JPH10189474A - お互いに接触している１つの構造体を構成する少なくとも２つの構成材料をイオン注入により分離するためのプロセス - Google Patents
お互いに接触している１つの構造体を構成する少なくとも２つの構成材料をイオン注入により分離するためのプロセスInfo
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- JPH10189474A JPH10189474A JP9339049A JP33904997A JPH10189474A JP H10189474 A JPH10189474 A JP H10189474A JP 9339049 A JP9339049 A JP 9339049A JP 33904997 A JP33904997 A JP 33904997A JP H10189474 A JPH10189474 A JP H10189474A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 界面に沿ってお互いに接触している２つの構
成材料からなる構造体を分離するプロセスを提供する。 【解決手段】 界面２７に到達するような適切なエネル
ギーで、かつ、原子間結合を破壊するような適切なドー
ズ量で、かつ、界面において２つの構成材料（２１，２
２）の分離を許容する適切な圧力を有するガス状の相を
形成するように、適切なドーズ量で、構造体２０中にイ
オンを導入するためのイオン注入を行う工程を具備す
る。
成材料からなる構造体を分離するプロセスを提供する。 【解決手段】 界面２７に到達するような適切なエネル
ギーで、かつ、原子間結合を破壊するような適切なドー
ズ量で、かつ、界面において２つの構成材料（２１，２
２）の分離を許容する適切な圧力を有するガス状の相を
形成するように、適切なドーズ量で、構造体２０中にイ
オンを導入するためのイオン注入を行う工程を具備す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１つの構造体を構
成する少なくとも２つの構成材料を分離するためのプロ
セスに関し、前記２つの構成材料は、界面に沿ってお互
いに接触しており、かつ、前記界面において、原子間の
結合によってお互いに固定されている。前記構造体を構
成する２つの構成材料は、複数の固体材料により形成さ
れており、この複数の固体材料は、異なるタイプのもの
であっても良い。固体材料は、導電性、或いは、半導電
性、或いは、絶縁性の材料であっても良い。
成する少なくとも２つの構成材料を分離するためのプロ
セスに関し、前記２つの構成材料は、界面に沿ってお互
いに接触しており、かつ、前記界面において、原子間の
結合によってお互いに固定されている。前記構造体を構
成する２つの構成材料は、複数の固体材料により形成さ
れており、この複数の固体材料は、異なるタイプのもの
であっても良い。固体材料は、導電性、或いは、半導電
性、或いは、絶縁性の材料であっても良い。
【０００２】本発明による第１のプロセスを用いれば、
前記構造体を構成する２つの構成材料を完全に分離可能
である。本発明による第２のプロセスに用いれば、例え
ば、ガス状の相によって圧力をかけられたマイクロ・ク
ッション（ｍｉｃｒｏ−ｃｕｓｈｉｏｎ）を得るため
に、２つの構成材料を局所的に分離する（ｌｏｃａｌｉ
ｚｅｄ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）ことができる。
前記構造体を構成する２つの構成材料を完全に分離可能
である。本発明による第２のプロセスに用いれば、例え
ば、ガス状の相によって圧力をかけられたマイクロ・ク
ッション（ｍｉｃｒｏ−ｃｕｓｈｉｏｎ）を得るため
に、２つの構成材料を局所的に分離する（ｌｏｃａｌｉ
ｚｅｄ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）ことができる。
【０００３】
【従来の技術】原子間の結合によって、共に結合してい
る２つの構成材料を分離するのは、たやすいことではな
い。特に、マイクロエレクトロニクスの分野において生
じるような、非常に小さい寸法の構成材料の場合には、
たやすいことではない。この分離工程は、２つの構成材
料の局所的な分離を生じさせようと望む場合には、より
一層困難である。マイクロエレクトロニクス構造体を構
成する２つの層の間で局所的な分離を行おうとする場合
には、２つの層の分離している部分の間にガスを導入す
ることにより加圧されたマイクロ・クッションを得るこ
とが可能であろう。
る２つの構成材料を分離するのは、たやすいことではな
い。特に、マイクロエレクトロニクスの分野において生
じるような、非常に小さい寸法の構成材料の場合には、
たやすいことではない。この分離工程は、２つの構成材
料の局所的な分離を生じさせようと望む場合には、より
一層困難である。マイクロエレクトロニクス構造体を構
成する２つの層の間で局所的な分離を行おうとする場合
には、２つの層の分離している部分の間にガスを導入す
ることにより加圧されたマイクロ・クッションを得るこ
とが可能であろう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来からあるプロセス
を用いたのでは、マイクロエレクトロニクス・デバイス
における、そのような加圧されたマイクロ・クッション
を得ることは、非常に難しい。従って、多くのマイクロ
エレクトロニクスのプロセスは、大気圧下又は減圧下で
生じる。そのような条件下においては、たとえ、１つの
構造体を構成する中に形成されたマイクロキャビティ中
へ、所望の圧力で、対応するガスを含む媒体を用いて物
理的に連絡することにより、所定の圧力でガス状の相を
導入することが可能であったとしても、ガス状の相を所
望の圧力に保つようにマイクロキャビティを封止するの
は困難であるというよりはむしろ不可能に近い。
を用いたのでは、マイクロエレクトロニクス・デバイス
における、そのような加圧されたマイクロ・クッション
を得ることは、非常に難しい。従って、多くのマイクロ
エレクトロニクスのプロセスは、大気圧下又は減圧下で
