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Timestamp: 2019-05-24 11:47:06+00:00
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FR2844634A1 - Active layer formation method in e.g. silicon germanium on insulator structure, involves supplying energy to relax elastic strains in strained layer of wafer, and removing portion of wafer on opposite side of relaxed strained layer - Google Patents
Active layer formation method in e.g. silicon germanium on insulator structure, involves supplying energy to relax elastic strains in strained layer of wafer, and removing portion of wafer on opposite side of relaxed strained layer Download PDF
FR2844634A1
FR2844634A1 FR0211543A FR0211543A FR2844634A1 FR 2844634 A1 FR2844634 A1 FR 2844634A1 FR 0211543 A FR0211543 A FR 0211543A FR 0211543 A FR0211543 A FR 0211543A FR 2844634 A1 FR2844634 A1 FR 2844634A1
FR0211543A
FR2844634B1 (en
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A region of perturbation (3) is formed on a supporting substrate (1) of wafer containing a strained layer, at a defined depth to form structural perturbations. Energy is supplied to cause relaxation of elastic strains in the strained layer. A portion of the wafer on the opposite side of the relaxed strained layer (2'), is removed such that the remaining portion of wafer constitutes the active layer. Independent claims are also included for the following: (1) wafer; and (2) semiconductor structure.
i La présente invention concerne la formation d'une couche utile à partir i The present invention relates to forming a useful layer from
d'une plaquette, la plaquette comprenant un substrat et une couche contrainte choisis respectivement parmi les matériaux cristallins pour une application en of a wafer, the wafer comprising a substrate and a strained layer chosen respectively from crystalline materials for an application in
microélectronique, en optique ou en optoélectronique. microelectronics, optics or optoelectronics.
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 It says that a layer is "relaxed" if the crystalline material which constitutes it has a lattice parameter substantially identical to its nominal lattice parameter, that is to say the lattice parameter of the material in its form
massive à l'équilibre. mass at equilibrium.
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 Conversely, called layer "constraint" any layer of a crystalline material 10 whose crystal structure is constrained elastically in tension or in compression during crystal growth, such as epitaxy, requiring its lattice parameter to be substantially different from the lattice parameter
nominal de ce matériau. Nominal this material.
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 It is sometimes useful or advantageous to form in the same wafer 15 a layer of a first crystalline material on a substrate of a second crystalline material respectively having different nominal lattice parameters, while keeping its crystal structure at least partially relaxed
et/ou sans trop de défauts cristallographiques. and / or without much of crystallographic defects.
A cet effet, il est connu d'intercaler une couche tampon entre le substrat 20 et la couche formée. For this purpose, it is known to interpose a buffer layer between the substrate 20 and the layer formed.
Dans cette configuration, une " couche tampon " s'entend comme une couche de transition adaptant le paramètre de maille de la couche formée avec In this configuration, a "buffer layer" is understood as a transition layer adapting the lattice parameter of the layer formed with
celui du substrat. that of the substrate.
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 To this end, such a buffer layer may have a composition varying 25 gradually in thickness, the gradual variation of components of the buffer layer then being directly associated with a gradual variation of its lattice parameter between the respective lattice parameters of the substrate and
la couche formée. the formed layer.
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 It may also have a more complex form such as a composition change floating rate, a rate of sign reversal or jumps
discontinus de composition. batch composition.
L'élaboration d'une telle composition variable dure dans le temps et est souvent complexe à mettre en oeuvre. The development of such a variable composition lasts over time and is often complex to implement. D'autre part, pour minimiser sa densité de défauts cristallographiques, l'épaisseur d'une couche tampon est habituellement importante, typiquement Moreover, to minimize its density of crystallographic defects, the thickness of a buffer layer is usually large, typically
comprise entre un à plusieurs micromètres. between one to several micrometers.
La réalisation d'une telle couche tampon induit donc une mise en oeuvre 10 souvent longue, difficile et coteuse. The realization of such a buffer layer induces an implementation 10 often long, difficult and 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 Another relaxation technique of elastic strains in a formed layer giving a similar result with substantially less implementation requirement is given by B. Hollander et al., Particularly in the document entitled "Strain relaxation of pseudomorphic Sii-xGex / Si (100) heterostructures 15 after hydrogen or helium ion implantation for manufacturing virtual substrate "(in Nuclear Instruments and Methods in Physics Research and
B 175-177 (2001) 357 - 367). B 175-177 (2001) 357-367).
Le procédé décrit concerne une relaxation d'une couche en SiGe The process described relates to a relaxation of a SiGe layer
contrainte en compression, cette couche étant formée sur un substrat en Si. stress in compression, this layer being formed on an Si substrate.
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 The technique employed comprises a hydrogen ion implantation or helium across the surface of the strained layer in the Si substrate to
une profondeur déterminée. a determined depth.
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 A crystalline perturbation created by the ion implantation and located in a thickness of the Si substrate lying between the implantation region and the SiGe layer 25 causes some relaxation heat treatment under
de la couche de SiGe. of the SiGe layer.
Cette technique permet donc, par une simple implantation atomique ou This technique, therefore, for a simple atomic implantation or
moléculaire dans le substrat, de réaliser une couche formée relaxée ou pseudorelaxée sans couche tampon intermédiaire. molecular in the substrate, to produce a layer without relaxed or pseudorelaxée intermediate buffer layer.
Cette technique semble donc moins longue, plus facile à mettre en This technique seems shorter, easier to
oeuvre et moins coteuse que celle incluant la formation d'une couche tampon. work and less than coteuse including forming a buffer layer.
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. One advantage of such a technique would subsequently integrate this relaxed or pseudo-relaxed layer in a structure for component manufacturing, especially for electronics and optoelectronics. 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; The object of the present invention is to achieve this layer integration by providing in a first aspect a method for forming a useful layer from a wafer, the wafer comprising a support substrate and a strained layer chosen respectively from 10 crystalline materials for an application in microelectronics, in optics or in optoelectronics, characterized in that it comprises the following steps: (a) formation in the supporting substrate of a disturbance zone at a given depth capable of forming structural perturbations ; (b) apport d'énergie pour provoquer une relaxation au moins relative des contraintes élastiques dans la couche contrainte; (B) supply of energy to cause at least relative relaxation of elastic strains in the strained layer; (c) enlèvement d'une partie de la plaquette du côté opposé à la couche (C) removing a portion of the wafer on the side opposite the layer
contrainte relaxée, la couche utile étant la partie restante de la plaquette. constraint relaxed, the useful layer being the remaining portion of the wafer.
Selon un premier aspect préféré du procédé de recyclage selon 20 l'invention, la zone de perturbation est formée par implantation d'espèces atomiques. According to a first preferred aspect of the recycling method according to 20 the invention, the perturbation region is formed by implanting atomic species. Selon un deuxième aspect, l'invention propose une application dudit In a second aspect, the invention provides an application of
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. method of forming a useful layer, realization of a semiconductor on insulator structure, the thickness of the semiconductor structure 25 comprising the useful layer formed.
Selon un troisième aspect, l'invention propose des plaquettes In a third aspect, the invention provides platelets
donneuses de couche mince par prélèvement et une structure réalisée. thin layer donor by sampling and a completed structure.
D'autres aspects, buts et avantages, de la présente invention Other aspects, objects and advantages of the present invention
apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée en référence aux 30 figures suivantes: appear better on reading the detailed description with reference to the following 30 figures:
La figure 1 représente les différentes étapes d'un procédé selon l'invention. 1 shows the different steps of a method according to the invention. La figure 2 représente une plaquette selon l'invention à partir de laquelle 2 shows a wafer according to the invention from which
sera prélevée une couche utile. will be charged a useful layer.
La figure 3 représente une autre plaquette selon l'invention à partir de Figure 3 shows another wafer according to the invention from
laquelle sera prélevée une couche utile. which will be charged a useful layer.
La présente invention fait intervenir: une plaquette source dans laquelle sera formée une couche utile et comprenant: - un substrat support; The present invention involves: a source wafer in which a useful layer will be formed and comprising: - a support substrate; et une couche contrainte sur le substrat support; and a strained layer on the supporting substrate;
* un substrat récepteur formant support à la formation de la couche utile. * A receiver supporting substrate to the formation of the useful layer.
