Brevet FR3119849A1 — publié le 20220819

L’invention concerne une méthode de configuration pour un procédé d’épitaxie pour former une couche utile sur un substrat receveur, la méthode étant réalisée avant de traiter le substrat receveur, et comprenant : a) la sélection d’un type de substrat d’essai parmi des tranches à base de silicium : - ayant une épaisseur entre 20 % et 40 % inférieure à une épaisseur habituelle pour un diamètre de substrat donné, et/ou - ayant une concentration en oxygène interstitiel inférieure à 10 ppma, et/ou - comprenant un empilement SOI dont la couche mince de silicium a une épaisseur inférieure ou égale à 300 nm ; b) la fixation de conditions de température initiales, définissant des températures à appliquer à (au moins) deux zones du substrat à traiter ; c) la formation de la couche utile sur un substrat d’essai du type sélectionné, en appliquant le procédé d’épitaxie avec les conditions de température initiales ; ; d) la fixation de nouvelles conditions de température en faisant varier les températures à appliquer aux (au moins) deux zones du substrat ; e) la formation de la couche utile sur un nouveau substrat d’essai du type sélectionné, en appliquant le procédé d’épitaxie avec les nouvelles conditions de température ; ; f) la comparaison de la quantité de défauts de lignes de glissement mesurés sur les structures d’essai et la sélection des conditions de température générant le moins de défauts. Figure à publier avec l’abrégé : aucune MÉTHODE DE CONFIGURATION POUR AJUSTER LES CONDITIONS DE TEMPÉRATURE D’UN PROCÉDÉ D’ÉPITAXIE DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne une méthode de configuration pour ajuster les conditions de température afin d’obtenir une contrainte thermique minimale, avant le traitement de substrats receveurs. Cette configuration préliminaire garantit la qualité dudit substrat à la fin du procédé d’épitaxie et garantit une utilisation optimale de l’équipement d’épitaxie associé. CONTEXTE TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Des méthodes d’épitaxie pour faire croître des couches comprenant du silicium sont couramment utilisées dans le domaine des matériaux semi-conducteurs et de la microélectronique. L’équipement associé met habituellement en œuvre des chambres d’épitaxie dans lesquelles l’atmosphère (nature des gaz et pression) et la température sont contrôlées, et dans lesquelles le substrat à traiter est maintenu par un support. Avec l’augmentation du diamètre des substrats traités (200 mm, 300 mm, voire 450 mm) qui s’accompagne d’une densification des composants par substrat, les défauts générés pendant les étapes de fabrication (et ainsi notamment l’épitaxie) doivent être attentivement contrôlés et limités dans la mesure du possible. Des défauts tels que des lignes de glissement sont particulièrement critiques car ils peuvent affecter une grande zone du substrat ; ce sont en règle générale des défauts générés pendant des traitements thermiques à haute température, auxquels appartient la croissance épitaxiale. Il est habituel de déterminer une fenêtre de traitement (en particulier, en relation avec des conditions de température) pour un procédé épitaxial donné, qui consiste d’une manière générale en la formation d’une couche utile sur un substrat receveur : les caractéristiques du substrat receveur à traiter et de la couche utile à former (composition, épaisseur, structure cristalline et qualité) sont définies pour obtenir une structure donnée à la fin du procédé épitaxial. Le traitement d’un substrat receveur dans la fenêtre de traitement permet d’obtenir une structure finale qui est conforme, en termes de caractéristiques dimensionnelles de la couche utile ainsi qu’en termes de qualité globale (la quantité de défauts ne dépassant pas les limites spécifiées), comme illustré sur la . En général, cette fenêtre de traitement est vérifiée périodiquement, en traitant des substrats d’essai entre des lots de plusieurs substrats receveurs. Parfois, la définition de la fenêtre de traitement n’est pas assez précise pour permettre un comportement uniforme de tous les substrats receveurs ; en effet, étant donné que les caractéristiques physiques des substrats receveurs peuvent varier au sein du même lot ou entre des lots