JP2005537686A - Reuse of wafer with buffer layer after thin layer removal - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、バッファ層を有するドナーウエハから薄い半導体層が受け取り基板へ転送された後のドナーウエハの再利用に関する。 The present invention relates to the reuse of a donor wafer after a thin semiconductor layer is transferred from a donor wafer having a buffer layer to a receiving substrate.
文言「バッファ層」は、通常、転移層を意味し、これは、基板等の第一の結晶構造と、構造的又は化学量論的特性、又は、原子表面再結合特性等の材料の特性を変化させる機能を主に有する第二の結晶構造との間に存在する。 The term “buffer layer” usually refers to a transition layer, which describes a first crystal structure, such as a substrate, and material properties such as structural or stoichiometric properties, or atomic surface recombination properties. It exists between the second crystal structure mainly having the function to change.
バッファ層という特別な場合は、バッファ層により、基板の格子定数とは大きく異なる格子定数の第二の結晶構造が得られる。 In the special case of a buffer layer, the buffer layer provides a second crystal structure with a lattice constant that is significantly different from the lattice constant of the substrate.
この目的のために、バッファ層は、厚みと共に徐々に変化する組成を備えることができ、このバッファ層の組成の徐々に起こる変化はその格子定数に徐々に起こる変化と関係している。 For this purpose, the buffer layer can have a composition that varies gradually with thickness, and the gradual change in the composition of the buffer layer is related to the gradual change in its lattice constant.
それは、ある変化率をもって組成が変化したり、変化率の符号が反転したり、急に組成が変化するようなものでもよく、欠陥を含む一定な組成層を備えてもよい。 That is, the composition may change at a certain rate of change, the sign of the rate of change may be reversed, or the composition may change suddenly, or a constant composition layer containing defects may be provided.
ここで述べるのは変性エピタキシー(metamorphic epitaxy)等の変性する態様の変性(バッファ)層である。 Described here is a modified (buffer) layer of a modified form such as modified epitaxy.
ある特別な構造を形成するために、バッファ層上に形成された一つの層又は積層が受け取り基板へ転送されるためにドナーウエハから剥離される。 To form a particular structure, a layer or stack formed on the buffer layer is peeled from the donor wafer for transfer to the receiving substrate.
バッファ層上に形成された薄い複数層を転送することの主なる用途の一つは歪みシリコン層の形成に関する。 One of the main uses for transferring thin layers formed on a buffer layer relates to the formation of a strained silicon layer.
界面の平面における材料の格子定数がその公称格子定数より大きい場合は伸張により「歪んだ」材料の層が形成され、前者が後者より小さい場合は圧縮により「歪んだ」材料の層が形成される。 If the lattice constant of the material in the plane of the interface is greater than its nominal lattice constant, a layer of “distorted” material is formed by stretching, and if the former is smaller than the latter, a layer of “distorted” material is formed by compression. .
また、「緩和」された材料の公称格子定数に非常に近い場合は「緩和」された材料の層が形成され、この公称格子定数はバルク状態で平衡している材料の格子定数である。 Also, if it is very close to the nominal lattice constant of the “relaxed” material, a layer of “relaxed” material is formed, which is the lattice constant of the material in equilibrium in the bulk state.
伸張により歪んだシリコンの層が形成された場合は、何かの特性、例えば、材料の電子移動度が明らかに改善される。 When a strained silicon layer is formed by stretching, some properties, such as the electron mobility of the material, are clearly improved.
他の材料、例えば、SiGeでもほぼ同様な剥離が行われる。 Other materials, such as SiGe, can be stripped in substantially the same way.
そのような層を受け取り基板上へ転送させるのは、特に、Smart−cut(c)と呼ばれるプロセスで当業者に知られており、SOI(Semiconductor On Insulator)等の構造を形成することができる。 Transferring such layers onto the receiving substrate is known to those skilled in the art, particularly in a process called Smart-cut (c), and can form structures such as SOI (Semiconductor On Insulator).
例えば、緩和されたSiGeから層を剥離すると、得られる構造はシリコンを成長させる為の支持体として機能する。 For example, when a layer is peeled from relaxed SiGe, the resulting structure functions as a support for growing silicon.
SiGeの公称格子定数(ゲルマニウムの含有量によるが)がシリコンの公称格子定数より大きいので、SGOI(Silicon−Germanium On Insulator)疑似基板上でシリコンを成長させると伸張により歪んだシリコン層が形成される。 Since the nominal lattice constant of SiGe (depending on the germanium content) is larger than the nominal lattice constant of silicon, growing silicon on an SGOI (Silicon-Germanium On Insulator) pseudo-substrate forms a strained silicon layer due to stretching. .
そのようなプロセスの例がL.J.Huang et al.によるIBMの文書(“SiGe−On−Insulator prepared by wafer bonding and layer transfer for high−performance field−effect transistors”,Applied Physics Letters,26/02/2001,vol.78,No.9)に記載されており、ここでは、Si/SGOI構造の製造方法が紹介されている。 An example of such a process is L.L. J. et al. Huang et al. IBM's document ("SiGe-On-Insulator pre-prepared by wafer bonding and layer transfer for high-performance field-effect transformers No. 1, Applied Phys. 9 / Applied Physics. Here, a method for manufacturing a Si / SGOI structure is introduced.
そのようなプロセスの他の例が文書US2002/007481に記載されている。 Another example of such a process is described in document US2002 / 007481.
変性成長は他にも応用でき、特に、III−V族の半導体に適用できる。 Modified growth can be applied to others, and in particular to III-V semiconductors.
そこで、トランジスタは、一般に、GaAs又はInPをベースとした技術により製造される。 Therefore, the transistor is generally manufactured by a technology based on GaAs or InP.
電子の振る舞いに関しては、InPがGaAsより非常に優位で、特に、InP層とInGaAs又はInAlAs層とを組み合わせると電子移動度が改善される。 Regarding the behavior of electrons, InP is much superior to GaAs. In particular, when an InP layer and an InGaAs or InAlAs layer are combined, the electron mobility is improved.
ところが、InP技術を用いた素子を市場に出すという点ではGaAs技術を用いた場合に比べ、特に、コスト、汎用性、機械的脆さ、そして、バルク基板サイズ(InPの最大直径は、通常、GaAsの6インチに比べ4インチ)に限界がある。 However, in terms of putting elements using InP technology on the market, the cost, versatility, mechanical brittleness, and bulk substrate size (the maximum diameter of InP is usually There is a limit to 4 inches) compared to 6 inches of GaAs.
この問題の解決策は受け取り基板や、剥離され、そして、GaAs基板上のバッファ層の変性エピタキシーにより得られるInP層にありそうである。 A solution to this problem is likely to be in the receiving substrate, the InP layer that is stripped and obtained by modified epitaxy of the buffer layer on the GaAs substrate.
エッチ・バックのような剥離プロセスでは、剥離中に基板の残存部分及びバッファ層が破壊されることがある。 In a stripping process such as etch back, the remaining portion of the substrate and the buffer layer may be destroyed during stripping.
Smart−cut(c)のような他の剥離プロセスでは、基板は再利用されるがバッファ層は失われる。 In other stripping processes such as Smart-cut (c) , the substrate is reused but the buffer layer is lost.
ところが、変性的な製造技術は複雑である。 However, degenerative manufacturing techniques are complex.
従って、そのようなバッファ層を最適化し製造するには時間が掛かり、難しくコストが掛かる処理が含まれる。 Therefore, optimizing and manufacturing such a buffer layer is time consuming and includes difficult and costly processes.
さらには、組成変化による内部歪みが転位、点欠陥等の結晶欠陥を起こしやすくする。 Furthermore, the internal strain due to the composition change easily causes crystal defects such as dislocations and point defects.
これらの内部歪み、従って、結晶欠陥は、特に、格子定数が変化する厚みを厚くすることにより起こりにくくすることができる。 These internal strains, and hence crystal defects, can be made difficult to occur, particularly by increasing the thickness at which the lattice constant changes.
これが、通常、バッファ層を厚く、典型的には1から数マイクロメ−トルとする主な理由である。 This is the main reason why the buffer layer is usually thick, typically 1 to a few micrometers.
ところが、経済的及び技術的な規制により、厚みや何かの構造的複雑性等のバッファ層の重要な特性が悪くなる。 However, due to economic and technical regulations, important characteristics of the buffer layer, such as thickness and some structural complexity, are degraded.
とりわけ、これらに理由から、基板を再利用する前にいつもバッファ層を完全に形成するのは避けた方が良いと思われる。 In particular, for these reasons, it may be better to always avoid completely forming the buffer layer before reusing the substrate.
第一のアスペクトにおいて、この発明は、この目的を達成するために、複数の半導体材料から選ばれた材料の少なくとも一つの有用層が剥離された後のドナーウエハを再利用する方法であって、前記ドナーウエハは、連続して、基板と、バッファ構造と、そして、剥離前に有用層を備え、前記方法は、前記剥離が起きた前記ドナーウエハの側で物質を除去する工程を備え、物質除去後に、少なくとも前記バッファ構造の一部分が残り、該バッファ構造の少なくとも一部分が次の有用層の剥離のためのバッファ構造として再利用できることを特徴とする再利用方法を提供する。 In a first aspect, the present invention is a method for reusing a donor wafer after peeling off at least one useful layer of a material selected from a plurality of semiconductor materials, in order to achieve this object, The donor wafer comprises a substrate, a buffer structure, and a useful layer prior to stripping, and the method comprises removing material on the side of the donor wafer where the stripping has occurred, and after removing the material, At least a part of the buffer structure remains, and at least a part of the buffer structure can be reused as a buffer structure for peeling off the next useful layer.
この発明の再利用方法の好ましいアスペクトにおいて、前記ドナーウエハ内にさらに保護層が存在し、少なくとも前記バッファ構造の一部分が前記保護層の下部に在り、物質除去手段の前記保護層の材料に対するエッチングパワーが二つの近隣領域の内の少なくとも一つの材料に対するエッチングパワーと実質的に異なり、選択的に物質除去が行えるように、前記保護層の材料が複数の結晶材料から選ばれる。 In a preferred aspect of the recycling method of the present invention, a protective layer is further present in the donor wafer, at least a part of the buffer structure is present under the protective layer, and an etching power for the material of the protective layer of the substance removing means is high. The material of the protective layer is selected from a plurality of crystalline materials so that the material can be selectively removed, which is substantially different from the etching power for at least one material in two neighboring regions.
第二のアスペクトによれば、この発明は、剥離により有用層を提供し、上記好ましい再利用方法による剥離後に再利用可能なドナーウエハの製造方法であって、基板上にバッファ構造の第一の部分を形成し、複数の結晶材料から選ばれた材料により、前記バッファ構造の前記第一の部分上に保護層を形成し、前記保護層近傍における第二の部分の格子定数が前記保護層近傍における前記バッファ構造の前記第一の部分の格子定数と実質的に同じになるように、前記保護層上に前記バッファ構造の前記第二の部分を形成する工程を備えたことを特徴とするドナーウエハの製造方法を提供する。 According to a second aspect, the present invention provides a method for producing a donor wafer that provides a useful layer by stripping and is reusable after stripping by the preferred recycling method, wherein the first part of the buffer structure on the substrate. And a protective layer is formed on the first part of the buffer structure by a material selected from a plurality of crystal materials, and the lattice constant of the second part in the vicinity of the protective layer is in the vicinity of the protective layer. Forming a second portion of the buffer structure on the protective layer so as to be substantially the same as a lattice constant of the first portion of the buffer structure; A manufacturing method is provided.
第三のアスペクトによれば、この発明は、ドナーウエハ上の有用層を受け取り基板に転送するために剥離する方法であって、前記ドナーウエハを前記受け取り基板に結合させ、前記ドナーウエハから前記受け取り基板に結合された有用層を剥がし、上記再利用方法に従って前記ドナーウエハを再利用する工程を備えたことを特徴とする有用層を剥離する方法を提供する。 According to a third aspect, the present invention is a method for stripping a useful layer on a donor wafer for transfer to a receiving substrate, wherein the donor wafer is bonded to the receiving substrate and bonded from the donor wafer to the receiving substrate. There is provided a method for peeling off a useful layer, comprising the step of peeling off the useful layer and reusing the donor wafer according to the recycling method.
第四のアスペクトによれば、この発明は、上記剥離方法に各々が従った有用層を剥離する複数の工程を備えることを特徴とするドナーウエハから有用層を再利用的に剥離する方法を提供する。 According to a fourth aspect, the present invention provides a method for reusing a useful layer from a donor wafer, comprising a plurality of steps of peeling the useful layer according to the above-described peeling method. .
第五のアスペクトによれば、この発明は、前記受け取り基板と前記有用層を備える構造を製造するために、SiGe、Si、III−V族に属する合金、そして、(Al、Ga、In)−(N、P、As)の可能な組み合わせから選ばれた組成の内の少なくとも一つの材料を前記有用層が備えることを特徴とする上記再利用的剥離方法又は上記剥離方法の応用を提供する。 According to a fifth aspect, the present invention provides a SiGe, Si, III-V alloy, and (Al, Ga, In)-for producing a structure comprising the receiving substrate and the useful layer. The reusable peeling method or an application of the peeling method is provided, wherein the useful layer comprises at least one material selected from possible combinations of (N, P, As).
第六のアスペクトによれば、この発明は、上記この発明の各方法に従った各ドナーウエハを提供する。 According to a sixth aspect, the present invention provides each donor wafer according to each method of the present invention.
