JP2022525162A - キャリア基板へ有用層を移転するためのプロセス - Google Patents

Abstract

本発明は、キャリア基板へ有用層を移転するためのプロセスに関し、ａ）ドナー基板を用意するステップであり、有用層がドナー基板の前面と埋め込み弱化平面とにより範囲を定められるステップと、ｂ）キャリア基板を用意するステップと、ｃ）貼り合わせ構造体を形成するためにボンディング界面に沿ってキャリア基板にドナー基板を接合するステップと、ｄ）貼り合わせ構造体に弱化サーマルバジェットを加えるため及び所定の弱化のレベルまで埋め込み弱化平面を持っていくために貼り合わせ構造体をアニールするステップと、ｅ）貼り合わせ構造体に圧力を加えることにより埋め込み弱化平面内に分割波を惹起するステップであり、分割波が埋め込み弱化平面に沿って自己維持型の方式で伝播するステップとを含む。移転プロセスは、貼り合わせ構造体が１５０℃と２５０℃との間の温度にさらされるときに分割波が惹起されることが注目される。【選択図】 図２

Description

本発明は、マイクロエレクトロニクスの分野に関する。詳細には、本発明は、キャリア基板へ有用層を移転するためのプロセスに関する。

図１に示した、キャリア基板４へ有用層３を移転するためのプロセスが先行技術から知られており、特に、国際公開第２００５０４３６１５号及び国際公開第２００５０４３６１６号という文書に記載されたこのプロセスは、下記のステップを含む：
埋め込み弱化平面とドナー基板の表面との間に有用層３を形成するようにドナー基板１へと軽元素種を注入することにより埋め込み弱化平面２を形成するステップと、
次に、ドナー基板１をキャリア基板４に接合して、貼り合わせ構造体５を形成するステップと、
埋め込み弱化平面を弱くするために貼り合わせ構造体５に熱処理を適用するステップと、
そして最後に、前記埋め込み弱化平面２に沿ってドナー基板１内の分割波の自己維持型の伝播により、埋め込み弱化層２のレベルのところに加えられるエネルギーパルスを用いて分割波を惹起するステップと
を含む。

このプロセスでは、埋め込み弱化層２のレベルのところに注入された元素種は、マイクロキャビティの発達を惹起する。弱化用の熱処理は、これらのマイクロキャビティの成長及び加圧を促進する効果を有する。熱処理の後に付加的な外力（エネルギーパルス）を加えることによって、分割波が埋め込み弱化層２に惹起され、前記波は自己維持型の方式で伝播し、有用層３が埋め込み弱化平面２のレベルでの分離を通して移転されるという結果になる。このようなプロセスは、特に移転の後の表面の粗さを小さくすることを可能にする。

このプロセスは、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板を製造するために使用されることがある。このケースでは、ドナー基板１及びキャリア基板４は、各々シリコンウェハから形成され、基板の標準直径は、典型的には２００ｍｍ、３００ｍｍ又は後の世代にとっては４５０ｍｍである。ドナー基板１及びキャリア基板４のうちのいずれか一方又は両方が表面酸化される。

ＳＯＩ基板は、非常に厳格な仕様に準拠しなければならない。これは特に、有用層３の平均厚さ及び厚さの均一性に関して当てはまる。これらの仕様に準拠することは、この有用層３中に及び上に形成されるだろう半導体デバイスの正しい動作にとって必要である。

いくつかのケースでは、これらの半導体デバイスのアーキテクチャは、例えば、５０ｎｍよりも小さい有用層３の非常に小さな平均厚さを示し、そして有用層３の非常に高い均一性を示すＳＯＩ基板を要求する。厚さの期待される均一性は、大きくとも約５％であることがあり、有用層３の全表面にわたり典型的に＋／－０．３ｎｍ～＋／－１ｎｍのバラツキに対応する。有用層３がキャリア基板４へ移転された後で、エッチ又は表面平滑化熱処理などの追加の仕上げステップが行われる場合でさえ、最終仕様が満足されることを確実にするために、移転後に形態学的な表面特性（特に、厚さの均一性及び表面粗さ）を可能な限り好ましくすることが重要である。

