JP2015023185A - Separation method of epitaxial film - Google Patents

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康祐 原
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崇 末益
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薫 都甲
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To separate silicide, epitaxially grown on a substrate, simply from the substrate.SOLUTION: An epitaxial film 2 composed of BaSiis epitaxially grown on a Si substrate 1 at 500-600°C. The Si substrate 1 is then taken out from a MBE device, carried in a heating device, and heat-treated under argon gas atmosphere at 700-800°C, for 10-60 sec. Thereafter, it is cooled down to the room temperature. Finally, an adhesive tape 3 is pasted to the surface of the epitaxial film 2, and the epitaxial film 2 is peeled off from the Si substrate 1, together with the adhesive tape 3, by pulling the adhesive tape 3.

Description

本発明は、基板からエピタキシャル膜を分離する方法に関する。特に、エピタキシャル膜にクラックが発生するのを抑制し、簡易に分離する方法に関する。   The present invention relates to a method for separating an epitaxial film from a substrate. In particular, the present invention relates to a method for suppressing the occurrence of cracks in the epitaxial film and separating them easily.

基板上にエピタキシャル膜を形成後、基板を分離除去する方法として、基板とエピタキシャル膜との間に犠牲層を設け、犠牲層をウェットエッチングやガスエッチングなどによって除去することにより、エピタキシャル膜を基板から分離する方法が知られている。   As a method of separating and removing the substrate after forming the epitaxial film on the substrate, a sacrificial layer is provided between the substrate and the epitaxial film, and the sacrificial layer is removed by wet etching or gas etching, thereby removing the epitaxial film from the substrate. A method of separation is known.

また、ガラス基板上のITOを分離する技術として、ガラス基板の加熱後冷却することで、線膨張係数差による剥離を生じさせる方法も知られている(特許文献1)。この方法では、ITOは粉末状のものが得られることが特許文献1に記載されている。   As a technique for separating ITO on a glass substrate, a method of causing separation due to a difference in linear expansion coefficient by cooling the glass substrate after heating is also known (Patent Document 1). In this method, it is described in Patent Document 1 that ITO is obtained in a powder form.

特開2011−16692号公報JP 2011-16692 A

しかし、犠牲層を用いる方法では、犠牲層として、エピタキシャル膜と基板の双方に格子整合し、かつ、エピタキシャル膜や基板よりもエッチングされやすい材料を用いる必要があり、材料の制約が厳しい。そのため適用できる系が限られる。特に、エピタキシャル膜が溶媒にエッチングされやすいシリサイドである場合、犠牲層をウェットエッチングによって除去する際、エピタキシャル膜もエッチングされてしまう。そのため、犠牲層を用いた分離は困難である。   However, in the method using a sacrificial layer, it is necessary to use a material that is lattice-matched to both the epitaxial film and the substrate and is more easily etched than the epitaxial film and the substrate, and the material is severely restricted. Therefore, applicable systems are limited. In particular, when the epitaxial film is silicide that is easily etched by a solvent, the epitaxial film is also etched when the sacrificial layer is removed by wet etching. Therefore, separation using a sacrificial layer is difficult.

また、特許文献1の方法をそのままシリサイドからなるエピタキシャル膜に適用すると、エピタキシャル膜に多数のクラックが生じてしまい、広い膜状のエピタキシャル膜を得ることができない。   Further, when the method of Patent Document 1 is applied to an epitaxial film made of silicide as it is, many cracks are generated in the epitaxial film, and a wide film-like epitaxial film cannot be obtained.

このように、シリサイドからなるエピタキシャル膜を基板から分離する技術は現状確立されていない。   As described above, a technology for separating an epitaxial film made of silicide from a substrate has not been established.

そこで本発明の目的は、簡易に、かつクラックを抑制して、シリサイドからなるエピタキシャル膜を基板から分離する方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for separating an epitaxial film made of silicide from a substrate in a simple and suppressed manner.

本発明は、基板上にエピタキシャル成長されたエピタキシャル膜を、基板から分離するエピタキシャル膜の分離方法において、エピタキシャル膜はシリサイドであり、エピタキシャル膜は基板よりも4倍以上線膨張係数が大きく、基板上にエピタキシャル膜を形成した後、600〜800℃の温度で10〜60秒間、基板を熱処理することにより、線膨張係数差による剥離を基板とエピタキシャル膜との間に生じさせて、基板からエピタキシャル膜を分離させる、ことを特徴とするエピタキシャル膜の分離方法である。   The present invention relates to an epitaxial film separation method for separating an epitaxial film epitaxially grown on a substrate from the substrate, wherein the epitaxial film is silicide, and the epitaxial film has a linear expansion coefficient four times or more larger than that of the substrate, After the epitaxial film is formed, the substrate is heat-treated at a temperature of 600 to 800 ° C. for 10 to 60 seconds, thereby causing separation due to the difference in linear expansion coefficient between the substrate and the epitaxial film. It is the isolation | separation method of the epitaxial film characterized by making it isolate | separate.