この発明の他のアスペクト並びに効果が、添付図面を参照し、限定の無い例を挙げた好ましい各方法の実施に関する以下の詳細な説明を読むことにより明らかになる。 Other aspects and advantages of the invention will become apparent upon reading the following detailed description of preferred method implementations, given non-limiting examples, with reference to the accompanying drawings.
この発明の主なる目的は、有用層を半導体構造に一体化させるためにバッファ構造(即ち、バッファ層として振る舞う如何なる構造)を備えたウエハから少なくとも一つの有用層が剥離された後にウエハを再利用することであり、この再利用は、次の剥離に再度用いることができるように、少なくともバッファ構造を部分的に復元することを含む。 The main object of this invention is to reuse a wafer after at least one useful layer has been peeled from a wafer with a buffer structure (ie, any structure that acts as a buffer layer) to integrate the useful layer into a semiconductor structure. This reuse includes at least partially restoring the buffer structure so that it can be used again for subsequent stripping.
従って、この再利用の処理は少なくともバッファ構造の一部分にダメージを与えない適切な処理を含むものでなければならない。 Therefore, the reuse process must include an appropriate process that does not damage at least a part of the buffer structure.
実際、バッファ構造は、通常、転位等の結晶構造欠陥を含み、これにエネルギが加えられると、重要なことであるが、伝搬し且つそのサイズが大きくなり、このエネルギは熱処理、化学的プロセス又は機械的プロセスによりもたらされうるものである。 In fact, the buffer structure usually contains crystal structure defects such as dislocations and, importantly, when energy is applied to it, it propagates and increases in size, which energy can be heat treated, chemical processes or It can be brought about by a mechanical process.
例えば、SiGeのバッファ構造が350℃、450℃又は550℃の温度で加熱されると、選択した温度に応じて構造の状態が変化する(例えば、Re et al.による、Journal of Crystal Growth,vol.227−228,pp.749−755,July2001内の文書“Structual characterisation and stability of Sil−xGex/Si(100)heterostructures grown by molecular beam epitaxy”参照)。温度の上昇と共に、バッファ構造は、その内部応力が低下する傾向にあり、これは、すべり面における構造緩和、積層欠陥、その他の種類の構造緩和により起こるものである。これは、形成される有用層との界面にいずれ何かの問題を引き起こすことになりうる。そこで、これらの内部応力をバッファ構造内に留めておくことが重要になる。 For example, when a SiGe buffer structure is heated at a temperature of 350 ° C., 450 ° C. or 550 ° C., the state of the structure changes depending on the selected temperature (eg, Journal of Crystal Growth, vol. By Re et al. 227-228, pp. 749-755, document “Structural charac- terization and stability of Sil-xGex / Si (100) heterostructures grown-by molecular beam epitaxy” in July 2001. As the temperature increases, the buffer structure tends to decrease its internal stress, which is caused by structural relaxation on the sliding surface, stacking faults, and other types of structural relaxation. This can cause any problems at the interface with the useful layer being formed. Therefore, it is important to keep these internal stresses in the buffer structure.
従って、バッファ構造の特性、そして、その上に形成された有用層の特性を悪化させるバッファ構造内のこれら結晶応力の広がりを防ぎ、そして、抑制するために、再利用はこれに適応した手段を用いて行わなければならない。 Therefore, reuse should be adapted to this in order to prevent and control the spread of these crystal stresses in the buffer structure which degrades the properties of the buffer structure and the useful layers formed thereon. Must be used.
効果的なことに、バッファ構造は実質的に緩和状態の且つ又は表面上に特筆すべき数の構造欠陥が無い結晶構造を有する。 Effectively, the buffer structure has a crystalline structure that is substantially relaxed and / or free of a significant number of structural defects on the surface.
「バッファ層」はこの文書において既に一般的に説明した通りである。 The “buffer layer” is as already generally described in this document.
効果的なことに、バッファ層はバッファ構造内に設けられ、そして、少なくとも次の二つの機能の内の一つを有する。
1.上部層の欠陥密度を低減させ、
2.二つの結晶構造の異なる格子定数を合わせる。
Effectively, the buffer layer is provided in the buffer structure and has at least one of the following two functions.
1. Reduce the defect density of the upper layer,
2. Match the different lattice constants of the two crystal structures.
バッファ層の第二の機能に関し、バッファ層は二構造間の中間層であり、その表面の一つの周りに第一の構造の格子定数にほぼ等しい第一の格子定数を有し、他の表面の周りに第二の構造の格子定数にほぼ等しい第二の格子定数を有する。 With regard to the second function of the buffer layer, the buffer layer is an intermediate layer between the two structures, has a first lattice constant approximately equal to the lattice constant of the first structure around one of its surfaces, and the other surface Has a second lattice constant approximately equal to the lattice constant of the second structure.
この文書の残りの部分において、バッファ層又はバッファ構造は上記の機能をこの後者のバッファ層として開示される。 In the remainder of this document, the buffer layer or buffer structure will disclose the above function as this latter buffer layer.
しかし、この発明は、この文書において、さらに一般的な如何なるバッファ層又はバッファ構造にも関するものである。 However, the invention relates to any buffer layer or buffer structure that is more general in this document.
さらには、有用層が剥離される、当初、支持基板とバッファ構造から成るドナーウエハの再利用を含むこの発明の方法の例が以下に開示される。 Further disclosed below is an example of the method of the present invention involving the reuse of a donor wafer consisting initially of a support substrate and a buffer structure, where the useful layer is stripped.
図1を参照すると、従来技術に含まれるドナーウエハ(剥離される薄層のドナー)10は支持基板1とバッファ構造Iから成る。
Referring to FIG. 1, a donor wafer (a thin layer donor to be peeled) 10 included in the prior art includes a
この発明におけるドナーウエハ10の応用としては、バッファ構造Iの部分4から且つ又はバッファ構造Iの表面上に形成された(図1には図示しない)上部層から有用層を剥離するもので、有用層をSOI構造等の構造に一体化するために行う。
As an application of the
ドナーウエハ10の支持基板1は、バッファ構造Iとの界面において第一の格子定数を有する少なくとも一つの半導体層を備える。
The
ある特別な態様では、支持基板1は、第一の格子定数を有する一つの半導体より成る。
In one particular embodiment, the
バッファ構造Iの第一の態様では、バッファ構造Iはバッファ層2より成る。
In the first embodiment of the buffer structure I, the buffer structure I consists of the
支持基板1上に位置するバッファ層2は、この場合、その表面に、支持基板1の第一の格子定数と大きく異なる第二の格子定数を有することが可能で、従って、同じドナーウエハ10内で二つの層1と4が異なる格子定数を有する。
The
さらに、ある応用では、バッファ層2により上部層を高欠陥密度且つ又は大きな応力に晒されるのを防ぐことができる。
Furthermore, in certain applications, the
さらに、ある応用では、バッファ層2により上部層の表面状態を改善することができる。
Further, in some applications, the
通常、バッファ層2は二つの格子定数間で遷移するように厚みに応じて徐々に変化する格子定数を有する。
Usually, the
そのような層は、通常、変性層と呼ばれる。 Such a layer is usually referred to as a modified layer.
この格子定数の徐々の変化はバッファ層2の厚み内で継続的に行われる。
This gradual change of the lattice constant is continuously performed within the thickness of the
これとは異なり、「段階的に」行うこともでき、各段階は薄層でその下部段階の格子定数とは異なるほぼ一定な格子定数を有し、段階毎に格子定数を不連続に変化させる。 Alternatively, it can be done "in stages", each stage being a thin layer with an almost constant lattice constant that is different from the lattice constant of the lower stage, and changing the lattice constant discontinuously at each stage. .
それは、例えば、変化率、変化率の符号の反転、又は、組成の不連続な急な変化を伴う組成の変化というようなさらに複雑な態様とすることもできる。 It can also be a more complex aspect, such as a change in composition with a change rate, a reversal of the sign of the change rate, or a discontinuous sudden change in composition.
バッファ層2での格子定数の変化は、基板1から始めて、徐々に、基板1には含まれていない少なくとも一つの原子の濃度を高めることにより現れる。
The change in the lattice constant in the
従って、例えば、単一の材料で成る基板1上に形成されるバッファ層2は二つ、三つ、四つ又はそれ以上の種類の材料で形成することができる。
Thus, for example, the
従って、例えば、二つの要素の材料で成る基板1上に形成されるバッファ層2は三つ、四つ又はそれ以上の要素の材料で形成することができる。
Thus, for example, the
バッファ層2は、例えば、CVD(Chemical Vapour Deposition)及びMBE(Molecular Beam Epitaxy)等の既知の技術を用いて、エピタキシー等により効果的に支持基板1上に成長させることができる。
The
通常、例えば、各種の原子の合金より成るバッファ層2を得るために、他の既知の方法でバッファ層2を形成することができる。
Usually, for example, in order to obtain the
バッファ層2下部の基板1の表面処理のための付随的な工程は、例えば、CMP研磨で、バッファ層2形成前に行うこともできる。
The incidental process for the surface treatment of the
バッファ構造Iの第二の態様では、図1を参照すると、バッファ構造Iはバッファ層2(第一の態様のバッファ層2と実質的に同じ)と付加層4から成る。
In the second embodiment of the buffer structure I, referring to FIG. 1, the buffer structure I comprises a buffer layer 2 (substantially the same as the
付加層4は基板1とバッファ層1との間、又は、図1に見られるようにバッファ層1の上に設けられてもよい。
The
第一の特別な場合では、この付加層4は、欠陥を含み、従って、バッファ構造I上に形成される層の結晶品質を向上させることができるバッファ層のような第二のバッファ層を構成してもよい。
In the first special case, this
この付加層4は、好ましくは、材料組成が一定な半導体より形成される。
The
そのように形成されるバッファ層4の組成と厚みの選択はこの特性を得るのに特に重要な基準となる。
The selection of the composition and thickness of the
従って、例えば、エピタキシャル成長した層の構造的欠陥は、通常、この層の厚み内で次第に減少する。 Thus, for example, structural defects in an epitaxially grown layer usually decrease gradually within the thickness of this layer.
第二の特別な場合では、付加層4はバッファ構造I上に位置し、バッファ層2の上部層として機能する。
In the second special case, the
従って、それが、第二の格子定数を決めることになる。 Therefore, it determines the second lattice constant.
第三の特別な場合では、付加層4はバッファ層1上に位置し、ドナーウエハ10内で行われる剥離、例えば、このレベルでの剥離において役割を果たす。
In the third special case, the
付加層は、さらに、これらの三つの場合から選択された機能等の各種の機能を持ってもよい。 The additional layer may further have various functions such as a function selected from these three cases.
ある効果的な態様においては、付加層4はバッファ層2上に位置し、支持基板1の第一の格子定数とは異なる第二の格子定数を有する。
In an advantageous embodiment, the
この後者の態様のある特別な場合では、付加層4はバッファ層2により緩和された材料より成り、そして、第二の格子定数を有する。
In certain special cases of this latter embodiment, the
付加層4は、例えば、CVD又はMBEによるエピタキシャル成長によりバッファ層2上に効果的に成長させて形成することができる。
The
第一の実施形態において、付加層4の成長は下部バッファ層2の形成の後に直ぐ続いてその場で行われ、この場合、バッファ層2の形成も層成長により効果的に行われる。
In the first embodiment, the growth of the
第二の実施形態において、付加層4の成長は下部バッファ層2の表面処理のための付随的な工程の後に行われ、この表面処理は、例えば、CMP研磨、熱処理又は他の平坦化技術により行われ、バッファ層2に含まれる転位並びに他の欠陥が伝播しないように、そのサイズが大きくならないように、そして、形成される最終なバッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥や、その他の欠陥をも形成されないようにするものである。
In the second embodiment, the growth of the
ドナーウエハ10からの有用層の剥離は以下の主なるモードの一つに従って行われる。
(1)剥離される有用層は付加層4の一部分である。
(2)剥離される有用層は上部層(図1には示されない)の一部分であり、この上部層は、例えば、バッファ構造Iを表面処理した後にエピタキシャル成長によりバッファ構造I上に既に形成されているものでもよい。
Peeling of the useful layer from the
(1) The useful layer to be peeled is a part of the
(2) The useful layer to be peeled off is a part of the upper layer (not shown in FIG. 1), and this upper layer is already formed on the buffer structure I by, for example, epitaxial growth after surface treatment of the buffer structure I. It may be what you have.
ドナーウエハ10は、従って、上部層成長のための基板として機能する。
The
上部層は用いられる剥離のモードにより一つ又はそれ以上の薄層より構成してもよい。 The upper layer may consist of one or more thin layers, depending on the mode of stripping used.
さらに、効果的なことに、それはバッファ構造Iの自由面の緩和された材料の格子定数とほぼ等しい格子定数を有し、例えば、同じ材料の、又は、すべての又は一部の結晶構造が伸張又は圧縮により歪んでいる他の材料の、又は、これら二種類の材料が組み合わさった層である。 Furthermore, it effectively has a lattice constant approximately equal to the lattice constant of the relaxed material of the free surface of the buffer structure I, for example the crystalline structure of the same material, or all or part of it is stretched Or a layer of other materials that are distorted by compression or a combination of these two materials.
