FR3032062A1 - MANUFACTURING AN IMPLANTED ZONE AND A CONTACT RESUMPTION BY A FOCUSED ION BEAM - Google Patents
MANUFACTURING AN IMPLANTED ZONE AND A CONTACT RESUMPTION BY A FOCUSED ION BEAM Download PDFInfo
- Publication number
- FR3032062A1 FR3032062A1 FR1550578A FR1550578A FR3032062A1 FR 3032062 A1 FR3032062 A1 FR 3032062A1 FR 1550578 A FR1550578 A FR 1550578A FR 1550578 A FR1550578 A FR 1550578A FR 3032062 A1 FR3032062 A1 FR 3032062A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- ions
- hole
- doped
- zone
- ion beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 gallium ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
- H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/2633—Bombardment with radiation with high-energy radiation for etching, e.g. sputteretching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/74—Making of localized buried regions, e.g. buried collector layers, internal connections substrate contacts
- H01L21/743—Making of internal connections, substrate contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/2855—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by physical means, e.g. sputtering, evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Procédé de réalisation d'une zone de contact dans un support comprenant la réalisation d'un trou borgne doté d'un fond et de parois latérales dans une région à base de matériau semi-conducteur du support par exposition à un faisceau d'ions focalisé, les paramètres d'exposition au faisceau d'ions étant prévus de sorte à former simultanément à la gravure du trou une zone dopée disposée au fond du trou (figure 1A).A method of making a contact zone in a support comprising producing a blind hole having a bottom and side walls in a region based on semiconductor material of the support by exposure to a focused ion beam , the ion beam exposure parameters being provided so as to simultaneously form the etching of the hole a doped zone disposed at the bottom of the hole (Figure 1A).
Description
1 FABRICATION D'UNE ZONE IMPLANTEE ET D'UNE REPRISE DE CONTACT PAR UN FAISCEAU D'IONS FOCALISE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR La présente invention se rapporte au domaine de la microélectronique de la nanoélectronique, des micro et nano-systèmes ainsi que de leur procédé de fabrication. Elle vise plus particulièrement celui de la réalisation d'une zone implantée et d'une reprise de contact dans une région semi-conductrice d'un substrat. Un procédé de réalisation de zones de contact dans une région semi- conductrice d'un substrat peut consister à former des trous borgnes dans une couche puis doper la région semi-conductrice à travers les trous borgnes, par exemple par implantation ionique ou par exposition à un faisceau d'ions focalisé. Le document WO 2009/022982 présente un tel type de procédé utilisant une gravure par faisceau d'ions focalisé suivi d'un dopage.TECHNICAL FIELD AND PRIOR ART The present invention relates to the field of the microelectronics of nanoelectronics, micro and nano-systems as well as to the field of microelectronics. their manufacturing process. It relates more particularly to the realization of an implanted zone and a contact recovery in a semiconductor region of a substrate. One method of producing contact zones in a semiconductor region of a substrate may consist of forming blind holes in a layer and then doping the semiconductor region through the blind holes, for example by ion implantation or by exposure to a focused ion beam. WO 2009/022982 discloses such a type of method using focussed ion beam etching followed by doping.
Il se pose le problème de trouver un nouveau procédé de réalisation de contacts dont le coût est réduit et le nombre d'étapes limité. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention prévoit, selon un aspect, un procédé de réalisation d'une zone de contact dans un support comprenant la formation d'au moins une tranchée ou d'un trou borgne doté(e) d'un fond et de parois latérales, le fond et les parois latérales étant situées au moins partiellement dans une région à base de matériau semi-conducteur d'un support par exposition du support à un faisceau d'ions focalisé. L'exposition au faisceau d'ions est prévue de sorte à graver au moins un trou borgne dans le support et concomitamment, autrement dit simultanément, à insérer des ions dans une zone du matériau semi-conducteur située contre et en contact avec le fond du trou ainsi que dans une ou plusieurs régions s'étendant contre et en contact avec les parois latérales du trou borgne, ladite zone formant une zone dopée par lesdits ions.There is the problem of finding a new method of making contacts whose cost is reduced and the number of steps limited. PRESENTATION OF THE INVENTION The present invention provides, in one aspect, a method of producing a contact zone in a support comprising the formation of at least one trench or a blind hole endowed with a bottom and sidewalls, the bottom and the sidewalls being located at least partially in a semiconductor-based region of a carrier by exposing the carrier to a focused ion beam. The ion beam exposure is provided to etch at least one blind hole in the support and concomitantly, ie simultaneously, to insert ions into an area of the semiconductor material against and in contact with the bottom of the substrate. hole and in one or more regions extending against and in contact with the side walls of the blind hole, said area forming a zone doped with said ions.
