JP2008513990A - 共注入および続いて注入を行うことにより薄層を得るための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＳＭＡＲＴＣＵＴ（商標）タイプのプロセスにより基板上の半導体材料の薄層を転写するための方法を提案し、この方法は、注入工程が、ドナー基板の厚み部分内に第１の深さに前記脆化領域を作製するように、核種の注入を行う第１の注入操作と、前記第１の深さの脆化領域の高さにおいて行われなければならない剥離に影響を及ぼさないように前記第１の深さとは異なった第２の深さにおいて、その下方で注入が行われるドナー基板の表面に向けた前記第１の注入操作中に注入された核種の拡散を防止し、したがって気泡形成を制限するゲッタリング領域を作製するように選択された第２の注入条件による核種の注入を行う第２の注入操作と、を含むことを特徴とする。

Description

本発明は基板上の半導体材料の薄層を含む構造物を作製するための方法であって、
ドナー基板の厚み部分内に脆化領域を作製するように薄層を形成すべきドナー基板表面下へ核種の注入を行う工程と、
注入が行われた後にドナー基板の表面を支持基板と緊密に接触させる工程と、
ドナー基板の一部を支持基板上に転写し、かつ、支持基板上に薄層を形成するように脆化領域の高さでドナー基板を剥離する工程と、を含む方法に関する。

より詳細には、本発明は上記の注入工程に関する。

ＳＭＡＲＴＣＵＴ（商標）タイプのプロセスは、非特許文献１においてさらに多くの詳細を見出すことができるが、上記タイプの方法の１つの例であり、かつ、本発明の好ましい実施形態に対応するものである。

このようなプロセスは、ＳｅＯＩ（絶縁体上半導体）構造物などの半導体材料の薄層を含む構造物を有利に作製するものである。

このようなプロセスから得られる構造物は、超小型電子機器、光学機器、および／または、オプトロニクス機器の分野に適用されている。

核種の注入は、注入される表面を基準として基板から事前に設定された深さに最大濃度で核種が注入されるものであり、注入されるドナー基板の材料にこれらの核種を導入する可能性の高い原子またはイオンのいかなる核種の照射をも意味するものであると、従来技術から理解されよう。

しかし、以下に述べるように、本発明の範疇においては、核種の注入は上記従来照射注入方法に限られず、核種をドナー基板内に導入するために適したいかなる方法にも拡張されるものであり、特に、注入核種を含有するプラズマをドナー基板に照射する方法に拡張されるものである。

上記の注入工程は、ドナー基板を照射すること、および、２つの異なった原子核種をドナー基板の厚み部分内に共注入することにより注入することができる。この共注入技術の一般的な長所は、単一のタイプの核種の注入を基準として注入された核種量の約２から３分の１の低減である。

例えば、非特許文献２においては、水素（Ｈ）とヘリウム（Ｈｅ）の共注入が、水素またはヘリウムのいずれか１つを単独で注入した時に必要とされる注入核種量よりもはるかに小さな総注入核種量で薄層の剥離を可能にすることが確立されている。

この低減は、注入時間の短縮、かつ、最終的には、特に、ＳＭＡＲＴＣＵＴ（商標）タイプの転写プロセスによる支持基板上の薄層を含む構造物を作製する際のコスト低減に寄与している。

しかし、共注入は、注入が行われた注入済みドナーウェハの面と支持ウェハの面の間のボンディング界面に気泡が形成することがあるという大きな短所を提示している。

例えば、ＳＭＡＲＴＣＵＴ（商標）タイプの転写プロセス中に行われる特定の操作（熱処理など）は、ボンディング界面の劣化に大きくつながる可能性があり、この劣化はボンディング界面における気泡の出現から生じている。

それ故、ＳＭＡＲＴＣＵＴ（商標）タイプのプロセスを行うときは、ボンディング界面における気泡が剥離された薄層の構造物特性を妨害することがある。気泡は、ボンディング界面の高さであって、脆化領域の高さではない、気泡の所在区画の高さでの剥離さえ引き起こすことがあり、したがって、「非転写」領域を作り出し、かつ、転写された薄層に粗さおよび構造物欠陥が導入される。

ここには、ＳｅＯＩ構造物が作製されるときは、最終的なＳｅＯＩ構造物の埋め込み酸化物層を形成するように、注入工程の後に、ドナー基板は、その頂部上に、支持基板と緊密に接触される表面の酸化物層を有することができると記載されている。この場合、気泡は、酸化物層と支持基板の間のボンディング界面に形成される可能性がある。