ドナーウエハ10のある実施形態では、一つ又はそれ以上の中間層がさらにバッファ構造Iと上部層との間に挿入される。この場合、この又はこれら中間層は除去されない。
In some embodiments of the
(3)剥離される有用層は付加層4と上部層(第二の剥離モードにて記載されたものと実質的に同じ態様で形成される)の一部分である。
(3) The useful layer to be peeled is a part of the
どの剥離モードが選択されようが、そして、図2を参照すると、剥離後、そして、多くの場合、突出部分7a且つ又は凹凸部分7bが残存ドナーウエハ10の剥離表面に現れる。
Regardless of which stripping mode is selected and referring to FIG. 2, after stripping, and in many cases, protruding
この「浮き彫りの」剥離表面はバッファ層2上部に位置する剥離後層7に属するものとなる。
This “relieved” release surface belongs to the
既に述べた三つの離後モードより選択された離後モードに応じて、一つ又はそれ以上の中間層並びに上部層の一部分のような層4のすべて又はいくらかの部分により剥離後層7が構成される。
Depending on the post-release mode selected from the three post-release modes already mentioned, the
剥離後層7の表面上の浮き彫り部分7a、7bは、主に、剥離後モードと剥離後の間に用いられる技術に応じて現れる。
The raised
従って、例えば、現在、産業上用いられている剥離後モードは、ドナーウエハ10の表面全体ではなく、ドナーウエハ10表面の一部分のみ(通常、ほぼ中央部分)から有用層を剥離するもので、ドナーウエハ10表面上に7aで引用したような突出部分を残す。これらの突出部分は、通常、ドナーウエハ10表面周囲に一体となって存在し、すべての突出部分は産業上「剥離リング」として知られている。
Therefore, for example, the post-peeling mode that is currently used in the industry is that the useful layer is peeled from only a part of the surface of the donor wafer 10 (usually almost the central part) instead of the entire surface of the
従って、例えば、既に述べたSmart−cut(c)のような、本文書で後でさらに検討する既知の剥離技術では剥離表面に7bで引用したように表面が粗くなることがある。 Thus, for example, known release techniques that will be discussed further later in this document, such as the previously described Smart-cut (c) , may result in a roughened surface as quoted at 7b.
一旦、剥離が行われると、ドナーウエハ10を復元させるためにこの発明の再利用が行われる。
Once stripped, the invention is reused to restore the
通常、再利用は、物質を除去し、ドナーウエハ10の少なくとも一部分を復元させる二工程から成る。
Recycling typically consists of two steps that remove material and restore at least a portion of
この発明の再利用の第一の工程は少なくとも(図2に見られる)浮き彫り部分7a、7bを除去することから成る。
The first step of recycling of the present invention consists of removing at least the
この発明の物質の除去は、新しい有用層の次なる剥離の間に再度用いることができるバッファ構造Iの少なくとも一部分が除去後に残るように行われる。 The removal of the material of the invention is carried out such that at least a part of the buffer structure I that can be used again during the subsequent peeling of the new useful layer remains after removal.
そこで、従来技術の既知の再利用とは異なり、物質除去後のバッファ構造Iの残存部分が再利用される。 Therefore, unlike the known reuse in the prior art, the remaining portion of the buffer structure I after the material removal is reused.
再利用の第一の特別な場合においては、そして、上記第二の剥離モード(2)に関し、無傷なバッファ構造Iから物質が除去されないように、従って、バッファ構造I全体が保持されるように、剥離後に、研磨手段又はCMP等の物質除去のための標準的な機械的手段により上部層(これは剥離後層7)の残存部分が除去されるように上部層の厚みを選択することが効果的である。
In the first special case of recycling, and with respect to the second exfoliation mode (2), so that no material is removed from the intact buffer structure I, so that the entire buffer structure I is retained. The thickness of the upper layer can be selected so that after the peeling, the remaining part of the upper layer (this is the
研磨のような標準的機械的手段による再利用中に除去される材料の厚みは、現在、厚みが1マイクロメートル程度に達していても、典型的には約2マイクロメートルである。 The thickness of material removed during reuse by standard mechanical means such as polishing is typically about 2 micrometers, even though the thickness currently reaches as high as 1 micrometer.
再利用の第二の特別な場合において、そして、上記第二の剥離モード(2)に関し、無傷なバッファ層2から物質が除去されないように、従って、バッファ層2全体が保持されるように、剥離後に、研磨手段又はCMP等の物質除去のための標準的な機械的手段により上部層(これは剥離後層7)の残存部分及び付加層4の少なくとも一部分が除去されるように上部層及び付加層4の厚みを選択することが効果的である。再利用の他の特別な場合においては、物質の除去は、化学エッチングのような、材料を化学的にアタックするための手段を効果的に用いる。
In a second special case of recycling, and with respect to the second exfoliation mode (2), so that no material is removed from the
エッチングは純粋に化学的、電気機械的、光電気化学的、又は、化学機械研磨中に行われるエッチング等、その他の同等なエッチングでもよい。 The etching may be purely chemical, electromechanical, photoelectrochemical, or other equivalent etching, such as etching performed during chemical mechanical polishing.
ある効果的なエッチング・モードでは選択エッチングが行われる。 One effective etching mode is selective etching.
そこで、特に、再利用すべき材料から除去される材料を選択的にエッチングするために適したエッチング流体(即ち、気体又は溶液)を用いることが可能であり、これら二つの材料は隣り合う層に属し、再利用すべき材料がエッチング停止層を形成し、化学エッチングから再利用すべき層を保護しながら効果的に除去すべき部分を剥離する。 Thus, it is possible in particular to use an etching fluid (ie gas or solution) suitable for selectively etching the material removed from the material to be reused, and these two materials are in adjacent layers. The material to be reused forms an etch stop layer and strips the portion to be effectively removed while protecting the layer to be reused from chemical etching.
それら二つの材料間の選択特性は、例えば、少なくとも以下の場合のいずれか一つにより得られる。
それら二つの材料が異なる、又は、
それら二つの材料が、少なくとも一つの原子を除いて、ほぼ同等な原子を含む、又は、
それら二つの材料がほぼ同等であるが、一つの材料の少なくとも一つの原子が他の材料の同じ原子の原子濃度と大きく異なる原子濃度を有する、又は、
それら二つの材料が異なる多孔密度を有する。
The selective property between the two materials is obtained, for example, by at least one of the following cases.
The two materials are different, or
The two materials contain approximately equivalent atoms, except at least one atom, or
The two materials are approximately equivalent, but at least one atom of one material has an atomic concentration greatly different from the atomic concentration of the same atom of the other material, or
The two materials have different porosity densities.
例えば、KOH(水素化カリウム、選択比約1:100)、NH4OH(水酸化アンモニウム、選択比約1:100)又はTMAH(テトラメチル水酸化アンモニウム)等の化合物を含む溶液でSiをエッチングする際に停止層としてSiGeが機能することが知られている。 For example, Si is etched with a solution containing a compound such as KOH (potassium hydride, selection ratio: about 1: 100), NH 4 OH (ammonium hydroxide, selection ratio: about 1: 100), or TMAH (tetramethyl ammonium hydroxide). In doing so, it is known that SiGe functions as a stop layer.
例えば、SiGeのゲルマニウム濃度が25%より高いか等しい場合に、TMAH等の化合物を含む溶液を用いて、20%より低いか等しいゲルマニウム濃度のSiGeをエッチングすると、それは停止層として機能することが知られている。 For example, if the germanium concentration of SiGe is higher than or equal to 25%, etching a germanium concentration lower than or equal to 20% with a solution containing a compound such as TMAH will function as a stop layer. It has been.
例えば、2x1019cm−3より高いボロン等の選択された濃度のドーピング原子によりSiを適切にドープし、EDP(エチレンジアミン・ピロカテコール)、KOH又はN2H2(ヒドラジン)等の化合物を含む溶液を用いてドープされていないSi材料をエッチングすると、それは停止層として機能することが知られている。 For example, a solution containing a compound such as EDP (ethylenediamine pyrocatechol), KOH, or N 2 H 2 (hydrazine) that is appropriately doped with Si with a selected concentration of doping atoms such as boron higher than 2 × 10 19 cm −3 It is known that when undoped Si material is etched using, it functions as a stop layer.
例えば、KOH又はHF+H2O2等の化合物を含む溶液を用いて、無孔の結晶Siに対して選択的に、多孔性Siがエッチングされるということが知られている。 For example, it is known that porous Si is etched selectively with respect to non-porous crystalline Si using a solution containing a compound such as KOH or HF + H 2 O 2 .
従って、バッファ層に対して付加層4を選択的にエッチングし且つ又は、上部層があれば、付加層4もしくは中間層(これが有れば)に対して上部層をエッチングすることができる。
Therefore, the
化学的手段による物質の除去は基板をアタックする機械的手段又は他の手段を用いてもよい。 Removal of the material by chemical means may use mechanical means or other means to attack the substrate.
特に、選択化学エッチング溶液を用いてCMP研磨を行うことも可能である。 In particular, it is also possible to perform CMP polishing using a selective chemical etching solution.
この化学エッチングは、研磨、研削、アタック又は他の手段等により物質を腐食する機械的手段により行われる物質の除去の後又は前に行ってもよい。 This chemical etching may be performed after or before removal of the material by mechanical means that corrodes the material, such as by polishing, grinding, attack or other means.
通常、物質の除去はバッファ構造Iを完全に剥離することなしに、そして、バッファ構造Iの少なくとも一部分にダメージを与えることなしに、物質を除去することができる物質をアタックする如何なるさらなる手段をも用いてもよい。 Typically, the removal of the material is any additional means of attacking the material that can remove the material without completely exfoliating the buffer structure I and without damaging at least a portion of the buffer structure I. It may be used.
従って、以下の物質除去モードの一つが用いられる。
(a)少なくとも浮き彫り部分7a、7bを備える剥離後層7の一部分を除去、又は、
(b)剥離後層7全体を除去、又は、
(c)剥離後層7全体、そして、バッファ層2の一部分を除去する。
Accordingly, one of the following material removal modes is used.
(A) removing a part of the
(B) Remove the
(C) The
剥離後層7が元の上部層の一部分を備える場合は、物質除去モード(a)においてこの上部層部分を完全に剥離すると好ましい。
In the case where the
図3を参照すると、物質除去後に残存する元のバッファ構造の一部分がI‘で引用されている。 Referring to FIG. 3, a portion of the original buffer structure remaining after material removal is quoted with I '.
これは以下より構成される。
物質除去モード(a)が用いられ且つこのモードにおいて付加層4の如何なる部分をも剥離しなかった場合は元のバッファ構造I全体。
又は、物質除去モード(a)が用いられ且つこのモードにおいて付加層4の一部分を剥離した場合はバッファ層2と付加層4の一部分。
又は、物質除去モード(b)が用いられた場合はバッファ層2。
又は、物質除去モード(c)が用いられた場合はバッファ層2の一部分。
This consists of:
If the material removal mode (a) is used and no part of the
Alternatively, when the material removal mode (a) is used and a part of the
Or the
Or a part of the
物質除去に関わる第一の再利用工程の後の、第二の再利用工程では第一工程中に剥離された複数層の少なくともいくつかを再形成する。 In the second reuse step after the first reuse step involved in material removal, at least some of the multiple layers that were peeled off during the first step are reformed.
まず最初に、ある場合では、第一の再利用工程中に物質除去が行われたドナーウエハ10の表面を仕上げて物質除去中に現れたであろう如何なる凹凸部分をも取り除くことが好ましい。
First of all, in some cases, it is preferable to finish the surface of the
この目的のために、例えば、CMP研磨、熱処理又はその他の平坦化技術が用いられ、バッファ構造Iに含まれる転位及び他の欠陥が伝搬しないように、サイズが大きくならないように、そして、バッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥やその他の欠陥をも形成されないようにする。 For this purpose, for example, CMP polishing, heat treatment or other planarization techniques are used to prevent the dislocations and other defects contained in the buffer structure I from propagating and to increase in size and to the buffer structure. Prevent any slip planes, stacking faults or other defects from degrading the quality of I.
第一の再利用工程中に元のバッファ構造Iの一部分が除去された場合は、第二の再利用工程において残存するバッファ構造I‘からバッファ構造Iを復元する。 When a part of the original buffer structure I is removed during the first reuse process, the buffer structure I is restored from the buffer structure I ′ remaining in the second reuse process.
バッファ構造Iの復元においては、一旦形成されると、復元されたものが元のバッファ構造Iと実質的に同じであると効果的である。 In restoring the buffer structure I, once formed, it is effective if the restored is substantially the same as the original buffer structure I.
しかし、ある実施形態では、元と若干異なるバッファ構造Iを得るためにいくつかの製造パラメータを若干変えることも可能である。例えば、材料中のある化合物の濃度を若干変える。 However, in some embodiments, some manufacturing parameters may be altered slightly to obtain a slightly different buffer structure I. For example, the concentration of certain compounds in the material is slightly changed.
第一の再利用工程中に元のバッファ層2の一部分が切り取られた場合は、バッファ構造Iの復元においてバッファ層2の除去された部分を再形成する。
When a part of the
第一の再利用工程中に元の付加層4のすべて又は一部分が切り取られた場合は、バッファ構造Iの復元において付加層4のすべて又は一部分を再形成する。
If all or part of the original
この場合、元と実質的に同じ又は実質的に異なる厚みを有する付加層4を形成することが可能となる。
In this case, it is possible to form the
一旦バッファ構造Iが復元されると、その上に上部層を形成することができ、この上部層は少なくとも部分的に、剥離すべき新しい有用層を備え、さらに、バッファ構造Iと上部層との間に一つ又はそれ以上の中間層を備えることが可能となる。 Once the buffer structure I is restored, an upper layer can be formed thereon, the upper layer at least partially comprising a new useful layer to be stripped, and further comprising the buffer structure I and the upper layer. One or more intermediate layers can be provided in between.
