JP5214160B2 - 薄膜を製造する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、スマートカット(商標)技法に関与する半導体材料の薄膜を製造する方法に関する。
スマートカット(商標)(Smart Cut)技法の使用の一例は、特許または論文中に説明されている(特許文献1または非特許文献1)。この技法は、以下のステップ、すなわち
a)(例えば、シリコンから形成された)基板の一方の面に水素または希ガスタイプの軽いイオン(例えば、ヘリウム)を打ち込んで、その基板中に十分な濃度で前記イオンを注入し、ぜい弱化するマイクロキャビティ(microcavity)の層を生成するステップと、
b)その基板の前記面を補強材または受取り側基板と密接に接触させるステップと、
c)マイクロキャビティの層のレベルでブレード(blade)を挿入し、引張り応力よび/または曲げ応力および/またはせん断応力を加えること、かつ/または、適切なパワーおよび周波数の超音波もしくはマイクロ波を加えることのような、熱処理および/または機械的はく離応力を加えることによりマイクロキャビティの層で破壊/層間はく離を行うステップを使用する。
注入された基板の一部分をはく離することにより、その方法は、打ち込まれた基板の面と、注入により形成されたマイクロキャビティの層との間の距離に実質的に対応する均一な厚みを有する薄膜を製造することができる。「SIMOX」として知られている方法(非特許文献2)、または、化学研磨または他の任意の化学的機械研磨によるウェーハを薄くする方法のような、薄膜を製造する他の知られている方法と比べて、その方法は、あまり高い注入線量(dose)もエッチング停止バリアも必要としない。
しかし、その方法では、転写された薄膜のバルクは、単なる金属(Al)、遷移金属(Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Znなど)、アルカリ金属(Li、Na、Kなど)、アルカリ土類金属(Mg、Ca、Baなど)、ハロゲン(F、Br、Cl)、メタロイド(As)、または有機タイプの汚染物質(C、N、O)を汚染不純物として含有する。これらの不純物は、開始基板中に存在する不純物、および/または使用される方法によって導入される不純物に対応する。例として、遷移金属タイプの不純物の存在は、転写された薄膜中の電気特性に大きな変化を引き起こすこともある。
米国特許第5374564号明細書 A.J. Auberton-Herve et al, "Why can Smart Cut change the future of microelectronics?," Int. Journal of High Speed Electronics and Systems, Vol. 10, No.1, 2000, pp.131-146 Hon Wai Lam, "SIMOX SOI for integrated circuit fabrication," IEEE Circuits and Devices Magazine, July 1987 M. Zhang et al, "Comparison of Cu gettering to H+ and He+ implantation-induced cavities in separation-by-implantation-of-oxygen wafers," Journal of Applied Physics, Vol 85, no.1, January 1, 1999 A. Kinomura et al, "Gettering of platinum and silver to cavities formed by hydrogen implantation in silicon, " Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 127/128 (1997), 297-300
本発明は、前述の短所を克服することを目指しており、軽いイオンを注入して、はく離した膜中に存在する不純物のバルク濃度を低下させながら、基板を層間はく離すること(スマートカット(商標)技法)ができるぜい弱ゾーンに対応するマイクロキャビティ層を生成するステップを含む方法によって、薄膜の製造を可能にする。
この目的は、
a)水素型またはヘリウム型の軽いイオンを単独で、あるいは(例えば、ホウ素−水素の混合注入による)他の化学種と組み合わせて、半導体材料から形成された基板の一方の面に打ち込んで、基板中の所定の深さに、前記注入されたイオンが濃縮された層を形成し、前記濃縮された層が基板の上部部分に薄膜を定義する、注入の少なくとも1つのステップと、
b)基板のその面を補強材と密接に接触させるステップと、
c)濃縮されたイオン層で層間はく離させることによりその補強材と接触している薄膜をはく離するステップと
を含む薄膜を製造する方法を用いて実現され、
