JP2004179630A - 異物種を含有するドナーウエハを転写することによる基板の製造方法および関連するドナーウエハ - Google Patents
異物種を含有するドナーウエハを転写することによる基板の製造方法および関連するドナーウエハ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】スマートカット技術を用いて、Ｆｅで補償された半絶縁性ＩｎＰ層を作製する。
【解決手段】ＩｎＰからなるドナーウェハ２０の表面にプラズマ蒸着を行って酸化物などからなる結合層２１を形成した後、原子種注入を行って脆化ゾーン２２を形成し、表面に熱酸化結合層１１を備えたシリコン支持体１０と、結合層２１，１１を介して結合し、次いで、アニール処理を施して脆化面に沿ってＩｎＰ膜を破断させて除去し、残存した脆化層２２をエッチングまたは研磨で薄層化し、最後に、ＦｅおよびＰからなる混合ガス中、９００℃で熱処理してＦｅを拡散させて、半絶縁性ＩｎＰ薄膜を形成する。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】ＩｎＰからなるドナーウェハ２０の表面にプラズマ蒸着を行って酸化物などからなる結合層２１を形成した後、原子種注入を行って脆化ゾーン２２を形成し、表面に熱酸化結合層１１を備えたシリコン支持体１０と、結合層２１，１１を介して結合し、次いで、アニール処理を施して脆化面に沿ってＩｎＰ膜を破断させて除去し、残存した脆化層２２をエッチングまたは研磨で薄層化し、最後に、ＦｅおよびＰからなる混合ガス中、９００℃で熱処理してＦｅを拡散させて、半絶縁性ＩｎＰ薄膜を形成する。
【選択図】図１Ａ
Description
本発明は、一般的に、半導体物質の薄層を積み重ねることにより基板を組み立てる方法に関するものであり、好ましくは単結晶薄層へ適用しうるものである。
注入水素および／または他の希ガスおよび分子結合をベースにした、“Smart-Cut”Ｒとして知られている方法では、薄膜を薄くして、支持体上に組み合わせている。更に詳しくは、注入原子種は、ドナーウエハから切り離すことになる深さのところで、層に脆化を生じさせる。次いで、それは分子結合により支持体またはスティフナー(stiffener)と組み合わせられる。次いで、注入層は、処理、特に熱または機械的処理を行って、脆化ゾーンで開裂を生じさせることにより、転写される。薄膜の厚さは用途に依存するが、それは一般的には数百または数十ナノメーター程度である。次いで、得られた表面は化学的または機械化学的方法を用いて磨ける。
このような方法により、エピタキシーにより得ることが不可能なヘテロ構造を作製することができる。結合界面を破断および／または強化するために行われる熱処理がエピタキシー時よりも低い温度で行われるとき、それは相互拡散現象を減らせる利点も有している。経済的観点から、上記の方法では、マイナス面として知られる破断後に残存する層をリサイクルすることも可能である。
上記方法の１つの工業的用途として、バルク基板から電気的に絶縁された単結晶シリコンの薄膜から構成される、絶縁体（ＳＯＩ）基板上のシリコンが挙げられる。一般的に、バルク基板はシリコンであり、絶縁シリコン層は非晶質シリカである。
上記方法は、注入層（ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＬｉＮｂＯ３など）、支持体またはスティフナー（単結晶または多結晶シリコン、砒化ガリウム、多結晶燐化インジウム、石英など）または結合層（ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｐｄなど）のいずれを形成するとしても、広範囲の物質に適用できる。
転写された薄層上でエピタキシャル成長により追加層を形成させるべき“偽基板”を作製するためにも、上記方法を用いることが可能である。
それによりいくつかの利点を得られる：