この第二の再利用工程中に形成できる複数層は、例えば、CVD又はMBEエピタキシャル成長により各々の下部層の上に成長させると効果的である。 The multiple layers that can be formed during this second recycling step are effectively grown on each lower layer by, for example, CVD or MBE epitaxial growth.
第一の場合において、これら層の内の少なくとも一つを下部の成長支持部材の形成に続いて直ぐそこで成長させると、この場合、後者も層成長により効果的に形成される。 In the first case, if at least one of these layers is grown there immediately following the formation of the lower growth support member, the latter is also effectively formed by layer growth in this case.
第二の場合では、これら層の内の少なくとも一つを下部成長支持部材の表面を仕上げる副工程の後に成長させ、この仕上げは、例えば、CMP研磨、熱処理又はその他の平坦化技術が用いられ、バッファ構造Iに含まれる転位及び他の欠陥が伝搬しないように、サイズが大きくならないように、そして、バッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥やその他の欠陥をも形成されないようにする。 In the second case, at least one of these layers is grown after a sub-step of finishing the surface of the lower growth support member, this finish being used, for example, by CMP polishing, heat treatment or other planarization techniques, In order to prevent dislocations and other defects contained in the buffer structure I from propagating, so as not to increase in size, and to prevent any slip planes, stacking faults and other defects from deteriorating the quality of the buffer structure I. To do.
当業者が望んで行う変形を除き、元のドナーウエハ、つまり、図1に示されるドナーウエハ10と実質的に同じであるドナーウエハ10が最終的に得られる。
A
このようにして得られるドナーウエハ10は少なくとも元のバッファ構造Iの一部分を、従って、少なくとも元のバッファ層2の一部分を備え、これにより、既知の再利用方法におけるような完全ではあるが、時間が掛かり、コストも掛かる再形成を避けることができる。
The
上記の再利用方法の特別な処理モードにより再利用できるドナーウエハ10がこの文書の残部に記載され、適合した再利用中において、特に、少なくともバッファ構造Iの一部分を効果的に保護する。
A
図4、図5そして図6に見られるドナーウエハ10の各々は、図1に見られるドナーウエハ10と同様に、基板1及びバッファ構造Iを含む。
Each of the
これらドナーウエハ10の各々は、さらに、バッファ構造Iの同じ側に位置する部分内に位置する保護層3を備え、バッファ構造Iが保護層3の基板1とのインターフェースとなっている。
Each of these
この発明により規定された保護層3は、半導体等の結晶材料から選ばれた材料により形成され、保護層3下部のドナーウエハ10の一部分を保護するという主なる機能を有し、再利用の間に行われる複数物質除去処理の内の少なくとも一処理の間に、少なくともバッファ構造Iの一部分を構成する。
The
保護層3は、例えば、CVD又はMBEエピタキシャル成長により下部成長支持部材上に層成長させると効果的である。
The
この態様並びに第一の場合においては、保護層3の成長は下部層の形成の後に直ぐ続いてその場で行われ、この場合、下部層の形成も層成長により効果的に行われる。
In this embodiment and in the first case, the
第二の場合では、保護層3をその下部層の表面を仕上げる副工程の後に成長させ、この仕上げは、例えば、CMP研磨、熱処理又はその他の平坦化技術が用いられ、バッファ構造Iに含まれる転位及び他の欠陥が伝搬しないように、サイズが大きくならないように、そして、バッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥やその他の欠陥をも形成されないようにする。
In the second case, the
保護層3を形成する材料をアタックする機能を有する物質を除去する少なくとも一つの手段があり、保護層3近傍の二つの領域の内の少なくとも一つの材料とは実質的に異なる材料を保護層3の材料として選択する。
There is at least one means for removing a substance having a function of attacking the material forming the
従って選択的に物質を除去する機能がある。 Therefore, there is a function of selectively removing the substance.
保護層3における選択的物質除去は以下の選択的物質除去モードの内の少なくとも一つにより行われる。
The selective material removal in the
保護層3近傍の領域内で、且つ、保護層3に対して、既に除去された有用層の側に位置する材料を選択的に除去し、保護層3は物質除去を停止する層を形成する。
In the region near the
保護層3の材料を選択的に除去し、保護層3近傍で且つ基板1の保護層3と同じ側の領域が物質除去を停止する層を形成する。
The material of the
さらに、選択的物質除去のある特別な処理においては、同じ保護層3のための二つの選択的物質除去モードを連続して組み合わせる。
Furthermore, in a special process with selective material removal, two selective material removal modes for the same
従って、保護層3上の層、そして、保護層3が選択的に除去される。
Therefore, the layer on the
第一の再利用工程の間の処理としてどの選択的物質除去モードが選択されて、そして、除去された有用層の側に位置するドナーウエハの一部分を除去するためのものでも、物質除去を停止する層(第一の選択的物質除去の場合には保護層3であり、第二の選択的物質除去の場合には保護層3近傍で基板1の保護層3と同じ側に位置する領域)が存在する。
Which selective material removal mode is selected as a process during the first recycling step and stops material removal even for removing a portion of the donor wafer located on the side of the removed useful layer Layer (a
従って、物質アタックのバリアとして機能する停止層が、同じようにして、保護層3下部の一部分(少なくともバッファ構造Iの一部分を構成する)の材料を保護する。 Accordingly, the stop layer functioning as a barrier for the substance attack similarly protects the material of a part of the lower part of the protective layer 3 (at least constituting part of the buffer structure I).
ある場合においては、保護層3が近傍層の結晶構造を実質的に阻害することがなく、特に、形成される下部層の結晶成長を阻害することがないことが望ましく、保護層3の格子定数は、多くの場合、実質的に、保護層3の下部部分の格子定数に応じたものとなる。
In some cases, it is desirable that the
この最後の点は、特に、保護層3がバッファ構造I内に位置する場合(図4に示される)に重要である。
This last point is particularly important when the
この結果は、以下に説明する保護層3の幾つかの実施形態により得られる。
This result is obtained by several embodiments of the
保護層3の第一の実施形態においては、保護層3はこれの近傍の二領域の格子定数と実質的に同じ格子定数を有するものに限定し、これは、これら二領域の材料と保護層3との公称格子定数が実質的に異なっていてもそうである。
In the first embodiment of the
そこで、この処理を遂行するには二つの主なる条件が満足されなければならない。 Therefore, two main conditions must be satisfied to perform this process.
保護層3内に欠陥(転位、局部歪み等)が現れないように、保護層3とこれの下部領域との格子定数が互いに大きく異なる値を有しないこと。
In order to prevent defects (dislocations, local strains, etc.) from appearing in the
保護層3の厚み内の歪みが徐々に緩和しないように且つ又は欠陥が発生しないように保護層3は十分薄くなければならない。このために、歪んだ結晶材料で成るそのような保護半導体層3の厚みは当業者に知られている臨界厚みより薄くなければならず、特に、それを形成する材料、その近傍の層の材料、そして、歪み層を形成する技術に依存する。典型的な臨界厚みは数百オングストロームかそれ以下である。
The
「標準臨界厚み」の幾つかの例がFriedrich Schaffler (“Semiconductor Science Technology”12(1997)1515−1549)の“High−Mobility Si and Ge structures”に見られる。 Some examples of “standard critical thickness” can be found in “High-Mobility Si and Ge structures” of Friedrich Schaffler (“Semiconductor Science Technology” 12 (1997) 1515-1549).
保護層3の第二の実施形態においては、保護層3近傍の領域を形成する材料の公称格子定数にほぼ近い公称格子定数を有するように保護層3の材料が選ばれる。
In the second embodiment of the
従って、第一の実施形態とは異なり、この場合には、保護層3の結晶構造が緩和される。
Therefore, unlike the first embodiment, in this case, the crystal structure of the
この目的のために、そして、さらに、第一の再利用工程中に行われる物質除去中の選択性の基準を満足するように、材料が、例えば、保護層3のために選ばれ、その構成原子の少なくとも一つはその近傍の材料の構成原子と異なり、一方で、近傍領域の格子定数に近い格子定数を維持し、従って、この構成原子は、問題となる近傍層に対して選択性を決定する主原子となる。
For this purpose and in addition, a material is selected, for example, for the
ある特別な場合では、選択性物質除去に含まれる近傍領域を形成する材料には保護層3の材料の構成原子が見られず、従って、これら材料は全く異なる。
In certain special cases, the constituent atoms of the material of the
他のある特別な場合では、選択的物質除去に含まれる近傍領域に対する保護層3の各異なる構成原子がさらなる原子、又は、問題となる近傍層から失われた原子であってもよい。
In some other special cases, each different constituent atom of the
例えば、近傍領域と格子定数が実質的に同じ保護層3をドープしてもドープ後のこの格子定数に実質的に影響を与えないようにすることができる。
For example, even if the
保護層3に近く、そして、選択性物質除去に含まれる領域と同じ材料で保護層3が構成される場合、このドーピング原子が選択能力を決定する原子となる。
When the
保護層3をドープする際、転位、特に、螺旋型の転位等の欠陥が現れてほしくない場合は、保護層3は、当業者に知られている、ある臨界厚みより薄くなければならない。
When doping the
保護層3の第三の実施形態では、多孔層を形成するために既に形成された層の表面が多孔性とされる。
In 3rd embodiment of the
この多孔化は、例えば、文書EP0849788A2に記載されている陽極酸化、原子種注入、又は、他の多孔化技術により行われる。 This porosification is carried out, for example, by anodization, atomic species implantation or other porosification techniques described in document EP0849788A2.
この多孔性材料の層は、少なくとも一つの近傍材料が適切なアタック手段より決定される選択性物質アタックを受けた場合に保護層3を形成する。
This layer of porous material forms the
この保護層3は、好ましくは、二つの近傍層の間、即ち、表面が多孔化された層とこの多孔性材料層の上に形成された層との間にあり、それらは実質的に同じ材料である。
This
多孔化がこれら二つの近傍層の結晶構造に支障を来すことは実質的にないので、そのような多孔層3がドナーウエハ10の結晶構造に支障を来すことは実質的にない。
Since porous formation does not substantially hinder the crystal structure of these two neighboring layers, such a
そこで、保護層3近傍の領域の結晶構造に非常に近い又は実質的に同じである結晶構造が保護層3に与えられ、従って、保護層3が周辺構造の結晶に支障を来すことはない。
Therefore, a crystal structure that is very close to or substantially the same as the crystal structure of the region in the vicinity of the
ところが、ある場合において、保護層3が周辺構造の格子定数にいくらか影響を与えるようにすることもでき、保護層3が近傍層に与えうる完全な又は比較的歪んだ又は緩和された状態が、これらの場合において、後続用途にほとんど寄与しない特性を示す。
However, in some cases, the
保護層3において各種の物質除去技術が用いられる。
Various material removal techniques are used in the
第一の物質除去技術では除去すべき物質の少なくとも一部分を剥離するために保護層3に摩擦力を与える。
In the first substance removing technique, a frictional force is applied to the
これら摩擦力は研磨プレートにより与えることができ、例えば、研削作用且つ又は化学的作用を組み合わせてもよい。 These frictional forces can be applied by the polishing plate, for example, a grinding action and / or a chemical action may be combined.
保護層3を形成する材料は、機械的アタック力を有する機械的物質アタック方法があるように結晶材料から選ばれ、この保護層3を形成する材料の機械的アタック力は保護層3近傍の二つの領域の内の少なくとも一つの材料の機械的アタック力とは実質的に異なるもので、少なくとも一つの選択的機械的アタック方法を行えるものである。
The material forming the
選択的機械的アタック方法は以下の機械的アタック方法の内の一つである。
−保護層3近傍で、且つ、保護層3に対して、剥離された有用層の側に位置する領域の材料に対する選択的機械的アタック。
The selective mechanical attack method is one of the following mechanical attack methods.
-Selective mechanical attack on the material in the region in the vicinity of the
そこで、保護層3の材料は保護層3の上の領域内での機械的アタックにより非常に大きい機械的アタックに耐えうる特性を有する。
Therefore, the material of the
この目的のため、上部領域を除去するために選ばれる機械的アタック方法に適するように、例えば、上部層に対して保護層3を硬化させることができる。
For this purpose, for example, the
そこで、例えば、典型的には濃度が5%から50%の間のCを含む炭酸化Siが無炭酸化Siより硬いことが知られている。 Therefore, for example, it is known that carbonated Si containing C having a concentration of typically between 5% and 50% is harder than non-carbonated Si.
−保護層3材料の選択的機械的アタックで、保護層3近傍で且つ基板の保護層3と同じ側の領域がエッチング停止層を形成。
-In the selective mechanical attack of the
保護層3の材料は保護層3の上の領域内での機械的アタックにより実質的に小さい機械的アタック、特に、腐食に耐えうる特性を有する。
The material of the
例えば、保護層3を除去するために選ばれる物質除去技術に適するように、下部層に対して保護層3を軟化させることができる。
For example, the
第二の物質除去技術は除去すべき材料を化学エッチングすることから成る。 The second material removal technique consists of chemically etching the material to be removed.
除去すべき材料に適したエッチング溶液を用いて湿式エッチングを行うことができる。 Wet etching can be performed using an etching solution suitable for the material to be removed.
プラズマ・エッチングやスパッタリングにより、物質除去のために乾式エッチングを行うことができる。 Dry etching can be performed to remove substances by plasma etching or sputtering.
さらに、エッチングは純粋に化学的、電気機械的、又は、光電気化学的でもよい。 Furthermore, the etching may be purely chemical, electromechanical, or photoelectrochemical.
