JP4762547B2 - Manufacturing method of multilayer structure - Google Patents
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Description
本発明は、半導体材料製の多層構造の製造方法に関する。この構造は、第1半導体で作製された基板と、第2半導体で作製された表面薄層とを含み、これら2つの材料は実質的に異なる格子定数を有する。 The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer structure made of a semiconductor material. This structure includes a substrate made of a first semiconductor and a thin surface layer made of a second semiconductor, the two materials having substantially different lattice constants.
このタイプの方法は既に知られている。 This type of method is already known.
従って、シリコンなどの材料製の基板と、シリコン−ゲルマニウム(SiGe)さらにはゲルマニウム(Ge)などの材料製の表面薄層とを含む構造を製造することは周知である。 Accordingly, it is well known to produce structures that include a substrate made of a material such as silicon and a thin surface layer made of a material such as silicon-germanium (SiGe) or germanium (Ge).
本出願人の名前でなされたフランス国特許出願第0208600号は、半導体材料の薄層を含む構造を、第1格子定数を有する半導体材料製の上層を備える格子定数適合層を含むウェハから製造するための方法に関する。この方法は、(a)第1格子定数と実質的に異なる第2公称格子定数を有し、下地の適合層の上層の第1格子定数を維持するのに十分な最小限の厚を有し、それ故歪んだ半導体材料被膜の適合層の上層での成長段階と、(b)実質的に第1格子定数と同じ公称格子定数を有する半導体材料の緩和層のこの被膜上での成長段階と、(c)適合層の緩和層に対する側でのウェハの少なくとも一部分の除去段階であって、適合層の緩和層に対する側での脆化ゾーン形成、及び緩和層を含む構造をウェハから分離するための脆化ゾーンでのパワー供給操作を含む段階とを含むことを特徴とする。 French patent application 0208600, in the name of the applicant, produces a structure comprising a thin layer of semiconductor material from a wafer comprising a lattice constant matching layer comprising an upper layer made of a semiconductor material having a first lattice constant. Related to the method. This method has (a) a second nominal lattice constant that is substantially different from the first lattice constant, and a minimum thickness sufficient to maintain the first lattice constant of the upper layer of the underlying conforming layer. Therefore, a growth stage on top of the conforming layer of the distorted semiconductor material coating; and (b) a growth stage on this coating of a relaxation layer of semiconductor material having a nominal lattice constant substantially the same as the first lattice constant; (C) removing at least a portion of the wafer on the side of the conforming layer relative to the relaxation layer, forming an embrittlement zone on the side of the conforming layer relative to the relaxation layer, and separating the structure including the relaxation layer from the wafer And a stage including a power supply operation in the embrittlement zone.
従って、この特許出願の方法では、層移転技法(具体的には、スマートカット(登録商標)タイプ、又はエルトラン(登録商標)タイプ)を用いて所望のウェハを構築する。 Therefore, in the method of this patent application, a desired wafer is constructed using a layer transfer technique (specifically, a Smart Cut (registered trademark) type or an Eltran (registered trademark) type).
この方法の出発要素は、転位などの多数の構造欠陥を伴わずにほぼ緩和した材料の層が存在する自体の表面の領域に対応する格子定数適合層を備えるウェハである。 The starting element of this method is a wafer with a lattice constant matching layer corresponding to the region of its surface where there is a layer of material that is substantially relaxed without numerous structural defects such as dislocations.
緩和層は、歪みのない結晶構造を有する半導体材料の任意の層、すなわち、その層を形成する材料の公称格子定数にほぼ等しい格子定数を有する層を意味すると理解されていることを明記しておく。 A relaxation layer is understood to mean any layer of a semiconductor material having an unstrained crystal structure, i.e. a layer having a lattice constant approximately equal to the nominal lattice constant of the material forming the layer. deep.
逆に言えば、歪み層とは、その結晶構造がエピタキシなどの結晶成長の際に、引っ張り歪み又は圧縮歪みを受け、少なくとも格子定数がこの材料の公称格子定数と実質的に異なるようにされる半導体材料の任意の層を指す。 Conversely, a strained layer means that its crystal structure undergoes tensile or compressive strain during crystal growth, such as epitaxy, so that at least the lattice constant is substantially different from the nominal lattice constant of this material. Refers to any layer of semiconductor material.