分割波が、埋め込み弱化平面２にエネルギーパルスを与えることによって雰囲気温度での熱処理の後で惹起されると、いくつかの有用層３が、移転の後で、厚さの局所バラツキとして大理石模様のような異常なパターンを含むことがあり、そのパターンの大きさはほぼ１ナノメートル又は０．５ナノメートルであることを、出願人は観察している。この大理石模様は、有用層３の全体にわたって、又はその一部分だけにわたって分散されることがある。このことが、有用層３の不均一性の一因になっている。

有用層３の厚さのこのタイプの不均一性は、典型的に仕上げ技術（エッチング、犠牲酸化、平滑化熱処理、等）を使用して除去することが非常に困難である、その理由は、これらの技術が、この大きさの異常なパターンを消し去るためには有効でないためである。

本発明は、キャリア基板へ有用層を移転するためのプロセスに関し、そして特に、移転後の有用層の厚さの均一性を向上させることを目的とする。

本発明は、キャリア基板へ有用層を移転するためのプロセスに関し、下記のステップ：
ａ）埋め込み弱化平面を含んでいるドナー基板を用意するステップであり、前記有用層が前記ドナー基板の前面と前記埋め込み弱化平面とにより範囲を定められている、ドナー基板を用意するステップと、
ｂ）キャリア基板を用意するステップと、
ｃ）貼り合わせ構造体を形成するためにボンディング界面に沿って前記キャリア基板に、前記ドナー基板の前面で、前記ドナー基板を接合するステップと、
ｄ）前記貼り合わせ構造体に弱化サーマルバジェットを与えるため及び定められた弱化のレベルまで前記埋め込み弱化平面を持っていくために前記貼り合わせ構造体をアニールするステップと、
ｅ）前記貼り合わせ構造体に圧力を加えることにより前記埋め込み弱化平面内に分割波を惹起するステップであり、前記有用層が前記キャリア基板に移転されるという結果をもたらすために、前記分割波が前記埋め込み弱化平面に沿って自己維持型の方式で伝播する、分割波を惹起するステップと
を含む。

前記移転プロセスは、前記貼り合わせ構造体が、少なくともその最も熱い領域で、１５０℃と２５０℃との間の温度にさらされるときに、前記分割波が惹起されることに注目すべきである。

本発明の他の有利で非限定的な特徴によれは、単独で又はいずれかの技術的に実行できる組合せで用いると、
最高温度が、１８０℃と２２０℃との間であり、
ステップｄ）の前記アニールが、３００℃と６００℃との間の最高保持温度に達し、
前記弱化サーマルバジェットが、分割サーマルバジェットの４０％と９５％との間であり、前記分割サーマルバジェットが、前記アニール中に前記埋め込み弱化平面内に前記分割波の自発的な惹起をもたらし、
ステップｅ）の前記惹起が、ステップｄ）の前記アニールの直後で、前記貼り合わせ構造体の前記最も熱い領域が１５０℃よりも低い温度に達する前に生じ、
ステップｄ）の前記アニールが、複数の貼り合わせ構造体をバッチ処理するために適した横型又は縦型に構成された熱処理装置で行われ、そしてステップｅ）の前記惹起は、貼り合わせ構造体が前記装置を出るときに生じ、
前記埋め込み弱化平面への圧力の前記加圧が、前記貼り合わせ構造体への、特に前記構造体の周辺部への局所的な機械的荷重の前記加圧に対応し、
前記局所的な機械的荷重が、前記貼り合わせ構造体の、それぞれ前記ドナー基板及び前記キャリア基板の面取りした端部同士の間の前記貼り合わせ構造体の前記ボンディング界面のところにくさびを挿入することによって加えられ、
前記局所的な機械的荷重が、ステップｅ）において前記貼り合わせ構造体を横切る温度勾配があるときにより低い温度を経験する前記貼り合わせ構造体の領域に加えられ、
前記局所的な機械的荷重は、前記温度勾配が約８０℃であるときに前記貼り合わせ構造体に加えられ、
前記ドナー基板及び前記キャリア基板が、単結晶シリコン製であり、前記埋め込み弱化平面が、前記ドナー基板への軽元素種のイオン注入によって形成され、前記軽元素種が、水素及びヘリウム、又は水素とヘリウムとの組合せから選択される。