保護層3の材料は、保護層3近傍の二つの領域の内の少なくとも一つの材料とは実質的に異なる保護層3を形成する材料であり、これをエッチングすることができるエッチング流体(気体又は溶液)があり、少なくとも一つの選択エッチング方法を行うことができる結晶材料から選ばれる。
The material of the
選択エッチング方法は以下のエッチング方法の内の一つである。
保護層3近傍の領域で、且つ、保護層3に対し、既に剥離された有用層の側に位置する材料を選択的に除去し、保護層3はエッチング停止層を形成する。
The selective etching method is one of the following etching methods.
The material located in the vicinity of the
保護層3の材料を選択的に除去し、保護層3近傍であり且つ基板1の保護層3と同じ側の領域がエッチング停止層を形成する。
The material of the
再利用の間の処理としてどの選択エッチング方法が選択されて、そして、剥離された有用層と同じ側に位置するドナーウエハの一部分を除去するためのものでも、エッチング停止層(第一のエッチング方法に場合には保護層3で、第二の選択エッチング方法の場合には基板1の保護層3と同じ側に位置する保護層3近傍の領域)が存在する。
Which selective etching method is selected as the process during recycling and for removing a portion of the donor wafer located on the same side as the useful layer that has been stripped, is also used as an etch stop layer (first etching method). In the case of the second selective etching method, there is a
従って、停止層が化学エッチングのバリアとして機能し、同じようにして、保護層3下部の一部分(少なくともバッファ構造Iの一部分を構成する)の材料を保護する。 Accordingly, the stop layer functions as a barrier for chemical etching, and in the same way, protects the material of a part of the lower part of the protective layer 3 (which constitutes at least a part of the buffer structure I).
上記のように、保護層3の材料と選択エッチングに含まれる近傍領域の材料との間の物質を除去するための選択特性は以下の事実から得られる。
それら二つの材料が異なる、又は、
それら二つの材料が、少なくとも一つの原子を除いて、ほぼ同等な原子を含む、又は、
それら二つの材料がほぼ同等であるが、一つの材料の少なくとも一つの原子が他の材料の同じ原子の原子濃度と大きく異なる原子濃度を有する、又は、
それら二つの材料が異なる多孔密度を有する。
As described above, the selective characteristics for removing the substance between the material of the
The two materials are different, or
The two materials contain approximately equivalent atoms, except at least one atom, or
The two materials are approximately equivalent, but at least one atom of one material has an atomic concentration greatly different from the atomic concentration of the same atom of the other material, or
The two materials have different porosity densities.
図4を参照すると、保護層3はバッファ構造I内に在り、ドナーウエハ10は、支持基板1,バッファ構造Iの底部2‘、保護層3、そして、バッファ構造Iの上部4‘から成る。
Referring to FIG. 4, the
ここで、保護層3はバッファ構造Iの底部2‘を保護することができる。
Here, the
第一の工程中における、この発明のそのようなドナーウエハ10の再利用では、バッファ構造Iの上部4‘の保護層3と同じ側に位置するすべての部分を剥離する。
In such reuse of the
保護層3における選択的物質除去は以下の選択的物質除去モードの内の少なくとも一つにより行われる。
The selective material removal in the
保護層3近傍の部分4‘の領域から材料を除去し、保護層3は物質除去を停止する層を形成する。
The material is removed from the region of the
保護層3から材料を除去し、保護層3近傍の部分2‘の領域が物質除去を停止する層を形成する。
The material is removed from the
再利用の間の処理としてどの選択的物質除去モードが行われ、そして、保護層3近傍の部分4‘を除去するためのものでも、物質除去を停止する層(第一の選択的物質除去の場合には保護層3であり、第二の選択的物質除去の場合には保護層3近傍の部分2’の領域)が存在し、物質アタック又はエッチングのバリアとして機能し、同様にして、バッファ構造Iの底部2‘の材料を保護する。
Any selective material removal mode is performed as a process during reuse, and the layer for stopping the material removal (first selective material removal of the first selective material removal) is also used for removing the
従って、バッファ構造Iの結晶構造が実質的に阻害されることがなく、この種の保護層3はそれ特有の結晶構造を持たなければならず、それはバッファ構造I近傍の結晶構造に実質的に同じであり、上記三つの実施形態の内の一つのようなこの材料特性を得ることが出来る実施形態により製造されなければならない。
Therefore, the crystal structure of the buffer structure I is not substantially hindered, and this kind of
バッファ構造Iの底部2‘上にある物質の上記除去後、再利用で、バッファ構造Iの新しい上部4‘、そして、可能であれば、(上記の第二の選択的物質除去モードの間に又はこの層3を除去するのに適した処理により)既に除去された保護層3の新しい層を形成すると効果的である。
After the above removal of the material on the bottom 2 ′ of the buffer structure I, on reuse, a new top 4 ′ of the buffer structure I, and if possible (during the second selective material removal mode above) It is advantageous to form a new layer of the
これらの層3,4‘はその場で成長され、又は、成長が起きるドナーウエハ10の表面処理のための付随的な工程の後に行われ、この表面処理は、例えば、CMP研磨、熱処理又は他の平坦化技術により行われ、バッファ構造Iに含まれる転位並びに他の欠陥が伝播しないように、そのサイズが大きくならないように、そして、バッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥やその他の欠陥をも形成されないようにするものである。
These
従って、バッファ構造Iの底部2‘は再利用の間そのまま残り、これは従来の方法とは異なる。 Thus, the bottom 2 'of the buffer structure I remains intact during reuse, which is different from the conventional method.
ドナーウエハ10の特別で効果的な態様では、図1に示し且つ上記したバッファ層2と付加層4のように、バッファ構造Iの底部2‘はバッファ層で、バッファ構造Iの上部4’はバッファ層に対する付加層となる。
In a special and effective embodiment of the
この特別な態様では、バッファ層2’、即ち、通常、製造するのが最も困難、長時間且つコストが掛かるバッファ構造Iの一部分を保護するという効果がある。 This particular embodiment has the effect of protecting the buffer layer 2 ', i.e. a part of the buffer structure I which is usually the most difficult, long and costly to manufacture.
付加層4‘は、通常、固定パラメータ(エピタキシャル成長する原子濃度、温度、圧力、大気、成長速度及び率等)を組み合わせたエピタキシャル成長により形成され、それ自体、ドナーウエハ10から層を剥離する工程中に剥離の対象となるので、再利用中に保護層3によりこの付加層4’を保護する必要は無いようにみえる。
The
ところが、ドナーウエハ10の他の特別な態様では、付加層4’の少なくとも一部分を保護するために、保護層3を付加層4’内に配することができる。
However, in another particular embodiment of the
ドナーウエハ10の他の特別な態様では、バッファ層2’ の一部分のみ、例えば、形成するのが最も困難な部分を保護するために、保護層3をバッファ層2’内に形成する。
In another particular embodiment of the
図5を参照すると、この発明の第二のドナーウエハ10は図2に示すドナーウエハ10と異なり、保護層3はもはやバッファ構造I内には見られず、バッファ構造Iの直上にある。
Referring to FIG. 5, the
さらに、保護層3上に上部層5が存在し、ドナーウエハ10からの層の転送において有用層の少なくとも一部分が剥離される。
Furthermore, the
この上部層5の組成及び結晶構造は、転送後の構造で得たい所望の物理的、電気的且つ又は機械的特性に依存して選択される。
The composition and crystal structure of the
この上部層5の材料は、実質的に緩和された構造を維持するために、例えば、保護層3に隣接するバッファ構造Iの部分と実質的に同じ公称格子定数を有してもよい。
The material of this
さらに、この上部層5の材料は、例えば、保護層3に隣接するバッファ構造Iの部分と実質的に異なる公称格子定数を有し、そして保護層3に隣接するバッファ構造Iの部分の格子定数を維持すべく十分に厚みが小さく、従って歪んでいるものでもよい。
Furthermore, the material of this
ここでまた、この上部層5の材料は、例えば、歪んだ構造と緩和された構造との中間の構造を持つように選んでもよい。
Here again, the material of the
ある効果的な態様では、上部層5は、例えば、CVD又はMBEエピタキシャル成長による、層成長により形成される。
In an advantageous embodiment, the
この態様で且つ第一の場合においては、バッファ構造Iの上部の形成に続いて直ぐその場で上部層5を成長させ、この場合、バッファ構造Iも層成長により効果的に形成される。
In this manner and in the first case, the
第二の場合では、下部バッファ構造Iの上表面を仕上げる副工程の後に上部層5を成長させ、この仕上げは、例えば、CMP研磨、熱処理又はその他の平坦化技術が用いられ、バッファ構造Iに含まれる転位及び他の欠陥が伝搬しないように、サイズが大きくならないように、そして、バッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥やその他の欠陥をも形成されないようにする。
In the second case, the
保護層3に関しては、その機能は、この場合、第一の再利用工程中に行われる物質除去から、実質的に、バッファ構造Iの下部及び基板1のすべてを保護することである。
With respect to the
上部層5内において、そのようなドナーウエハ10から有用層が剥離された後のドナーウエハ10の再利用では、第一の工程の間に、上部層5の保護層3と同じ側に位置する実質的にすべての部分を剥離する。
In the reuse of the
保護層3における選択的物質除去は以下の選択的物質除去モードの内の少なくとも一つにより行われる。
The selective material removal in the
保護層3近傍の上部層5の材料を選択的に除去し、保護層3は物質除去を停止する層を形成する。
The material of the
保護層3の材料を除去し、保護層3近傍のバッファ構造Iの領域が物質除去を停止する層を形成する。
The material of the
再利用の間の処理としてどの選択的物質除去モードが行われ、そして、残存する上部層5を除去するためのものでも、物質除去を停止する層(第一の選択的物質除去の場合には保護層3であり、第二の選択的物質除去の場合には保護層3近傍のバッファ構造Iの上部領域)が存在し、物質エッチング又はアタックのバリアとして機能し、同様にして、バッファ構造Iの材料を保護する。
Any selective material removal mode is performed as a process during reuse, and the layer for stopping the material removal, even for removing the remaining upper layer 5 (in the case of the first selective material removal) In the case of the second selective material removal, there is an upper region of the buffer structure I in the vicinity of the
さらに、成長した上部層5の構造に与えるバッファ構造Iの構造の影響が維持されるように、保護層3が直下のバッファ構造Iの結晶構造を実質的に阻害しないように、そして、その上の上部層5の結晶成長を実質的に阻害しないようにすると効果的であり、従って、既に述べた三つの実施形態に従って製造すると効果的である。
Further, in order to maintain the influence of the structure of the buffer structure I on the structure of the grown
バッファ構造I上部の物質の上記除去後、再利用で、新しい上部層5、そして、保護層3が(上記の第二の選択的物質除去モードの間に又はこの層3を除去するのに適した処理により)既に除去された場合は、新しい保護層3を形成すると効果的である。
After the removal of the material above the buffer structure I, upon reuse, a new
これらの層5,3はその場で成長され、又は、成長が起きるドナーウエハ10の表面処理のための付随的な工程の後に行われ、この表面処理は、例えば、CMP研磨、熱処理又は他の平坦化技術により行われ、バッファ構造Iに含まれる転位並びに他の欠陥が伝播しないように、そのサイズが大きくならないように、そして、バッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥やその他の欠陥をも形成されないようにするものである。
These
図6を参照すると、主に、バッファ構造Iと保護層3との間に中間層8があるという点で、この発明の第三のドナーウエハ10は図3に見られるドナーウエハ10と異なる。
Referring to FIG. 6, the
この中間層8の組成及び結晶構造は、所望の物理的、電気的且つ又は機械的特性に依存して選択される。
The composition and crystal structure of the
この中間層8の材料は、実質的に緩和された構造を維持するために、例えば、その界面に隣接する部分においてバッファ構造Iと実質的に同じ公称格子定数を有してもよい。この場合、中間層8はバッファ構造Iが拡張されたもので、これは、例えば、上部層5の成長表面の結晶剛性をさらに高めることができる。
In order to maintain a substantially relaxed structure, the material of the
さらに、この中間層8の材料は、例えば、その界面に隣接する部分においてバッファ構造Iと実質的に異なる公称格子定数を有し、保護層3に隣接する部分においてバッファ構造Iの格子定数を維持すべく十分に厚みが小さく、従って歪んでいるものでもよい。
Furthermore, the material of the
ある効果的な態様では、中間層8は、例えば、CVD又はMBEエピタキシャル成長による、層成長により形成される。
In an advantageous embodiment, the
この態様で且つ第一の場合においては、下部層の形成に続いて直ぐその場で問題の層を成長させ、この場合、下部層も層成長により効果的に形成される。 In this embodiment and in the first case, the layer in question is grown in situ immediately after the formation of the lower layer, in which case the lower layer is also effectively formed by layer growth.
第二の場合では、下部層の上表面を仕上げる副工程の後に問題の層を成長させ、この仕上げは、例えば、CMP研磨、熱処理又はその他の平坦化技術が用いられ、バッファ構造Iに含まれる転位及び他の欠陥が伝搬しないように、サイズが大きくならないように、そして、バッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥やその他の欠陥をも形成されないようにする。 In the second case, the layer in question is grown after a sub-step of finishing the upper surface of the lower layer, and this finish is included in the buffer structure I, for example using CMP polishing, heat treatment or other planarization techniques. To prevent dislocations and other defects from propagating, to prevent the size from increasing, and to prevent the formation of any slip surfaces, stacking faults or other defects that degrade the quality of the buffer structure I.