非転写領域を有する構造物は、通常、生産ラインから拒否され、かつ、それため、生産収率を低下させる。

加えて、単一の原子核種のみを注入することにより行われる注入工程の場合は、気泡および空洞もある程度まで観察されている。この問題は、例えば、埋め込み酸化物の薄いまたは非常に薄い層を含むＳＯＩ構造物を作製するときに遭遇し（厚み部分５００オングストローム未満：本出願人による特許文献１（水素のみの注入に関してこの問題を判明させ、かつ、本発明の解決策とは異なった解決策を提案）を参照）、または、直接のＳｉ−Ｓｉボンディングを行うとき（例えば、Ｓｉドナーと支持基板の間のボンディング層として機能するための表面酸化物層が存在しない時）に遭遇する。

ＨｅおよびＨ原子の共注入を既に受けているシリコンＳｉから作られたドナー基板を検討すると、Ｈ原子よりもＨｅ原子の方がより容易にＳｉの格子内を拡散できるため、気泡形成のリスクは、ボンディング界面の近くにＨｅが注入された場合に増加すると信じられている。

したがって、以下の方法が気泡形成を回避するために通常行われる。

第１の方法は、（注入が行われるドナー基板の面を基準として）ドナー基板内でＨｅ原子をＨ原子よりも深く注入することにある。

第２の方法は、注入されるＨの核種量を典型的に数個×１０¹⁵Ｈ原子／ｃｍ²分だけ増加させることにある。

無論、双方の方法を併せて実施することもできる。

これらの方法の効果を以下の表１により示す。表１は以下の共注入条件下でＨｅおよびＨ原子の共注入が行われた際に検出された気泡の平均数を示している。
・１２×１０¹⁵／ｃｍ²のＨｅ原子の核種量
・Ｙ軸に沿って示されたＨｅの注入エネルギー（ｋｅＶ）
・Ｘ軸に沿って示された注入されたＨ原子の核種量（×１０¹⁵／ｃｍ²）
・２７ｋｅＶのＨの注入エネルギー

最小のＨｅ注入エネルギー、すなわち、最も浅いＨｅ注入深度に対応した最下行において気泡形成が観察されている。しかし、Ｈｅの注入エネルギーが増加する（Ｈｅはより深く注入されていく）に従い気泡形成はより少なく観察されている。言い換えれば、Ｈｅがより深く注入されるに従い気泡形成はより少なく観察されている。

最小のＨ核種量に対応した左側の列において、気泡形成が観察されている。しかし、Ｈ核種量が増加するに従い（中央および右側の列を参照）、気泡形成は減少している。言い換えれば、Ｈの核種量が大きくなるに従い、気泡形成はより少なく観察されている。

双方の方法において、Ｈの注入領域は、ボンディング界面に向かうＨｅの拡散を遮断することを可能にするゲッタリング領域またはバリヤとして機能していると考えられる。

上記のように、ドナー基板は、ドナー基板の一部を支持基板上に転送し、かつ、支持基板上に薄層を形成するように、注入工程によりドナー基板の厚み部分内において作製される脆化領域の高さにおいて剥離される。

ＳＭＡＲＴＣＵＴ（登録商標）プロセスなどの転写プロセスに支援されて得られた構造物の表面状態の指定は一般に非常に厳格である。確かに、薄層の表面粗さおよび厚み部分の均一性は、この構造物の上に作製される構成部分の品質を特定の程度まで左右するパラメータである。

したがって、薄層の表面粗さを可能な限り制限し、かつ、したがって、粗さを制限することを可能にする条件下で注入工程を実施する必要がある。

この必要性は、厚み部分の均一性が目標とする実用例に適している薄層を得ることを可能にする注入条件にも、すなわち、薄層の厚み部分を可能な限り均一にできる条件に拡張される。

以下の表２は、剥離工程が行われ、かつ、その結果得られた構造物が、表面再構築により特定の粗さをゴムで埋めるように構成されたＲＴＡ（急速熱アニール）を施された後に測定された表面粗さを示している。

共注入の条件は表１に関して表示された条件と同じであり、表１ではＹ軸がＨｅの注入エネルギーを示し（ｋｅＶ）、Ｘ軸がＨの核種量を示す（１０¹⁵／ｃｍ²）。

表面粗さは、原子間力顕微鏡ＡＦＭの先端により掃引された１０×１０μｍ²の表面上でより精密に測定され、かつ、ＲＭＳ（二乗平均）として知られている平均二次値により表されている。

