JP2016526796A - 複合構造物を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a) 第1表面2を含むドナー基板1と、サポート基板3とを提供する段階。
b) ドナー基板1中に脆化領域4を形成する段階であって、脆化領域4は、ドナー基板1の第1表面2とともに、機能層5を画定する段階。
c) サポート基板3とドナー基板1とを組み合わせる段階。
d) 脆化領域に沿ってドナー基板を断裂し、サポート基板3上に機能層5を転写する段階。
e) 機能層5を薄層化して、薄層化機能層6を得る段階。
これは、薄層化段階e)が、一般的には、機能層5の部分的酸化の段階と、引き続く機能層5の酸化された部分の除去とを含むからである。
これは、ケイ素層の膜厚の変動を±5Åまでに制御することを必要とする、ケイ素・オン・絶縁体型の構造物の製造に特に有害である。
よって、製造方法の全ての段階の終了時の薄層化機能層6の厚さの制御は、依然として非常に困難である。
a) ドナー基板およびサポート基板を提供する段階であって、前記ドナー基板は第1表面を含む段階と;
b) ドナー基板中に脆化領域を形成する段階であって、脆化領域は、ドナー基板1の第1表面とともに、機能層を画定する段階と;
c) サポート基板とドナー基板とを組み合わせる段階と;
d) 脆化領域に沿ってドナー基板を断裂し、サポート基板上に機能層を転写する段階と;
e) 機能層を薄層化して、薄層化機能層を得る段階であって、薄層化は、機能層の不均一な厚さを消耗させる段階と
を含む複合構造物の製造のための方法に関し、前記製造方法は、段階d)終了時にサポート基板上に転写される機能層が厚さプロファイルを示すように、段階b)を実施し、前記厚さプロファイルは、少なくとも部分的に、段階e)中の機能層の消耗の不均一性を補償するのに適当であり、薄層化機能層は、全ての段階の終了時に、厚さが実質的に均一であることを特徴とする。
よって、注入条件は、脆化領域を画定することを可能とし、特に、段階d)の結果として機能層の厚さプロファイルを調整することを可能にする。
したがって、段階d)の結果として機能層の厚さプロファイルは、注入されるヘリウムイオンの量により調整される。
したがって、注入される化学種の脆化領域の中央部において過剰な量は、段階d)終了時に、機能層の凸状の厚さプロファイルを得ることを可能にする。その結果として、薄層化機能層の厚さプロファイルは、薄層化層の広がり全体にわたって、実質的に一定である。
したがって、注入される化学種の脆化領域の円周状周縁部における過剰な量は、段階d)終了時に、機能層の碗形の厚さプロファイルを得ることを可能にする。その結果として、薄層化機能層の厚さプロファイルは、薄層化層の広がり全体にわたって、実質的に一定である。
− 第1注入エネルギーによる、化学種の第1の注入であって、化学種の第1の注入の量は、脆化領域の広がりにわたって不均一である。
− 第1注入エネルギーより低い第2注入エネルギーによる、化学種の第2の注入であって、化学種の第2の注入の量は、脆化領域の広がりにわたって不均一である。
第2注入エネルギーは、第1注入エネルギーの90%より大きく、化学種の第1の注入の量および化学種の第2の注入の量は、脆化領域の広がり全体にわたって相補的であり、化学種の第1の注入の量の不均一性および化学種の第2の注入の量の不均一性は、断裂段階d)終了時の機能層の厚さプロファイルを生じさせるのに適当である。
例示をより容易にするために、異種の層のそれぞれの厚さを、同一縮尺で示してはいない。
特に、サポート基板30は、ケイ素、炭化ケイ素、ケイ素/ゲルマニウム、ガラス、セラミックおよび金属合金から選択される材料の少なくとも1つを含む。
たとえば、誘電体層53は、ドナー基板10の熱酸化によって形成することができ、当該ドナー基板10はケイ素を含む。熱酸化は、酸化性雰囲気下、800℃〜1100℃の温度で実施することができる。たとえば、酸素雰囲気下、800℃の温度におけるケイ素を含むドナー基板10の熱酸化は、酸化ケイ素の層を形成することを可能にする。低圧CVD技術およびプラズマ強化CVD技術もまた、酸化ケイ素または窒化ケイ素を含む誘電体層53を形成するために選択し得る技術である。