保護層3に関しては、その機能は、この場合、第一の再利用工程中に行われる物質除去から、実質的に、下部中間層8全体、バッファ構造I全体、そして、基板1を保護することである。
With respect to the
保護層3における選択的物質除去は以下の選択的物質除去モードの内の少なくとも一つにより行われる。
The selective material removal in the
保護層3近傍の上部層5の材料を除去し、保護層3は物質除去を停止する層を形成する。
The material of the
保護層3の材料を除去し、保護層3近傍の中間層8の領域が物質除去を停止する層を形成する。
The material of the
再利用の間にどの選択的物質除去モードが行われ、そして、残存する上部層5を除去するためのものでも、物質除去を停止する層(第一の選択的物質除去モードの場合には保護層3であり、第二の選択的物質除去モードの場合には保護層3近傍の中間層8の領域)が存在し、物質エッチング又はアタックのバリアとして機能し、同様にして、バッファ構造Iの材料を保護する。
Any selective material removal mode is performed during reuse, and the layer for stopping the material removal, even for removing the remaining upper layer 5 (protection in the case of the first selective material removal mode) In the case of the second selective material removal mode, there is an
さらに、成長した上部層5の構造に与える中間層8の構造の影響が維持されるように、保護層3が直下の中間層8の結晶構造を実質的に阻害しないように、そして、その上の上部層5の結晶成長を実質的に阻害しないようにすると効果的であり、従って、既に述べた二つの実施形態に従って製造すると効果的である。
Further, in order to maintain the influence of the structure of the
中間層8上部の物質の上記除去後、再利用で、新しい上部層5、そして、保護層3が(上記の第二の選択的物質除去モードの間に又はこの層3を除去するのに適した処理により)既に除去された場合は、新しい保護層3を形成すると効果的である。
After the removal of the material on top of the
これらの層5,3はその場で成長され、又は、成長が起きるドナーウエハ10の表面処理のための付随的な工程の後に行われ、この表面処理は、例えば、CMP研磨、熱処理又は他の平坦化技術により行われ、バッファ構造Iに含まれる転位並びに他の欠陥が伝播しないように、そのサイズが大きくならないように、そして、バッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥やその他の欠陥をも形成されないようにするものである。
These
図7a乃至図7fを参照すると、保護層3を備えるドナーウエハ10から薄い層を剥離し、そして、ドナーウエハ10を再利用する方法の各種工程が示され、図4を参照して説明したのと実質的に同じ層構造を有するドナーウエハ10を用い、従って、図7aを参照すると、これは、基板1及びバッファ構造Iを備え、バッファ構造I内に保護層3が存在する。
Referring to FIGS. 7a to 7f, various steps of a method for peeling a thin layer from a
これから検討する例では、保護層3により、バッファ構造I内のバッファ層2と付加層4とが剥離される。
In the example to be studied, the
この発明のこの方法の例では、付加層4上に上部層5が加えられている。
In this method example of the invention, an
この方法の間に行われる除去は付加層4及び上部層5の一部分の剥離に関する。
The removal performed during this process relates to the stripping of part of the
同様にして、また、ドナーウエハ10の他の態様においては、各種上部層があり、そして、剥離はこれら上部層と、場合によっては付加層4の部分にも関わり、又は、上部層が無く、剥離は付加層4の部分のみ関わる。
Similarly, in another embodiment of the
さらには、かなり薄い保護層3を必要とすることが多く、既に説明したように、保護層3が厚すぎると、例えば転位又は格子定数変化という欠陥の発生等、バッファ構造Iの結晶特性に影響を与えうる。
Furthermore, the
そのため、この場合に、それを越えると望ましくない影響が現れうる臨界厚みより保護層3の厚みを小さくすべきである。
Therefore, in this case, the thickness of the
これらの四つの層2,3,4そして5は、例えば、CVDやMBE等の既知の技術によるエピタキシャル成長により形成されたものである。
These four
第一の場合においては、下部の成長支持部材の形成に続いて直ぐその場で少なくともこれら四つの層の内の一つを成長させ、この場合、下部成長支持部材も層成長により効果的に形成される。 In the first case, at least one of these four layers is grown in situ immediately following the formation of the lower growth support member, in which case the lower growth support member is also effectively formed by layer growth. Is done.
第二の場合では、下部成長支持部材の上表面を仕上げる副工程の後に少なくともこれら四つの層の内の一つを成長させ、この仕上げは、例えば、CMP研磨、熱処理又はその他の平坦化技術が用いられ、バッファ構造Iに含まれる転位及び他の欠陥が伝搬しないように、サイズが大きくならないように、そして、バッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥やその他の欠陥をも形成されないようにする。 In the second case, at least one of these four layers is grown after the sub-step of finishing the upper surface of the lower growth support member, and this finish can be achieved, for example, by CMP polishing, heat treatment or other planarization techniques. Used to prevent dislocations and other defects contained in the buffer structure I from propagating, to increase in size, and to form any slip planes, stacking faults and other defects that degrade the quality of the buffer structure I Do not be.
薄い層を剥離する方法が図7b、7cに示されている。 A method of peeling the thin layer is shown in FIGS. 7b and 7c.
この発明の第一の好ましい剥離工程は、付加層4内に脆弱領域を形成することから成り、これは、その後の分離、そして、所望の層を分けるために行う。
The first preferred stripping step of the present invention consists of forming a fragile region in the
そのような脆弱領域を形成する各種技術がここに示される。 Various techniques for forming such fragile regions are shown here.
Smart−cut(c)と呼ばれ、当業者に知られている(そして、その記述はウエハを薄くするための技術をカバーする多くの研究に見られる)第一の技術は、その第一の工程において、あるエネルギを有する(水素イオン等)の原子種を注入するもので、このようにして脆弱領域を形成する。 The first technique, called Smart-cut (c) , known to those skilled in the art (and found in many studies covering techniques for thinning wafers) is the first technique In the process, atomic species having a certain energy (such as hydrogen ions) are implanted, and thus the weak region is formed.
第二の技術は、文書EP−A−0849788に記載されているように、少なくとも一つの多孔層を形成して脆弱界面を形成することから成る。 The second technique consists of forming at least one porous layer to form a fragile interface, as described in document EP-A-0845788.
この発明の方法の例において、これら二つの技術の内の一つで効果的に形成される脆弱領域は上部層5と付加層4との間、又は、付加層4内に形成される。
In the exemplary method of the present invention, the fragile region effectively formed by one of these two techniques is formed between the
上部層5が十分に厚い場合は、その中に脆弱領域が形成されてもよく、これは上部層5が積層より成る場合である。
If the
図7bを参照すると、薄い層の剥離に関する第二の工程は上部層5表面に受け取り基板6を付着することから成る。
Referring to FIG. 7b, the second step for peeling off the thin layer consists of depositing the receiving substrate 6 on the surface of the
受け取り基板6は機械的支持部材を形成し、これは、ドナーウエハ10から剥離される上部層5を支持し、そして、外部からの如何なる機械的歪みからも上部層5を保護するのに足りる剛性を有する。
The receiving substrate 6 forms a mechanical support member that supports the
この受け取り基板6は、例えば、シリコン、石英、又は、その他の種類の材料から作られてもよい。 The receiving substrate 6 may be made of, for example, silicon, quartz, or other types of materials.
受け取り基板6は、これを上部層5に密着させ、その上に結合させることにより付着させ、ここで、基板6と上部層5との間で分子吸着が効果的に行われる。
The receiving substrate 6 is adhered to the
この結合技術は、変形例も含め、特に、Q.Y.Tong,U.Gosele及びWileyによる“Semiconductor Wafer Bonding”という名称の文書に記載されている。 This coupling technique includes, in particular, modified examples. Y. Tong, U. It is described in a document named “Semiconductor Wafer Bonding” by Gosele and Wiley.
必要であれば、結合すべき各表面の適切な前処理且つ又は熱エネルギの供給且つ又はさらなるバインダの適用を結合に組み合わせてもよい。 If necessary, the appropriate pretreatment of each surface to be bonded and / or the supply of thermal energy and / or the application of further binders may be combined with the bonding.
従って、例えば、結合中又は直後に熱処理を行うと結合部分を強化することができる。 Therefore, for example, when the heat treatment is performed during or immediately after bonding, the bonded portion can be strengthened.
さらに、シリカ等の特に分子結合力が高い結合層を上部層5と受け取り基板6との間に挿入すると結合を制御することができる。
Further, the bonding can be controlled by inserting a bonding layer such as silica having a particularly high molecular bonding force between the
剥離される層からSOI構造を形成するために、受け取り基板6の結合面を形成する材料且つ又は形成されうる結合層の材料を電気的に絶縁性のものを選ぶと効果的であり、SOI構造の半導体層が付加層4の一部分と共に又はこれを伴わずに転送される上部層5となる。
In order to form the SOI structure from the layer to be peeled off, it is effective to select an electrically insulating material as a material for forming the bonding surface of the receiving substrate 6 and / or a bonding layer that can be formed. The
一旦、受け取り基板6が結合されると、ドナーウエハ10の一部分が剥がされて事前に形成された脆弱領域から剥離される。
Once the receiving substrate 6 is bonded, a portion of the
上記第一の技術(Smart−cut(c))の場合に、第二の工程において、ドナーウエハ10の一部分を脆弱領域において剥がすために、(脆弱領域を形成する)注入領域に熱且つ又は機械的処理を施すか、他のエネルギを供給する。
In the case of the first technique (Smart-cut (c) ), in the second step, in order to peel off a part of the
上記第二の技術の場合には、ドナーウエハ10の一部分を脆弱層において剥がすために、脆弱層に熱且つ又は機械的処理を施すか、他のエネルギを供給する。
In the case of the second technique, heat and / or mechanical treatment is applied to the fragile layer or other energy is supplied to peel a portion of the
これら二つの技術の内の一つによる脆弱領域における剥離により、バッファ構造I、上部層5,各種結合層そして受け取り基板6を備えうる構造を得るために、ウエハ10の大部分を剥離することができる。
By stripping in the fragile region by one of these two techniques, the majority of the
剥離された層において、形成された構造の表面を仕上げる工程は、例えば、化学機械的研磨、CMP、エッチング、又は、少なくとも熱処理により、如何なる表面荒さ、厚みの不均一性且つ又は不要な層をも取り除くために効果的に行われる。 In the exfoliated layer, the step of finishing the surface of the formed structure may include any surface roughness, thickness non-uniformity and / or unnecessary layer by, for example, chemical mechanical polishing, CMP, etching, or at least heat treatment. Effectively done to get rid of.
剥離後の剥離後層7が保護層3上に残存する部分を形成し、ウエハ全体が、再利用されて、その後の別の層を剥離する時に再度用いるためのドナーウエハ10‘を形成する。
The
再利用工程が図7d、7e及び7fに示されている。 The reuse process is shown in FIGS. 7d, 7e and 7f.
図7dを参照すると、第一の再利用工程は実質的に剥離後層7のすべてを除去し、そして、場合によっては、保護層3をも除去することに相当する。
Referring to FIG. 7d, the first recycling step corresponds to removing substantially all of the
剥離後層7の付加層4の残存部分の一部分を除去するために機械的又は化学機械的アタック、又は、適切な処理が第一に行われ、これは、例えば、摩滅、研磨、CMP、化学エッチング、熱処理又は平坦化によるアタックにより行われ、バッファ層2に含まれる転位並びに他の欠陥が伝播しないように、そのサイズが大きくならないように、そして、バッファ構造Iの品質を悪化させる如何なるすべり面、積層欠陥やその他の欠陥をも形成されないようにするものである。
A mechanical or chemical mechanical attack or a suitable treatment is first performed in order to remove a part of the remaining part of the
さらには、これらの材料エッチング又はアタック技術の幾つかを組み合わせ、又は、例えば、化学エッチング、そして、CMPというように一つずつ続けて行うことも可能である。 Furthermore, some of these material etching or attack techniques can be combined or performed one after another, for example, chemical etching and CMP.
すべての場合において、第一の再利用工程は上記述べた選択的物質除去モードの内の少なくとも一つを用いる。 In all cases, the first recycling step uses at least one of the selective material removal modes described above.
図7e及び7fを参照すると、第二の再利用工程は剥離前に存在していたものと実施的に同じ層の復元と、付加層4‘及び上部層5‘の形成に相当する。 Referring to FIGS. 7e and 7f, the second reuse step corresponds to the restoration of the same layer and the formation of the additional layer 4 'and the upper layer 5' that were practically present before peeling.
さらに、この復元は除去された保護層3を形成することを含む。
Further, this restoration includes forming the removed
上記詳細に述べられた内の一つに実質的に等しい技術により層を形成することによりそれらの層が効果的に復元される。 Forming the layers by a technique substantially equal to one of those described in detail above effectively restores those layers.
