JP2015515151A - 負のジュールトムソン係数を有するガス雰囲気で接合するプロセス - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、接合フロントの速度が、欠陥の数に影響を与える要因として明らかにされており、この速度の低減は欠陥の数に対して有益な効果を有している。この目的を達成するために、特に、この基板の一方及び/又は他方の表面状態の処理によって、特に加熱によって、この速度を制御する種々の技術が提案されている(国際公開第2003/123456号)。また、接合フロントの速度を低減する目的で、接合時に、接合フロントの開始点の方向にガス噴射、随意的に高温ガス噴射を与えることが提案されている(欧州公開第2963157号)。しかしながら、これらの処理は、実際に接合速度の低減を引き起こすことができるが、同時に付着エネルギーが低下する可能性があり、これは特定の用途に悪影響を及ぼす場合がある。接合フロントの速度と付着エネルギーとの間の関係は、例えば、Rieutord et al. Dynamics of abonding front, Physical Review Letters, vol. 94, pp. 236101, 2005に記載されている。
(a)接合される基板の表面を密接に接触させる段階と、
(b)接合フロントを基板の間に伝播させる段階と、
を含み、段階(b)の間、基板を、温度及び圧力において負のジュールトムソン係数を示すガス雰囲気中に保持することを特徴とする。
第1に、以下の実施例に示すように、分子付着よる接合の間に本発明よるガス雰囲気を使用することで、接合される基板の端部に沿ったエッジボイド又はバブル欠陥の出現を低減することが可能になる。
(c)前記半導体材料の少なくとも1つの薄層(13)を含む転写される部分を備え、第1の接合面(15)を呈するドナー基板(A)を利用可能にすると共に、第2の接合面(15’)を呈する受取り基板(B)を利用可能にする段階と、
(d)第1の表面(15)と第2の表面(15’)を分子付着によって接合させる段階と、
(e)前記受取り基板(B)に接合された部分から、ドナー基板(A)の残りの部分を除去する段階と、
を含み、分子付着によって接合させる段階(d)は、前述のプロセスによって実行されることを特徴とする。
別途指示されない限り、表現「備える」は、「少なくとも1つを備える」と解釈する必要がある。
前述のように、本発明による基板の接合は、ガス雰囲気の温度及び圧力において、特に、−0.01K/barに等しいか又はそれ以下、特に−0.05K/barに等しいか又はそれ以下の負のジュールトムソン係数を呈するガス雰囲気中で行われる。
本発明による接合プロセスは、従来から用いられている分子付着によって接合を行う段階を含む。詳細には、最初に接合される各基板の表面を密接に接触させ、次に、各基板の間の接合フロントの伝播によって接合を行う。
本発明のプロセスは、分子付着による接合と互換性のある任意のタイプの材料、特に例えば石英及びガラスといった絶縁材料、例えばケイ素、ゲルマニウム等の半導体材料の組み立てに適用できる。
接合される前記基板の表面は、密接に接触される前に、例えば、研磨、洗浄、親水性/疎水性処理等の分子付着の促進を意図した1つ又はそれ以上の表面処理段階にさらされる。
これらの処理は、接合される2つの表面の一方に行ってもよいし、実際には接合される両面に行ってもよい。
−RCAタイプの洗浄、つまり、粒子及び炭化水素の除去に適したSC1槽(NH4OH、H2O2、H2O)と、金属汚染物の除去に適したSC2槽(HCl、H2O2、H2O)との組み合わせ
−有機汚染物の除去に適したオゾン(O3)溶液を用いた洗浄、
−硫酸と過酸化水素の混合物(SPM(硫酸−過酸化水素混合)溶液として知られている)を含む溶液を用いた洗浄、
である。
前述のように、本発明のプロセスによる接合フロントの伝播に関する段階(b)は、特定のガス雰囲気で行う。
特定の実施形態によれば、本発明による接合プロセスは、SeOI構造、特にSOI構造といった、受取り基板上に半導体材料で作られている薄層構造を形成するためのプロセスに用いられる。
(c)前記半導体材料の少なくとも1つの薄層を含む転写される部分を備え、第1の接合面を呈するドナー基板を利用可能にすると共に、第2の接合面を呈する受取り基板を利用可能にする段階と、
(d)第1の表面と第2の表面を分子付着によって接合させる段階と、
(e)前記受取り基板に接合された部分から、ドナー基板の残りの部分を除去する段階と、
