Colloque

Un scalpel ionique pour le silicium d'une précision inférieure à 100 nm

Nicolas Desrosiers

Bernard Terreault

Oussama Moutanabbir

Membre a labase

Nicolas Desrosiers

Résumé du colloque

Nous étudions le procédé Smart-Cut en utilisant des ions H et He de faible énergie au lieu de l’énergie standard de quelques dizaines de keV utilisée présentement dans l’industrie. Nous visons un parcours projeté d’approximativement 100 nm dans le but d’obtenir une surface transférée de 100 nm (ou moins) d’épaisseur. Nous avons trouvé que l’extrapolation de haute à basse énergie n’est pas triviale et que, de plus, les conditions requises pour le clivage sont différentes de celles nécessaires au simple clocage. Plusieurs échantillons de Si avec orientation (100) et (110) ont été implantés à température ambiante avec des ions H ou D de 5 keV, ou des ions He de 8 keV, seuls ou en co-implantation, jusqu’à des doses totales de 2x1016 à 1x1017 ions/cm2, interchangeant aussi l’ordre d’implantation. Après un traitement RCA modifié rendant les surfaces hydrophiles, les échantillons implantés sont mis en contact avec une gaufre non-implantée avant de soumettre la paire à un recuit consistant en une pente linéaire de 10°C/min jusqu’à 800°C, effectué sous vide pour permettre des mesures de désorption thermique. Les paramètres optimaux (type d’ion, dose, ordre d’implantation) pour le clivage ont été déterminés. Finalement, nous avons caractérisé les surfaces transférées (rugosité, présence de débris) par microscopie à force atomique. Avec les ions H, pour les deux orientations, une dose beaucoup plus élevée est nécessaire pour le clivage (plus de 1x1017 H/cm2) que dans le procédé à haute énergie (5x1016 H/cm2), probablement à cause d’une désorption hâtive de l’hydrogène (vers 300 °C) pendant le recuit. Pour l’hélium seul, nous avons observé une dose seuil de 7x1016He/cm2. La co-implantation est un bon moyen de réduire la dose totale requise. On obtient un clivage avec une dose de 2,5x1016 H/cm2 suivie de 1x1016 He/cm2, ce qui demeure toutefois une dose totale plus élevée qu’à haute énergie (1x1016 ions/cm2 chaque). En inversant l’ordre d’implantation (He avant H), on remarque une augmentation de la rugosité des surfaces transférées. Ce résultat contraste avec le fait que nous avons observé, aussi à basse énergie, une diminution de la dose nécessaire pour le clocage si nous implantions He avant H. Ceci indiquerait que la configuration initiale des défauts, avant l’implantation du second gaz, est déterminante pour l’évolution future de ceux-ci durant le traitement thermique.

Contexte

Section :

Science et ingénierie des plasmas

Thème du colloque :

Science et ingénierie des plasmas

Hôte : Université du Québec à Rimouski

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Titre du colloque :

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