On appellera ici et de manière générale " couche utile " la partie de la 15 plaquette source étant formée sur le substrat récepteur. here be called and generally "useful layer" portion 15 of the source wafer being formed on the receiving substrate.
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 A main object of the present invention comprises forming a useful layer relaxed or pseudo-relaxed on the receiving substrate from the source wafer, the useful layer being at least partially in the
couche contrainte de la plaquette source. strained layer of the source wafer.
La couche contrainte avait auparavant été relaxée ou pseudo-relaxée The strained layer had previously been relaxed or pseudo-relaxed
sans couche tampon. without buffer layer.
En référence à la figure la, est représentée une plaquette source 10 Referring to Figure la, shown is a source wafer 10
La plaquette 10 est constituée d'un substrat support 1 et d'une couche 25 contrainte 2. The wafer 10 consists of a supporting substrate 1 and a layer 2 25 constraint.
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 In a first configuration of the substrate support 1, the latter is a pseudo-susbtrat comprising an upper layer of a crystalline material (not shown in Figure 1), such a semiconductor material, having an interface with the strained layer 2 and having a first parameter
maille au niveau de son interface avec la couche contrainte 2. mesh at its interface with the strained layer 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. The first lattice parameter of the upper layer is advantageously the nominal lattice parameter of the material constituting it so that the latter is in a relaxed state. 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 The upper layer furthermore has a sufficiently large thickness to be able to impose its lattice parameter in the strained layer 2 overlying, without the latter not substantially influence the
structure cristalline de la couche supérieure du substrat support 1. crystalline structure of the upper layer of the substrate support 1.
Dans une deuxième configuration du substrat support 1, ce dernier est In a second configuration of the substrate support 1, the latter is
constitué du seul matériau cristallin ayant le premier paramètre de maille. consisting of single crystalline material having the first lattice parameter.
Quelle que soit la configuration choisie pour le substrat support 1, ce dernier a avantageusement une structure cristalline avec une densité de Whatever the configuration chosen for the supporting substrate 1, the latter advantageously has a crystal structure with a density of
défauts structuraux, telles que des dislocations, faibles. structural defects, such as dislocations, low.
Dans une autre configuration avantageuse, le substrat support 1 est monocristallin. In another advantageous configuration, the supporting substrate 1 is monocrystalline. Dans une première configuration de la couche contrainte 2, cette dernière n'est constituée que d'une seule épaisseur d'un matériau cristallin tel In a first configuration of the strained layer 2, the latter consists only of a single thickness of a crystalline material such
un matériau semiconducteur. a semiconductor material.
Le matériau choisi pour constituer cette couche contrainte 2 a un deuxième paramètre de maille nominal qui est sensiblement différent du The material chosen for forming this strained layer 2 has a second nominal lattice parameter that is substantially different from the
premier paramètre de maille. first lattice parameter.
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 The strained layer 2 formed is then forced elastically in compression or in tension by the substrate support 1, i.e. it is 25 strain having a substantially different lattice parameter of the nominal lattice parameter of the constituent material, and therefore to have a parameter
maille voisin du premier paramètre de maille. neighboring cell of the first lattice parameter.
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. Advantageously, the material chosen for forming this strained layer 2 has a second nominal lattice parameter that is substantially greater than the first lattice parameter, and is then forced under compression. La couche contrainte 2 a en outre avantageusement une composition The strained layer 2 furthermore advantageously has a composition
d'éléments atomiques sensiblement constante. substantially constant atomic elements.
Dans une deuxième configuration de la couche contrainte 2, cette dernière est constituée de plusieurs épaisseurs de matériaux, chaque épaisseur In a second configuration of the strained layer 2, the latter consists of several thicknesses of materials, each thickness
étant constituée d'un matériau cristallin tel un matériau semiconducteur. being made of a crystalline material such as a semiconductor material.
Chaque épaisseur de matériau de la couche contrainte 2 a en outre Each thickness of the strained layer 2 of material further has
avantageusement une composition d'éléments atomiques sensiblement 10 constante. preferably a composition of atomic elements 10 substantially constant.
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. The material thickness of the strained layer 2 directly adjacent to the interface with the support substrate 1 then substantially has the same properties as those of a strained layer 2 according to the first 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. In all cases, the strained layer 2 has a general structure in strained material, but can also contain one or more thicknesses of relaxed material which have a cumulative thickness very much less than that of the strained layer 2, so that the latter retains a state generally constrained. 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; The advantage of having a thin thickness of relaxed material in the strained layer 2 may be at least one of the following: - constitute at least a portion of the active layer to be formed on the receiving substrate in order to achieve certain material properties; - 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; - constitute a stop layer to selective removal of material 25 set out by means of selective removal of material, such as selective chemical etching carried out by an etching solution, in particular to preserve an adjacent layer of the material removal; - 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. - having a material removal can be implemented by means of selective removal of material, such selective etching, substantially larger than an adjacent layer, the latter then representing a stop layer for the removal of selective material, thus being protected from the material removal. Une épaisseur de matériau relaxé pourra aussi combiner plusieurs de A thickness of relaxed material may also combine several of
ces fonctions, et avoir d'autres fonctions. these functions and have other functions.
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 Whatever the chosen configuration for the strained layer 2, the latter is advantageously formed on the substrate support 1 10 by crystal growth, such as epitaxy using known techniques such as CVD and MBE techniques (abbreviations for respective "Chemical
Vapor Deposition " et " Molecular Beam Epitaxy "). Vapor Deposition "and" 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 To obtain such a strained layer 2 without too many crystallographic defects, such as point defects or 15 extended defects such as dislocations, it is advantageous to choose the crystalline material constituting the support substrate 1 and the strained layer 2 (in the vicinity its interface with the support substrate 1) so that they have a difference between their first and second lattice constants
nominaux respectifs suffisamment faible. sufficiently low respective nominal.
Par exemple, cette différence de paramètre de maille est typiquement comprise entre environ 0,5 % et environ 1,5 %, mais peut aussi présenter des For example, this difference in lattice parameter is typically between about 0.5% and about 1.5%, but may also have
valeurs plus importantes. most important values.
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. For example, in the materials IV - IV, Ge has a nominal lattice parameter greater by about 4.2% than that of Si, and therefore SiGe with 30% Ge 25 has a higher nominal lattice parameter about 1.15% to that of so. D'autre part, il est préférable que la couche contrainte 2 ait une Moreover, it is preferable that the strained layer 2 has a
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). substantially constant thickness, so that it has substantially constant intrinsic properties and / or to facilitate future bonding with the receiving substrate 30 5 (as shown in 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 To prevent relaxation of the strained layer 2 or occurrence of internal stresses of plastic type, the thickness thereof must
outre rester inférieure à une épaisseur critique de contrainte élastique. Furthermore remain less than a critical thickness of elastic stress.
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. This critical thickness of elastic stress principally depends 5 of the material chosen for the strained layer 2 and of said lattice constant difference with the substrate support 1.
L'homme du métier se référera à l'état de la technique pour connaître la The skilled person will refer to the state of the art to determine the
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. value of the critical thickness of elastic stress of the material it uses to the strained layer 2 formed on the material used for the substrate support 1 10.
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 Once formed, the strained layer 2 therefore has a substantially close lattice parameter to that of its growth substrate 1 and has then
des contraintes élastiques internes en compression ou en tension. internal elastic stresses in compression or in 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 Referring to Figure lb, and once the wafer 10 comprising the strained layer 2 formed 15 is formed in the support substrate 1 a perturbation region 3 to a predetermined depth, the disturbance zone 3 and
couche contrainte 2 délimitant sensiblement une couche de transition 4. strained layer 2 substantially defining a transition layer 4.
Une zone de perturbation 3 se définit comme une zone présentant des A perturbation region 3 is defined as an area having
contraintes internes susceptibles de former des perturbations structurelles dans 20 les parties environnantes. internal stresses able to form structural perturbations in the surrounding parts 20.
Cette zone de perturbation 3 est avantageusement formée sur This disturbance zone is advantageously formed of 3
sensiblement toute la surface du substrat support 1. substantially the entire surface of the supporting substrate 1.
