu'une épitaxie en utilisant les techniques connues comme par exemple les techniques CVD et MBE (abréviations respectives de " Chemical
Vapor Deposition " et " Molecular Beam Epitaxy ").
Pour obtenir une telle couche contrainte 2 sans trop de défauts cristallographiques, comme par exemple des défauts ponctuels ou des défauts 15 étendus telles que des dislocations, il est avantageux de choisir les matériaux cristallins constituant le substrat support 1 et la couche contrainte 2 (au voisinage de son interface avec le substrat support 1) de sorte qu'ils présentent une différence entre leur premier et leur deuxième paramètres de maille
nominaux respectifs suffisamment faible.
Par exemple, cette différence de paramètre de maille est typiquement comprise entre environ 0,5 % et environ 1,5 %, mais peut aussi présenter des
valeurs plus importantes.
Par exemple, dans les matériaux IV - IV, le Ge a un paramètre de maille nominal supérieur d'environ 4,2 % à celui du Si, et donc le SiGe à 30% 25 de Ge a un paramètre de maille nominal supérieur d'environ 1,15 % à celui du si. D'autre part, il est préférable que la couche contrainte 2 ait une
épaisseur sensiblement constante, afin qu'elle présente des propriétés intrinsèques sensiblement constantes et/ou pour faciliter le futur collage avec le 30 substrat récepteur 5 (tel que représenté sur la figure 1c).
Pour éviter une relaxation de la couche contrainte 2 ou une apparition de contraintes internes de type plastique, l'épaisseur de cette dernière doit en
outre rester inférieure à une épaisseur critique de contrainte élastique.
Cette épaisseur critique de contrainte élastique dépend principalement 5 du matériau choisi pour la couche contrainte 2 et de ladite différence de paramètre de maille avec le substrat support 1.
L'homme du métier se référera à l'état de la technique pour connaître la
valeur de l'épaisseur critique de contrainte élastique du matériau qu'il utilise pour la couche contrainte 2 formée sur le matériau utilisé pour le substrat 10 support 1.
Une fois formée, la couche contrainte 2 a donc un paramètre de maille sensiblement voisin de celui de son substrat de croissance 1 et présente alors
des contraintes élastiques internes en compression ou en tension.
En référence à la figure lb, et une fois la plaquette 10 comprenant la 15 couche contrainte 2 réalisée, on forme dans le substrat support 1 une zone de perturbation 3 à une profondeur déterminée, la zone de perturbation 3 et la
couche contrainte 2 délimitant sensiblement une couche de transition 4.
Une zone de perturbation 3 se définit comme une zone présentant des
contraintes internes susceptibles de former des perturbations structurelles dans 20 les parties environnantes.
Cette zone de perturbation 3 est avantageusement formée sur
sensiblement toute la surface du substrat support 1.
Cette zone de perturbation 3 est avantageusement et globalement
formée parallèlement à la surface du substrat support 1.
Un procédé de formation d'une telle zone de fragilisation 3 comprend une implantation d'espèces atomiques dans le substrat support 1 à ladite profondeur déterminée, avec une énergie d'implantation et un dosage des
espèces atomiques déterminés.
Dans un mode de mise en oeuvre particulier de l'implantation, les 30 espèces atomiques implantées comprennent de l'hydrogène et/ou de l'hélium.
Une telle zone de perturbation 3 formée par implantation comprend alors des contraintes internes, voire des défauts cristallographiques, exercées par les espèces atomiques implantées sur le réseau cristallin adjacent à la zone
de perturbation 3.
Ces contraintes internes sont alors susceptibles de créer des
perturbations cristallographiques dans la partie de la plaquette 10 susjacente.
Notamment à cet effet, on met en oeuvre avantageusement un traitement adapté et convenablement paramétré pour: ò aider à l'apparition des perturbations dans la couche de transition 4; 10. faire se déplacer ces perturbations dans la couche de transition 4 de la zone de fragilisation 3 vers l'interface avec la couche contrainte 2; et provoquer une relaxation au moins relative de la couche contrainte
2 suite à l'apparition et au déplacement des perturbations.
L'objectif principal d'un tel traitement est donc de provoquer une relaxation au moins relative des contraintes dans la couche contrainte 2 afin de
former une couche contrainte relaxée 2'.
Un traitement thermique est ainsi avantageusement mis en oeuvre afin
de, s'il est convenablement paramétré, créer un apport énergétique suffisant 20 pour provoquer ces modifications structurelles.
Ce dernier traitement thermique doit en particulier être réalisé à une ou des températures sensiblement inférieures à une température critique audelà de laquelle un nombre significatif d'espèces atomiques implantées seraient dégazées. A partir des contraintes internes dans la zone de fragilisation 3 on crée
ainsi des perturbations cristallographiques locales.
Principalement pour des raisons de minimisation d'énergie élastique au niveau de la couche contrainte 2, ces perturbations apparaissent dans la couche de transition 4 pour se déplacer vers l'interface entre la couche de transition 4 et la couche contrainte 2, selon des parcours définis par des plans
cristallographiques particuliers.
Arrivées à l'interface entre la couche de transition 4 et la couche contrainte 2, ces perturbations provoquent alors une relaxation au moins 5 relative de contraintes élastiques dans la couche contrainte 2, ces contraintes relaxées étant principalement des contraintes de désaccord de maille entre les paramètres de maille nominaux respectifs du matériau de la couche contrainte
2 et de celui du substrat support 1.