フランス国特許出願第0208600号のこの方法は、本明細書の冒頭に述べたような構造を構築するための有利な解決法を構成する。 This method of French patent application No. 0208600 constitutes an advantageous solution for building a structure as described at the beginning of this description.
本発明の目的は、本特許出願の教示に対してある補完的役割を提供することである。 The purpose of the present invention is to provide a complementary role to the teachings of this patent application.
この目的を達成するために、本発明は、半導体材料製の多層構造の製造方法を提案する。この構造は、第1半導体材料製の基板と第2半導体材料製の表面薄層を備え、これらの2つの半導体材料は実質的に異なる格子定数を有する。この方法は、支持基板上に表面薄層を備える層を作製するステップと、前記支持基板と堆積層によって形成される集合体中に脆化ゾーンを作製するステップと、前記集合体を対象基板でボンディングするステップと、前記脆化ゾーンのレベルで分離するステップと、得られる構造の表面を処理するステップとを含むことを特徴とする。 In order to achieve this object, the present invention proposes a method of manufacturing a multilayer structure made of a semiconductor material. This structure comprises a substrate made of a first semiconductor material and a skin layer made of a second semiconductor material, the two semiconductor materials having substantially different lattice constants. The method includes the steps of: creating a layer comprising a thin surface layer on a support substrate; creating an embrittlement zone in an assembly formed by the support substrate and a deposited layer; and Bonding, separating at the level of the embrittlement zone, and treating the surface of the resulting structure.
本発明の他の態様、目的、及び利点は、図1a乃至1eに本発明の実施形態を実施するための主なステップを示す添付の諸図を参照すれば、以下の本発明の説明からより明確になるであろう。 Other aspects, objects, and advantages of the present invention will become apparent from the following description of the invention, with reference to the accompanying drawings, which illustrate the main steps for carrying out embodiments of the present invention in FIGS. It will be clear.
先ず、図1aを参照すると、この図は層105(網掛けで示す)がその上に堆積された支持基板100を示す。
Referring first to FIG. 1a, this figure shows a
この支持基板100は、第1格子定数を有する半導体材料で作製する。たとえば、それをシリコンで作製する。
The
層105は、上記で述べた第1格子定数と異なる第2格子定数を有する材料製の層である。
The
従って、層105をSiGeで作製することができ、さらにはGeで作製することができる。
Therefore, the
この層105は、その格子定数が被堆積支持基板の格子定数と実質的に異なる材料の所望の厚さでの堆積、及び一方で、転移型の欠陥を実質的に伴わないこのような堆積の表面層の構築を可能にする技法によって堆積されると言われている。
This
たとえば、国際特許出願第00/15885号には、シリコン上にSiGe又はGeを堆積させる方法が教示されている。 For example, International Patent Application No. 00/15885 teaches a method of depositing SiGe or Ge on silicon.
従って、このような堆積法は、たとえば、400℃〜500℃、好ましくは430℃〜460℃の第1設定安定化温度での単結晶シリコン基板の温度安定化ステップと、支持基板上に最終所望厚未満の設定厚のGeのベース層が得られるまでの、第1設定温度での気相化学成長(CVD)ステップと、Geの気相化学成長温度の、第1設定温度から、750℃〜850℃、好ましくは、800℃〜850℃の範囲で変わる第2設定温度までへの昇温ステップと、単結晶Ge層の最終所望厚が得られるまで第2設定温度でGeの気相化学成長を継続するステップとを実施することによって単結晶Geを単結晶シリコンの支持基板に堆積させる第1のモードに従ってなされる。 Thus, such a deposition method can include, for example, a temperature stabilization step of the single crystal silicon substrate at a first set stabilization temperature of 400 ° C. to 500 ° C., preferably 430 ° C. to 460 ° C., and a final desired on the support substrate. From the first set temperature of the vapor phase chemical growth (CVD) step at the first set temperature until the Ge base layer having a set thickness of less than the thickness is obtained, Step of heating to 850 ° C., preferably 800 ° C. to 850 ° C., to a second set temperature, and vapor phase chemical growth of Ge at the second set temperature until the final desired thickness of the single crystal Ge layer is obtained In accordance with a first mode of depositing single crystal Ge on a single crystal silicon support substrate.