を含み、分子付着によって接合させる段階(d)は、前述の本発明によるガス雰囲気中で行うことを特徴とする。
酸化ケイ素層を担持して第1の接合面を定める第1のケイ素ウエハと、第2の接合面を定める第2のケイ素ウエハとの間で分子付着による接合を実行した。各ウエハは直径1インチ(2.54cm)から450mmの円形プレートレットの形態である。
1.空気
2.窒素
3.アルゴン
4.ヘリウム
であった。
赤外線カメラ又は超音波顕微鏡を利用した接合界面の観察により、空気、窒素、又はアルゴン雰囲気の場合にプレートの端部に沿ってエッジボイド又はバブルの存在が明らかになった。
13 ケイ素薄層
15 表面
15’ 表面
16 マイクロキャビティ層
Claims (13)
- 分子付着によって2つの基板を接合するプロセスであって、少なくとも、
(a)接合される前記基板の表面を密接に接触させる段階と、
(b)接合フロントを前記基板の間に伝播させる段階と、
を含み、
段階(b)の間、前記基板を、ガス雰囲気中に保持し、前記ガス雰囲気は、前記ガス雰囲気の温度及び圧力において負のジュールトムソン係数を示すことを特徴とするプロセス。 - 前記接合フロントの伝播は、前記2つの並置された基板によって形成された組立体の複数の外面の少なくとも1つに、少なくとも1つの圧力点を加えることによって開始される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記雰囲気は、ガス又はガス混合物から成り、前記ガス又はガス混合物は、前記雰囲気の温度及び圧力において負のジュールトムソン係数を示す、請求項1又は2に記載のプロセス。
- 前記雰囲気は、前記雰囲気の温度及び圧力において負のジュールトムソン係数を示すような割合で、(i)前記雰囲気の温度及び圧力において負のジュールトムソン係数を示す1つ又はそれ以上のガス、及び(ii)前記雰囲気の温度及び圧力において正のジュールトムソン係数を示す1つ又はそれ以上のガスを含む混合物で形成される、請求項1から3のいずれかに記載のプロセス。
- 段階(b)は、大気温度及び大気圧で実行される、請求項1から4のいずれかに記載のプロセス。
- 前記雰囲気は、ヘリウム、ネオン、及び水素から選択された1つ又はそれ以上のガスを含む、請求項5に記載のプロセス。
- 前記雰囲気は、ヘリウム、ネオン、及び水素から選択された1つ又はそれ以上のガスから形成される、請求項5又は6に記載のプロセス。
- 前記雰囲気は、大気温度及び大気圧において負のジュールトムソン係数を示すような割合で、(i)ヘリウム、ネオン、及び水素から選択された1つ又はそれ以上のガス、及び(ii)特に、窒素、酸素、及びアルゴンから選択され、大気温度及び大気圧において正のジュールトムソン係数を示す1つ又はそれ以上のガスを含む混合物で形成される、請求項5又は6に記載のプロセス。
- 前記雰囲気は、大気温度及び大気圧において負のジュールトムソン係数を示すような割合で、(i)ヘリウム、ネオン、及び水素から選択された1つ又はそれ以上のガス及び(ii)空気を含む混合物から形成される、請求項1から8のいずれかに記載のプロセス。
- 前記基板の接合される前記表面の一方、さらに両方の表面は、前記段階(a)の前に、研磨、浄化、及び/又は親水性又は疎水性処理等の、特に分子付着を促進するための1つ又はそれ以上の表面処理段階を受ける、請求項1から9のいずれかに記載のプロセス。
- 前記圧力点は、前記2つの並置された基板の少なくとも1つの前記露出面の周縁部に加えられる、請求項2から10のいずれかに記載のプロセス。
- 基板上に半導体材料、特にケイ素で作られた薄層(13)を含む構造体を形成するプロセスであって、少なくとも、
(c)前記半導体材料の少なくとも1つの薄層(13)を含む転写される部分を備え、第1の接合面(15)を呈するドナー基板(A)を利用可能にすると共に、第2の接合面(15’)を呈する受取り基板(B)を利用可能にする段階と、
(d)前記第1の表面(15)と前記第2の表面(15’)を分子付着によって接合させる段階と、
(e)前記受取り基板(B)に接合された部分から、前記ドナー基板(A)の残りの部分を除去する段階と、
を含み、
前記接合させる段階(d)は、請求項1から11のいずれかに記載のプロセスによって実行されることを特徴とするプロセス。 - 前記転写される部分は、前記薄層に加えて、他の材料層(12)、特に酸化ケイ素を含み、前記他の材料層(12)は前記第1の接合面(15)を呈する、請求項1から12のいずれかに記載のプロセス。
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