基板には、シリサイドと格子整合する任意の材料を用いることができ、特にSiを用いるのがよい。基板の厚さは100〜1000μmとすることが望ましく、基板の直径は1〜25cmとすることが望ましい。基板からのエピタキシャル膜の剥離をより容易とし、面積の広いエピタキシャル膜を得るためである。より望ましい基板の厚さは300〜500μmであり、より望ましい基板の直径は5〜15cmである。   For the substrate, any material lattice-matched with silicide can be used, and Si is particularly preferable. The thickness of the substrate is desirably 100 to 1000 μm, and the diameter of the substrate is desirably 1 to 25 cm. This is to make it easier to peel the epitaxial film from the substrate and to obtain an epitaxial film having a large area. A more desirable substrate thickness is 300 to 500 μm, and a more desirable substrate diameter is 5 to 15 cm.

シリサイドは、金属とSiの化合物であり、BaSi2 、FeSi2 、CoSi2 、NiSi2 、TiSi2 、MnSi2 、Mg2 Si、SrSi2 、CaSi2 などである。特に本発明は、BaSi2 からなるエピタキシャル膜を分離するのに好適である。また、本発明にいうシリサイドは、金属サイトあるいはSiサイトの一部を他の元素で置き替えた化合物も含むものとする。たとえば、金属サイトをSr、Ca、Mgなどに置き替えることで、シリサイドのバンドギャップ制御をすることができる。また、導電型などの物性制御のために、エピタキシャル成長時に不純物がドープされていてもよい。たとえば、As、Sb、Biなどをドープしてもよい。 Silicide is a compound of metal and Si, and the like BaSi 2, FeSi 2, CoSi 2 , NiSi 2, TiSi 2, MnSi 2, Mg 2 Si, SrSi 2, CaSi 2. In particular, the present invention is suitable for separating the epitaxial film made of BaSi 2. The silicide referred to in the present invention includes a compound in which a part of the metal site or Si site is replaced with another element. For example, the band gap of silicide can be controlled by replacing the metal site with Sr, Ca, Mg, or the like. In addition, impurities may be doped during epitaxial growth in order to control physical properties such as conductivity type. For example, As, Sb, Bi, etc. may be doped.

本発明では、エピタキシャル膜の線膨張係数を、基板の線膨張係数の4倍以上とすることにより、熱処理時の基板からのエピタキシャル膜の剥離を容易としている。より望ましくは4〜8倍である。4倍未満では剥離が生じにくくなり、8倍を越えると、エピタキシャル膜にクラックが生じやすくなるため望ましくない。さらに望ましいのは5〜6倍である。   In the present invention, the epitaxial film is easily peeled off from the substrate during the heat treatment by setting the linear expansion coefficient of the epitaxial film to four or more times that of the substrate. More desirably, it is 4 to 8 times. If it is less than 4 times, peeling hardly occurs, and if it exceeds 8 times, cracks are likely to occur in the epitaxial film, which is not desirable. More desirable is 5 to 6 times.

エピタキシャル膜の厚さは、前記基板の厚さの0.1〜1%とすることが望ましい。この範囲であれば、クラックを生じさせずにエピタキシャル膜を分離することがより容易となるからである。さらに望ましくは0.3〜1%である。また、エピタキシャル膜の厚さは、0.3〜5μmの範囲とすることが望ましく、より望ましくは1〜3μmである。   The thickness of the epitaxial film is preferably 0.1 to 1% of the thickness of the substrate. This is because within this range, it becomes easier to separate the epitaxial film without causing cracks. More desirably, it is 0.3 to 1%. The thickness of the epitaxial film is preferably in the range of 0.3 to 5 μm, more preferably 1 to 3 μm.

エピタキシャル膜の形成方法は、RDE法、MBE法、CVD法、スパッタリング法、などを用いることができる。特に、RDE法を用いて薄膜をエピタキシャル成長させた後、MBE法を用いてエピタキシャル成長させることによって、高品質で平坦なエピタキシャル膜を得ることができる。   As a method for forming the epitaxial film, an RDE method, an MBE method, a CVD method, a sputtering method, or the like can be used. In particular, a high quality and flat epitaxial film can be obtained by epitaxially growing a thin film by using the RDE method and then epitaxially growing by using the MBE method.

また、エピタキシャル膜の成長温度は、500〜600℃とすることが望ましい。この温度範囲であれば、高品質で平坦なエピタキシャル膜を得ることができる。より望ましくは550〜580℃である。   Further, the growth temperature of the epitaxial film is desirably 500 to 600 ° C. Within this temperature range, a high quality and flat epitaxial film can be obtained. More desirably, the temperature is 550 to 580 ° C.

