JP2011510507A - 複合構造上でエピタキシーによって成長する層の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
、光電子工学および電子工学の分野での使用において非常に有益である。しかし、このような材料は、バルク品として、大量に、大型の状態で、または廉価には、すなわち大規模な産業規模で使用され得る程度には、入手することができない。それらは、結晶成長を生じさせるのに適した基板または構造上におけるヘテロエピタキシーによって製造され、最小限の欠陥密度を有する。結晶欠陥の形成を最小限にするためのヘテロエピタキシャル成長に適した構造は、エピタキシーによって成長する材料の格子パラメータに適合する格子パラメータを有する種薄膜を有する複合体である。このような構造のための支持基板は、熱膨張係数がエピタキシーによって成長する材料の熱膨張係数に近くなるように選ばれる。このようにすると、冷却中における、エピタキシーによって成長した材料のクラッキングを抑制することができる。このようにして成長した構造は、光電子工学、光学および電子工学の分野において用いられる素子内で、適した状態で使用されるために要求される特性を有さない。したがって、エピタキシーによって成長した材料の層を、より適した特性(熱および電気伝導性、ならびに光学特性など)を有する標的とする支持体に転移させる、または、エピタキシーによって成長した層を、自己支持が十分可能な厚さになってから、支持体から分離する必要がある。支持体は、再利用できるようにするために、常に非破壊の状態で、成長した構造の残部から分離するべきである。
部によって形成された結合力は、後の熱処理時に変化しない。接続部は機械的な力の作用によって2つの基板を解離させるように使用され得る。
の間の結合が、少なくともエピタキシーの所定の期間に加えられる応力および温度に耐えることができ、かつ、例えばエピタキシー終了時の前もしくは後、またはエピタキシーの終了時と同時点などの所定の時点における、結合層の断裂による支持基板の分離を可能にする方法を提供する。
さを有するシリコンの酸化物層を形成して、これを有する複合構造を用いることによって、初期には、酸化物結合層における、支持基板の剥離および分離を導くマイクロキャビティの形成の現象を制御して薄膜の変形および支持基板の分離を一定期間にわたって抑制することが可能となり、その後にはマイクロキャビティの形成を活性化して、例えばエピタキシーの終了時の前もしくは後、またはエピタキシーの終了時と同時点などの所望の時点においてシリコンの酸化物層を断裂させて支持基板との分離を生じさせることが可能となる。
得る期間にわたって実施される。
・ドナー基板の1つの面にイオンを打ち込んで注入して、基板内の所定の深さに脆弱層を形成し、基板の上部に薄膜を規定する工程と、
・ドナー基板を支持基板に密着させて配置することによって結合させる工程と、
・ドナー基板内に形成した脆弱層における分割によって、支持基板に接する薄膜を分離させる工程と、
を含む。
・ドナー基板を支持基板に密着させることによって結合させる工程と、
・ドナー基板を薄肉化して薄膜を形成する工程と、
によって製造されてもよい。
工程が実施され得る。
時の前もしくは後、またはエピタキシーの終了時と実質的に同時点の、複合構造からの支持基板の分離の双方が可能な複合構造の製造を目的とする。
ような堆積酸化物は、密度がより低く、熱酸化物と同様の特性を有さない。高密度化するアニール処理の後であっても、特に高温下の処理時(>800℃)には、このようなシリコンの堆積酸化物は依然として熱的に不安定である。
表面において可視となる。気泡は、その表面を“歪め”、もはや平滑ではなく、格子パラメータが歪んだ状態を示すようにするため、その表面はエピタキシーには不適となる。
・シランの前駆体を、300℃でのプラズマ化学気相成長、別名PECVDによって堆積させて製造した、シリコンの酸化物。
・シランの前駆体を、800℃でのLPCVDによって堆積させて製造した、シリコンの酸化物(別名HTOシラン、HTOはhigh temperature oxideを意味する)(酸化物がPECVDによって堆積された場合は、より低い温度で堆積されるため、HTOシランとは呼ばれない)。
・ジクロロシラン(DCS)の前駆体を、900℃でのLPCVDによって堆積させて製造した、シリコンの酸化物(別名HTO DCS)。