3032062 2 Pour mettre en oeuvre la gravure et la création simultanée ou concomitante de la zone dopée, les paramètres d'exposition sont adaptés. On adapte en particulier le courant de la source d'ions, la tension permettant d'accélérer les ions, et la durée d'exposition du support au faisceau.3032062 2 To implement the etching and the simultaneous or concomitant creation of the doped zone, the exposure parameters are adapted. In particular, the current of the ion source, the voltage to accelerate the ions, and the duration of exposure of the support to the beam are adapted.
5 Ainsi, l'invention utilise de façon surprenante un faisceau d'ions focalisé utilisé classiquement pour faire une gravure, pour effectuer simultanément à la fois la gravure du trou borgne et le dopage d'une zone disposée au niveau de ce trou borgne, en particulier à proximité et/ou contre ses parois latérales et son fond. Un seul équipement et un seul type de source est donc utilisé pour 10 effectuer ces deux opérations de gravure et d'implantation. Un mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé de réalisation d'une zone de contact dans un support pour établir un contact électrique avec au moins une région du support à base de matériau semi-conducteur, ce procédé comprenant des étapes consistant à : 15 a) exposer le support à un faisceau d'ions focalisés pendant une durée, avec une tension d'accélération des ions et avec un courant du faisceau d'ions déterminés de sorte que le bombardement des ions sur le support conduit à la fois à la réalisation d'au moins un trou borgne délimité par des parois latérales et par un fond aboutissant dans une région à base de matériau semi-conducteur du support, et à la réalisation 20 concomitamment d'une implantation des ions au niveau des parois latérales et du fond dudit trou de sorte à définir une zone dopée par lesdits ions, b) effectuer un traitement thermique de manière à faire diffuser et activer les ions de ladite zone dopée dans le matériau semi-conducteur. La zone dopée s'étend dans une région comprenant les parois latérales 25 et ledit fond du trou, autrement dit qui s'étend dans les parois latérales et le fond. Ainsi, avec un tel procédé, les coûts de fabrication peuvent être réduits dans la mesure où un seul équipement est nécessaire pour l'étape a) en particulier un implanteur n'est pas nécessairement utilisé pour former la zone dopée.Thus, the invention surprisingly uses a focused ion beam conventionally used for etching, to simultaneously perform both the etching of the blind hole and the doping of an area disposed at this blind hole, particularly close and / or against its side walls and bottom. Only one equipment and one type of source is therefore used to perform these two etching and implantation operations. An embodiment of the present invention provides a method of making a contact area in a carrier to make electrical contact with at least one region of the semiconductor material-based carrier, which method comprises the steps of: A) exposing the support to a focused ion beam for a duration, with an ion acceleration voltage and with a determined ion beam current so that the bombardment of the ions on the support leads both to the production of at least one blind hole delimited by side walls and by a bottom terminating in a region based on a semiconductor material of the support, and at the concomitant realization of implantation of the ions at the level of the lateral walls and from the bottom of said hole so as to define a zone doped with said ions, b) perform a heat treatment so as to diffuse and activate the ions of said doped zone in the semiconductor material. The doped zone extends in a region comprising the sidewalls 25 and said bottom of the hole, that is, which extends into the sidewalls and the bottom. Thus, with such a method, the manufacturing costs can be reduced insofar as only one piece of equipment is needed for step a) in particular an implanter is not necessarily used to form the doped area.
3032062 3 Le nombre d'étapes peut également être réduit dans la mesure où la gravure du trou borgne et le dopage de la région semi-conductrice sont réalisés lors d'une même étape et en même temps. Le courant d'ions peut être compris entre 10 pA et 1 nA et 5 avantageusement de l'ordre de 100 pA. Une tension permettant l'accélération des ions comprise entre 10 kV et 100 kV, en particulier de l'ordre de 30 kV peut être également prévue. La durée d'exposition au faisceau d'ions peut être comprise entre plusieurs secondes et plusieurs minutes.The number of steps can also be reduced insofar as the etching of the blind hole and the doping of the semiconductor region are performed during the same step and at the same time. The ion current may be between 10 pA and 1 nA and advantageously of the order of 100 pA. A voltage allowing the acceleration of ions between 10 kV and 100 kV, in particular of the order of 30 kV can also be provided. The exposure time to the ion beam may be from several seconds to several minutes.
