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Fabrication de pseudosubstrats à base de silicium poreux pour l’hétéroépitaxie
N. P Blanchard¹ , A. Boucherif², P. Regreny,¹ O. Marty³, V. Lysenko², G. Grenet¹

Université de Lyon, Institut des Nanotechnologies de Lyon INL-UMR 5270, CNRS

¹Ecole Centrale de Lyon, 36 Avenue Guy Collongue, Ecully, F-69134, France

²INSA de Lyon, 7 Avenue Jean Capelle, Villeurbanne, F-69621, France

³Université Claude Bernard Lyon 1, 8 rue André-Marie Ampère, Villeurbanne, F-69622, France

Dans ce travail, nous nous proposons d’utiliser l’oxydation du silicium poreux comme un moyen d’étendre latéralement la maille d’une membrane monocristalline de silicium (cf Figure 1) et de l’adapter à celle d’autres matériaux tels que Si_xGe_1-x. La première étape est la croissance par épitaxie par jets moléculaires d’un film germe mince (50-100 nm) de silicium monocristallin sur un substrat silicium (100) dopé bore (type –p, 0.01  cm). Ce substrat dopé bore est ensuite rendu poreux par une procédure standard d’anodisation. Le front d’anodisation progresse de la face arrière vers l’avant du substrat et s’arrête à l’interface en raison de la différence de dopage laissant le film mince intact. L’oxydation de la partie poreuse à différentes températures (300–500 °C) dans une atmosphère sèche O₂ conduit à une extension substantielle du film germe. Cette déformation est évaluée par spectroscopie Raman. Il est possible ainsi d’étendre un film de 50nm d’épaisseur de 1.2% sans que des cracks apparaissent. Pour l’étape suivante de reprise d’épitaxie. la principale difficulté est de désoxyder in-situ la surface du film germe à 900°C sans désoxyder la partie poreuse de l’échantillon et donc sans perdre sa déformation. Cette désoxydation est contrôlée par l’apparition de la reconstruction (2 x 1) dans le diagramme RHEED. Nous avons fait croître 160nm de Si_0.85Ge_0.15 avec 0,7% de contrainte sur Si en accord de maille sur un film déformé en tension de 0,7%. La croissance s’est faite couche par couche et sans l’apparition d’un réseau de dislocations. Toutefois, l’analyse TEM montre de nombreux défauts de croissance liés à une qualité chimique et structurale encore insuffisante de la couche germe.

Travail fait dans le cadre de l’ANR BLAN_06-1_144614.