発明の他の特徴及び利点は、発明の下記の詳細な説明から明らかになるだろう、この説明は、添付の図を参照して与えられる。

先行技術による薄い層を移転するためのプロセスの図である。 発明による移転プロセスの図である。 移転後に厚さの不均一性を含んでいる有用層の表面におけるヘイズマップである。 移転後に厚さの不均一性を含んでいる有用層の表面におけるヘイズマップである。 移転後に厚さの不均一性を含んでいる有用層の表面におけるヘイズマップである。 本発明による移転プロセスを使用して移転した有用層の表面におけるヘイズマップである。 本発明による移転プロセスのステップを示す図である。 本発明による移転プロセス中のステップにおける貼り合わせ構造体で見られる温度及び熱勾配を示しているグラフである。 本発明による移転プロセスにおけるステップを示す図である。

この説明では、図中の同じ参照符号は、同じタイプの要素に対して使用されるだろう。図は、読みやすさのために、正確な縮尺ではない模式的な表示である。特に、ｚ軸に沿った層の厚さは、ｘ軸及びｙ軸に沿った横方向寸法に対して正確な縮尺ではなく、そして互いに対しての層の相対的な厚さは、図において必ずしも尊重される必要はない。図１の座標系（ｘ，ｙ，ｚ）が、図２にも当てはまることに留意すべきである。

発明は、キャリア基板４へ有用層３を移転するためのプロセスに関する。有用層３は、マイクロエレクトロニクス又はマイクロシステムズの分野での構成要素の製造における使用を意図されるという理由でそういうものとして名付けられた。有用層及びキャリア基板は、目的とする構成要素のタイプ及び目的とする用途に応じて本質的に変わることがある。シリコンが現在最も一般的に使用される半導体材料であるので、有用層及びキャリア基板は、特に単結晶シリコン製であってもよいが、当然のことながらこの材料に限定されない。

発明による移転プロセスは、ドナー基板１を用意するステップａ）を最初に含み、前記ドナー基板から有用層３が取られるだろう。ドナー基板１は、埋め込み弱化平面２を含む（図２－ａ））。埋め込み弱化平面は、定められた深さのところのドナー基板１へと軽元素種をイオン注入することにより有利には形成される。軽元素種は、水素及びヘリウム、又は水素とヘリウムの組合せから好ましくは選択される、その理由はこれらの元素種が定められた注入深さの付近のマイクロキャビティの形成を促進し、埋め込み弱化平面２をもたらすためである。

有用層３は、ドナー基板１の前面１ａと埋め込み弱化平面２とにより範囲を定められる。

ドナー基板１は、シリコン、ゲルマニウム、炭化ケイ素、ＩＶ－ＩＶ、ＩＩＩ－Ｖ又はＩＩ－ＶＩ半導体化合物及びピエゾ材料（例えば、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、等）から選択される少なくとも１つの材料から形成されることがある。ドナー基板は、その前面１ａ及び／又は裏面１ｂに配置された１つ又は複数の表面層をさらに含むことができ、表面層はどんな性質のもの、例えば、誘電体であってもよい。

移転プロセスは、キャリア基板４を用意するステップｂ）も含む（図２－ｂ））。

キャリア基板は、例えば、シリコン、炭化ケイ素、ガラス、サファイア、窒化アルミニウム又は基板の形態でおそらく入手可能であり得るいずれかの他の材料から選択される少なくとも１つの材料から形成されてもよい。キャリア基板は、任意の性質の１つ又は複数の表面層、例えば誘電体もまた含むことができる。

上に述べたように、発明による移転プロセスの１つの有利な用途は、ＳＯＩ基板の製造である。この特定のケースでは、ドナー基板１及びキャリア基板４は、単結晶シリコン製であり、前記基板のいずれか一方又は両方が、基板の前面に酸化シリコン６の表面層を含む。

移転プロセスは、貼り合わせ構造体５を形成するようにボンディング界面７に沿って、ドナー基板１をその前面１ａを用いてキャリア基板４に接合するステップｃ）を次に含む（図２－ｃ））。

付着操作は、いずれかの知られた方法を使用して、特に分子接着による直接ボンディングにより、熱圧着により、又は静電ボンディングにより行われることがある。これらの良く知られた先行技術は、ここでは詳細には説明しないだろう。しかしながら、接合するステップに先立って、ドナー基板１及びキャリア基板４は、欠陥及びボンディングエネルギーに関するボンディング界面７の品質を確保するために表面活性化及び／又はクリーニングシーケンスを受けるだろう。

