KR100842848B1

KR100842848B1 - 반도체 층의 열처리 방법

Info

Publication number: KR100842848B1
Application number: KR1020067018077A
Authority: KR
Inventors: 니콜라 다발; 다케시 아카츠; 응-푸엉 응웬; 올리비에 레이샤끄; 콘스탄틴 부르델
Original assignee: 에스.오.아이. 테크 실리콘 온 인슐레이터 테크놀로지스
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2008-07-02
Also published as: KR20070019697A

Abstract

본 발명은 도너 웨이퍼(10)로부터 분리된 층(1', 2)을 포함하는 구조물 형성 방법에 관한 것으로, 상기 도너 웨이퍼는 분리되기 전에 게르마늄을 포함하는 반도체 재료로 제조된 제 1 층(1)을 포함한다. 본 방법은 (a) 도너 웨이퍼를 호스트 웨이퍼에 결합하는 게르마늄을 포함하는 상기 제 1 층(1)의 두꺼운 부분에 약한 지역(4)을 형성하는 단계, (b) 도너 웨이퍼(10)를 호스트 웨이퍼(20)에 결합하는 단계, (c) 약한 지역(4)의 수평면에 있는 도너 웨이퍼(10)를 약화시키기 위해서 에너지를 공급하는 단계를 포함한다. 상기 발명은 단계 (a)는 도너 웨이퍼에 적어도 두 개의 다른 종들을 공동 주입하여 수행되며, 단계 (c)는 30분에서 4시간 동안 지속하는 기간 동안 300℃ 내지 400℃의 온도에서 열처리를 실행하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

도너 웨이퍼, 호스트 웨이퍼, 열처리

Description

반도체 층의 열처리 방법{Thermal treatment of a semiconductor layer}

본 발명은 도너 웨이퍼로부터 분리된 층을 포함하는 구조물을 형성하는 방법에 관한 것으로, 상기 도너 웨이퍼는 분리되기 전에 게르마늄을 포함하는 반도체 물질로 제조된 제 1 층을 포함하며, 상기 방법은 다음의 연속 단계를 포함한다:

(a) 게르마늄을 포함하는 상기 제 1 층의 두꺼운 부분에 약한 지역을 형성하는 단계;

(b) 도너 웨이퍼를 호스트 웨이퍼에 결합하는 단계;

(c) 도너 웨이퍼로부터 분리된 층을 약한 지역의 수평면에서 분리시킬 수 있어서 제 1 층의 잔여 부분을 포함하는 층을 분리할 수 있도록 약한 지역의 수평면에 있는 도너 웨이퍼를 약화시키기 위해서 에너지를 공급하는 단계.

(d) 분리된 층을 처리하는 단계.

이런 형태의 층 분리는 스마트 컷®(Smart-Cut®)으로 불리고 당업자에게 공지되어 있다. 특히, 상세한 내용은 "클루워 아카데미 출판사"에 의해 발행된 진-페리 콜린지의 논문 "Silicon on Insulator technology: material tools VLSI, second edition"의 50 및 51 페이지에서 발췌한 것과 같은 이미 발행된 여러 문헌에서 발견할 수 있다.

상기 단계 (a)는 주입될 종들의 적절한 주입량과 에너지로 하나의 원자 종(species)(예를 들어, 수소)의 단일 주입 또는 적어도 두 개의 다른 원자 종(예를 들어, 수소 및 헬륨)의 공동 주입에 의해 수행될 수 있다.

도너 웨이퍼를 호스트 웨이퍼에 결합하는 단계 (b)는 통상적으로 이온 주입된 도너 웨이퍼의 표면에서, SiO₂와 같은 유전 물질로 제조한 결합층에 의해 일어난다.

당업자에 의해 통상적으로 사용되는 결합 기술들은 분자 접착에 의한 초기 결합을 포함한다. 더 많은 정보를 얻기 위해서 문헌 "Semiconductor Wafer Bonding Science and Technology"(QY Tong and U.Gosele, Wiley Interscience Publication, Johnson Wiley and Sons, Inc.)을 참고할 수 있다.