このような堆積法を、たとえば、国際特許出願第00/15885号によって開示されるような変形形態に従って実施することもできる。 Such a deposition method can also be carried out according to a variant as disclosed, for example, by international patent application 00/15885.
シリコンで作製することができる支持基板上に緩和SiGe又は緩和Geの薄層を直接得るための他の方法も可能である。 Other methods for obtaining relaxed SiGe or a thin layer of relaxed Ge directly on a support substrate that can be made of silicon are also possible.
本明細書の開示の一部として組み込まれる、ビー、ホランダー(B.Hollander)らの文献、「仮想基板製造のための水素又はヘリウム・イオン注入後の、擬似格子整合Si1−xGex/Si(100)ヘテロ構造の歪み緩和」、Nuclear Instrument and Methods in Physics Research(物理学研究における核施設及び方法)、B175〜177、2001年、357〜367頁、を参照することもできる。 B. Hollander et al., “Pseudo-lattice-matched Si1-xGex / Si (100 after hydrogen or helium ion implantation for virtual substrate fabrication, incorporated as part of this disclosure.” See also: "Restriction of heterostructures," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Nuclear Facilities and Methods in Physics Research, B175-177, 2001, pages 357-367.
このような方法では、歪み層を作製しこの層を緩和させることによって、層110を作製する。
In such a method, the strained layer is created and the
緩和SiGeの薄層を文献「カーボン含有層組込みに基づく新しいタイプのSiGeの薄い歪み緩和バッファの開発(Development of a new type of SiGe thin strained relaxed buffer based on the incorporation of carbon containing layer)」、第一回SiGe Technology and Device Meeting(SiGeテクノロジ及びデバイス会合)(ISTDM)、2003年、名古屋、日本、15〜17頁、「n−MOSFET用の高濃度Ge含有の薄いSiGeバッファ(Thin SiGe Buffers with High Ge content for n−Mosfets)」(リュートビッチ(Lyutovich)ら、Material Science & Engineering(材料化学及びエンジニアリング)、B89、2002年、341〜345頁)、及び、「0.1μm未満の厚さの緩和SiGeバッファ」(バウア(Bauer)ら、Thin Solid Films(薄い固体被膜)、369、2000年、152〜156頁)に開示される技法によって得ることもできる。これらは、本発明で実施することができるような層を得るための方法を開示しており、本発明の開示の一部として組み込まれる。 Development of a new type of SiGe thin strain relaxed buffer based on incorporation of a thin layer of relaxed SiGe, based on the incorporation of a carbon-containing layer (development of a new type of SiGe thin strained buffer on the inc.) SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM), 2003, Nagoya, Japan, pp. 15-17, “Thin SiGe Buffers High Ge for Thin-Ge Geometry for n-MOSFETs” content for n-Mossets) Lytovic et al., Material Science & Engineering, Materials Chemistry and Engineering, B89, 2002, pages 341-345, and “Relaxed SiGe Buffer of Less than 0.1 μm” (Bauer et al., (Thin Solid Films, 369, 2000, pages 152-156). These disclose methods for obtaining layers that can be implemented in the present invention and are incorporated as part of the present disclosure.
