JP2009081478A - ターゲット基板に結合される少なくとも一の薄層を備えた積層構造の作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)初期基板(1)から始めて薄層(7)を形成する段階であって、薄層(7)は第1の接触面(8)を有するものである段階と、(b)第1の接触面を介在支持体(10)の面(11)に結合接触させる段階であって、得られる構造は後の初期基板の薄化と両立するものである段階と、(c)第2の接触面(14)でありかつ第1の接触面(8)の反対側の面を露出するために初期基板(1)を薄化する段階と、(d)ターゲット基板(15)の面を第2の接触面(14)の少なくとも一部に結合接触させ、得られる構造は後の介在支持体の全て又はその一部の除去と両立するものである段階と、(e)積層構造を得るために介在支持体(10)の少なくとも一部を除去する段階と、を備える。
【選択図】図6
Description
この工程は、結晶であると否とによらない半導体材料(導体若しくは誘電体材料)以外の固体材料から成る薄膜の製造に用いてもよい。この膜は単層又は多層であってもよい(例えば、仏国特許出願第2,748,850号明細書を参照されたい)。
この製法では、酸化層で被覆されたシリコン基板上にシリコン膜を移す(トランスファー)ことによって、小板、例えば、電子的性質のSOIウェハーを魅力的な価格で製造するのに用いることができる。
a)初期基板から始めて、第1の接触面と称する自由面を有する薄層を形成する段階と、
b)第1の接触面を介在支持体の面に結合接触させる段階であって、得られる構造は初期基板の後の薄化に両立(整合)するところの段階と、
c)前記初期基板を薄化して第2の接触面と称する第1の接触面の逆の薄層の自由面を露出する段階と、
d)ターゲット基板の面を第2の接触面の少なくとも一部に結合接触させる段階であって、得られる構造が介在支持体の全て若しくはその一部の後の除去に整合するところの段階と、
e)前記積層構造を得るために、介在支持体の少なくとも一部を除去する段階。
介在支持体及び/又は薄層に接触するターゲット基板の性質は、結果の構造における材料の異質性(不均一性)に関連したいかなる不整合を回避するように選択してもよい。介在支持体及び/又は薄層に接触するターゲット基板の性質は、介在支持体と薄層との間の熱膨張係数の差に関連したいかなる不整合を回避するように選択してもよい。この整合性を可能とするために、薄層及び/又は介在支持体及び/又はターゲット基板は接触面を有する少なくとも一の付加層を備えてもよい。この場合には、段階d)の前に、付加層は少なくとも一のコンポーネントの全て及びその一部を備えてもよい。付加層は、酸化物若しくは多結晶シリコン若しくはアモルファスシリコンから成ってもよい。
−段階a)は、前記第1の接触面に対応する面のうちの一を介して初期基板にガス種を導入することを含むものであって、これは、前記膜を初期基板の残りから分離しかつ段階c)の間に初期基板の破損につながる弱化(弱くなった)層を形成するためであり、
−段階c)は、弱化層で初期基板において破損を得るために好適な処理を行うことを含む。
−良好な結晶品質を有する単結晶膜を移すことが可能である一方、介在支持体を薄化する停止層はアモルファス層である。
−リサイクル可能な介在支持体を、介在支持体のコスト(品質、性質等)が高ければ、例えば、結合エネルギーをチェックすることによって使用してもよい。多結晶SiC介在支持体を使用して、高コスト及び/又は高品質の単結晶SiC膜を移してもよい。例として、結合エネルギーは、薄層上又は介在支持体上に堆積されたSiO2付加層のラフネスをチェックすることによって制御してもよい。介在支持体の結合エネルギーを制御する代替として、この介在支持体の表面上に消費層(例えば、酸化物)をリサイクルのために用いることも可能である(剥離(リフトオフ)技術)。
−最終の埋込酸化物又は介在層(誘電体、金属等)の厚さを選択することが容易である。
−本発明の原理は、積層構造における膜の少なくとも一の膜においてシリコン以外の他の単結晶から成る層に応用してもよい。特に、本方法は、いかなる支持体上にサファイア、SiC、GaN、LiNbO3、Ge、GaAs、InP膜を形成するのに用いてもよい。
−これと同じ原理は、シリコン以外例えば、石英のターゲット基板のタイプ又はいかなる基板、好都合には低コスト基板(ガラス、プラスチック、セラミック等)に適用してもよい。
−本発明の方法は、例えば、III−VI属、II−VI属及びIV属半導体膜のようないかなる半導体膜、又は、ダイアモンド、又は、窒化膜、又は、Al2O3、ZrO2、SrTiO3、LaAlO3、MgO、YbaxCuyOz、SiOxNy、RuO2等の他の材料、及び、特に圧電体、超伝導体、絶縁体、金属、焦電体、単結晶等に応用してもよい。
−本発明の方法は、極性特性を有する面を備えた材料に適用してもよい。
−本発明の方法は、例えば、複雑な多層構造を得るために繰り返して材料に適用してもよい。
−最終的な支持体上、例えば、シリコンのような単結晶膜についての作製原理を、最終支持体が少なくとも一の処理された層又は処理されない層を有する構造の用途において使用するのが好都合である。この移されるシリコンの単結晶膜は、コンポーネントを作製するために技術的段階の主題となる。繰り返されるならば、この原理をコンポーネントのレベルの3D積層のために用いることができる。
−本発明の方法は、特別な製法における複数の種類の非両立性を補償することができる。これを達成するには、一又は複数の介在支持体を使用する必要があってもよい。
−初期基板、ターゲット基板及び介在支持体が積層構造であってもよい。
本発明の使用の複数の例を示す。それらの例は、本発明の実施形態として方法の変形例であり、結果として、我々は、例と図1から図6までの図面を用いて本発明の方法を概括することから始める。
3 材料層
5 弱化層
6 膜
7 薄層
8 第1の接触面(自由面)
9 初期基板の残留部
10 介在支持体
11 面
14 第2の接触面
15 ターゲット基板
Claims (25)
- ターゲット基板(15)に結合された少なくとも一の薄層を備えた積層構造を作製する方法において、
a)ガス種を初期基板(1)へ導入することによって薄層(7)を形成して、前記初期基板の残り(9)から膜(6)を分離する弱化層(5)を形成する段階を備え、前記薄層(7)は第1の接触面と称する自由面(8)を有するものであり、
b)第1の接触面(8)を介在支持体(10)の面(11)に結合接触させる段階であって、得られる構造は後の初期基板の薄化と両立するものであるところの段階と、
c)初期基板(1)において弱化層(5)で破面を行うのに好適な処理を行うことによって前記初期基板(1)を薄化し、第2の接触面と称する薄層の自由面(14)であってかつ第1の接触面(8)の反対側の面である自由面を露出する段階と、
d)ターゲット基板(15)の面を第2の接触面(14)の少なくとも一部に結合接触させる段階であって、得られる構造は後の介在支持体の全て又はその一部の除去と両立するものであるところの段階と、
e)前記積層構造を得るために介在支持体(10)の少なくとも一部を除去する段階と、を備え、