단계 (c)에서, 약한 지역의 수평면에 있는 도너 웨이퍼를 약화시키기 위해서 열의 형태로 에너지가 제공된다. 이 에너지 공급은 약한 지역의 수평면에 있는 도너 웨이퍼로부터 분리된 층을 분리시킬 수 있다.

그러나, 열 및/또는 기계적 형태의 에너지의 보충적 공급은 분리된 층의 분리를 효과적으로 실현시켜서 이 층의 분리와 호스트 웨이퍼로의 이동을 가능하게 하는데 필수적일 수 있다.

이런 방식으로, SOI 구조물(실리콘의 제조된 분리된 층의 경우), SiGeOI(게르마늄 실리콘으로 제조된 분리된 층의 경우), GeOI(게르마늄으로 제조된 분리된 층의 경우), SGOI(변형 실리콘 층에 놓인 SiGe 층을 포함하는 분리된 층의 경우) 또는 sSOI(분리된 층이 변형 실리콘으로 제조된 경우)와 같은 절연체 구조물 SeOI 상의 반도체가 형성될 수 있다.

분리된 층의 분리 후에, 특히 주입과 분리 단계가 미리 수행되었다는 사실 때문에, 분리된 층의 표면에 저품질의 결정 구조뿐만 아니라 매우 거친 표면을 가질 수 있다는 것을 자주 발견할 수 있다.

도 1을 참조하면, 반도체 부분(즉, 분리된 층(1))에 결정 품질의 감소가 있는 절연체 구조물(30) 상의 반도체(전기적으로 절연된 층(5)에 의하여 분리된 층(1)으로 덮인 호스트 웨이퍼(20)로 구성)를 도식적으로 나타내었다.

분리된 층(1)은 결함 지역(1A)을 포함하는 것을 발견할 수 있는데, 이 결함 지역은 결정 결함과 표면 거침이 존재하게 된다.

상기 결함 지역(1A)은 통상적으로 수소의 원자 주입을 위해 약 150nm 두께를 가진다.

게다가, 주입 단계는 분리된 층(1)의 결정 품질의 감소를 유발시킨다.

따라서 분리된 층(1)의 처리 단계(d)는 상기 결함 지역(1A)을 분리하여 분리된 층(1)의 손상되지 않은 지역(1B)의 적어도 일부를 회복시키는 것이 필요하다.

예를 들어, 표면 거침을 분리하기 위해 기계적 연마 또는 화학적 기계적 연마(CMP), 및/또는 결함 지역(1A)의 희생 산화 공정을 사용할 수 있다.

희생 산화에 의해서, 결함 지역의 산화 작업 및 화학적 식각(예를 들어, 불화수소산을 사용)에 의해 형성된 산화 층의 분리를 포함하는 단계를 관행에 따라 이해한다.

설명을 위해서, 이런 단계 방법은 문헌 US2004/0053477에 기술되며, 변형 실리콘층은 SiGe 버퍼층을 포함하는 도너 웨이퍼로부터 분리된다. 단계 (a)는 버퍼층에 주입하는 것으로 이루어지며, 단계 (d)는 SiGe를 표면 연마에 의해 버퍼층으로부터 분리된 부분의 분리와 변형 Si에 대한 SiGe의 선택적 식각을 포함한다. 이 선택적 식각은 특히 우수한 품질의 표면 마무리를 가지며, (만일 단지 연마만 사용된 경우에 발생할 수 있는) 이 표면 마무리가 손상될 위험이 크지 않은 원하는 층을 최종적으로 얻게 한다.

