Brevet FR2869459A1 — publié le 20051028

REALIGNEMENT ENTRE NIVEAUX APRES UNE ETAPE D'EPITAXIE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte à un procédé permettant le réalignement entre niveaux après une étape d'épitaxie sur un substrat. L'invention se rapporte également à un substrat présentant au moins un repère permettant ce réalignement. Elle concerne en particulier la réalisation 10 d'épitaxies de matériau semiconducteur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE L'épitaxie est une croissance cristalline d'un matériau, réalisée en général sur le même matériau, avec respect de la maille et des orientations cristallines. Le réalignement entre niveaux après une étape d'épitaxie épaisse sur silicium est très importante pour les applications en microélectronique et en microsystèmes. On a souvent besoin de réaliser sur le substrat silicium de base (substrat massif ou SOI) certaines opérations technologiques (appelées aussi niveaux photolithographiques) précédant une épitaxie épaisse. Ces niveaux sont alignés entre eux avec une grande précision (inférieure au micromètre) en raison des très faibles dimensions des motifs. Après une étape d'épitaxie épaisse (plusieurs dizaines de micromètres), il est nécessaire de poursuivre le processus technologique par des niveaux complémentaires qui doivent être parfaitement alignés sur les niveaux pré-épitaxie. Plus l'épitaxie est importante, plus ce réalignement est difficile. Une des techniques connues de réalignement est d'utiliser des repères sur la face arrière du substrat, ces repères étant alignés avec les niveaux de la face avant (active) à l'aide d'un équipement spécifique (aligneur double face). L'épitaxie déposée sur la face avant ne détériorant pas ce repère, il peut être réutilisé comme référence pour les niveaux postépitaxie. La figure 1 illustre cette technique. Il s'agit d'une vue en coupe transversale montrant un substrat semiconducteur 1 par exemple en silicium. Il peut s'agir d'un substrat massif ou d'un substrat SOI. Le substrat 1 est pourvu de repères 2 sur sa face avant (la face sur laquelle l'épitaxie est réalisée) et de repères 3 sur sa face arrière. La couche épitaxiée 4 dissimule les repères 2 de la face avant du substrat 1, qui ne sont donc plus d'aucune utilité. Par contre, les repères 3 sur la face arrière du substrat 1 peuvent encore être utilisés. Les inconvénients principaux de cette technique sont: -la nécessité d'utiliser un substrat poli sur la face arrière également (pour définir les repères) ce qui conduit à un substrat non standard donc plus cher. - la nécessité d'utiliser un équipement spécifique pour créer ce repère face arrière et le relire après épitaxie. - la précision d'alignement entre les 30 repères face arrière et les niveaux face avant est limitée (quelques micromètres en général) et cette précision dépend de l'épaisseur du substrat. Une seconde technique consiste à utiliser la fonction pré-alignement mécanique des équipements standard (appelés steppers ) qui permet de positionner le substrat de façon relativement précise sans référence sur le substrat. Cette seconde technique est illustrée par la figure 2 qui montre un substrat semiconducteur 10, vu de dessus. Le substrat 10 est pourvu d'un repère mécanique figuré en 11 sur la figure 2. ce repère mécanique peut être un méplat réalisé sur le côté du substrat ou une encoche. La précision de l'alignement obtenu reste néanmoins limitée à plusieurs micromètres dans les meilleurs cas. Une autre technique consiste à réaliser, sur la face avant du substrat, une marque ou repère dans le matériau du substrat (ou dans un matériau déposé sur ce substrat) qui, après la réalisation de l'épitaxie, sera transféré à la surface de la couche épitaxiée. La figure 3 illustre cette technique. Il s'agit d'une vue en coupe transversale montrant un substrat semiconducteur 20, par exemple un substrat massif de silicium ou un substrat SOI. Des repères 21 ont été réalisés dans la couche supérieure du substrat 20. Ces repères sont constitués par exemple par la gravure d'une empreinte dans le substrat ou par la gravure d'une couche déposée sur ce substrat. Une couche 22 est déposée par épitaxie sur la face avant du substrat 20. L'épitaxie transfère les repères initiaux et la face avant de la couche épitaxiée 22 est alors pourvue de nouveaux repères 23. Cependant, ces repères 23 reproduits sont déformés et décalés par rapport aux repères initiaux 21 comme le montre la figure 3. Cette déformation et ce décalage rendent difficile une reconnaissance ultérieure et donc un alignement précis. EXPOSÉ DE L'INVENTION Intrinsèquement, la technique de transfert d'une marque est la plus intéressante (équipement et substrat standard) et potentiellement la plus précise (travail sur la même face et reconnaissance optique). La présente invention propose donc une technique de réalignement entre niveaux, utilisant un repère sur la face avant du substrat, ce repère étant après épitaxie reproduit avec une très bonne qualité et sans décalage. L'invention a donc pour objet un procédé permettant le réalignement entre niveaux après une étape d'épitaxie sur une face d'un