200℃で30分間にわたる同様の複合構造を有するシリコンの酸化物であるHTO DCSにアニール処理が実施されると、1050℃で1時間にわたって実施される結合の安定化のためのアニール処理は、薄膜の剥離を生じさせない。
堆積酸化物層の厚さと比較して顕著に小さくするべきである。
物結合層の断裂によって生じる。断裂は、マイクロキャビティの形成を始めるための熱処理によって形成されるマイクロキャビティの形成によって生じ得る。
物の堆積温度よりも高い温度に耐えることができる。
×10-6K-1)、LiNbO3(TECが15×10-6K-1)、およびヘインズアロイN
o.230(登録商標)(TECが11.8×10-6K-1)またはMgOから形成される薄膜および/または支持基板を含んでもよい。なお、ヘインズアロイNo.230(登録商標)は、市販のアロイであり、主に、Ni、Cr、Mo、Wから構成される(膜がエピタキシーのための種層として用いられることを意図する場合は、ヘインズアロイNo.230(登録商標)は薄膜としては用いられない)。
得る。特に、本発明のエピタキシーのための複合構造は、GaN、AlN、InGaN、AlGaN、AlGaInN、BGaNおよび窒化インジウム(InN)のエピタキシャル成長を目的とする。エピタキシーによって成長した層はまた、特にLEDの活性層を構成するために、上記の種々の材料の積層体を含んでいてもよい。
ートル)から4×1017atoms/cm2の範囲として、注入エネルギーを30keV
(キロエレクトロンボルト)から200keVの範囲として実施する。注入は、1分から10時間にわたって、20℃から400℃の範囲で、好ましくは50℃から150℃の範囲で実施される。上記の注入の条件は、ドナー基板11における、酸化物層12および13の累積の厚さよりも小さい所定の深さにおいて、一義的には基板11の上部の領域に薄膜4を規定し、二義的には基板11の残部に相当する基板の下部における部分5を規定する、欠陥層、言い換えれば脆弱層3、を形成し得る。
均粗さ)よりも小さくして、後続の密着の工程が促進されるようにする(図1Cおよび図1DのステップS5およびステップS6)。これにより、研磨後は、層12および13の累積的な厚さは0.45μm±0.05μmになる。
、(接着剤、ワックス、融点が低い金属などの)特定の材料を用いない、2つの表面の密着によるものであり、2つの表面間の密着力は大きいため、分子結合(結合する2つの表面の原子または分子の間の電子的相互作用による引力(ファンデルワールス力)の総和によって引き起こされる結合)を引き起こすことに留意されたい。
い(図1GのステップS10)。
加えられるべき熱量を減らせるようになる。これはまた、分割のための熱処理時の、構造における、結合した構造の粉砕に至る可能性があるような、過剰に大きな応力の発生を抑制することができる。
表面粗さは5Årmsである。これらのシリコンの酸化物層は高密化されていない。それらの組み合わせは、ほぼ0.5μmの累積的な厚さを有する酸化物結合層30を形成する。
のステップS22)。
Claims (18)
- 複合構造(14)上における少なくとも1つの材料の層(15)のエピタキシャル成長を実施する工程を含み、前記複合構造が、支持基板(10)に結合した少なくとも1つの薄膜(4)と、前記支持基板(10)と前記薄膜(4)との間に堆積によって形成させた結合層(25)と、を含み、前記薄膜および前記支持基板が、7×10-6K-1またはそれよりも大きな平均熱膨張係数を有する、エピタキシーによる材料の製造方法であって、
前記酸化物結合層(25)が、前記支持基板(10)の結合面上および/または前記薄膜(4)の結合面上におけるシリコンの酸化物層の減圧化学気相成長(LPCVD)によって形成されたものであり、
前記薄膜が、前記酸化物層の厚さよりも小さいかまたはそれに等しい厚さを有し、
前記製造方法が前記シリコンの酸化物層の堆積温度よりも高い温度で所定の期間にわたって行われる熱処理を含む、
製造方法。 - 前記熱処理が、前記エピタキシャル成長を実施する工程と同じ時点から開始され、
前記エピタキシャル成長を実施する工程が、前記シリコンの酸化物層の前記堆積温度よりも高い温度で行われ、少なくともその一部が前記熱処理に寄与する、請求項1に記載の製造方法。 - 前記熱処理が、前記エピタキシャル成長を実施する工程の後に行われ、