Si+2H2O → SiO2+2H2 (湿式酸化)
Si+O2 → SiO2 (乾式酸化)
である。
湿式酸化はより迅速であるが、乾式酸化で得られる膜よりは低品質の酸化膜を得ることを可能にする。
また、酸化性ガスは、その中に存在する恐れのある金属イオンを排除するために、数パーセントの塩酸(HCl)を含有してもよい。
酸化物の層52は、機能層50の消耗、および周囲ガスによってもたらされる酸素の両方によって形成される。
酸化物の層52に所望される厚さおよび酸化温度にしたがい、酸化時間は、通常、数分と数時間との間である。
形成される酸化物の層52の全厚さは、一般的に50nmと500nmとの間、典型的には100nmと400nmとの間である。
よって、たとえば、ケイ素を含む機能層50の場合において、その中央部における厚さが1500Å程度である酸化物の層52は、その周縁部において1485Å程度である厚さを有し、その中央部における厚さが500Å程度である酸化物の層52は、その周縁部において485Å程度である厚さを有する。
たとえば、このような厚さの変動は、エリプソメーターを用いて観察することができる。
酸化物の層の除去の場合において、化学的エッチングをもたらす薬剤は、フッ化水素酸(HF)に基づく。酸化物の層52の除去の後に、ケイ素製の薄層化機能層51が得られる。
中心部において、または逆に端部において、より厚い酸化をもたらすことができるパラメータは、たとえば、酸化中に噴射される種々のガスの分圧および流速、酸化中の任意選択的な温度傾斜(ウェーハの端部および中央部の間の任意選択的な温度勾配の原因)、または炉内の位置を含む。
用語「不均一性を補償する」とは、薄層化段階終了時に薄層化機能層51がその全体にわたって本質的に一定の厚さを示すような、機能層50の厚さプロファイルを生じさせることを意味すると理解される。
第1の実施形態によれば、脆化領域40の形成は、水素イオンまたはヘリウムイオンから選択される少なくとも1つの化学種の注入により実施される。注入される化学種の全量は、脆化領域の範囲全体にわたって均一ではなく、注入される化学種の量の不均一性は、断裂段階d)終了時の機能層の不均一な厚さプロファイルを生じさせるのに適当である。
用語「注入される化学種の量」は、脆化領域40の単位表面積当たりに注入される化学種の量を意味すると理解される。注入される化学種の量は、原子/cm2の単位で測定される。
よって、図4Aおよび図4Bに示されるように、脆化領域40の区域Aは、脆化領域の残余に比較して、注入される化学種の量が過剰である。段階b)における前記区域Aに含まれる機能層50の位置54は、段階d)終了時に、機能層50の残余よりも大きな厚さを示す。
− 約20keVのエネルギー、および脆化領域の範囲の全体にわたって一定である約1×1016原子/cm2の量における、水素イオンの注入。
− 約30keVのエネルギーにおいて、100mmのオーダーの直径にわたる中央部分において3%の過剰量をともなう、ヘリウムイオンの注入。
第2の実施形態によれば、段階b)は2つの段階にて実施される。
− 第1の注入エネルギーによる、化学種の第1の注入であって、化学種の第1の注入の量は、脆化領域40の全体にわたって不均一である段階。
− 第2の注入エネルギーによる、化学種の第2の注入であって、第2の注入エネルギーは、第1の注入エネルギーよりも小さく、化学種の第2の注入の量は、脆化領域40の全体にわたって不均一である段階。
第2の注入エネルギーは、第1の注入エネルギーの90%より大きい。化学種の第1の注入の量および化学種の第2の注入の量は、脆化領域40の範囲の全体にわたって相補的である。化学種の第1の注入の量の不均一性および化学種の第2の注入の量の不均一性は、断裂段階d)終了時の機能層50の厚さプロファイルを生じさせるのに適当である。
注入される化学種の量は、原子/cm2の単位で測定される。
Claims (12)
- 以下の段階:
a) ドナー基板(10)およびサポート基板(30)を提供する段階であって、前記ドナー基板は第1表面(20)を含む段階と;
b) ドナー基板(10)中に脆化領域(40)を形成する段階であって、脆化領域(40)は、ドナー基板(10)の第1表面(20)とともに、機能層(50)を画定する段階と;