生じる。そのような条件下においては、たとえ、１つの
構造体を構成する中に形成されたマイクロキャビティ中
へ、所望の圧力で、対応するガスを含む媒体を用いて物
理的に連絡することにより、所定の圧力でガス状の相を
導入することが可能であったとしても、ガス状の相を所
望の圧力に保つようにマイクロキャビティを封止するの
は困難であるというよりはむしろ不可能に近い。
【０００５】本発明の発明者は、接触している２つの層
の間の界面において外部との間に何らの物理的な連絡を
する必要なしに、２つの接触している層の間の界面にガ
ス状の相を導入することが可能であることを発見した。
彼らは、適切なガスのイオンを注入することにより、界
面の両側に存在する２つの層の原子間に存在する原子間
の結合を破壊することが可能であることを発見した。さ
らに、彼らは、注入するイオンのドーズ量が十分に多け
れば、イオン注入された界面の領域中に、ガス状の相が
存在するということをも発見した。もしも注入されるイ
オンのドーズ量が正確に調節されれば、導入されたガス
状の相は、２つの層の分離を引き起こすような所定の圧
力を有しており、加圧されたマイクロ・クッションを供
給する。界面全体にわたって処理を行えば、２つの層を
完全に分離することが可能である。
の間の界面において外部との間に何らの物理的な連絡を
する必要なしに、２つの接触している層の間の界面にガ
ス状の相を導入することが可能であることを発見した。
彼らは、適切なガスのイオンを注入することにより、界
面の両側に存在する２つの層の原子間に存在する原子間
の結合を破壊することが可能であることを発見した。さ
らに、彼らは、注入するイオンのドーズ量が十分に多け
れば、イオン注入された界面の領域中に、ガス状の相が
存在するということをも発見した。もしも注入されるイ
オンのドーズ量が正確に調節されれば、導入されたガス
状の相は、２つの層の分離を引き起こすような所定の圧
力を有しており、加圧されたマイクロ・クッションを供
給する。界面全体にわたって処理を行えば、２つの層を
完全に分離することが可能である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、１つ
の構造体を構成する少なくとも２つの構成材料を分離す
るためのプロセスを提供することを目的とする。前記２
つの構成材料は、その界面に沿ってお互いに接触してお
り、前記界面において原子間の結合によってお互いに固
定されている。
の構造体を構成する少なくとも２つの構成材料を分離す
るためのプロセスを提供することを目的とする。前記２
つの構成材料は、その界面に沿ってお互いに接触してお
り、前記界面において原子間の結合によってお互いに固
定されている。
【０００７】本発明は、前記界面に到達するようなイオ
ンに対する適切なエネルギーで、かつ、前記原子間の結
合を破壊するのに十分なドーズ量で、２つの構成材料を
分離することができるように構造中にイオンを導入する
ためのイオン注入を実行する工程を含むことを特徴とす
る。
ンに対する適切なエネルギーで、かつ、前記原子間の結
合を破壊するのに十分なドーズ量で、２つの構成材料を
分離することができるように構造中にイオンを導入する
ためのイオン注入を実行する工程を含むことを特徴とす
る。
【０００８】注入されたイオンのドーズ量は、前記界面
において、２つの構成材料を分離するのに適切な圧力を
有するガス状の相を構成するようにすることができるよ
うなドーズ量とされる。
において、２つの構成材料を分離するのに適切な圧力を
有するガス状の相を構成するようにすることができるよ
うなドーズ量とされる。
【０００９】前記プロセスは、実際のイオン注入工程で
は細分化してもよいし、その後に、イオン注入されたイ
オンを前記界面に集中することができるようにする熱処
理工程を加えても良い。
は細分化してもよいし、その後に、イオン注入されたイ
オンを前記界面に集中することができるようにする熱処
理工程を加えても良い。
【００１０】例えば、シリコン層が前記構造体を構成す
る２つの構成材料のうちの１つの構成材料をなしてお
り、酸化ケイ素層が、前記構造体を構成するもう一方の
構成材料をなしているようなＳＯＩタイプの半導体構造
であれば、水素イオンを注入すれば良い。
る２つの構成材料のうちの１つの構成材料をなしてお
り、酸化ケイ素層が、前記構造体を構成するもう一方の
構成材料をなしているようなＳＯＩタイプの半導体構造
であれば、水素イオンを注入すれば良い。
【００１１】前記構造体を構成する２つの構成材料を完
全に分離するためには、構造体の全体にイオン注入すれ
ば良い。
全に分離するためには、構造体の全体にイオン注入すれ
ば良い。
【００１２】前記領域において、前記構造体を構成する
２つの構成材料を分離することができるように、前記界
面のうち少なくとも１つの領域においてイオン注入を行
うこともできる。この場合には、前記領域に形成された
ガス状の相に対して、前記構造体を構成する２つの構成
材料のうちの少なくとも一方を変形させるような適度な
圧力を印加することができるようなドーズ量で、イオン
注入をすればよい。好ましくは、前記イオン注入領域の
形状は、構造体を構成する前記構成材料の変形により、
パッド、すなわち、クッションを構成するような形状で
ある。ガス状の相の圧力によって変形された前記構成材
料の外面は、導電性にされている。（例えば、金属被覆
物を蒸着させることにより）、そのために、前記構造体
は、外部の構成材料に対してフレキシブルな電気的接触
を実現することができる。前記プロセスには、少なくと
も１つのキャパシタを構成するように設けられた電極の
形成をも具備させることができる。ここで、前記ガス状
の相は、誘電体として機能する。
２つの構成材料を分離することができるように、前記界
面のうち少なくとも１つの領域においてイオン注入を行
うこともできる。この場合には、前記領域に形成された
ガス状の相に対して、前記構造体を構成する２つの構成
材料のうちの少なくとも一方を変形させるような適度な
圧力を印加することができるようなドーズ量で、イオン
注入をすればよい。好ましくは、前記イオン注入領域の