Ces relaxations de contraintes élastiques dans la couche contrainte 2 10 sont la plupart du temps accompagnées par l'apparition de perturbations cristallines en périphérie de la couche contrainte 2, et qui peuvent se présenter par exemple sous la forme de dislocations à contraintes d'écart paramétrique
au niveau de l'interface et de marches atomiques au niveau de la surface libre.
Cependant, la relaxation de la couche contrainte 2 peut aussi 15 s'accompagner d'apparition de défauts cristallins de type inélastique dans
l'épaisseur de celle-ci, telles que des dislocations traversantes.
Des traitements adaptés peuvent alors être mis en oeuvre pour diminuer
le nombre de ces défauts.
On peut par exemple mettre en oeuvre un traitement adapté qui 20 permette d'augmenter la densité de dislocations jusqu'à être comprise entre deux valeurs limites, les deux valeurs limites définissant un intervalle de densité
de dislocations dans lequel au moins une partie des dislocations s'annihile.
A cet effet, on pourra mettre en oeuvre un traitement thermique adapté
au matériau utilisé tel que celui mis en oeuvre avantageusement lors de la 25 formation des perturbations dans la couche de transition 4 discuté plus haut.
Dans tous les cas, on obtient au final une couche relaxée ou pseudorelaxée 2' dont le paramètre de maille nominal est sensiblement différent du paramètre de maille nominal du substrat de croissance 1, sans couche tampon intermédiaire. il On peut cependant trouver dans la couche contrainte relaxée 2' une ou
plusieurs épaisseurs de matériau contraint élastiquement.
Ces épaisseurs de matériau étaient comprises dans la couche contrainte 2 avant la relaxation élastique de cette dernière, avec un paramètre de maille sensiblement différent du reste de la couche contrainte 2. De telles épaisseurs de matériau étaient par exemple originellement
relaxées, tel que décrit plus haut dans la description de la deuxième
configuration de la couche contrainte 2.
Durant la relaxation globale de la couche contrainte 2, ces épaisseurs 10 de matériau subissent alors des contraintes élastiques de la part du matériau
environnant se relaxant, et deviennent ainsi contraintes.
Ces épaisseurs de matériaux doivent cependant avoir une épaisseur
cumulée très inférieure à celle de la couche contrainte 2, afin que cette dernière conserve un état globalement relaxé ou pseudo-relaxé après l'étape de 15 relaxation élastique.
En référence à la figure lc, un substrat récepteur 5 est rapporté à la
surface de la plaquette 10 du côté de la couche contrainte relaxée 2'.
Le substrat récepteur 5 constitue un support mécanique suffisamment
rigide pour soutenir la couche utile à former, et la protéger d'éventuelles 20 contraintes mécaniques venues de l'extérieur.
Ce substrat récepteur 5 peut être par exemple en silicium ou en quartz
ou en d'autres types de matériaux.
On rapporte le substrat récepteur 5 en le mettant en contact intime avec la plaquette 10 et en opérant un collage, dans lequel on effectue 25 avantageusement une adhésion moléculaire entre le substrat récepteur 5 et la
plaquette 10.
Cette technique de collage, ainsi que des variantes, est notamment décrite dans le document intitulé " Semiconductor Wafer Bonding " (Science
and technology, Interscience Technology) par Q. Y. Tong, U. Gôsele et 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. Ainsi, par exemple, un traitement thermique mis en oeuvre pendant le collage permet de solidifier les liaisons de collage. Le collage peut aussi être renforcé par une couche de collage intercalée
entre la plaquette 10 et le substrat récepteur 5.
Cette couche de collage est appliquée sur au moins une des deux
surfaces à coller.
L'oxyde de silicium (encore appelé silice ou SiO2) est un matériau que l'on peut choisir pour réaliser une telle couche de collage, sa réalisation pouvant être mise en oeuvre par dépôt d'oxyde ou par oxydation thermique ou
par toute autre technique.
Une opération de finition de surface avant et/ou après collage peut être 15 mise en oeuvre, comme par exemple une gravure, un polissage mécanochimique CMP, un traitement thermique, ou toute autre technique de lissage.
Une fois le substrat récepteur 5 collé, on met en oeuvre un enlèvement d'une partie de la plaquette 10 du côté opposé à la couche contrainte relaxée
2', la couche utile 6 étant la partie restante de la plaquette 10.
Plusieurs techniques d'enlèvement de matière connues peuvent être mises en oeuvre: Une première technique d'enlèvement de matière, appelée Smartcute,
connue de l'homme du métier (et dont on pourra trouver des descriptions dans un certain nombre d'ouvrages traitant de techniques de réduction de 25 plaquettes) comprend:
* une implantation, avant le collage avec le substrat récepteur 5, des espèces atomiques (tels que des ions d'hydrogène ou d'hélium) pour former une zone de fragilisation à une profondeur voisine de la profondeur d'implant; puis un apport d'énergie, après collage, à la zone de fragilisation, tel qu'un traitement thermique et/ou mécanique, ou autre apport d'énergie, pour réaliser un détachement de la plaquette 10 en deux
parties au niveau de la zone de fragilisation.
De façon avantageuse, on soumet la plaquette 10 à un traitement thermique pendant ou après implantation pour d'avantage fragiliser la zone de fragilisation. Dans un premier mode de mise en oeuvre de cet enlèvement de
matière, la zone de fragilisation est formée entre le substrat support 1 et la 10 couche contrainte relaxée 2', ou dans la couche contrainte relaxée 2'.