熱処理は、600〜800℃で、10〜60秒間行うことがより望ましい。この範囲であれば、よりエピタキシャル膜の剥離が容易になる。さらに望ましくは700〜800℃で20〜40秒間行うことである。加熱方法には、ヒータなどの熱伝導によって加熱する方式や、誘導加熱、マイクロ波加熱などの直接基板を加熱する方式のいずれをも用いることができる。特にフラッシュランプ加熱を用いるのがよい。加熱速度は10〜50℃/secとすることが望ましい。10℃/secより遅いと剥離が生じにくくなり、50℃/secよりも速いとクラックが生じやすくなるためである。より望ましくは30〜50℃/sec、さらに望ましくは30〜40℃/secである。また、熱処理雰囲気は、Arなどの希ガス雰囲気とすることが望ましい。   The heat treatment is more preferably performed at 600 to 800 ° C. for 10 to 60 seconds. If it is this range, peeling of an epitaxial film will become easier. More desirably, it is performed at 700 to 800 ° C. for 20 to 40 seconds. As a heating method, any of a method of heating by heat conduction such as a heater and a method of directly heating the substrate such as induction heating or microwave heating can be used. It is particularly preferable to use flash lamp heating. The heating rate is desirably 10 to 50 ° C./sec. This is because if it is slower than 10 ° C./sec, peeling hardly occurs, and if it is faster than 50 ° C./sec, cracks are likely to occur. More preferably, it is 30-50 degreeC / sec, More preferably, it is 30-40 degreeC / sec. The heat treatment atmosphere is preferably a rare gas atmosphere such as Ar.

冷却は、自然放熱によるものとしてもよいし、冷却した固体に接触させる、冷却した液体に付ける、冷えたガス雰囲気中に置くなどして冷却してもよい。ただし、冷却速度は30〜50℃/secとすることが望ましい。この範囲であれば、エピタキシャル膜にクラックが生じるのを抑制しつつ冷却することができる。   The cooling may be performed by natural heat dissipation, or may be performed by contacting with a cooled solid, attaching to a cooled liquid, or placing in a cooled gas atmosphere. However, the cooling rate is desirably 30 to 50 ° C./sec. If it is this range, it can cool, suppressing that a crack arises in an epitaxial film.

また、RTA(rapid thermal annealing)などの急速加熱冷却する方法によって熱処理をおこなってもよい。   Further, the heat treatment may be performed by a rapid heating and cooling method such as RTA (rapid thermal annealing).

また、エピタキシャル膜の厚さをx(nm)、熱処理の温度をy(℃)、熱処理時間を10〜60秒として、xとyは、y≦−140・log10x+1120、を満たすようにすることが望ましい。この範囲であれば、クラックをより防止することができる。 Further, the thickness of the epitaxial film is x (nm), the temperature of the heat treatment is y (° C.), the heat treatment time is 10 to 60 seconds, and x and y satisfy y ≦ −140 · log 10 x + 1120. It is desirable. If it is this range, a crack can be prevented more.

本発明によれば、犠牲層を用いることなく、基板からシリサイドであるエピタキシャル膜を簡易に分離することができる。また、エピタキシャル膜のクラックを抑制して分離することができる。   According to the present invention, an epitaxial film made of silicide can be easily separated from a substrate without using a sacrificial layer. Moreover, it can isolate | separate, suppressing the crack of an epitaxial film.

実施例1のエピタキシャル膜2転写方法の工程を示した図。FIG. 5 shows steps of an epitaxial film 2 transfer method according to the first embodiment. 転写したエピタキシャル膜2を撮影した写真。A photograph of the transferred epitaxial film 2 taken. エピタキシャル膜2の光励起キャリアの減衰挙動を示したグラフ。The graph which showed the attenuation | damping behavior of the photoexcited carrier of the epitaxial film. クラック発生の、エピタキシャル膜2の厚さ依存性、および熱処理温度依存性を示した図。The figure which showed the thickness dependence of the epitaxial film 2, and the heat treatment temperature dependence of crack generation.

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。   Specific examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the examples.

Si基板1上のBaSi2 からなるエピタキシャル膜2を、Si基板1から分離して別のガラス基板5に転写する方法について、図1を参照に以下に説明する。 A method of transferring the epitaxial film 2 made of BaSi 2 on the Si substrate 1 from the Si substrate 1 and transferring it to another glass substrate 5 will be described below with reference to FIG.

まず、(111)面を主面とし、厚さ500μmのSiからなるSi基板1を用意した。そして、Si基板1をMBE装置に導入し、サーマルクリーニングを行うことで表面の保護酸化膜を除去した。   First, a Si substrate 1 made of Si having a (111) plane as a main surface and a thickness of 500 μm was prepared. Then, the Si substrate 1 was introduced into the MBE apparatus, and the surface protective oxide film was removed by performing thermal cleaning.