10 Avec de tels paramètres, on peut obtenir un trou dont la profondeur et la section sont comprises entre 10 nm et 100 iim. En modulant ladite durée d'exposition et/ou ledit courant et/ou ladite tension, on peut modifier les dimensions du trou réalisé et la dose implantée dans la zone dopée qui s'étend contre les parois et le fond du trou. En modulant ces paramètres, on 15 peut également adapter la localisation d'implantation et donc la disposition de la zone dopée. Le procédé peut comprendre en outre une étape de dépôt de matériau conducteur dans le trou borgne après l'étape a). Cette étape peut être réalisée avant ou après l'étape b) de traitement thermique d'activation des dopants.With such parameters it is possible to obtain a hole whose depth and section are between 10 nm and 100 μm. By modulating said duration of exposure and / or said current and / or said voltage, it is possible to modify the dimensions of the hole produced and the dose implanted in the doped zone which extends against the walls and the bottom of the hole. By modulating these parameters, it is also possible to adapt the location of implantation and therefore the arrangement of the doped zone. The method may further comprise a step of depositing conductive material in the blind hole after step a). This step can be carried out before or after step b) dopant activation heat treatment.
20 Selon une possibilité de mise en oeuvre du procédé, on effectue ce dépôt de matériau conducteur à l'aide d'un faisceau d'ions focalisé. Dans ce cas, on peut avantageusement utiliser un équipement unique pour réaliser la gravure, le dopage et le dépôt du matériau conducteur dans le trou borgne. Selon une possibilité de mise en oeuvre du procédé dans lequel le 25 matériau semi-conducteur est un matériau dopé selon un dopage d'un type donné P ou N, les ions du faisceau peuvent être alors une espèce dopante d'un type opposé N ou P. Dans le cas où le matériau semi-conducteur est un matériau dopé, on peut également mettre en oeuvre le procédé pour renforcer le dopage du matériau semiconducteur au niveau des parois latérales et du fond du trou borgne en utilisant un 3032062 4 faisceau d'ions à l'étape a), les ions formant dans ce cas une espèce dopante de même type de conductivité que celle dudit matériau semi-conducteur dopé. Le trou borgne réalisé peut avoir une profondeur dans la région semiconductrice du support comprise entre 10 nm et 100 micromètres.According to one possibility of implementing the method, this deposition of conducting material is carried out using a focused ion beam. In this case, it is advantageous to use a single equipment for etching, doping and depositing the conductive material in the blind hole. According to one possibility of implementing the method in which the semiconductor material is a material doped with doping of a given type P or N, the ions of the beam may then be a doping species of an opposite type N or P. In the case where the semiconductor material is a doped material, it is also possible to implement the method for reinforcing the doping of the semiconductor material at the side walls and the bottom of the blind hole by using a 3032062 beam. ions in step a), the ions forming in this case a dopant species of the same type of conductivity as that of said doped semiconductor material. The blind hole made can have a depth in the semiconductor region of the support between 10 nm and 100 micrometers.
5 La zone dopée d'épaisseur supérieure à 1 nm dans une portion Située contre le fond ainsi que dans une portion située contre une paroi latérale du trou peut être obtenue. Cette épaisseur peut être en particulier comprise entre 1 nm et 500 nm. Une zone dopée ayant une concentrations d'ions d'au moins 1E15 atomes/cm3, en particulier comprise entre 1E17 at/cm3 et 1E24 at/cm3 peut être obtenue 10 après l'étape a). Typiquement, la concentration peut être de 1E18 at/cm3. Une telle concentration peut être obtenue aussi bien dans la portion en contact avec le fond que dans une autre portion en contact avec les parois latérales du trou. Les ions peuvent être choisis parmi des ions Ga, P, B, As , Al, In, Ti, N, Sb, 15 Bi. Selon une possibilité de mise en oeuvre particulière du procédé, la zone peut être dopée par des ions Ga+ dans une couche serai conductrice dopée de type N. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS __ta présente inyentign setrealieteuceffiprise à la lecture de la description 20 d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1A-1C illustrent un exemple de procédé de réalisation d'une zone de contact dans une région semi-conductrice par gravure et dopage simultanés réalisés à l'aide d'une exposition à un faisceau d'ions focalisé (FIB) ; 25 - la figure 2 représente une structure dotée de plusieurs zones de contact distinctes réalisées à l'aide d'un procédé suivant l'invention ; - la figure 3 représente une structure dotée de zones de contact sur des faces opposées d'un substrat qui ont été réalisées à l'aide d'un procédé suivant l'invention ; 3032062 5 - la figure 4 illustre un exemple d'étape de gravure et dopage simultanés d'une couche semi-conductrice à l'aide d'une exposition à un faisceau d'ions focalisé (FIB), cette couche semi-conductrice étant revêtue d'une autre couche à base d'un matériau différent ; 5 Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.The doped zone of thickness greater than 1 nm in a portion located against the bottom as well as in a portion located against a side wall of the hole can be obtained. This thickness may in particular be between 1 nm and 500 nm. A doped zone having an ion concentration of at least 1E15 atoms / cm3, in particular between 1E17 at / cm3 and 1E24 at / cm3 can be obtained after step a). Typically, the concentration may be 1E18 at / cm3. Such a concentration can be obtained both in the portion in contact with the bottom and in another portion in contact with the side walls of the hole. The ions may be selected from Ga, P, B, As, Al, In, Ti, N, Sb, Bi ions. According to a particular possibility of implementation of the method, the zone may be doped with Ga + ions in a N-type doped conductive layer. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS ______________________________________________________________________________________________________________ In this document, the invention is described in the description of exemplary embodiments. given purely by way of indication and in no way limitative, with reference to the appended drawings, in which: FIGS. 1A-1C illustrate an example of a method of producing a contact zone in a semiconductor region by simultaneous etching and doping carried out in FIG. assistance from exposure to a focused ion beam (FIB); FIG. 2 represents a structure provided with several distinct contact zones made using a method according to the invention; FIG. 3 shows a structure provided with contact zones on opposite faces of a substrate which have been produced by means of a method according to the invention; FIG. 4 illustrates an exemplary step of simultaneous etching and doping of a semiconductor layer by means of exposure to a focused ion beam (FIB), this semiconductor layer being coated. another layer based on a different material; Identical, similar or equivalent parts of the various figures described below bear the same numerical references so as to facilitate the passage from one figure to another. The different parts shown in the figures are not necessarily in a uniform scale, to make the figures more readable.
10 Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles. En outre, dans la description ci-après, des termes qui dépendent de l'orientation de la structure tels que « sur », « au fond », « supérieure », « latérale » 15 s'appliquent en considérant que la structure est orientée de la façon illustrée dans les figures. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Un exemple de procédé de réalisation d'une zone de contact avec une région semi-conductrice d'un support va à présent être donné en liaison avec les figures 20 1A-1C. Le matériau de départ du procédé peut être un substrat comportant au moins couche semi-conductrice tel qu'un substrat de type semi-conducteur sur isolant, par exemple de type SOI (pour « Silicon On Insulator ») ou SiGe01 (pour « Silicon Germanium On Insulator »), qui comprend une couche de support 10 semi-conductrice 25 revêtue d'une couche isolante 11, la couche isolante 11 par exemple de type BOX (BOX pour « Burried Oxide ») étant elle-même revêtue d'une couche semi conductrice 12 superficielle. On réalise tout d'abord un trou borgne 20 ou une tranchée 20 dans la couche semi conductrice 12 superficielle à l'aide d'un faisceau 30 d'ions focalisés encore 3032062 6 appelé « FIB » (FIB étant l'acronyme de « Focused ion beam ») produit à l'aide d'une sonde ionique focalisée. Les ions du faisceau 30 peuvent être par exemple des ions Gallium (Ga+). Pendant la réalisation du trou borgne 20 on réalise dans le même temps 5 un dopage du matériau de la couche semi conductrice 12 à l'aide des ions de la source FIB, de sorte à créer une zone dopée 22 comprenant une portion 22a incluant les parois latérales 20a et une portion 22b incluant le fond 20b du trou borgne 20. Pour cela, des paramètres d'exposition tels que le courant de la source d'ions, la tension d'accélération, la durée d'exposition au faisceau, la dose d'ions implantés peuvent être ajustés.The different possibilities (variants and embodiments) must be understood as not being exclusive of one another and can be combined with one another. In addition, in the following description, terms which depend on the orientation of the structure such as "on", "on the bottom", "upper", "lateral" apply with the structure oriented. as illustrated in the figures. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS An example of a method of producing a contact zone with a semiconductor region of a support will now be given in connection with FIGS. 1A-1C. The starting material of the process may be a substrate comprising at least one semiconductor layer such as a semiconductor-on-insulator type substrate, for example of the SOI (for "Silicon On Insulator") or SiGe01 (for "Silicon Germanium" type) On Insulator "), which comprises a semiconductor support layer 10 coated with an insulating layer 11, the insulating layer 11, for example of the BOX (Burried Oxide) type, being itself coated with a layer semiconductive 12 superficial. A blind hole 20 or a trench 20 is firstly made in the superficial semiconductor layer 12 by means of a focused ion beam 3032062 6 called "FIB" (FIB being the acronym for "Focused ion beam ") produced using a focused ion probe. The ions of the beam 30 may be for example gallium ions (Ga +). During the production of the blind hole 20, doping of the material of the semiconductor layer 12 is carried out at the same time with the aid of the ions of the source FIB, so as to create a doped zone 22 comprising a portion 22a including the walls. 20a and a portion 22b including the bottom 20b of the blind hole 20. For this, exposure parameters such as the current of the ion source, the acceleration voltage, the exposure time to the beam, the dose implanted ions can be adjusted.