Cette zone de perturbation 3 est avantageusement et globalement This disturbance zone 3 is advantageously and overall
formée parallèlement à la surface du substrat support 1. formed parallel to the surface of the support substrate 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 A method for forming such an embrittlement zone 3 comprises an implantation of atomic species in the support substrate 1 at said defined depth, with an implant energy and dosage of
espèces atomiques déterminés. determined atomic species.
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. In one particular implementation of the implantation, 30 implanted atomic species comprise hydrogen and / or helium.
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 Such perturbation region 3 formed by implantation then comprises internal stresses, or even crystallographic defects, exerted by the atomic species implanted on the crystalline network adjacent to the area
de perturbation 3. Disruption 3.
Ces contraintes internes sont alors susceptibles de créer des These internal stresses are then likely to create
perturbations cristallographiques dans la partie de la plaquette 10 susjacente. crystallographic disturbances in the part of the wafer 10 overlying.
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; In particular for this purpose, is carried out advantageously suitable and appropriately parameterized treatment for: ò help with the appearance of perturbations in the transition layer 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; 10. to move these perturbations in the transition layer 4 of the zone of weakness 3 towards the interface with the strained layer 2; et provoquer une relaxation au moins relative de la couche contrainte and cause relaxation at least relative to the strained layer
2 suite à l'apparition et au déplacement des perturbations. 2 after the appearance and the displacement of disturbances.
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 The main objective of such treatment is to cause at least relative relaxation of the stresses in the strained layer 2 to
former une couche contrainte relaxée 2'. form a relaxed strained layer 2 '.
Un traitement thermique est ainsi avantageusement mis en oeuvre afin A heat treatment is thus advantageously implemented to
de, s'il est convenablement paramétré, créer un apport énergétique suffisant 20 pour provoquer ces modifications structurelles. for, if properly configured, create a sufficient energy intake 20 to cause these structural changes.
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. This latter heat treatment must in particular be carried out at a substantially lower temperatures or at a critical temperature beyond which a significant number of implanted atomic species would be degassed. A partir des contraintes internes dans la zone de fragilisation 3 on crée From the internal stresses in the weakened zone 3 is created
ainsi des perturbations cristallographiques locales. and local crystallographic disturbances.
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 Primarily for reasons of minimizing elastic energy in the strained layer 2, these perturbations appear in the transition layer 4 to move toward the interface between the transition layer 4 and the strained layer 2, according to the defined route by plans
cristallographiques particuliers. particular crystallographic.
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 Arrivals at the interface between the transition layer 4 and the strained layer 2, these perturbations then cause at least 5 relative relaxation of elastic strains in the strained layer 2, these relaxed stresses being principally lattice mismatch stresses between the parameters respective nominal lattice of the strained layer material
2 et de celui du substrat support 1. 2 and that of the substrate 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 These relaxation of elastic strains in the strained layer 2 10 are mostly accompanied by the appearance of crystalline perturbations in the periphery of the strained layer 2, and which may arise for example in the form of dislocations constraints parametric difference
au niveau de l'interface et de marches atomiques au niveau de la surface libre. at the interface and atomic steps at the free surface.
Cependant, la relaxation de la couche contrainte 2 peut aussi 15 s'accompagner d'apparition de défauts cristallins de type inélastique dans However, relaxation of the strained layer 2 may also 15 be accompanied by occurrence of crystal defects inelastic type in
l'épaisseur de celle-ci, telles que des dislocations traversantes. the thickness thereof, such as through dislocations.
Des traitements adaptés peuvent alors être mis en oeuvre pour diminuer Suitable treatments can then be used to decrease
le nombre de ces défauts. the number of these defects.
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 One can for example implement an appropriate treatment 20 enables to increase the dislocation density to be between two limiting values, the two limiting values ​​defining an interval of density
de dislocations dans lequel au moins une partie des dislocations s'annihile. dislocations wherein at least a portion of the dislocations is annihilated.
A cet effet, on pourra mettre en oeuvre un traitement thermique adapté For this purpose, it is possible to implement a suitable heat treatment
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. the material used such as that used advantageously during the formation 25 perturbations in the transition layer 4 discussed above.
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. In all cases, a relaxed layer finally obtained or pseudorelaxée 2 'whose nominal lattice parameter is substantially different from the nominal lattice parameter of the growth substrate 1, without an intermediate buffer layer. il On peut cependant trouver dans la couche contrainte relaxée 2' une ou however it can be found in the relaxed strained layer 2 'or a
plusieurs épaisseurs de matériau contraint élastiquement. several layers of material elastically constrained.
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 These thicknesses of material were comprised in the strained layer 2 before the elastic relaxation of the latter, with a substantially different lattice parameter of the rest of the strained layer 2. Such thicknesses of material were for example originally
relaxées, tel que décrit plus haut dans la description de la deuxième relaxed, as described above in the description of the second
configuration de la couche contrainte 2. configuring constrained layer 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 During the overall stress relaxation layer 2, these 10 material thicknesses then undergo elastic stresses from the material
environnant se relaxant, et deviennent ainsi contraintes. surrounding relaxing, and thus become constraints.
Ces épaisseurs de matériaux doivent cependant avoir une épaisseur These thicknesses of materials, however, must have a thickness
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. cumulative much lower than that of the strained layer 2, so that the latter retains an overall relaxed or pseudo-relaxed state after the step 15 of elastic relaxation.
En référence à la figure lc, un substrat récepteur 5 est rapporté à la Referring to Figure lc, a receiver 5 is based on the substrate
surface de la plaquette 10 du côté de la couche contrainte relaxée 2'. surface of the wafer 10 on the side of the relaxed strained layer 2 '.
Le substrat récepteur 5 constitue un support mécanique suffisamment The receptor substrate 5 constitutes a mechanical support sufficiently
rigide pour soutenir la couche utile à former, et la protéger d'éventuelles 20 contraintes mécaniques venues de l'extérieur. rigid to support the useful layer to form and protect it from possible mechanical stress 20 from outside.
Ce substrat récepteur 5 peut être par exemple en silicium ou en quartz This receptor substrate 5 may for example be made of silicon or quartz
ou en d'autres types de matériaux. or other types of materials.
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 It is reported the receiver 5 by bringing it into intimate contact with the substrate wafer 10 and by operating a bonding, wherein 25 is carried out advantageously a molecular bonding between the receiver 5 and the substrate
plaquette 10. wafer 10.
Cette technique de collage, ainsi que des variantes, est notamment décrite dans le document intitulé " Semiconductor Wafer Bonding " (Science This bonding technique, and variations, is particularly described in the document entitled "Semiconductor Wafer Bonding" (Science
and technology, Interscience Technology) par QY Tong, U. Gôsele et Wiley. and technology, Interscience Technology) by QY Tong, U. Gösele and 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. The bonding is accompanied, if necessary, appropriate treatment of the respective surfaces to be bonded in advance and / or a supply of thermal energy. Ainsi, par exemple, un traitement thermique mis en oeuvre pendant le collage permet de solidifier les liaisons de collage. Thus, for example, a heat treatment carried out during bonding allows to solidify the glue bonds. Le collage peut aussi être renforcé par une couche de collage intercalée Bonding can also be reinforced by a bonding layer interposed
entre la plaquette 10 et le substrat récepteur 5. between the wafer 10 and the receiving substrate 5.
Cette couche de collage est appliquée sur au moins une des deux This bonding layer is applied to at least one of the two
surfaces à coller. bonding surfaces.
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 Silicon oxide (also called silica or SiO2) is a material that can be chosen for producing such a bonding layer, its implementation can be implemented by oxide deposition or by thermal oxidation or
par toute autre technique. by any other 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. A surface finishing operation before and / or after bonding 15 may be implemented, such as etching, chemical mechanical polishing CMP, heat treatment or any other smoothing technique.
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 Once the receiving substrate 5 bonded, it implements a removal of a portion of the wafer 10 on the opposite side to the relaxed strained layer
2', la couche utile 6 étant la partie restante de la plaquette 10. 2 ', the useful layer 6 being the remaining portion of the wafer 10.