本発明による移転プロセスでは、貼り合わせ構造体５をアニールするステップｄ）は、前記構造体５に弱化サーマルバジェットを与えるため、そして定められた弱化のレベルまで埋め込み弱化平面２を持っていくために、次いで行われる（図２－ｄ））。アニール中に加えられる時間／温度対が、貼り合わせ構造体５が受けるサーマルバジェットを決定する。

アニールが埋め込み平面２を弱化するこの操作のために行われることがある温度の範囲は、主に貼り合わせ構造体５のタイプ（ホモ構造又はヘテロ構造）に及びドナー基板１の性質に依存する。

例として、ドナー基板１及びキャリア基板４がシリコン製であるケースでは、ステップｄ）のアニールでは、典型的には２００℃と６００℃との間、有利には３００℃と５００℃との間、またさらに有利には３５０℃と４５０℃との間である最高保持温度に達する。

より一般的に、最高保持温度は、シリコン以外のドナー基板１及び／又はキャリア基板４に対して使用されている材料に関して、典型的には２００℃と８００℃との間である。

アニールは、温度ランプアップ（典型的には２００℃と最高保持温度との間）及び最高温度での保持を含むことができる。一般に、このようなアニールの継続期間は、アニールの最高保持温度に応じて、数１０分と数時間との間だろう。

埋め込み弱化平面２の弱化のレベルは、埋め込み弱化層２内に存在するマイクロキャビティにより占有される面積により定められる。シリコン製のドナー基板１のケースでは、マイクロキャビティにより占有されたこの面積は、赤外線顕微法により特徴付けられることがある。

弱化のレベルは、アニール中に貼り合わせ構造体５に加えられたサーマルバジェットに応じて、低レベル（＜１％、特性評価機器の検出しきい値よりも下）から８０％よりも高くに至るまでの範囲にわたることがある。

弱化サーマルバジェットは、埋め込み弱化平面２内で分割波の自発的な惹起がアニール中に得られる分割サーマルバジェットよりも低く常に保たれる。弱化サーマルは、分割サーマルバジェットの４０％と９５％との間であることが好ましい。

本発明による移転プロセスでは、埋め込み弱化平面２に沿って分割波を惹起するステップｅ）は、貼り合わせ構造体５の埋め込み弱化平面２に圧力を加えることによって次に行われる（図２－ｅ））。惹起の後で、分割波は、自己維持型の方式で伝播し、埋め込み弱化平面２のところでの貼り合わせ構造体５の分離という結果をもたらす。自己維持型の伝播は、一旦惹起されると、分割波が、埋め込み弱化平面２の全体の広がりのすみからすみまで外部圧力の加圧を用いずに分割波自体により伝播し、そのため有用層３が、ドナー基板１から完全に切り離され、そしてキャリア基板４へ移転されることを意味する。移転された組み立て品５ａ及びドナー基板１の残部５ｂがしたがって得られる（図２－ｆ））。

外部圧力は、都合よくは局所的であり、そして機械的に又は例えばレーザを用いた局所加熱若しくは超音波を用いたエネルギー伝達などの任意の他の手段によって引き起こされることがある。

雰囲気温度で分割波を機械的に惹起することから構成される序論で述べた先行技術の移転プロセスを適用することによって、出願人が移転後の有用層３の厚さの均一性に悪影響を及ぼす大理石模様のような異常なパターンを観察していることが思い出される。これらの異常なパターンが［貼り合わせ構造体５／埋め込み弱化層２］系に蓄えられた不十分なエネルギーに起因する分割波の伝播の不安定性に関係することを、出願人は特定している。

これらの問題を克服するためそして移転後の有用層３の厚さの均一性を改善するために、本発明による移転プロセスは、ステップｅ）において、貼り合わせ構造体５が、少なくともその最も熱い領域で、１５０℃と２５０℃との間の温度にさらされるときに埋め込み弱化平面２に外部圧力を加えることによって、分割波が惹起されることを想定する。実際には、貼り合わせ構造体５を横切る温度勾配がしばしばあり、そのため最も高い温度にさらされた貼り合わせ構造体５の領域（その最も熱い領域）が、１５０℃と２５０℃との間の温度を経験することを、本発明は想定している。言い換えると、貼り合わせ構造体５が局所的にその最も熱い領域で又はその全域にわたって均一にさらされる最高温度が、この温度範囲内であるときに、分割が惹起される。