10 Ces paramètres d'exposition peuvent être également adaptés en fonction de la concentration souhaitée de dopants dans le matériau semi-conducteur et de l'épaisseur el souhaitée de la zone dopée. Une zone dopée 22 ayant une concentration en ions comprise par exemple entre 1E17 atomes/cm3 et 1E24 at/cm3 peut être mise en oeuvre.These exposure parameters can also be adapted as a function of the desired concentration of dopants in the semiconductor material and the desired thickness of the doped area. A doped zone 22 having an ion concentration of, for example, between 1E17 atoms / cm3 and 1E24 at / cm3 can be used.
15 La zone dopée 22 peut avoir une épaisseur el comprise par exemple entre 1 nm et 1 um. L'exposition au faisceau d'ions peut être réalisée de sorte à former un trou borgne 20 de profondeur H comprise par exemple entre 10 nm et 100 um et avantageusement supérieure à 10 nm. Cette profondeur H peut être adaptée en fonction 20 de l'épaisseur de la couche 12 dans laquelle on souhaite réaliser le trou 20. Pour certaines applications, le trou borgne 20 peut avoir une profondeur H de l'ordre de plusieurs micromètres. Le trou borgne 20 peut être également prévu avec une largeur D qui peut être comprise entre plusieurs nanomètres et plusieurs dizaines de microns, par exemple de l'ordre de 50 nm.The doped zone 22 may have a thickness e1 of, for example, between 1 nm and 1 μm. Exposure to the ion beam may be carried out so as to form a blind hole 20 of depth H, for example between 10 nm and 100 μm and advantageously greater than 10 nm. This depth H may be adapted according to the thickness of the layer 12 in which it is desired to make the hole 20. For some applications, the blind hole 20 may have a depth H of the order of several micrometers. The blind hole 20 may also be provided with a width D which may be between several nanometers and several tens of microns, for example of the order of 50 nm.
25 Dans un cas, par exemple, où l'on souhaite fabriquer un trou borgne 20 de profondeur H comprise entre 10 nm et 100 um on peut utiliser par exemple un faisceau FIB d'ions Gallium produit à partir d'une source à l'aide d'un courant compris entre 1 pA et 1000 pA. Une tension d'accélération comprise entre 1 et 50 kV peut être également mis en oeuvre. La durée de gravure peut être de plusieurs secondes. La dose d'ions Ga+ implantée peut être alors supérieure à 1E22 atomes/cm2.In one case, for example, where it is desired to manufacture a blind hole 20 with a depth H of between 10 nm and 100 μm, it is possible to use, for example, a FIB beam of Gallium ions produced from a source at the same time. using a current of between 1 pA and 1000 pA. An acceleration voltage of between 1 and 50 kV can also be implemented. The burning time can be several seconds. The dose of implanted Ga + ions can then be greater than 1E22 atoms / cm 2.
3032062 7 Dans le cas où la couche superficielle 12 est à base d'un matériau dopé selon un dopage d'un premier type, les ions du faisceau FIB peuvent être des éléments dopants d'un type opposé. Ainsi, lorsque l'on souhaite doper une couche semiconductrice 12 de type N, par exemple du Silicium dopé N, on peut utiliser des éléments 5 dopants de type P, tel que par exemple des ions Ga+. Inversement, si l'on souhaite doper une couche 12 à base d'un matériau dopé P, on peut utiliser des éléments dopants de type N. La simultanéité de la gravure et du dopage peut permettre d'éviter de réaliser ultérieurement une étape supplémentaire d'implantation ionique.In the case where the surface layer 12 is based on a material doped with a doping of a first type, the ions of the FIB beam may be doping elements of an opposite type. Thus, when it is desired to dopate an N-type semiconductor layer 12, for example N-doped silicon, it is possible to use P-type doping elements, such as, for example, Ga + ions. Conversely, if it is desired to dopate a layer 12 based on a doped material P, it is possible to use N-type doping elements. The simultaneity of the etching and the doping may make it possible to avoid subsequently carrying out an additional step of ion implantation.
