JP2005524241A - 仮支持部材除去を伴う基板の製造方法並びにそのための基板 - Google Patents

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Abstract

以下の工程を備えた基板の製造方法:仮支持部材(10)上に、第一の層と仮支持部材との間の界面近傍で脆弱な結合状態(12)を生じさせて、第一の層の少なくとも一部(20)を形成し、実質的に少なくとも上記脆弱な結合のレベルで第一の層(20,30)を選択的にそして部分的にエッチングし、エッチングされた領域が基板上全面に一つ又はそれ以上の実質的に閉ざされた空洞(C)を形成するように、エッチングされた領域を覆う第二の層(40)を仮支持部材(10)上に形成された前記第一の層(20,30)上に結合させ、上記脆弱な結合において仮支持部材(10)から第一の層(20,30)を分離するための強制力に上記結果の構造全体を晒す。マイクロエレクトロニクス、光電子工学又は光工学における素子を作るための基板への応用。

Description

この発明は、一般的に、電子工学、光電子工学又は光工学の分野における基板の製造に関する。
そのような基板の製造においては、比較的厚い層を一つの支持部材から他の部材へ転送する技術が益々頻繁に用いられてきている。
従って、マイクロエレクトロニクスの分野における多くの場面において、第一の基板(ドナー基板)表面上に存在する薄い半導体層を第二の基板(ターゲット基板)に転送することができる。通常、この薄い層はエピタキシーで形成された層で、素子製造のための少なくとも何工程かは転送前に行うことができる。
例えば、この薄い層は窒化ガリウムGaNで作られ、第一の基板の中央に重要な破断工程のための脆弱な界面を形成する。第一の基板により露わにされたこの薄い層の露出面に第二の基板の面を接触させ、接触した面同士を適度に接着させ、上記脆弱な界面上で第一の基板から薄い層を剥離させることにより転送が行われる。
脆弱な結合状態を形成する一般的な様々な方法が知られている。
第一の技術は、イオンを含むガス状の種を注入し、注入された領域を熱且つ又は機械的処理、又は他のエネルギ源により破断点まで持っていくものであり、例えば、FR−A−2,681,472に記載されている。
他の技術は、酸化物が埋め込まれた層を形成し、この層をエッチングするものであり、例えば、US−A−6,027,985に記載されている。
他の手法としては、多孔性層を形成することにより脆弱な界面を得るもので、例えば、EP−A−0,849,788に記載されており、さらに、この層にガス状の種を注入して所望の程度に脆弱化させるものである。
脆弱な面に沿って破断させる別の方法としては、例えば、WO−A−9925019に記載されている、機械化学的な方法により第一の基板を除去する方法が知られているが、主な欠点としては材料のロスが大きいことである。
さらに、異なる二つの材料間の界面により脆弱な面を規定し、特定の処理を施す技術が知られている。これによれば、サファイア(Al)で作られた第一の基板上に窒化ガリウムGaNの薄い層を備えた構造の場合には、この薄い層を英語で“laser lift−off”と呼ばれる技術で転送することができ、これは、レーザをGaN/サファイア界面に照射してこの界面を分解し、従って、所望の程度に脆弱化させ、そして破断させるものである(特に、US−A−6,071,795参照)。
この薄い層の未処理面とターゲット基板との接着は多くの公知の方法で行うことができ、例えば、デューロプラスティック(duroplastic)又は光学的処理が可能な接着剤、陽極シーリング、共晶接合、金属溶融等がある。
ドナー基板とこの薄い層との間の脆弱な界面を破断するには、部分的には、通常、牽引且つ又は剪断且つ又は屈曲という機械的強制力を、特に、ブレードを用いて加え(特に、H.P.Maszara,G Goetz,A.Caviglia,J.B.Mckiterrick,Journal of Applied Physics,vol.64,p.4963,1988参照)又は特許FR−A−2,796,491に記載されているように流動体噴射を行う。
ところが、これらの異なる公知の方法はすべて次のような欠点がある。第一に、脆弱な界面において剥離が起きないように効果的な結合力を与える技術を身につけることが不可能ではないにしても難しい。
そのため、機械的な力が加わると剥離が起きることは必至で、基板が劣化、破損するリスクを伴う。これらの力が又はその一部が人手によって道具を持って加えられた場合は、このリスクはさらに高まる。