substrat, comprenant la réalisation d'au moins un repère initial sur ladite face du substrat, ce repère initial étant conçu pour être transféré, au cours de l'épitaxie, jusque sur la surface de la couche épitaxiée, le procédé étant caractérisé en ce que le repère initial est réalisé de manière que ses bords créent, durant l'épitaxie, des défauts de croissance qui se propagent jusque sur la surface de la couche épitaxiée pour fournir, sur la surface de la couche épitaxiée, un repère transféré reproduisant la forme du repère initial et en alignement avec le repère initial. Avantageusement, la réalisation du repère initial peut comprendre la formation d'un plot comprenant un empilement d'au moins une couche de matériau ne permettant pas le développement de l'épitaxie, formée sur la face du substrat, et d'une couche d'un matériau permettant le développement de l'épitaxie. Ce plot peut être formé par des étapes de dépôt et de gravure de couches. La couche de matériau ne permettant pas le développement de l'épitaxie peut être une couche de matériau diélectrique. Ladite face du substrat peut être une face permettant l'épitaxie d'un matériau semiconducteur. Elle peut aussi présenter un matériau semiconducteur. Selon une application particulière, ladite face du substrat est en silicium monocristallin, la couche de matériau du repère initial permettant le développement de l'épitaxie étant en silicium polycristallin, les bords du repère étant alignés avec les axes cristallins du silicium monocristallin du substrat. La formation du plot peut alors comprendre, pour obtenir le matériau ne permettant pas le développement de l'épitaxie, la formation d'une couche d'oxyde de silicium et/ou la formation d'une couche de nitrure de silicium. L'invention a aussi pour objet un substrat destiné à la réalisation d'une épitaxie sur l'une de ses faces, comprenant au moins un repère initial conçu pour obtenir, après l'étape d'épitaxie un repère transféré sur la surface de la couche épitaxiée, caractérisé en ce que le repère initial présente des bords aptes à créer, durant l'épitaxie, des défauts de croissance qui se propagent jusque sur la surface de la couche épitaxiée pour fournir, sur la surface de la couche épitaxiée, le repère transféré qui reproduit la forme du repère initial et est en alignement avec le repère initial. Avantageusement, le repère initial peut comprendre un empilement comprenant au moins une couche de matériau ne permettant pas le développement de l'épitaxie, formée sur la face du substrat, et une couche d'un matériau permettant le développement de l'épitaxie. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels: -la figure 1, déjà décrite, est une vue en coupe transversale d'un substrat semiconducteur sur lequel une épitaxie a été réalisée, selon l'art antérieur, - la figure 2, déjà décrite, est une vue de dessus d'un substrat semiconducteur pourvu d'un repère mécanique sur sa face avant, selon l'art antérieur, - la figure 3, déjà décrite, est une vue en coupe transversale d'un substrat semiconducteur sur lequel une épitaxie a été réalisée, selon l'art antérieur, -la figure 4 est une vue en coupe 30 transversale d'un substrat semiconducteur sur lequel une épitaxie a été réalisée, selon l'invention, -la figure 5 est une vue de dessus d'un substrat semiconducteur sur lequel une épitaxie a été réalisée, selon l'invention. DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PARTICULIER DE 5 L'INVENTION La suite de la description portera, à titre d'exemple non limitatif, sur le cas d'un substrat offrant une face en silicium destinée à supporter une épitaxie de silicium. La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un substrat 30 présentant une face 31 en silicium sur laquelle une épitaxie doit être réalisée. Le substrat 30 peut être un substrat massif ou un substrat SOI. Sur la face 31, au moins un repère initial 32 est réalisé. Ce repère initial est obtenu par dépôt et gravure d'un empilement de plusieurs couches. Ce repère permet de provoquer certains défauts durant l'épitaxie, ces défauts étant destinés à être transférés et visibles à la surface. L'empilement comprend successivement sur la face 31, après gravure, une couche d'oxyde de silicium 33, une couche 34 de nitrure de silicium et une couche 35 de silicium polycristallin. L'empilement peut ne comprendre qu'une 25 seule couche de matériau diélectrique (en oxyde ou en nitrure). Les différentes couches peuvent avoir les épaisseurs suivantes: environ 100 nm pour l'oxyde de silicium, environ 500 nm pour le nitrure de silicium et environ 100 nm pour le silicium polycristallin. Le silicium épitaxie 36 étant monocristallin, la géométrie du repère 32 est alignée 15 avec les axes cristallographiques du silicium présenté par la face 31. A titre d'exemple, le repère 32 est aligné dans la direction pour du silicium présenté par la face 31 d'orientation (100). Durant l'épitaxie, les bords du repère vont créer des défauts de croissance qui se propagent selon le plan jusqu'à la surface du matériau épitaxié. Ces plans sont inclinés d'un angle a valant 54,7 pour du silicium (100) et vont donc provoquer l'élargissement