この表からは、粗さを制限するための２つの条件が、左側列の上部で下線を施されたものであることが明らかである。しかし、表１に示したように、これらの条件は気泡形成をもたらす。

一方、気泡形成をもたらさない条件は粗さを制限しない条件でもある。

それ故、表１と表２の比較がより明確にするように、最善の粗さをもたらす特定の注入条件は不要な気泡形成につながる可能性があり、相互的に、気泡形成を回避する条件は貧弱な粗さをもたらす可能性がある。

したがって、表面粗さ、均一性、および、気泡形成は独立には制御することができないように見える。それ故、気泡形成を回避するための最善の条件（注入エネルギーおよび核種量）と、その結果として得られる表面粗さを制限するため、および、適した厚み部分の均一性を得るための最善の条件との間で妥協がなされなければならない。

しかし、このような妥協を行うことにより、気泡形成が同時に最適に回避される最適な表面粗さおよび均一性を有する構造物を作製することが可能になることを理解されよう。

仏国特許出願公開第０３０６８４３号明細書（２００３年６月６日出願） 仏国特許出願公開第０３０９３０４号明細書（２００３年７月２９日出願） 米国特許出願公開第６７２０６４０号明細書 Jean-Pierre Colinge著「Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI 2nd Edition」第５０〜５１頁（Kluwer Academic Publishers発行） Aditya Agarwal, T. E. Haynes, V. C. Venezia, O. W. Holland, and D. J. Eaglesham著「Efficient production of silicon-on-insulator films by co-implantation of He+ with H+」（「Applied Physics Letters」第７２巻、第１０８６〜１０８８頁（１９９８年発行））

したがって、特に気泡形成の回避するための注入条件と、その結果得られた表面粗さを制限し、かつ、適した厚み部分均一性を得るための双方のための注入条件の間での妥協はせずに、基板上の半導体材料の薄層を含む高品質構造物を作製するための方法に対する必要性がある。

言い換えれば、制限された気泡形成、最適な穏やかな表面粗さ、および、最適な厚み部分均一性を同時に提供する、基板上の半導体材料の薄層を含む構造物を作製するための方法に対する必要性がある。

上記の必要性を満たすために、本発明は、第１の態様により、
ドナー基板の厚み部分内に脆化領域を作製するように薄層を形成すべきドナー基板表面下に核種の注入を行う工程と、
注入が施された後にドナー基板の表面を支持基板と緊密に接触させる工程と、
ドナー基板の一部を支持基板上に転写し、かつ、支持基板上に薄層を形成するように脆化領域の高さでドナー基板を剥離する工程と、を含む、基板上の半導体材料の薄層を含む構造物を作製するための方法であって、
注入工程は、
ドナー基板の厚み部分内に第１の深さに前記脆化領域を作製するように、核種の注入を行うことに本質がある第１の注入操作と、
・前記第１の深さの脆化領域の高さにおいて行われなければならない剥離に影響を及ぼさないように第１の深さとは異なった第２の深さにおいて、
・下方で注入が行われるドナー基板の前記表面に向けた前記第１の注入操作中に注入された核種の拡散を防止し、したがって気泡形成を制限するゲッタリング領域
を作製するように選択された第２の注入条件による核種の注入を行うことに本質がある第２の注入操作と、を含むことを特徴とする方法を提案する。

本発明による方法の好ましいが制限的ではない形態は以下の通りである。

第１の注入操作は第２の注入条件の前または後に行うことができ、
第１の注入操作は、気泡形成の制限を可能にする注入条件に関連した検討事項とは独立に、支持基板上に形成される薄層の表面粗さを制限し、かつ、適した厚み部分均一性を得るために選択された第１の共注入の条件により行うことができ、
第２の注入条件は、前記第１の注入条件により求められる粗さ制限に影響を及ぼさないように、前記第１の深さとは異なった前記第２の深さに前記ゲッタリング領域を作製するように選択することができ、
第２の注入操作は、注入される核種をドナー基板に照射すること、または、前記核種を含むプラズマにドナー基板を露出させることのいずれかにより行うことができ、
前記第１および第２の深さの間の間隔は、有利に５０ｎｍと１５０ｎｍの間に含むことができ、
第２の深さは前記第１の深さより低くすることができ、
方法は、ゲッタリング領域を含む薄層の一部を除去するように構成された薄膜化工程、および／または、ゲッタリング領域を硬化するように構成されたアニール工程をさらに含むことができ、
第１の注入操作は、水素およびヘリウムの核種などの少なくとも２つの異なった核種の共注入を含むことができ、
前記第１の注入操作中に、ヘリウムは水素の前に注入することができ、
第１の注入操作は、水素の核種などの単一の核種の注入を含むことができ、かつ、
第２の注入操作は、水素またはアルゴンの核種のみの注入を含むことができる。