[成膜工程]
次に、BaSi2 からなるエピタキシャル膜2をSi基板1上にエピタキシャル成長させた。成長方法は、まずRDE(reactive deposition epitaxy)法によって数十nmの厚さエピタキシャル成長させた後、MBE法によってエピタキシャル成長させた。成長温度は500〜600℃とした。エピタキシャル膜2の厚さは1.5μmであった。RDE法では、蒸着源としてBaのみを用い、Si基板1のSiと、Si基板1表面に蒸着したBaとを反応させることでBaSi2 を生成する。Baの蒸着レートは10nm/minとした。MBE法では、蒸着源としてBaとSiの双方を用いる。Baの蒸着レートは1.2nm/min、Siの蒸着レートは0.8nm/minとした。また、エピタキシャル成長時の真空度は10-7Torrのオーダーとした。このエピタキシャル膜2は、成長軸方向(すなわちSi基板1主面に垂直な方向)がa軸で揃った、3種類の異なるドメインが混在した結晶であった。また、上記のように、RDE法によって成長させた後にMBE法を用いて成長させる2段階の成長方法によって成長させたエピタキシャル膜2は、高品質で平坦であった。
[Film formation process]
Next, an epitaxial film 2 made of BaSi 2 was epitaxially grown on the Si substrate 1. As a growth method, first, epitaxial growth was performed by MBE after epitaxial growth of several tens of nm by RDE (reactive deposition epitaxy) method. The growth temperature was 500 to 600 ° C. The thickness of the epitaxial film 2 was 1.5 μm. In the RDE method, only Ba is used as an evaporation source, and BaSi 2 is generated by reacting Si on the Si substrate 1 with Ba evaporated on the surface of the Si substrate 1. The deposition rate of Ba was 10 nm / min. In the MBE method, both Ba and Si are used as vapor deposition sources. The deposition rate of Ba was 1.2 nm / min, and the deposition rate of Si was 0.8 nm / min. Further, the degree of vacuum during epitaxial growth was set to the order of 10 −7 Torr. The epitaxial film 2 was a crystal in which three different domains were mixed, with the growth axis direction (that is, the direction perpendicular to the main surface of the Si substrate 1) aligned with the a axis. Further, as described above, the epitaxial film 2 grown by the two-stage growth method grown by the MBE method after being grown by the RDE method was high quality and flat.

[熱処理工程]
次に、Si基板1をMBE装置から取り出し、加熱装置に搬入した。そして、アルゴンガス雰囲気下で、600〜800℃、10〜60秒間、熱処理をした。加熱速度は30〜50℃/secとした。
[Heat treatment process]
Next, the Si substrate 1 was taken out from the MBE apparatus and carried into a heating apparatus. And it heat-processed for 600 to 800 degreeC and 10 to 60 second in argon gas atmosphere. The heating rate was 30 to 50 ° C./sec.

[冷却工程]
その後、自然放熱によって室温まで冷却した。自然放熱による冷却速度は30〜50℃/secである。
[Cooling process]
Then, it cooled to room temperature by natural heat dissipation. The cooling rate by natural heat dissipation is 30 to 50 ° C./sec.

ここで、Siの線膨張係数は、2.6×10-6(1/K)、BaSi2 の線膨張係数は、14.8×10-6(1/K)(いずれも298Kにおける値)であり、BaSi2 の線膨張係数はSiの5.7倍である。このように線膨張係数の違いが大きいために、上記熱処理において、エピタキシャル膜2には平面方向に強い応力がかかり、Si基板1とエピタキシャル膜2との界面において接合力が弱まる。そして冷却中、応力を緩和しようとして全面に剥離を生じる。また、熱処理温度を600〜800℃で10〜60秒間としているため、エピタキシャル膜2にクラックが発生するのを抑制しつつ、剥離を生じさせることができる。また、加熱速度を10℃/sec以上としているため、剥離が生じづらいことはなく、50℃/sec以下としているため、エピタキシャル膜2にクラックも発生しづらい。 Here, the linear expansion coefficient of Si is 2.6 × 10 −6 (1 / K), and the linear expansion coefficient of BaSi 2 is 14.8 × 10 −6 (1 / K) (both values at 298K). And the linear expansion coefficient of BaSi 2 is 5.7 times that of Si. Since the difference in coefficient of linear expansion is thus large, a strong stress is applied to the epitaxial film 2 in the plane direction in the heat treatment, and the bonding force is weakened at the interface between the Si substrate 1 and the epitaxial film 2. During cooling, peeling occurs on the entire surface to relieve stress. Moreover, since the heat treatment temperature is set to 600 to 800 ° C. for 10 to 60 seconds, peeling can be caused while suppressing the occurrence of cracks in the epitaxial film 2. Further, since the heating rate is set to 10 ° C./sec or more, peeling does not easily occur, and since the heating rate is set to 50 ° C./sec or less, cracks are hardly generated in the epitaxial film 2.