Dans un deuxième mode de mise en oeuvre de cet enlèvement de
matière, la zone de fragilisation est formée dans le substrat support 1.
La zone de fragilisation peut être formée pendant ou après la formation
de la couche de perturbation 3.
Dans le cas particulier dudit deuxième mode de mise en oeuvre d'enlèvement de matière et dans le cas d'une formation d'une couche de transition 4 par formation d'une zone de perturbation 3, on peut former la zone de fragilisation sensiblement au même emplacement que la zone de perturbation 3, en mettant en oeuvre sensiblement les mêmes techniques telle 20 qu'une implantation d'espèces atomiques à une énergie déterminée et à un
dosage déterminé des espèces.
Dans ce dernier cas particulier, on pourrait mettre en oeuvre la formation de la zone de fragilisation sensiblement simultanément à la formation de la
zone de perturbation 3.
On pourrait en outre soumettre la plaquette 10 à un traitement thermique pendant ou après implantation qui aurait comme fonction double de d'avantage fragiliser la zone de fragilisation et de relaxer d'avantage la couche
contrainte 2.
On forme ainsi une zone de fragilisation qui aurait comme fonction double de fragiliser le substrat support 1 à son niveau et de relaxer la couche
contrainte 2.
Une deuxième technique d'enlèvement de matière comprend 5. une formation dans la plaquette 10 d'une interface fragile par formation d'au moins une couche poreuse par anodisation, par implantation d'espèces atomiques, ou par toute autre technique de porosification, tel que décrit par exemple dans le document EP
0 849 788 A2.
* un apport d'énergie à la couche fragile, tel qu'un traitement mécanique, ou autre apport d'énergie, pour réaliser un détachement
de la plaquette 10 en deux parties au niveau de la couche fragile.
Dans un premier mode de mise en oeuvre de cet enlèvement de
matière, la couche fragile est formée entre le substrat support 1 et la couche 15 contrainte relaxée 2', ou dans la couche contrainte relaxée 2'.
Dans un deuxième mode de mise en oeuvre de cet enlèvement de
matière, la couche fragile est formée dans le substrat support 1.
Pour former une couche fragile au sein du substrat support 1, on a avantageusement formé la couche poreuse sur une tranche d'un matériau 20 monocristallin, puis on a réalisé une seconde croissance sur la couche poreuse
d'une couche de matériau cristallin non-poreux ayant sensiblement le même paramètre de maille que celui de la tranche, le substrat support 1 est alors constitué de la tranche, de la couche poreuse et de la couche de Si non-poreux.
La première et la deuxième techniques d'enlèvement de matière, non 25 limitatives, permettent de retirer rapidement et en bloc une partie importante de
la plaquette 10.
Elles permettent également de pouvoir réutiliser la partie retirée de la plaquette 10 dans un autre procédé, comme par exemple un procédé selon l'invention. Ainsi, une réformation d'une couche contrainte 2 et d'une éventuelle partie de substrat support 1 et/ou d'autres couches peut être mise en oeuvre, de
préférence après un polissage de la surface du substrat support 1.
Une troisième technique connue consiste à mettre en oeuvre un enlèvement de matière chimique et/ou mécano-chimique. On peut par exemple mettre en oeuvre des gravures éventuellement sélectives des matériaux de la plaquette donneuse 10 à retirer, selon un
procédé de type " etch-back ".
Cette technique consiste à graver la plaquette 10 " par derrière ", c 'est 10 à dire à partir de la face libre du substrat support 1, pour conserver au final la
partie de la plaquette 10 que l'on souhaite garder sur le substrat récepteur 5.
Des gravures par voie humide mettant en oeuvre des solutions de
gravure adaptées aux matériaux à enlever peuvent être mises en oeuvre.
Des gravures par voie sèche peuvent également être mises en oeuvre 15 pour enlever de la matière, telles que des gravures par plasma ou par pulvérisation. La ou les gravures peuvent en outre être seulement chimiques ou
électroch imiques ou photoélectrochimiques.
La ou les gravures peuvent être précédées ou suivies par une attaque 20 mécanique de la plaquette 10, tel un rodage, un polissage, une gravure mécanique ou une pulvérisation d'espèces atomiques.
La ou les gravures peuvent être accompagnées d'une attaque mécanique, tel qu'un polissage éventuellement combiné avec une action
d'abrasifs mécaniques dans un procédé CMP.
La partie de la plaquette 10 que l'on souhaite retirer peut ainsi être
entièrement enlevée par unique voie chimique ou par voie mécano-chimique.
Dans un premier mode de mise en oeuvre de cet enlèvement de matière, la ou les gravures sont mises en oeuvre de sorte à ne conserver de la
plaquette 10 qu'au moins une partie de la couche contrainte relaxée 2'.
Dans un deuxième mode de mise en oeuvre de cet enlèvement de
matière, la ou les gravures sont mises en oeuvre de sorte à conserver de la plaquette 10 une partie du substrat support 1 et la couche contrainte relaxée 2'.
Cette troisième technique permet notamment de conserver la bonne 5 qualité de surface et l'homogénéité d'épaisseur de la couche contrainte 2 ayant pu être obtenues lors de sa croissance cristalline.
Ces trois techniques sont proposées à titre d'exemple dans le présent
document, mais ne constituent en rien une limitation, l'invention s'étendant à tous types de techniques aptes à enlever de la matière d'une plaquette 10 10 conformément au procédé selon l'invention.