10 Ensuite, on réalise un recuit d'activation des dopants de la zone 22. Ce traitement thermique est prévu avec des paramètres définis, en particulier une durée et une température, autrement dit un budget thermique, suffisant pour permettre l'activation complète des dopants et leur diffusion de sorte à augmenter l'épaisseur de la zone dopée. Le budget thermique est de préférence toutefois limité de sorte à éviter un 15 changement d'état de l'espèce ionique dans la zone dopée 22 et de former un alliage. Dans le cas où l'on souhaite former plusieurs contacts séparés dans des trous borgnes distincts, une température trop élevée pourrait entrainer une diffusion trop importante des zones dopées et un chevauchement entre ces zones susceptible de créer un court-circuit. Pour réaliser l'activation, on peut soit réaliser un recuit à haute 20 température pendant une durée très courte ou bien effectuer un recuit à plus basse température mais avec une durée plus importante. Dans le cas d'une activation de dopants sous forme d'ions Ga+, on peut réaliser un recuit d'activation à une température qui peut être par exemple inférieure à 500°C pendant une durée comprise entre plusieurs dizaines de minutes et plusieurs heures. Selon un autre exemple, un recuit d'activation à 25 950°C durant 10 min peut être réalisé. Ensuite, il est possible de doter la zone de contact d'une zone conductrice 40 par dépôt d'un matériau conducteur 41, par exemple métallique dans le trou borgne 20. Le dépôt du matériau conducteur 41 peut être avantageusement 30 également réalisé par faisceau d'ions focalisé FIB. Cela permet d'utiliser un même 3032062 8 équipement que pour l'étape de réalisation concomitante du trou borgne et de la zone dopée précédemment décrite. Cela permet de réaliser un gain en termes de durée du procédé de fabrication. Le matériau conducteur 41 peut être un métal tel que le platine ou le tungstène.Thereafter, doping activating annealing is carried out in zone 22. This heat treatment is provided with defined parameters, in particular a duration and a temperature, in other words a thermal budget, sufficient to allow the complete activation of the dopants. and their diffusion so as to increase the thickness of the doped zone. The thermal budget is however preferably limited so as to avoid a change of state of the ionic species in the doped zone 22 and to form an alloy. In the case where it is desired to form several separate contacts in separate blind holes, too high a temperature could lead to excessive diffusion of the doped areas and an overlap between these areas may create a short circuit. To carry out the activation, it is possible either to anneal at high temperature for a very short time or to anneal at a lower temperature but with a longer duration. In the case of activation of dopants in the form of Ga + ions, an activation annealing can be carried out at a temperature which may be, for example, less than 500 ° C. for a duration of between several tens of minutes and several hours. In another example, activation annealing at 950 ° C for 10 minutes can be performed. Then, it is possible to provide the contact zone with a conductive zone 40 by depositing a conductive material 41, for example a metal material, in the blind hole 20. The deposition of the conductive material 41 may advantageously also be carried out by means of a beam. FIB focused ions. This makes it possible to use the same equipment as for the step of concomitant realization of the blind hole and the doped zone described above. This allows a gain in terms of the duration of the manufacturing process. The conductive material 41 may be a metal such as platinum or tungsten.
5 La zone conductrice 40 peut s'étendre sur une face donnée du substrat à travers laquelle le trou borgne a été formé et permettre une connexion avec la couche semi-conductrice 12. On peut alors par exemple faire passer un courant dans cette couche semi-conductrice 12. Une étape de retrait du matériau conducteur 41 de la face donnée du 10 substrat peut être ensuite éventuellement réalisée. Sur la figure 2, une structure formée à l'aide d'un procédé décrit précédemment et comportant deux zones de contacts formées dans deux trous borgnes distincts est représentée. Les trous borgnes ont un espacement A qui peut varier suivant l'application et suivant la dose de dopants. Un espacement A par exemple compris entre 15 10 nm et plusieurs centaines de nm peut être prévu. Un procédé de réalisation de zones de contact tel que décrit précédemment peut s'adapter à d'autres types de supports que les substrats de type semi-conducteur sur isolant, par exemple à un substrat massif (« bulk » selon la terminologie anglo-saxonne).The conductive zone 40 may extend over a given face of the substrate through which the blind hole has been formed and allow a connection with the semiconductor layer 12. For example, a current can be passed through this semiconductor layer. 12. A step of removing the conductive material 41 from the given face of the substrate may then be optionally performed. In Fig. 2, a structure formed using a method described above and having two contact areas formed in two separate blind holes is shown. The blind holes have a spacing A which can vary according to the application and the dose of dopants. A spacing A for example between 10 nm and several hundred nm can be provided. A method for producing contact zones as described above can be adapted to other types of supports than substrates of semiconductor-on-insulator type, for example to a bulk substrate ("bulk" according to the English terminology). ).