그러나, 단계 (d)에서 사용된 화학적 식각은 특정한 경우에 (단계 (b)에서 수행된 결합한) 결합 계면의 적어도 부분적인 분리 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 단계 (d)의 화학적 식각은 특히 결합층의 단부에서 박리를 일으킬 수 있고, 생성된 구조물의 조각에 의해 접촉하는 경우 결합층을 공격한다. 예를 들어, 변형된 Si 밑에 파묻힌 SiO₂를 포함하는 sSOI 구조물(절연체 상의 변형 실리콘)에 HF 처리의 경우 또는 SGOI 구조물(절연체 상의 실리콘 게르마늄 상의 변형 실리콘) 상에 H₂O₂:HF:HAc(HAc는 아세트산의 축약형) 처리의 경우를 언급할 수 있다.

마지막 문제를 극복하기 위해 생각할 수 있는 대안은 식각 용액의 작용을 제어하기 쉽도록 식각 용액을 상당히 희석시키는 것이다. 그러나, 이 용액은 박리 문제를 완전히 해결하지 못하며 방법이 약간 느려진다는 사실 때문에 만족스럽지 못하다.

또한, 이 화학적 식각은 통상적으로 기계적 식각 수단을 사용하여 수행되는 식각 표면의 사전 준비가 필요하다. 사실상, 이 식각제는 충분히 균일하지 않고 잔여층에 횡단하는 결함 또는 구멍을 생성할 수 있는 식각을 뒤이어 유도할 수 있고, 거칠어지는 최종 생성물의 자유 면(free face)을 유도할 수 있는 주요 거침의 일부를 수정하는데 필수적이다.

게다가, (결함 지역의 두꺼운 부분에서뿐만 아니라) 분리된 층의 전체 두꺼운 부분에서 결함들의 존재는 균일하지 않은 식각을 일으킬 수 있다.

그러나 연마 및 화학적 식각의 연속적인 작용은 (전체 샘플링 방법뿐만 아니라) 분리 후 마무리 단계(d)를 길고, 복잡하게 하며 경제적인 관점에서 비용이 많이 들게 한다.

물론, 선택적인 식각을 수행할 때 만나게 되는 문제들은 특히 피상적 거침과 결함들의 존재에 의한 식각에 관하여는, 희생 산화 동안 식각 작업을 수행할 때 만나게 되는 문제들과 비교적 유사하다는 것을 알게 될 것이다.

본 발명의 첫 번째 목적은 분리된 층의 단계 (d) 동안 처리 수단의 지속 기간, 경제적 비용 및 숫자를 감소시키는 것이고 특히 기계적 연마 수단의 사용을 중단하는 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은 SiGe 층과 같은 게르마늄을 포함하는 반도체 재료에서 층을 분리함으로써, 절연체 구조물 상의 SeOI 반도체와 같은 구조물을 생성하는 것이다.

본 발명의 세 번째 목적은 더 좋은 품질의 분리된 층으로부터 구조물을 생성하는 것이다.

본 발명의 네 번째 목적은 분리된 층을 처리할 때 소비되는 재료의 양을 감소시키는 것이다.

본 발명의 다섯 번째 목적은 전체 샘플링 스마트 컷® 타입 방법에 쉽게 혼합될 수 있는 분리된 층을 처리하는 간단한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 제 1 태양에 따라 도너 웨이퍼로부터 분리된 층을 포함하는 구조물을 형성하는 방법을 제공하여 상기한 문제들을 해결하려고 하며, 상기 도너 웨이퍼는 분리되기 전에 게르마늄을 포함하는 반도체 재료로 제조된 제 1 층을 포함하며, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:

(a) 도너 웨이퍼를 호스트 웨이퍼에 결합하는 게르마늄을 포함하는 상기 제 1 층의 두꺼운 부분에 약한 지역을 형성하는 단계;

(b) 도너 웨이퍼를 호스트 웨이퍼에 결합하는 단계;

(c) 약한 지역의 수평면에 있는 도너 웨이퍼를 약화시키기 위해서 에너지를 공급하는 단계;

여기서 단계 (a)는 도너 웨이퍼에 적어도 두 개의 다른 종들을 공동 주입하여 수행되며, 단계 (c)는 30분에서 4시간 동안 지속하는 기간 동안 300℃ 내지 400℃의 온도에서 열처리를 실행하여 수행된다.