次に、Si基板1を加熱装置から取り出し、エピタキシャル膜2表面に粘着テープ3を貼り合わせ(図1(b))、粘着テープ3を引っ張り上げてSi基板1から粘着テープ3ごとエピタキシャル膜2を引き剥がした(図1(c))。これにより、Si基板1から広い面積のエピタキシャル膜2を分離することができた。なお、熱処理の条件、Si基板1とエピタキシャル膜2の厚さなどの条件によっては、熱処理工程においてエピタキシャル膜2がSi基板1から完全に剥離しない場合もあるが、剥離しない領域はごく一部の微小な領域であり、界面での接合力が弱まっていることもあって、粘着テープ3による物理的な力によって容易に全面が剥離し、エピタキシャル膜2を分離することができる。   Next, the Si substrate 1 is taken out from the heating device, and the adhesive tape 3 is bonded to the surface of the epitaxial film 2 (FIG. 1 (b)). It was peeled off (FIG. 1 (c)). As a result, the epitaxial film 2 having a large area can be separated from the Si substrate 1. The epitaxial film 2 may not be completely separated from the Si substrate 1 in the heat treatment step depending on conditions such as the heat treatment conditions and the thicknesses of the Si substrate 1 and the epitaxial film 2, but only a small part of the region is not peeled off. Since it is a very small region and the bonding force at the interface is weakened, the entire surface can be easily peeled off by the physical force of the adhesive tape 3 and the epitaxial film 2 can be separated.

その後、ガラスからなるガラス基板4を用意し、ガラス基板4表面に接着材5を配置し、その接着材5上にエピタキシャル膜2を貼り合わせるとともに、粘着テープ3をガラス基板4に貼り合わせた(図1(d))。接着材5は、エポキシ樹脂等の接着剤、両面テープなどである。   Then, the glass substrate 4 which consists of glass was prepared, the adhesive material 5 was arrange | positioned on the glass substrate 4, the epitaxial film 2 was bonded together on the adhesive material 5, and the adhesive tape 3 was bonded together to the glass substrate 4 ( FIG. 1 (d)). The adhesive 5 is an adhesive such as an epoxy resin, a double-sided tape, or the like.

以上により、広い面積(たとえば1cm2 以上の面積)のエピタキシャル膜2を、簡便に、Si基板1からガラス基板4に転写することができた。 As described above, the epitaxial film 2 having a large area (for example, an area of 1 cm 2 or more) could be easily transferred from the Si substrate 1 to the glass substrate 4.

図2は、エピタキシャル膜2の厚さを1170nmとした場合の、転写後のエピタキシャル膜2を撮影した写真である。およそ1cm角の黒色部分がエピタキシャル膜2であり、その下の円形の透明な部分がガラス基板4である。広い膜状のBaSi2 からなるエピタキシャル膜2を、ガラス基板4上に転写できていることが見て取れる。 FIG. 2 is a photograph of the transferred epitaxial film 2 when the thickness of the epitaxial film 2 is 1170 nm. A black portion of about 1 cm square is the epitaxial film 2, and a circular transparent portion below it is the glass substrate 4. It can be seen that the epitaxial film 2 made of a wide film of BaSi 2 has been transferred onto the glass substrate 4.

図3は、実施例1によってSi基板1から分離したエピタキシャル膜2と、Si基板1に成長させたままで分離していない状態のエピタキシャル膜2(図3中において比較例1)について、それぞれ光励起キャリアの減衰挙動を示したグラフである。測定方法は、波長350nmのレーザー光を用いたμ−PCD法である。また、エピタキシャル膜2の分離工程における熱処理は800℃で30秒間行い、エピタキシャル膜2の厚さは1.17μmとした。   FIG. 3 shows photoexcited carriers for the epitaxial film 2 separated from the Si substrate 1 in Example 1 and the epitaxial film 2 grown on the Si substrate 1 and not separated (Comparative Example 1 in FIG. 3). It is the graph which showed the attenuation | damping behavior of. The measurement method is a μ-PCD method using laser light having a wavelength of 350 nm. The heat treatment in the separation step of the epitaxial film 2 was performed at 800 ° C. for 30 seconds, and the thickness of the epitaxial film 2 was 1.17 μm.

図3のように、分離したエピタキシャル膜2と、Si基板1に成長させたままの状態のエピタキシャル膜2とでは、挙動がおおよそ一致していることがわかった。したがって、実施例1の方法によってエピタキシャル膜2をSi基板1から分離したとしても、エピタキシャル膜2の結晶品質にはなんら影響を与えていないことがわかった。   As shown in FIG. 3, it was found that the behaviors of the separated epitaxial film 2 and the epitaxial film 2 as grown on the Si substrate 1 are approximately the same. Therefore, it was found that even if the epitaxial film 2 was separated from the Si substrate 1 by the method of Example 1, the crystal quality of the epitaxial film 2 was not affected at all.

図4は、エピタキシャル膜2のクラック発生について、エピタキシャル膜2の厚さと、熱処理温度の影響を調べた結果を示した図である。熱処理時間は30秒とした。図4中、丸のプロットはエピタキシャル膜2にクラックの発生がなかったものであり、四角のプロットはクラックの発生があったものである。   FIG. 4 is a diagram showing the results of examining the influence of the thickness of the epitaxial film 2 and the heat treatment temperature on the occurrence of cracks in the epitaxial film 2. The heat treatment time was 30 seconds. In FIG. 4, circled plots are those in which no crack was generated in the epitaxial film 2, and square plots were those in which cracks were generated.