・サイズ：一部の基板は標準工業サイズで入手しえないため、より大きな直径の支持体またはスティフナー上へ薄層を転写する方法を行うことが可能である。特に、４インチ径ＩｎＰ膜は、６インチ標準マイクロエレクトロニクス組立て設備と適合するように、６インチ径支持体上へ転写することができる；
・脆性：あるバルク基板（例えばＩｎＰ）の脆性のために、組立ておよび取扱い中に基板および部材を壊し、そのため生産コストをかなり増すことがある。スティフナーが構造体（例えば、ＳｉまたはＧａＡｓ支持体上の薄ＩｎＰ層）へ強度を付与しうるならば、層転写法は有利に用いることができる；
・コスト：層転写法を用いて、非常に薄い層（数十ナノメーター厚）を安価な強化基板上へ転写することができれば、ある基板の高コストも正当化されるであろう；ドナーウエハをリサイクルした後で、その操作が繰り返される（否定的）；
・コンプライアント効果：この用語は、特に寸法に関して、薄層のある適合性を表わしている。この点において、エピタキシャル成長には、基板アセンブリーおよびエピタキシャル層の格子パラメーターと熱膨張率とで良い調和を要することが知られている。例えば、バルクＧａＡｓ基板では、最大格子不調和率が約１％を超えてはならず、そうでなければ積重ね欠陥がエピタキシャル層で生じてしまう。もちろん、格子パラメーター間で高い不調和を許容しながら、変形によりエピタキシャル成長物質の特徴と自ら調和しうるほど十分に薄いエピタキシャルシード層を有する多層構造をもたらす技術が、最近開発されている。
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・コスト：層転写法を用いて、非常に薄い層（数十ナノメーター厚）を安価な強化基板上へ転写することができれば、ある基板の高コストも正当化されるであろう；ドナーウエハをリサイクルした後で、その操作が繰り返される（否定的）；
・コンプライアント効果：この用語は、特に寸法に関して、薄層のある適合性を表わしている。この点において、エピタキシャル成長には、基板アセンブリーおよびエピタキシャル層の格子パラメーターと熱膨張率とで良い調和を要することが知られている。例えば、バルクＧａＡｓ基板では、最大格子不調和率が約１％を超えてはならず、そうでなければ積重ね欠陥がエピタキシャル層で生じてしまう。もちろん、格子パラメーター間で高い不調和を許容しながら、変形によりエピタキシャル成長物質の特徴と自ら調和しうるほど十分に薄いエピタキシャルシード層を有する多層構造をもたらす技術が、最近開発されている。
ＩｎＰがマイクロエレクトロニクス工業用基板として急速に人気を得ているようにも見受けられる。その固有の性質のおかげで、格子マッチとエピタキシャル成長しうるＩｎＰおよびその合金（ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＮなど）は、優れたカットオフおよび遷移周波数を有するトランジスタを特に生産しうる。そのため、ＩｎＰ技術は非常に高速の光伝達ネットワークを構築する上で最も好ましい。
オプトエレクトロニクスにおいて、ＩｎＰ技術を用いて生産されたエミッターおよびレシーバーは、光通信に用いられる波長範囲内で機能しうる。
諸特性のその組合せは、このグループの物質が、オプトエレクトロニクス分野で制御と増幅との関連フォトン機能および電気的機能を現在全体的に統合しうる、唯一のグループであることを意味している。
最後に、マイクロ波増幅の分野において、ＩｎＰ技術を用いて生産された高エネルギー移動度（ＨＥＭＴ）電界効果型トランジスタにより得られるハイパワーまたは低ノイズレベルも、ＩｎＰ技術の大きな成功に寄与している。
ＩｎＰ基板などから形成されている現在の市販基板は、インゴット製造技術により得られるバルク基板である。引上げ法による成長には２つの主な技術、液体封入Czochralski法ＬＥＣ、および垂直勾配凍結法ＶＧＦがあり、様々なバリエーションおよび改良法もある。
しかしながら、大きな高品質ＩｎＰ結晶の製造には、物質の結晶性に関連した困難性を伴う。低い双晶形成エネルギーおよび低い積重ね欠陥エネルギーは、生じる結晶構造で欠陥の出現を促し、その欠陥の密度はインゴットサイズに従い増加する。
