Brevet FR3119929A1 — publié le 20220819

L’invention concerne un procédé de fabrication d’une structure adaptée pour des applications radiofréquences, comprenant les étapes suivantes : a) la fourniture d’un substrat initial en silicium monocristallin, présentant une teneur en oxygène interstitiel comprise entre 6.50x10 17 Oi/cm 3 et 11.52x10 17 Oi/cm 3 , et une résistivité comprise entre 200 ohm.cm et 1500 ohm.cm, le substrat initial étant destiné à former un substrat support après avoir subi successivement les étapes b) et c) subséquentes, b) l’application d’un premier traitement thermique comprenant un plateau à une température comprise entre 1100°C et 1300°C, et une rampe de descente en température supérieure ou égale à 40°C/s, sous atmosphère neutre, pour injecter des défauts de type lacunes dans le substrat initial destinés à former des centres de nucléation favorables à une précipitation de l’oxygène interstitiel, c) l’application d’un deuxième traitement thermique comprenant une première séquence de recuit à une température comprise entre 600°C et 900°C, et une deuxième séquence de recuit à une température comprise entre 950°C et 1100°C, pour générer la précipitation de l’oxygène interstitiel sous forme de micro-défauts et former le substrat support pour la structure. L’invention concerne également un substrat support en silicium monocristallin, présentant une teneur en oxygène interstitiel (Oi) inférieure ou égale à 8,5x10 17 Oi/cm 3 , une résistivité comprise entre 200 ohm.cm et 1500 ohm.cm, et une concentration en micro-défauts (BMD) comprise entre 1x10 9 /cm 3 et 3x10 10 /cm 3 . Pas de Figure PROCEDE DE FABRICATION D’UNE STRUCTURE ADAPTEE POUR LES APPLICATIONS RADIOFREQUENCES, ET SUBSTRAT SUPPORT POUR LADITE STRUCTURE DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention vise le domaine des semi-conducteurs et de la microélectronique. Elle concerne un procédé de fabrication d’une structure, en particulier une structure Silicium sur Isolant complètement désertée (FD-SOI pour « fully depleted silicon on insulator »), adaptée pour les applications logiques et radiofréquences. L’invention concerne également un substrat support pour ladite structure. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION L’intérêt de la technologie FD-SOI est déjà largement documenté pour les applications logiques à faible puissance et radiofréquences. Pour adresser les spécifications sévères de ces applications, la structure FD-SOI (qui comprend typiquement une couche utile disposée sur un substrat support) doit répondre à plusieurs critères. D’une part, la couche utile très fine (typiquement de l’ordre de 20nm) en silicium doit présenter une excellente uniformité d’épaisseur, ainsi qu’une haute qualité cristalline. Pour cela, elle doit pouvoir subir des traitements à hautes températures de longue durée, notamment lors de sa fabrication ; lesdits traitements sont requis pour lisser la surface libre de la couche utile et guérir des défauts cristallins présents dans cette dernière. Cela implique que le substrat support de la structure SOI soit résistant au mode de défaillance de type lignes de glissement (« slip lines » selon la terminologie anglo-saxonne), et en particulier, qu’il présente une densité de micro-défauts (BMD pour « bulk micro-defect ») suffisante et homogène sur toute son étendue. Ces micro-défauts sont habituellement présents en quantité suffisante dans les substrats à haute teneur en oxygène interstitiel, correspondant typiquement à une concentration en Oi supérieure à 1,2 x10 18 /cm 3 : ces substrats support sont particulièrement robustes aux défauts de type lignes de glissement. D’autre part, pour satisfaire aux exigences radiofréquences, le substrat support de la structure SOI doit présenter une résistivité haute (supérieure à 500ohm.cm, voire à 1000ohm.cm) et stable. Pour obtenir ces propriétés, il est habituel d’utiliser des substrats supports très résistifs et à faible teneur en Oi (correspondant typiquement à une concentration en Oi inférieure à 8x10 17 Oi/cm 3 , soit inférieure à 16 ppma ASTM’79), car ceux à haute teneur en Oi montrent une instabilité de résistivité en profondeur, notamment du fait des traitements thermiques de lissage requis pour élaborer la