当然、本発明は、第２の態様により、本発明の第１の態様による方法の支援を得て得ることができる構造物、および、特にＳｅＯＩ構造物にも関する。

本発明の他の特性、目的、および、長所は、非制限的な例として与えられた添付の図面に関した以下の詳細な説明を読むと明らかになる。

既に示したように、本発明は支持基板上に半導体材料の薄層を含む構造物の作製中に行われる注入工程に関し、薄層は核種の注入により事前に脆化されたドナー基板の高さでの剥離により得られる。

本発明は、ＳＭＡＲＴＣＵＴ（商標）タイプの転写プロセスを利用することにより得られる構造物の品質を改善するうえで役立てることができる。

一般に、この構造物は、外部環境に露出された表面（自由表面）上の半導体材料の薄層を含むいずれのタイプの構造物ともすることができる。

非制限的に、半導体材料の薄層はシリコンＳｉ、炭化珪素ＳｉＣ、ゲルマニウムＧｅ、シリコンゲルマニウムＳｉＧｅ、ガリウム砒素ＡｓＧａ、ＧａＮなどとすることができる。

基板支持体はシリコンＳｉ、水晶などから作製することができる。

酸化物の層も支持基板と薄層の間に介在することができ、したがって、構造物は、ＳｅＯＩ（絶縁体上半導体）構造物、特にＳＯＩ（絶縁体上シリコン）構造物となって形成される。

本発明による注入工程は、本質が、ドナー基板の厚み部分における第１の深さの脆化領域を作製するように核種の注入を行うことにある第１の操作を含む。

第１の注入操作は単一の核種を注入すること、または、少なくとも２つの異なった核種を共注入することにより行うことができる。

第１の注入操作は、ドナー基板の上面をイオンもしくは原子の照射に提示すること、または、ドナー基板内に核種を導入するために適した他のいずれかの手段により従来通りに行うことができる。

本発明による方法の第１の好ましい実施形態によれば、脆化領域を形成するために水素とヘリウムの核種が共注入される。

他を排しないが好ましくは、共注入はヘリウムに続いて水素を順次注入することにより行われる。

本発明による方法の第２の好ましい実施形態によれば、脆化領域を形成するために水素の核種のみが注入される。

第１の注入操作中、（第１の共注入条件と呼ばれる）注入条件は、気泡形成を低減または回避するうえで役立つ注入条件に関連した検討事項とは独立して、支持基板上に形成される（薄層の表面粗さを制限すること、および、適した厚み部分均一性を得ることにより顕著に）良好な品質の薄層を最適に得るように構成されている（例えば、上記の表２に示されたもの）。

したがって、第１の好ましい実施形態に関連して、ヘリウムと水素の（小さな核種量の）共注入が、剥離後に得られた構造物の急速熱アニール（ＲＴＡ）を含む仕上げ工程と組み合わされると、水素のみの（より大きな核種量の）注入の後に続く転写を基準として、より低減されたレベルの粗さを持つ薄層の転写をもたらす本出願人による特許文献２に開示されている効果から恩恵を受ける。

しかし、この第１の注入操作の注入条件に対しては何らの妥協もなされていないため、既に述べたように、例えば注入されたドナーウェハの表面領域に向かって熱活性化のもとで拡散していく（例えば、Ｈｅ原子などの）原子の行動のもとで、気泡が形成されるリスクがある。

この気泡形成を回避するために、本発明による注入工程は第２の注入操作を含む。

この第２の注入操作は従来の注入を行うことにより行われ、ドナーウェハは核種の照射を受ける。

この第２の注入操作は、核種を含むプラズマ中にドナー基板が露出されるプラズマ注入を行うことによっても行うことができる。この露出はボンディングを改善し、かつ、促進することもできる。