この方法においては、注入ステップa)の後で、はく離ステップc)の前に、熱処理ステップを実行して、注入されたイオンの濃縮された層中の汚染物質をトラップし、前記処理は、注入されたイオンの濃縮された層においてその基板の層間はく離を引き起さない。ステップc)の後に、汚染物質をトラップすることにより、およびはく離ステップによりかき乱されたゾーンは、取り除かれる。
注入の後に実行される熱処理ステップは、第1にトラップ用キャビティを形成する注入されたイオンの濃縮された層におけるマイクロキャビティの発生/形成を可能にし、第2に前記キャビティ中における汚染物質の拡散およびトラッピングを可能にする。転写されるべき薄膜に対応する、トラップ用マイクロキャビティ上に配置された基板の部分は、このようにしてその表面を除いて汚染化学種の濃度が低下されている。化学的機械研磨および/または適切な選択的化学的攻撃(selective chemical attack)は、汚染物質のトラッピングと、はく離ステップによりかき乱され汚染されている表面ゾーンを取り除くことができる。結果として、本発明の方法は、汚染化学種の濃度が低下された薄膜の製造を可能にする。
その基板は、シリコン、ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウム、窒化ガリウム、ヒ化ガリウムまたは炭化ケイ素の基板であってもよい。
本発明の一態様においては、本方法は、ステップa)の注入について使用される注入条件とは異なる注入条件の下で基板の面に打ち込むことから成る追加の注入ステップも含み、前記追加の注入ステップは、ステップa)の注入エネルギーよりも大きな注入エネルギーで実行されて、ステップa)中に生成されるイオンの濃縮された層よりも深い深さに濃縮された追加のイオン層を生成する。
この場合には、トラップ用キャビティは、追加イオンの濃縮された層中に発生/形成され、この追加イオンの濃縮された層はそれに沿って薄膜がはく離されるべきぜい弱平面を形成することが意図されている。次いで汚染物質は、薄膜はく離ゾーンの下に配置されたゾーンにおいてトラップされ、転写すべき薄膜の部分を形成してはいない、基板のバルク中に閉じ込められる。
追加の注入ステップは、ヘリウムガスイオンを用いて実行することができる。
ステップc)においては、薄膜のはく離(基板の破壊(fracture))は、注入されたイオンの濃縮された層に加えられるはく離応力によってもたらすことができる。はく離応力は、熱処理(トラップするための熱処理の温度よりも高い温度で実行されるアニール)を適用することおよび/または注入されたイオンの濃縮された層の位置におけるブレードの挿入のようなはく離機械的応力を適用すること、および/または、引張り応力の適用および/または適切なパワーおよび周波数を有する超音波もしくはマイクロ波の適用からなることができる。
本発明の方法は、スマートカット(商標)技法と互換性のある任意タイプの基板からの、半導体材料の薄膜の製造に一般に適用可能である。このような基板は、特にシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、シリコン−ゲルマニウム(SiGe)、窒化ガリウム(GaN)、ヒ化ガリウム(GaAs)、炭化ケイ素(SiC)などの基板である。
本発明は、スマートカット(商標)技法を使用した薄膜の製造中において、注入ステップの後、かつ、はく離ステップの前に、追加の熱処理ステップを適用することを提案しており、この追加のステップは、最初の基板中に存在し、かつ/または注入ステップおよびボンディングステップ中に導入された汚染物質がトラップされる注入された層において、マイクロキャビティを形成する役割を果たす。前記マイクロキャビティは、それらの内部壁上に、汚染化学種の原子をトラップすることができる不完全な化学結合を有する。
この追加の熱処理は、トラップ用マイクロキャビティ中にこれらの汚染化学種を拡散させるのに十分に高い温度であるが、基板中の結晶再配列効果とマイクロキャビティ中の圧力によってその注入層における基板の破壊を引き起こす限界温度を超過しない温度で、実行されなければならない。トラップ用マイクロキャビティは、基板の層間はく離(スマートカット(商標)技法)を引き起こすように意図された注入層中に直接または前記層の下に形成された別個の注入層中に発生しており、かつ/または形成されていてもよい。
文献(非特許文献3および非特許文献4)は、H注入またはHe注入とそれに続く熱処理によるトラップ用キャビティの形成を開示している。しかし、それらのトラップ用キャビティを使用して基板を破壊/層間はく離してはいない。対照的に、これらの2つの文献中では、汚染物質は、イオン注入によって故意に導入され、基板中に保存される。
本発明の一実施態様による、薄膜を製造する方法は、図1Aから1Eおよび2を参照して以下に説明される。
この実施においては、開始基板またはドナー基板1は、熱酸化によって得られ、約1450Å[オングストローム]の厚みを有する酸化ケイ素(SiO)の層2で覆われた単結晶シリコンのウェーハによって構成される。