Quelle que soit la technique d'enlèvement de matière choisie parmi ces
trois techniques ou parmi d'autres techniques connues, une étape de finition de la surface de la couche active est avantageusement mise en oeuvre, telle qu'une gravure chimique éventuellement sélective, un polissage CMP, un 15 traitement thermique ou toute autre technique de lissage.
Dans le cas particulier o il reste une partie du substrat support 1 après
la mise en oeuvre d'une de ces techniques, et si on ne souhaite pas conserver cette couche résiduelle du substrat support 1, on pourra avantageusement mettre en oeuvre une étape de finition comprenant une gravure sélective de la 20 partie restante du substrat support 1 vis à vis de la couche contrainte relaxée 2'.
On peut obtenir alors dans ce dernier cas particulier une couche contrainte relaxée 2' homogène en épaisseur et/ou avec un bon état de surface, empêchant une apparition importante de défauts, telles que des zones
écrouies, comme c'est quelquefois le cas d'une finition mécanique.
On peut aussi obtenir alors une partie de la couche contrainte relaxée 2' homogène en épaisseur et/ou avec un bon état de surface en mettant en oeuvre une gravure sélective sur la couche contrainte relaxée 2', cette dernière
comprenant une couche d'arrêt à la gravure mise en oeuvre.
Ces deux dernières finitions mettant en oeuvre des gravures sélectives sont particulièrement avantageuses dans les cas o on souhaite obtenir au final
des couches contraintes relaxées 2' très fine.
Dans tous les cas, on obtient au final une structure 20 comprenant le 5 substrat récepteur 5, une couche active 6 et éventuellement une couche de collage intercalée.
Dans un premier mode de mise en oeuvre d'enlèvement de matière, on
ne conserve qu'au moins une partie de la couche contrainte relaxée 2'.
La couche active 6 est alors constituée d'au moins la partie de la 10 couche contrainte relaxée 2'.
Dans un deuxième mode de mise en oeuvre d'enlèvement de matière, on ne conserve qu'une partie du substrat support 1 et la couche contrainte
relaxée 2'.
La couche active 6 est alors constituée de la partie du substrat support 15 1 conservée et de la couche contrainte relaxée 2'.
Dans ce cas, la partie restante du substrat support 1 peut être à son
tour contrainte au moins en partie par la couche contrainte relaxée 2' sousjacente.
Dans un mode d'utilisation particulier de la structure 20, une ou 20 plusieurs croissances cristallines peu(ven)t être mise(s) en oeuvre sur la
structure 20.
La structure finale achevée, on peut éventuellement mettre en oeuvre
une étape de finition, tels que des traitements de finition, comme par exemple un recuit pour solidifier d'avantage l'interface de collage de la couche utile 6 25 avec le substrat récepteur 5.
Dans un mode d'utilisation particulier de la structure 20, et quelle que soit la structure 20 obtenue, une ou plusieurs épitaxies peu(ven)t être mise(s)
en oeuvre sur la plaquette 10.
Dans la suite de ce document, on donne quelques exemples de matériaux pouvant constituer les structures concernées par la mise en oeuvre
d'un procédé selon l'invention.
On regardera en particulier des couches en matériaux de type Si et SiGe. Comme expliqué auparavant, le SiGe à 30% de Ge a un paramètre de
maille nominal autour de 1 % plus important que celui du Si.
Une couche contrainte 2 en SiGe ayant une concentration déterminée
en Ge et formée sur un substrat support 1 en Si peut donc être concernée par 10 la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
Exemple 1: En référence à la figure la, on traite le cas o la plaquette comprend: e un substrat support 1 en Si; et o 15. une couche contrainte 2 en SiGe ayant une concentration en Ge déterminée, avec une épaisseur inférieure à une épaisseur critique
de fin de contrainte (discutée plus haut).
La couche contrainte 2 en SiGe a une concentration typique en Ge
supérieure à 15 %.
La couche contrainte 2 en SiGe a avantageusement une densité de
* défauts, telles que des dislocations, inférieure à environ 107 cm-2.
Les épaisseurs typiques respectives d'une couche contrainte 2 à 15 %
de Ge et d'une couche contrainte 2 à 30 % de Ge sont autour de 250 nm et autour de 100 nm, restant ainsi en deçà de leurs épaisseurs critiques de fin de 25 contrainte élastique respectives.
En référence à la figure lb, on forme une zone de perturbation 3 dans le
substrat support 1 en Si par implantation d'espèces atomiques tel que H ou He.
Les gammes d'énergies d'implant de H ou de He utilisées se situent
typiquement entre 12 et 25 keV.
Les doses de H ou de He implantés se situent typiquement entre 1014 et
1017 cm-2.
>Ainsi, par exemple, pour une couche contrainte 2 à 15 % de Ge, on utilisera préférentiellement du H pour l'implant dosé autour de 3.1016 cm2 à une énergie autour de 25 keV. >Ainsi, par exemple, pour une couche contrainte 2 à 30 % de Ge, on utilisera préférentiellement du He pour l'implant dosé autour de
2,0.1016 cm-2 à une énergie autour de 18 keV.
Les profondeurs d'implant des espèces atomiques se situent 10 typiquement entre environ 50 nm et 100 nm.
La formation de la zone de perturbation 3 est alors suivie avantageusement d'un traitement thermique adapté pour notamment déplacer des perturbations dans la couche de transition 4 et faire disparaître des
dislocations dans la couche contrainte relaxée 2'.