得られたドナーウエハ10“‘の層4’、5‘はドナーウエハ10の層4、5と同じである必要はなく、図7dに示されるドナーウエハが他の種類の層のための基板として機能してもよい。
The resulting
先ほど詳述したこの発明の方法の例では、剥離は付加層4及び上部層5の一部分に関わる。
In the example of the method of the invention detailed above, delamination involves a part of the
同時に、この例は付加層4(上部層5を有しないドナーウエハ10)の一部分のみに関わる剥離に適用することができる。
At the same time, this example can be applied to delamination involving only a part of the additional layer 4 (
同時に、この例は上部層5の一部分のみに関わる剥離に適用することができ、再利用は上部層5の残存部分の除去から成る。
At the same time, this example can be applied to delamination involving only a part of the
先ほど詳述したこの発明の方法の例では、保護層3がバッファ層2と付加層4との間に位置している。
In the example of the method of the present invention described in detail above, the
この例では、保護層3がバッファ層2内又は付加層4内に位置する場合にも適用可能であることは明らかである。
In this example, it is obvious that the present invention can also be applied when the
一般的には、この例は保護層3がバッファ構造I内に位置する場合にも適用される。
In general, this example also applies when the
図2に見られるドナーウエハ10を用い、図7a乃至7fを参照したこの発明の方法の説明は以下の図面に見られる各ドナーウエハ10に適用できる。
Using the
図5においては、保護層3をバッファ構造I内に配する代わりにバッファ構造Iと上部層5との間に配し、従って、保護層3は上部層5にて剥離され、再利用のための物質の剥離は、保護層3に対する上部層5の選択エッチング且つ又はバッファ構造Iに対する保護層3の選択エッチングにて終了。
In FIG. 5, instead of arranging the
図6においては、中間層8をバッファ構造Iと保護層3との間に配することにより、中間層8をドナーウエハ10に加え、中間層8は上部層5にて剥離され、再利用のための物質の剥離は、保護層3に対する上部層5の選択エッチング且つ又は中間層8に対する保護層3の選択エッチングにて終了。
In FIG. 6, the
この発明のドナーウエハ10の再利用の後、有用層の剥離方法を再度行うことができる。
After the
この発明の効果的なコンテクストにおいて、以下の工程を続いて且つ各々を繰り返すことにより、この発明に従って、ドナーウエハ10から有用層を剥離する繰り返し方法が行われる。
In the effective context of the present invention, the following steps are repeated and each is repeated to perform a repeated method of peeling the useful layer from the
剥離モード、そして
この発明における繰り返し方法
繰り返し剥離方法を行う前に、上記の、基板上に薄い層を形成する一つ又はそれ以上の技術と共にこの発明のドナーウエハ10の形成方法を実施することができる。
Exfoliation Mode, and Repeating Method in the Present Invention Prior to performing the exfoliating method, the method for forming
この文書の残部において、バッファ構造Iを備え、この発明の方法により処理できるドナーウエハ10の態様の例を示す。
In the remainder of this document, an example of an embodiment of a
特に、そのようなドナーウエハに効果的に用いることができる材料を示す。 In particular, materials that can be used effectively for such donor wafers are shown.
既に示したように、第一の格子定数を有する基板1上に形成されるバッファ構造Iは、多くの場合、その自由面に第二の格子定数を有するという主なる機能を備える。
As already indicated, the buffer structure I formed on the
従って、バッファ構造Iは格子定数のそのようなマッチングを可能にするバッファ層2を備える。
The buffer structure I therefore comprises a
この特性を有するバッファ層2を得るために屡々採用される技術は幾つかの原子から成るバッファ層2を得るもので、それら原子は、
基板1の組成に含まれる少なくとも一つの原子、そして、
基板1内に全く又はほとんど含まれず、バッファ層2の厚み内で濃度が徐々に変化する少なくとも一つの原子である。
A technique often employed to obtain a
At least one atom included in the composition of the
It is at least one atom which is not contained or hardly contained in the
バッファ層2の内でこの原子の濃度が徐々に変化すると、それが主なる原因となって、変性作用のように、バッファ層2内の格子定数が徐々に変化する。
When the concentration of this atom gradually changes in the
従って、この態様では、バッファ層2は主に合金である。
Therefore, in this embodiment, the
基板1とバッファ層2を構成する原子はSi又はGe等のIV族から選んでもよい。
The atoms constituting the
この場合、例えば、Siで成る基板1と、基板1との界面での零に近い値とバッファ層2の他の面でのある特定値との間の厚みでGe濃度が徐々に変化するSiGeで成るバッファ層2とが得られる。
In this case, for example, SiGe whose Ge concentration gradually changes with a thickness between the
他のシナリオとしては、考えられる組み合わせとして(Al,Ga,In)−(N,P,As)のようなIII−V族の原子の組で基板1とバッファ層2を構成してもよい。
As another scenario, the
この場合、例えば、ASGaで成る基板1と、As且つ又はGaと少なくとも一つの他の原子で成り、この他の原子は基板1との界面での零に近い値とバッファ層2の他の面でのある特定値との間の厚みで濃度が徐々に変化するバッファ層2とが得られる。
In this case, for example, the
考えられる組み合わせとして(Zn,Cd)−(S,Se,Te)のようなII−VI族の原子の組で基板1とバッファ層2を構成してもよい。
As a possible combination, the
以下にそのような態様の幾つかの例を示す。
最初の三例は、Siで成る基板1と、SiGeで成るバッファ層2と、そして、SiとSiGeで成る他の層とを備えるドナーウエハ10に関する。
The following are some examples of such embodiments.
The first three examples relate to a
これらのウエハ10は、特に、歪んだSiGe且つ又はSiの層を剥離してSGOI、SOI、又は、Si/SGOI構造を形成するのに有効である。
These
この状況において、用いられるエッチング溶液はエッチングされる材料(Si又はSiGe)に応じて異なる。そこで、これらの材料をエッチングできるエッチング溶液は以下の各カテゴリのリストに含まれるアイデンティファイア(identifier)をアトリビュート(attribute)することによりカテゴリに分けられる。 In this situation, the etching solution used depends on the material to be etched (Si or SiGe). Therefore, the etching solutions capable of etching these materials are classified into categories by assigning an identifier included in the following list of each category.
S1:KOH、NH4OH(水酸化アンモニウム)、TMAH、EDP又はHNO3Hの内の少なくとも一つを含む溶液、又は、文書WO99/53539の9頁に説明されているHNO3、HNO2H2O2、HF、H2SO4、H2SO2、CH3COOH、H2O2、そして、H2Oのような化学剤の組み合わせで、現在、検討中の溶液のような、SiGeに対するSiのための選択エッチング溶液 S1: a solution containing at least one of KOH, NH 4 OH (ammonium hydroxide), TMAH, EDP or HNO 3 H, or HNO 3 , HNO 2 H described on page 9 of document WO 99/53539 A combination of chemical agents such as 2 O 2 , HF, H 2 SO 4 , H 2 SO 2 , CH 3 COOH, H 2 O 2 , and H 2 O, such as the solution currently under consideration, SiGe Etching solution for Si against
S2:HF:H2O2:CH3COOH(選択比が約1:1000)又はHNA(フッ化水素−硝酸−酢酸溶液)のような、Siに対するSiGeのための選択エッチング溶液 Selective etching solution for SiGe against Si, such as S2: HF: H 2 O 2 : CH 3 COOH (selectivity is about 1: 1000) or HNA (hydrogen fluoride-nitric acid-acetic acid solution)
Sc1:TMAH又はKOHを含む溶液のような、約25%に等しい又はこれより高いGe濃度を有するSiGeに対する、20%より実質的に低い又はこれに等しいGe濃度を有するSiGeのための選択エッチング溶液 A selective etching solution for SiGe having a Ge concentration substantially lower than or equal to 20% relative to SiGe having a Ge concentration equal to or higher than about 25%, such as a solution comprising Sc1: TMAH or KOH
Sd1:EDP(エチレンジアミンピロカテコール)、KOH又はN2H2(ヒドラジン)を含む溶液のような、好ましくは2x1019cm−3より高いレベルでボロンがドープされたSiに対する、ドープされていないSiのための選択エッチング溶液 Sd1: of undoped Si against Si doped with boron at a level preferably higher than 2 × 10 19 cm −3 , such as a solution containing EDP (ethylenediamine pyrocatechol), KOH or N 2 H 2 (hydrazine) Selective etching solution for
例1:再利用後、ドナーウエハ10は、Siより成る基板1と、バッファ層2と付加層4を有してSiGeより成るバッファ構造Iと、上部層5の一部分を剥離後に上部層5の残存部分を形成するSi又はSiGeより成る剥離後層7とを備える。
Example 1: After reuse, the
バッファ層2は、上記のようにSiGe格子定数が変化するように、基板1との界面からGe濃度が徐々に増えるような層であると好ましい。
The
その厚みは、表面で良い構造緩和が得られ、そして、格子定数が異なる欠陥が埋め込まれるように、典型的には、1から3マイクロメータの間である。 Its thickness is typically between 1 and 3 micrometers so that good structural relaxation is obtained at the surface and defects with different lattice constants are embedded.
付加層4は、実質的にバッファ層2により緩和され、そして、均一で且つそれらとの界面近くでバッファ層2とGe濃度がほぼ等しいSiGeより成る。
The
緩和されたSiGe層内のシリコン中のゲルマニウム濃度は典型的には15%から30%の間である。 The germanium concentration in the silicon in the relaxed SiGe layer is typically between 15% and 30%.
この30%という限定は現在の技術においては典型的な限定であるが数年の内に変えられるであろう。 This 30% limit is a typical limit in current technology, but will change within a few years.
付加層4の厚みは場合によって大きく変わり、典型的には0.5から1ミクロンの間である。
The thickness of the
剥離後層7がSiで成る場合は、SiGeで成る付加層4に対するSiの選択エッチングが、Siを取り去るために、S1タイプエッチング溶液を用いて効果的に行われる。
When the
剥離後層7がSiGeで成り、剥離後層7のGe濃度が実質的に20%より低いか等しく、付加層4のGe濃度が実質的に25%にほぼ等しいか高い場合は、追加SiGe層4に対する剥離後層の選択エッチングが、剥離後層を取り去るために、Sc1タイプエッチング溶液を用いて行われる。
If the
すべての場合において、剥離後層7の最終部分が化学的手段により完全に除去され、保護層3におけるエッチ・ストップが停止層を形成し、残したい下部層を保護する。
In all cases, the final portion of the
例2:再利用後、ドナーウエハ10は例1のものと実質的に等しくなり、違いはウエハ10内に保護層3があることである。
Example 2: After recycling, the
保護層3は歪んだSi、又は、SiGe、又は、ボロンがドープされたSiより成る。
The
保護層3が歪んだSiより成る場合は、保護層3の厚みは、ここでは、臨界厚みを越えてはならないことが再認識される。
If the
そこで、例えば、各々のGe濃度がほぼ20%に等しい二つのSiGe層の間に挿入された歪んだSiより成る保護層3の臨界厚みは典型的には約20ナノメートルに等しい。
Thus, for example, the critical thickness of the
第一の場合において、保護層3は二つのSiGe層の間に配される。
In the first case, the
これは、特に、バッファ構造Iの二層間に、又は、バッファ構造IとSiGeより成る剥離後層7との間に、又は、SiGeより成る剥離後層内に保護層3が配される場合である。
This is particularly the case when the
従って、保護層3の材料に応じて様々なタイプのエッチングが行われる。
Therefore, various types of etching are performed depending on the material of the
保護層3が歪んだSiより成る場合は、SiGeより成る上部分がS2タイプ溶液を用いて選択的にエッチングされ、且つ又は、剥離後層7が除去された後に、保護層3がS1タイプ溶液を用いて選択的にエッチングされる。
When the
Ge濃度が25%にほぼ等しい又はこれより高いSiGeにより保護層3が成り、そして、上部層のGe濃度が20%より実質的に低い又はこれに等しい場合、上部SiGe部分がSc1タイプ溶液を用いて選択的にエッチングされる。
If the Ge concentration is approximately equal to or higher than 25% and the
Ge濃度が実質的に20%より低く又はこれに等しいSiGeにより保護層3が成り、そして、下部層のGe濃度がほぼ25%に等しく又はこれより高い場合、剥離後層7が除去された後に、保護層3がSc1タイプ溶液を用いて選択的にエッチングされる。
If the Ge concentration is substantially lower than or equal to 20% and the
第二の場合において、保護層3は下部SiGe層と上部Si層との間に配される。
In the second case, the
これは、特に、バッファ構造Iと剥離後Si層との間に、又は、SiGe中間層8と剥離後Si層7との間に、又は、SiGe層とSi層との間の剥離後層7内に保護層3が配される場合である。
This is particularly true between the buffer structure I and the post-peeling Si layer, or between the SiGe
保護層3の材料に応じて様々なタイプのエッチングが行われる。
Various types of etching are performed depending on the material of the
保護層3がBドープされたSiより成る場合は、上部Si部分がSd1タイプ溶液を用いて選択的にエッチングされ、
保護層3がSiGeより成る場合は、上部Si部分がS1タイプ溶液を用いて選択的にエッチングされる。
When the
When the
Ge濃度が実質的に20%より低く又はこれに等しいSiGeにより保護層3が成り、そして、下部層のGe濃度がほぼ25%に等しく又はこれより高い場合、剥離後層7が除去された後に、保護層3がSc1タイプ溶液を用いて選択的にエッチングされる。
If the Ge concentration is substantially lower than or equal to 20% and the
第三の場合において、保護層3は二つのSi層の間に配される。
In the third case, the
これは、特に、Si中間層と剥離後Si層7との間に、又は、剥離後Si層7内に保護層3が配される場合である。
This is especially the case when the
保護層3の材料に応じて様々なタイプのエッチングが行われる。
Various types of etching are performed depending on the material of the
保護層3がBドープされたSiより成る場合は、上部Si部分がSd1タイプ溶液を用いて選択的にエッチングされ、
保護層3がSiGeより成る場合は、上部Si部分がS1タイプ溶液を用いて選択的にエッチングされ、且つ又は、
剥離後層7が除去された後に、保護層3がS2タイプ溶液を用いて選択的にエッチングされる。
When the
If the
After the
例3:再利用後、ドナーウエハ10は、Siより成る基板1と、SiGeバッファ層2と追加Ge層4を有したバッファ構造Iと、上部層5の一部分を剥離後に上部層5の残存部分を形成する剥離後AsGa層7と、剥離後層7に配された保護AlGaAs層3とを備える。
Example 3: After reuse, the
バッファ層2は、Si基板1の格子定数と追加Ge層4の格子定数との間で格子定数が変化するように、基板1との界面からGe濃度が徐々に増えるような層であると好ましい。
The
この目的のために、二材料間の理論的格子が完全に一致するように、バッファ層2において、約0から約100%まで、より正確には約98%にGe濃度が高められる。
For this purpose, the Ge concentration in the
第一のシナリオとしては、クエン酸(C6H8C7)とpHが約6から7(選択係数は典型的には20)の間の過酸化水素を含む溶液のようなエッチング溶液を用いて剥離後層7を選択化学エッチングすることにより残存する剥離後層7のほとんどすべてを剥離でき、ここで、保護層3はエッチング停止層のように振る舞う。
The first scenario uses an etching solution such as a solution containing citric acid (C 6 H 8 C 7 ) and hydrogen peroxide having a pH between about 6 and 7 (selectivity is typically 20). Then, almost all of the remaining
第二のシナリオとしては、保護層3上部の剥離後層7の一部分を除去後、保護層3のアルミニウム濃度が20%より場合、希塩酸(約9%から48%の間)(選択係数は典型的に350から10000の間)を含む溶液のような選択エッチング溶液により保護層3を選択化学エッチングすることにより保護層3のほとんどすべてを剥離でき、ここで、下部剥離後層7はエッチング停止層のように振る舞う。
As a second scenario, after removing a part of the
第三のシナリオとしては、少なくとも剥離後層7の一部分、そして、保護層3を剥離するために、二つのエッチングを続いて行うことができる。
As a third scenario, two etchings can be subsequently performed in order to strip at least a part of the
従って、バッファ構造Iが保存され、完全に再利用される。 Thus, the buffer structure I is saved and completely reused.