本発明の方法に戻ると、全ての場合において、構造の作製すべき表面薄層を備える層110を支持基板100上に作製する。
Returning to the method of the invention, in all cases, a
すなわち、支持基板100上に(所望のSi/Ge比の)SiGe又はGeの層110を備える中間ウェハ10を作製してきた。
That is, the
この中間ウェハ10の、プロセス中で続くべきボンディングを可能にするために、この層100の自由表面を研磨することができる。
The free surface of this
この中間ウェハ10の表面粗さは、このようなボンディングの場合、数オングストロームの実効値でなければならない。
The surface roughness of the
従って、界面105が層110と支持体100の間に画定される。
Accordingly, an
このタイプの堆積法を用いることによって、転位型の欠陥が、層110の、界面105に隣接する領域に閉じ込められることを明記しておく。
It is noted that by using this type of deposition method, dislocation type defects are confined in the region of
閉込めとは、転位型の欠陥の大部分が上記領域中に存在することを意味すると考えられる。層110の残りの部分に欠陥が完全に無い訳ではないが、その濃度はマイクロエレクトロニクスの用途に適合している。
The confinement is considered to mean that most of the dislocation type defects exist in the region. Although not completely free of defects in the rest of
従って、層110の転位型の欠陥が閉じ込められるこの領域は、シリコンで作製された支持基板100と層110の表面領域の間に、格子定数適合層を形成し、これはそれ自体の中にGe又は緩和SiGeで作製されたウェハ10の層を形成する。
Thus, this region where the dislocation type defects in
このGe又は緩和SiGeの層は、プロセスの初期になされた堆積の結果、所望の厚さを有する。この所望の厚さは、具体的には、0.5〜1ミクロン程度になり得る。 This Ge or relaxed SiGe layer has the desired thickness as a result of the deposition made early in the process. This desired thickness can specifically be on the order of 0.5 to 1 micron.
次に、図1bを参照すると、脆化ゾーン120が、ウェハ10の厚さ中に作製される。
Next, referring to FIG. 1 b, an
この脆化ゾーンは、具体的には、層110を貫通して化学物質を注入することによって作製することができる。
This embrittlement zone can be made specifically by injecting a chemical through
この注入される化学物質は1又は数原子の、あるいは1又は数分子の化学物質、たとえば、水素又はヘリウム・イオン、あるいは水素又はヘリウム分子である。 The injected chemical is one or several atoms, or one or several molecules, such as hydrogen or helium ions, or hydrogen or helium molecules.
この注入は、異なる化学物質、たとえば、水素及びヘリウムの同時注入でもよい。本明細書では、「注入」は少なくとも2つの化学物質のこのような同時注入も同様に対象として含むことを明記しておく。 This injection may be a co-injection of different chemicals, such as hydrogen and helium. It is noted herein that “injection” includes such simultaneous injection of at least two chemicals as well.
この脆化ゾーンが注入によって作製されるとき、この脆化ゾーンが図1bに示すように支持基板100中に位置するように注入パラメータを決めることができる。
When this embrittlement zone is created by implantation, the implantation parameters can be determined so that the embrittlement zone is located in the
この脆化ゾーンが層110自体中(好ましくは、この層の、界面105に隣接する領域中)に位置するようにこれらの注入パラメータを決めることもできる。
These implantation parameters can also be determined so that the embrittlement zone is located in the
層110を堆積させる前に、支持基板100中に多孔質領域を形成することによって、この脆化ゾーンを作製することもできることを明記しておく。
It is noted that this embrittlement zone can also be made by forming a porous region in the
次に、脆化ゾーンを備えるウェハに移るが、このウェハは、対象基板20にボンディングされている。
Next, the wafer moves to a wafer having an embrittlement zone, and this wafer is bonded to the
この対象基板20は、シリコンで作製することができる。
This
ウェハ10の、対象基板上に張り付いた面は、層110の緩和表面に対応する面である。
The surface of the
このボンディングを実施するために、これらの表面を接触させる前、及びこれらの表面間に任意選択でボンディング層を挿入する前に、これらの表面を洗浄する。 In order to perform this bonding, the surfaces are cleaned before contacting them and optionally inserting a bonding layer between the surfaces.
電気絶縁層、たとえば、酸化膜をウェハと対象基板の間に挿入することもできる。 An electrical insulating layer, such as an oxide film, can also be inserted between the wafer and the target substrate.
このような酸化膜は、対象基板20の表面の酸化によってもたらすことができる。
Such an oxide film can be brought about by oxidation of the surface of the
それは、層110がSiGeで作製されている場合、その表面の酸化によって同様にもたらすことができる。
It can also be brought about by oxidation of its surface when
層110がGe又はSiGeで作製されている場合は、ボンディングの前に、酸化膜の堆積によって、やはり酸化膜層を層110に結合させることができる。
If
従って、ボンディングの前に、これらのウェハ及び/又は対象基板を絶縁層に結合することができる。 Thus, these wafers and / or target substrates can be bonded to the insulating layer prior to bonding.