この発明の目的は、これらの公知技術の制限を取り除き、そして、人手が介入することなく、中間基板の二つの部分間の剥離が簡単にそして効率的に行える基板の製造方法を提供するものである。
この発明の他の目的は、基板全体又はその一部において剥離を起こしやすい力の大きさの配分を調整するものである。
この趣旨の、第一のアスペクトにおいて、この発明は、マイクロエレクトロニクス、光電子工学又は光工学における素子を作るための基板、即ち、第一の層を備えた基板の製造方法を提供し、この方法は、
仮支持部材上に、前記第一の層と前記仮支持部材との間の界面近傍で脆弱な結合状態を生じさせて、前記第一の層の少なくとも一部を形成し、
実質的に少なくとも前記脆弱な結合のレベルで前記第一の層を選択的にそして部分的にエッチングし、
前記エッチングされた領域が前記基板上全面に一つ又はそれ以上の実質的に閉ざされた空洞を形成するように、前記エッチングされた領域を覆う第二の層を前記仮支持部材上に形成された前記第一の層上に結合させ、
前記脆弱な結合において前記仮支持部材から前記第一の層を分離するための強制力に前記結果の構造全体を晒すことを特徴とする。
この発明の、これらには限定されないが、好ましいアスペクトは以下の通りである。
前記強制力は、少なくとも部分的には、前記空洞又は前記複数の空洞に含まれる流体の圧力を上昇させることから生じる。
前記流体の圧力上昇は前記基板上全面でほぼ均一である。
前記流体の圧力上昇は前記基板上全面で不均一である。
前記流体の圧力上昇は前記基板の一端部近傍で大きい。
前記流体はガスである。
前記圧力上昇は前記ガスの温度を上げることにより行われる。
細長い複数の空洞の集合体が形成される。
前記複数の空洞は均等に分布される。
前記複数の空洞は前記基板上全面で均等に分布される。
素子が形成される基板の有効領域を分離する中間領域内に前記複数の空洞が形成される。
前記複数の空洞は互いに分離される。
少なくともある複数の空洞は互いに繋がり合うチャネルを形成する。
少なくとも部分的に堆積により仮支持部材上に前記第一の層が形成される。
前記脆弱な結合状態を前記仮支持部材と、該仮支持部材に固定され、前記堆積による薄く成長した層との間に生じさせ、前記第一の層が前記薄く成長した層と前記堆積による層とにより成る。
ドナー基板からの層転送により前記薄く成長した層が前記仮支持部材に固定される。
前記転送された薄い層と前記仮支持部材との間の接着エネルギを抑制することにより前記脆弱な結合状態を生じさせる。
前記第二の層は前記第一の層のための機械的な支持部材を成し、そして前記基板の一部である。
前記第一の層の材料とその近傍の前記仮支持部材の材料とは温度上昇のために互いに充分に異なる熱膨張係数を有し、前記仮支持部材と前記第二の層とに固定された前記第一の層を備える集合体が前記温度上昇に晒され、前記第一の層と前記仮支持部材との間の界面レベルで剪断強制力を生じさせる。
前記第二の層近傍の前記第一の層の材料と前記第二の層の材料とは、これら材料間の接着にいかなる欠陥をも生じさせないように、前記温度上昇のために充分に近い熱膨張係数を有する。
シーリングにより前記第二の層が前記第一の層上に結合される。
前記第二の層は石英で形成される。
前記第二の層近傍の前記第一の層の材料はモノ又はポリ金属窒化物で形成される。
第二のアスペクトによれば、この発明は、マイクロエレクトロニクス、光電子工学又は光工学における素子を作るための基板を提供し、この発明によれば、この基板は、
第一の層と、
前記第一の層が上部に固定され、前記第一の層との間の界面に脆弱な結合状態が生じている仮支持部材と、
前記第一の層の材料内に部分的に、実質的に前記脆弱な結合のレベルに形成され、そして、前記第一の層の未処理面側の外側に開放されている一つ又はそれ以上の空洞とを備え、
前記エッチングされた領域を覆う第二の層を前記仮支持部材上に形成された前記第一の層上に接着し、前記脆弱な結合のレベルで前記仮支持部材から前記第一の層を分離させようとする圧力が前記形成された密封空洞内に生じる。
この発明の、これらには限定されないが、好ましいアスペクトは以下の通りである。
前記複数の空洞は細長い形状である。
前記複数の空洞は均等に分布されている。
前記複数の空洞は前記基板上全面で均等に分布されている。
素子が形成される基板の有効領域を分離する中間領域内に前記複数の空洞が形成されている。
前記複数の空洞は互いに分離されている。
少なくともある複数の空洞は互いに繋がり合うチャネルを形成している。
前記脆弱な結合状態が前記仮支持部材と堆積による薄く成長した層との間に生じており、前記基板が前記薄く成長した層と前記堆積による層とを備えている。