第1の注入ステップ(ステップS1)において、基板1は、(SiO)層2を備える基板の平坦面7を介して水素イオンHのイオン打ち込み10を受ける。Hイオン注入は、約37keV[キロ電子ボルト]の注入エネルギーと約5.75×1016原子/cm[原子/平方センチメートル]の注入線量で実行される。これらの注入条件により、濃縮されたイオン層3を、基板1の上部領域中の薄膜4と、基板1の残りに対応する基板の下部領域中の部分5とを画定する、基板1中の所定の深さで基板の面7に平行に生成することができる(図1A)。
この注入線量は、層3中のHイオンの濃度が、注入直後に、または後続の熱処理ステップ中にマイクロキャビティ層を生成するのに十分であるように選択される。しかし、マイクロキャビティは、注入中にすでに形成されていてもよいことに留意されたい。基板中へのHイオンの貫通深さは、主として注入エネルギーレベルによって決定される。ここで説明している実施例においては、注入は、約37keVの注入エネルギーで実行され、この注入エネルギーにより、濃縮されたHイオン層3を打ち込まれた基板1の面7の下約300nm[ナノメートル]に形成することができる。
次いで、注入済みの開始基板1は、例えば分子ボンディングにより、補強材6、例えばシリコンウェーハにボンディングされる(ステップS2、図1B)。開始基板1は、(フッ素F、炭素Cなどのような)残留不純物を含んでいる。さらに、酸化(SiO層の形成)、イオン注入、およびボンディングのステップは、開始基板1中の不純物による汚染量を増大させることもある。
本発明によれば、濃縮されたHイオン層3中のマイクロキャビティの発生および/または形成と、汚染化学種がトラップされるマイクロキャビティに対する様々な汚染化学種の拡散を可能にする適切な熱処理ステップが実行される(ステップS3、図1C)。この実施においては、これらのマイクロキャビティは、拡散された汚染化学種についてのトラップを構成するだけでなく、機械的応力を加えることにより後続の基板破壊を可能にするぜい弱性の平面も構成する。
熱処理ステップは、例えば18h[時間]の期間にわたっての350℃におけるアニールであってもよい。このようなアニールは、層3におけるフッ素イオン量を50倍だけ局所的に増大させ、結果として、その基板の残り中の、特にはく離すべき薄膜4に対応する部分における、フッ素イオン濃度を低下させることができる。18hにわたっての350℃のアニールは、薄膜4中の炭素不純物濃度を半減させることもできる。最後に、前記(350℃−18h)のアニールは、その基板を局所的にぜい弱化し、破壊と両立する密度、寸法、分布、形態などの特性をこの領域(すなわち、層3)に与えるマイクロキャビティの形成を引き起こす。
ここで説明される実施例においては、熱処理ステップは、補強材上にボンディングするステップ(ステップS2)の後に実行される。しかし、この熱処理ステップは、補強材6上にボンディングするステップの前に実行することもできる。
熱処理ステップの後に、薄膜4は、層間はく離することにより基板1からはく離される(ステップS4、図1D)。このステップは、例えばマイクロキャビティゾーンにブレードを挿入することや前記ゾーンに沿って破壊を波及させることなどにより、機械的応力を加えることで実行される。
補強材6上に転写された薄膜4は、熱処理ステップの後に、拡散しマイクロキャビティ中にトラップされた汚染化学種を濃縮するその破壊された表面8の位置から離れたそのバルク中にはほとんど汚染物質を含んでいない。
次いで、従来の研磨ステップ(化学的−機械的研磨)を実行して、表面8のかき乱された汚染されたゾーンを取り除き、その粗さを低減させる(ステップS5、図1E)。研磨によって取り除かれる厚みは、1500Å程度である。汚染され/かき乱されたゾーンは、オプションとしての選択的化学的攻撃(エッチング)と、それに続く表面粗さを改善するための研磨によって取り除くこともできる。
次いで、最後の高温熱処理(1100℃)を加えて、その構造を強固にし、転写された膜中に存在するどのような欠陥も修復することができる(ステップS6)。
図3Aから3Fおよび4は、本発明による薄膜を製造する方法の変形形態を示すものである。この実施は、2層のマイクロキャビティ層が、基板中において異なる深さに形成され、一方の層を使用して、汚染物質をトラップし、他方の層を使用してその薄膜をはく離できる点で前述の実施と異なる。
開始基板10は、熱酸化によって得られ、約1450Åの厚みを有する酸化ケイ素(SiO)層11で覆われた単結晶シリコンのウェーハによって構成される。
第1の注入ステップ(ステップS10)において、基板10は、第1に(SiO)層11を備える基板の平坦面13を介してヘリウムイオンHeのイオン打ち込み20を受ける。Heイオン注入は、約60keVの注入エネルギーと約1.5×1016原子/cmの注入線量で実行される。これらの注入条件により、濃縮されたHeイオン層12を、基板10の約300nmの深さに、生成することができる(図3A)。