形状は、構造体を構成する前記構成材料の変形により、
パッド、すなわち、クッションを構成するような形状で
ある。ガス状の相の圧力によって変形された前記構成材
料の外面は、導電性にされている。（例えば、金属被覆
物を蒸着させることにより）、そのために、前記構造体
は、外部の構成材料に対してフレキシブルな電気的接触
を実現することができる。前記プロセスには、少なくと
も１つのキャパシタを構成するように設けられた電極の
形成をも具備させることができる。ここで、前記ガス状
の相は、誘電体として機能する。
【００１３】本発明における後者の面によれば、前記プ
ロセスは、キャパシタの容量を測定することにより、圧
力トランスデューサを得るために用いることができる。
本発明は、また、そのように注入された領域のアレイに
より形成されるキャパシタに対応する容量を測定するこ
とにより、圧力トランスデューサのアレイを得るために
も用いられる。
ロセスは、キャパシタの容量を測定することにより、圧
力トランスデューサを得るために用いることができる。
本発明は、また、そのように注入された領域のアレイに
より形成されるキャパシタに対応する容量を測定するこ
とにより、圧力トランスデューサのアレイを得るために
も用いられる。
【００１４】本発明によるプロセスは、ＳｉＯ2層によ
って覆われた厚いＳｉＣ層（ａ ｍａｓｓ ｏｆ Ｓｉ
Ｃ）を得るのにも用いることができる。前記構造体は、
第１のシリコン材料と、第１のシリコン材料とを熱成長
することにより得られる第２のＳｉＯ2材料とにより構
成されており、第１の構成材料と第２の構成材料との間
を分離する前に、前記第２の構成材料が、厚いＳｉＣ層
（ＳｉＣ ｍａｓｓ）に加えられる。
って覆われた厚いＳｉＣ層（ａ ｍａｓｓ ｏｆ Ｓｉ
Ｃ）を得るのにも用いることができる。前記構造体は、
第１のシリコン材料と、第１のシリコン材料とを熱成長
することにより得られる第２のＳｉＯ2材料とにより構
成されており、第１の構成材料と第２の構成材料との間
を分離する前に、前記第２の構成材料が、厚いＳｉＣ層
（ＳｉＣ ｍａｓｓ）に加えられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、非限定的な実施の形態
および添付図面を参照して、以下に、詳細に説明され
る。図１は、材料中に注入されたイオンの濃度プロファ
イルを示すグラフである。図２は、界面に沿ってお互い
に結合している２つの層の分離を行うために、本発明の
プロセスを適用したものである。図３は、本発明のプロ
セスを適用することにより得られる圧力トランスデュー
サのアレイの平面図である。図４は、図３に示す圧力ト
ランスデューサのアレイのＩＶ−ＩＶ矢視側断面図であ
る。図５は、本発明によるプロセスを適用することによ
り得られたフレキシブルな電気的接触を有する構造体を
構成する側断面図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）
は、本発明のプロセスの他の応用例を示したものであ
る。
および添付図面を参照して、以下に、詳細に説明され
る。図１は、材料中に注入されたイオンの濃度プロファ
イルを示すグラフである。図２は、界面に沿ってお互い
に結合している２つの層の分離を行うために、本発明の
プロセスを適用したものである。図３は、本発明のプロ
セスを適用することにより得られる圧力トランスデュー
サのアレイの平面図である。図４は、図３に示す圧力ト
ランスデューサのアレイのＩＶ−ＩＶ矢視側断面図であ
る。図５は、本発明によるプロセスを適用することによ
り得られたフレキシブルな電気的接触を有する構造体を
構成する側断面図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）
は、本発明のプロセスの他の応用例を示したものであ
る。
【００１６】固体材料のプレート、すなわち、ウエハー
にイオン注入により衝撃を与えると、イオンに与えられ
るエネルギーおよび材料の特性によって、イオンは、プ
レート、すなわち、ウエハ中に、深く入ったり浅く入っ
たりする。もし、ウエハが同一の材料によって形成され
るとともに、平らな面を有しており、かつ、イオンの衝
撃が、所定のエネルギーを有するイオンビームによって
起こるならば、ウェハ中に注入されるイオンは、その平
均深さの周辺で最大の濃度を有するような前記平均深さ
を中心として分布する。図１は、単結晶シリコンウェハ
中へのＨ+イオン（プロトン）の注入に対応するイオン
の濃度プロファイルの一つの例を示している。さらに詳
細については、「薄い半導体材料層の製造プロセス」に
関する仏国特許公開公報第２６８１４７２号に説明され
ている。
にイオン注入により衝撃を与えると、イオンに与えられ
るエネルギーおよび材料の特性によって、イオンは、プ
レート、すなわち、ウエハ中に、深く入ったり浅く入っ
たりする。もし、ウエハが同一の材料によって形成され
るとともに、平らな面を有しており、かつ、イオンの衝
撃が、所定のエネルギーを有するイオンビームによって
起こるならば、ウェハ中に注入されるイオンは、その平
均深さの周辺で最大の濃度を有するような前記平均深さ
を中心として分布する。図１は、単結晶シリコンウェハ
中へのＨ+イオン（プロトン）の注入に対応するイオン
の濃度プロファイルの一つの例を示している。さらに詳
細については、「薄い半導体材料層の製造プロセス」に
関する仏国特許公開公報第２６８１４７２号に説明され
ている。
【００１７】図１において、縦軸は、所定のエネルギー
を有するイオンビームが入り込むウエハの平坦な面に対
応しており、かつ、矢印によって示されている。横軸
は、イオンビームの進行方向に平行な方向、すなわち、
ウェハの深さｐを表している。曲線１は、注入されたイ
オンの濃度プロファイルＣを表しており、イオン注入
は、所定の温度、すなわち、常温で行われている。曲線
１は、注入されたイオンの濃度が、深さＲｐにおいて最
大値となることを示している。その結果、固体の構成材
料中において、比較的多量のイオンを所定の深さに集中
させることが可能である。
を有するイオンビームが入り込むウエハの平坦な面に対