前記第一の層の材料とその近傍の前記仮支持部材の材料とは温度上昇のために互いに充分に異なる熱膨張係数を有し、前記仮支持部材と前記第二の層とに固定された前記第一の層を備える集合体が前記温度上昇に晒され、前記第一の層と前記仮支持部材との間の界面レベルで剪断強制力が生じる。
前記未処理面近傍の前記第一の層の材料はモノ又はポリ金属窒化物で成る。
この発明のさらなるアスペクト、目的そして効果は、添付図面を参照して、これには限定されないが、例を用いた好ましい実施形態の詳細な説明により明らかとなる。
以下に、この発明のプロセスを、剥離可能として知られているシリコン・オン・インシュレータ(SOT)で作られた基板による第一の基板と石英による第二の基板とを基にした例について説明する。
各図を参照するにあたって、図1Aは第一に剥離可能な第一の基板を示しており、ここでは、結晶方位[100]の単結晶シリコンで形成された、通常、比較的厚く(少なくとも数百μm)、そして仮支持部材となる層10と、結晶方位[111]の単結晶シリコンで形成され、12で示されている分子付着を介した脆弱な結合力により層10に固定されている、通常、やや薄い層20とを備えている。好ましくは、この脆弱な結合力は、直接シリコンのレベルまでではなく、好ましくは熱酸化により層10,20上に形成された酸化物SiOの二つの層11,21のレベルまで形成される。
結合12の脆弱性は例えば分子付着による接着によるもので、これは、接着すべき表面に適切な処理を施し、且つ又は、加えられる熱エネルギを制限し、且つ又は、接触表面を比較的荒くして、付着界面での結合エネルギを制限するものである。通常、このエネルギは1Joule/m未満に制限される。
脆弱な結合12を生じさせる他の技術をも導入できる。一例としては、特許FR−A−2,809,867に記載されている脆化因子を注入する技術がある。
窒化ガリウムGaNの層30の堆積は層20の未処理面上でのエピタキシャル成長により行われる。
必要であれば、以下に示されるように、他の表面との確固な接着が得られるような程度に層30の未処理面を研磨し荒い表面とする。
この任意の研磨の後、チャネルの集合体が、この点まで形成された層30と20より成る集合体の上部に分布されるように、後者の集合体が、以下に詳細に開示されるようなエッチングユニットにより領域的に選択的にエッチングされる。
材料の性質並びにプロセスに関わる制約により必要であれば、このエッチングは乾式又は湿式により行われる。
塩素化合物を基にした乾式エッチングの例では、このエッチングは、最初に、(GaNに対する選択比が0.7:1乃至0.9:1程度の)感光性樹脂により形成されたマスクを、又は、(選択比が8:1乃至10:1程度の)シリコン酸化物の堆積物として形成されたマスクを、又は、(選択比が30:1程度の)ニッケルの堆積物として形成されたマスクをGaNの層30上に適用して行われる。
エッチングの後、適切な技術により、通常はOプラズマにより、又は、感光性樹脂の場合は溶剤により、又は、SiOの堆積物の場合は反応性モニック(monic)エッチングにより、又は、ニッケルの場合は(濃度比が3:1に近い)HSO/H2の化学溶液によりマスクが除去される。
一旦層30が完全にエッチング領域までエッチングされると、今度は層20に、例えば、フッ化水素酸HFと硝酸HNOの混合物による湿式プロセス、又は、硫黄六フッ化物SFによる乾式プロセスが施される。
次に、今度はSiOの薄い層がエッチング剤に晒されてエッチングされ、エッチング剤の濃度並びに、さらに一般的には、他のエッチング条件が決定されて、大凡、付着界面領域で止まるように酸化物層21の破断が開始される。
エッチングされる材料の性質によりどのように適切なエッチング剤を選択するかは専門家なら知り得ることが理解されるところである。下記の表にシリコン、シリコン炭化物、シリコン窒化物、シリコン酸化物のいくつかの例が示されている。
Figure 2005524241
上記結果の構造が図1Cに描かれており、エッチングの結果として所定数の空洞Cが示されている。
効果としてのアスペクトによれば、そして、図5に示されているように、エッチング剤が、エッチングの主方向において横に層20をエッチングし、即ち、脆弱な結合12に沿って二次的な空洞C‘を形成し、後述するように、これが脆弱な結合12のレベルでの破断を助長する。
次の工程は、図1Cに示す構造を参照番号40で示された石英で作られた最終支持部材に固定するもので、この結合はそこにあるGaN層30側で行われる。
この結合は、特に、重合可能な接着剤(シアノアクリレート接着剤、エポキシ樹脂等)、ホットメルト接着剤、樹脂等の接着剤によりシールするか、又は、分子付着による接着、又は、金属接着、さらには、陽極シーリングにより、GaN層30の現存する領域の接着面と石英板40との間に確固な結合力を生み出すことにより行われる。
