JPWO2019236320A5

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Publication number: JPWO2019236320A5
Application number: JP2020568337A
Authority: JP
Publication date: 2022-05-30
Anticipated expiration: 2039-05-23

Claims

単結晶シリコンドナー基板からハンドル基板にシリコン層を移転する方法であって、
（ａ）単結晶シリコンドナー基板の表面に接触する二酸化シリコン層を通って、さらに単結晶シリコンドナー基板の表面を通って、Ｈ_２ ^＋イオン、Ｈ^＋イオン、またはＨ_２ ^＋イオンとＨ^＋イオンの組み合わせを注入する工程であって、単結晶シリコンドナー基板は、一方が表面であり他方が裏面である２つの主要な平行な面、表面と裏面とを結合する周縁部、表面と裏面との間の中心面、表面に垂直な中心軸、および表面と裏面との間のバルク領域を有し、Ｈ _２ ^＋イオンは、約４．３×１０ ^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ ^２と約１．１×１０ ^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ ^２の間のドーズ量で、約１０Ｋｅと約４０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで注入され、Ｈ ^＋イオンは、約５×１０ ^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ ^２と約２×１０ ^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ ^２の間のドーズ量で、約５Ｋｅｖと約２０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで注入される工程と、
（ｂ）単結晶シリコンドナー基板の表面と接触している二酸化シリコン層を通り、単結晶シリコンドナー基板の表面を通って、Ｈｅ^＋イオンを注入する工程であって、Ｈｅ ^＋イオンは、約６×１０ ^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ ^２と約８×１０ ^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ ^２の間のドーズ量で、約５ＫｅＶと約３０ＫｅＶの間の注入エネルギーで注入される工程と、
（ｃ）イオン注入された単結晶シリコンドナー基板を、約２００℃と約３５０℃の間の温度で、単結晶シリコンドナー基板にダメージ層を形成するのに十分な時間アニールする工程と、
（ｄ）単結晶シリコンドナー基板の表面に接触している二酸化シリコン層をハンドル基板に接触している誘電体層に結合し、それによって多層基板を準備する工程と、
（ｅ）多層基板を約２００℃と約４００℃の間の温度で、ダメージ層を熱的に活性化するのに十分な時間アニールする工程と、
（ｆ）単結晶シリコンドナー基板中のダメージ層で、アニールされた多層基板を劈開し、これにより約５００オングストロームと約２５００オングストロームの間の厚さを有するシリコン層を、単結晶シリコンドナー基板からハンドル基板に移転する工程と、
を含む方法。
工程（ａ）は工程（ｂ）の前に行われる請求項１の方法。
工程（ｂ）は工程（ａ）の前に行われる請求項１の方法。
工程（ａ）と工程（ｂ）は同時に行われる請求項１の方法。
単結晶ドナー基板の直径は、１５０ｍｍと４５０ｍｍの間、または約３００ｍｍである請求項１の方法。
二酸化ケイ素層は、約１００オングストロームと約１０００オングストロームの間、または約１００オングストロームと約７００オングストロームの間、または約１００オングストロームと約５００オングストロームの間、または約１００オングストロームと約２５０オングストロームの間の厚さを有する請求項１の方法。
二酸化ケイ素層は、約５オングストロームと約２５オングストロームの間、または約１０オングストロームと約１５オングストロームの間の厚さを有する請求項１の方法。
工程（ａ）は、
（ｉ）約４．３×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約１．１×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約２０Ｋｅｖから約４０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ_２ ^＋イオンを注入する工程、
（ｉｉ）約５×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約２×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約５Ｋｅｖと約２０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ^＋イオンを注入する工程と、または
（ｉｉｉ）約４．３×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約１．１×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約２０Ｋｅｖと約４０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ_２ ^＋イオンを注入し、かつ５×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約２×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約５Ｋｅｖと約２０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ^＋イオンを注入する工程、
を含む請求項１の方法。
Ｈ_２ ^＋イオン、Ｈ^＋イオン、またはＨ_２ ^＋イオンとＨ^＋イオンの組み合わせのピーク密度（Ｄ１）は、単結晶シリコンドナー基板の表面から中心軸に沿って測定して、約１００オングストロームと約３０００オングストロームの間、または約５００オングストロームと約２５００オングストロームの間である請求項８の方法。
工程（ｂ）は、約６×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約８×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約１０ＫｅＶから約２５ＫｅＶの間の注入エネルギーで、Ｈｅ^＋イオンを注入する工程を含む請求項１の方法。
Ｈｅ^＋イオンのピーク密度（Ｄ２）は、単結晶シリコンドナー基板の表面から中心軸に沿って測定して、約１００オングストロームと約４０００オングストロームの間、または約５００オングストロームと約３０００オングストロームの間である請求項１０の方法。
Ｈ_２ ^＋イオン、Ｈ^＋イオン、またはＨ_２ ^＋イオンとＨ^＋イオンの組み合わせのピーク密度（Ｄ１）、およびＨｅ^＋イオンのピーク密度（Ｄ２）は、互いに約６００オングストローム以内、または約５００オングストローム以内、約４５０オングストローム以内、約４００オングストローム以内、約３００オングストローム以内、または約２００オングストローム以内である請求項８～１１のいずれかの方法。
工程（ｃ）は、イオン注入された単結晶シリコンドナー基板を、約２５０℃と約３００℃の間の温度で、約１０分と約６０分の間の時間アニールする工程を含む請求項８～１２のいずれかの方法。
工程（ｅ）は、イオン注入された単結晶シリコンドナー基板を、約３００℃と約４００℃の間の温度で、１０分から６０分の間の時間アニールする工程を含む請求項８～１３のいずれかの方法。
単結晶シリコンドナー基板からハンドル基板に移転された約５００オングストロームと約２５００オングストロームの間の厚さを有するシリコン層は、約１０オングストローム未満の厚さのばらつきを有する請求項８～１４のいずれかの方法。