Plusieurs techniques d'enlèvement de matière connues peuvent être mises en oeuvre: Une première technique d'enlèvement de matière, appelée Smartcute, Several techniques known material removal can be implemented: A first material removal technique called 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: known to those skilled in the art (and which we can find descriptions in a number of books about 25 wafers reduction techniques) includes:
* 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; * Implantation, before bonding with the receiving substrate 5, atomic species (such as hydrogen or helium ions) for forming a zone of weakness at a depth close to the depth of 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 then supplying energy, after bonding, to the zone of weakness, such as heat treatment and / or mechanical, energy input or other to realize a detachment of the wafer 10 in two
parties au niveau de la zone de fragilisation. portions at the zone of weakness.
De façon avantageuse, on soumet la plaquette 10 à un traitement thermique pendant ou après implantation pour d'avantage fragiliser la zone de fragilisation. Advantageously, the wafer 10 is subjected to a heat treatment during or after implantation of advantage for weakening the weakened zone. Dans un premier mode de mise en oeuvre de cet enlèvement de In a first embodiment of this removal
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'. material, the embrittlement zone is formed between the support substrate 1 and the relaxed strained layer 10 2 ', or in the relaxed strained layer 2'.
Dans un deuxième mode de mise en oeuvre de cet enlèvement de In a second embodiment of this removal
matière, la zone de fragilisation est formée dans le substrat support 1. material, the embrittlement zone is formed in the substrate support 1.
La zone de fragilisation peut être formée pendant ou après la formation The zone of weakness may be formed during or after the formation
de la couche de perturbation 3. of the perturbation layer 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 In the particular case of said second embodiment of material removal and in the case of formation of a transition layer 4 by forming a perturbation region 3, it can form the zone of weakness substantially same location as the interference zone 3, by using substantially the same techniques such that 20 atomic species implantation at a predetermined energy and a
dosage déterminé des espèces. determined dosage of species.
Dans ce dernier cas particulier, on pourrait mettre en oeuvre la formation de la zone de fragilisation sensiblement simultanément à la formation de la In the latter particular case, one could implement the formation of the embrittlement zone substantially simultaneously with the formation of the
zone de perturbation 3. disturbance zone 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 the wafer could be further subjecting 10 to a heat treatment during or after implantation which would function as double advantage of weakening the weakened zone and relax advantage of the layer
contrainte 2. 2 constraint.
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 a weakened zone is thus formed which would have the double function of weakening the supporting substrate 1 to its level and to relax the layer
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 A second material removal technique comprises a 5. formation in the wafer 10 of a weak interface by forming at least one porous layer by anodization, by implanting atomic species, or by any other porosification technique, such as described for example in EP
0 849 788 A2. 0849788 A2.
* un apport d'énergie à la couche fragile, tel qu'un traitement mécanique, ou autre apport d'énergie, pour réaliser un détachement * A supply of energy to the weak layer, such as a mechanical treatment, or another supply of energy to realize a detachment
de la plaquette 10 en deux parties au niveau de la couche fragile. of the wafer 10 in two portions at the fragile layer.
Dans un premier mode de mise en oeuvre de cet enlèvement de In a first embodiment of this removal
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'. material, the fragile layer is formed between the support substrate 1 and the relaxed strained layer 15 2 ', or in the relaxed strained layer 2'.
matière, la couche fragile est formée dans le substrat support 1. material, the fragile layer is formed in the substrate 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 To form a weak layer within the supporting substrate 1, the porous layer is advantageously formed on a slice of a single crystal material 20, then a second growth is conducted on the porous layer
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. a layer of non-porous crystalline material having substantially the same lattice parameter as that of the wafer, the support substrate 1 then consists of the wafer, the porous layer and the Si layer non-porous.
La première et la deuxième techniques d'enlèvement de matière, non 25 limitatives, permettent de retirer rapidement et en bloc une partie importante de The first and second technical material removal, not 25 limiting, enable withdraw quickly and block an important part of
la plaquette 10. the wafer 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. They also allow to reuse the removed portion of the wafer 10 in another process, such a method according to the 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 Thus, a reformation of a strained layer 2 and a possible part of the support substrate 1 and / or other layers may be carried out, of
préférence après un polissage de la surface du substrat support 1. preferably after polishing the surface of the support substrate 1.
Une troisième technique connue consiste à mettre en oeuvre un enlèvement de matière chimique et/ou mécano-chimique. A third known technique consists in carrying out a chemical removal of material and / or chemical-mechanical. On peut par exemple mettre en oeuvre des gravures éventuellement sélectives des matériaux de la plaquette donneuse 10 à retirer, selon un One can for example implement optionally selective etching of the materials of the donor wafer 10 to remove, according to a
procédé de type " etch-back ". process 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 This technique consists in etching the wafer 10 "from behind", that is 10 to say from the free face of the support substrate 1, to retain the end of
partie de la plaquette 10 que l'on souhaite garder sur le substrat récepteur 5. portion of the wafer 10 that it is desired to keep on the receiving substrate 5.
Des gravures par voie humide mettant en oeuvre des solutions de wet prints implementing solutions
gravure adaptées aux matériaux à enlever peuvent être mises en oeuvre. engraving adapted to the material to be removed can be implemented.
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. dry prints can also be implemented in 15 to remove material, such as engravings plasma or spraying. La ou les gravures peuvent en outre être seulement chimiques ou The engravings or can also be only chemical or
électroch imiques ou photoélectrochimiques. électroch imiques or photoelectrochemical.
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. The one or more prints can be preceded or followed by mechanical attack 20 of the wafer 10, as lapping, polishing, mechanical etching or sputtering of atomic species.
La ou les gravures peuvent être accompagnées d'une attaque mécanique, tel qu'un polissage éventuellement combiné avec une action The engravings or may be accompanied by mechanical attack, such as a polishing possibly combined with an action
d'abrasifs mécaniques dans un procédé CMP. mechanical abrasives in a CMP process.
La partie de la plaquette 10 que l'on souhaite retirer peut ainsi être The portion of the wafer 10 that it is desired to remove may thus be
entièrement enlevée par unique voie chimique ou par voie mécano-chimique. completely removed by single chemically or mechanically chemically.
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 In a first mode of implementing this material removal, or the engravings are implemented so as to retain the
plaquette 10 qu'au moins une partie de la couche contrainte relaxée 2'. wafer 10 at least a portion of the relaxed strained layer 2 '.
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'. material, or the prints are carried out so as to retain the wafer 10 a portion of the support substrate 1 and the relaxed strained layer 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. This third technique particular to preserve good 5 surface quality and thickness uniformity of the strained layer 2 having been obtained at its crystal growth.
Ces trois techniques sont proposées à titre d'exemple dans le présent These three techniques are proposed as an example in this
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. document, but in no way constitute a limitation, the invention extending to all types of techniques suitable for removing material from a wafer 10 10 Under the method of the invention.
Quelle que soit la technique d'enlèvement de matière choisie parmi ces Whatever the material removal technique selected from these
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. three techniques or from other known techniques, a step of finishing the surface of the active layer is advantageously carried out, such as optionally selective chemical etching, CMP polishing, a 15 heat treatment or any other smoothing technique .
Dans le cas particulier o il reste une partie du substrat support 1 après In the particular case where there remains a part of the support substrate 1 after
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'. implementation of one of these techniques, and if it is not desired to retain this residual layer of the carrier substrate 1 can advantageously implement a finishing step comprising selective etching of the remaining part 20 of the support substrate 1 screw screw the strain relaxed layer 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 can then be obtained in the latter particular case a relaxed strained layer 2 'homogeneous in thickness and / or with a good surface finish, preventing a significant occurrence of defects, such as areas
écrouies, comme c'est quelquefois le cas d'une finition mécanique. work-hardened, as is sometimes the case with mechanical finishing.
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 2 homogeneous in thickness and / or with a good surface finish by carrying out selective etching on the relaxed strained layer 2 'can also then obtain a portion of the relaxed strained layer, the latter
comprenant une couche d'arrêt à la gravure mise en oeuvre. comprising a stop layer for etching implemented.
Ces deux dernières finitions mettant en oeuvre des gravures sélectives sont particulièrement avantageuses dans les cas o on souhaite obtenir au final These two finishes implementing selective etching are particularly advantageous in cases where one wishes to obtain the final
des couches contraintes relaxées 2' très fine. strained layers of relaxed 2 'very 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. In all cases, there is obtained the final structure 20 comprising the receiving substrate 5 5, an active layer 6 and optionally an inserted bonding layer.