確固な結合力とは、上述のような、接着界面12レベルで形成された脆弱な結合力より実質的に強い結合力を意味することが理解されるものである。
この結果の全体構造が図1Dに示され、空気又はガス状媒体を含み、その中で石英板40との結合が行われる空洞Cが外界から隔離されていることに注意されたい。
次の工程では空洞内のガス圧を高めるためにこの集合体を加熱する。図1Eに矢印で示されているように、この圧力は空洞のすべての壁に対して均等に加えられ、そして、特に、当初、仮支持部材10に属していた酸化物層11に加えられる。
この圧力が適度であれば、接着界面のいずれかの側の材料を分離させようとする力が、この結合時に一番大きな接着力を上回ることになり、その結果、図1Fに示されるように、石英板40、GaN層30の現存する領域、シリコン層20の現存する領域、そして薄い酸化物層21の現存する領域より成る全体が剥離されることになる。もし必要であれば、図5に示されているような横方向の空洞C‘により脆弱化を促進して、少ないガス圧で剥離させることもできる。
次に、必要であれば、機械的且つ又は化学的処理により層21,20を除去することができ、GaN領域が(特に、エレクトロルミネセント・ダイオード、レーザ・ダイオード等)の素子を作るのに有効な領域を形成する。
層の現存する領域にこれらの素子を作る技術的な工程は上述のある工程間に入れることができることに注意されたい。特に、そのような工程は、GaN層成長後、又は、空洞Cを形成するためのエッチングのすべて又は一部の後に行うことができる。
空洞Cを形成することができる異なる態様が以下に詳細に説明される。
この点に関し、図2が、平面図で、直径が2乃至12インチの通常円形の輪郭を示し、上述の各プロセス間に各種の層を形成し、接着が始まる前の集合体を参照符号Wで示している。
この処理により作られた基板の表面上に一様に分散された一連の素子領域ZC内に公知の方法で電子素子が形成される。
形成しうる素子に関し、基板の有効なキャパシティが減少しないように、素子領域ZCを分ける中間領域ZI内に空洞Cが略細長い空洞として形成される。
図2の実施形態では、これら空洞は長楕円形で隣り合う素子領域SCの間の二つの直交する方向に延在している。
この場合、非常に多くの独立した空洞が形成され、この利点は、剥離が始まると、又は、空洞に挟まれた部分の破断した端部方向において周辺の空洞に小孔が生じることもあるが、他の空洞は十分に圧力が加えられて剥離又は剥離の継続を助長する。
図3に示されるように、直角な網の目のように空洞を形成でき、隣り合う素子の二領域間に必ず一つの空洞が配され、すべての空洞が繋がり合って一つの独特な空洞を形成する。この場合の利点としては、この空洞に集中する圧力は均等となり、それは、剥離の開始時点で空洞に挟まれた部分の厚み方向でこれら空洞のいずれかの側に加わる力が均等になる。
これら空洞は他の如何なる態様でもよい。特に、図2、3に示されたものについては、空洞は表面密度が大きくても小さくてもよい。これら空洞は細長い形状である必要は無く、円形、卵形、多角形等とすることができ、その形状はエッチングマスク上に設けられたマスキングユニットから簡単に形成できる。
この発明はある特定の材料へ適用するものとして記載されたが、それは数多くの他の材料にも適用されるものである。
特に、プロセス開始時の基板はシリコン層10上に単結晶SiC層20、又は、多結晶SiC層10上に単結晶SiC層20、さらには、多結晶SiC層10上に単又は多結晶Si層20を備えてもよく、SiOの層11,21が常に脆弱な界面レベルにあればよい。脆弱な結合のレベルにSi等で作られた界面層を設けてもよい。
図4はこの発明の他の例を示しており、支持部材40はシリコンで形成され、層30はGaNで形成され、層20はSiCで形成され、層11,21はSiOで形成され、層20はSiCで形成されている。
この発明は上記のように記載され図示された実施形態のみに限定されるものではないことが理解されるところであり、また、専門家であれば様々な変形、変更が可能であろう。
特に、上記のような支持部材40は基板のための最終支持部材、又は、もはや支持部材とはならず、少なくとも空洞を加圧する間に空洞を完全にシールするための単なる保護材であってもよい。この場合、層40は形成すべき基板の全面を覆うような大きさにする必要はないが、少なくとも空洞を密封するように覆う必要がある。必要に応じて、この層の一部を又は完全に除去してもよい。
さらには、空洞内のガスを不均等に加圧するために加熱するような態様とすることもでき、この圧力により生じた力は対象となる部位によって異なる。特に、これにより、対象となる空洞に挟まれた部分の端部レベルで多少加熱することにより、これら部分の端部領域内において所望の剥離が行われる。