第1のHeイオン注入ステップの前または後とすることができる第2の注入ステップ(ステップS11)において、基板10は、平坦面13を介して水素イオンHのイオン打ち込み21を受ける。Hイオン注入は、約32keVの注入エネルギーと約1.5×1016原子/cmの注入線量で実行される。これらの注入条件により、濃縮されたHイオン層14を、基板10の上部領域中の薄層15と、基板10の残りに対応する基板の下部領域中の部分16とを画定する、基板10中の約230nmの深さに生成することができる(図3B)。
第1の注入ステップ(ステップS10)においては、注入エネルギーは、第2の注入ステップ(ステップS11)よりも高い。これにより、第2の注入中に生成される濃縮されたHイオン層14よりも、基板の表面に対してより深く配置される濃縮されたHeイオン層12を生成することができる。
次いで、注入済みの開始基板10は、例えば分子ボンディングにより、補強材17に、例えばシリコンウェーハにボンディングされる(ステップS12、図3C)。開始基板10は、(フッ素F、炭素Cなどの)残留不純物を含んでいる。さらに、酸化(SiO層の形成)、イオン注入、およびボンディングのステップは、開始基板10中の不純物による汚染量を増大させることもある。
本発明によれば、濃縮されたHeイオン層12(すなわち、基板10の表面下300nm)中のマイクロキャビティの発生および/または形成、ならびに前記マイクロキャビティ中の様々な汚染化学種の拡散およびトラッピングを可能にする熱処理ステップが実行される(ステップS13、図3D)。この実施においては、層12のマイクロキャビティは、拡散された汚染化学種についてのトラップを構成するだけである。
熱処理ステップは、例えば1hにわたっての400℃におけるアニールであり、層12中のフッ素イオンと炭素不純物の量を局所的に増大させることができ、結果として、その基板の残り中の、特にはく離すべき薄膜15に対応する部分における、フッ素イオンと炭素不純物の濃度を低下させることができる。その不純物の一部分は、濃縮されたHイオン層14中にもトラップされるが、図1Aから1Eおよび2を参照して説明される実施の濃縮されたHイオン層3に比べると少量である。
この熱処理ステップは、補強材を結合するステップの前でも後でも同様に実行することができる。
次いで、アニールが、汚染物質をトラップするための熱処理温度よりも高く、基板中の結晶再配列効果と、濃縮されたHイオン層14のマイクロキャビティ中の圧力とにより、薄膜15と基板10の残りの部分16との間の層間はく離を引き起こすのに十分な温度で実行される(ステップS14、図3E)。30min[分]にわたっての500℃におけるアニールは、基板10の表面下約230nmに位置する濃縮されたHイオン層14において基板10を破壊させることができる。
補強材17に転写された薄膜15は、約230nmの厚みであり、汚染物質の一部分が、基板の残りの部分16に存続する非転写層12のトラップ用マイクロキャビティに閉じ込められているので、そのバルク中および表面上にはほとんど汚染物質を含んではいない。
次いで、従来の研磨ステップ(化学的機械研磨)を実行して、薄膜15の表面のかき乱されたゾーンを取り除き、その粗さを低減させる(ステップS15、図3F)。研磨によって取り除かれる厚みは、1500Å程度である。かき乱されたゾーンは、オプションとしての選択的化学的攻撃(エッチング)と、これに続く表面粗さを改善するための研磨によって取り除くこともできる。
最後の高温(1100℃)熱処理ステップ(ステップS16)を実行して、転写された膜の品質を改善することができる。
測定を実行して、注入されたゾーンにおける後続の破壊ステップと両立する注入条件では、注入後の熱処理が、注入された基板中に存在する汚染物質をトラップすることができることを実証した(図5から7)。
図5から7は、図1Aおよび1Bと図2のステップS1およびS2(すなわち、約37keVの注入エネルギーと約5.75×1016原子/cmの注入線量におけるSi基板中へのH化学種の注入)を参照して説明された条件の下で注入された単結晶シリコン基板中で得られる汚染物質の濃度の測定結果を示している。図5から7は、本発明による熱処理ステップ(ステップS3、図1C)の条件(存続期間および/または温度)の関数として得られた結果を示すものである。その濃度測定は、二次イオン質量分析法(secondary ion mass spectroscopy(SIMS))によって実行された。
図5は、フッ素の場合における汚染物質のトラッピングに対する、本発明の熱処理の存続期間の影響を示すものである。図5の4つの曲線、P350℃−50h、P350℃−30h、P350℃−18h、およびP350℃−6hは、50h、30h、18hおよび6hの各期間にわたって350℃の温度で実行された熱処理についての水素イオンを用いて注入されたSi基板の厚み中で観察されたフッ素濃度に対応する。フッ素濃度は、基板中の汚染物質がトラップされる注入されたゾーンに対応する約300nmの深さでかなり増大することに注目されたい。
トラップするためのゾーン中の(すなわち、基板中の約300nmの深さにおける)フッ素濃度の増大は、350℃における熱処理が、50hの期間にわたって実行されるときにより大きくなっている。