前述の最高温度が、１８０℃と２２０℃との間、好ましくは２００℃付近であることが有利である。

貼り合わせ構造体５の少なくとも最も熱い領域が１５０℃よりも高い温度であるときに分離波を惹起するステップに関して、系に蓄えられたエネルギー、及び特にマイクロキャビティ内の加圧されたガス状元素種の存在のために埋め込み弱化平面２に蓄えられたエネルギーは、分割波の安定で自己維持型の伝播を確実にすることにとって十分である。

貼り合わせ構造体５が２５０℃よりも低い最高温度にさらされるときに惹起を引き起こすことは、系内に蓄えられるエネルギーを制限し、そのため分割中に解放される過剰なエネルギー（すなわち、材料を割る際に消費されなかったエネルギー）が、移転された有用層３の表面に他のタイプのパターンの形成を結果としてもたらさない。具体的に、分割中に解放される過剰なエネルギーが大き過ぎると、大きな大きさの標準的なパターンが現れることがあり、移転後の有用層３の厚さの均一性に悪影響を及ぼすことがあることを、出願人は観察している。このことは、例えば、分割バジェットが貼り合わせ構造体５に加えられそして分割波がアニール保持温度（例えば、４００℃）で自発的に惹起されるときのケースであり得る。分割波の伝播中に蓄えられそして解放される大き過ぎるエネルギーは、これゆえ、移転後の有用層３の厚さの均一性に関してさらに問題を含んでいる。系に蓄えられたエネルギーは、埋め込み弱化平面３の弱化のレベル及び分割波が惹起されそして伝播するだろう温度の両方に依存する。本発明による移転プロセスは、系に蓄えられたエネルギーが安定で自己維持型の伝播を確実にする（したがって異常なパターンを制限する）ために十分であること及び厚さの均一性にさらに悪影響を及ぼす標準的なパターンの大きさを制限するためには過度に大きくないことの両方であるときに、分割波が惹起されることを可能にする。

例として、図３ａ、図３ｂ及び図３ｃは、それぞれ、自発的な分割、雰囲気温度で惹起された機械的分割、及び貼り合わせ構造体がさらされる１００℃の最高温度で惹起された機械的分割の後の有用層３の表面におけるヘイズマップを示している。前述の機械的分割操作は、貼り合わせ構造体５に局所的な機械的荷重を加えること及び埋め込み弱化平面２に歪を発生させることによって惹起されたことに留意すべきである。各々のケースで、標準的な（図３ａ）パターン又は移転後の有用層３の厚さの均一性に悪影響を及ぼす（大きさで０．５ｎｍと１．５ｎｍとの間）異常な（図３ｂ及び図３ｃ）大理石模様のようなパターンが観察されている。これらのパターンは、ＫＬＡ－ＴｅｎｃｏｒによるＳｕｒｆｓｃａｎ（商標）検査機器を使用して、有用層３の表面によって散乱された光の強度に対応するヘイズの測定により明らかにされる。

図４は、本発明による移転プロセスを使用して移転された、すなわち、貼り合わせ構造体５に局所的な荷重を加えること、埋め込み弱化平面２内に歪を発生させることによって、貼り合わせ構造体５が、少なくともその最も熱い領域において、２００℃の温度にさらされたときに分割が惹起された後の、有用部３の表面におけるヘイズマップを示している。標準的であるか又は異常で大理石模様のようであるどうかに拘わらず、パターンは存在せず、そして有用層３の厚さの均一性が、したがって実質的に改善される。

第１の有利な変形例によれば、ステップｅ）における惹起は、ステップｄ）のアニールの直後で、貼り合わせ構造体５の最も熱い領域が１５０℃よりも低い温度に達する前に生じる。例えば、ステップｄ）のアニールが、４００℃への温度ランプアップに続く温度ランプダウンを特徴とするときには、（少なくとも最も熱い領域で）貼り合わせ構造体５が２５０℃以下の最高温度にさらされる時で、貼り合わせ構造体が１５０℃の最高温度に達する前に、惹起が生じる。

実際に、分割波を惹起するステップｅ）は、貼り合わせ構造体５が１５０℃よりも高くそして２５０℃以下の最高温度にさらされる制御された出口ゾーン２３内で、貼り合わせ構造体５がアニールのために使用された熱処理装置２０を出るときに特に生じただろう（図２－ｅ））。特に、ステップｄ）のアニールは、複数の貼り合わせ構造体５をバッチ処理するために適した横型又は縦型に構成された熱処理装置２０で実行されることがあり、ステップｅ）の惹起はそのときには、構造体５がさらされる最高温度が分割波の惹起のために要求される範囲内であるように制御されている出口ゾーン２３内で、貼り合わせ構造体５が装置２０を出るときに実行される。分割波の惹起をトリガするための外部圧力は、貼り合わせ構造体５が制御された出口ゾーン２３を通過するにつれて連続的に貼り合わせ構造体５に加えられることが有利である。