応しており、かつ、矢印によって示されている。横軸
は、イオンビームの進行方向に平行な方向、すなわち、
ウェハの深さｐを表している。曲線１は、注入されたイ
オンの濃度プロファイルＣを表しており、イオン注入
は、所定の温度、すなわち、常温で行われている。曲線
１は、注入されたイオンの濃度が、深さＲｐにおいて最
大値となることを示している。その結果、固体の構成材
料中において、比較的多量のイオンを所定の深さに集中
させることが可能である。
【００１８】本発明によれば、原子間結合によって、１
つの界面に沿ってお互いに接合している２つの構成材料
を分離するための前記手順を行うのに用いられる。本発
明の原理は、２つの構成材料の界面にイオンを導入する
ことから構成されている。前記イオンは、２つの構成材
料間に存在している原子間結合を破壊することができ
る。これらのイオンは、所定のドーズ量で界面に導入さ
れる。このドーズ量は、２つの構成材料を分離するのに
適切なドーズ量である。このことは、次のことを意味す
る。すなわち、十分に原子間結合が破壊されており、か
つ、２つの構成材料の分離に寄与することのできる圧力
を有する界面において、イオン注入がドーズ量の関数と
してガス状の相を構成することができるから、分離が起
こるのである。この分離は、自然に、すなわち、構成材
料に何らの力も加えないでも起こる。分離は、また、前
記構成材料に力、例えば、機械的な力を加えることによ
っても生じさせることができる。
つの界面に沿ってお互いに接合している２つの構成材料
を分離するための前記手順を行うのに用いられる。本発
明の原理は、２つの構成材料の界面にイオンを導入する
ことから構成されている。前記イオンは、２つの構成材
料間に存在している原子間結合を破壊することができ
る。これらのイオンは、所定のドーズ量で界面に導入さ
れる。このドーズ量は、２つの構成材料を分離するのに
適切なドーズ量である。このことは、次のことを意味す
る。すなわち、十分に原子間結合が破壊されており、か
つ、２つの構成材料の分離に寄与することのできる圧力
を有する界面において、イオン注入がドーズ量の関数と
してガス状の相を構成することができるから、分離が起
こるのである。この分離は、自然に、すなわち、構成材
料に何らの力も加えないでも起こる。分離は、また、前
記構成材料に力、例えば、機械的な力を加えることによ
っても生じさせることができる。
【００１９】効果的であるという理由から、分離すべき
２つの構成材料間の界面と、注入イオンの最大濃度にな
る点とを一致させるのは好都合である。このような目的
のためには、分離すべき構成要素を構成する１つの材料
又は複数の材料の特性の関数として、かつ、イオンの特
性の関数として、イオン注入のパラメータを計算するだ
けですむ。
２つの構成材料間の界面と、注入イオンの最大濃度にな
る点とを一致させるのは好都合である。このような目的
のためには、分離すべき構成要素を構成する１つの材料
又は複数の材料の特性の関数として、かつ、イオンの特
性の関数として、イオン注入のパラメータを計算するだ
けですむ。
【００２０】前記プロセスの有効性は、イオン注入工程
の後に適切な熱処理を行うことによっても改善すること
ができる。ある場合には、そのような熱処理により、よ
り高い最高値を有し、かつ、より幅の狭い濃度プロファ
イルが得られるように、注入された原子の濃度プロファ
イルを再分布させることが可能となる。従って、図１に
示した例では、曲線２に対応するような濃度プロファイ
ルを得ることができる。
の後に適切な熱処理を行うことによっても改善すること
ができる。ある場合には、そのような熱処理により、よ
り高い最高値を有し、かつ、より幅の狭い濃度プロファ
イルが得られるように、注入された原子の濃度プロファ
イルを再分布させることが可能となる。従って、図１に
示した例では、曲線２に対応するような濃度プロファイ
ルを得ることができる。
【００２１】図２は、構造体１０を構成し、かつ、それ
らの界面１３に沿って原子間結合によりお互いに結合さ
れている２つの構成材料１１と構成材料１２との完全な
分離を行うために、前記プロセスを適用する様子を示し
たものである。例えば、構成材料１１は、単結晶のシリ
コン基板である構成材料１２上に、減圧ＣＶＤによって
得られた厚さ１ミクロンのＳｉＯ2であると考えること
ができる。界面１３に平行な層１１の表面１４を通して
注入されるイオンは、Ｈ+イオンである。注入ドーズ量
は、５ｘ１０16 ｉｏｎｓ／ｃｍ2であり、イオンの注
入エネルギーは、１００ｋｅＶから１４０ｋｅＶの間で
ある。イオン注入工程に続く熱処理工程は、５００゜Ｃ
で３０分間で行うことができる。注入されたイオンは、
前記界面の両側の構成材料の原子の間に存在する原子間
の結合を変化させる。Ｓｉ−ＳｉＯ2界面を有する本ケ
ースにおいては、水素を導入することにより、Ｓｉ−Ｏ
−Ｈ及びＳｉ−Ｈの結合に変換することにより、Ｓｉ−
Ｏ−Ｓｉ結合を破壊することが可能である。
らの界面１３に沿って原子間結合によりお互いに結合さ
れている２つの構成材料１１と構成材料１２との完全な
分離を行うために、前記プロセスを適用する様子を示し
たものである。例えば、構成材料１１は、単結晶のシリ
コン基板である構成材料１２上に、減圧ＣＶＤによって
得られた厚さ１ミクロンのＳｉＯ2であると考えること
ができる。界面１３に平行な層１１の表面１４を通して
注入されるイオンは、Ｈ+イオンである。注入ドーズ量
は、５ｘ１０16 ｉｏｎｓ／ｃｍ2であり、イオンの注
入エネルギーは、１００ｋｅＶから１４０ｋｅＶの間で
ある。イオン注入工程に続く熱処理工程は、５００゜Ｃ
で３０分間で行うことができる。注入されたイオンは、
前記界面の両側の構成材料の原子の間に存在する原子間
の結合を変化させる。Ｓｉ−ＳｉＯ2界面を有する本ケ
ースにおいては、水素を導入することにより、Ｓｉ−Ｏ
−Ｈ及びＳｉ−Ｈの結合に変換することにより、Ｓｉ−
Ｏ−Ｓｉ結合を破壊することが可能である。
【００２２】他の応用例は、ＳＩＯタイプの基板におい
て、薄膜を分離することに関連する。本発明のプロセス
を適用する結果として、基板から、シリコンの表面層を