본 발명의 제 1 태양에 따른 방법의 다른 가능한 특징은 다음과 같다:

- 단계 (c)의 열처리는 실질적으로 두 시간 동안 325℃ 내지 375℃로 이루어진 온도에서 수행된다;

- 단계 (c)의 에너지 공급은 약한 지역의 수평면에 있는 도너 웨이퍼를 분리시킬 수 있어 제 1 층의 일부를 포함하는 층을 분리시킨다;

- 단계 (c) 후에, 본 방법은 약한 지역의 수평면에 있는 도너 웨이퍼를 분리하는데 적합한 보충 에너지를 공급하는 단계를 더 포함한다;

- 보충 에너지의 공급은 열 및/또는 기계적 형태이다;

- 단계 (b) 전에, 본 방법은 결합을 강화시키기 위해 플라즈마 활성화에 의해 수행되는 단계를 더 포함한다;

- 단계 (a)의 공동 주입은 헬륨과 수소의 공동 주입이다;

- 헬륨과 수소의 양은 헬륨의 양이 전체량의 30% 내지 70%, 및 바람직하게는 전체량의 40% 내지 60%에 해당하도록 선택된다;

- 약한 지역의 수평면에 있는 도너 웨이퍼를 분리시킨 후에, 저/고 주파수 거칠기는 500 마이크론 프로필로미트리(profilometry)/2*2㎛² AFM에 의해 측정된 약 15 Å RMS/30 Å RMS 보다 낮다;

- 본 방법은 분리된 층을 처리하는데 적합한 단계 (d)를 더 포함한다;

- 단계(d)는 분리된 층의 식각 작업을 포함한다;

- 식각 작업은 분리된 층의 희생 산화 동안 수행된다;

- 도너 웨이퍼는 분리되기 전에 상기 제 1 층의 재료와 다른 재료에 제 2 층을 포함하며 식각 작업은 제 2 층에 대해 분리된 후 잔존하는 제 1 층의 일부를 선택적으로 식각한다;

- 상기 선택적 식각 전에, 제 1 층의 잔여 부분의 적어도 일부의 희생 산화는 상기 잔여 부분으로부터 재료를 분리하고 결합 계면을 강화시키기 위해 수행된다;

- 본 방법은 단계 (d) 후에, 상기 제 2 층을 두껍게 하는데 적합한 결정 성장을 더 포함한다;

- 제 1 층은 0<x≤1인 Si₁ _- _xGe_x로 제조되며 도너 웨이퍼는 탄성적으로 변형된 Si로 제조된 제 2 층을 포함한다;

- 도너 웨이퍼는 벌크(bulk) Si로 제조된 지지 기판, SiGe로 제조된 버퍼 구조물, Si_1-xGe_x(x≠0)를 포함하는 제 1 층 및 변형된 Si로 제조된 제 2 층을 포함한다;

- 제 1 층은 Si₁ _- _xGe_x로 제조되며 도너 웨이퍼는 변형된 Si로 제조된 제 2 층 및 제 2 층 상의 Si₁ _- _xGe_x로 제조된 제 3 층을 포함한다;

- 단계 (d)는 제 2 층에 대해 제 1 층의 잔여 부분의 선택적 식각을 포함한다;

- 도너 웨이퍼는 동일한 도너 웨이퍼로부터 수 회 분리될 수 있도록, 벌크 Si로 제조된 지지 기판, SiGe로 제조된 버퍼 구조물 및 Si_1-xGe_x(x≠0)의 제 1 층 및 변형된 Si로 제조된 제 2 층을 교대로 포함하는 다층 구조를 포함한다;

- 본 방법은, 단계 (a) 전에, 약 450℃(842℉) 내지 약 650℃(1,202℉)의 증착 온도에서 변형층을 형성하는 단계를 더 포함한다.