20 Un procédé tel que décrit précédemment n'est pas limité à la formation de zones de contact en face avant d'un substrat et peut également s'appliquer à la réalisation de zones de contact en face arrière ou comme sur la structure de la figure 3, sur la face avant et sur la face arrière d'un substrat. Un autre exemple de réalisation illustré sur la figure 4 prévoit l'étape de 25 réalisation simultanée du trou borgne 20 et de la zone dopée 22 dans une couche semi- conductrice 120 qui est revêtue cette fois d'une autre couche 150. Cette autre couche 150 peut être par exemple isolante. La couche semi-conductrice 120 peut être elle-même disposée sur et en contact d'une couche 118 qui peut être également isolante. Un exemple de réalisation particulier de l'empilement de couches 118, 30 120, 150 prévoit une couche 118 à base par exemple de Si02 et d'épaisseur par exemple 3032062 9 de l'ordre de 400 nm, une couche 120 à base de Si dopé type N et d'épaisseur par exemple de l'ordre de 200 nm, une couche 150 par exemple de Si02 et d'épaisseur par exemple de l'ordre de 400 nm. Dans un tel empilement, on peut former un trou borgne 20 ou une 5 tranchée ayant une profondeur par exemple de l'ordre de 500 nm dont le fond est situé dans la couche semi-conductrice 120. La zone dopée 22 disposée dans le prolongement du fond du trou borgne peut avoir une épaisseur comprise par exemple entre 50 et 80 nm. Pour effectuer ce dopage et cette gravure sélective simultanée on peut 10 utiliser un faisceau d'ions focalisé FIB avec par exemple une source d'ions Gallium (Ga+) formant des dopants de type P. Le courant de la source d'ions peut être par exemple de l'ordre de 100 pA, tandis que la tension pour permettre l'accélération des ions peut être par exemple de l'ordre de 30kV. La durée d'exposition de l'empilement au faisceau d'ions peut être par exemple de plusieurs secondes. Une dose d'ions Ga+ implantée supérieure 15 par exemple à 1E22 atomes/cm2 peut être également prévue.A method as described above is not limited to the formation of contact areas on the front face of a substrate and can also be applied to the production of contact areas on the rear face or as in the structure of FIG. 3, on the front face and on the rear face of a substrate. Another exemplary embodiment illustrated in FIG. 4 provides for the step of simultaneously making the blind hole 20 and the doped zone 22 in a semi-conducting layer 120 which is coated this time with another layer 150. This other layer 150 can be for example insulating. The semiconductor layer 120 may itself be disposed on and in contact with a layer 118 which may also be insulating. A particular embodiment of the stack of layers 118, 120, 150 provides a layer 118 based for example on SiO 2 and having a thickness for example of the order of 400 nm, a layer 120 based on Si doped type N and thickness for example of the order of 200 nm, a layer 150 for example of SiO 2 and thickness for example of the order of 400 nm. In such a stack, it is possible to form a blind hole 20 or a trench having a depth, for example of the order of 500 nm, the bottom of which is situated in the semiconductor layer 120. The doped zone 22 arranged in the extension of the The bottom of the blind hole may have a thickness of, for example, between 50 and 80 nm. To perform this doping and this simultaneous selective etching, it is possible to use a FIB focused ion beam with, for example, a source of Gallium ions (Ga +) forming P-type dopants. The current of the ion source can be by example of the order of 100 pA, while the voltage to allow the acceleration of the ions can be for example of the order of 30kV. The exposure time of the ion beam stack can be, for example, several seconds. An implanted Ga + ion dose greater than, for example, 1E22 atoms / cm 2 can also be provided.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1550578A FR3032062B1 (en) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | MANUFACTURING AN IMPLANTED ZONE AND A CONTACT RESUMPTION BY A FOCUSED ION BEAM |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1550578A FR3032062B1 (en) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | MANUFACTURING AN IMPLANTED ZONE AND A CONTACT RESUMPTION BY A FOCUSED ION BEAM |
| FR1550578 | 2015-01-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3032062A1 true FR3032062A1 (en) | 2016-07-29 |
| FR3032062B1 FR3032062B1 (en) | 2018-03-09 |
Family