ある不純物を溶融混合物中へ配合することも、ＮまたはＰタイプドーピングを行うか、または物質を半絶縁性にする上で知られており、これは好ましくは鉄による補償により行われている。
基板は、望ましい結晶方向に沿い、通常（１００）または（１１１）で、上記のインゴットからスライスされる。次の機械化学的研磨で最終基板を得て、そこでそれ自体公知のエピタキシャル成長が行われる。
しかしながら、引上げ法により鉄補償ＩｎＰを成長させると、物理的性質、即ちＩｎＰで鉄の極めて低い偏析係数〔Ｋ（Ｆｅ）＝１０−３〕に対して影響をおよぼす。それは、成長が始まるとシードの近くで過剰な鉄の取込み、次いで溶融物中で鉄の不足を招く。インゴットの前部から後部までにおよぶ鉄の濃度勾配は鉄濃度の偏りを招き、例えばインゴット軸の一端で１０１６ｃｍ−３から他端の１０１７ｃｍ３まで、それは１桁の大きさほどもある。基板の補償、ひいてはその抵抗率は、インゴットでその原位置に実質的に応じて変わる。
その問題を克服するために、もちろん、後でバルク基板補償を行うことも可能である。イオン注入より鉄を配合する技術がこの点で挙げられるが、それはＩｎＰ物質に不可逆的なダメージを与えることがある。
ＩｎＰは拡散技術を用いて補償されることが知られている。通常、密封石英管拡散が、数気圧の蒸気圧をもたらす、鉄およびリンに富む化合物と共に、高温（約９００℃）で用いられる。リンの存在は、基板表面からのＩｎＰのリン成分の脱着を防ぐ。
しかしながら、バルク基板の厚みは非常に長い拡散時間（典型的には、６００マイクロメーター（μｍ）基板で少くとも８０時間（ｈ））を課し、このためこの技術はバルク基板を用いた大量生産と容易には適合しない。
前記のサイズ、脆性またはコストを考慮して、またはエピタキシーとのコンプライアント性を基板にもたらすために、当業者であれば、Smart-CutＲタイプ技術を用いて、ＩｎＰの薄層を支持体上に転写したいと思うであろう。その技術は、意図せずにドープされたＩｎＰ層、あるいは通常のドーパント（Ｓ、ＳｎおよびＺｎ）でドープされた、または鉄の存在により補償されたもので行われてきた（E.Jalaguier et al.,Proc.11th Int.Conf.InP and Related Materials,pp26-7(1999)参照）。
しかしながら、鉄または他の補償物質で補償された半絶縁ＩｎＰの場合には、望ましくない相互作用が、注入種（典型的には水素）とその物質に存在して鉄原子を伴う錯体との間で観察される。
更に詳しくは、開裂前の注入種の融合動態に関して物質中におけるドーパントまたは不純物の存在により果たされる好ましい役割を研究で証明したにもかかわらず、本出願人は、注入、次いでアニーリングに際して、おそらく水素の移動動態を変えることにより、鉄が異なって作用することを発見した。これは、第一に、注入条件（用量、エネルギー、温度）およびアニーリング条件（期間、温度）の選択がかなり難しくなることを意味する。更に、転写された薄層の自由面の粗さが破断後に増し、そのため研磨作業を増やし、物質の損失を生じて、その方法の工業的効率および経済性を損なう。
本発明はこの欠点を克服することを目的とする。
この目的のために、第一の態様において、本発明は、ドナーウエハから転写された薄結晶層を支持体上に含んでなり、該薄層がその性質を変えるための１以上の異物種を含有している、基板の生産方法を提供し、その方法は
・異物種を実質的に含まないドナーウエハのゾーン中へ原子種を注入して、結合面の下に脆化ゾーンを形成させ、ここで、脆化ゾーンおよび結合面が、転写される薄層の境界を定めており、
・ドナーウエハをその結合面のレベルで支持体へ結合させ、
・脆化ゾーンの領域で開裂を生じさせて、支持体および薄層を含んでなる基板を得るために、応力を加える
ステップを順次行なうことからなり、注入前または破断後における、薄層の厚さ中へ、薄層の性質、特にその電気的または光学的性質を変えるために適した異物種を拡散させるステップを更に含んでなることで特徴付けられる。
