JP2015525964A - 層を転写するためのプロセス - Google Patents
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Abstract
本転写プロセスは、以下のステップ、（ａ）ドナー基板（２）及び支持基板（３）を準備するステップ、（ｂ）ドナー基板（２）中に脆化領域（４）を形成するステップ、（ｃ）ドナー基板（２）の第１の部分（１）と支持基板（３）との間にボンディング層（５）と呼ばれるものを形成するステップ、（ｄ）ドナー基板（２）を支持基板（３）と組み立てるステップを含み、以下のステップを含むという点で注目に値する。（ｅ）所定の電力密度での曝露時間の間、脆化領域（４）の一部（４０）を電磁波照射（６）に連続して曝露するステップであって、曝露時間は、支持基板（３）がドナー基板（２）の第１の部分（１）から熱的に分離されるように、ボンディング層の厚さ（Ｅ）に依存して選ばれ、曝露時間は、脆化領域（４）を弱める動力学を活性化させるために、電力密度に依存して選ばれる、ステップ。【選択図】 図１
Description
本発明は、層を転写するためのプロセスに関する。
ＳｍａｒｔＣｕｔ（登録）プロセスと呼ばれる、層を転写するための既知の先行技術のプロセスは、以下のステップを含む。
（ａ）第１及び第２の熱膨張係数をそれぞれ有する材料から作られたドナー基板及び支持基板を準備するステップ、
（ｂ）脆化領域の両側にドナー基板における第１の部分及び第２の部分を定めるように、ドナー基板中に脆化領域を形成するステップであって、第１の部分は支持基板に転写される層を形成するように意図されているステップ、
（ｃ）ドナー基板の第１の部分と支持基板との間にボンディング層と呼ばれるものを形成するステップであって、ボンディング層は所定の厚さを有するステップ、及び、
（ｄ）ドナー基板を支持基板と組み立てるステップ。
（ａ）第１及び第２の熱膨張係数をそれぞれ有する材料から作られたドナー基板及び支持基板を準備するステップ、
（ｂ）脆化領域の両側にドナー基板における第１の部分及び第２の部分を定めるように、ドナー基板中に脆化領域を形成するステップであって、第１の部分は支持基板に転写される層を形成するように意図されているステップ、
（ｃ）ドナー基板の第１の部分と支持基板との間にボンディング層と呼ばれるものを形成するステップであって、ボンディング層は所定の厚さを有するステップ、及び、
（ｄ）ドナー基板を支持基板と組み立てるステップ。
ドナー基板及び支持基板は従来、ステップ（ｄ）において温度上昇を被る。ドナー基板及び支持基板はまた、以下を含む後続するステップにおいても温度上昇を被る。
熱処理を使用して、脆化領域においてドナー基板を破断するステップ、及び、アニールにより界面を強化するステップ。
熱処理を使用して、脆化領域においてドナー基板を破断するステップ、及び、アニールにより界面を強化するステップ。
これらの温度上昇は、異なる熱膨張係数を有するドナー基板及び支持基板により引き起こされる熱挙動差を通じて、ドナー基板、ボンディング層及び支持基板を含む構造においてストレスを発生させる。これらのストレスは、これらのストレスの大きさに依存して、構造において欠陥（バルク欠陥及び界面欠陥）を出現させ、基板の層間剥離さえも引き起こし得る。
温度上昇は、ドナー基板を破断するステップと、界面を強化するためのアニールするステップにおいて、特に大きく、これらのステップは摂氏数百度の温度で実行されるため、構造において非常に大きい大きさのストレスを発生させる。そのため、ドナー基板を破断するステップと、界面を強化するためのアニールするステップとは、構造における欠陥の出現及び基板の層間剥離さえも促進するステップである。
本発明は、前述の欠点の全て又は前述の欠点のうちのいくつかを克服することを目的としており、以下のステップ、即ち、
（ａ）第１及び第２の熱膨張係数をそれぞれ有する材料から作られたドナー基板及び支持基板を準備するステップ、
（ｂ）脆化領域の両側にドナー基板における第１の部分及び第２の部分を定めるように、ドナー基板中に脆化領域を形成するステップであって、第１の部分は支持基板に転写される層を形成するように意図されているステップ、
（ｃ）ドナー基板の第１の部分と支持基板との間にボンディング層と呼ばれるものを形成するステップであって、ボンディング層は所定の厚さを有するステップ、及び、