分離したり、基板の残りの部分からシリコンの表面層と
埋込絶縁層とによって構成されるアセンブリを分離した
りすることが可能である。シリコン層を回復させようと
望むならば、薄いシリコンの層と絶縁層との界面に水素
イオンを注入するだけで良い。或いは、シリコン層と絶
縁層とによって構成されるアセンブリを回復させようと
望むなら、絶縁層と固体シリコンとの界面に水素イオン
注入するだけでも良い。
て、薄膜を分離することに関連する。本発明のプロセス
を適用する結果として、基板から、シリコンの表面層を
分離したり、基板の残りの部分からシリコンの表面層と
埋込絶縁層とによって構成されるアセンブリを分離した
りすることが可能である。シリコン層を回復させようと
望むならば、薄いシリコンの層と絶縁層との界面に水素
イオンを注入するだけで良い。或いは、シリコン層と絶
縁層とによって構成されるアセンブリを回復させようと
望むなら、絶縁層と固体シリコンとの界面に水素イオン
注入するだけでも良い。
【００２３】図３と図４とは、２つの構成材料を局所的
に分離するためのプロセスへの適用を示したものであ
る。図３と図４とは、圧力トランスデューサ２０のアレ
イを構成することに関する。出発構造体は、その上に熱
酸化物層２２が成長されている、ｎ型にドープされた単
結晶のシリコン基板２１を有している。従って、層２２
と基板２１とは、界面２７を有している。基板２１は、
リセス２３を導電性にするためにｐ+にドープされた平
行なストリップの形状をした複数のリセス２３を有して
いる。
に分離するためのプロセスへの適用を示したものであ
る。図３と図４とは、圧力トランスデューサ２０のアレ
イを構成することに関する。出発構造体は、その上に熱
酸化物層２２が成長されている、ｎ型にドープされた単
結晶のシリコン基板２１を有している。従って、層２２
と基板２１とは、界面２７を有している。基板２１は、
リセス２３を導電性にするためにｐ+にドープされた平
行なストリップの形状をした複数のリセス２３を有して
いる。
【００２４】層２２と基板２１との間の局所的な分離
は、次のようにして生じる。リソグラフィーによってマ
スキングすることにより、イオン注入すべき表面領域に
対応する開口が露出される。次に、所定のドーズ量と所
定のエネルギーとで、水素のイオン注入がなされる。通
常は、前記イオンは、層２２上に堆積されたマスクの開
口を通して、層２２と基板２１との間の界面に到達す
る。マスクは、（開口以外の領域では）イオンが、界面
に到達するのを防止する役割をも果たす。注入されたイ
オンのドーズ量は、当該界面領域において、ガス状の相
を構成するのに適したドーズ量である。次に、マスクが
取り除かれる。従って、マスク中の開口部のアレイに対
応して、加圧されたクッション２４のアレイを得ること
ができる。前記クッション２４は、リセス２３の上に位
置する。前記プロセスは、界面における注入されたイオ
ンを集中させるための熱処理を含んでいても良い。
は、次のようにして生じる。リソグラフィーによってマ
スキングすることにより、イオン注入すべき表面領域に
対応する開口が露出される。次に、所定のドーズ量と所
定のエネルギーとで、水素のイオン注入がなされる。通
常は、前記イオンは、層２２上に堆積されたマスクの開
口を通して、層２２と基板２１との間の界面に到達す
る。マスクは、（開口以外の領域では）イオンが、界面
に到達するのを防止する役割をも果たす。注入されたイ
オンのドーズ量は、当該界面領域において、ガス状の相
を構成するのに適したドーズ量である。次に、マスクが
取り除かれる。従って、マスク中の開口部のアレイに対
応して、加圧されたクッション２４のアレイを得ること
ができる。前記クッション２４は、リセス２３の上に位
置する。前記プロセスは、界面における注入されたイオ
ンを集中させるための熱処理を含んでいても良い。
【００２５】次いで、酸化物層２２の上に、お互いに平
行であるがストリップ状のリセス２３に垂直で、かつ、
加圧されたクッションの上を通過するストリップで構成
された電極２５を蒸着する。酸化物層をエッチングした
後に、コンタクトブロック２６を蒸着することにより、
リセス２３との電気的な接続が確実になる。電極２５と
コンタクトブロック２６とは、アルミニウムで形成可能
であり、かつ、同じ工程で蒸着することが可能である。
行であるがストリップ状のリセス２３に垂直で、かつ、
加圧されたクッションの上を通過するストリップで構成
された電極２５を蒸着する。酸化物層をエッチングした
後に、コンタクトブロック２６を蒸着することにより、
リセス２３との電気的な接続が確実になる。電極２５と
コンタクトブロック２６とは、アルミニウムで形成可能
であり、かつ、同じ工程で蒸着することが可能である。
【００２６】変形例として、電極２５とコンタクトブロ
ック２６との蒸着を、イオン注入工程の前に行っても良
い。この場合は、次いで、電極２５と酸化物層２２とを
通過するような適当なエネルギーでイオン注入を行う。
ック２６との蒸着を、イオン注入工程の前に行っても良
い。この場合は、次いで、電極２５と酸化物層２２とを
通過するような適当なエネルギーでイオン注入を行う。
【００２７】これにより、容量性の圧力トランスデュー
サのアレイを得る。各圧力トランスデューサは、電極２
５と電極２３（或いは導電性のリセス）との交点に設け
られた原理的なキャパシタによって構成される。各電極
２５・２３間には、加圧されたクッション２４が存在す
る。
サのアレイを得る。各圧力トランスデューサは、電極２
５と電極２３（或いは導電性のリセス）との交点に設け
られた原理的なキャパシタによって構成される。各電極
２５・２３間には、加圧されたクッション２４が存在す
る。
【００２８】従って、圧力トランスデューサのアレイ
は、行（例えば金属電極２５）と列（例えば導電性のリ
セス２３）とを具備している。トランスデューサのアレ
イ中の要素（ｉ，ｊ）、すなわち、行ｉと列ｊとの交点
に対応する要素における圧力は、要素（ｉ，ｊ）の容量
を測定することにより得られる。この目的のために、行
ｉ以外の全ての行と列ｊ以外の全ての列とが、高インピ
ーダンス下におかれる。従って、行ｉと列ｊとの間の容