Le traitement thermique est préférentiellement mis en oeuvre sous
atmosphère inerte.
Le traitement thermique peut cependant être mis en oeuvre sous une
autre atmosphère, telle que par exemple une atmosphère oxydante.
Ainsi, un traitement thermique particulier à mettre en oeuvre pour ce 20 type de plaquette 10 se fait à des températures comprises typiquement entre 600 'C et 1000'C pendant une durée typique allant de environ 5 minutes à
environ 15 minutes.
Pour plus de précisions quant à de telles techniques expérimentales, on se référera aux études menées par B. Hollander et coll., notamment dans le 25 document intitulé " Strain relaxation of pseudomorphic Si,,Ge, / Si(100) heterostructures after hydrogen or helium ion implantation for virtual substrate fabrication " (dans Nuclear and Instruments and Methods in Physics Research
B 175-177 (2001) 357 - 367).
Dans un autre cas de mise en oeuvre de formation d'une zone de perturbation 3 selon la présente invention, on implante de l'hydrogène ou de
l'hélium dosé à environ 1 017 cMr2.
Ce dosage particulier est conforme à la formation d'une zone de 5 fragilisation d'un procédé de type Smart-cutC et permet à la fois de former une zone de perturbation 3 et une zone de fragilisation.
Cette zone de fragilisation aura ainsi une double fonction de provoquer des contraintes internes susceptibles de former ded perturbations cristallines dans la couche de transition 4 sus-jacente, et d'être suffisamment fragile pour 10 provoquer un détachement de la plaquette 10 en deux parties distinctes à la
suite d'un apport d'énergie.
Dans un mode de mise en oeuvre particulier, un traitement thermique ultérieur aura pour double fonction de relâcher les contraintes de la couche
contrainte 2 et de fragiliser encore d'avantage la zone de fragilisation.
Quel que soit le mode de mis en oeuvre particulier choisi pour former la couche de transition 4, la couche contrainte 2 en SiGe se relâche au moins
partiellement pour former une couche contrainte relaxée 2' en SiGe.
En référence à la figure lc, le substrat récepteur 5 rapporté sur la
plaquette 10 peut être constitué d'un matériau quelconque, tel du silicium ou du 20 quartz.
Une couche de collage en SiO2 est avantageusement intercalée entre la
couche contrainte relaxée 2' et le substrat récepteur 5, ce qui permet notamment de réaliser au final (en référence à la figure ld) une structure 20 de type SGOI ou Si/SGOI, l'isolant considéré dans cette structure 20 étant alors la 25 couche de SiO2.
En référence à la figure ld, un enlèvement de matière selon une ou
plusieurs techniques connues peut être mis en oeuvre.
On peut en particulier mettre en oeuvre une gravure sélective du Si avec des solutions de gravure présentant des sélectivités sensibles vis à vis du SiGe, 30 telles que des solutions comprenant au moins l'un des composés suivants: KOH, NH40H (hydroxyde d'ammonium), TMAH, EDP ou HNO3 ou des solutions actuellement à l'étude combinant des agents tels que HNO3, HN02H202, HF, H2SO4, H2SO2, CH3COOH, H202, et H20, comme expliqué dans le document
WO 99/53539, page 9.
Dans un premier cas de figure, cette dernière gravure sélective permet d'enlever une partie restante du substrat support 1 à enlever vis à vis de la couche contrainte relaxée 2' à conserver sur la structure 20, la couche utile 6
étant alors constituée, après gravure, de la couche contrainte relaxée 2'.
Dans un deuxième cas de figure, une couche d'arrêt de gravure de Si 10 est placée dans le substrat support 1, permettant de conserver d'une gravure chimique sélective de type " etch-back " une couche en Si sus- jacente à la couche d'arrêt, la couche active 6 comportant alors dans ce cas la couche
contrainte relaxée 2' et la couche en Si sus-jacente à la couche d'arrêt.
La couche d'arrêt peut être par exemple en SiGe, et la gravure chimique 15 sélective considérée met en oeuvre une des solutions de gravure cidessus.
En référence à la figure ld, on obtient une structure 20 comprenant le
substrat récepteur 5 et une couche active 6.
La couche active 6 comprend au moins une partie de la couche
contrainte relaxée 2' en SiGe et éventuellement une couche en Si, partie 20 restante du substrat support 1, selon le mode d'enlèvement mis en oeuvre.
Exemple 2: En référence à la figure 2, on discute ici d'une plaquette 10 sensiblement identique à celle de l'exemple 1, mais comprenant en outre une
couche de Si sensiblement relaxé sur la couche de SiGe contraint.
La couche contrainte 2 étant alors constituée de la couche de SiGe
contraint 2A et de la couche de Si relaxé 2B.
Cette couche contrainte 2 a une épaisseur inférieure à l'épaisseur
critique du SiGe considéré, au-delà de laquelle le SiGe se relaxe.
La couche contrainte 2A présente sensiblement les mêmes 30 caractéristiques que la couche de SiGe contrainte 2 de l'exemple 1.
La couche de Si relaxé 2B a une épaisseur très inférieure à celle de l'épaisseur de l'ensemble de la couche contrainte 2, afin que la couche
contrainte 2 garde une propriété structurelle globalement contrainte.