図6は、フッ素の場合における汚染物質のトラッピングに対する、本発明の熱処理の温度の影響を示すものである。図6の3つの曲線、P350−51h、P400−2hおよびP450℃−8mnは、それぞれ51hの期間にわたって350℃の温度で、2hの期間にわたって400℃の温度で、8minの期間にわたって450℃の温度で実行された熱処理についての水素イオンを注入されたSi基板の厚み中で観察されたフッ素濃度に対応する。フッ素濃度は、基板中の、汚染物質がトラップされる注入されたゾーンに対応する約300nmの深さでかなり増大することに注目されたい。トラップするためのゾーン中における(すなわち、基板中の約300nmの深さにおける)フッ素濃度の増大は、熱処理が、51hの期間にわたって350℃で実行されるときにより高くなっている。しかし、より高い温度(400℃および450℃)であるが、51hよりずっと短い期間にわたって、すなわち400℃についての2hと、450℃についての8minの期間にわたって実行される熱処理もまた、フッ素を効果的にトラップすることができることに注目されたい。
図7は、汚染物質、この場合には有機酸素(O)および炭素(C)のタイプの汚染物質の性質の関数として、注入後の熱処理の影響を示すものである。図7中の4つの曲線、PO−impl、PO−400℃−1h、PC−implおよびPC−400℃−1hは、それぞれ、
・熱処理のない、水素イオンを注入されたSi基板の厚み中で観察される酸素不純物の濃度と、
・1hの期間にわたって400℃の温度で実行される熱処理を受けた、水素イオンを用いて注入されたSi基板の厚み中で観察される酸素不純物の濃度と、
・熱処理のない、水素イオンを注入されたSi基板の厚み中で観察される炭素不純物の濃度と、
・1hの期間にわたって400℃の温度で実行される熱処理を受けた、水素イオンを用いて注入されたSi基板の厚み中で観察される炭素不純物の濃度
に対応する。
不純物濃度の減少が、注入された基板の全体(分析された深さ全体)にわたって、特に基板の全体の厚み(0nmから300nmの間)にわたって観察される。このようにして、炭素不純物の濃度は、将来の転写されるべき薄膜において10のべき乗だけ低減される。
本発明の一実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 本発明の一実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 本発明の一実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 本発明の一実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 本発明の一実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 図1Aから1Eにおいて実行されるステップを示すフローチャートである。 本発明の他の実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 本発明の他の実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 本発明の他の実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 本発明の他の実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 本発明の他の実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 本発明の他の実施態様による、Siの薄膜の製造を示す概略断面図である。 図3Aから3Fにおいて実行されるステップのフローチャートである。 本発明の、汚染物質をトラップするための熱処理の継続期間の関数としてのSi基板中のフッ素濃度を示す図である。 本発明の、汚染物質をトラップするための熱処理の継続期間の関数としてSi基板中のフッ素濃度を示す図である。 様々な性質の汚染物質に対する本発明の、トラップするための熱処理の影響を示す図である。
符号の説明
1 基板
2 層
3 イオン層
4 薄膜
5 部分
6 補強材
7 平坦面
8 表面
10 基板
11 層
12 イオン層
13 平坦面
14 イオン層
15 薄膜
16 部分
17 補強材

Claims (16)

  1. 半導体薄膜を製造する際に不純物を除去する方法であり、
    a)半導体材料を含む基板の一方の面にイオンを打ち込んで、前記基板中の所定の平均深さに、前記注入されたイオンが濃縮された層を形成し、前記濃縮された層および前記基板の面が、その間で薄膜を画定する、注入のステップと、
    b)前記基板を熱処理することによって前記濃縮された層に薄膜の不純物質をトラップするステップであり、前記熱処理は前記濃縮された層で基板を層間はく離しないものであるステップと、
    c)前記基板の前記面を補強材と密接に接触させるステップと、
