Brevet FR3077924A1 — publié le 20190816

STRUCTURE DEMONTABLE ET PROCEDE DE DEMONTAGE UTILISANT LADITE STRUCTURE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine du transfert de couches minces pour les applications microélectroniques, optiques, microsystèmes_ Elle concerne en particulier une structure démontable pouvant être utilisée pour le transfert ou la manipulation de couches minces. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les substrats de silicium ou de silicium sur isolant (SOI pour « Silicon on Insulator ») sont largement utilisés pour la fabrication de dispositifs microélectroniques. Comme cela est bien connu en soi, un tel substrat comporte une couche mince de silicium et un oxyde enterré, disposés sur un substrat support. Pour permettre une intégration toujours plus importante de transistors sur ces substrats, la diminution des dimensions latérales des composants élémentaires et la finesse de gravure requièrent des substrats d'une qualité croissante, tant en terme de qualité cristalline que d'uniformité de couches. Pour l'élaboration d'un substrat SOI présentant la qualité requise, des traitements thermiques à hautes températures sont appliqués, notamment pour réaliser la finition de la couche mince de silicium. En particulier, une étape de recuit thermique à environ 1200°C, sous atmosphère inerte peut être utilisée pour le lissage thermique de la couche mince afin d'atteindre le niveau de rugosité de surface 2 requis, typiquement 400nm) est 15 complexe du fait du faible module élastique de l'oxyde. En effet, toute sollicitation mécanique (polissage, fracture) de la fine couche de silicium risque de conduire à sa rupture à cause de la déformation de l'oxyde épais sous-jacent. La structure démontable 100 et le procédé de démontage 20 selon l'invention permettent l'obtention aisée d'une structure composite 200 hétérogène avec une couche mince 40 de haute qualité reportée sur une couche d'oxyde épais. 25 Bien sur, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention REVENDICATIONS1. Structure démontable (100) comportant un substrat support (10) et une couche d'oxyde de silicium (20) disposée sur ledit substrat (10) au niveau d'une première interface (1), la structure démontable (100) étant caractérisée en ce que : - La couche d'oxyde (20) présente une épaisseur inférieure à 200 nm ; - Des espèces légères (30) d'hydrogène et/ou d'hélium sont réparties en profondeur et sur toute l'étendue de la structure (100) selon un profil d'implantation (31) dont le maximum de concentration est situé dans l'épaisseur de la couche d'oxyde (20) ; - La dose totale d'espèces légères (30) implantées, ramenée à l'épaisseur de la couche d'oxyde (20), excède au moins d'un facteur cinq la limite de solubilité de ces espèces légères (30) dans ladite couche d'oxyde (20). 2. Structure démontable (100) selon la revendication précédente, comprenant une couche mince adaptée pour la fabrication de composants (40) et/ou formant une couche barrière (45), disposée sur la couche d'oxyde (20) au niveau d'une deuxième interface (2). 3. Structure démontable (100) selon la revendication précédente, dans laquelle le substrat support (10) est en silicium et la couche d'oxyde de silicium (20) est un oxyde thermique. 4. Structure démontable (100) selon la revendication précédente, dans laquelle la couche mince (40) adaptée 25 pour la fabrication de composants est en silicium monocristallin. 5. Structure démontable (100) selon la revendication 3, dans 5 laquelle la couche mince (45) formant une couche barrière est en nitrure de silicium. 6. Procédé de démontage de la structure démontable (100) selon la revendication 2, comprenant : 10 a) L'assemblage de la structure démontable (100) et d'un deuxième substrat (50) le long d'une interface de collage (3) ; b) L'application d'un traitement thermique à l'assemblage (150) pour faire migrer au moins une 15 partie des espèces légères (30) au niveau de la première (1) ou de la deuxième (2) interface ; c) Le détachement spontané de l'assemblage (150) au niveau de la première interface (1) ou de la deuxième interface (2), formant une surface démontée 20 (21) de la couche d'oxyde (20) et menant au transfert d'au moins la couche mince (40,45) sur le deuxième substrat (50) pour former une structure composite (200). 25 7. Procédé de démontage selon la revendication précédente, dans lequel l'étape b) est effectuée à une température comprise entre 200°C et 600°C. 8. Procédé de démontage selon l'une des deux revendications 30 précédentes, dans lequel l'étape c) s'effectue au cours du traitement thermique de l'étape b). 9. Procédé de démontage selon l'une des trois revendications précédentes, dans lequel la rugosité de la surface 26 démontée (21) de la couche d'oxyde (20) est inférieure à 0,5nm RMS. 10. Procédé de démontage selon l'une des quatre 5 revendications précédentes, dans lequel la structure démontable (100) fournie à l'étape a), comprend une couche mince (40) adaptée pour la fabrication de composants, disposée sur la couche d'oxyde (20), au niveau de la deuxième interface (2) et dans lequel les 10 espèces légères (30) d'hydrogène et/ou d'hélium ont été implantées dans l'épaisseur de la couche d'oxyde (20) après une étape de finition de la couche mince (40). de démontage selon la revendication dans lequel l'étape de finition de la couche (40) comprend un traitement thermique à haute température, en particulier supérieure à 1000°C, voire supérieure à 1100°C. 11. Procédé 15 précédente, mince 20 12. Procédé de démontage selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel le deuxième substrat (50) fourni à l'étape a) comprend un deuxième substrat support (51), une couche de piégeage (52) disposée sur le deuxième substrat support (51) et une 25 deuxième couche d'oxyde de silicium (53) disposée sur la couche de piégeage (52), la deuxième couche d'oxyde (53) étant destinée à être assemblée sur le substrat démontable (100) au niveau de l'interface de collage (3). 30 13. Procédé de démontage selon l'une des revendications 10 et 11, dans lequel le deuxième substrat (50) fourni à l'étape a) comprend un substrat en verre. 27 14. Procédé de démontage selon l'une des revendications 10 et 11, dans lequel le deuxième substrat (50) fourni à l'étape a) comprend un deuxième substrat support et une deuxième couche d'oxyde de silicium disposée sur le 5 deuxième substrat support et présentant une épaisseur supérieure à 800nm, la deuxième couche d'oxyde de silicium étant destinée à être assemblée sur le substrat démontable (100) au niveau de l'interface de collage (3). 10 15. Procédé de démontage selon l'une des cinq revendications précédentes, comprenant, après l'étape c), une étape de traitement thermique de la structure composite (200) à une température inférieure à 1000°C, pour évacuer les espèces légères encore présentes dans la 15 couche mince transférée.