Thèse soutenue

Etude de l'impact du procédé Smart Cut TM sur la qualité cristalline des couches minces de silicium transférées
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Jeremy Roi
Direction : Alain ClaverieNikolay Cherkashin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
Date : Soutenance le 01/10/2021
Etablissement(s) : Toulouse 3
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
Jury : Président / Présidente : Vincent Paillard
Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Mazen, Filadelfo Cristiano
Rapporteurs / Rapporteuses : Dimitris Tsoukalas, Marie-Laure David

Mots clés

FR  |  
EN

Résumé

FR  |  
EN

Un silicium sur isolant (SOI) transféré par procédé Smart Cut™ requiert des étapes de finition à hautes températures : une ou plusieurs oxydations humides supérieures à 800°C pour amincir la couche de silicium et un recuit neutre d’environ 1200°C pour guérir le matériau et lisser la surface. Ces traitements ont pour conséquence de former de petites dépressions non-débouchant, pouvant être la source de défaillances et de non-uniformités d’épaisseurs sur les substrats SOI. L’origine de ces « shallow holes » a été étudiée afin de mieux comprendre l’évolution du matériau. Sous le centre de la dépression, nous avons révélé un nouveau précipité d’interstitiels parfaitement stable. L’objet a été caractérisé au moyen de diverses techniques de microscopie (MEB, MET HR, WBDF & DFEH). Nommé « défaut tente » pour sa structure allongée en forme de « V » sous la surface, il est composé de quatre fautes d’empilements et cinq dislocations Lomer-Cottrell. Nous en avons déduit qu’il se forme à partir de boucles de dislocations sectionnées à la surface. Des interstitiels générés par l’implantation ionique dans le procédé Smart Cut™ sont à base des boucles de dislocation. Après fracture, l’oxydation permet la croissance de précipités formés avant la fracture par injection d’interstitiels, leur transformation en boucles de dislocation et leur section par le front d’oxydation. Nous avons proposé un mécanisme qui décrit leur transformation lors de lissage thermique en boucles allongées (rod-like) jusqu’à une faible profondeur d’équilibre. Ensuite, ses segments de dislocation se dissocient en formant le défaut tente. L’énergie de formation de la tente a été déterminée et placée dans la hiérarchie des défauts extrinsèques dans le silicium. L’ensemble de ces travaux ont permis de tester et proposer des solutions technologiques pour se débarrasser de ces défauts tentes et des dépressions à la surface d’un SOI.