EP1865551A2

Method of limiting lacunary distribution in a heterostructure

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une hétérostructure comprenant au moins une première couche (102) en matériau semi-conducteur sur une deuxième couche (101) en un matériau différent de celui de la première couche. Pour empêcher des éléments du matériau semi-conducteur de diffuser dans la première couche (102) et dans les couches adjacentes en mode lacunaire, le procédé de l'invention comprend une étape d'enrichissement (S2) en défauts interstitiels (105a) de la première couche (102) de manière à limiter la diffusion en mode lacunaire des éléments de la première couche.

EP1865551A2, drawing sheet 1
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18 claims: 1 independent, 17 dependent

  1. 1
    Procédé de fabrication d'une hétérostructure comprenant au moins une première couche en matériau semi-conducteur sur une deuxième couche en un matériau différent de celui de la première couche, des éléments dudit matériau semi-conducteur étant aptes à diffuser dans la deuxième couche en mode lacunaire, caractérisé en ce qu' il comprend une étape d'implantation ionique de la première couche pour former une couche de fragilisation à une profondeur déterminée dans ladite première couche, ladite étape d'implantation entraînant l'apparition de lacunes dans la première couche et une étape d'enrichissement en défauts interstitiels de la première couche de manière à limiter la diffusion en mode lacunaire desdits éléments de ladite première couche, l'étape d'enrichissement étant réalisée avant ou après ladite étape d'implantation ionique.
  2. 2
    Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche est une couche de silicium-germanium (SiGe) (102) et la deuxième couche est un substrat de silicium (101), l'étape d'implantation ionique (108) étant réalisée dans la couche de SiGe (102) pour former une couche de fragilisation (109) à une profondeur déterminée dans ladite couche de SiGe, ladite couche de SiGe (102) étant enrichie en défaut interstitiels.
  3. 3
    Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape d'enrichissement en défauts interstitiels de la couche de SiGe (102) est réalisée par implantation ionique (106) d'atomes de silicium (105a) dans la couche de SiGe.
  4. 4
    Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'énergie d'implantation et la dose d'implantation lors de l'implantation ionique (106) d'atomes de silicium dans la couche de SiGe sont choisies de manière à former une couche enrichie (105) en silicium située entre la couche de fragilisation (109) et la surface de la couche de SiGe (102).
  5. 5
    Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone enrichie (105) en silicium présente une concentration maximale d'atomes de silicium comprise entre 1.10 20 et 5.10 21 atomes/cm 3 .
  6. 6
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'implantation ionique (106) d'atomes de silicium dans la couche de SiGe est réalisée à une énergie d'implantation comprise entre 10 et 150 keV pour une dose d'implantation comprise entre 5.10 14 et 5.10 15 atomes/cm 2 .
  7. 7
    Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape d'enrichissement en défauts interstitiels dans la couche de SiGe (202) est réalisée par oxydation de la surface de la couche de SiGe.
  8. 8
    Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'oxydation de la surface de la couche de SiGe (202) est réalisée au moyen d'un recuit effectué entre 350 °C et 450 °C sous flux d'oxygène et sur une durée pouvant varier entre 10 minutes et 1 heure.
  9. 9
    Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu' il comprend en outre, après l'oxydation de la surface de la couche de SiGe (202), une étape de désoxydation pour éliminer la couche d'oxyde (206) formée à la surface de la couche de SiGe.
  10. 10
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que la couche de SiGe (102 ; 202) est une couche de SiGe relaxée sur un substrat de silicium, ledit procédé comprend en outre:- une étape de formation d'une couche de silicium contraint (107 ;207) sur la couche de SiGe (102 ;202), - une étape de collage de la couche de silicium contraint (107 ;207) sur un substrat support (112 , 212), - une étape de détachement par clivage de la couche de SiGe (102 ;202) au niveau de la couche de fragilisation (109 ;209),
  11. 11
    Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'implantation ionique (106) d'atomes de silicium est réalisée avant ou après l'étape d'implantation pour former la couche de fragilisation (109).
  12. 12
    Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l'implantation ionique (106) d'atomes de silicium est réalisée avant ou après l'étape de formation de la couche de silicium contraint (107) sur la couche de SiGe (102).
  13. 13
    Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'oxydation de la surface de la couche de SiGe (202) est réalisée avant ou après l'étape de formation de la couche de silicium contraint (207) sur la couche de SiGe et avant l'étape d'implantation pour former la couche de fragilisation.
  14. 14
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'étape de détachement par clivage de la couche de SiGe (102 ;202) au niveau de la couche de fragilisation (109 ;209) comprend un recuit réalisé à une température d'environ 500 °C sur une durée 30 minutes.
  15. 15
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu' une couche isolante est formée sur la couche de silicium contraint.
  16. 16
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce qu' il comprend en outre une étape de recuit de stabilisation réalisé à une température d'environ 800 °C sur une durée comprise entre 30 minutes et 1 heure.
  17. 17
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que la couche de SiGe (102, 202) présente une épaisseur comprise entre 0.1 et 1 micromètres et une concentration en germanium comprise entre 20% et 50%.
  18. 18
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 17, caractérisé en ce qu' il comprend en outre, après l'étape de détachement par clivage de la couche de SiGe (102 ;202) au niveau de la couche de fragilisation (109 ;209), une étape de gravure sélective du reliquat de SiGe (102a, 202a) subsistant au dessus de la couche la couche de silicium contraint (107 ;207).
Independent claims18