図4のように、熱処理温度が低いほど、またはエピタキシャル膜2の厚さが薄いほど、エピタキシャル膜2にクラックが生じづらくなることがわかった。また、図3のように、クラックが生じるか生じないかの境界は、エピタキシャル膜2の厚さをx(nm)、熱処理温度をy(℃)として、y=−140・log10x+1120の直線上であることが推察され、x、yが、y≦−140・log10x+1120を満たす範囲であれば、クラックは生じていない。なお、図4は熱処理時間を30秒とした結果であるが、熱処理時間が10〜60秒であれば、同様の結果になると推察される。 As shown in FIG. 4, it was found that the lower the heat treatment temperature or the thinner the epitaxial film 2, the harder cracking occurs in the epitaxial film 2. Further, as shown in FIG. 3, the boundary of whether or not a crack occurs is a straight line of y = −140 · log 10 x + 1120, where the thickness of the epitaxial film 2 is x (nm) and the heat treatment temperature is y (° C.). Assuming that the above is true, if x and y are in a range satisfying y ≦ −140 · log 10 x + 1120, no crack is generated. FIG. 4 shows the result when the heat treatment time is 30 seconds, but it is assumed that the same result is obtained when the heat treatment time is 10 to 60 seconds.

[変形例]
なお、実施例1ではBaSi2 を成長させる基板として(111)面を主面とするSiからなるSi基板1を用いたが、BaSi2 と格子整合してエピタキシャル成長させることが可能であって、エピタキシャル膜2の線膨張係数が基板の4倍以上であるような任意の材料を基板に用いることができる。たとえば、SiCなどを用いることができる。また、Si基板1は直径が1〜25cmのものを用いることが好ましい。エピタキシャル膜2の剥離が容易であり、また面積の広いエピタキシャル膜2を得ることができるためである。より望ましいのは1〜15cmであり、さらに望ましくは5〜10cmである。
[Modification]
In Example 1, the Si substrate 1 made of Si having the (111) plane as the principal surface was used as the substrate on which BaSi 2 is grown. However, it can be epitaxially grown in lattice matching with BaSi 2, and is epitaxially grown. Any material having a linear expansion coefficient of the film 2 that is four times or more that of the substrate can be used for the substrate. For example, SiC can be used. The Si substrate 1 preferably has a diameter of 1 to 25 cm. This is because the epitaxial film 2 can be easily peeled off and the epitaxial film 2 having a large area can be obtained. It is more preferably 1 to 15 cm, and further preferably 5 to 10 cm.

また、実施例1では、エピタキシャル膜2としてBaSi2 を成長させているが、エピタキシャル膜2の線膨張係数がSi基板1の4倍以上であるような他のシリサイドでもよい。たとえば、FeSi2 、CoSi2 、NiSi2 、TiSi2 、MnSi2 、Mg2 Si、SrSi2 、CaSi2 などを成長させてもよい。また、それらシリサイドの金属サイトあるいはSiサイトを、他の元素で置き替えた化合物であってもよい。たとえば、BaSi2 のBaを10〜50%、Sr、Ca、Mgなどで置換したものであってもよい。このような置換によってシリサイドのバンドギャップを制御することができ、エピタキシャル膜2を太陽電池に用いる場合にバンドギャップを最適化することができる。また、伝導型などの物性を制御するために不純物がドープされていてもよい。なお、BaSi2 はアンドープではn型を示す。 In Example 1, BaSi 2 is grown as the epitaxial film 2, but other silicides whose linear expansion coefficient of the epitaxial film 2 is four times or more that of the Si substrate 1 may be used. For example, FeSi 2, CoSi 2, NiSi 2, TiSi 2, MnSi 2, Mg 2 Si, SrSi 2, CaSi 2 , etc. may be allowed to grow. Further, a compound in which the metal site or Si site of the silicide is replaced with another element may be used. For example, BaSi 2 Ba may be substituted with 10 to 50%, Sr, Ca, Mg, or the like. By such substitution, the band gap of silicide can be controlled, and the band gap can be optimized when the epitaxial film 2 is used in a solar cell. Further, impurities may be doped to control physical properties such as conductivity type. BaSi 2 is n-type when undoped.

また、Si基板1以外の基板を用い、エピタキシャル膜2としてBaSi2 以外を成長させる場合においても、エピタキシャル膜の線膨張係数は、基板の線膨張係数の4倍以上とすることが望ましい。このような範囲であれば、基板からのエピタキシャル膜の剥離を容易に行うことができ、広い膜状のエピタキシャル膜を単離することができる。より望ましくは4〜8倍、さらに望ましくは5〜6倍である。 Even when a substrate other than the Si substrate 1 is used and other than BaSi 2 is grown as the epitaxial film 2, the linear expansion coefficient of the epitaxial film is desirably four times or more the linear expansion coefficient of the substrate. Within such a range, the epitaxial film can be easily detached from the substrate, and a wide film-like epitaxial film can be isolated. More preferably 4 to 8 times, and even more preferably 5 to 6 times.