・異物種を実質的に含まないドナーウエハのゾーン中へ原子種を注入して、結合面の下に脆化ゾーンを形成させ、ここで、脆化ゾーンおよび結合面が、転写される薄層の境界を定めており、
・ドナーウエハをその結合面のレベルで支持体へ結合させ、
・脆化ゾーンの領域で開裂を生じさせて、支持体および薄層を含んでなる基板を得るために、応力を加える
ステップを順次行なうことからなり、注入前または破断後における、薄層の厚さ中へ、薄層の性質、特にその電気的または光学的性質を変えるために適した異物種を拡散させるステップを更に含んでなることで特徴付けられる。
この方法のある好ましい、但し非制限的な態様は、次のとおりである：
・異物種を拡散させるステップが破断後に行われる；
・異物種を拡散させるステップが注入前に行われる；
・異物種を拡散させるステップが、注入深さよりも浅い深さのところまで行われる；
・その方法は、開裂後に、異物種が不足した移写層の部分を取り除くために適した薄化ステップを含んでいる；
・その方法は、結合前に、ドナーウエハ上および／または支持体上に結合層を作製するステップを更に含んでいる；
・結合層は最終基板で埋込み絶縁体を形成する；
・ドナーウエハの物質はIII‐Ｖ半導体材料である；
・異物種が、拡散により材料を半絶縁性にさせる種類を含む；
・材料は燐化インジウムである；
・異物種は、鉄およびロジウムからなる群より選択される；
・異物種には、水銀またはカドミウムのようなシャロー(shallow)アクセプターとチタンまたはクロムのようなシャロードナーとの組合せを含む；
・注入種は、水素イオンおよび希ガスイオンから選択される少くとも１つの種を含んでなる；
・支持体物質は、薄層の物質よりも機械的に強くなるように選択される；
・その方法には、基板の薄層で行われるエピタキシャル成長ステップを含んでいる；
・エピタキシャル成長物質の格子は、薄層の物質と調和しない。
・異物種を拡散させるステップが破断後に行われる；
・異物種を拡散させるステップが注入前に行われる；
・異物種を拡散させるステップが、注入深さよりも浅い深さのところまで行われる；
・その方法は、開裂後に、異物種が不足した移写層の部分を取り除くために適した薄化ステップを含んでいる；
・その方法は、結合前に、ドナーウエハ上および／または支持体上に結合層を作製するステップを更に含んでいる；
・結合層は最終基板で埋込み絶縁体を形成する；
・ドナーウエハの物質はIII‐Ｖ半導体材料である；
・異物種が、拡散により材料を半絶縁性にさせる種類を含む；
・材料は燐化インジウムである；
・異物種は、鉄およびロジウムからなる群より選択される；
・異物種には、水銀またはカドミウムのようなシャロー(shallow)アクセプターとチタンまたはクロムのようなシャロードナーとの組合せを含む；
・注入種は、水素イオンおよび希ガスイオンから選択される少くとも１つの種を含んでなる；
・支持体物質は、薄層の物質よりも機械的に強くなるように選択される；
・その方法には、基板の薄層で行われるエピタキシャル成長ステップを含んでいる；
・エピタキシャル成長物質の格子は、薄層の物質と調和しない。
第二の態様において、本発明は、マイクロエレクトロニクス、オプトエレクトロニクスまたはオプティクス用の基板を組み立てるための支持体上に、ウエハから除去された既定厚の半導体物質の薄層を転写する方法を行うための、少くとも１層の結晶物質を含んでなるドナーウエハを提供し、該ウエハは、該除去側に、該既定厚よりも浅い深さのところで、該ドナーウエハの物質の性質を変えうる少くとも１つの拡散異物種を含んでなることで特徴付けられる。
上記ウエハの好ましい、但し非制限的な態様は、次のとおりである：
・ウエハの物質はIII‐Ｖ半導体材料であり、上記異物種はウエハの材料を半絶縁性にしうる；
・III‐Ｖ半導体材料は燐化インジウムである；
・異物種は、鉄およびロジウムからなる群より選択される。
・ウエハの物質はIII‐Ｖ半導体材料であり、上記異物種はウエハの材料を半絶縁性にしうる；
・III‐Ｖ半導体材料は燐化インジウムである；