du repère initial 32 tout en restant parfaitement alignés avec celui-ci. Le motif final sera donc élargi sur chaque côté du repère initial d'une distance W telle que: W = e tga e étant l'épaisseur de la couche épitaxiée. On obtient un repère transféré 37 dont la superficie est une reproduction agrandie de la superficie du repère initial 32. La figure 5 est une vue de dessus du substrat 30 sur lequel une épitaxie de silicium 36 a été réalisée. Elle montre deux directions possibles pour les repères. Les inventeurs de la présente invention ont constaté que la couche de silicium polycristallin 35 du repère initial 32 permettait d'obtenir une épitaxie de bonne qualité au-dessus du repère avec une faible rugosité. Après l'étape d'épitaxie, le repère transféré 37 est de très bonne qualité et est très bien aligné et parfaitement lisible par les équipements standard de photolithographie (appelés steppers en anglais). REVENDICATIONS 1- Procédé permettant le réalignement entre niveaux après une étape d'épitaxie sur une face (31) d'un substrat (30), comprenant la réalisation d'au moins un repère initial (32) sur ladite face du jusque sur la surface de la couche épitaxiée (36) pour fournir, sur la surface de la couche épitaxiée, un repère transféré (37) reproduisant la forme du repère initial (32) et en alignement avec le repère initial. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réalisation du repère initial (32) comprend la formation d'un plot comprenant un empilement d'au moins une couche de matériau (33, 34) ne permettant pas le développement de l'épitaxie, formée sur la face du substrat (30), et d'une couche d'un matériau (35) permettant le développement de l'épitaxie. 3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le plot est formé par des étapes de dépôt et de gravure de couches. substrat, transféré, surface de caractérisé réalisé de l'épitaxie, ce repère initial étant conçu pour être au cours de l'épitaxie, jusque sur la la couche épitaxiée, le procédé étant en ce que le repère initial (32) est manière que ses bords créent, durant des défauts de croissance qui se propagent 4- Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la couche de matériau (33, 34) ne permettant pas le développement de l'épitaxie est une couche de matériau diélectrique. 5- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite face (31) du substrat (30) est une face permettant l'épitaxie d'un matériau semiconducteur (36). 6- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite face (31) du substrat (30) présente un matériau semiconducteur. 7- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite face (31) du substrat (30) est en silicium monocristallin, la couche de matériau (35) du repère initial permettant le développement de l'épitaxie étant en silicium polycristallin, les bords du repère étant alignés avec les axes cristallins du silicium monocristallin du substrat. 8- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la formation du plot comprend, pour obtenir le matériau ne permettant pas le développement de l'épitaxie, la formation d'une couche (33) d'oxyde de silicium et/ou la formation d'une couche (34) de nitrure de silicium. 9-Substrat destiné à la réalisation d'une épitaxie sur l'une de ses faces, comprenant au moins un repère initial (32) conçu pour obtenir, après l'étape d'épitaxie un repère transféré (37) sur la surface de la couche épitaxiée {36), caractérisé en ce que le repère initial (32) présente des bords aptes à créer, durant l'épitaxie, des défauts de croissance qui se propagent jusque sur la surface de la couche épitaxiée (36) pour fournir, sur la surface de la couche épitaxiée, le repère transféré (37) qui reproduit la forme du repère initial (32) et est en alignement avec le repère initial. 10-Substrat selon la revendication 9, caractérisé en ce que le repère initial (32) comprend un empilement comprenant au moins une couche de matériau (33, 34) ne permettant pas le développement de l'épitaxie, formée sur la face du substrat, et une couche d'un matériau (35) permettant le développement de l'épitaxie. 11-Substrat selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche de matériau (33, 34) ne permettant pas le développement de l'épitaxie est une couche de matériau diélectrique. 12-Substrat selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que ladite face (31) du substrat (30) est une face permettant l'épitaxie d'un matériau semiconducteur. 13-Substrat selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que ladite face (31) du substrat (30) présente un matériau semiconducteur. 14-Substrat selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite face (31) du substrat (30) est en silicium monocristallin, la couche de matériau (35) du repère initial (32) permettant le développement de l'épitaxie étant en silicium polycristallin, les bords du repère étant alignés avec les axes cristallins du silicium monocristallin du substrat. 15-Substrat selon la revendication 14, caractérisé en ce que la couche de matériau ne permettant pas le développement de l'épitaxie est une couche d'oxyde de silicium (33) ou une couche de nitrure de silicium (34).