第２の注入操作は、下方で注入が行われるドナー基板の前記表面に向かった第１の注入操作中に注入された核種の拡散を防止し、したがって、気泡形成を回避するゲッタリング領域を前記第１の深さとは異なった第２の深さに作製するように選択された（第２の注入条件と呼ばれる）注入条件下で実現される。

第２の選択された深さが第１の選択された深さとは異なっているため、（前記第１の深さにおける脆化領域の高さでの）所望の剥離の指定、および、したがって、薄層の予想される表面粗さおよび厚み部分均一性は、この第２の注入操作によっては影響されない。

言い換えれば、この第２の注入操作は、第１の注入操作の注入条件により求められている粗さの制限および厚み部分均一性には影響を及ぼさない。

この第２の注入操作の注入エネルギーは、前記第２の深さにおける前記ゲッタリング領域が前記第１の深さにおける前記脆化領域に近くなるように有利に構成されている。

この第２の注入操作の注入核種量は、有利に低核種量（例えば、水素に対して典型的に１×１０¹⁶原子／ｃｍ²未満）であるが、前記ゲッタリング領域が第１の注入操作中に注入された拡散中の核種に対するゲッタリング区画として機能するために、十分な密度でドナー基板内に欠陥を発生させるためには十分である。

したがって、これらの注入条件（エネルギー、核種量）は気泡形成性の核種の拡散の遮断を可能にする。

このような構成において、ゲッタリング領域は、注入されたドナー基板の表面領域に向かう核種の拡散を防止するバリヤとして機能するとして見ることができる。

本発明による方法の好ましい実施形態によれば、前記第２の注入操作中には水素のみが注入される。好ましくは、５×１０¹⁶／ｃｍ²未満の核種量で水素が注入される。

しかし、本発明が水素の注入に限定されないことに注意されたい。確かに、アルゴンなどの他の核種も前記第２の注入操作中に注入することができる（好ましくは、アルゴンは１×１０¹⁴／ｃｍ²と１×１０¹⁶／ｃｍ²の間に実質上含まれる核種量で注入される）。

本発明の有利な実施形態によれば、第２の深さは、下方で注入が行われるドナー基板の表面と脆化領域の間においてドナー基板の厚み部分内にゲッタリング領域が所在するように、第１の深さよりも小さく選択されている。

本発明による方法の第１の好ましい実施形態の説明に戻ると、幾分かのヘリウム原子は、熱による活性化のもとで拡散する傾向にある。それらのＨｅ原子は、前記第２の注入操作中に行われる水素の注入により引き起こされる欠陥区画においてゲッタリングされる。

それ故、第２の選択された深さにおけるＨのみの注入領域は、脆化領域に十分近く、注入されたＨの核種量はＨｅ原子に対するゲッタリング区画として機能するために十分な形で欠陥を作り出すことから、下方で注入が行われるドナー基板の表面に向かうＨｅの拡散が防止され、かつ、気泡形成が制限されると信じられている。

上記のように、Ｈのみのゲッタリング領域は、前記ゲッタリング領域がバリヤとして効果的に機能するように、脆化領域を基準として、注入が行われるドナー基板の表面の側に有利に所在している。

本発明による方法の説明に戻ると、支持基板上に薄層が一旦形成されれば、ゲッタリング領域は、もし前記第２の深さが前記第１の深さよりも深ければ、ドナー基板内に留まり、または、もし前記第２の深さが前記第１の深さよりも浅ければ、支持基板上に形成された薄層内に所在する。

本発明による方法は、最終的な構造物の品質が前記ゲッタリング領域により影響されないように、前記ゲッタリング領域を含む薄層の一部を除去するように構成された薄膜化工程を、転写後にさらに含むことができる。

このような薄膜化工程は、化学機械式研磨（ＣＭＰ）、犠牲酸化、（乾式または湿式）化学エッチングなどの従来技術により行うことができる。

より一般的に、この薄膜化工程は、例えば特許文献３に開示されているように、剥離後に転写された層またはドナー基板に適用することができる。

本発明による方法は、第２の注入条件により誘導されたわずかな結晶欠陥を焼き鈍しするように構成された（炉におけるか、または、約１，０００℃の温度におけるＲＴＡを行うことによる）単純な焼き鈍しし、したがってゲッタリング領域を硬化するアニール工程もさらに含むことができる。