必要なら、これらの基板の表面粗さをボンディングに適する(すなわち、数オングストロームの実効値を超えない)値まで低下させるために、ボンディングされる基板の一方又は両方の表面を処理することができる。 If necessary, one or both surfaces of the substrates to be bonded can be treated to reduce the surface roughness of these substrates to a value suitable for bonding (ie, not exceeding an effective value of a few angstroms).
このような表面処理は研磨ステップでよい。 Such surface treatment may be a polishing step.
ボンディング後に、ボンディング界面の強化(consolidation)のために古典的な熱処理を続行することができる。 After bonding, classical heat treatment can be continued to strengthen the bonding interface.
次に、熱及び/又は機械的なパワーの供給による脆化界面のレベルでの分離に移る。 Next, we move on to separation at the level of the embrittled interface by supplying heat and / or mechanical power.
その結果、図1dに示すように、対象基板20と、層110と、任意選択で支持基板100の残部とを備える構造が得られる。
As a result, as shown in FIG. 1d, a structure is obtained that includes the
この構造では、層110自体が、格子定数適合層(層110の、支持基板100の残部に隣接する部分)と、所望の厚さの緩和層とを備える。
In this structure, the
この脆化ゾーンが、層110の「格子定数適合層」の層中への注入によって構築される事象においては、得られる構造30は支持基板の残部を含まず、分離の際に、この格子定数適合層の一部分がこの構造30から分離される。
In the event that this embrittlement zone is established by injection into the layer of the “lattice constant matching layer” of the
この場合、得られる構造の表面を処理して(図1e)層110の表面状態を改善する。
In this case, the surface of the resulting structure is treated (FIG. 1e) to improve the surface condition of
この表面処理には、研磨ならびに他のタイプの処理を含むことができる。 This surface treatment can include polishing as well as other types of treatment.
層110の、緩和した部分に脆化ゾーンを得るように注入を実施することもできる。
Implantation can also be performed to obtain an embrittlement zone in the relaxed portion of
このような場合、移転された層は、転位などの欠陥を含まず(あるいはほんの僅かしか含まず)、分離後に得られる構造はどんな追加の処理も必要としない(層110の緩和部分から生じる)表面層をもたらすことができる。 In such cases, the transferred layer does not contain defects (or only a few) such as dislocations, and the resulting structure after separation does not require any additional processing (results from the relaxed portion of layer 110). A surface layer can be provided.
支持基板100の層中に(注入によって、又は多孔質領域を予め形成することによって)脆化ゾーンを作製する場合、次のステップはこの支持基板の残部を選択的に腐食するステップである。 When creating an embrittlement zone in the layer of support substrate 100 (by implantation or by pre-forming a porous region), the next step is to selectively erode the remainder of this support substrate.
この選択的な腐食は、支持基板の材料のみを腐食する選択的化学エッチングでよい。 This selective erosion may be a selective chemical etch that erodes only the material of the support substrate.
このようなエッチングは、(適切なエッチング溶液を選択する)湿式法、あるいは(エネルギー・プラズマ、又は粉砕によって選択的にエッチングする)乾式法によって行なうことができる。 Such etching can be performed by a wet method (selecting an appropriate etching solution) or a dry method (selectively etching by energy plasma or grinding).
このようなエッチングの前に研磨を行なうことができる。 Polishing can be performed before such etching.