    d)前記薄膜の不純物質をトラップした後に、前記濃縮された層において基板を層間はく離によって基板から薄膜をはく離するステップと、
    e)前記濃縮された層において基板をはく離した直後、および、引き続きのいずれかの加熱処理の前に、前記濃縮された層からの不純物質を含む薄膜の破壊された表面の、かき乱され汚染されたゾーンを取り除くステップであって、前記ゾーンを取り除くことが加熱を含まない処理によって行われるステップと、
    f)前記かき乱され汚染されたゾーンを取り除いた後に、前記補強材に前記薄膜をアニールするステップと
    を含み、上記a)〜f)の工程がこの順序で行われることを特徴とする方法。
  2. 前記注入されたイオンが、水素ガスのイオンであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記基板は、シリコン、ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウム、窒化ガリウム、ヒ化ガリウムまたは炭化ケイ素の基板であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記基板は、単結晶シリコンの基板であり、前記トラップするための熱処理は、350℃から450℃の範囲の温度で実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 前記トラップするための熱処理は、18hから30hの範囲の期間にわたって350℃の温度で実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記注入のステップは第1の注入ステップを含み、前記濃縮された層は第1の濃縮された層を含み、前記方法は、前記基板の前記面にイオンを打ち込んで、前記基板中に、イオンの第2の濃縮された層を形成する第2の注入ステップをさらに含み、前記第2の注入ステップは、前記第1の注入ステップの注入エネルギーよりも大きな注入エネルギーを使用し、前記第2の濃縮された層は、前記第1の濃縮された層よりも前記面からさらに遠くに配置されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記第2の注入ステップにおいて使用されるイオンは、ヘリウムガスのイオンであることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記基板は、単結晶シリコンの基板であり、前記トラップするための熱処理ステップは、1hの期間にわたって400℃の温度で実行されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 前記不純物質をトラップするステップは、第2の濃縮された層において実施され、はく離するステップは、第1の濃縮された層に沿って実施されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  10. 前記はく離するステップは、前記濃縮された層にはく離応力を加えるステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 前記はく離応力は、熱処理、機械的はく離応力、引張り応力、曲げ応力、せん断応力、超音波、マイクロ波またはこれらの組み合わせを加えることを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記はく離するステップは、トラップするための熱処理の温度よりも高い温度で基板をアニールし、前記濃縮された層において基板を層間剥離することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  13. 前記取り除くステップは、化学的−機械的研磨、選択的化学的攻撃またはこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  14. 前記不純物質は、基板に導入した原子種を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  15. 除去される汚染されたゾーンの厚みは、1500Åのオーダーであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  16. 前記薄膜は、はく離の後にアニールされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5284576B2 (ja) * 2006-11-10 2013-09-11 信越化学工業株式会社 半導体基板の製造方法
JP5248838B2 (ja) * 2007-10-25 2013-07-31 信越化学工業株式会社 半導体基板の製造方法
FR2928031B1 (fr) * 2008-02-25 2010-06-11 Soitec Silicon On Insulator Procede de transfert d'une couche mince sur un substrat support.