好ましくは、第１と第２の深さの間の（例えば、Ｈのピーク間の距離として定義できる）間隔は、ゲッタリング領域のプロファイルが有用な最終的な薄層として機能する層領域と有利に重ならないように５０ｎｍと１５０ｎｍの間に含まれる。

本発明による方法の第１の好ましい実施形態は、概略が、異なった注入核種のドナー基板の厚み部分内の濃度再配分を表す図１により示されている。

ＨｅおよびＨの原子は、深さＺにおける参照Ｅｚにより表される脆化領域を作り出すように、第１の注入操作中に共注入され、かつ、それぞれ曲線Ｃ１および曲線Ｃ２に従ってドナー基板の厚み部分内に分布している。

続いて、Ｈ原子が第２の注入操作中に注入され、かつ、曲線Ｃ３に従ってドナー基板の厚み部分内に分布している。

矢印Ａは、深さゼロの領域に向かうＨｅ原子の拡散が回避され、したがって、気泡形成が防止されるように、第２のＨのみの注入操作により構成されたゲッタリング区画に向かうＨｅ原子の熱処理のもとでの拡散を表している。

以下の説明は、本発明による方法によりなされる改善を示す実施例を提示することを目的とする。

第１の実施例において、第１のＳＯＩ構造物Ｓ１は、気泡の形成をもたらすとして知られている注入条件のもとでのＨｅおよびＨの共注入のみからなる注入工程を使用して作製された。

第２のＳＯＩ構造物Ｓ２は、本発明の第１の好ましい実施形態により作製された。注入工程は、本質が、
第１のＳＯＩ構造物の共注入操作と同じ条件下での共注入操作、および、
その後のＨのみの注入操作にある。

以下の表３は構造物Ｓ１およびＳ２を作製するために使用される注入条件を要約している。

構造物Ｓ１およびＳ２は、例えば上記の特許文献２に説明されているアニール処理を含む従来の仕上げ工程をさらに受けた。

図２は、構造物Ｓ１およびＳ２がアニール処理を含む従来の仕上げ工程を受けた後に観察される（丸印として表されている）気泡の（縦軸に沿った）数を示す。

気泡の数が構造物Ｓ１に比較して構造物Ｓ２については有意に低減されていることが、この図２から明らかとなる。確かに、構造物Ｓ１に対しては観察された気泡の中央値が１１．２であるのに対して、本発明の可能な実施形態により作製された構造物Ｓ２に対しては観察された気泡の中央値が僅か４．４である。

図３は１０×１０μｍ２のＡＦＭ走査により構造物Ｓ１およびＳ２に対して測定された粗さのＲＭＳ値を示す。構造物Ｓ２の粗さは構造物Ｓ１の粗さと同一であることがこの図３から明らかとなる。確かに、構造物Ｓ２の中央粗さは５０．７オングストロームＲＭＳである一方、構造物Ｓ１の中央粗さは４９．８オングストロームＲＭＳである。

したがって、粗さが第１の注入工程（この場合、Ｈｅ／Ｈ共注入）の注入条件により最適化することができる一方、（ここでは、第２のＨ注入領域におけるＨｅの拡散を遮断することにより顕著に）気泡の数は第２の注入工程の支援を得て制限できることが、この第１の実施例から明らかとなる。したがって、本発明による方法は、気泡を回避する注入条件と、その結果として得られる表面粗さを制限し、かつ、適した厚み部分均一性を得る注入条件の間での従来の妥協を特に行わなくてよいことを可能にする。

第２の実施例において、２００オングストロームの厚み部分の表面酸化物層を形成するためにＳｉ基板を酸化する工程を含む方法により埋め込み酸化物の薄層を有するＳＯＩ構造物が作製された。

より詳細には、このＳＯＩ構造物Ｓ３は、本発明の第２の好ましい実施形態により作製され、注入工程は、本質が、Ｈのみの第１の注入操作、および、その後に続くＡｒのみの第２の注入操作にある。

以下の表４は構造物Ｓ３を作製するために使用された注入条件を要約している。

剥離後に、非常に少ない気泡が観察され、かつ、１０×１０μｍ²ＡＦＭ走査は約６０ÅＲＭＡの粗さを明らかにした。

構造物Ｓ３は、例えば既に上記した特許文献２に説明されているアニール処理を含む従来の仕上げ工程をさらに受けた。１０×１０μｍ²ＡＦＭ走査は数ÅＲＭＳほどに低い粗さを明らかにした。