couche utile de la structure SOI. Malheureusement, les substrats supports à faible teneur en Oi sont extrêmement sensibles aux longs traitements à hautes températures et présentent consécutivement une forte densité de lignes de glissement dommageables pour la structure SOI. OBJET DE L’INVENTION La présente invention propose une solution remédiant à tout ou partie des inconvénients précités. Elle concerne un procédé de fabrication d’une structure, notamment FD-SOI, à partir d’un substrat support compatible avec les traitements thermiques imposés à une structure SOI et avec les spécifications sévères des applications logiques et radiofréquences. L’invention concerne également ledit substrat support. BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une structure adaptée pour des applications radiofréquences, comprenant les étapes suivantes : a) la fourniture d’un substrat initial en silicium monocristallin, présentant une teneur en oxygène interstitiel comprise entre 6.50x10 17 Oi/cm 3 et 11.52x10 17 Oi/cm 3 , et une résistivité comprise entre 200 ohm.cm et 1500 ohm.cm, le substrat initial étant destiné à former un substrat support après avoir subi successivement les étapes b) et c) subséquentes, b) l’application d’un premier traitement thermique comprenant un plateau à une température comprise entre 1100°C et 1300°C, et une rampe de descente en température supérieure ou égale à 40°C/s, sous atmosphère neutre, pour injecter des défauts de type lacunes dans le substrat initial destinés à former des centres de nucléation favorables à une précipitation de l’oxygène interstitiel, c) l’application d’un deuxième traitement thermique comprenant une première séquence de recuit à une température comprise entre 600°C et 900°C, et une deuxième séquence de recuit à une température comprise entre 950°C et 1100°C, pour générer la précipitation de l’oxygène interstitiel sous forme de micro-défauts et former le substrat support pour la structure. Selon des caractéristiques avantageuses de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison réalisable : le plateau en température du premier traitement thermique a une durée comprise entre 30 secondes et 5 minutes ; la température du plateau du premier traitement thermique est comprise entre 1200°C et 1250°C ; la première séquence du deuxième traitement thermique comprend un ou deux plateaux de température : un premier plateau entre 650°C et 750°C, et optionnellement un second plateau autour de 800°C ; le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes : d) la formation d’un empilement comprenant une couche utile en silicium monocristallin disposée sur une couche diélectrique, elle-même disposée sur une face avant du substrat support, par une technique de transfert de couches minces, donnant lieu à une structure intermédiaire, e) l’application d’un troisième traitement thermique à la structure intermédiaire, à une température comprise entre 900°C et 1250°C, sous atmosphère neutre ou réductrice, pour former une structure de type SOI. L’invention concerne également un substrat support en silicium monocristallin, présentant : - une teneur en oxygène interstitiel (Oi) inférieure ou égale à 8,5x10 17 Oi/cm 3 , - une résistivité comprise entre 200 ohm.cm et 1500 ohm.cm, et - une concentration en micro-défauts (BMD) comprise entre 1x10 9 /cm 3 et 3x10 10 /cm 3 . Selon des caractéristiques avantageuses de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison réalisable : la structure comprend une couche utile disposée sur une couche diélectrique, elle-même disposée sur un substrat support tel que précité ; la couche utile présente une épaisseur inférieure à 50nm, préférentiellement comprise entre 4nm et 25nm ; la couche diélectrique présente une épaisseur comprise entre 10nm et 150nm. L’invention concerne enfin un composant électronique pour applications logiques faible puissance et radiofréquences comprenant au moins un transistor disposé sur et/ou dans la couche utile d’une structure telle que ci-dessus. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles : Les figures 1a, 1b et 1c présentent les étapes du procédé de fabrication d’un substrat support pour une structure adaptée aux applications radiofréquences, conformément à l’invention ; La présente une structure SOI comprenant une substrat support conforme à l’invention ; La présente deux cartographies issues d’une inspection optique par réflexion en champ sombre de la surface de 25 structures SOI comprenant un substrat initial (a), et de 25 structures SOI comprenant un substrat support conforme à l’invention (b) ; La présente des courbes de résistivité en fonction de la profondeur, dans des substrats supports, conformes à l’invention, de deux structures SOI. Les figures sont des représentations schématiques qui, dans un objectif de lisibilité, ne sont pas à l’échelle. En particulier, les épaisseurs des couches selon l’axe z ne sont pas à l’échelle par rapport aux dimensions latérales selon les axes x et y. Procédé de fabrication d’une structure (100) adaptée pour des applications radiofréquences, comprenant les étapes suivantes : a) la fourniture d’un substrat initial (10’) en silicium monocristallin, présentant une teneur en oxygène interstitiel comprise entre 6.50x10 17 Oi/cm 3 et 11.52x10 17 Oi/cm 3 , et une résistivité comprise entre 200 ohm.cm et 1500 ohm.cm, le substrat initial (10’) étant destiné à former un substrat support (10) après avoir subi successivement les étapes b) et c) subséquentes, b) l’application d’un premier traitement thermique comprenant un plateau à une température comprise entre 1100°C et 1300°C, et une rampe de descente en température supérieure ou égale à 40°C/s, sous atmosphère neutre, pour injecter des défauts de type lacunes dans le substrat initial (10’) destinés à former des centres de nucléation favorables à une précipitation de l’oxygène interstitiel, c) l’application d’un deuxième traitement thermique comprenant une première séquence de recuit à une température comprise entre 600°C et 900°C, et une deuxième séquence de recuit à une température comprise entre 950°C et 1100°C, pour générer la précipitation de l’oxygène interstitiel sous forme de micro-défauts et former le substrat support (10) pour la structure (100). Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel le plateau en température du premier traitement thermique a une durée comprise entre 30 secondes et 5 minutes. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la température du plateau du premier traitement thermique est comprise entre 1200°C et 1250°C. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première séquence du deuxième traitement thermique comprend un ou deux plateaux de température : un premier plateau entre 650°C et 750°C, et optionnellement un second plateau autour de 800°C. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre les étapes suivantes : d) la formation d’un empilement comprenant une couche utile en silicium monocristallin disposée sur une couche diélectrique, elle-même disposée sur une face avant du substrat support (10), par une technique de transfert de couches minces, donnant lieu à une structure intermédiaire, e) l’application d’un troisième traitement thermique à la structure intermédiaire, à une température comprise entre 900°C et 1250°C, sous atmosphère neutre ou réductrice, pour former une structure (100) de type SOI. Substrat support (10) en silicium monocristallin issu du procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 à 5, présentant : - une teneur en oxygène interstitiel (Oi) inférieure ou égale à 8,5x10 17 Oi/cm 3 , - une résistivité comprise entre 200 ohm.cm et 1500 ohm.cm, et - une concentration en micro-défauts (BMD) comprise entre 1x10 9 /cm 3 et 3x10 10 /cm 3 . Structure (100) comprenant une couche utile (30) disposée sur une couche diélectrique (20), elle-même disposée sur un substrat support (10) selon la revendication précédente. Structure (100) selon la revendication précédente, dans laquelle la couche utile (30) présente une épaisseur inférieure à 50nm, préférentiellement comprise entre 4nm et 25nm. Structure (100) selon l’une des deux revendications précédentes, dans laquelle la couche diélectrique (20) présente une épaisseur comprise entre 10nm et 150nm. Composant électronique pour applications logiques faible puissance et radiofréquences comprenant au moins un transistor disposé sur et/ou dans la couche utile (30) d’une structure (100) selon l’une des trois revendications précédentes.