さらには、素子製造業者に、層20,30(又は如何なる単層又は複層の変形)と、中間支持部材と、エッチングされた空洞とを備え、しかし、層40は無く、従って、この段階では空洞が露出されている中間製品を提供することができる。
この場合は、製造業者自らが空洞を密封するように層40を取り付け、空洞内のガス又は他の流体を加圧する。
この処理のさらなる改良においては、仮支持部材に対する層20,30,40の剥離は、空洞C内の圧力に起因する力と、層20の材料と仮支持部材10の材料とが異なる熱膨張係数を有する場合に生じる内部強制力に起因する他の力との融合により行う態様とすることができる。
例えば、仮支持部材と層20とが(熱膨張係数が2.5x10―6の)シリコンで形成されている場合、そして層40が(熱膨張係数が0.5x10―6の)石英で形成されている場合、剪断強制力が脆弱な界面の領域に生じ、これが空洞内のガス圧により生じる牽引強制力と融合して仮支持部材10の剥離を助長する。
この現象を助長し、熱膨張係数が大きく異なるさらなる材料の例として以下のようなものがある。
Figure 2005524241
層30、40間の取り付けに際し、これら二層の熱膨張係数が異なっていても、特に、空洞内のガスを加圧するための加熱が、この取り付けの段階で(脆弱化、歪み等の)望ましくない欠陥を生じさせることはない。
この発明の方法の一工程を概略的に示す断面図である。 この発明の方法の一工程を概略的に示す断面図である。 この発明の方法の一工程を概略的に示す断面図である。 この発明の方法の一工程を概略的に示す断面図である。 この発明の方法の一工程を概略的に示す断面図である。 この発明の方法の一工程を概略的に示す断面図である。 この発明の空洞の第一の態様を概略的に示す平面図である。 この発明の空洞の第二の態様を概略的に示す平面図である。 この発明において介在する中間構造の変形例(図1Dに対応)を示す断面図である。 図1Cに示される工程中に起こりうる効果的な現象を拡大して示す断面図である。

Claims (33)

  1. マイクロエレクトロニクス、光電子工学又は光工学における素子を作るための基板の製造方法であって、前記基板は第一の層を備え、
    仮支持部材上に、前記第一の層と前記仮支持部材との間の界面近傍で脆弱な結合状態を生じさせて、前記第一の層の少なくとも一部を形成し、
    実質的に少なくとも前記脆弱な結合のレベルで前記第一の層を選択的にそして部分的にエッチングし、
    前記エッチングされた領域が前記基板上全面に一つ又はそれ以上の実質的に閉ざされた空洞を形成するように、前記エッチングされた領域を覆う第二の層を前記仮支持部材上に形成された前記第一の層上に結合させ、
    前記脆弱な結合において前記仮支持部材から前記第一の層を分離するための強制力に前記結果の構造全体を晒す工程を備えたことを特徴とする方法。
  2. 前記強制力は、少なくとも部分的には、前記空洞又は前記複数の空洞に含まれる流体の圧力を上昇させることから生じることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記流体の圧力上昇は前記基板上全面でほぼ均一であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記流体の圧力上昇は前記基板上全面で不均一であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 前記流体の圧力上昇は前記基板の一端部近傍で大きいことを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記流体はガスであることを特徴とする請求項2乃至6いずれかに記載の方法。
  7. 前記圧力上昇は前記ガスの温度を上げることにより行われることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 細長い複数の空洞の集合体が形成されることを特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載の方法。
  9. 前記複数の空洞は均等に分布されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 前記複数の空洞は前記基板上全面で均等に分布されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 素子が形成される基板の有効領域を分離する中間領域内に前記複数の空洞が形成されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記複数の空洞は互いに分離されることを特徴とする請求項1乃至11いずれかに記載の方法。