successifs, il n’est pas rare d’observer des fluctuations de qualité entre les structures finales, même quand la méthode d’épitaxie a été appliquée de façon identique, dans la fenêtre de traitement. En particulier, des fluctuations de qualité peuvent entraîner l’apparition non contrôlée de lignes de glissement sur certaines structures. En plus de la perte de rendement, de telles fluctuations génèrent des interruptions d’utilisation de l’équipement d’épitaxie pour faire de nouveaux ajustements et ainsi réduisent le temps de disponibilité de l’équipement d’épitaxie. OBJET DE L’INVENTION La présente invention propose une solution pour remédier au problème précité. Elle concerne une méthode de configuration pour un procédé d’épitaxie destiné à former une couche utile sur un substrat receveur dans un équipement d’épitaxie ; la méthode de configuration est réalisée avant de traiter le substrat de réception, dans le but d’ajuster des conditions de température du procédé d’épitaxie pour réduire au minimum une contrainte thermique sur le substrat à traiter. La méthode de configuration assure une reproductibilité élevée du comportement des substrats receveurs après l’application du procédé d’épitaxie, en particulier en ce qui concerne l’absence (ou l’occurrence très faible) de défauts de lignes de glissement sur les structures finales. BRÈVE DESCRIPTION DE L’INVENTION La présente invention propose une méthode de configuration pour un procédé d’épitaxie destiné à former une couche utile sur un substrat receveur dans un équipement d’épitaxie, ladite couche et ledit substrat comprenant du silicium. La méthode de configuration est réalisée avant de traiter le substrat receveur, et comprend : a) la sélection d’un type de substrat d’essai parmi des tranches à base de silicium : - ayant une épaisseur entre 20 % et 40 % inférieure à une épaisseur habituelle pour un diamètre de substrat donné, 725 micromètres et 775 micromètres étant respectivement les épaisseurs habituelles pour des diamètres de 200 mm et 300 mm, et/ou - ayant une concentration en oxygène interstitiel inférieure à 10 ppma selon la norme ASTM 79, et/ou - comprenant un empilement SOI comprenant une couche diélectrique et une couche mince de silicium monocristallin ayant une épaisseur inférieure ou égale à 300 nm ; b) la fixation de conditions de température initiales, lesdites conditions définissant des températures à appliquer à (au moins) deux zones du substrat à traiter dans l’équipement d’épitaxie ; c) la formation de la couche utile sur un substrat d’essai du type sélectionné, en appliquant le procédé d’épitaxie avec les conditions de température initiales, conduisant à l’obtention d’une structure d’essai initiale ; puis la mesure de défauts de lignes de glissement sur ladite structure d’essai initiale ; d) la fixation de nouvelles conditions de température en faisant varier les températures à appliquer aux (au moins) deux zones du substrat, comparativement aux conditions de température initiales ; e) la formation de la couche utile sur un nouveau substrat d’essai du type sélectionné, en appliquant le procédé d’épitaxie avec les nouvelles conditions de température, conduisant à l’obtention d’une nouvelle structure d’essai ; puis la mesure de défauts de lignes de glissement sur ladite nouvelle structure d’essai ; f) la comparaison de la quantité de défauts de lignes de glissement mesurés sur les structures d’essai et la sélection des conditions de température du procédé d’épitaxie générant le moins de défauts de lignes de glissement. Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises individuellement ou dans toute combinaison techniquement réalisable :  les étapes d) et e) sont répétées, une fois ou plusieurs fois, pour d’autres nouvelles conditions de température, avant l’étape f) ;  l’équipement d’épitaxie comprend une pluralité de chambres d’épitaxie, et o les étapes b) et d) sont réalisées en parallèle, pas à la suite, chacune de ces étapes s’appliquant à une chambre d’épitaxie différente, puis o les étapes c) et e) sont réalisées en parallèle, les substrats d’essai initial et nouveau étant disposés dans lesdites différentes chambres ;  les étapes d) et e) sont répétées, une fois ou plusieurs fois, pour d’autres nouvelles conditions de