Dans un premier mode de mise en oeuvre d'enlèvement de matière, on In a first embodiment of material removal, is
ne conserve qu'au moins une partie de la couche contrainte relaxée 2'. retains at least a portion of the relaxed strained layer 2 '.
La couche active 6 est alors constituée d'au moins la partie de la 10 couche contrainte relaxée 2'. The active layer 6 then consists of at least the portion of the relaxed strained layer 2 10.
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 In a second mode of implementation of removal of material, is stored only part of the support substrate 1 and the strained layer
relaxée 2'. 2 relaxed.
La couche active 6 est alors constituée de la partie du substrat support 15 1 conservée et de la couche contrainte relaxée 2'. The active layer 6 then consists of the portion of the support substrate 15 January conserved and relaxed strained layer 2 '.
Dans ce cas, la partie restante du substrat support 1 peut être à son In this case, the remaining part of the support substrate 1 may be in its
tour contrainte au moins en partie par la couche contrainte relaxée 2' sousjacente. round stress at least in part by the relaxed strained layer 2 'underlying.
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 In a particular mode of use of the structure 20, one or more crystal growth 20 bit (s) may be (s) implemented on the
structure 20. structure 20.
La structure finale achevée, on peut éventuellement mettre en oeuvre The completed final structure, can optionally be used
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. a finishing step, such as finishing treatments, such as annealing to solidify advantage of the bonding of the useful layer interface 6 25 VSLAs the receiving substrate 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) In a particular mode of use of the structure 20, and whatever the structure 20 obtained, one or more epitaxial bit (s) may be (s)
en oeuvre sur la plaquette 10. implemented on the wafer 10.
Dans la suite de ce document, on donne quelques exemples de matériaux pouvant constituer les structures concernées par la mise en oeuvre In the remainder of this document, we give a few examples of materials that may constitute the structures involved in the implementation
d'un procédé selon l'invention. a method according to the invention.
On regardera en particulier des couches en matériaux de type Si et SiGe. Particularly look like materials layered Si and SiGe. Comme expliqué auparavant, le SiGe à 30% de Ge a un paramètre de As explained earlier, the SiGe 30% Ge has a parameter
maille nominal autour de 1 % plus important que celui du Si. Nominal mesh around 1% larger than Si.
Une couche contrainte 2 en SiGe ayant une concentration déterminée A strained layer 2 of SiGe having a defined concentration
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. Ge and formed on a support substrate 1 of Si can therefore be concerned by 10 the implementation of a method according to the invention.
Exemple 1: En référence à la figure la, on traite le cas o la plaquette comprend: e un substrat support 1 en Si; Example 1: Referring to Figure la, is treated the case where the wafer comprises: e a support substrate 1 of Si; et o 15. une couche contrainte 2 en SiGe ayant une concentration en Ge déterminée, avec une épaisseur inférieure à une épaisseur critique o 15. and a strained layer 2 of SiGe having a Ge concentration determined, with a thickness less than a critical thickness
de fin de contrainte (discutée plus haut). End constraint (discussed above).
La couche contrainte 2 en SiGe a une concentration typique en Ge The strained layer 2 of SiGe has a typical Ge concentration
supérieure à 15 %. greater than 15%.
La couche contrainte 2 en SiGe a avantageusement une densité de The strained layer 2 of SiGe desirably has a density of
* défauts, telles que des dislocations, inférieure à environ 107 cm-2. * Defects, such as dislocations, less than about 107 cm-2.
Les épaisseurs typiques respectives d'une couche contrainte 2 à 15 % The respective typical thicknesses of a strained layer 2 to 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. Ge and of a strained layer 2 to 30% Ge are around 250 nm and around 100 nm, thus remaining below their critical thicknesses of respective end 25 of elastic stress.
En référence à la figure lb, on forme une zone de perturbation 3 dans le Referring to Figure lb, it forms a disturbance zone 3 in the
substrat support 1 en Si par implantation d'espèces atomiques tel que H ou He. support substrate 1 of Si by implantation of atomic species such as H or He.
Les gammes d'énergies d'implant de H ou de He utilisées se situent The ranges of H implant energies or He used lie
typiquement entre 12 et 25 keV. typically between 12 and 25 keV.
Les doses de H ou de He implantés se situent typiquement entre 1014 et The doses of H or He implanted are typically between 1014 and
1017 cm-2. 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. > Thus, for example, for a strained layer 2 to 15% of Ge, H will preferably be used for the implant dosed around 3.1016 cm2 at an energy around 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 > Thus, for example, for a strained layer 2 to 30% of Ge, preferentially, of He for the implant dosed around
2,0.1016 cm-2 à une énergie autour de 18 keV. 2,0.1016 cm -2 at an energy around 18 keV.
Les profondeurs d'implant des espèces atomiques se situent 10 typiquement entre environ 50 nm et 100 nm. The implant depths of the atomic species 10 lie typically between about 50 nm and 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 The formation of the perturbation region 3 is then advantageously followed by a heat treatment adapted to move in particular perturbations in the transition layer 4 and remove of
dislocations dans la couche contrainte relaxée 2'. dislocations in the relaxed strained layer 2 '.
Le traitement thermique est préférentiellement mis en oeuvre sous The heat treatment is preferably implemented under
atmosphère inerte. inert atmosphere.
Le traitement thermique peut cependant être mis en oeuvre sous une The heat treatment may however be implemented in a
autre atmosphère, telle que par exemple une atmosphère oxydante. another atmosphere, such as for example an oxidizing atmosphere.
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 Thus, a particular heat treatment to be used for this type 20 of wafer 10 is made at temperatures typically between 600 ° C and 1000 ° C for a typical time ranging from about 5 minutes to
environ 15 minutes. about 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 For more information about such experimental techniques, reference to studies by B. Hollander et al., Particularly in the 25 document "Strain relaxation of pseudomorphic If ,, Ge / Si (100) heterostructures after hydrogen gold helium ion implantation for manufacturing virtual substrate "(in Nuclear Instruments and Methods in Physics Research and
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 In another case of implementation of forming a perturbation region 3 according to the present invention, implanting hydrogen or
l'hélium dosé à environ 1 017 cMr2. helium dose to about 1017 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. This particular assay is consistent with the formation of an embrittlement zone 5 of a Smart-TGC type of method and makes it possible both to form an interference zone 3 and a zone of weakness.
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 This embrittlement zone thus have a double function to cause internal stresses which may form ded crystalline perturbations in the overlying transition layer 4 and of being sufficiently fragile to 10 cause a detachment of the plate 10 into two separate parts to the
suite d'un apport d'énergie. Following an energy input.
Dans un mode de mise en oeuvre particulier, un traitement thermique ultérieur aura pour double fonction de relâcher les contraintes de la couche In one particular implementation, a subsequent heat treatment will have the dual function of relieving the stresses of the layer
contrainte 2 et de fragiliser encore d'avantage la zone de fragilisation. 2 strain and still fragile advantage the zone of weakness.
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 Whatever the mode set out particular chosen to form the transition layer 4, the SiGe strained layer 2 relaxes at least
partiellement pour former une couche contrainte relaxée 2' en SiGe. partially to form a relaxed strained layer 2 'made of SiGe.
En référence à la figure lc, le substrat récepteur 5 rapporté sur la Referring to Figure lc, the receiving substrate 5 reported on
plaquette 10 peut être constitué d'un matériau quelconque, tel du silicium ou du 20 quartz. wafer 10 may be made of any material, such as silicon or quartz 20.
Une couche de collage en SiO2 est avantageusement intercalée entre la A bonding layer made of SiO2 is advantageously interposed between the
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. stress relaxed layer 2 'and the receiving substrate 5, which allows in particular to produce in the end (with reference to Figure ld) a SGOI structure type 20 or Si / SGOI, insulation considered in this structure 20 then being the 25 SiO2 layer.
En référence à la figure ld, un enlèvement de matière selon une ou Referring to Figure ld, a removal of material according to one or
plusieurs techniques connues peut être mis en oeuvre. several known techniques can be implemented.