また、実施例1ではSi基板1の厚さを500μm、エピタキシャル膜2の厚さを1.5μmとしたが、Si基板1およびエピタキシャル膜2の厚さはこれに限るものではない。ただし、エピタキシャル膜2の厚さは、Si基板1の厚さの0.1〜1%とすることが望ましい。エピタキシャル膜2のクラックを抑制しつつSi基板1から剥離することを容易とするためである。さらに望ましくは0.3〜1%とすることである。   In Example 1, the thickness of the Si substrate 1 is 500 μm and the thickness of the epitaxial film 2 is 1.5 μm. However, the thickness of the Si substrate 1 and the epitaxial film 2 is not limited to this. However, the thickness of the epitaxial film 2 is desirably 0.1 to 1% of the thickness of the Si substrate 1. This is to facilitate peeling from the Si substrate 1 while suppressing cracks in the epitaxial film 2. More preferably, it is 0.3 to 1%.

また、実施例1では、Si基板1上にRDE法によって薄膜をエピタキシャル成長させた後、MBE法を用いてさらにエピタキシャル成長させているが、RDE法のみ、あるいはMBE法のみを用いてエピタキシャル膜2を成長させてもよい。もちろん、RDE法やMBE法以外のエピタキシャル成長方法、たとえばCVD法、スパッタリング法などを用いてもよい。   In Example 1, a thin film is epitaxially grown on the Si substrate 1 by the RDE method, and then further epitaxially grown using the MBE method. However, the epitaxial film 2 is grown using only the RDE method or only the MBE method. You may let them. Of course, an epitaxial growth method other than the RDE method or the MBE method, such as a CVD method or a sputtering method, may be used.

また、実施例1では、エピタキシャル膜2の成長温度を500〜600℃としているが、これに限るものではない。ただし、成長温度をこの範囲とすることで、高品質で平坦なエピタキシャル膜を得ることができる。より望ましくは550〜580℃である。   Moreover, in Example 1, although the growth temperature of the epitaxial film 2 is 500-600 degreeC, it does not restrict to this. However, by setting the growth temperature within this range, a high quality and flat epitaxial film can be obtained. More desirably, the temperature is 550 to 580 ° C.

また、熱処理の条件は実施例1に示したものに限るものではない。実施例1では、熱処理雰囲気をArとしたが、SiやBaと反応性のないガス雰囲気中で行えばよい。たとえば、He、Ne、Kr等のAr以外の希ガスや、窒素などの不活性ガスを用いることができる。また、実施例1では、熱処理温度を600〜800℃、熱処理時間を10〜60秒間としているが、より望ましいのは熱処理温度を700〜800℃、熱処理時間を20〜40秒間とすることである。さらに望ましくは750〜800℃、30〜40秒間である。また、加熱方式は、ヒータなどによって間接的に加熱する方式や、誘導加熱、マイクロ波加熱などによって直接加熱する方式を用いることができる。特に、フラッシュランプ加熱によって加熱することが好ましい。また、実施例1では、加熱速度は30〜50℃/secとしたが30〜40℃/secとすることがより望ましい。   Further, the heat treatment conditions are not limited to those shown in the first embodiment. In Example 1, the heat treatment atmosphere is Ar, but it may be performed in a gas atmosphere that is not reactive with Si or Ba. For example, a rare gas other than Ar, such as He, Ne, or Kr, or an inert gas such as nitrogen can be used. In Example 1, the heat treatment temperature is set to 600 to 800 ° C. and the heat treatment time is set to 10 to 60 seconds. More preferably, the heat treatment temperature is set to 700 to 800 ° C. and the heat treatment time is set to 20 to 40 seconds. . More desirably, the temperature is 750 to 800 ° C. and 30 to 40 seconds. As a heating method, a method of heating indirectly by a heater or the like, or a method of heating directly by induction heating, microwave heating, or the like can be used. In particular, it is preferable to heat by flash lamp heating. Moreover, in Example 1, although the heating rate was 30-50 degree-C / sec, it is more desirable to set it as 30-40 degree-C / sec.

また、熱処理後の冷却方法についても、実施例1に自然放熱によるものに限るものではない。冷却した固体に接触させたり、冷却した水溶液等の液体に浸けてもよいし、冷却したガス雰囲気中に置くことで冷却してもよい。ただし、冷却速度は30〜50℃/secとすることが望ましい。この範囲であれば、エピタキシャル膜2のクラックを抑制しつつ低下させることができる。   Further, the cooling method after the heat treatment is not limited to that by natural heat dissipation in Example 1. It may be brought into contact with a cooled solid, immersed in a liquid such as a cooled aqueous solution, or cooled by being placed in a cooled gas atmosphere. However, the cooling rate is desirably 30 to 50 ° C./sec. If it is this range, it can reduce, suppressing the crack of the epitaxial film 2. FIG.