température, après l’étape f) ; puis l’étape f) est répétée ;  les étapes d) et e) sont répétées entre 2 et 5 fois ;  la mesure de défauts de lignes de glissement est réalisée avec un outil optique pour un balayage de surface ;  la quantité de défauts de lignes de glissement est ciblée pour correspondre à une longueur cumulée de lignes de défaut inférieure à 20 mm, de préférence inférieure à 5 mm ;  les conditions de température définissent des températures à appliquer à une zone centrale et à une zone périphérique du substrat à traiter dans l’équipement d’épitaxie ;  les conditions de température définissent un ou plusieurs décalages de température à appliquer entre une zone centrale et trois zones périphériques du substrat à traiter dans l’équipement d’épitaxie ;  la variation des températures à appliquer aux (au moins) deux zones du substrat, entre des conditions de température initiales et de nouvelles conditions de température, est dans la plage de -30 °C à +30 °C ;  le procédé d’épitaxie fait intervenir des températures entre 600 °C et 1 200°C, dans une atmosphère comprenant un gaz choisi entre TCS, DCS, SiH4, SiCl4, Si2H4, Si3H8, GeH4, et à une pression entre un ultravide (vide ultra-poussé) et une pression atmosphérique ;  la couche utile formée pendant le procédé d’épitaxie est en silicium et a une épaisseur entre 0,3 micromètre et 30 micromètres ;  la couche utile formée pendant le procédé d’épitaxie est en silicium-germanium et a une épaisseur entre 50 nanomètres et 1 000 nanomètres. L’invention concerne également une méthode d’épitaxie mettant en œuvre un procédé d’épitaxie destiné à former une couche utile sur un substrat receveur dans un équipement d’épitaxie, ladite couche et ledit substrat comprenant du silicium ; la méthode de configuration susmentionnée est réalisée avant de traiter le substrat receveur, et le substrat receveur est un substrat SOI. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à partir de la description détaillée de l’invention ci-dessous, qui se réfère aux figures ci-jointes parmi lesquelles : La montre une fenêtre de traitement classique pour un procédé d’épitaxie, dans laquelle par exemple les conditions de température sont ajustées en fonction de la défectivité obtenue sur des tranches d’essai ; La représente une carte montrant le niveau de défectivité (défauts de lignes de glissement) d’une structure obtenue à l’étape c) de la méthode de configuration selon l’invention ; La représente une carte montrant le niveau de défectivité d’une structure obtenue après l’étape e) de la méthode de configuration selon l’invention ; La représente une comparaison d’une fenêtre de traitement classique et d’une fenêtre de traitement étroite définie à l’aide de la méthode de configuration selon l’invention ; La représente un exemple de mise en œuvre de la méthode de configuration selon l’invention ; La représente un autre exemple de mise en œuvre de la méthode de configuration selon l’invention. Méthode de configuration pour un procédé d’épitaxie destiné à former une couche utile sur un substrat receveur dans un équipement d’épitaxie, ladite couche et ledit substrat comprenant du silicium, la méthode de configuration étant réalisée avant de traiter le substrat receveur, et comprenant : a) la sélection d’un type de substrat d’essai parmi des tranches à base de silicium : - ayant une épaisseur entre 20 % et 40 % inférieure à une épaisseur habituelle pour un diamètre de substrat donné, 725 micromètres et 775 micromètres étant respectivement les épaisseurs habituelles pour des diamètres de 200 mm et 300 mm, et/ou - ayant une concentration en oxygène interstitiel inférieure à 10 ppma selon la norme ASTM 79, et/ou - comprenant un empilement SOI comprenant une couche diélectrique et une couche mince de silicium monocristallin ayant une épaisseur inférieure ou égale à 300 nm ; b) la fixation de conditions de température initiales, lesdites conditions définissant des températures à appliquer à (au moins) deux zones du substrat à traiter dans l’équipement d’épitaxie ; c) la formation de la couche utile sur un substrat d’essai du type sélectionné, en appliquant le procédé d’épitaxie avec les conditions de température initiales, conduisant à l’obtention d’une structure d’essai initiale ; puis la mesure de défauts de lignes de glissement sur ladite structure d’essai initiale ; d) la fixation de nouvelles conditions de température en faisant varier les températures à appliquer aux (au moins) deux zones du substrat, comparativement aux conditions de température initiales ; e) la formation de la couche utile sur un nouveau substrat d’essai du type sélectionné, en appliquant le procédé d’épitaxie avec les nouvelles conditions de température, conduisant à l’obtention d’une nouvelle structure d’essai ; puis la mesure de défauts de lignes de glissement sur ladite nouvelle structure d’essai ; f) la comparaison de la quantité de défauts de lignes de glissement mesurés sur les structures d’essai et la sélection des conditions de température du procédé d’épitaxie générant le moins de défauts de lignes de glissement. Méthode de configuration selon la revendication précédente, dans laquelle les étapes d) et e) sont répétées, une fois ou plusieurs fois, pour d’autres nouvelles conditions de température, avant l’étape f). Méthode de configuration selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’équipement d’épitaxie comprend une pluralité de chambres d’épitaxie, et dans laquelle : - les étapes b) et d) sont réalisées en parallèle, pas à la suite, chacune de ces étapes s’appliquant à une chambre d’épitaxie différente, puis - les étapes c) et e) sont réalisées en parallèle, les substrats d’essai initial et nouveaux étant disposés dans lesdites différentes chambres. Méthode de configuration selon la revendication 1, dans laquelle : - les étapes d) et e) sont répétées, une fois ou plusieurs fois, pour d’autres nouvelles conditions de température, après l’étape f) ; - puis l’étape f) est répétée. Méthode de configuration selon les revendications 2 à 4, dans laquelle les étapes d) et e) sont répétées entre 2 et 5 fois. Méthode de configuration selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la mesure des défauts de lignes de glissement est réalisée avec un outil optique pour un balayage de surface. Méthode de configuration selon la revendication précédente, dans laquelle la quantité de défauts de lignes de glissement est ciblée pour correspondre à une longueur cumulée de lignes de glissement inférieure à 20 mm, de préférence inférieure à 5 mm. Méthode de configuration selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les conditions de température définissent des températures à appliquer à une zone centrale et à une zone périphérique du substrat à traiter dans l’équipement d’épitaxie. Méthode de configuration selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle les conditions de température définissent un ou plusieurs décalages de température à appliquer entre une zone centrale et trois zones périphériques du substrat à traiter dans l’équipement d’épitaxie. Méthode de configuration selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la variation des températures à appliquer aux (au moins) deux zones du substrat, entre des conditions de température initiales et de nouvelles conditions de température, est dans la plage de -30 °C à +30 °C. Méthode de configuration selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le procédé d’épitaxie fait intervenir des températures entre 600 °C et 1 200°C, dans une atmosphère comprenant au moins un gaz choisi entre TCS, DCS, SiH 4 , SiCl 4 , Si 2 H 4 , Si 3 H 8 , GeH 4 , et à une pression entre un ultravide et une pression atmosphérique. Méthode de configuration selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la couche utile formée pendant le procédé d’épitaxie est en silicium et a une épaisseur entre 0,3 micromètre et 30 micromètres. Méthode de configuration selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle la couche utile formée pendant le procédé d’épitaxie est en silicium-germanium et a une épaisseur entre 50 nanomètres et 1 000 nanomètres. Méthode d’épitaxie mettant en œuvre un procédé d’épitaxie pour former une couche utile sur un substrat receveur dans un équipement d’épitaxie, ladite couche et ledit substrat comprenant du silicium, la méthode de configuration selon l’une quelconque des revendications précédentes étant réalisée avant de traiter le substrat receveur, le substrat receveur étant un substrat SOI.