ID=53008663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1550578A Expired - Fee Related FR3032062B1 (en) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | MANUFACTURING AN IMPLANTED ZONE AND A CONTACT RESUMPTION BY A FOCUSED ION BEAM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3032062B1 (en) |
-
2015
- 2015-01-26 FR FR1550578A patent/FR3032062B1/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| DEMARCO ANTHONY J ET AL: "Contact resistance of focused ion beam deposited platinum and tungsten films to silicon", JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY: PART B, AVS / AIP, MELVILLE, NEW YORK, NY, US, vol. 19, no. 6, 1 November 2001 (2001-11-01), pages 2543 - 2546, XP012009081, ISSN: 1071-1023, DOI: 10.1116/1.1410094 * |
| PATEL J N ET AL: "A low temperature fabrication process utilizing FIB implantation for CMOS compatible photovoltaic cells", SPIE, PO BOX 10 BELLINGHAM WA 98227-0010 USA, vol. 7750, 1 January 2010 (2010-01-01), pages 775034-1 - 775034-7, XP040526674 * |
| SCHMIDT B ET AL: "Writing FIB implantation and subsequent anisotropic wet chemical etching for fabrication of 3D structures in silicon", SENSORS AND ACTUATORS A, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. 61, no. 1-3, 1 June 1997 (1997-06-01), pages 369 - 373, XP004092252, ISSN: 0924-4247, DOI: 10.1016/S0924-4247(97)80291-9 * |
| UTKE IVO ET AL: "Gas-assisted focused electron beam and ion beam processing and fabrication", JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY: PART B, AVS / AIP, MELVILLE, NEW YORK, NY, US, vol. 26, no. 4, 11 August 2008 (2008-08-11), pages 1197 - 1276, XP012114279, ISSN: 1071-1023, DOI: 10.1116/1.2955728 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3032062B1 (en) | 2018-03-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2453470B1 (en) | Method for forming a multi-layer structure | |
| FR2978603A1 (en) | METHOD FOR TRANSFERRING A MONOCRYSTALLINE SEMICONDUCTOR LAYER TO A SUPPORT SUBSTRATE | |
| EP2840594B1 (en) | Recrystallisation of blocks with source and drain by the top | |
| FR3060841A1 (en) | METHOD FOR MAKING A SEMICONDUCTOR DEVICE HAVING SELF-ALIGNED INTERNAL SPACERS | |
| EP3127142B1 (en) | Method for manufacture of a semiconductor wafer suitable for the manufacture of an soi substrate, and soi substrate wafer thus obtained | |
| FR3049763A1 (en) | ||
| FR3034909A1 (en) | METHOD FOR DOPING SOURCE AND DRAIN REGIONS FROM A TRANSISTOR USING SELECTIVE AMORPHIZATION | |
| FR3051972A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A TRANSISTOR COMPRISING SOURCE AND DRAIN OBTAINED BY SEMICONDUCTOR RECRYSTALLIZATION | |
| FR3067516A1 (en) | IMPLEMENTING SEMICONDUCTOR REGIONS IN AN ELECTRONIC CHIP | |
| EP3671864B1 (en) | Process for fabrication a junction with interband tunnel effect | |
| EP3490007A1 (en) | Method for manufacturing fin-fet type cmos transistor pairs at low temperature | |
| EP2731141A1 (en) | Method for manufacturing a field effect tansistor having a SiGe channel using ion implantation | |
| FR3032062A1 (en) | MANUFACTURING AN IMPLANTED ZONE AND A CONTACT RESUMPTION BY A FOCUSED ION BEAM | |
| EP2701185B1 (en) | METHOD OF TRANSFERRING AN InP FILM | |
| FR3042646B1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING A HETEROJONTION FOR A PHOTOVOLTAIC CELL | |
| EP3673518B1 (en) | Improved method for solar cell doping | |
| EP3347921A1 (en) | Method for manufacturing an electronic junction device and associated device | |
| FR3027451A1 (en) | SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING SUBSTRATE | |
| FR3042645B1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING A HETEROJUNCTION PHOTOVOLTAIC CELL | |
| EP4391077A1 (en) | Transistor fabrication with silicided source and drain proximate the channel | |
| FR3103636A1 (en) | Manufacturing process of a photovoltaic cell | |
| EP3229283A1 (en) | Device for connecting at least one nano-object and method for producing same | |
| WO2021234277A1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor-on-insulator substrate for radiofrequency applications | |
| FR3130069A1 (en) | 3D circuit manufacturing process with recrystallization and mutualized dopant activation steps | |
| WO2021234280A1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor-on-insulator substrate for radiofrequency applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20160729 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20230905 |