（ｄ）ドナー基板を支持基板と組み立てるステップを含む、層を転写するためのプロセスに関し、転写プロセスは、以下のステップを含むという点で注目に値する。
（ａ）第１及び第２の熱膨張係数をそれぞれ有する材料から作られたドナー基板及び支持基板を準備するステップ、
（ｂ）脆化領域の両側にドナー基板における第１の部分及び第２の部分を定めるように、ドナー基板中に脆化領域を形成するステップであって、第１の部分は支持基板に転写される層を形成するように意図されているステップ、
（ｃ）ドナー基板の第１の部分と支持基板との間にボンディング層と呼ばれるものを形成するステップであって、ボンディング層は所定の厚さを有するステップ、及び、
（ｄ）ドナー基板を支持基板と組み立てるステップを含む、層を転写するためのプロセスに関し、転写プロセスは、以下のステップを含むという点で注目に値する。
（ｅ）所定の電力密度での曝露時間の間、脆化領域の一部を電磁波照射に連続して曝露するステップであって、電磁波照射は、スペクトル域に属し、当該スペクトル域は、支持基板、ボンディング層及びドナー基板が、上記スペクトル域において、それぞれ、透明、透明及び吸収であるように選ばれ、曝露時間は、曝露時間中に支持基板の温度がしきい値を下回り続けるように、ボンディング層の厚さに依存して選ばれ、そのしきい値を上回ると、支持基板、ボンディング層及びドナー基板を含む構造において欠陥が出現する傾向があり、曝露時間は、脆化領域を弱める動力学を活性化させるために、電力密度に依存して選ばれる、ステップ。
このため、本発明よる、このような転写プロセスは、脆化領域の一部を電磁波照射に連続して曝露することにより、局所的な熱処理が適用されることを可能にする。それゆえ、電磁波照射は、支持基板及びボンディング層において、脆化領域の一部の曝露セクションに対応する小セクションを通して伝播する。支持基板、ボンディング層及びドナー基板の曝露セクションは十分に小さいため、支持基板及びドナー基板の総セクションは、極微量の温度上昇のみを被る。したがって、第１及び第２の熱膨張係数が顕著に異なるときに、この局所的な熱処理により、出現する欠陥のリスク、又は、層間剥離のリスクでさえ、回避できる。それゆえ、この局所的な熱処理は、ドナー基板、支持基板及びボンディング層を含む構造全体の先行技術のブランケット熱処理とは異なる。
さらに、ボンディング層の存在により、電磁波照射を吸収するドナー基板の第１の部分から支持基板を熱的に分離することが可能になることから、ボンディング層の存在は必須である。具体的には、吸収後に放出される熱は、ボンディング層を通じて支持基板に拡散する傾向がある。先に説明したように、ドナー基板及び支持基板の熱挙動差を通じてのストレスの発生につながり得る温度上昇を支持基板が被ることを防ぐのが望ましいため、この支持基板への熱の拡散は、望ましくない。これが、この熱的分離を得るために、ボンディング層の厚さに依存して曝露時間が選ばれる理由であり、この分離により、曝露時間中の支持基板の温度が、しきい値を下回り続けることが可能になり、このしきい値を上回ると、支持基板、ボンディング層及びドナー基板を含む構造において欠陥が出現する傾向がある。「欠陥」という用語は、支持基板及びドナー基板におけるバルク欠陥、並びに、ドナー基板とボンディング層との間の界面における欠陥及び支持基板とボンディング層との間の界面における欠陥を意味するように理解される。
脆化領域においてドナー基板を破断するステップは、曝露時間及び電力密度が適切に選ばれる場合に、ステップ（ｅ）と同時に実行されてもよい。脆化領域においてドナー基板を破断するステップはまた、ステップ（ｅ）の後に実行されてもよい。ステップ（ｅ）により、簡潔な後続する機械的作用又は後続する低温熱処理がドナー基板を破断するのに十分であろうポイントに対して、脆化領域を弱める動力学を活性化させることが可能になる。当然、後続する熱処理は、この温度を上回ると欠陥が出現する傾向がある温度を大きく下回る温度で実行され、これは、ステップ（ｅ）における、弱めるための動力学の活性化により可能になる。
オプション的な強化のためのアニールは、ドナー基板が破断された後に実行される可能性があるだろう。これらの強化のためのアニールにおいて用いられる温度上昇は、欠陥又は層間剥離を引き起こすほど十分に高いストレスを発生させない。その理由は、転写される層、すなわち、ドナー基板の第１の部分が、ドナー基板の最初の厚みと比較して十分に小さい厚みを有しているからである。この小さな厚みは、熱的挙動差が、欠陥の出現又は層間剥離を効果として有する支持基板を誘発しないようにする。