c) サポート基板(30)とドナー基板(10)とを組み合わせる段階と;
d) 脆化領域(40)に沿ってドナー基板(10)を断裂し、サポート基板(30)上に機能層(50)を転写する段階と;
e) 機能層(50)を薄層化して、薄層化機能層(51)を得る段階であって、薄層化は、機能層(50)の不均一な厚さを消耗させる段階と
を含み、
段階b)は、段階d)終了時にサポート基板(20)上に転写される機能層(50)が厚さプロファイルを示すように実施され、
前記厚さプロファイルは、段階e)中の機能層(50)の消耗における不均一性を少なくとも部分的に補償するのに適当であり、
薄層化機能層(51)は、全段階の終了時に実質的に均一な厚さを有する
ことを特徴とする複合構造物の製造方法。 - 薄層化段階e)は、機能層(50)を酸化して酸化物の層(52)を形成する段階であって、酸化物の層(52)の厚さは不均一である段階と、引き続いて前記酸化物の層(52)を除去する段階とを含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法
- 段階b)は、HまたはHeの2つの化学種の少なくとも一方の注入により実施されることを特徴とする請求項2に記載の製造方法。
- 注入される化学種の全量は、脆化領域(40)の範囲全体にわたって不均一であり、注入される化学種の量の不均一性は、段階d)終了時の機能層(50)の厚さプロファイルを生じさせるのに適当であることを特徴とする請求項3に記載の製造方法。
- 注入される水素イオンの量は、脆化領域(40)の範囲全体にわたって均一であり、注入されるヘリウムイオンの量は、脆化領域(40)の範囲にわたって不均一であることを特徴とする請求項4に記載の製造方法。
- 段階e)で形成される酸化物の層(52)は、その中央部においてより大きな厚さを示し、酸化物の層(52)の円環状周縁に向かって進むにつれてより小さい厚さを示し、注入される化学種の量は、前記脆化領域の中央部においてより多く、前記脆化領域の円環状周縁に向かって進むにつれて低下することを特徴とする請求項4または5に記載の製造方法。
- 段階e)で形成される酸化物の層(52)は、その中央部においてより小さい厚さを示し、酸化物の層(52)の円環状周縁に向かって進むにつれてより大きな厚さを示し、注入される化学種の量は、前記脆化領域の中央部においてより少なく、前記脆化領域の円環状周縁に向かって進むにつれてより多くなることを特徴とする請求項4または5に記載の製造方法。
- 段階b)は
− 第1注入エネルギーによる、化学種の第1の注入であって、化学種の第1の注入の量は、脆化領域の広がりにわたって不均一である、化学種の第1の注入と、
− 第1注入エネルギーより低い第2注入エネルギーによる、化学種の第2の注入であって、化学種の第2の注入の量は、脆化領域の広がりにわたって不均一である、化学種の第2の注入と
の2つの段階において実施され、
第2注入エネルギーは、第1注入エネルギーの90%より大きく、
化学種の第1の注入の量および化学種の第2の注入の量は、脆化領域の範囲全体にわたって相補的であり、
化学種の第1の注入の量の不均一性および化学種の第2の注入の量の不均一性は、断裂段階d)終了時の機能層(50)の厚さプロファイルを生じさせるのに適当である
ることを特徴とする請求項3に記載の製造方法。 - 第1の注入および第2の注入中に注入される化学種は、水素イオンを含むことを特徴とする請求項8に記載の製造方法。
- 段階b)の前に、前記ドナー基板の前記第1表面上に誘電体層(53)を形成することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の製造方法。
- 前記誘電体層(53)は、酸化ケイ素または窒化ケイ素の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項9に記載の製造方法。
- 前記ドナー基板(10)は、ケイ素、ゲルマニウム、またはケイ素/ゲルマニウム合金の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の方法。
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