・異物種は、鉄およびロジウムからなる群より選択される。
本発明の第一方法のステップは、例として、シリコンから形成された支持体またはスティフナー１０へ移される、ＩｎＰドナーウエハ２０からの薄層を用いて、以下で記載されている。
最初に、支持体１０およびドナーウエハ２０へ結合される面には、分子結合用の親水性表面を形成するために、各々１１、２１の結合層（典型的には、酸化物または窒化物）を作製する（図１Ａ）。
この目的のために、ドナーウエハ２０および支持体１０は、天然酸化物層を除去する上で、フッ化水素酸ベースの化学的攻撃を最初にうける。支持体１０は熱酸化により酸化される。その技術は、シリコンに特に適しているため、ＩｎＰ用としては考えられず、そのためプラズマ蒸着が用いられる。結合層１１、２１は通常約数百ナノメーター厚である。
次いで、全般的に平坦な脆化ゾーン２２を形成するために、表面に結合層２１を作製したドナーウエハ２０中へ原子種注入が行われるが、ゾーン２２は移転される薄層２３をそれと層２１との間に画定することになる（図１Ｂ）。
本関係で用いられている“原子種注入”という用語は、原子または分子の衝撃によるあらゆる導入を意味するが、それは集合化してもまたはそうでなくても、イオン化してもまたはそうでなくてもよい。上記の注入は、イオンビームインプランター、プラズマ浸漬インプランターなどを用いて行える。異なるタイプの種、例えば希ガスイオン（例えば、Ｈ＋、Ｈ２ ＋、Ｈｅ＋）も注入してよい。ホウ素のような元素と同時注入を行うことも可能である。
好ましくは、ウエハ２０へのイオン注入は、そのウエハを加熱した後で行われる。用いられる温度の範囲は、物質に応じて異なる。ＩｎＰの場合、温度は好ましくは１５０〜２５０℃の範囲である。その物質中へ水素イオンを注入するために用いられる用量は、好ましくは１０１６〜５×１０１７Ｈ＋／ｃｍ２である。
次のステップは、結合層２１、１１における、注入ドナーウエハおよび支持体の分子結合である（図１Ｃ）。この結合のためには、平坦で滑らかな表面を要する。表面は慣例的な機械化学的研磨技術を用いて磨かれる。この場合の親水性タイプ結合では、結合を行わせる、ＯＨで終わる分子の表面濃度を増すことも好ましい。この目的のため、ドナーウエハおよび支持体はＲＣＡまたはＳＣｌ溶液（Ｈ２Ｏ：Ｈ２Ｏ２：ＮＨ４ＯＨ＝５：１：０．２〜１）に浸漬しうる。次いで、それは９０℃以下の温度で乾燥される。次いで、ドナーウエハおよび支持体はわずかな圧力下で環境温度でアセンブリーされ、そのアセンブリーは典型的には２５０〜４００℃でアニーリングされる。アニーリングは、第一に結合界面で結合を強化し、第二に、微細なクラックを出現させて、融合に際し、注入ゾーンで生じる脆化面に沿いＩｎＰ膜を破断させ始めるように作用する（図１Ｄ）。その図において、参照数字３０は初期結合層２１、１１により実質的に形成された絶縁層を表わしている。
好ましくは、露出したままの薄層の表面は、次いで水素原子に富む外表面注入ゾーンを除去するために薄くされる。様々な技術：湿式／乾式エッチングおよび／または機械化学的研磨が用いうる。特に適切であることがわかる乾式エッチング薄化技術は、噴霧薄化および滑化技術である。
ＩｎＰの薄層２３から半絶縁層２５をそこでの鉄２４の拡散により得るために（図１Ｅ）、アセンブリー構造体は、鉄およびリンから構成されるガス混合物（ＦｅＰ２）中、高温（約９００℃）で密封石英管へ入れられる。圧力は典型的には数気圧である。拡散させるＩｎＰ層の厚さと本質的に比例する拡散期間は、１マイクロメーター程度の厚さで約１０分間とみられる。ＦｅＰ２ガスは、好ましくは１：２のモル比で高純度鉄粉および赤リンから得られる。
この拡散に際して用いられる高温への曝露はアニーリング機能も有し、非アニーリング物質の場合よりもかなり低い鉄濃度で半絶縁性をＩｎＰ物質に付与する（R.Fornari et al.,”Conductivity Conversion of Lightly Fe-doped InP Induced by Thermal Annealing: A Method for Semi-Insulating Material Production”,J.Appl.Phys.81(11)1997,pp.7604-11で記載されているような、公知の手法によると、典型的には１０１７原子．ｃｍ２ではなく１０１５原子．ｃｍ２から）。