１つの実施形態にしたがって、ボンディング層における熱的拡散長が、ボンディング層の厚さ以下になるように、ボンディング層の厚さに依存して曝露時間が選ばれる。
したがって、支持基板の温度は、曝露時間中に、しきい値を下回り続けてもよく、そのしきい値を上回ると、支持基板、ボンディング層及びドナー基板を含む構造において欠陥が出現する傾向がある。
１つの実施形態にしたがって、電磁波照射は電磁パルスであり、各電磁パルスの長さは、以下の関係
を尊重し、ここで、Ｄはボンディング層の熱膨張係数であり、τは１つの電磁パルスの長さであり、ｅはボンディング層の厚さであり、τは、好ましくは１０ｎｓと１０μｓとの間にあり、ｅは、好ましくは、１０μｍより低い。
を尊重し、ここで、Ｄはボンディング層の熱膨張係数であり、τは１つの電磁パルスの長さであり、ｅはボンディング層の厚さであり、τは、好ましくは１０ｎｓと１０μｓとの間にあり、ｅは、好ましくは、１０μｍより低い。
したがって、このような電磁パルスは、吸収後の、ボンディング層を通じての、支持基板への熱の拡散を十分に減少させるように調整され、それにより、支持基板の温度は、曝露時間中に、しきい値を下回り続け、このしきい値を上回ると、支持基板、ボンディング層及びドナー基板を含む構造において欠陥が出現する傾向がある。各電磁パルスの長さは、ボンディング層における熱拡散長が、ボンディング層の厚さより小さくなるように調整される。それゆえ、各電磁パルスにより伝えられるエネルギーは、後に続く電磁パルスの到着前に、ドナー基板の第１の部分からなくなり得る。ボンディング層の厚さと比較して熱拡散長が小さくなればなるほど、支持基板とドナー基板の第１の部分との間の熱的分離がより良くなるだろう。パルス期間の数及びデューティーサイクルは、脆化領域を弱める動力学を活性化させるように調整される。
１つの実施形態にしたがって、ステップ（ｅ）は、電磁波照射を発する少なくとも１つのレーザを使用して実行され、前記レーザは、脆化領域の一部を連続して曝露するように移動させられる。
したがって、レーザが、持続波の電磁波照射を発するときに、レーザが動くスピードは、脆化領域の各一部に対する所望の曝露時間を得るように調節される。レーザが電磁パルスを発するときに、脆化領域の一部に対する曝露時間は、前記一部に対して発せられる電磁パルスの長さの合計に対応する。
好適なことに、ドナー基板は、熱伝導率を有し、ボンディング層はドナー基板の熱伝導率より低い熱伝導率を有し、ボンディング層の熱伝導率は、好ましくは以下の関係
を尊重し、ここで、σＣＬは、ボンディング層の熱伝導率であり、σＳＤは、ドナー基板の熱伝導率である。
を尊重し、ここで、σＣＬは、ボンディング層の熱伝導率であり、σＳＤは、ドナー基板の熱伝導率である。
したがって、このようなボンディング層により、支持基板とドナー基板の第１の部分との間の熱的分離が真性の熱絶縁により改善されることが可能になる。
１つの実施形態にしたがって、ステップ（ｄ）は、しきい値を下回る温度で実行され、このしきい値を上回ると、支持基板、ボンディング層及びドナー基板を含む構造において欠陥が出現する傾向があり、前記温度は、好ましくは摂氏３００度を下回り、さらに好ましくは摂氏２００度を下回る。
好適なことに、ステップ（ｄ）が実行される温度は、支持基板及びボンディング層が可逆的に組み立てられるような結合エネルギーを有する界面を、支持基板及びボンディング層が呈するように選ばれ、前記温度は、好ましくは摂氏２５０度を下回り、さらに好ましくは摂氏１５０度を下回る。
結合エネルギーは、好ましくは、０．１Ｊ／ｍ２と０．４Ｊ／ｍ２との間にあり、好ましくは、０．２Ｊ／ｍ２に実質的に等しい。
１つの実施形態にしたがって、転写プロセスは、以下のステップを含む。
ステップ（ｅ）の後に、支持基板をボンディング層から分離するステップ、
最終支持基板と呼ばれるものを準備するステップ、
ボンディング層を通してドナー基板を最終支持基板と組み立てるステップ、及び、
脆化領域においてドナー基板を破断するステップ。
ステップ（ｅ）の後に、支持基板をボンディング層から分離するステップ、
最終支持基板と呼ばれるものを準備するステップ、
ボンディング層を通してドナー基板を最終支持基板と組み立てるステップ、及び、
脆化領域においてドナー基板を破断するステップ。