第２の変形例によれば、ステップｅ）の惹起は、貼り合わせ構造体５の最も熱い領域が１５０℃よりも低い温度に達した後で生じる。このケースでは、貼り合わせ構造体５は、ステップｄ）におけるアニールの終わりと、貼り合わせ構造体５を１５０℃と２５０℃との間の最高温度に持っていくために要求されるだろう分割波が惹起されるときの時間との間では制御された雰囲気下に保たれる。このケースにおいて「制御された雰囲気」により理解されるものは、０．１％未満の湿度を示すドライ雰囲気である。例えば、ステップｄ）のアニールは、４００℃への温度ランプアップに続いて貼り合わせ構造体５が雰囲気温度まで戻る前に１５０℃への温度ランプダウンを特徴とするときに、この構造体は、ステップｅ）での分離波の惹起までドライ雰囲気下に保たれる。

述べた変形例のいずれに関しても、埋め込み弱化平面２への圧力の加圧が、分割波を惹起するように、貼り合わせ構造体５への、特に前記構造体の周辺部への局所的な機械的荷重の加圧に対応することが有利である。例として、局所的な機械的荷重は、前記貼り合わせ構造体５の、それぞれドナー基板１及びキャリア基板４の面取りした端部同士の間の、貼り合わせ構造体５のボンディング界面７のところにくさび１０を挿入することによって加えられることがある。このことが、埋め込み弱化平面２内に発生される引張り応力を結果としてもたらす。

局所的な機械的荷重は、ステップｅ）で貼り合わせ構造体５を横切る温度勾配があるときにより低い温度を経験する貼り合わせ構造体５の領域に加えられることが好ましい。前記領域は、上に述べた貼り合わせ構造体５の最も熱い領域との比較により、「クール領域」と本明細書では以降呼ばれる。

例えば、上に述べた第１の変形例のケースに戻って、１つ又は複数の貼り合わせ構造体５が、アニールが行われた熱処理装置２０を出るときには、一般に、各々の貼り合わせ構造体５を横切る温度勾配がある（図５及び図６）。この勾配は、炉の幾何学的形状及び熱散逸に影響を及ぼしている貼り合わせ構造体５を保持するためのシステムの存在に一般に起因する。例えば、貼り合わせ構造体５がチャージショベル２１により運ばれるカセット２２へと縦に置かれる横型に構成された炉２０のケースでは、貼り合わせ構造体５の下側領域Ｂ（すなわち、チャージショベル２１に最も近い領域）が、貼り合わせ構造体５の上側領域Ｈよりも冷たいことが観察されている。局所的な機械的荷重は、そのときには貼り合わせ構造体５の下側領域Ｂに好ましくは加えられる。

温度勾配が約８０℃、すなわち、８０℃＋／－１５℃であるときに、局所的な機械的荷重が貼り合わせ構造体５に加えられることが再び有利である。図６は、上側領域Ｈ、中央領域Ｃ及び下側領域Ｂにおいて、炉を出た後に貼り合わせ構造体５を横切って測定した温度勾配を示している。

分割波が惹起されたときに貼り合わせ構造体５によって経験された８０℃＋／－１０℃の温度勾配が移転後の有用層３の厚さの均一性を改善することに寄与することを、出願人は観察している。

例示的な応用例
発明による移転プロセスは、ＳＯＩ基板の製造に使用されることがあり、その有用層３は非常に薄く、特に数ｎｍと５０ｎｍとの間である。使用した例は、そのドナー基板１及びキャリア基板４が単結晶シリコン製のものであり、各々が直径３００ｍｍウェハの形態を取っている。ドナー基板は、５０ｎｍの厚さを有する酸化シリコン６の層で覆われている。埋め込み弱化平面２が、下記の条件下で水素イオン及びヘリウムイオンの共注入によりドナー基板１内に形成されている：
Ｈ：注入エネルギー３８ｋｅＶ、ドーズ１Ｅ１６ Ｈ／ｃｍ^２、
Ｈｅ：注入エネルギー２５ｋｅＶ、ドーズ１Ｅ１６ Ｈｅ／ｃｍ^２。