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 Mention may in particular implement selective etching of Si with etching solutions having substantial selectivities with respect to SiGe, 30 such as solutions comprising at least one of the following compounds: KOH, NH40H (ammonium hydroxide ), TMAH, EDP or HNO3 or solutions currently being studied combining agents such as HNO3, HN02H202, HF, H2SO4, H2SO2, CH3COOH, H202 and H20, as explained in the document
WO 99/53539, page 9. 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 In a first situation, the latter selective etching makes it possible to remove a remaining portion of the supporting substrate 1 to be removed with respect to the relaxed strained layer 2 'to be retained on the structure 20, the useful layer 6
étant alors constituée, après gravure, de la couche contrainte relaxée 2'. then consisting, after etching, of the relaxed strained layer 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 In a second case, an etch stop layer 10 of Si is placed in the support substrate 1, for retaining a selective chemical etching type "etch-back" a Si layer overlying the barrier layer, the active layer 6 then comprising in this case the layer
contrainte relaxée 2' et la couche en Si sus-jacente à la couche d'arrêt. constraint relaxed 2 'and the Si layer overlying to the stop layer.
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. The barrier layer may for example SiGe, and chemical selective etching considered 15 implements an etching solutions above.
En référence à la figure ld, on obtient une structure 20 comprenant le Referring to Figure ld, a structure 20 comprising the obtained
substrat récepteur 5 et une couche active 6. receiving substrate 5 and an active layer 6.
La couche active 6 comprend au moins une partie de la couche The active layer 6 comprises at least a portion of the layer
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. constraint relaxed 2 'SiGe and possibly an Si layer, remaining portion 20 of the support substrate 1 by removing mode implemented.
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 EXAMPLE 2 Referring to Figure 2, here we discuss The 10-wafer substantially identical to that of Example 1, but further comprising a
couche de Si sensiblement relaxé sur la couche de SiGe contraint. substantially relaxed Si layer on the SiGe layer constrained.
La couche contrainte 2 étant alors constituée de la couche de SiGe The strained layer 2 then being composed of the SiGe layer
contraint 2A et de la couche de Si relaxé 2B. forced 2A and the relaxed Si layer 2B.
Cette couche contrainte 2 a une épaisseur inférieure à l'épaisseur This strained layer 2 has a thickness less than the thickness
critique du SiGe considéré, au-delà de laquelle le SiGe se relaxe. critical SiGe considered, beyond which the SiGe relaxes.
La couche contrainte 2A présente sensiblement les mêmes 30 caractéristiques que la couche de SiGe contrainte 2 de l'exemple 1. The strained layer 2A has substantially the same characteristics as the 30 layer of SiGe stress 2 of Example 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 The relaxed Si layer 2B has a thickness very much less than the thickness of the entire strained layer 2, so that the layer
contrainte 2 garde une propriété structurelle globalement contrainte. 2 constraint keeps overall structural constraint property.
La couche de Si relaxé 2B a une épaisseur d'environ quelques dizaines de nanomètres. The relaxed Si layer 2B has a thickness of about several tens of nanometers. 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); The implementation of the removal process is then substantially identical to that of Example 1: The creation of a transition layer 4 and an additional advantageous heat treatment, substantially identical to those of Example 1, were 10 poureffetde: elastically relaxing the strained layer 2A in order to form a relaxed strained layer 2A '(not shown); et de and of
- 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. - elastically constraining the relaxed layer 2B in order to form a relaxed strained layer 2B '(not shown), the latter having then a 15 mesh neighbor parameter from that of the relaxed SiGe underlying.
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 After bonding of the wafer 10 onto a receiving substrate 5 at the relaxed constraint layer 2B ', with or without intermediate bonding layer, a material removal device according to one or more of the techniques
connues précédemment décrites peut être mis en oeuvre. known previously described can be implemented.
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 In a first mode of implementing the material removal, it is desired to retain at least a portion of the relaxed strained layer 2A ', and the strained Si layer 2B', and the material removal is then
sensiblement identique à celui décrit à l'exemple 1. substantially identical to that described in Example 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). a structure finally obtained 20 (like that shown in 25 Figure ld) comprising the receiving substrate 5 and an active layer 6, the active layer 6 consisting of the strained Si layer 2B 'and at least a portion of the relaxed SiGe layer 2A '(and optionally of an Si layer, remaining portion of the support substrate 1 by removing mode implemented). 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'. In a second implementation of the method, it is desired to retain at least a portion of the strained Si layer 2B ', and the material removal is then substantially identical to that described in Example 1 with an additional step of removing the relaxed SiGe layer 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 To this end, mention may in particular implement selective etching of SiGe with selective etching solutions of SiGe If overlooked such as a solution comprising HF: H202: CH3COOH (selectivity of about
1:1000). 1: 1000).
La couche de SiGe relaxé 2A' devient ainsi, dans ce deuxième mode de The relaxed SiGe layer 2A 'becomes, in this second mode of
mise en oeuvre du procédé, sacrificielle. implementation of the method, sacrificial.
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 Such a sacrifice of the relaxed SiGe layer 2A 'involves the disappearance of structural defects, such as dislocations constraints parametric gap, which may be confined on the surface and appeared, before bonding, 15 in the vicinity of the interface with the transition layer 4 after propagation of
perturbations dans la couche de transition 4. perturbations in the transition layer 4.
La couche de SiGe relaxé 2A' préserve ainsi la couche de Si contraint 2B' des éventuels défauts structurels provenant du mode de relaxation The relaxed SiGe layer 2A 'preserves the strained Si layer 2B' potential structural defects from the relaxation mode
particulier mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention. particularly used in the method according to the invention.
Cette technique sacrificielle est donc particulièrement adaptée pour This sacrificial technique is particularly suitable for
obtenir au final une couche de Si contraint 2B' avec peu de défauts structurels. finally obtain a strained Si layer 2B 'with few structural defects.
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'. a structure finally obtained 20 (like that shown in Figure ld) comprising the receiving substrate 5 and an active layer 6, the active layer 6 consisting of the strained Si layer 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 25 EXAMPLE 3 Referring to Figure 3, we discuss here a plate 10 substantially identical to that of Example 2, further comprising a layer
de SiGe sensiblement contraint sur la couche de Si relaxé. SiGe substantially constrained on the relaxed Si layer.
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. The strained layer 2 then being composed of the SiGe layer strained 2A, the relaxed Si layer 2B and the strained SiGe layer 2C. Cette couche contrainte 2 a une épaisseur inférieure à l'épaisseur critique du SiGe considéré, au-delà de laquelle le SiGe se relaxe. This constraint layer 2 has a thickness less than the critical thickness of SiGe considered, beyond which the SiGe relaxes. La couche contrainte 2A présente sensiblement les mêmes The strained layer 2A has substantially the same
caractéristiques que la couche de SiGe contrainte 2 de l'exemple 1. characteristics as the SiGe layer stress 2 of Example 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. will advantageously be chosen an upper layer 2A thickness or equal to the typical thickness at which structural defects appeared in the 10 vicinity of the interface with the transition layer 4 after propagation of the perturbations in the transition layer 4, are likely to be confined. Une telle couche de SiGe contraint 2A préservera ainsi la couche de Si Such a SiGe layer 2A and forced preserve If the layer
relaxé 2B et la couche de SiGe contraint 2C des éventuels défauts structurels 15 lors de la relaxation globale de la couche contrainte 2. 2B and relaxed SiGe layer 2C constrained potential structural defects 15 during overall relaxation of the strained layer 2.
obtenir au final une couche de Si 2B avec peu de défauts structurels. finally obtain a Si layer 2B with few structural defects.
La couche de Si relaxé 2B a une épaisseur très inférieure à celle de The relaxed Si layer 2B has a much lower thickness than
l'épaisseur de l'ensemble de la couche contrainte 2, afin que la couche 20 contrainte 2 garde une propriété structurelle globalement contrainte. the thickness of the entire strained layer 2, so that the 20 2 constraint layer keeps a generally stress structural property.
La couche de Si relaxé 2B a une épaisseur d'environ quelques dizaines The relaxed Si layer 2B has a thickness of about a few dozen
de nanomètres. nanometers.
La couche de SiGe contraint 2C présente sensiblement les mêmes The SiGe layer strained 2C shows substantially the same
caractéristiques que la couche de SiGe contrainte 2A. characteristics as the SiGe layer 2A strain.