したがって、支持基板はボンディング層から分離され得る。その理由は、ステップ（ｅ）の局所的な熱処理が、支持基板とボンディング層との間の界面を強化せず、支持基板はドナー基板の第１の部分から熱的に分離されるためである。後者が、予想される適用に対して望ましい特性を有するが、ステップ（ｅ）の実行のために必要とされるオプション的な特性と互換性がないときに、最終支持基板への層の転写が有用であると証明されるかもしれない。さらに、ステップ（ｅ）における、弱めるための動力学の活性化は、ドナー基板のブリスタリングを防ぐために、機械的スティフナとして機能する支持基板の存在下で実行されなければならない。
１つの実施形態にしたがって、曝露時間は、脆化領域においてドナー基板を破断するために、電力密度に依存して選ばれる。
したがって、支持基板が、予想される適用に対して望ましい特性を既に有している場合に、ドナー基板を直接破断することが可能である。照射は、脆化領域の各一部を、ドナー基板が作られる材料の融点を下回る温度に上げる。
１つの実施形態にしたがって、ドナー基板が作られる材料は、好ましくは、ケイ素、ゲルマニウム、ケイ素−ゲルマニウム、並びに、窒化ガリウム、ガリウムヒ素及びリン化インジウムのようなIII−V族物質を含むグループから選択される、半導体である。
１つの実施形態にしたがって、支持基板が作られる材料は、ケイ素、クオーツ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド及びガラスを含むグループから選択される。
１つの実施形態にしたがって、ボンディング層は、好ましくは、二酸化ケイ素又は窒化物から作られる、誘電層である。
１つの実施形態にしたがって、脆化領域は、水素及び／又はヘリウムのような種を注入することにより、ステップ（ｂ）中に形成される。
他の特徴及び利点は、添付図面を参照して非限定的な例により与えられる、本発明による転写プロセスの１つの実施形態の以下の説明から、明らかになるであろう。
図１において例示される転写プロセスは、以下のステップを含む、層１を転写するためのプロセスである。
（ａ）第１及び第２の熱膨張係数（以下ではＣＴＥと示す）をそれぞれ有する材料から作られるドナー基板２及び支持基板３を提供するステップ。ドナー基板２が作られる材料は、好ましくは、ケイ素、ゲルマニウム、ケイ素−ゲルマニウム、並びに、窒化ガリウム、ガリウムヒ素及びリン化インジウムのようなIII−V族物質を含むグループから選択される、半導体である。支持基板３が作られる材料は、好ましくは、ケイ素、クオーツ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド及びガラスを含むグループから選択される。非限定的な例として、ケイ素のＣＴＥは約３．６×１０−６Ｋ−１である。サファイアのＣＴＥは約５×１０−６Ｋ−１である。クオーツのＣＴＥは約６×１０−７Ｋ−１である。ドナー基板２及び支持基板３のそれぞれのＣＴＥが、室内温度において、又は、後続する温度上昇中でさえ、１０％超異なる場合に、ドナー基板２及び／又は支持基板３においてストレスが発生する。これらのストレスは、これらのストレスの大きさに依存して、欠陥の出現につながることがあり、又は、基板２、３の層間剥離にさえつながることがある。
（ａ）第１及び第２の熱膨張係数（以下ではＣＴＥと示す）をそれぞれ有する材料から作られるドナー基板２及び支持基板３を提供するステップ。ドナー基板２が作られる材料は、好ましくは、ケイ素、ゲルマニウム、ケイ素−ゲルマニウム、並びに、窒化ガリウム、ガリウムヒ素及びリン化インジウムのようなIII−V族物質を含むグループから選択される、半導体である。支持基板３が作られる材料は、好ましくは、ケイ素、クオーツ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド及びガラスを含むグループから選択される。非限定的な例として、ケイ素のＣＴＥは約３．６×１０−６Ｋ−１である。サファイアのＣＴＥは約５×１０−６Ｋ−１である。クオーツのＣＴＥは約６×１０−７Ｋ−１である。ドナー基板２及び支持基板３のそれぞれのＣＴＥが、室内温度において、又は、後続する温度上昇中でさえ、１０％超異なる場合に、ドナー基板２及び／又は支持基板３においてストレスが発生する。これらのストレスは、これらのストレスの大きさに依存して、欠陥の出現につながることがあり、又は、基板２、３の層間剥離にさえつながることがある。
図１に例示した転写プロセスは、以下のステップを含む。