この効果はシャロードナーでの大きな低下に起因していると考えられる（濃度約４×１０１５原子．ｃｍ−３）。
鉄の必須濃度の低下は、この場合に、残留自由電子で非常に高い移動性をもたらす。更に、上記のアニーリング処理は熱安定性を生み出し、これはデバイスの組立てに際して注入に対する基板の適性を改善する。
たとえ物質がなお鉄不足であっても、ＩｎＰドナー層の物質中へ注入された原子種がそこにあるため、注入、融合および開裂段階は、鉄に起因した上記の乱れなしに、良い条件下で行える。
バリエーションとして、鉄は、移転薄層２３の自由面上にアセンブリーされた、鉄に富む固形薄膜により構成される拡散源から拡散させうる。そのアセンブリーは拡散を促す熱処理へ付される。この方法は薄層の表面を防護して、いかなるリン脱着も妨げる。
支持体１０、中間絶縁層３０および薄層２５からなる構造体の最終表面の処理は、機械的および／または機械化学的研磨により表面の初期平坦化および滑化を得るために、好ましくは集群で中性原子（アルゴン）の噴霧射出により行われる。最終粗さ値は、標準偏差に換算して測定すると、数オングストローム程度である。
基板は、薄層２５でのエピタキシャル成長のために、部品工業先へそのままデリバリーして、こうして成長シードを形成させても、または上記ステップの順序に従いエピタキシャル成長層を形成してもよい。
エピタキシーに必要な調製として、表面酸化物を安定化させ、張力活性剤を用いて表面に親水性をもたらすステップも含めてよい。
我々は、図２Ａ〜２Ｆを参照して、本発明の別な実施について記載することにする。
我々は、ドナーウエハ２０で、但し深さの浅い層２５で、鉄を拡散させることから始める（図２Ａ）。更に詳しくは、上記の深さは、原子がその後に注入されて脆化ゾーンを形成する深さよりも浅い（図２Ｃ）。図２Ｂは結合層２１の中間形成を示している。
図２Ｄは結合ステップを示している。
注入種の移動は、鉄拡散をうけた層２５と鉄が実質的に不在の層２６からなる薄層２３の、ドナーウエハ２０からの破断をもたらせる（図２Ｅ）。鉄原子が不在であるか、またはいずれにしても上記の移動および得られる融合を乱さないほど十分に希薄であるゾーンで、上記の移動が生じるため、開裂は良い条件下で生じうる。
この第二の実施は、それが多層構造中へ鉄を拡散させるために必要な高温アニーリングを避けられる、という点で有利である。熱膨張率の差は、非常に高い応力を生み出しやすい。拡散のためにバルク（非複合）基板を高温へ曝すことにより、基板の膨張には剪断応力を伴わない。
そのため、表面処理前に、鉄を実質的に含まない薄層のゾーン２６と、埋込み絶縁ゾーン３０に隣接して拡散した鉄を含有するゾーン２５からなる、図面の図２Ｅで示された構造体が得られる。
ゾーン２５の厚さに対する注入ゾーン２２の深さは、その厚さ全体にわたり均質に鉄補償された最終薄層２５を得る上で、次の薄化で完全にゾーン２６を、および必要であればゾーン２５の小さなフラクションも除去しうるように選択される。
本発明のいくつかのバリエーションが可能である。
拡散される物質は、特に物理的、化学的または電気的性質を変えるために、移転前または後に薄層中へ配合されて、注入ステップに際して注入種の移動をなんとか抑えられるのであれば、いかなる物質でもよい。
この点において、鉄はＩｎＰを半絶縁性にするために工業的規模で用いられている現在唯一の元素であるが、鉄よりも低い拡散性の補償元素も、鉄による構造体の他部分の汚染および鉄不足のリスクを抑制するために用いうる。