段階c)において薄化中の結合欠陥を回避するために、段階a)において薄層(7)を形成することによって段階b)において前記構造の両立性を得ることを特徴とする方法。 - ターゲット基板は薄層のための一時的な支持体に過ぎず、前記方法における前記段階は全て又はその一部を繰り返し、ターゲット基板は初期基板又は介在支持体として扱うことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記両立性は、薄層及び/又は前記薄層を形成する材料もしくは材料群の厚さに因るものであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 薄層が接触する介在支持体及び/又はターゲット基板の性質は、得られる構造の材料の相変化に関連する非両立性を回避するように選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 薄層が接触する介在支持体及び/又はターゲット基板の性質は、得られる構造における材料の非均一性に関連する非両立性を回避するように選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 薄層が接触する介在支持体及び/又はターゲット基板の性質は、介在支持体及び/又はターゲット基板と薄層間の熱膨張係数の差に関連する非両立性を回避するように選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 薄層及び/又は介在支持体及び/又はターゲット基板は、一又は二以上の接触面を有する少なくとも一の付加層を備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 段階d)の前の付加層は、少なくとも一のコンポーネントの全て又はその一部を備えることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 付加層は、酸化物又は多結晶シリコン又はアモルファスシリコンから成ることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 段階a)及びc)は、薄層及び/又は介在支持体の第1の接触面のラフネスが第2の接触面及び/又はターゲット基板のラフネスより小さくなるように実施し、段階d)における構造の両立性は、第2の接触面を薄層に結合接触させること、及び、介在支持体を除去することによって得られることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 段階b)及び/又は段階d)における前記両立性を可能とする、薄層の第1の接触面及び/又は第2の接触面の結合接触は、結合接触を可能とする処理を行って形成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 結合接触のために用いられる処理は、単独のもの、又は、機械化学的及び/又はイオン研磨、薄層の第1の接触面と介在支持体もしくはターゲット基板との間への介在層の挿入、熱処理、及び、化学的処理と組み合わせたものが選択されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 段落b)及び/又は段落d)における結合接触は分子結合によって実現されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 薄層の第1の接触面の表面極性(この面の原子の性質に関連した極性)は第2の接触面の極性と異なっており、段落d)における構造の両立性は、薄層の第2の接触面とターゲット基板とを結合接触されることによって得られ、薄層の第1の接触面は介在支持体の除去によって自由面となることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 段落d)で実現される構造両立性は、薄層の第2の接触面を、段落e)の後のターゲット基板の除去を可能とする結合エネルギーでターゲット基板に結合接触させることによって得られることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 段階c)と段階d)との間に実施される中間段階は、薄層の第2の接触面及び/又はターゲット基板に要素を形成することを備え、段階d)の後に得られる構造は前記要素の存在と両立することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 段階d)の前に実施する中間段階は、第2の接触面の少なくとも一の領域を孤立させるためのトリミング作業から成り、段落d)はこれらの領域の少なくとも一の領域をターゲット基板に結合接触させることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 段階a)は、少なくとも一の材料層(3)で被覆された基板(1)から始めて実施することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 段落e)の後に、段階a)において基板(1)を被覆する材料層(3)を除去する段階を備えることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 初期基板(1)はシリコンから成り、それを被覆する材料層(3)は酸化シリコンから成ることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 介在支持体の少なくとも一部は、接触部を形成後の薄層を介して、又は、介在支持体を薄層の第1の接触面に接触させる前もしくは後の介在支持体の接触面を介してガス種を導入することによって除去し、ガス種のこの付加は介在支持体の全てもしくはその一部の除去を可能とする弱化層を形成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 段階e)の終了時に得られる積層構造は、第1の接触面側を薄化することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 単結晶シリコンから成る基板、単結晶シリコンから成る介在支持体、多結晶又は初期基板のシリコンより低質の単結晶シリコンから成るターゲット基板を用いることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- SiCもしくはGaAs初期基板、SiCもしくはGaAs介在支持体、初期基板材料より低質のSiCもしくはGaAsターゲット基板、初期基板を起源とするSiCもしくはGaAsを含む薄層を用いることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 薄層は、Si、GaN、SiC、LiNbO3、Ge、GaAs、InP、サファイア及び半導体から成る群から選択された材料の層であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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