例4:再利用後、ドナーウエハ10は、バッファ構造Iとの界面に少なくとも一つのAsGa部分を備える基板1と、III−V族材料により成るバッファ構造Iの少なくとも一部分と、上部層5の一部分を剥離後に上部層5の残存部分を形成するIII−V族材料により成る剥離後層7とを備える。
Example 4: After reuse, the
このバッファ構造Iによる主なる利点は上部層5の材料の格子定数(公称値は約5.87オングストローム)がAsGaの格子定数(公称値は約5.65オングストローム)と合うことである。 The main advantage of this buffer structure I is that the lattice constant of the material of the upper layer 5 (nominal value is about 5.87 angstroms) matches the lattice constant of AsGa (nominal value is about 5.65 angstroms).
バルクIII−V族材料において、また、バルクInPとバルクAsGaとを比較すると、後者の方が高価ではなく、半導体市場で入手しやすく、機械的に脆弱ではなく、裏面による接触を行う技術を用いる材料がよく知られており、そして、そのサイズは大きな値となる(バルクInPの4インチに比べ典型的には6インチ)。 In bulk III-V materials, and when comparing bulk InP and bulk AsGa, the latter is less expensive, more readily available in the semiconductor market, is not mechanically fragile, and uses technology that makes contact by the backside The material is well known and its size is large (typically 6 inches compared to 4 inches for bulk InP).
そのようなドナーウエハ10よりもたらされるすべての利点がここに見られ、何故ならば、転送すべきIII−V族材料の活性層を、特に、品質及び特性を高く形成でき、その特性は、例えば、III−V族材料をバルク品として形成した場合に見られる特性と近い。
All the advantages provided by such a
剥離前のドナーウエハ10のある特別な態様としては、剥離前の上部層5が剥離されるInPを備える。
As a special aspect of the
バルクInPの大きさが、通常、4インチに限定されているので、ドナーウエハ10が、例えば、6インチの大きさでInP層を形成する策となる。
Since the size of the bulk InP is normally limited to 4 inches, the
そのような上部層5を形成するためのバッファ構造Iは、典型的には、1マイクロメ−トルより大きい厚みを必要とし、もし、この発明に従って再利用される場合はより厚くされる。
The buffer structure I for forming such an
そのようなバッファ構造Iを形成するために通常行われるエピタキシャル成長技術は、さらに、特に、難しく、また、コストがかかり、従って、有用層の剥離後に少なくとも部分的にバッファ構造Iを復元できると好ましい。 The epitaxial growth techniques normally performed to form such a buffer structure I are further particularly difficult and costly, and it is therefore preferable if the buffer structure I can be at least partially restored after peeling off the useful layer.
バッファ構造Iは、In濃度が0から約53%の間で変化するInGaAsで成るバッファ層2を備えると効果的である。
It is effective that the buffer structure I includes a
バッファ構造Iは、さらに、原子濃度がほぼ一定の、InGaAs又はInAlAsのようなIII−V族材料で成る付加層4を備えてもよい。
The buffer structure I may further comprise an
ある特別な剥離の場合に、InP上部層5と付加層4の一部分が剥離されて受け取り基板に転送される。
In the case of a special exfoliation, a part of the InP
従って、二つの剥離された材料間に存在する如何なる電気的特性からも利点が得られる。 Thus, any electrical properties that exist between the two exfoliated materials will benefit.
これは、即ち、剥離された付加層4の一部分がInGaAs又はInAlAsで成る場合、後者の材料とInPとの間の電子バンドの不連続性により剥離された層の電子移動度が高まる。
That is, when a part of the peeled
InAlAsのような他のIII−V族化合物を備えるドナーウエハ10の他の態様も可能である。
Other embodiments of
そのような層剥離の典型的な応用としてはHEMT(“High−Electron Mobility Transistor”)又はHBT(“Heterojunction Bipolar Transistor”)がある。 Typical applications for such delamination include HEMT (“High-Electron Mobility Transistor”) or HBT (“Heterojunction Bipolar Transistor”).
あるIII−V族材料を他のIII−V族材料に対して選択的に除去できる化学エッチング溶液が第一の再利用工程の間に効果的に用いられる。 A chemical etching solution that can selectively remove one III-V material relative to another III-V material is effectively used during the first recycling step.
そこで、例えば、下部のInGaAs層を除去せずにInP剥離後層7を除去するには、濃縮HClを含む溶液を用いてInP選択エッチングが効果的に行われる。
Therefore, for example, in order to remove the
例5:再利用後、ドナーウエハ10は、バッファ構造Iとの界面にAsGaを備える基板1と、剥離後層7との界面にInAsGaを備えるバッファ構造Iと、上部層5の一部分を剥離後に上部層5の残存部分を形成するInP剥離後層7と、剥離後層7とバッファ構造Iとの間又は剥離後層7内に配され、InxGa1−xAsyP1−yより成る保護層3とを備える。
Example 5: After reuse, the
このドナーウエハ10(剥離層3がない)のタイプは既に例4に記載されている。 This type of donor wafer 10 (without the release layer 3) has already been described in Example 4.
第一のシナリオとしては、HFを含む溶液のような選択エッチング溶液を用いて剥離後層7を選択化学エッチングすることにより残存する剥離後層7のほとんどすべてを剥離でき、ここで、保護層3はエッチング停止層のように振る舞う。
As a first scenario, almost all of the remaining
第二のシナリオとしては、保護層3上部の剥離後層7の一部分を除去後、CeIVH2SO4を含む溶液のような選択エッチング溶液により保護層3を選択化学エッチングすることにより保護層3のほとんどすべてを剥離でき、ここで、保護層3の下部層がエッチング停止層のように振る舞う。
As a second scenario, a part of the
第三のシナリオとしては、少なくとも剥離後層7の一部分、そして、保護層3を剥離するために、二つのエッチングを続いて行うことができる。
As a third scenario, two etchings can be subsequently performed in order to strip at least a part of the
従って、バッファ構造Iが保存され、完全に再利用される。 Thus, the buffer structure I is saved and completely reused.
例6:再利用後、ドナーウエハ10は、バッファ構造Iとの界面にAsGaを備える基板1と、InGaAsを備えるバッファ構造Iと、InGaAs上部又は内部に配されたInP保護層3とを備える。
Example 6: After reuse, the
第一のシナリオとしては、CeIVH2SO4を含む溶液のような選択エッチング溶液により保護層3上部のInGaAsを選択化学エッチングすることにより保護層3上部のこの材料のほとんどすべてを剥離でき、ここで、保護層3がエッチング停止層のように振る舞う。
As a first scenario, almost all of this material on top of the
第二のシナリオとしては、保護層3上部のInGaAsを除去後、HFを含む溶液のような選択エッチング溶液を用いて保護層3を選択化学エッチングすることにより保護層3のほとんどすべてを剥離でき、ここで、保護層3下部のInGaAsがエッチング停止層のように振る舞う。
As a second scenario, after removing InGaAs on the
第三のシナリオとしては、InGaAsの一部分、そして、保護層3を剥離するために、二つのエッチングを続いて行うことができる。
As a third scenario, two etchings can be subsequently performed to strip a portion of InGaAs and the
この文書で示された半導体層には他の成分、例えば、炭素濃度が実質的に50%より低い又はこれに等しい、又は、特に、この半導体層内の濃度5%より低い又はこれに等しい炭素を加えることができる。 The semiconductor layer indicated in this document contains other components such as carbon whose carbon concentration is substantially lower than or equal to 50%, or in particular, lower than or equal to 5% concentration in this semiconductor layer. Can be added.
最後に、この発明は、上記例に示された材料より成るバッファ構造I、中間層8又は上部層5のみならず,IV−IV、III−V、II−VI族の合金にも適用される。
Finally, the present invention applies not only to the buffer structure I, the
これらの合金は二成分、三成分、四成分、又は、それ以上の合金でもよい。 These alloys may be binary, ternary, quaternary, or higher alloys.
この発明は、二隣接構造間の格子定数を異なる各格子定数に合わせるという主なる機能を有する再利用可能なバッファ層2又はバッファ構造Iに限らず、この文書において最も一般的に規定され、そして、この発明に従って再利用できる如何なるバッファ層2又はバッファ構造Iに関する。
The present invention is not limited to the
剥離後に最終的に得られる構造はSGOI、SOI、Si/SGOI構造、又は、HEMT及びHBTトランジスタ構造のいずれかに限定されるものではない。 The structure finally obtained after peeling is not limited to any of SGOI, SOI, Si / SGOI structure, or HEMT and HBT transistor structures.
Claims (62)
前記二つの材料が異なる、又は、
前記二つの材料の一つがドープされる、又は、
前記二つの材料は実質的に同じであるが、一つの材料の少なくとも一つの原子の濃度が他の材料の同じ原子の濃度と実質的に異なる、又は、
前記二つの材料が異なる多孔密度を有するという事実から得られることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか又は請求項28に記載の再利用方法。 An etch selectivity between the material being etched and the stop material that stops etching uses a determined etch species; and
The two materials are different, or
One of the two materials is doped, or
The two materials are substantially the same, but the concentration of at least one atom in one material is substantially different from the concentration of the same atom in the other material, or
29. A recycling method according to any one of claims 10 to 12, or 28, wherein the two materials are derived from the fact that they have different porosity densities.
エッチングされる材料 停止材料
Si ドープされたSi
Si SiGe
SiGe Si
Si1−xGex Si1−yGey、y≠x
のいずれかの組であることを特徴とする請求項29に記載の再利用方法。 The material to be etched and the stop material are
Material to be etched Stop material Si Doped Si
Si SiGe
SiGe Si
Si 1-x Ge x Si 1-y Ge y , y ≠ x
30. The reuse method according to claim 29, wherein the set is any one of the following groups.
基板上にバッファ構造の第一の部分を形成し、
複数の結晶材料から選ばれた材料により、前記バッファ構造の前記第一の部分上に保護層を形成し、
前記保護層近傍における第二の部分の格子定数が前記保護層近傍における前記バッファ構造の前記第一の部分の格子定数と実質的に同じになるように、前記保護層上に前記バッファ構造の前記第二の部分を形成する工程を備えたことを特徴とするドナーウエハの製造方法。 A method for producing a donor wafer that provides a useful layer by peeling, and can be reused after peeling by the recycling method according to claim 16,
Forming a first portion of the buffer structure on the substrate;
Forming a protective layer on the first portion of the buffer structure by a material selected from a plurality of crystal materials;
The buffer structure of the buffer structure on the protective layer so that the lattice constant of the second part in the vicinity of the protective layer is substantially the same as the lattice constant of the first part of the buffer structure in the vicinity of the protective layer. A method for producing a donor wafer, comprising the step of forming a second portion.
基板上にバッファ構造を形成し、
複数の結晶材料から選ばれた材料により、前記バッファ構造上に保護層を形成し、
前記保護層上に上部層を形成する工程を備えたことを特徴とするドナーウエハの製造方法。 A method for producing a donor wafer that provides a useful layer by stripping and is reusable after stripping according to any of claims 16 to 28, comprising:
Forming a buffer structure on the substrate,
A material selected from a plurality of crystal materials is used to form a protective layer on the buffer structure,
A method for producing a donor wafer, comprising the step of forming an upper layer on the protective layer.
前記ドナーウエハを前記受け取り基板に結合させ、
前記ドナーウエハから前記受け取り基板に結合された有用層を剥がし、
請求項1乃至38いずれかの再利用方法に従って前記ドナーウエハを再利用する工程を備えたことを特徴とする有用層を剥離する方法。 A method for stripping a useful layer on a donor wafer for transfer to a receiving substrate comprising:
Bonding the donor wafer to the receiving substrate;
Peeling off the useful layer bonded to the receiving substrate from the donor wafer;
A method for peeling off a useful layer, comprising the step of reusing the donor wafer according to the recycling method according to any one of claims 1 to 38.
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