量が測定される。
は、行（例えば金属電極２５）と列（例えば導電性のリ
セス２３）とを具備している。トランスデューサのアレ
イ中の要素（ｉ，ｊ）、すなわち、行ｉと列ｊとの交点
に対応する要素における圧力は、要素（ｉ，ｊ）の容量
を測定することにより得られる。この目的のために、行
ｉ以外の全ての行と列ｊ以外の全ての列とが、高インピ
ーダンス下におかれる。従って、行ｉと列ｊとの間の容
量が測定される。
【００２９】同様な方法で、外部の要素に対するフレキ
シブルな電気的な接触を有する構造体を持たせることが
できる。この構造体は、図５に示されている。ここで、
出発構造体３０は、熱酸化物層３２で覆われた単結晶シ
リコン基板３１によって構成される。従って、層３２と
基板３１とは、界面３６を有している。イオン注入とそ
の後の任意の熱処理とによって所望の形状をしたパッド
３３を得るために、基板３１から層３２の所定の領域を
分離することができる。酸化物層３２は、金属層３４に
よって覆われている。従って、構造体３０は、外部の構
成要素と、確実にフレキシブルな電気的接続ができる。
シブルな電気的な接触を有する構造体を持たせることが
できる。この構造体は、図５に示されている。ここで、
出発構造体３０は、熱酸化物層３２で覆われた単結晶シ
リコン基板３１によって構成される。従って、層３２と
基板３１とは、界面３６を有している。イオン注入とそ
の後の任意の熱処理とによって所望の形状をしたパッド
３３を得るために、基板３１から層３２の所定の領域を
分離することができる。酸化物層３２は、金属層３４に
よって覆われている。従って、構造体３０は、外部の構
成要素と、確実にフレキシブルな電気的接続ができる。
【００３０】他の実施の形態としては、出発基板に設け
られていた層を、対象基板に移すことに関する。本発明
のプロセスは、特に対象基板の上、特にＳｉＣの上に、
良質の熱酸化物層を得るためのプロセスに関する。Ｓｉ
Ｃ基板上への直接の酸化物の熱成長では、酸化物の品質
が悪い。本発明によれば、出発シリコン基板上に、良質
の酸化物層が形成でき、かつ、これをＳｉＣの対象基板
上に移すことができる。プロセスは、以下のような方法
で行うことができる。
られていた層を、対象基板に移すことに関する。本発明
のプロセスは、特に対象基板の上、特にＳｉＣの上に、
良質の熱酸化物層を得るためのプロセスに関する。Ｓｉ
Ｃ基板上への直接の酸化物の熱成長では、酸化物の品質
が悪い。本発明によれば、出発シリコン基板上に、良質
の酸化物層が形成でき、かつ、これをＳｉＣの対象基板
上に移すことができる。プロセスは、以下のような方法
で行うことができる。
【００３１】対象基板は、満足のいく品質のシリコンカ
ーバイドを得るために、例えばエピタキシャル成長され
たＳｉＣ層で覆われたＳｉＣウェハで構成される。出発
基板は、シリコンウェハで構成されており、このシリコ
ンウェハの上には、熱酸化物層が成長されている。本発
明によれば、例えば水素イオンのようなイオンが、酸化
膜と出発基板の厚いシリコン層との間の界面にイオン注
入される。イオン注入されるドーズ量は、酸化物層が急
激に分離するのではなく、適切な熱処理によって、順
次、分離が起こるような量に選択される。
ーバイドを得るために、例えばエピタキシャル成長され
たＳｉＣ層で覆われたＳｉＣウェハで構成される。出発
基板は、シリコンウェハで構成されており、このシリコ
ンウェハの上には、熱酸化物層が成長されている。本発
明によれば、例えば水素イオンのようなイオンが、酸化
膜と出発基板の厚いシリコン層との間の界面にイオン注
入される。イオン注入されるドーズ量は、酸化物層が急
激に分離するのではなく、適切な熱処理によって、順
次、分離が起こるような量に選択される。
【００３２】接触させられるべき２つの表面が適切に処
理（クリーニング・研磨）された後、２つの基板が接触
させられ、熱酸化物層は、エピタキシャル成長されたＳ
ｉＣ層と接触させられる。前記表面処理によって、分子
の凝着力による２つの層の結合が可能となる。これによ
り、図６（Ａ）に示されるようなアセンブリが得られ
る。ここで、対象基板４０は、エピタキシャル層４２で
覆われたＳｉＣウェハ４１によって構成され、出発基板
５０は、熱酸化物層５２で覆われたシリコンウェハ５１
によって構成される。符号５３は、ウェハ５１と層５２
との界面を示し、該界面にイオン注入が施される。
理（クリーニング・研磨）された後、２つの基板が接触
させられ、熱酸化物層は、エピタキシャル成長されたＳ
ｉＣ層と接触させられる。前記表面処理によって、分子
の凝着力による２つの層の結合が可能となる。これによ
り、図６（Ａ）に示されるようなアセンブリが得られ
る。ここで、対象基板４０は、エピタキシャル層４２で
覆われたＳｉＣウェハ４１によって構成され、出発基板
５０は、熱酸化物層５２で覆われたシリコンウェハ５１
によって構成される。符号５３は、ウェハ５１と層５２
との界面を示し、該界面にイオン注入が施される。
【００３３】次いで、前記アセンブリに対して、任意で
はあるが、層４２と層５２との付着力を増すように層間
の原子間結合を補強するために比較的低い温度Ｔ1で熱
処理することもできる。
はあるが、層４２と層５２との付着力を増すように層間
の原子間結合を補強するために比較的低い温度Ｔ1で熱
処理することもできる。
【００３４】その後に、上記のようにして形成されたア
センブリを、界面５３において、かつ、本発明に従って
２つの部分に分離する。例えば、Ｔ1よりも高いＴ2の温
度で熱処理することにより分離される。得られた結果
は、図６（Ｂ）に示される。
センブリを、界面５３において、かつ、本発明に従って
２つの部分に分離する。例えば、Ｔ1よりも高いＴ2の温
度で熱処理することにより分離される。得られた結果
は、図６（Ｂ）に示される。
【００３５】次に、補充工程が行われ得る。すなわちこ
の補充の工程としては、酸化物層５２の自由面の仕上げ
工程（例えば研磨又はエッチング）と、Ｔ2よりも高い
温度Ｔ3での熱処理による層４２と層５２との結合の安
定化工程とが行われる。
の補充の工程としては、酸化物層５２の自由面の仕上げ
工程（例えば研磨又はエッチング）と、Ｔ2よりも高い