この選択的腐食の初期に層110の自由表面を処理して、この層110の、転移型の欠陥が閉じ込められる部分に対応する格子定数適合層を除去する。
The free surface of
上記に記載したのは、本発明(支持基板中及び層110中それぞれへの脆化ゾーンの形成)を実施するための2つの主な変形形態である。
Described above are two main variants for carrying out the present invention (formation of embrittlement zones in the support substrate and in the
これらの2つの場合では、最終構造の活性層が層110の緩和部分に対応する。
In these two cases, the final structure active layer corresponds to the relaxed portion of
第3の主な変形形態によれば、層110が実際には、異なるレベル(すなわち階層)に構成され、この層110は、以下の、
・緩和薄層を製造するために、たとえば、国際特許出願第00/15885号、又は上記で述べたビー、ホランダー(B.Hollander)らの参照文献によって開示されるような技法、あるいは任意の他の周知の技法による第1レベルの堆積、薬品腐食用のストップ層を構成する第2レベルの堆積、及び最終構造の活性層を構築するための緩和層に対応する第3レベルの堆積によって形成する。このような堆積を活性層に対する所望の厚さで行なう。
According to a third main variant,
To produce a relaxed thin layer, for example, the technique as disclosed by International Patent Application No. 00/15885, or the references mentioned above by B. Hollander et al., Or any other Formed by a first level deposition according to known techniques, a second level deposition constituting a stop layer for chemical corrosion, and a third level deposition corresponding to a relaxation layer to build the active layer of the final structure. . Such deposition is performed at a desired thickness for the active layer.
この第1レベルは格子定数適合層に対応する。これは、SiGe又はGeで作製することができる。 This first level corresponds to the lattice constant matching layer. This can be made of SiGe or Ge.
第2レベルは、同時に、第3レベルに対する良好な選択性を有し、自体に対する薬品腐食性を有さねばならず(この点で、レベル2及びレベル3の場合と異なる材料を使用しなければならない。)、自体を囲む2つのレベルと格子定数に関して大きすぎる差異を導入してはいけない(この点で、レベル1、2、及び3は異なり過ぎてはいけない)。 The second level must at the same time have good selectivity to the third level and have chemical corrosiveness to itself (in this respect different materials than in level 2 and level 3 must be used) Do not introduce too much difference in terms of the two levels surrounding itself and the lattice constant (in this respect, levels 1, 2 and 3 must not be too different).
たとえば、以下の組合せを形成することができる。
材料レベル1 材料レベル2 材料レベル3
Ge SiGe(50/50) SiGe又はGe
SiGe 歪みSi SiGe又はGe
レベル1及びレベル3の層が同じ性質の材料から作製されて、これらの2層間に挿入されたレベル2の層がそれ自体の両面で均一な束縛を受けるようにすることが好ましい。
For example, the following combinations can be formed.
Material level 1 Material level 2 Material level 3
Ge SiGe (50/50) SiGe or Ge
SiGe strained Si SiGe or Ge
Preferably, the level 1 and level 3 layers are made from materials of the same nature so that the level 2 layer inserted between these two layers is uniformly constrained on both sides.
この場合、以下の材料を使用することが好ましい。
材料レベル1 材料レベル2 材料レベル3
Ge SiGe(50/50) Ge
SiGe 歪みSi SiGe
この第3の主な変形形態では、脆化ゾーンを形成し、構造30をボンディングし、かつ分離させるために同一のステップが続く。
In this case, it is preferable to use the following materials.
Material level 1 Material level 2 Material level 3
Ge SiGe (50/50) Ge
SiGe strained Si SiGe
In this third major variant, the same steps follow to form the embrittlement zone, bond and separate the
従って、この脆化ゾーンは再度層110中に位置することができる。この場合、これは、第1レベルの層(その中に脆化ゾーンが注入によって形成される)中に位置することが好ましい。
Therefore, this embrittlement zone can be located in the
最終構造を得るために、第1レベルの残部をなくすための第1の選択的な腐食(この腐食は、具体的には、薬品腐食であり、従って、ストップ層に対応するレベルの挿入を必要とする。)、及びこのストップ層自体をなくすための第2の選択的な腐食の2つの選択的な腐食を実施する。 First selective corrosion to eliminate the first level remainder to obtain the final structure (this corrosion is specifically chemical corrosion and therefore requires a level of insertion corresponding to the stop layer) ), And a second selective corrosion to eliminate the stop layer itself.