この点では、A.Naser et al.,”Thermal Stability of the Mid-gap Acceptor Rhodium inIndium Phosphide”,Appl.Phys.Lett.,67,479-481(1995)の論文で示されているように、ロジウムはＩｎＰ中で拡散に対して熱的に非常に安定なＩｎＰ中のディープアクセプター（６２０ミリ電子ボルト（ｍｅＶ）〜７１０ｍｅＶの二重活性エネルギー）であることが知られている。その元素は、バルクＩｎＰ基板用として、それら容量の全体を補償しえないことから、問題があるかもしれないが、本発明による移転ＩｎＰの薄層では実用化される。典型的には、上記のA.Naserらによる研究によると、ロジウムの用量は２５０ｎｍの深さまで約１×１０１７原子．ｃｍ−３となる。
ＩｎＰ補償は、元素の組合せ、例えばＨｇまたはＣｄのようなシャローアクセプターとＴｉまたはＣｒのようなディープアクセプターとの組合せを用いて行うこともできる。１０４〜１０５オーム．ｃｍの抵抗率が得られる。水銀およびチタンは鉄よりもかなり低い拡散性という利点を有し、生産される基板の隣接部分の汚染を抑制しうる。
結論として、本発明によると、鉄による乱れなしに薄膜移転法を用いて、我々が：
・Ｆｅが拡散したＩｎＰの薄膜；
・任意の非晶質結合層（ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４など）；
・支持体、例えば単結晶、多結晶Ｓｉなど
を有する構造体を生産しうる。
・Ｆｅが拡散したＩｎＰの薄膜；
・任意の非晶質結合層（ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４など）；
・支持体、例えば単結晶、多結晶Ｓｉなど
を有する構造体を生産しうる。
更に詳しくは、非ドープＩｎＰを選択することにより、Smart-CutＲのような層移転法を用いた薄ＩｎＰ膜の移転が促される。
更に、ガス源中におけるＩｎＰの鉄拡散は、それが非常に高い温度（約９００℃以上）で行われることから、鉄分布の均一性、補償効率（抵抗率／鉄濃度比の改善）、ひいては残留自由電子の移動度に関して成果をおさめている。
上記の拡散は厚みの少ない（典型的には＜１μｍ）薄膜で行われるため、その期間は典型的には数分間であり、即ち極めて長い時間を要するバルク基板中への拡散よりも約２桁程度短くて済み、工業用途と適合するようになる。
サイズに関しては、ＩｎＰウエハの最大径が現在１００ｍｍであるため、それらはそれより大きな径の支持体へ移すことができ、そのためこれらの偽基板はより大きなスタンダードのための組立て施設で後に用いうる。例えば、上記の偽基板では、あるＧａＡｓ技術装置（標準基板サイズ：１５０ｍｍ）を用いることが可能になる。
更に、バルク基板と比較して、構造体の支持体、例えＳｉは、強度を増すことになる。この利点は、部品および回路の輸送、取扱いおよび組立てに際して損失を減少させる。
最後に、用いられる遷移層に応じて、本発明は、非常に薄いＩｎＰ層のおかげで、エピタキシーのコンプライアント特徴を有した偽基板を生産しうる。これは、１％以上の格子不調和率および／またはＩｎＰのものとは異なる熱膨張率を有した物質のエピタキシャル成長が促されることを意味している。
明らかに、本発明は、Smart-CutＲのような層移転法に必要な注入種の融合を乱す異物元素を含有することがある、すべての物質に適用しうる。それは記載された実施に限定されない；当業者であれば多くのバリエーションおよび修正を提供しうるであろう。
本発明の他の態様、目的および利点は、非制限例により示された、下記の添付図面に関連して行われる、本発明の好ましい態様に関する以下の詳細な説明から明らかになるであろう：
本発明の第一態様による方法の異なるステップを示している。
本発明の第一態様による方法の異なるステップを示している。
本発明の第一態様による方法の異なるステップを示している。
本発明の第一態様による方法の異なるステップを示している。
本発明の第一態様による方法の異なるステップを示している。
本発明の第二態様による方法の異なるステップを示している。
本発明の第二態様による方法の異なるステップを示している。
本発明の第二態様による方法の異なるステップを示している。