（ｂ）脆化領域４の両側にドナー基板２における第１の部分１及び第２の部分２０を定めるように、ドナー基板２中に脆化領域４を形成するステップであって、第１の部分１は支持基板３に転写される層１を形成するように意図されているステップ。
（ｂ）脆化領域４の両側にドナー基板２における第１の部分１及び第２の部分２０を定めるように、ドナー基板２中に脆化領域４を形成するステップであって、第１の部分１は支持基板３に転写される層１を形成するように意図されているステップ。
脆化領域４は、水素及び／又はヘリウムのような種を注入することにより、ステップ（ｂ）において形成される。水素のような単一の種のみを注入することが可能であるが、水素及びヘリウムのような多数の種を連続的に注入することも可能である。注入パラメータは、基本的にドーズ及びエネルギーであり、種及びドナー基板２の性質に依存して設定される。
図１に例示した転写プロセスは、以下のステップを含む。
（ｃ）ドナー基板２の第１の部分１と支持基板３との間にボンディング層５と呼ばれるものを形成するステップであって、ボンディング層５は所定の厚さＥを有するステップ。ボンディング層５は、好ましくは、二酸化ケイ素又は窒化物から作られる、誘電層であってもよい。ボンディング層は、例えば、熱酸化又は堆積により、ドナー基板２の第１の部分１上及び／又は支持基板３上に形成されてもよい。ドナー基板２がケイ素から作られるケースでは、ボンディング層５は、好ましくは二酸化ケイ素である。そのため、ボンディング層５は、支持基板３上に生成されてもよく、これにより、ドナー基板２上に形成されるボンディング層５を置換又は補完する。
（ｃ）ドナー基板２の第１の部分１と支持基板３との間にボンディング層５と呼ばれるものを形成するステップであって、ボンディング層５は所定の厚さＥを有するステップ。ボンディング層５は、好ましくは、二酸化ケイ素又は窒化物から作られる、誘電層であってもよい。ボンディング層は、例えば、熱酸化又は堆積により、ドナー基板２の第１の部分１上及び／又は支持基板３上に形成されてもよい。ドナー基板２がケイ素から作られるケースでは、ボンディング層５は、好ましくは二酸化ケイ素である。そのため、ボンディング層５は、支持基板３上に生成されてもよく、これにより、ドナー基板２上に形成されるボンディング層５を置換又は補完する。
ステップ（ｂ）及びステップ（ｃ）の実行の順序は逆であってもよい。ボンディング層５が、ステップ（ｃ）において熱酸化により形成されるときに、ステップ（ｂ）はステップ（ｃ）の後に実行される。これは、この方法でボンディング層５を形成するのに必要な熱収支が高いことが理由であり、最終的に脆化領域４においてドナー基板２を破断することにつながり得る。熱酸化によるボンディング層５の形成により、良好な界面の品質が得られることに留意されたい。
対照的に、ボンディング層５がステップ（ｃ）において堆積により、例えば、低温（約摂氏２５０度）の化学気相成長（ＣＶＤ）により形成されるときに、ドナー基板２に対する熱収支は、脆化領域４において破断されないくらい十分に低く、ステップ（ｂ）はステップ（ｃ）の前に実行されてもよい。
図１に例示した転写プロセスは以下のステップを含む。
（ｄ）ドナー基板２を支持基板３と組み立てるステップ。ステップ（ｄ）は分子結合により実行されてもよい。図１に例示した転写プロセスは以下のステップを含む。（ｅ）所定の電力密度での曝露時間の間、脆化領域４の一部４０を電磁波照射６（直線の矢印によりシンボル化）に連続して曝露するステップ。電磁波照射６は、スペクトル域に属し、支持基板３、ボンディング層５及びドナー基板２が、上記スペクトル域において、それぞれ、透明、透明及び吸収であるように選ばれている。ドナー基板２に吸収された電磁波照射６は、ウェーブレット６０によりシンボル化される。
（ｄ）ドナー基板２を支持基板３と組み立てるステップ。ステップ（ｄ）は分子結合により実行されてもよい。図１に例示した転写プロセスは以下のステップを含む。（ｅ）所定の電力密度での曝露時間の間、脆化領域４の一部４０を電磁波照射６（直線の矢印によりシンボル化）に連続して曝露するステップ。電磁波照射６は、スペクトル域に属し、支持基板３、ボンディング層５及びドナー基板２が、上記スペクトル域において、それぞれ、透明、透明及び吸収であるように選ばれている。ドナー基板２に吸収された電磁波照射６は、ウェーブレット６０によりシンボル化される。
非限定的な例として、
ドナー基板２がケイ素から作られる、
ボンディング層５が二酸化ケイ素から作られる、