  13. 少なくともある複数の空洞は互いに繋がり合うチャネルを形成することを特徴とする請求項11に記載の方法。
  14. 少なくとも部分的に堆積により仮支持部材上に前記第一の層が形成されることを特徴とする請求項1乃至13いずれかに記載の方法。
  15. 前記脆弱な結合状態を前記仮支持部材と、該仮支持部材に固定され、前記堆積による薄く成長した層との間に生じさせ、前記第一の層が前記薄く成長した層と前記堆積による層とにより成ることを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. ドナー基板からの層転送により前記薄く成長した層が前記仮支持部材に固定されることを特徴とする請求項15に記載の方法。
  17. 前記転送された薄い層と前記仮支持部材との間の接着エネルギを抑制することにより前記脆弱な結合状態を生じさせることを特徴とする請求項16に記載の方法。
  18. 前記第二の層は前記第一の層のための機械的な支持部材を成し、そして前記基板の一部であることを特徴とする請求項1乃至17いずれかに記載の方法。
  19. 前記第一の層の材料とその近傍の前記仮支持部材の材料とは温度上昇のために互いに充分に異なる熱膨張係数を有し、前記仮支持部材と前記第二の層とに固定された前記第一の層を備える集合体が前記温度上昇に晒され、前記第一の層と前記仮支持部材との間の界面レベルで剪断強制力を生じさせることを特徴とする請求項1乃至18いずれかに記載の方法。
  20. 前記第二の層近傍の前記第一の層の材料と前記第二の層の材料とは、これら材料間の接着にいかなる欠陥をも生じさせないように、前記温度上昇のために充分に近い熱膨張係数を有することを特徴とする請求項19に記載の方法。
  21. シーリングにより前記第二の層が前記第一の層上に結合されることを特徴とする請求項1乃至20いずれかに記載の方法。
  22. 前記第二の層は石英で形成されることを特徴とする記載の方法。
  23. 前記第二の層近傍の前記第一の層の材料はモノ又はポリ金属窒化物で形成されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
  24. マイクロエレクトロニクス、光電子工学又は光工学における素子を作るための基板であって、
    第一の層と、
    前記第一の層が上部に固定され、前記第一の層との間の界面に脆弱な結合状態が生じている仮支持部材と、
    前記第一の層の材料内に部分的に、実質的に前記脆弱な結合のレベルに形成され、そして、前記第一の層の未処理面側の外側に開放されている一つ又はそれ以上の空洞とを備え、
    前記エッチングされた領域を覆う第二の層を前記仮支持部材上に形成された前記第一の層上に接着し、前記脆弱な結合のレベルで前記仮支持部材から前記第一の層を分離させようとする圧力が前記形成された密封空洞内に生じることを特徴とする基板。
  25. 前記複数の空洞は細長い形状であることを特徴とする請求項24に記載の基板。
  26. 前記複数の空洞は均等に分布されていることを特徴とする請求項25に記載の基板。
  27. 前記複数の空洞は前記基板上全面で均等に分布されていることを特徴とする請求項26に記載の基板。
  28. 素子が形成される基板の有効領域を分離する中間領域内に前記複数の空洞が形成されていることを特徴とする請求項27に記載の基板。
  29. 前記複数の空洞は互いに分離されていることを特徴とする請求項24乃至28いずれかに記載の基板。
  30. 少なくともある複数の空洞は互いに繋がり合うチャネルを形成していることを特徴とする請求項24乃至29いずれかに記載の基板。
  31. 前記脆弱な結合状態が前記仮支持部材と堆積による薄く成長した層との間に生じており、前記基板が前記薄く成長した層と前記堆積による層とを備えていることを特徴とする請求項24乃至30いずれかに記載の基板。
  32. 前記第一の層の材料とその近傍の前記仮支持部材の材料とは温度上昇のために互いに充分に異なる熱膨張係数を有し、前記仮支持部材と前記第二の層とに固定された前記第一の層を備える集合体が前記温度上昇に晒され、前記第一の層と前記仮支持部材との間の界面レベルで剪断強制力が生じることを特徴とする請求項24乃至31いずれかに記載の基板。