層110を2つのレベルのみで構成することもできる。その第1レベルは上記で記載したようなものであり、第2レベルは上記で述べたレベル2及び3に類似している。
It is also possible for the
この場合、第2レベルを、たとえば、歪みシリコンで作製し、他方、第1レベルをSiGe又はGeで作製する。 In this case, the second level is made of strained silicon, for example, while the first level is made of SiGe or Ge.
すなわち、第2レベルが最終構造の活性層を作製し、一方、第1レベルは依然として格子定数適合層を構成している。 That is, the second level creates an active layer of the final structure, while the first level still constitutes the lattice constant matching layer.
この場合、依然として、以下の材料を使用することができる(この表は、前表と同じく限定しない例として与える)。
材料レベル1 材料レベル2
Ge SiGe(50/50)
SiGe 歪みSi
全ての場合において、図1eの構造を作製した後で従来の表面処理の方法を続けることができる。
In this case, the following materials can still be used (this table is given as a non-limiting example as in the previous table):
Material level 1 Material level 2
Ge SiGe (50/50)
SiGe strained Si
In all cases, conventional surface treatment methods can continue after the structure of FIG.
従って、本発明は、たとえば、Ge又はSiGeの層をシリコン基板上に備える多層構造を作製可能にする。 The invention thus makes it possible, for example, to produce a multilayer structure comprising a layer of Ge or SiGe on a silicon substrate.
本発明の場合、層110の適合層はその層中で濃度勾配(たとえば、適合層が、Si支持基板と所与のGe濃度のGe又はSiGe中の緩和層との間にある場合はゲルマニウムの濃度勾配)が存在しないことに留意しなければならない。
For the present invention, the conforming layer of
従来の適合層には、しばしば、このような濃度勾配が存在し、それはこの適合層中での格子定数の勾配に対応する。 Conventional matching layers often have such a concentration gradient, which corresponds to the lattice constant gradient in the matching layer.
しかし、このような、濃度勾配を有する適合層は、必然的に、比較的厚くなる(適合層の両側の格子定数の差が重要になるほど、適合層が厚くなる)。 However, such a conforming layer having a concentration gradient is necessarily relatively thick (the thicker the conforming layer, the more important the difference in lattice constants on both sides of the conforming layer).
国際特許出願第02/15244号には、このような従来の濃度勾配付きの適合層の例が開示されている。 International Patent Application No. 02/15244 discloses an example of such a conventional conformable layer with a concentration gradient.
対照的に本発明の場合では、適合層が極めて薄くなることができる。 In contrast, in the case of the present invention, the conforming layer can be very thin.
実際、欠陥(たとえば、転位)が、層110の、支持基板100との界面105に隣接する領域に閉じ込められることを思い出されたい。
In fact, recall that defects (eg, dislocations) are confined to the region of
本発明のこの特殊な態様は(たとえば、国際特許出願第02/15244号に開示されたような周知の技法に比べて)有利である。 This particular aspect of the present invention is advantageous (eg, compared to known techniques such as disclosed in International Patent Application No. 02/15244).
この態様に関連する利点の例には、このような薄い適合層が、支持基板100内への注入により、注入化学物質がこの適合層を横切ることによって脆化ゾーンを形成することができるということがある。
An example of an advantage associated with this embodiment is that such a thin conformal layer can be injected into the
これによって、支持基板100の残存する材料(Si他)の分離及び除去の後で、適合層自体内に位置する脆化ゾーンでの分離によって得られるような分割された表面を処理するための面倒な処理(これは、勾配付き適合層の場合であり、注入によって横切るには厚過ぎる)を必要とせずに、最終構造が極めて良好な品質の表面を得ることが可能になる。
Thereby, after separation and removal of the remaining material (Si etc.) of the
本発明によって得られる構造は、埋め込み領域中でさえ、転位型の欠陥の例であることにも留意しなければならない。 It should also be noted that the structure obtained by the present invention is an example of a dislocation type defect even in the buried region.
次いで、得られる構造を用いて、追加の層、たとえば、SiGe又はGeの層上へのエピタキシによって成長した歪みシリコンを有することができる。 The resulting structure can then be used to have additional layers, for example strained silicon grown by epitaxy on SiGe or Ge layers.