支持基板３がサファイアから作られる、ような構造が考えられる場合に、第１の適切なスペクトル域は以下の波長範囲をカバーする。０．３μｍ〜０．５μｍ。ドナー基板２が作られるケイ素が高ドープである場合に、第２の適切なスペクトル域は以下の波長範囲をカバーする。１．５μｍ〜２．５μｍ。ケイ素は、例えば、５×１０１８原子数／ｃｍ３より高いホウ素濃度によるｐ型の高ドープであってもよい。ケイ素は、例えば、５×１０１８原子数／ｃｍ３より高いヒ素濃度又はリン濃度によるｎ型の高ドープであってもよい。支持基板３がクオーツから作られるときに、これらの第１及び第２のスペクトル域もまた使用され得る。
ドナー基板２がケイ素から作られる、
ボンディング層５が二酸化ケイ素から作られる、
支持基板３がサファイアから作られる、ような構造が考えられる場合に、第１の適切なスペクトル域は以下の波長範囲をカバーする。０．３μｍ〜０．５μｍ。ドナー基板２が作られるケイ素が高ドープである場合に、第２の適切なスペクトル域は以下の波長範囲をカバーする。１．５μｍ〜２．５μｍ。ケイ素は、例えば、５×１０１８原子数／ｃｍ３より高いホウ素濃度によるｐ型の高ドープであってもよい。ケイ素は、例えば、５×１０１８原子数／ｃｍ３より高いヒ素濃度又はリン濃度によるｎ型の高ドープであってもよい。支持基板３がクオーツから作られるときに、これらの第１及び第２のスペクトル域もまた使用され得る。
脆化領域４の一部４０が電磁波照射６に曝露される時間の長さは、曝露時間中に、支持基板３の温度がしきい値を下回り続けるように、ボンディング層５の厚さＥに依存して選ばれ、このしきい値を上回ると、支持基板３、ボンディング層５及びドナー基板２を含む構造に欠陥が出現する傾向がある。さらに、曝露時間は、脆化領域４を弱める動力学を活性化させるために、電力密度に依存して選ばれる。例えば、電磁波照射６は、電磁パルスであってもよく、各電磁パルスの長さは、以下の関係
を尊重し、ここで、Ｄはボンディング層５の熱膨張係数であり、τは１つの電磁パルスの長さであり、ｅはボンディング層５の厚さであり、τは、好ましくは１０ｎｓと１０μｓとの間にあり、ｅは、好ましくは、１０μｍより低い。電磁パルスの期間の数及びデューティーサイクルは、脆化領域４を弱める動力学を活性化させるために選ばれる。非限定的な例として、以下の構造が考えられる場合に、電磁パルスは、１．８Ｊ．ｍ−２のエネルギーを持つレーザにより伝えられ、τ＝１μｓであり、吸収係数は１００００ｃｍ−１である。
ドナー基板２がケイ素から作られる、
ボンディング層５が二酸化ケイ素から作られ、２μｍに実質的に等しい厚さＥを有する、
支持基板３がサファイアから作られる。
を尊重し、ここで、Ｄはボンディング層５の熱膨張係数であり、τは１つの電磁パルスの長さであり、ｅはボンディング層５の厚さであり、τは、好ましくは１０ｎｓと１０μｓとの間にあり、ｅは、好ましくは、１０μｍより低い。電磁パルスの期間の数及びデューティーサイクルは、脆化領域４を弱める動力学を活性化させるために選ばれる。非限定的な例として、以下の構造が考えられる場合に、電磁パルスは、１．８Ｊ．ｍ−２のエネルギーを持つレーザにより伝えられ、τ＝１μｓであり、吸収係数は１００００ｃｍ−１である。
ドナー基板２がケイ素から作られる、
ボンディング層５が二酸化ケイ素から作られ、２μｍに実質的に等しい厚さＥを有する、
支持基板３がサファイアから作られる。
二酸化ケイ素のボンディング層５の熱伝導率が約１．４Ｗ．ｍ−１．Ｋ−１であるのに対し、ケイ素のドナー基板２の熱伝導率は約１４８Ｗ．ｍ−１．Ｋ−１である。
そのため、以下の関係
が満たされ、ここで、σＣＬはボンディング層５の熱伝導率であり、σＳＤはドナー基板２の熱伝導率である。
が満たされ、ここで、σＣＬはボンディング層５の熱伝導率であり、σＳＤはドナー基板２の熱伝導率である。
先の条件下でステップ（ｅ）が実行されるときに、図２に例示した温度プロファイルが構造中で得られる。転写される層１による電磁波照射６の吸収により生成される熱は、
ｚ＞ｚ３に関して、すなわち、ドナー基板２の第２の部分２０へ、及び、
ｚ１＜ｚ＜ｚ２に関して、すなわち、ボンディング層５へ、
拡散する。
ｚ＞ｚ３に関して、すなわち、ドナー基板２の第２の部分２０へ、及び、
ｚ１＜ｚ＜ｚ２に関して、すなわち、ボンディング層５へ、
拡散する。
ｚ＜ｚ１に関して、すなわち支持基板３において得られる温度は、しきい値（図２ではＴ０と示す）を下回り、このしきい値を上回ると、支持基板３、ボンディング層５及びドナー基板２を含む構造において欠陥が出現する傾向がある。そのため、支持基板３は、ドナー基板２の第１の部分１から熱的に十分に分離される。