- 본 방법은, 단계 (b) 전에, 도너 웨이퍼 및/또는 호스트 웨이퍼 상에 결합층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 결합층은, 예를 들어, SiO₂, Si₃N₄ 또는 Si_xO_yN_z와 같은 전기적으로 절연된 재료를 포함한다.

제 2 태양에 따라, 본 발명은 sSI, SGOI, SiGeOI 또는 GeOI 구조물과 같은 절연기판상의 반도체 구조물을 형성하는 경우에, 구조물을 형성하는 상기 방법의 용도를 제공한다.

제 3 태양에 따라, 본 발명은 제 1 태양에 따른 방법의 단계 (a), (b) 및 (c) 모두를 수행하고 분리된 층들과 도너 웨이퍼의 잔여 부분의 접촉을 분리한 후에 얻은 절연기판상의 반도체 구조물을 제공하며, 이 구조물은 웨이퍼의 임의의 곳에서 프로필로메트리 500㎛ 및 AFM 10 x 10㎛²에 의해 측정된 약 30 Å RMS 이하의 저/고 주파수 표면 거칠기를 가진다.

본 발명의 다른 특징들, 목적 및 장점들은 제한적이지 않은 예들과 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 방법들의 사용에 대한 다음 상세한 설명을 참조하면 더욱 명백해질 것이다.

도 1은 기술 상태에 따라 스마트 컷® 방법의 사용 후에 얻은 절연 기판상의 반도체 구조물의 도식적 단면도를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 방법의 사용 후에 얻은 절연 기판상의 반도체 구조물의 본 출원인에 의한 TEM에 의해 얻은 단면도를 나타낸다.

도 3a 내지 3e는 스마트 컷®을 사용하여 분리된 층을 포함하는 구조물을 형성하기 위해 본 발명의 방법의 다른 단계를 도식적으로 나타낸다

도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 제 1 변형체를 도식적으로 나타낸다.

도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 제 2 변형체를 도식적으로 나타낸다.

도 6은 600℃에서 분리 후 열처리를 수행한 구조물에서 구멍 형태 결함들의 존재를 나타낸다.

ㅂSiGe 층들과 같은 게르마늄을 포함하는 스마트 컷®을 사용하여 분리된 층들을 기초로 한 본 발명에 따른 응용 분야뿐만 아니라 방법들의 실시예는 아래에 기술된다.

도 3a 내지 3e를 참조하면, 제 1 층과 제 2 층을 본 발명에 따른 호스트 웨이퍼(20)로 이동시키기 위해, Si_1-xGe_x(x∈[0;1])에서 제 1 층(1)을 분리하고 도너 웨이퍼(10)로부터 탄성적으로 변형된 Si의 제 2 층(2)을 분리하는 첫 번째 방법이 도시되어 있다.

도 3a를 참조하면, Si₁ _- _xGe_x로 제조된 제 1 층(1)과 탄성적으로 변형된 Si의 제 2 층을 포함하는 도너 웨이퍼(10)가 도시된다.

관행에 따라, Si₁ _- _xGe_x를 포함하는 도너 웨이퍼(10)는 예를 들어, 다른 층들로 제조된 SiGe(도시되지 않음)의 버퍼 구조물에 결정 성장에 의해 형성된 벌크 Si 기판을 포함한다. 특히, SiGe의 버퍼 구조물은 벌크 Si 기판 수평면에서 0%로부터 Si_1-xGe_x로 제조된 제 1 층(또한 결정 성장에 의해 형성되는 것이 바람직하다)과의 계면의 수평면에서 약 100x%까지 Ge의 조성물에서 두께가 점진적으로 증가할 수 있다.