埋め込み弱化層３は、ドナー基板１の表面１ａから約２９０ｎｍの深さのところに位置している。埋め込み弱化層は、酸化物層６とともに、約２４０ｎｍの有用層３の範囲を定める。

ドナー基板１は、分子接着による直接ボンディングによってキャリア基板４に接合されて、貼り合わせ構造体５を形成する。接合することの前に、ドナー基板１及びキャリア基板４は、欠陥及びボンディングエネルギーの点でボンディング界面７の品質を確保するために知られている表面活性化及び／又はクリーニングシーケンスを受けるだろう。

横型に構成された炉２０が、上に記載したような複数の貼り合わせ構造体５のバッチアニーリングを実行するために使用されている。このタイプの熱処理装置２０は、貼り合わせ構造体５が設置されたカセット２２を運ぶチャージショベル２１を備えている（図７）。チャージショベル２１は、貼り合わせ構造体５が炉２０の内側である挿入位置と、貼り合わせ構造体５が炉２０の外である退出位置との間を移動する。

くさび１０のシステムが、各々のカセット２２上で、貼り合わせ構造体５の下に設置されることがある。チャージショベル２１は、実行しようとするアニールのための挿入位置へ移動する。アニールは、２００℃から３８０℃への温度ランプアップ、３８０℃での２分間の保持、及び２２５℃への温度ランプダウンを含む。

アニールの終了で、チャージショベル２１は、それ自体の退出した位置へ移動する。

図６に図示したように、各々の貼り合わせ構造体５が炉２０を出ると直ぐに、各々の貼り合わせ構造体が経験する温度は低下する。各々の貼り合わせ構造体５は出口ゾーン２３に移動し、そこで（その最も熱い領域で）１５０℃と２５０℃との間の最高温度を経験するだろう。この出口ゾーン２３では、貼り合わせ構造体５の上方に設置された押圧装置１１は、各々の貼り合わせ構造体５に次々と押圧力を働かせるだろう、そのためその下のくさび１０が、貼り合わせ構造体５の接合した基板の面取りした端部同士の間のボンディング界面７のところに挿入されるだろう（図７）。くさび１０の挿入は、埋め込み弱化平面２のサイトのところに局所的な引張り歪を発生させ、貼り合わせ構造体が押圧装置１１の下方を通過するにつれて、分離波が次々と各々の貼り合わせ構造体５に惹起されることを可能にする。

当然のことながら、くさび１０及び押圧装置１１のシステムにより形成される組み立て品以外のツールが、本発明にしたがって貼り合わせ構造体５に分割波を惹起するために実装されてもよい。

分割波は、貼り合わせ構造体５が１５０℃と２５０℃との間の、好ましくは２００℃付近の最高温度にさらされるときに、各々の貼り合わせ構造体５に対してこのように惹起される。図６の例では、分割波が惹起される出口ゾーン２３は、各々の貼り合わせ構造体５がその最も熱い領域（上部領域Ｈ）で約２００℃の最高温度にさらされ、その中央領域Ｃが約１８０℃の中間温度を経験しそしてその底部領域Ｂが約１３０℃の温度を経験するゾーンに対応する。くさび１０は、図７に図示した例では、各々の貼り合わせ構造体５の底部分のところに配置され、惹起が貼り合わせ構造体５のクール領域（底部領域Ｂ：最も低い温度を経験する領域）にさらにその上に生じる。

分離波の自己維持型の伝播に続いて、得られたものは、移転の後では、ＳＯＩ基板（移転された組み立て品５ａ）及びドナー基板１の残部５ｂである。厚さの非常に高度な均一性が、移転した有用層３に対して得られている。

移転した組み立て品５ａに適用される仕上げステップは、化学的洗浄操作及び少なくとも１回の高温平滑化熱処理を含んでいる。これらのステップの完了で、ＳＯＩ基板は、５０ｎｍの厚さ、約０．４５ｎｍである厚さの最終的な不均一性を有する有用層３を含んでいる。比較では、有用層３が分割後に標準的なパターン又は異常なパターンを含んでいるＳＯＩ基板が、０．７ｎｍ以上である最終的な厚さの不均一性を示すことがあることに留意されたい。

当然のことながら、発明は、記載した実装形態及び実施例に限定されず、変形の実施形態が、特許請求の範囲により規定されるような発明の範囲から逸脱せずに本明細書へと導入されることがある。