La couche de Si relaxé 2B a une épaisseur d'environ quelques dizaines de nanomètres. La mise en oeuvre du procédé de prélèvement est alors sensiblement identique à celle de l'exemple 1: La création d'une couche de transition 4 et un traitement thermique avantageux additionnel, sensiblement identiques à ceux de l'exemple 1, ont 10 poureffetde: relaxer élastiquement la couche contrainte 2A pour former une couche contrainte relaxée 2A' (non représentée); et de
- contraindre élastiquement la couche relaxée 2B pour former une couche relaxée contrainte 2B' (non représentée), cette dernière ayant 15 alors un paramètre de maille voisin de celui du SiGe relaxé sous-jacent.
Après collage de la plaquette 10 sur un substrat récepteur 5 au niveau de la couche relaxée contrainte 2B', avec ou sans couche de collage intermédiaire, un enlèvement de matière selon une ou plusieurs des techniques
connues précédemment décrites peut être mis en oeuvre.
Dans un premier mode de mise en oeuvre de l'enlèvement de matière, on souhaite conserver au moins une partie de la couche contrainte relaxée 2A', et la couche de Si contraint 2B', et l'enlèvement de matière est alors
sensiblement identique à celui décrit à l'exemple 1.
On obtient au final une structure 20 (comme celle représentée sur la 25 figure ld) comprenant le substrat récepteur 5 et une couche active 6, la couche active 6 étant constituée de la couche de Si contraint 2B' et d'au moins une partie de la couche de SiGe relaxé 2A' (et éventuellement d'une couche en Si, partie restante du substrat support 1, selon le mode d'enlèvement mis en oeuvre). Dans un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé, on souhaite ne conserver qu'au moins une partie de la couche de Si contraint 2B', et l'enlèvement de matière est alors sensiblement identique à celui décrit à l'exemple 1 avec en outre une étape supplémentaire d'enlèvement de la couche de SiGe relaxé 2A'. A cet effet, on peut en particulier mettre en oeuvre une gravure sélective du SiGe avec des solutions de gravure sélective du SiGe vis à vis du Si telle qu'une solution comprenant du HF:H202:CH3COOH (sélectivité d'environ
1:1000).
La couche de SiGe relaxé 2A' devient ainsi, dans ce deuxième mode de
mise en oeuvre du procédé, sacrificielle.
Un tel sacrifice de la couche de SiGe relaxé 2A' implique la disparition de défauts structurels, telles que des dislocations à contraintes d'écart paramétrique, qui peuvent y être confinés en surface et apparus, avant collage, 15 au voisinage de l'interface avec la couche de transition 4 après propagation des
perturbations dans la couche de transition 4.
La couche de SiGe relaxé 2A' préserve ainsi la couche de Si contraint 2B' des éventuels défauts structurels provenant du mode de relaxation
particulier mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention.
Cette technique sacrificielle est donc particulièrement adaptée pour
obtenir au final une couche de Si contraint 2B' avec peu de défauts structurels.
On obtient au final une structure 20 (comme celle représentée sur la figure ld) comprenant le substrat récepteur 5 et une couche active 6, la couche active 6 étant constituée de la couche de Si contraint 2B'. 25 Exemple 3: En référence à la figure 3, on discute ici d'une plaquette 10 sensiblement identique à celle de l'exemple 2, comprenant en outre une couche
de SiGe sensiblement contraint sur la couche de Si relaxé.
La couche contrainte 2 étant alors constituée de la couche de SiGe contraint 2A, de la couche de Si relaxé 2B et de la couche de SiGe contraint 2C. Cette couche contrainte 2 a une épaisseur inférieure à l'épaisseur critique du SiGe considéré, au-delà de laquelle le SiGe se relaxe. La couche contrainte 2A présente sensiblement les mêmes
caractéristiques que la couche de SiGe contrainte 2 de l'exemple 1.
On choisira avantageusement une épaisseur de couche 2A supérieure ou égale à l'épaisseur typique sur laquelle des défauts structurels apparus au 10 voisinage de l'interface avec la couche de transition 4 après propagation des perturbations dans la couche de transition 4, sont susceptibles d'y être confinés. Une telle couche de SiGe contraint 2A préservera ainsi la couche de Si
relaxé 2B et la couche de SiGe contraint 2C des éventuels défauts structurels 15 lors de la relaxation globale de la couche contrainte 2.
Cette technique sacrificielle est donc particulièrement adaptée pour
obtenir au final une couche de Si 2B avec peu de défauts structurels.
La couche de Si relaxé 2B a une épaisseur très inférieure à celle de
l'épaisseur de l'ensemble de la couche contrainte 2, afin que la couche 20 contrainte 2 garde une propriété structurelle globalement contrainte.
La couche de Si relaxé 2B a une épaisseur d'environ quelques dizaines
de nanomètres.
La couche de SiGe contraint 2C présente sensiblement les mêmes
caractéristiques que la couche de SiGe contrainte 2A.
La couche de SiGe contraint 2C est cependant avantageusement plus
épaisse que la couche de SiGe contrainte 2A.
La couche de SiGe contraint 2C représente, dans un cas de figure
particulier, la majeure partie de l'épaisseur de la couche contrainte 2.
La mise en oeuvre du procédé de prélèvement est alors sensiblement 30 identique à celle de l'exemple 2: La création d'une couche de transition 4 et un traitement thermique avantageux additionnel, sensiblement identiques à ceux de l'exemple 1, ont pour effet de: - relaxer élastiquement la couche contrainte 2A pour former une couche contrainte relaxée 2A' (non représentée); de - contraindre élastiquement la couche relaxée 2B pour former une couche relaxée contrainte 2B' (non représentée) , cette dernière ayant alors un paramètre de maille voisin de celui du SiGe relaxé sous-jacent; et de - relaxer élastiquement la couche contrainte 2C pour former une
couche contrainte relaxée 2C' (non représentée).