レベル2の層が歪みSiで作製される場合、シリコン基板上の、歪みシリコン−SiGeの2層からなる最終構造を保つために、一回のみの選択的な腐食をすることが有利なことがある。 If the level 2 layer is made of strained Si, it may be advantageous to have only one selective etch to keep the final structure of the two layers of strained silicon-SiGe on the silicon substrate. is there.
この場合、最終構造はストップ層を保存する。 In this case, the final structure preserves the stop layer.
最後に、シリコン基板上に歪みシリコンの層を備える構造を最終的に作製するように、この構造を対象基板上にボンディングする段階の前で、レベル3の層に歪みシリコン層を堆積させることも可能である。 Finally, a strained silicon layer may be deposited on the level 3 layer prior to the step of bonding the structure onto the target substrate so that a structure comprising a layer of strained silicon on the silicon substrate is finally produced. Is possible.
Claims (19)
第1の格子定数を有する第1の半導体材料から成る支持基板(100)を用意するステージと、
前記支持基板(100)上に層(110)を堆積して、前記層(110)と前記支持基板(100)との間に界面(105)を有する中間ウェハ(10)を形成するステップであって、前記層(110)は、前記支持基板(100)の前記第1の格子定数と異なる第2の格子定数を有する第2の半導体材料から成り、前記堆積は、前記界面(105)に隣接した領域内に位置した格子定数適合層を形成するように行われ、転位型の欠陥の大部分が、前記緩和表面薄層を形成するように閉じこめられている前記格子定数適合層を形成するステップと、
前記中間ウェハ(10)内に脆化ゾーンを形成するステップと、
前記中間ウェハ(10)の前記層(110)に対象基板(20)をボンディングするステップと、
前記脆化ゾーンのレベルで分離して構造(30)を得るステップと、
前記得られた構造の自由表面を処理して前記格子定数適合層を除去するステップと、
を含むことを特徴とする方法。In the method of manufacturing a multilayer structure made of a semiconductor material, the multilayer structure includes a target substrate (20) made of a first semiconductor material and a relaxed surface thin layer made of a second semiconductor material, and the two semiconductor materials have different lattice constants. A method comprising:
A stage for preparing a support substrate (100) made of a first semiconductor material having a first lattice constant;
Depositing a layer (110) on the support substrate (100) to form an intermediate wafer (10) having an interface (105) between the layer (110) and the support substrate (100). The layer (110) is made of a second semiconductor material having a second lattice constant different from the first lattice constant of the support substrate (100), and the deposition is adjacent to the interface (105). steps were carried out so as to form a lattice constant adaptation layer located in the region, most of the defects of the dislocation type, to form the lattice constant adaptation layer which is confined to form the relaxed skin layer When,
Forming an embrittlement zone in the intermediate wafer (10);
Bonding a target substrate (20) to the layer (110 ) of the intermediate wafer (10);
Separating at the level of the embrittlement zone to obtain a structure (30);
Treating the free surface of the resulting structure to remove the lattice constant matching layer;
A method comprising the steps of:
第1設定安定化温度での前記支持基板(100)の温度安定化ステップと、
前記緩和表面薄層を備える前記層の最終的な所望厚未満の設定厚のベース層が前記支持基板(100)上に得られるまでの前記第1設定安定化温度での気相中の化学成長ステップと、
前記気相中の化学成長の前記第1設定安定化温度から第2設定温度までへの昇温ステップと、
前記層(110)の最終所望厚が得られるまで前記第2設定温度で前記気相中の化学成長を継続させるステップとを用いて行なわれることを特徴とする、請求項2に記載の方法。The epitaxy is
A temperature stabilization step of the support substrate (100) at a first set stabilization temperature;
Chemical growth in the gas phase at the first set stabilization temperature until a base layer with a set thickness less than the final desired thickness of the layer comprising the relaxed skin layer is obtained on the support substrate (100). Steps,
Raising the temperature of the chemical growth in the gas phase from the first set stabilization temperature to the second set temperature;
3. The method according to claim 2, characterized in that it is performed using the step of continuing chemical growth in the gas phase at the second set temperature until a final desired thickness of the layer (110) is obtained.
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