La couche de SiGe contraint 2C est cependant avantageusement plus The SiGe layer 2C is constrained however preferably more
épaisse que la couche de SiGe contrainte 2A. thicker than the SiGe layer 2A strain.
La couche de SiGe contraint 2C représente, dans un cas de figure The SiGe layer 2C is forced, in a case of FIG
particulier, la majeure partie de l'épaisseur de la couche contrainte 2. Specifically, most of the thickness of the strained layer 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); The implementation of the removal process is then substantially 30 identical to that of Example 2: the creation of a transition layer 4 and an additional advantageous heat treatment, substantially identical to those of Example 1, have the effect of: - elastically relaxing the strained layer 2A in order to form a relaxed strained layer 2A '(not shown); 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; to - elastically constraining the relaxed layer 2B in order to form a relaxed strained layer 2B '(not shown), the latter then having a lattice parameter close to that of the relaxed SiGe underlying; et de - relaxer élastiquement la couche contrainte 2C pour former une and - elastically relaxing the strained layer 2C to form a
couche contrainte relaxée 2C' (non représentée). relaxed strained layer 2C '(not shown).
Après collage de la plaquette 10 sur un substrat récepteur 5 au niveau After bonding of the wafer 10 onto a receiving substrate 5 at
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. of the relaxed strained layer 2C ', with or without intermediate layer of adhesive, a material removal device according to one or more of the 15 known techniques described above can be implemented.
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 In a first embodiment of the material removal, it is desired to retain at least a portion of the relaxed strained layer 2A ', the strained Si layer 2B' and the relaxed SiGe layer 2C ', and removal
de matière est alors sensiblement identique à celui décrit à l'exemple 1. material is then substantially identical to that described in Example 1.
On obtient au final une structure 20 (comme celle représentée sur la a structure finally obtained 20 (like that shown in
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). Figure ld) comprising the receiving substrate 5 and an active layer 6, the active layer 6 consisting of the relaxed SiGe layer 2C ', the strained Si layer 2B' and at least a portion of the layer of relaxed SiGe 2A '(and optionally of an Si layer, remaining portion of the support substrate 1, according to 25 the removal mode implemented).
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 In a second embodiment of the material removal, it is desired to retain at least a portion of the strained Si layer 2B 'and the relaxed SiGe layer 2C', the material removal is then substantially identical to the second embodiment of the removal
de matière de l'exemple 2. material of Example 2.
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'. Figure ld) comprising the receiving substrate 5 and an active layer 6, the active layer 5 6 consisting of at least the portion of the strained Si layer 2B 'and the relaxed SiGe layer 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 In a third embodiment of the method, it is desired to retain at least a portion of the relaxed SiGe layer 2C ', and the material removal is then substantially identical to that described in the second preceding 10 Mode implementation, with the further step
supplémentaire d'enlèvement de la couche de Si contraint 2B'. additional removal of the strained Si layer 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, To this end, mention may in particular implement selective etching of the strained Si 2B 'with solutions comprising at least one of the following compounds: KOH, NH40H (ammonium hydroxide), TMAH, EDP or HNO 3 or 15 solutions currently being studied combining agents such as HNO3,
HNO2H202, HF, H2SO4, H2SO2, CH3COOH, H202, et H20. HNO2H202, HF, H2SO4, H2SO2, CH3COOH, H202 and 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 The relaxed SiGe layer 2C 'is a barrier layer to etching, this method provides a particularly homogenous layer in the end
en épaisseur avec une faible rugosité de surface. in thickness with a low surface roughness.
On peut ainsi en particulier avoir une couche très mince en épaisseur It is thus possible in particular to have a very thin layer thickness
tout en gardant une bonne qualité de couche. while keeping a good layer quality.
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 finally obtained a structure 20 (like that shown in Figure ld) comprising the receiving substrate 5 and an active layer 6, the layer
active 6 étant constituée de la couche de SiGe relaxé 2C'. active 6 consisting of the relaxed SiGe layer 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. In a particular mode of use of the structure 20, and whatever the structure 20 obtained, one or more epitaxial bit (s) may be (s) implemented on the wafer 10, such as an epitaxy SiGe layer or a strained Si layer, or other successive epitaxial growth of SiGe layers or strained Si layers alternately to form a multilayer structure. 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 In the semiconductor layers presented in this document, five other components may be added, such as carbon with a carbon concentration in the considered layer substantially less than or equal to 50% or more particularly with a concentration less than or
égale à 5 %. equal to 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 The present invention is not limited to a strained layer 2 SiGe 10 and a support substrate 1 of Si, but also extends to other materials, such as atomic family of materials 111-V or II-VI (Type binary, ternary, quaternary or higher degree) may be implemented by a
procédé selon la présente invention. method according to the present 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. The structures obtained after final collection is not limited to either 15 SGOI type structures, SOI or Si / SGOI.
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; 1. A method of forming a useful layer (6) from a wafer (10), 5 the wafer (10) comprising a supporting substrate (1) and a strained layer (2) chosen respectively from crystalline materials for an application in microelectronics, in optics or in optoelectronics, characterized in that it comprises the following steps: (a) formation in the supporting substrate (1) of a perturbation region (3) 10 a predetermined depth capable of forming structural perturbations; (b) apport d'énergie pour provoquer une relaxation au moins relative des contraintes élastiques dans la couche contrainte (2); (B) supply of energy to cause at least relative relaxation of elastic strains in the strained layer (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 (C) removing a portion of the wafer (10) on the opposite side to the relaxed strained layer 15 (2), the useful layer (6) being the remaining part of the
plaquette (10). wafer (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) 2. A method of forming a useful layer (6) according to the preceding claim, characterized in that the at least relative relaxation of the strained layer 20 (2) in step (b) takes place through a layer of transition (4)
séparant la zone de perturbation (3) de la couche contrainte (2). between the interference region (3) of the strained layer (2).
3. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 3. A method of forming a useful layer (6) according to one of
revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de perturbation (3) 25 est formée par implantation d'espèces atomiques. preceding claims, characterized in that the disturbance zone (3) 25 is formed by implanting atomic species.
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. 4. A method of forming a useful layer (6) according to the preceding claim, characterized in that the implanted atomic species comprise at least part of the hydrogen and / or helium. 30 30
5. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 5. A method of forming a useful layer (6) according to one of
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 preceding claims, characterized in that the energy supplied during step (b) comprises thermal energy so as to promote the advantage of
relaxation des contraintes dans la couche contrainte (2). relaxation of stresses in the strained layer (2).
6. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 6. A method of forming a useful layer (6) according to one of
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 preceding claims, characterized in that it further comprises prior to step (c) a step of bonding a receiving substrate (5) with the wafer
(10) du côté de la couche contrainte (2). (10) on the side of the strained layer (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 7. A method of forming a useful layer (6) according to the preceding claim, characterized in that the bonding step is preceded by
l'application d'une couche de collage sur au moins une des deux faces à coller. applying a bonding layer on at least one of both surfaces.
8. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication 8. A method of forming a useful layer (6) according to claim
précédente, caractérisé en ce que la couche de collage est de la silice. previous, characterized in that the bonding layer is silica.
9. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des trois 9. A method of forming a useful layer (6) according to one of three
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 preceding claims, characterized in that it further comprises up 20 out of a surface state of finishing at least one of the two faces to
coller. paste.
10.Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des quatre 10.A process for forming a useful layer (6) according to one of four
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un 25 traitement thermique pour solidifier les liaisons de collage. preceding claims, characterized in that it further comprises a heat treatment 25 to solidify the adhesive bonds.
11. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 11. A method of forming a useful layer (6) according to one of
- avant l'étape (c), il comprend la formation d'une zone de fragilisation 30 (3) dans le substrat support (1); - before step (c), it comprises forming a zone of weakness 30 (3) in the support substrate (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). - step (c) comprises an energy supply at the embrittlement zone to detach the useful layer (6) of the donor wafer (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 12. A method of forming a useful layer (6) according to the preceding claim, characterized in that the embrittlement zone is formed by
implantation d'espèces atomiques. implanting atomic species.
13. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication 10 précédente, caractérisé en ce que les espèces atomiques implantées 13. A method of forming a useful layer (6) according to the preceding Claim 10, characterized in that the implanted atomic species
comprennent au moins en partie de l'hydrogène et/ou de l'hélium. comprise at least part of the hydrogen and / or helium.
14. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des deux 14. A method of forming a useful layer (6) according to one of two
revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de fragilisation et la 15 zone de perturbation (3) sont sensiblement situées au même emplacement preceding claims, characterized in that the zone of weakness 15 and the disturbance zone (3) are substantially located at the same location
dans la plaquette (10). in the wafer (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 15. A method of forming a useful layer (6) according to the preceding claim, characterized in that the zone of weakness 20 and the disturbance zone (3) are formed substantially at the same time and by the same
moyens de formation des zones. areas forming means.
16. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon la revendication 11, 16. A method of forming a useful layer (6) according to claim 11,
caractérisé en ce que la zone de fragilisation est formée par porosification d'une 25 couche dans la plaquette (10). characterized in that the embrittlement zone is formed by porosification of a layer 25 in the wafer (10).
17. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 17. A method of forming a useful layer (6) according to one of
revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (c) comprend une preceding claims, characterized in that step (c) comprises
gravure chimique d'au moins une partie de la plaquette (10) à enlever. etching at least a portion of the wafer (10) to be removed. 30 30
18. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 18. A method of forming a useful layer (6) according to one of
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') preceding claims, characterized in that step (c) comprises the implementation of selective chemical etching of a portion of the support substrate (1) adjacent to the relaxed strained layer (2 '), the relaxed strained layer ( 2 ')
formant une couche d'arrêt à cette gravure. forming a stop layer for this etching.
19. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 19. A method of forming a useful layer (6) according to one of
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 preceding claims, characterized in that the relaxed strained layer (2 ') comprises a stop layer to a chemical etching, and in that the step 10 (c) comprises the implementation of selective chemical etching of the layer
contrainte relaxée (2') pour enlever la partie sus-jacente à la couche d'arrêt. relaxed constraint (2 ') to remove the portion overlying to the stop layer.
20. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 20. A method of forming a useful layer (6) according to one of
revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche utile (6) est 15 constituée d'au moins une partie de la couche contrainte relaxée (2'). preceding claims, characterized in that the useful layer (6) is 15 formed of at least a portion of the relaxed strained layer (2 ').
21. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 21. A method of forming a useful layer (6) according to one of
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). Claims 1 to 17, characterized in that the useful layer (6) consists of the relaxed strained layer (2 ') and a portion of the support substrate (1) 20 remaining after step (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) 22. A method of forming a useful layer (6) according to the preceding claim, characterized in that the remaining layer of the supporting substrate (1)
est contrainte par la couche contrainte relaxée (2). is constrained by the relaxed strained layer (2).
23. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 23. A method of forming a useful layer (6) according to one of
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape (c), preceding claims, characterized in that it comprises, after step (c),
une finition de la surface de la couche utile (6). a surface finish of the useful layer (6).
24. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 24. A method of forming a useful layer (6) according to one of
une formation d'au moins une couche sur la couche utile (6). a formation of at least one layer on the useful layer (6).
25. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des deux 25. A method of forming a useful layer (6) according to one of two
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 preceding claims, characterized in that at least one thin layer formed on the useful layer (6) has its lattice parameter strained by the layer
contrainte relaxée (2'). relaxed constraint (2 ').
26. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 26. A method of forming a useful layer (6) according to one of
revendications précédentes, caractérisé en ce que preceding claims, characterized in that
- le substrat support (1) est en silicium; - the support substrate (1) is of silicon;
- la couche contrainte (2) est en silicium - germanium. - the strained layer (2) is silicon - germanium.
27. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 27. A method of forming a useful layer (6) according to one of
- le substrat support (1) est en silicium; - the support substrate (1) is of silicon; - la couche contrainte (2) est constituée successivement: - the strained layer (2) comprises successively:
v d'une épaisseur de silicium - germanium contraint (2A); v a silicon thickness - strained germanium (2A); 20 o d'une épaisseur de silicium relaxé (2B). 20 o a silicon thickness relaxed (2B).
28. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 28. A method of forming a useful layer (6) according to one of
- le substrat support (1) est en silicium; - the support substrate (1) is of silicon; - la couche contrainte (2) est constituée successivement: v d'une épaisseur de silicium - germanium contraint (2A); - the strained layer (2) comprises successively: v a silicon thickness - strained germanium (2A); v d'une épaisseur de silicium relaxé (2B); v a relaxed thickness of silicon (2B);
vl d'une épaisseur de silicium - germanium contraint (2C). lv a silicon thickness - strained germanium (2C).
29. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des deux 29. A method of forming a useful layer (6) according to one of two
revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (c) comprend l'enlèvement de l'épaisseur de silicium - germanium contraint (2A) adjacente au preceding claims, characterized in that step (c) comprises the removal of the silicon thickness - strained germanium (2A) adjacent the
substrat support (1) et relaxé lors de la mise en oeuvre de l'étape (a). support substrate (1) and relaxed during implementation of step (a).
30. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des deux 30. A method of forming a useful layer (6) according to one of two
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 preceding claims, characterized in that step (c) comprises the removal of the relaxed thickness of silicon (2B) strained during implementation
oeuvre de l'étape (b). performing step (b).
31. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des cinq 31. A method of forming a useful layer (6) according to one of the five
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une couche mince preceding claims, characterized in that at least one thin layer
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); formed on the useful layer (6) comprises at least one of the following materials: - silicon - germanium relaxed or pseudo-relaxed, with 15 a germanium concentration substantially equal to that of the strained layer (2); - silicium contraint au moins en partie d'avoir un paramètre de maille - silicon at least partly strained to have a lattice parameter
voisin du paramètre de maille de la couche contrainte relaxée (2'). neighbor lattice parameter of the relaxed strained layer (2 ').
32. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 32. A method of forming a useful layer (6) according to one of
revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat récepteur (5) est preceding claims, characterized in that the receiving substrate (5) is
en silicium ou en quartz. silicon or 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 33. A method of forming a useful layer (6) according to one of the preceding claims 25, characterized in that at least one of the layers
mises en oeuvre lors du procédé comprend en outre du carbone avec une implemented during the process further includes carbon with a
concentration de carbone sensiblement inférieure ou égale à 50 %. carbon concentration substantially less than or equal to 50%.
34. Procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une des 34. A method of forming a useful layer (6) according to one of
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une des couches mises en oeuvre dans ce procédé comprend en outre du carbone avec une preceding claims, characterized in that at least one of the layers used in this method further comprises carbon with a
concentration de carbone sensiblement inférieure ou égale à 5 %. carbon concentration substantially less than or equal to 5%.
35. Application d'un procédé de formation d'une couche utile (6) selon l'une 35. Application of a method for forming a useful layer (6) according to
des revendications précédentes, à la réalisation d'une structure semiconducteur sur isolant, l'épaisseur de semiconducteur de la structure comprenant la couche the preceding claims, for the realization of a semiconductor on insulator structure, the thickness of the semiconductor structure comprising the layer
utile formée. useful formed.
36. Plaquette (10) destinée à être mise en oeuvre dans un procédé de 36. The wafer (10) intended to be implemented in a method of
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 forming a useful layer (6) according to one of claims 1 to 34, characterized in that it comprises a support substrate (1) having a first lattice parameter and an overall relaxed or pseudorelaxée layer (2 ') 15 having a second lattice parameter and in that it does not include
couche tampon. buffer layer.
37. Plaquette (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce 37. The wafer (10) according to the preceding claim, characterized in that
qu'elle comprend en outre une zone de perturbation (3) dans le substrat support 20 (1). it further comprises a perturbation region (3) in the support substrate 20 (1).
38. Plaquette (10) selon l'une des deux revendications précédentes, 38. The wafer (10) according to one of the preceding claims,
caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une zone de fragilisation. characterized in that it further comprises a zone of weakness.
39. Structure comprenant une plaquette (10) selon l'une des trois 39. Structure comprising a wafer (10) according to one of three
revendications précédentes et un substrat récepteur (5). preceding claims and a receiving substrate (5).
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