また、実施例1における熱処理において、RTAなどの急速加熱冷却する方法を用いてもよい。   Further, in the heat treatment in Example 1, a rapid heating and cooling method such as RTA may be used.

また、実施例1では、エピタキシャル膜2を粘着テープ3によってSi基板1から引き剥がしているが、他の物理的、機械的な方法によって分離してもよい。たとえば、エピタキシャル膜2を他の基板に直接接着し、Si基板1に機械的な衝撃を加えることで、エピタキシャル膜2を引き剥がしてもよい。   Further, in Example 1, the epitaxial film 2 is peeled off from the Si substrate 1 by the adhesive tape 3, but may be separated by other physical and mechanical methods. For example, the epitaxial film 2 may be peeled off by directly bonding the epitaxial film 2 to another substrate and applying a mechanical impact to the Si substrate 1.

本発明により得られるバリウムシリサイドなどのエピタキシャル膜は、薄膜太陽電池などの材料とすることができる。   An epitaxial film such as barium silicide obtained by the present invention can be used as a material for a thin film solar cell.

1:Si基板
2:エピタキシャル膜
3:粘着テープ
4:ガラス基板
5:接着材
1: Si substrate 2: Epitaxial film 3: Adhesive tape 4: Glass substrate 5: Adhesive

Claims (9)

基板上にエピタキシャル成長されたエピタキシャル膜を、前記基板から分離するエピタキシャル膜の分離方法において、
前記エピタキシャル膜はシリサイドであり、
前記エピタキシャル膜は前記基板よりも4倍以上線膨張係数が大きく、
前記基板上に前記エピタキシャル膜を形成した後、600〜800℃の温度で10〜60秒間、前記基板を熱処理することにより、線膨張係数差による剥離を前記基板と前記エピタキシャル膜との間に生じさせて、前記基板から前記エピタキシャル膜を分離させる、
ことを特徴とするエピタキシャル膜の分離方法。
In an epitaxial film separation method for separating an epitaxial film epitaxially grown on a substrate from the substrate,
The epitaxial film is silicide;
The epitaxial film has a linear expansion coefficient that is at least four times greater than the substrate,
After forming the epitaxial film on the substrate, the substrate is heat-treated at a temperature of 600 to 800 ° C. for 10 to 60 seconds, thereby causing separation due to a difference in linear expansion coefficient between the substrate and the epitaxial film. And separating the epitaxial film from the substrate,
An epitaxial film separation method characterized by the above.
前記基板はSi基板であることを特徴とする請求項1に記載のエピタキシャル膜の形成方法。   The method for forming an epitaxial film according to claim 1, wherein the substrate is a Si substrate. 前記シリサイドは、BaSi2 であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエピタキシャル膜の分離方法。 The method for separating an epitaxial film according to claim 1, wherein the silicide is BaSi 2 . 前記エピタキシャル膜は、RDE法によってエピタキシャル成長させた後、MBE法によってエピタキシャル成長させることによって形成することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のエピタキシャル膜の分離方法。   4. The method for separating an epitaxial film according to claim 1, wherein the epitaxial film is formed by epitaxial growth by an RDE method and then epitaxial growth by an MBE method. 5. 前記エピタキシャル膜は、500〜600℃で成長させることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のエピタキシャル膜の分離方法。   5. The method for separating an epitaxial film according to claim 1, wherein the epitaxial film is grown at 500 to 600 ° C. 6. 前記エピタキシャル膜の厚さをx(nm)、前記熱処理の温度をy(℃)、熱処理時間を10〜60秒間として、xとyは、y≦−140・log10x+1120、を満たすことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のエピタキシャル膜の分離方法。 The thickness of the epitaxial film is x (nm), the temperature of the heat treatment is y (° C.), the heat treatment time is 10 to 60 seconds, and x and y satisfy y ≦ −140 · log 10 x + 1120. The method for separating an epitaxial film according to any one of claims 1 to 4. 前記エピタキシャル膜の厚さは、前記基板の厚さの0.1〜1%であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のエピタキシャル膜の分離方法。   The thickness of the said epitaxial film is 0.1 to 1% of the thickness of the said board | substrate, The isolation | separation method of the epitaxial film of any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. 冷却後、前記エピタキシャル膜に粘着テープを張り付けて前記基板からエピタキシャル膜を剥がし、他の基板にエピタキシャル膜を張り付けることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のエピタキシャル膜の分離方法。   The epitaxial film according to any one of claims 1 to 7, wherein after cooling, an adhesive tape is attached to the epitaxial film, the epitaxial film is peeled off from the substrate, and an epitaxial film is attached to another substrate. Membrane separation method. 前記基板の直径は、1〜25cmであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のエピタキシャル膜の分離方法。   The method for separating an epitaxial film according to claim 1, wherein the substrate has a diameter of 1 to 25 cm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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