温度Ｔ3での熱処理による層４２と層５２との結合の安
定化工程とが行われる。
【００３６】その構造体を構成する主たる構成要素がシ
リコンと酸化ケイ素である場合を例として上記において
説明したが、本発明のプロセスは、前記構成材料の厚さ
が、考慮されている界面において適切なイオンの注入を
許容するような厚さであれば、いかなる固体材料にも応
用可能である。
リコンと酸化ケイ素である場合を例として上記において
説明したが、本発明のプロセスは、前記構成材料の厚さ
が、考慮されている界面において適切なイオンの注入を
許容するような厚さであれば、いかなる固体材料にも応
用可能である。
【図１】 材料中に注入されたイオンの濃度プロファイ
ルを示すグラフである。
ルを示すグラフである。
【図２】 界面に沿ってお互いに付着している２つの層
の分離を行うために、本発明のプロセスを適用したもの
である。
の分離を行うために、本発明のプロセスを適用したもの
である。
【図３】 本発明のプロセスを適用することにより得ら
れる圧力トランスデューサのアレイの平面図である。
れる圧力トランスデューサのアレイの平面図である。
【図４】 図３に示す圧力トランスデューサのアレイの
ＩＶ−ＩＶ矢視側断面図である。
ＩＶ−ＩＶ矢視側断面図である。
【図５】 本発明のプロセスを適用することにより得ら
れたフレキシブルな電気的接触を有する構造体の側断面
図である。
れたフレキシブルな電気的接触を有する構造体の側断面
図である。
【図６】 図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、本発明のプ
ロセスの他の応用例を示したものである。
ロセスの他の応用例を示したものである。
２０ 構造体 ２１ シリコン基板 ２２ 熱酸化物層 ２３ リセス ２４ クッション ２５ 電極 ２６ コンタクトブロック ２７ 界面
Claims (13)
- 【請求項１】 １つの構造体を構成する少なくとも２以
上の構成材料を分離するためのプロセスであって、 前記２つの構成材料は、界面に沿ってお互いに接触して
おり、かつ、前記界面において原子間結合によってお互
いに結合されており、 前記界面に到達するための適切なエネルギーで、かつ、
前記原子間結合を破壊するとともに、２つの構成材料を
分離可能とするような適切なドーズ量で前記構造中にイ
オンを導入するためのイオン注入を行う工程を有するこ
とを特徴とする分離プロセス。 - 【請求項２】 前記イオン注入されたイオンのドーズ量
は、前記界面において、前記２つの構成材料を分離する
ことができる適切な圧力を有するガス状の相を形成する
ようなドーズ量であることを特徴とする請求項１に記載
の分離プロセス。 - 【請求項３】 実際のイオン注入工程と、それに続く前
記界面における注入されたイオンを集中させる熱処理工
程とを具備する請求項１記載の分離プロセス。 - 【請求項４】 前記構造は、ＳＯＩタイプの半導体構造
であり、 シリコン層が、前記構造体を構成する２つの構成材料の
うちの１つを構成するとともに、酸化ケイ素層が、前記
構造体を構成するもう一方の構成材料を構成しており、 注入されるイオンは、水素イオンであることを特徴とす
る請求項１に記載の分離プロセス。 - 【請求項５】 前記構造体を構成する２つの構成材料を
完全に分離するように、界面の全体についてイオン注入
が行われることを特徴とする請求項１に記載の分離プロ
セス。 - 【請求項６】 前記界面のうち少なくとも１つの領域に
おいて前記構造体を構成する２つの構成材料が分離する
ように前記界面のうち少なくとも１つの領域にイオン注
入が行われることを特徴とする請求項１に記載の分離プ
ロセス。 - 【請求項７】 前記界面においてガス状の相を形成する
ようなドーズ量でイオン注入が行われ、 注入されたイオンのドーズ量は、前記構造体を形成する
２つの構成材料のうちの少なくとも１つを変形させるよ
うな適切な圧力を前記領域に形成されたガス状の相に対
して与えることができるようなドーズ量とされているこ
とを特徴とする請求項６に記載の分離プロセス。 - 【請求項８】 前記イオン注入された領域の形状は、前
記構造体を構成する前記構成材料が変形して、パッド又
はクッションを構成するような形状とされていることを
特徴とする請求項７に記載の分離プロセス。 - 【請求項９】 ガス状の相の圧力により変形する前記構
造材料の外表面は導電性を有するようにされ、これによ
り、結果として外部の構成材料に対してフレキシブルな
電気的接触を提供するようにされていることを特徴とす
る請求項７に記載の分離プロセス。 - 【請求項１０】 前記ガス状の相が誘電体として働く少
なくとも１つのキャパシタを構成するように位置決めさ
れた電極の形成工程を含むことを特徴とする請求項７に
記載の分離プロセス。 - 【請求項１１】 前記キャパシタの容量を測ることによ
って圧力トランスデューサを得ることを特徴とする請求
項１０に記載の分離プロセスの使用。 - 【請求項１２】 イオン注入された領域のアレイにより
形成されたキャパシタに対応する容量を測ることによっ
て圧力トランスデューサのアレイを得ることを特徴とす
る請求項１０に記載の分離プロセスの使用。 - 【請求項１３】 前記構造は、第１のシリコン材料と、
これを熱成長させて形成した第２のＳｉＯ2材料とから
構成されており、かつ、 前記第２の構成材料は、前記第１の構成材料と前記第２
の構成材料との間を分離する前に、厚いＳｉＣ層に対し
て加えられることを特徴とする、ＳｉＯ2層に覆われた
厚いＳｉＣ層を得るための請求項５に記載の分離プロセ
スの使用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9615089A FR2756847B1 (fr) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | Procede de separation d'au moins deux elements d'une structure en contact entre eux par implantation ionique |