US7932164B2 (en) * 2008-03-17 2011-04-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor substrate by using monitor substrate to obtain optimal energy density for laser irradiation of single crystal semiconductor layers
TWI407491B (zh) * 2008-05-09 2013-09-01 Advanced Optoelectronic Tech 分離半導體及其基板之方法
EP2161741B1 (en) * 2008-09-03 2014-06-11 Soitec Method for fabricating a semiconductor on insulator substrate with reduced SECCO defect density
US7927975B2 (en) * 2009-02-04 2011-04-19 Micron Technology, Inc. Semiconductor material manufacture
FR2949606B1 (fr) * 2009-08-26 2011-10-28 Commissariat Energie Atomique Procede de detachement par fracture d'un film mince de silicium mettant en oeuvre une triple implantation
JP5568054B2 (ja) 2011-05-16 2014-08-06 トヨタ自動車株式会社 半導体素子の製造方法
JP6042658B2 (ja) * 2011-09-07 2016-12-14 トヨタ自動車株式会社 SiC半導体素子の製造方法
JP2014078541A (ja) * 2012-10-09 2014-05-01 Fuji Electric Co Ltd 半導体薄膜フィルムの製造方法
US9281233B2 (en) 2012-12-28 2016-03-08 Sunedison Semiconductor Limited Method for low temperature layer transfer in the preparation of multilayer semiconductor devices
JP6442818B2 (ja) * 2013-09-04 2018-12-26 株式会社Sumco シリコンウェーハおよびその製造方法
CN106209003B (zh) * 2016-07-06 2019-03-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 利用薄膜转移技术制备薄膜体声波器件的方法
FR3064398B1 (fr) * 2017-03-21 2019-06-07 Soitec Structure de type semi-conducteur sur isolant, notamment pour un capteur d'image de type face avant, et procede de fabrication d'une telle structure
FR3077924B1 (fr) * 2018-02-13 2020-01-17 Soitec Structure demontable et procede de demontage utilisant ladite structure
JP7160943B2 (ja) 2018-04-27 2022-10-25 グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド 半導体ドナー基板からの層移転を容易にする光アシスト板状体形成
CN109678106B (zh) * 2018-11-13 2020-10-30 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种硅基异质集成4H-SiC外延薄膜结构的制备方法
US11232974B2 (en) * 2018-11-30 2022-01-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Fabrication method of metal-free SOI wafer
TWI727515B (zh) * 2018-11-30 2021-05-11 台灣積體電路製造股份有限公司 形成soi結構的方法
CN114127898A (zh) 2019-06-06 2022-03-01 应用材料公司 以高能量低剂量等离子体后处理氮化硅基的介电膜的方法
CN110534474B (zh) * 2019-09-03 2020-11-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 衬底上薄膜的制备方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2681472B1 (fr) 1991-09-18 1993-10-29 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de films minces de materiau semiconducteur.
FR2748851B1 (fr) * 1996-05-15 1998-08-07 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d'une couche mince de materiau semiconducteur
JPH10335254A (ja) * 1997-05-29 1998-12-18 Denso Corp 半導体基板の製造方法
US6150239A (en) * 1997-05-31 2000-11-21 Max Planck Society Method for the transfer of thin layers monocrystalline material onto a desirable substrate
JPH11145438A (ja) * 1997-11-13 1999-05-28 Shin Etsu Handotai Co Ltd Soiウエーハの製造方法ならびにこの方法で製造されるsoiウエーハ
FR2773261B1 (fr) * 1997-12-30 2000-01-28 Commissariat Energie Atomique Procede pour le transfert d'un film mince comportant une etape de creation d'inclusions
JP3456521B2 (ja) * 1998-05-12 2003-10-14 三菱住友シリコン株式会社 Soi基板の製造方法
KR100545990B1 (ko) 2000-06-02 2006-01-25 주식회사 실트론 실리콘웨이퍼 내의 금속 불순물 제거 방법
FR2830983B1 (fr) * 2001-10-11 2004-05-14 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de couches minces contenant des microcomposants
FR2845518B1 (fr) 2002-10-07 2005-10-14 Commissariat Energie Atomique Realisation d'un substrat semiconducteur demontable et obtention d'un element semiconducteur
FR2847075B1 (fr) * 2002-11-07 2005-02-18 Commissariat Energie Atomique Procede de formation d'une zone fragile dans un substrat par co-implantation
FR2861497B1 (fr) * 2003-10-28 2006-02-10 Soitec Silicon On Insulator Procede de transfert catastrophique d'une couche fine apres co-implantation
US7772087B2 (en) * 2003-12-19 2010-08-10 Commissariat A L'energie Atomique Method of catastrophic transfer of a thin film after co-implantation
FR2867307B1 (fr) * 2004-03-05 2006-05-26 Soitec Silicon On Insulator Traitement thermique apres detachement smart-cut
FR2867310B1 (fr) * 2004-03-05 2006-05-26 Soitec Silicon On Insulator Technique d'amelioration de la qualite d'une couche mince prelevee

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