より全般的には、上記の方法の支援により得られたこれらの構造物、特に（構造物Ｓ２およびＳ３などの）ＳｅＯＩ構造物は小さな粗さ、および、特に、３５と６０Åの間に実質上含まれた１０×１０μｍ²ＡＦＭ走査により明らかにされた粗さを示す。

本発明の第１の好ましい実施形態によるドナー基板の厚み部分内に注入された核種の濃度再配分を示す図である。 本発明の第１の好ましい実施形態により実現される改善を示す実施例を示す図である。 本発明の第１の好ましい実施形態により実現される改善を示す実施例を示す図である。

Claims (20)

1. 基板上に半導体材料の薄層を含む構造物の作製方法であって、
   （１）前記薄層が形成されるべきドナー基板の表面下へ核種の注入を行うことにより、前記ドナー基板の厚み部分内に脆化領域を作製する工程、
   （２）注入が施された後に、前記ドナー基板の表面を支持基板と緊密に接触させる工程、
   （３）前記脆化領域の高さで前記ドナー基板を剥離することにより、前記ドナー基板の一部を前記支持基板上に転写し、かつ、前記支持基板上に前記薄層を形成する工程、
   を含み、
   前記注入工程は、
   （４）核種の注入を行うことにより、前記ドナー基板の厚み部分内の第１の深さに前記脆化領域を作製する第１の注入操作、
   （５）以下の選択された第２の注入条件による核種の注入における第２の注入操作、
   （ａ）前記第１の深さの前記脆化領域の高さにおいて行われる剥離に影響を及ぼさないような、前記第１の深さとは異なった第２の深さにおいて、
   （ｂ）その下方で注入が行われる前記ドナー基板の前記表面に向けた前記第１の注入操作中に、注入された核種の拡散を防止し、それにより、気泡形成を制限することのできるゲッタリング領域を作製する、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記第１の注入操作は前記第２の注入操作の前に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の注入操作は前記第２の注入操作の後に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の注入操作は、気泡形成の制限を可能にする注入条件とは独立に、前記支持基板上に形成される前記薄層の表面粗さを制限し、かつ、適切な厚み部分の均一性を得るために選択された第１の注入条件により行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第２の注入条件は、前記第１の注入条件により求められている前記粗さの制限および均一性に影響を及ぼさないように、前記第１の深さとは異なった前記第２の深さに前記ゲッタリング領域を作製するように選択されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記第２の注入操作は、前記ドナー基板の前記表面に、注入される前記核種で衝撃を与えることにより行われることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記第２の注入は、注入される前記核種を含むプラズマに前記ドナー基板を露出させることにより行われることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記第１および第２の深さの間の間隔は、５０ｎｍと１５０ｎｍの間に含まれることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第１および第２の注入条件は、前記第２の深さが前記第１の深さよりも浅く、したがって、前記ゲッタリング領域は、その下方で注入が行われる前記ドナー基板の前記表面と前記脆化領域の間における前記ドナー基板の厚み部分内に所在するように選択されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記ゲッタリング領域を含む前記薄層の一部を除去するための薄膜化工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記ゲッタリング領域を硬化するためのアニール工程をさらに含むことを特徴とする請求項９または１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記第１の注入操作は、少なくとも２つの異なった核種の共注入を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記第１の注入操作は、水素およびヘリウムの核種の共注入を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. ヘリウムは、前記第１の注入操作中に水素の前に注入されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１の注入操作は、単一の核種の注入を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記第１の注入操作は、水素のみの注入を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記第２の注入操作は、水素のみの核種またはアルゴンのみの核種の注入を含むことを特徴とする請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 水素は前記第２の注入操作中に５×１０¹⁶／ｃｍ²より小さな核種量で注入されるか、または、アルゴンは前記第２の注入操作中に、実質上、１×１０¹⁴／ｃｍ²と１×１０¹⁶／ｃｍ²の間に含まれる核種量で注入されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 構造物、特に請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法に基づき得られる絶縁体上半導体（ＳｅＯＩ）構造物であって、前記薄層は、小さな粗さ、特に、実質上、１０×１０μｍ²ＡＦＭ走査により測定された３５と６０ÅＲＭＡの間に含まれる粗さを示すことを特徴とする構造物。
20. 請求項１から９のいずれか一項または請求項１２から１９のいずれか一項に記載の方法における前記注入工程直後に得られる中間構造物。

Images