| FR9615089 | 1996-12-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189474A true JPH10189474A (ja) | 1998-07-21 |
| JP3439968B2 JP3439968B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=9498466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33904997A Expired - Lifetime JP3439968B2 (ja) | 1996-12-09 | 1997-12-09 | お互いに接触している１つの構造体を構成する少なくとも２つの構成材料をイオン注入により分離するためのプロセス |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6225190B1 (ja) |
| EP (1) | EP0851465B1 (ja) |
| JP (1) | JP3439968B2 (ja) |
| DE (1) | DE69739571D1 (ja) |
| FR (1) | FR2756847B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001048825A1 (fr) * | 1999-12-24 | 2001-07-05 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procédé de production de tranche collée |
| JP2003529526A (ja) * | 2000-04-03 | 2003-10-07 | エス オー イ テク シリコン オン インシュレータ テクノロジース | 基板製作方法及び装置 |
| JP2004535664A (ja) * | 2001-04-13 | 2004-11-25 | コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク | 剥離可能な基板または剥離可能な構造、およびそれらの製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20050124142A1 (en) * | 1998-12-31 | 2005-06-09 | Bower Robert W. | Transposed split of ion cut materials |
| EP1212787B1 (en) * | 1999-08-10 | 2014-10-08 | Silicon Genesis Corporation | A cleaving process to fabricate multilayered substrates using low implantation doses |
| FR2811807B1 (fr) * | 2000-07-12 | 2003-07-04 | Commissariat Energie Atomique | Procede de decoupage d'un bloc de materiau et de formation d'un film mince |
| FR2840731B3 (fr) * | 2002-06-11 | 2004-07-30 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication d'un substrat comportant une couche utile en materiau semi-conducteur monocristallin de proprietes ameliorees |
| US8507361B2 (en) | 2000-11-27 | 2013-08-13 | Soitec | Fabrication of substrates with a useful layer of monocrystalline semiconductor material |
| US7094667B1 (en) | 2000-12-28 | 2006-08-22 | Bower Robert W | Smooth thin film layers produced by low temperature hydrogen ion cut |
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| US6736986B2 (en) | 2001-09-20 | 2004-05-18 | Heliovolt Corporation | Chemical synthesis of layers, coatings or films using surfactants |
| US6559372B2 (en) | 2001-09-20 | 2003-05-06 | Heliovolt Corporation | Photovoltaic devices and compositions for use therein |
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| FR2857953B1 (fr) | 2003-07-21 | 2006-01-13 | Commissariat Energie Atomique | Structure empilee, et procede pour la fabriquer |
| FR2861497B1 (fr) * | 2003-10-28 | 2006-02-10 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de transfert catastrophique d'une couche fine apres co-implantation |
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