  33. 前記未処理面近傍の前記第一の層の材料はモノ又はポリ金属窒化物で成ることを特徴とする請求項24乃至32いずれかに記載の基板。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2866982B1 (fr) * 2004-02-27 2008-05-09 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication de composants electroniques
EP1569263B1 (de) * 2004-02-27 2011-11-23 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Verfahren zum Verbinden zweier Wafer
US7329588B2 (en) * 2004-11-16 2008-02-12 Intel Corporation Forming a reticle for extreme ultraviolet radiation and structures formed thereby
FR2873235A1 (fr) * 2004-12-31 2006-01-20 Soitec Silicon On Insulator Procede d'obtention d'un substrat demontable a energie de collage controlee
KR101047762B1 (ko) * 2005-02-21 2011-07-07 엘지이노텍 주식회사 질화갈륨 박막으로부터 기판을 분리하는 방법
TWI256082B (en) * 2005-06-01 2006-06-01 Touch Micro System Tech Method of segmenting a wafer
JP2007134388A (ja) * 2005-11-08 2007-05-31 Sharp Corp 窒化物系半導体素子とその製造方法
US8133803B2 (en) * 2009-06-23 2012-03-13 Academia Sinica Method for fabricating semiconductor substrates and semiconductor devices
KR101162084B1 (ko) * 2010-05-06 2012-07-03 광주과학기술원 수직형 발광 다이오드의 제조방법 및 막질들의 분리방법
FR2977069B1 (fr) 2011-06-23 2014-02-07 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication d'une structure semi-conductrice mettant en oeuvre un collage temporaire
DE102011113642B4 (de) * 2011-09-16 2013-06-06 Austriamicrosystems Ag Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes unter Verwendung eines Hilfsträgers
FR2980917B1 (fr) * 2011-09-30 2013-09-27 St Microelectronics Crolles 2 Procede de realisation d'une liaison traversante electriquement conductrice
EP2747130B1 (en) 2012-12-21 2017-10-11 ams AG Method of producing a removable wafer connection and a wafer-carrier assembly
CN103474529B (zh) * 2013-10-11 2016-05-11 聚灿光电科技股份有限公司 一种垂直led芯片的制作方法以及垂直led芯片
FR3019374A1 (fr) * 2014-03-28 2015-10-02 Soitec Silicon On Insulator Procede de separation et de transfert de couches
FR3041364B1 (fr) * 2015-09-18 2017-10-06 Soitec Silicon On Insulator Procede de transfert de paves monocristallins