本発明の第二態様による方法の異なるステップを示している。
本発明の第二態様による方法の異なるステップを示している。
本発明の第二態様による方法の異なるステップを示している。
Claims (20)
- ドナーウエハから転写された薄結晶層を支持体上に含んでなり、該薄層がその性質を変えるための１以上の異物種を含有している、基板の生産方法であって、
異物種（２４）を実質的に含まないドナーウエハ（２０）のゾーン中へ原子種を注入して、結合面の下に脆化ゾーン（２２）を形成させ、ここで、脆化ゾーンおよび結合面が、転写される薄層（２３）の境界を定めており、
ドナーウエハ（２０）をその結合面のレベルで支持体（１０）へ結合させ、そして
脆化ゾーン（２２）の領域で開裂を生じさせて、支持体（１０）および薄層（２３）を含んでなる基板を得るために、応力を加える
ステップを順次行うことからなり、注入前または破断後に、薄層（２３）の厚さ中へ、薄層の性質、特にその電気的または光学的性質を変えるために適した異物種（２４）を拡散させるステップを更に含んでなることで特徴付けられる方法。 - 異物種を拡散させるステップが開裂後に行われる、請求項１に記載の方法。
- 異物種を拡散させるステップが注入前に行われる、請求項１に記載の方法。
- 異物種を拡散させるステップが、注入深さよりも浅い深さのところまで行われる、請求項３に記載の方法。
- 開裂後に、異物種が不足した移写層の部分を除去しうる薄化ステップを含んでなる、請求項４に記載の方法。
- 結合前に、ドナーウエハ上および／または支持体上に結合層を作製するステップを更に含んでいる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
- 結合層が最終基板で埋込み絶縁体を形成している、請求項６に記載の方法。
- ドナーウエハの物質がIII‐Ｖ半導体材料である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
- 異物種に、拡散により材料を半絶縁性にしうる種類を含む、請求項８に記載の方法。
- 材料が燐化インジウムである、請求項９に記載の方法。
- 異物種が、鉄およびロジウムからなる群より選択される、請求項１０に記載の方法。
- 異物種が、水銀またはカドミウムのようなシャローアクセプターと、チタンまたはクロムのようなシャロードナーとの組合せを含む、請求項１０に記載の方法。
- 注入種が、水素イオンおよび希ガスイオンから選択される、少くとも１つの種を含んでなる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
- 支持体物質が、薄層の物質よりも機械的に強くなるように選択される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
- 基板の薄層で行われる、後のエピタキシャル成長ステップを含んでいる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
- エピタキシャル成長物質の格子が、薄層の物質と調和しない、請求項１５に記載の方法。
- マイクロエレクトロニクス、オプトエレクトロニクスまたはオプティクス用の基板を組み立てるための支持体上に、ウエハから除去された既定厚の半導体物質の薄層を転写する方法を行うための、少くとも１層の結晶物質を含んでなるドナーウエハ（２０）であって、
該ウエハが、該除去側に、該既定厚よりも浅い深さ（２５）のところで、該ドナーウエハの物質の性質を変えうる少くとも１つの拡散異物種（２４）を含んでなることで特徴付けられるウエハ。 - ウエハの物質がIII‐Ｖ半導体材料であり、異物種がウエハの材料を半絶縁性にしうる、請求項１７に記載のウエハ。
- III‐Ｖ半導体材料が燐化インジウムである、請求項１８に記載のウエハ。
- 異物種が、鉄およびロジウムからなる群より選択される、請求項１９に記載のウエハ。
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