前記エピタキシャル成長を実施する工程が、前記シリコンの酸化物層の前記堆積温度よりも低い温度で行われる、請求項1に記載の製造方法。 - 前記エピタキシャル成長を実施する工程の間に形成された材料の層の自由面が、標的とする支持体(16)に結合される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記熱処理の工程が、前記支持基板(10)の分離を生じさせ得る期間にわたって行われる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記熱処理の工程の後に、酸化物結合層(25)に機械的な分離のための応力を加えて前記支持基板(10)の分離を生じさせる工程をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記熱処理の工程の後に、酸化物結合層(25)を化学的に侵食して前記支持基板(10)の分離を生じさせる工程をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 減圧化学気相成長によって形成される前記結合層(25)の材料が、シラン、ジクロロシランおよびTEOSの少なくとも1つから選ばれる前駆体をから形成されたシリコンの酸化物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
- 結合の前に、前記支持基板(10)の結合面上および/または前記薄膜(4)の結合面上における減圧化学気相成長によって堆積させたシリコンの酸化物層を高密度化する熱処理工程を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の製造方法。
- ・ドナー基板(11)の1つの面にイオンを打ち込んで注入して前記基板内の所定の深さに脆弱層(3)を形成し、注入面と前記脆弱層との間に前記薄膜(4)を規定する工程と、
・前記ドナー基板(11)の前記注入面を前記支持基板(10)の面に密着させること
によって結合させる工程と、
・前記ドナー基板内に形成した前記脆弱層(3)における分割によって、前記支持基板(10)に接する前記薄膜(4)を分離する工程と、
をさらに含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法。 - ・ドナー基板の1つの面を前記支持基板の1つの面に密着させることによって結合させる工程と、
・前記ドナー基板を薄肉化して、前記薄膜を形成する工程と、
をさらに含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記結合させる工程の後に、約900℃よりも高い温度で行われる結合の安定化のためのアニール処理を実施する工程を含む、請求項10または11に記載の製造方法。
- 減圧化学気相成長によって形成させる前記酸化物結合層が、ほぼ0.2マイクロメートルから0.75マイクロメートルの範囲の厚さを有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記支持基板(10)が、サファイア、LiTaO3、LiNbO3、MgO、およびヘインズアロイNo.230(登録商標)の少なくとも1つから選ばれる材料によって構成された、請求項1〜13のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記薄膜(4)が、サファイア、LiTaO3、MgOおよびLiNbO3の少なくとも1つから選ばれる材料によって構成された、請求項1〜14のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記半導体材料層(15)が、1つまたは複数の2元、3元または4元のIII/N族材
料である、請求項1〜15のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記エピタキシャル成長を、形成される半導体材料の厚さまたは前記半導体材料と前記薄膜の層の累積厚さが少なくとも10マイクロメートルになる期間に相当する所定の期間にわたって実施する、請求項1〜16のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記エピタキシャル成長を、形成される半導体材料の厚さまたは前記半導体材料と前記薄膜の層の累積厚さが少なくとも100マイクロメートルになる期間に相当する所定の期間にわたって実施する、請求項1〜16のいずれか一項に記載の製造方法。
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