Claims (11)

1. キャリア基板（４）へ有用層（３）を移転するためのプロセスであって、
   ａ）埋め込み弱化平面（２）を含んでいるドナー基板（１）を用意するステップであり、前記有用層（３）が前記ドナー基板（１）の前面（１ａ）と前記埋め込み弱化平面（２）とにより範囲を定められている、ドナー基板（１）を用意するステップと、
   ｂ）キャリア基板（４）を用意するステップと、
   ｃ）貼り合わせ構造体（５）を形成するためにボンディング界面（７）に沿って前記キャリア基板（４）に、前記ドナー基板（１）の前面（１ａ）で、前記ドナー基板（１）を接合するステップと、
   ｄ）前記貼り合わせ構造体（５）に弱化サーマルバジェットを加えるため及び定められた弱化のレベルまで前記埋め込み弱化平面（２）を持っていくために前記貼り合わせ構造体（５）をアニールするステップと、
   ｅ）前記貼り合わせ構造体（５）に圧力を加えることにより前記埋め込み弱化平面（２）内に分割波を惹起するステップであり、前記有用層（３）が前記キャリア基板（４）に移転されるという結果をもたらすために、前記分割波が前記埋め込み弱化平面（２）に沿って自己維持型の方式で伝播する、分割波を惹起するステップと、
   を含む、有用層（３）を移転するためのプロセスにおいて、
   前記移転プロセスは、前記貼り合わせ構造体（５）が、少なくともその最も熱い領域で、１５０℃と２５０℃との間の温度にさらされるときに、前記分割波が惹起されることを特徴とする、移転するためのプロセス。
2. 最高温度が、１８０℃と２２０℃との間である、請求項１に記載の移転するためのプロセス。
3. ステップｄ）の前記アニールが、３００℃と６００℃との間の最高保持温度に達する、請求項１又は２に記載の移転するためのプロセス。
4. 前記弱化サーマルバジェットが、分割サーマルバジェットの４０％と９５％との間であり、前記分割サーマルバジェットが、前記アニール中に前記埋め込み弱化平面（２）内に前記分割波の自発的な惹起をもたらす、請求項１～３のいずれか一項に記載の移転するためのプロセス。
5. ステップｅ）の前記惹起が、ステップｄ）の前記アニールの直後で、前記貼り合わせ構造体（５）の前記最も熱い領域が１５０℃よりも低い温度に達する前に生じる、請求項１～４のいずれか一項に記載の移転するためのプロセス。
6. ステップｄ）の前記アニールが、複数の貼り合わせ構造体（５）をバッチ処理するために適した横型又は縦型に構成された熱処理装置（２０）で行われ、ステップｅ）の前記惹起は、前記貼り合わせ構造体（５）が前記装置（２０）を出るときに生じる、請求項１～５のいずれか一項に記載の移転するためのプロセス。
7. 前記埋め込み弱化平面（２）への圧力の前記加圧が、前記貼り合わせ構造体（５）への、特に前記構造体（５）の周辺部への局所的な機械的荷重の前記加圧に対応する、請求項１～６のいずれか一項に記載の移転するためのプロセス。
8. 前記局所的な機械的荷重が、前記貼り合わせ構造体（５）の、それぞれ前記ドナー基板（１）及び前記キャリア基板（４）の面取りした端部同士の間の前記貼り合わせ構造体（５）の前記ボンディング界面（７）のところにくさび（１０）を挿入することによって加えられる、請求項７に記載の移転するためのプロセス。
9. 前記局所的な機械的荷重が、ステップｅ）において前記貼り合わせ構造体（５）を横切る温度勾配があるときにより低い温度を経験する前記貼り合わせ構造体（５）の領域に加えられる、請求項７又は８に記載の移転するためのプロセス。
10. 前記局所的な機械的荷重は、前記温度勾配が約８０℃であるときに前記貼り合わせ構造体（５）に加えられる、請求項９に記載の移転するためのプロセス。
11. 前記ドナー基板（１）及び前記キャリア基板（４）が、単結晶シリコン製であり、前記埋め込み弱化平面（２）が前記ドナー基板（１）への軽元素種のイオン注入によって形成され、前記軽元素種が、水素及びヘリウム、又は水素とヘリウムとの組合せから選択される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の移転するためのプロセス。

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