FR3079659B1 (fr) * 2018-03-29 2020-03-13 Soitec Procede de fabrication d'un substrat donneur pour la realisation d'une structure integree en trois dimensions et procede de fabrication d'une telle structure integree
US10832933B1 (en) * 2018-04-02 2020-11-10 Facebook Technologies, Llc Dry-etching of carrier substrate for microLED microassembly

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1145862A (ja) * 1997-07-24 1999-02-16 Denso Corp 半導体基板の製造方法
WO2001093325A1 (fr) * 2000-05-30 2001-12-06 Commissariat A L'energie Atomique Substrat fragilise et procede de fabrication d'un tel substrat

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2681472B1 (fr) 1991-09-18 1993-10-29 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de films minces de materiau semiconducteur.
US6027958A (en) 1996-07-11 2000-02-22 Kopin Corporation Transferred flexible integrated circuit
DE69728022T2 (de) * 1996-12-18 2004-08-12 Canon K.K. Vefahren zum Herstellen eines Halbleiterartikels unter Verwendung eines Substrates mit einer porösen Halbleiterschicht
JP2001523046A (ja) 1997-11-11 2001-11-20 アービン・センサーズ・コーポレイション 回路を備える半導体ウェハをシンニングするための方法および同方法によって作られるウェハ
US6071795A (en) * 1998-01-23 2000-06-06 The Regents Of The University Of California Separation of thin films from transparent substrates by selective optical processing
JP3525061B2 (ja) * 1998-09-25 2004-05-10 株式会社東芝 半導体発光素子の製造方法
US6177359B1 (en) * 1999-06-07 2001-01-23 Agilent Technologies, Inc. Method for detaching an epitaxial layer from one substrate and transferring it to another substrate
FR2796491B1 (fr) * 1999-07-12 2001-08-31 Commissariat Energie Atomique Procede de decollement de deux elements et dispositif pour sa mise en oeuvre
US6806171B1 (en) * 2001-08-24 2004-10-19 Silicon Wafer Technologies, Inc. Method of producing a thin layer of crystalline material

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1145862A (ja) * 1997-07-24 1999-02-16 Denso Corp 半導体基板の製造方法
WO2001093325A1 (fr) * 2000-05-30 2001-12-06 Commissariat A L'energie Atomique Substrat fragilise et procede de fabrication d'un tel substrat

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