曝露時間はまた、脆化領域４においてドナー基板２を破断するために、電力密度に依存して選ばれてもよい。電磁波照射６は、脆化領域４の各一部４０を、ドナー基板２が作られる材料の融点を下回る温度へと上げる。非限定的な例として、ドナー基板２がケイ素から作られるときに、電磁波照射６は、脆化領域４の各一部４０を、好ましくは、図２のパラメータＴｍａｘに対応する、摂氏８００度と摂氏１４００度との間の温度に上げ、ケイ素の融点は実質的に摂氏１４１５度に等しい。
ステップ（ｅ）は、電磁波照射６を発する少なくとも１つのレーザを使用して実行されてもよく、前記レーザは、脆化領域４の一部４０を連続して曝露するように、アセンブリにわたってスキャンされる。例として、レーザは、パルスレーザ、例えば、１．０６μｍにチューニングされたＹＡＧレーザであってもよく、周波数２逓倍システム又は周波数３逓倍システムに装備されていてもよい。レーザはまた、１．５μｍにおいて発するエルビウムファイバレーザであってもよい。レーザは、持続波のレーザ、例えば、波長を選ぶことが可能な色素レーザであってもよい。持続波のレーザのケースでは、レーザビームは、脆化領域４の一部４０を曝露するためにスキャンされる。
ステップ（ｄ）は、しきい値を下回る温度で実行され、このしきい値を上回ると、支持基板３及びドナー基板２において欠陥が出現する傾向があり、前記温度は好ましくは、摂氏３００度を下回り、さらに好ましくは摂氏２００度を下回る。
さらに、ステップ（ｄ）が実行される温度は、支持基板３及びボンディング層５が可逆的に組み立てられるような結合エネルギーを有する界面５０を、支持基板３及びボンディング層５が呈するように選ばれ、前記温度は好ましくは摂氏２５０度を下回り、さらに好ましくは摂氏１５０度を下回る。
１つの実施形態（示していない）にしたがって、転写プロセスは以下のステップを含む。
ステップ（ｅ）の後に、支持基板３をボンディング層５から分離するステップ、
最終支持基板と呼ばれるものを準備するステップ、
ボンディング層５を通してドナー基板２を最終支持基板と組み立てるステップ、及び、
脆化領域４においてドナー基板２を破断するステップ。
ステップ（ｅ）の後に、支持基板３をボンディング層５から分離するステップ、
最終支持基板と呼ばれるものを準備するステップ、
ボンディング層５を通してドナー基板２を最終支持基板と組み立てるステップ、及び、
脆化領域４においてドナー基板２を破断するステップ。
当然、上述した実施形態は本発明の範囲を制限しない。本発明の範囲を逸脱することなく、他の変形例において、追加の特徴及び改善が追加されてもよい。
Claims (13)
- 層（１）を転写するためのプロセスであって、
（ａ）第１及び第２の熱膨張係数をそれぞれ有する材料から作られたドナー基板（２）及び支持基板（３）を準備するステップと、
（ｂ）脆化領域（４）の両側に前記ドナー基板（２）における第１の部分（１）及び第２の部分（２０）を定めるように、前記ドナー基板（２）中に前記脆化領域（４）を形成するステップであって、前記第１の部分（１）は前記支持基板に転写される前記層（１）を形成するように意図されているステップと、
（ｃ）前記ドナー基板（２）の前記第１の部分（１）と前記支持基板（３）との間にボンディング層（５）と呼ばれるものを形成するステップであって、前記ボンディング層（５）は所定の厚さを有する、ステップと、
（ｄ）前記ドナー基板（２）を前記支持基板（３）と組み立てるステップと、
を含み、
（ｅ）所定の電力密度での曝露時間の間、前記脆化領域（４）の一部（４０）を電磁波照射（６）に連続して曝露するステップであって、前記電磁波照射（６）は、スペクトル域に属し、当該スペクトル域は、前記支持基板（３）、前記ボンディング層（５）及び前記ドナー基板（２）が、当該スペクトル域において、それぞれ、透明、透明及び吸収であるように選ばれ、前記曝露時間は、前記曝露時間中に支持基板（３）の温度がしきい値（Ｔ０）を下回り続けるように、前記ボンディング層（５）の厚さ（Ｅ）に依存して選ばれ、前記しきい値（Ｔ０）を上回ると、前記支持基板（３）、前記ボンディング層（５）及び前記ドナー基板（２）を含む構造において欠陥が出現する傾向があり、前記曝露時間は、前記脆化領域（４）を弱める動力学を活性化させるために、前記電力密度に依存して選ばれる、ステップを含むことを特徴とする、転写プロセス。 - 前記ボンディング層（５）における熱的拡散長が、前記ボンディング層（５）の厚さ（Ｅ）以下になるように、前記ボンディング層（５）の厚さ（Ｅ）に依存して前記曝露時間が選ばれることを特徴とする請求項１に記載の転写プロセス。