변형된 Si의 제 2 층(2)은 Si₁ _- _xGe_x에서 제 1 층(1)상에 형성된다. 첫 번째 경우에, 제 2 층(2)의 성장은 제 1 층(1)의 형성에 바로 연속해서 제자리에서 수행된다. 두 번째 경우에, 제 2 층(2)의 성장은, 예를 들어, CMP 연마에 의해 밑에 있는 적응층(2)(adaptation layer)의 표면 제조의 약한 단계(light step) 후에 수행된다.

Si로 제조된 제 2 층(2)은 화학기상증착(CVD)과 분자빔 에피택시(MBE) 기술과 같은 공지된 기술을 사용하여 에피택시에 의해 형성되는 것이 유리하다.

제 2 층(2)에 함유된 실리콘은 그 성장 기판의 규정 메쉬 변수와 약간 동일하게 하는 규정 메쉬 변수를 증가시키기 위해서 제 1 층(1)에 의해 사용된다. 매우 얇은 제 2 층(2)을 형성하는 것이 필수적이다: 만일 층이 임계 평형 두께보다 더 두꺼워 너무 두꺼우면, 막 두꺼운 부분에서 실리콘의 규정 격자 변수 정도로 응력의 감소 및/또는 결함의 발생을 일으킬 수 있다. 이 주제에 대해 보다 상세한 내용은 프리이드리치 스카플러의 "High mobility Si and Ge structure"("Semiconductor Science Technology", 12 (1997) 1515-1549)란 제목의 논문을 참조할 수 있다.

그러나, 특히 충분히 낮은 온도에서 변형 재료의 증착의 경우에, 더욱 큰 두께(임계 균형 두께는 증착 온도에 관련이 있다: 이것은 증착이 저온에서 수행될 때 더욱 중요하다)를 가진 제 2 변형층(2)을 형성할 수 있다.

도 3b를 참조하면, 약한 지역(4)은 제 2 층(2) 아래의 도너 웨이퍼(10)에 형성된다. 특히, (도 3b에 도시된 대로) Si₁ _- _xGe_x로 제조된 제 1 층(1)의 두꺼운 부분에 약한 지역을 형성하기 위해서 주입이 수행될 수 있다.

이 약한 지역(4)은 주입 깊이와 무름의 수준이 결정되도록 양, 특성 및 에너지가 선택된 원자 종들의 주입에 의해 형성된다.

특히, 원자 형태의 주입을 결정하는 변수들은 분리 후 약한 지역(4)의 수평면에 나타나는 표면 거칠기를 최소화하기 위해서 조절된다. 사실, 분리 후 표면 거칠기의 정도는 사용된 주입의 범위를 정하는 변수들에 의해 부분적으로 일어나며, 바로 뒤에서 볼 것이다.

그러므로, 본 발명에 따라, 원자 종들의 주입은 수소, 헬륨 또는 아르곤 또는 다른 희유 기체 또는 다른 적절한 기체의 공동 주입과 같은 원자 종들의 공동 주입이다(즉, 주로 적어도 두 개의 다른 원자 요소들의 주입).

공동 주입의 경우에, 본 출원인은 약한 지역(4)은 일반적으로 단일 주입의 경우보다 더 얇다는 것을 발견하였다.

공동 주입의 사용은 특히 헬륨 또는 수소의 단일 주입에 의해 얻은 분리 후 거칠기보다 낮은 분리 후 거칠기를 얻게 할 것이다.

여기서 하나의 종들이 주입될 때 사용된 양보다 낮은 공동 주입 종들의 전체량을 사용하여 박층을 분리하는 공동 주입의 장점들 중 하나를 발견하게 된다. 따라서 공동 주입에서 전체량은 통상적으로 하나의 종들의 주입량의 1/3을 나타낸다.

주입 에너지는 제 1 층(1)의 깊이의 주입 깊이와 비슷한 주입 깊이를 갖도록 선택된다.