工程（ａ）は、
（ｉ）約６×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約１．１×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約２０Ｋｅｖと約４０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ_２ ^＋イオンを注入する工程、
（ｉｉ）約１．１×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約２×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約５Ｋｅｖと約２０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ^＋イオンを注入する工程、または、
（ｉｉｉ）約６×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約１．１×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約２０Ｋｅｖと約４０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ_２ ^＋イオンを注入し、かつ約１．１×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約２×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約５Ｋｅｖと約２０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ^＋イオンを注入する工程、
を含む請求項１～７のいずれかの方法。
Ｈ_２ ^＋イオン、Ｈ^＋イオン、またはＨ_２ ^＋イオンとＨ^＋イオンの組み合わせのピーク密度（Ｄ１）は、単結晶シリコンドナー基板の表面から中心軸に沿って測定して、約１００オングストロームと約３０００オングストロームの間、または約５００オングストロームと約２５００オングストロームの間である請求項１６の方法。
工程（ｂ）は、約６×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約８×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約１０ＫｅＶと約３０ＫｅＶの間の注入エネルギーで、Ｈｅ^＋イオンを注入する工程を含む請求項１６または１７の方法。
Ｈｅ^＋イオンのピーク密度（Ｄ２）は、単結晶シリコンドナー基板の表面から中心軸に沿って測定して、約１００オングストロームと約４０００オングストロームの間、または約５００オングストロームと約３０００オングストロームの間である請求項１８の方法。
Ｈ_２ ^＋イオン、Ｈ^＋イオン、またはＨ_２ ^＋イオンとＨ^＋イオンの組み合わせのピーク密度（Ｄ１）、およびＨｅ^＋イオンのピーク密度（Ｄ２）が、互いに約６００オングストローム以内、または約５００オングストローム以内、または約４５０オングストローム以内、または約４００オングストローム以内、または約３００オングストローム以内、または約２００オングストローム以内である請求項１６～１９のいずれかの方法。
工程（ｃ）は、イオン注入された単結晶シリコンドナー基板を、約２５０℃と約３００℃の間の温度で、１０分と６０分の間の時間アニールする工程を含む請求項１６～２０のいずれかの方法。
工程（ｅ）は、イオン注入された単結晶シリコンドナー基板を、約３００℃と約４００℃の間の温度で、１０分と６０分の間の時間にアニールする工程を含む請求項１６～２１のいずれかの方法。
単結晶シリコンドナー基板からハンドル基板に移転された約５００オングストロームと約２５００オングストロームの間の厚さを有するシリコン層は、約１０オングストローム未満の厚さのばらつきを有する請求項１６～２２のいずれかの方法。
工程（ｂ）は、約６．６×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約７×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約５Ｋｅｖと約２０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈｅ^＋イオンを注入する工程を含む請求項１～７のいずれかの方法。
Ｈｅ^＋イオンのピーク密度（Ｄ２）は、単結晶シリコンドナー基板の表面から中心軸に沿って測定して、約１００オングストロームと約４０００オングストロームの間、または約５００オングストロームと約３０００オングストロームの間である請求項２４の方法。
工程（ａ）は、
（ｉ）約５．９×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約６．７×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約１０Ｋｅｖと約３０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ_２ ^＋イオンを注入する工程、
（ｉｉ）約６．１×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約６．８×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約５Ｋｅｖと約２０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ^＋イオンを注入する工程、または、
（ｉｉｉ）約５．９×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約６．７×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約１０Ｋｅｖと約３０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ_２ ^＋イオンを注入し、かつ約６．１×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２と約６．８×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の間のドーズ量で、約５Ｋｅｖと約２０Ｋｅｖの間の注入エネルギーで、Ｈ^＋イオンを注入する工程、を含む請求項２４または２５の方法。
Ｈ_２ ^＋イオン、Ｈ^＋イオン、またはＨ_２ ^＋イオンとＨ^＋イオンの組み合わせのピーク密度（Ｄ１）は、単結晶シリコンドナー基板の表面から中心軸に沿って測定した場合に、約１００オングストロームと約３０００オングストロームの間、または約５００オングストロームから約２５００オングストロームの間である請求項２４～２６のいずれかの方法。
Ｈ_２ ^＋イオン、Ｈ^＋イオン、またはＨ_２ ^＋イオンとＨ^＋イオンの組み合わせのピーク密度（Ｄ１）、およびＨｅ^＋イオンのピーク密度（Ｄ２）が、互いに約６００オングストローム以内、または約５００オングストローム以内、または約４５０オングストローム以内、または約４００オングストローム以内、または約３００オングストローム以内、または約２００オングストローム以内である請求項２４～２７のいずれかの方法。
工程（ｃ）は、イオン注入された単結晶シリコンドナー基板を、約２５０℃と約３００℃の間の温度で、１０分と６０分の間の時間アニーリングする工程を含む請求項２４～２８のいずれかの方法。
工程（ｅ）は、イオン注入された単結晶シリコンドナー基板を、約３００℃と約４００℃の間の温度で、１０分と６０分の間の時間アニールする工程を含む請求項２４～２９のいずれかの方法。
単結晶シリコンドナー基板からハンドル基板に移転された約５００オングストロームと約２５００オングストロームの間の厚さを有するシリコン層は、約１０オングストローム未満の厚さのばらつきを有する請求項２４～３０のいずれかの方法。