- 前記電磁波照射（６）は電磁パルスであり、各電磁パルスの長さは、以下の関係
を尊重し、ここで、Ｄは前記ボンディング層の熱膨張係数であり、τは１つの電磁パルスの長さであり、ｅは前記ボンディング層の厚さであり、τは、好ましくは１０ｎｓと１０μｓとの間にあり、ｅは、好ましくは、１０μｍより低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の転写プロセス。 - ステップ（ｅ）は、前記電磁波照射を発する少なくとも１つのレーザを使用して実行され、前記レーザは、前記脆化領域（４）の前記一部（４０）を連続して曝露するように移動させられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転写プロセス。
- 前記ドナー基板（２）は、熱伝導率を有し、前記ボンディング層（５）は前記ドナー基板（２）の熱伝導率より低い熱伝導率を有し、前記ボンディング層（５）の熱伝導率は、好ましくは以下の関係
を尊重し、ここで、σＣＬは、前記ボンディング層（５）の前記熱伝導率であり、σＳＤは、前記ドナー基板（２）の前記熱伝導率であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の転写プロセス。 - ステップ（ｄ）は、しきい値を下回る温度で実行され、当該しきい値を上回ると、前記支持基板（３）、前記ボンディング層（５）及び前記ドナー基板（２）を含む構造において欠陥が出現する傾向があり、前記温度は、好ましくは摂氏３００度を下回り、さらに好ましくは摂氏２００度を下回ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の転写プロセス。
- ステップ（ｄ）が実行される温度は、前記支持基板（３）及び前記ボンディング層（５）が可逆的に組み立てられるような結合エネルギーを有する界面（５０）を、前記支持基板（３）及び前記ボンディング層（５）が呈するように選ばれ、前記温度は、好ましくは摂氏２５０度を下回り、さらに好ましくは摂氏１５０度を下回ることを特徴とする請求項６に記載の転写プロセス。
- ステップ（ｅ）の後に、前記支持基板（３）を前記ボンディング層（５）から分離するステップと、
最終支持基板と呼ばれるものを準備するステップと、
前記ボンディング層（５）によって前記ドナー基板（２）を前記最終支持基板と組み立てるステップと、
前記脆化領域（４）において前記ドナー基板（２）を破断するステップと、を含むことを特徴とする請求項７に記載の転写プロセス。 - 前記曝露時間は、前記脆化領域（４）において前記ドナー基板（２）を破断するために、前記電力密度に依存して選ばれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の転写プロセス。
- 前記ドナー基板（２）が作られる材料は、好ましくは、ケイ素、ゲルマニウム、ケイ素−ゲルマニウム、並びに、窒化ガリウム、ガリウムヒ素及びリン化インジウムのようなIII−V族物質を含むグループから選択される、半導体であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の転写プロセス。
- 前記支持基板（３）が作られる材料は、ケイ素、クオーツ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド及びガラスを含むグループから選択されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の転写プロセス。
- 前記ボンディング層（５）は、好ましくは、二酸化ケイ素又は窒化物から作られる、誘電層であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の転写プロセス。
- 前記脆化領域（４）は、水素及び／又はヘリウムのような種を注入することにより、ステップ（ｂ）において形成されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の転写プロセス。
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