Après collage de la plaquette 10 sur un substrat récepteur 5 au niveau
de la couche contrainte relaxée 2C', avec ou sans couche de collage intermédiaire, un enlèvement de matière selon une ou plusieurs des techniques 15 connues précédemment décrites peut être mis en oeuvre.
Dans un premier mode de mise en oeuvre de l'enlèvement de matière, on souhaite conserver au moins une partie de la couche contrainte relaxée 2A', la couche de Si contraint 2B' et la couche de SiGe relaxé 2C', et l'enlèvement
de matière est alors sensiblement identique à celui décrit à l'exemple 1.
On obtient au final une structure 20 (comme celle représentée sur la
figure Id) comprenant le substrat récepteur 5 et une couche active 6, la couche active 6 étant constituée de la couche de SiGe relaxé 2C', de la couche de Si contraint 2B' et d'au moins une partie de la couche de SiGe relaxé 2A' (et éventuellement d'une couche en Si, partie restante du substrat support 1, selon 25 le mode d'enlèvement mis en oeuvre).
Dans un deuxième mode de mise en oeuvre de l'enlèvement de matière, on souhaite ne conserver qu'au moins une partie de la couche de Si contraint 2B' et la couche de SiGe relaxé 2C', l'enlèvement de matière est alors sensiblement identique au deuxième mode de mise en oeuvre de l'enlèvement
de matière de l'exemple 2.
On obtient au final une structure 20 (comme celle représentée sur la
figure ld) comprenant le substrat récepteur 5 et une couche active 6, la couche 5 active 6 étant constituée d'au moins la partie de la couche de Si contraint 2B' et de la couche de SiGe relaxé 2C'.
Dans un troisième mode de mise en oeuvre du procédé, on souhaite ne conserver qu'au moins une partie de la couche de SiGe relaxé 2C', et l'enlèvement de matière est alors sensiblement identique à celui décrit dans le 10 précédent deuxième mode de mise en oeuvre, avec en outre une étape
supplémentaire d'enlèvement de la couche de Si contraint 2B'.
A cet effet, on peut en particulier mettre en oeuvre une gravure sélective du Si contraint 2B' avec des solutions comprenant au moins l'un des composés suivants: KOH, NH40H (hydroxyde d'ammonium), TMAH, EDP ou HNO3 ou 15 des solutions actuellement à l'étude combinant des agents tels que HNO3,
HNO2H202, HF, H2SO4, H2SO2, CH3COOH, H202, et H20.
La couche de SiGe relaxé 2C' étant une couche d'arrêt à la gravure, cette méthode permet d'obtenir au final une couche particulièrement homogène
en épaisseur avec une faible rugosité de surface.
On peut ainsi en particulier avoir une couche très mince en épaisseur
tout en gardant une bonne qualité de couche.
On obtient au final une structure 20 (comme celle représentée sur la figure ld) comprenant le substrat récepteur 5 et une couche active 6, la couche
active 6 étant constituée de la couche de SiGe relaxé 2C'.
Dans un mode d'utilisation particulier de la structure 20, et quelle que soit la structure 20 obtenue, une ou plusieurs épitaxies peu(ven)t être mise(s) en oeuvre sur la plaquette 10, telle qu'une épitaxie d'une couche de SiGe ou d'une couche de Si contraint, ou d'autres épitaxies successives de couches de SiGe ou de couches de Si contraint en alternance pour former une structure multicouches. Dans les couches de semiconducteur présentées dans ce document, 5 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 particulièrement avec une concentration inférieure ou
égale à 5 %.
La présente invention ne se limite pas à une couche contrainte 2 en 10 SiGe et un substrat support 1 en Si, mais s'étend aussi à d'autres matériaux, tels des matériaux de famille atomique 111-V ou Il-VI (de type binaire, ternaire, quaternaire ou d'un degré supérieur) susceptibles d'être mis en oeuvre par un
procédé selon la présente invention.
Les structures obtenues au final après prélèvement ne se limitent pas 15 non plus à des structures de type SGOI, SOI ou Si/SGOI.
Claims (39)
1. Procédé de formation d'une couche utile (6) à partir d'une plaquette (10), 5 la plaquette (10) comprenant un substrat support (1) et une couche contrainte (2) choisis respectivement parmi les matériaux cristallins pour une application en microélectronique, en optique ou en optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) formation dans le substrat support (1) d'une zone de perturbation (3) à 10 une profondeur déterminée susceptible de former des perturbations structurelles; (b) apport d'énergie pour provoquer une relaxation au moins relative des contraintes élastiques dans la couche contrainte (2); (c) enlèvement d'une partie de la plaquette (10) du côté opposé à la couche 15 contrainte relaxée (2'), la couche utile (6) étant la partie restante de la
plaquette (10).
2. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la relaxation au moins relative de la couche 20 contrainte (2) lors de l'étape (b) se fait à travers une couche de transition (4)
séparant la zone de perturbation (3) de la couche contrainte (2).
3. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de perturbation (3) 25 est formée par implantation d'espèces atomiques.
4. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les espèces atomiques implantées comprennent au moins en partie de l'hydrogène et/ou de l'hélium. 30
5. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que l'énergie apportée lors de l'étape (b) comprend une énergie thermique de sorte à favoriser d'avantage la
relaxation des contraintes dans la couche contrainte (2).
6. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre avant l'étape (c) une étape de collage d'un substrat récepteur (5) avec la plaquette
(10) du côté de la couche contrainte (2).
7. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de collage est précédée de
l'application d'une couche de collage sur au moins une des deux faces à coller.
8. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication
précédente, caractérisé en ce que la couche de collage est de la silice.
9. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des trois
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la mise 20 en oeuvre d'une finition de l'état de surface d'au moins une des deux faces à
coller.
10.Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des quatre
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un 25 traitement thermique pour solidifier les liaisons de collage.
11. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que:
- avant l'étape (c), il comprend la formation d'une zone de fragilisation 30 (3) dans le substrat support (1); - l'étape (c) comprend un apport d'énergie au niveau de la zone de fragilisation pour détacher la couche utile (6) de la plaquette donneuse (10).
12. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la zone de fragilisation est formée par
implantation d'espèces atomiques.
13. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication 10 précédente, caractérisé en ce que les espèces atomiques implantées
comprennent au moins en partie de l'hydrogène et/ou de l'hélium.
14. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des deux
revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de fragilisation et la 15 zone de perturbation (3) sont sensiblement situées au même emplacement
dans la plaquette (10).
15. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la zone de fragilisation et la zone de 20 perturbation (3) sont formées sensiblement au même moment et par les mêmes
moyens de formation des zones.
16. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication 11,
caractérisé en ce que la zone de fragilisation est formée par porosification d'une 25 couche dans la plaquette (10).
17. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (c) comprend une
gravure chimique d'au moins une partie de la plaquette (10) à enlever. 30
18. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (c) comprend la mise en oeuvre d'une gravure chimique sélective d'une partie du substrat support (1) adjacente à la couche contrainte relaxée (2'), la couche contrainte relaxée (2')
formant une couche d'arrêt à cette gravure.
19. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche contrainte relaxée (2') comprend une couche d'arrêt à une gravure chimique, et en ce que l'étape 10 (c) comprend la mise en oeuvre d'une gravure chimique sélective de la couche
contrainte relaxée (2') pour enlever la partie sus-jacente à la couche d'arrêt.
20. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche utile (6) est 15 constituée d'au moins une partie de la couche contrainte relaxée (2').
21. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la couche utile (6) est constituée de la couche contrainte relaxée (2') et d'une partie du substrat support (1) 20 restant après l'étape (c).
22. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche restante du substrat support (1)
est contrainte par la couche contrainte relaxée (2).
23. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape (c),
une finition de la surface de la couche utile (6).
24. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape (c),
une formation d'au moins une couche sur la couche utile (6).
25. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des deux
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une couche mince formée sur la couche utile (6) a son paramètre de maille contraint par la couche
contrainte relaxée (2').
26. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que
- le substrat support (1) est en silicium;
- la couche contrainte (2) est en silicium - germanium.
27. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que:
- le substrat support (1) est en silicium; - la couche contrainte (2) est constituée successivement:
v d'une épaisseur de silicium - germanium contraint (2A); 20 o d'une épaisseur de silicium relaxé (2B).
28. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que
- le substrat support (1) est en silicium; - la couche contrainte (2) est constituée successivement: v d'une épaisseur de silicium - germanium contraint (2A); v d'une épaisseur de silicium relaxé (2B);
vl d'une épaisseur de silicium - germanium contraint (2C).
29. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des deux
revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (c) comprend l'enlèvement de l'épaisseur de silicium - germanium contraint (2A) adjacente au
substrat support (1) et relaxé lors de la mise en oeuvre de l'étape (a).
30. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des deux
revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (c) comprend l'enlèvement de l'épaisseur de silicium relaxé (2B) contraint lors de la mise en
oeuvre de l'étape (b).
31. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des cinq
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une couche mince
formée sur la couche utile (6) comprend au moins un des matériaux suivants: - silicium - germanium relaxé ou pseudo-relaxé, avec une 15 concentration en germanium sensiblement égale à celle de la couche contrainte (2); - silicium contraint au moins en partie d'avoir un paramètre de maille
voisin du paramètre de maille de la couche contrainte relaxée (2').
32. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat récepteur (5) est
en silicium ou en quartz.
33. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une des couches
mises en oeuvre lors du procédé comprend en outre du carbone avec une
concentration de carbone sensiblement inférieure ou égale à 50 %.
34. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une des couches mises en oeuvre dans ce procédé comprend en outre du carbone avec une
concentration de carbone sensiblement inférieure ou égale à 5 %.
35. Application d'un procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une
des revendications précédentes, à la réalisation d'une structure semiconducteur sur isolant, l'épaisseur de semiconducteur de la structure comprenant la couche
utile formée.
36. Plaquette (10) destinée à être mise en oeuvre dans un procédé de
formation d'une couche utile (6) selon l'une des revendications 1 à 34, caractérisée en ce qu'elle comprend un substrat support (1) ayant un premier paramètre de maille et une couche globalement relaxée ou pseudorelaxée (2') 15 ayant un second paramètre de maille, et en ce qu'elle ne comprend pas de
couche tampon.
37. Plaquette (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce
qu'elle comprend en outre une zone de perturbation (3) dans le substrat support 20 (1).
38. Plaquette (10) selon l'une des deux revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une zone de fragilisation.
39. Structure comprenant une plaquette (10) selon l'une des trois
revendications précédentes et un substrat récepteur (5).
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