따라서 약 1.10¹⁶/cm²의 헬륨과 50 내지 90keV의 에너지 및 1.10¹⁶/cm²의 수소와 20 내지 60keV의 에너지에 의한 공동 주입의 경우에, 약 300 내지 600 나노미터의 주입 깊이를 얻을 수 있다.

일반적으로, 헬륨과 수소량은 헬륨량이 전체량의 30% 내지 70%, 및 바람직하게는 전체량의 40% 내지 60%를 나타내도록 선택된다.

도 3c를 참조하면, 호스트 웨이퍼(20)를 공동 주입이 수행된 도너 웨이퍼(10)의 표면과 결합하는 단계가 수행된다.

호스트 웨이퍼(20)는 벌크 Si 또는 다른 재료로 제조될 수 있다.

주입 단계 전에, 결합될 각 표면의 한쪽 및/또는 다른 쪽에 SiO₂, Si₃N₄, Si_xO_yN_z를 포함하는 층과 같은 결합층이 형성될 수 있다. 이 경우에, 결합층은 도너 웨이퍼 상에 형성되어야 하며, 이 결합층을 형성하는데 사용된 기술은 제 2 층(2)에서 응력의 어떠한 저하 또는 결과적으로 제 1 층(1)에서 어떠한 확산이라도 피하기 위해서 증착일 수 있다.

호스트 웨이퍼(20)를 도너 웨이퍼(10)와 접촉하기 전에, SC1 및 SC2 용액, 오존 용액 등과 같은 공지된 표면 세정 및 연마 기술들을 사용하여 결합될 표면들을 제조할 수 있다.

결합될 두 표면의 각각의 친수성을 알 수 있음으로써 결합 자체는 분자 접착에 의해 먼저 수행될 수 있다.

결합하기 직전에 두 개의 결합 표면들 중 하나 또는 모두의 플라즈마 활성화를 사용할 수 있다.

플라즈마 활성화는 특히 처리될 표면(들), 예를 들어, 산화물 표면에 핸들링 결합(handling bonds)을 형성하게 하며 따라서 형성될 결합력을 증가시키고 결합 계면에서 결함의 수를 감소시킬 뿐만 아니라 결합 품질에 대한 이들의 영향력을 증가시킨다.

결합 계면(6)의 강화에 의해 이 계면이 나중의 식각(선택적 식각 작업 또는 희생 산화 작업하는 동안, 분리된 층의 표면의 마무리할 때 사용)에 의한 화학적 공격에 대해 훨씬 더 저항력을 갖게 할 것이며 대략 0.8 J/m² 이하의 결합 에너지의 경우에 통상적으로 나타날 수 있는 상기한 대로 단부에서의 박리 문제들을 피하게 할 것이다.

특히, 플라즈마 활성화는 결국, 결합 후 및 분리 후에, 결합 에너지가 대략 0.8 J/m²보다 크거나 동일하게 하도록 사용될 수 있다.

예를 들어, 플라즈마는 Ar 또는 N₂와 같은 불활성 기체로부터 또는 O₂와 같은 산화 기체로부터 얻을 수 있다.

플라즈마 활성화는 통상적으로, 대략 100℃ 이하의 주위 온도에서 수행될 수 있다. 따라서 이런 기술의 사용은 Ge이 제 1 SiGe 층(1)으로부터 제 2 변형 Si 층 으로 확산하는 어떠한 현저한 문제들도 일으키지 않는 장점을 가진다(일반적으로 Ge 확산은 통상적으로 약 800℃ 이상의 훨씬 높은 온도의 경우 주위 층들의 두꺼운 부분에서 현저하게 나타난다).

플라즈마 처리의 지속 기간은 매우 빠르고, 통상적으로 1분 이하이다.

사용된 장치는 예를 들어, RIE 또는 ICP-RIE 타입 또는 다른 것의 표준 플라즈마 식각 장비일 것이다.

결합의 단계 (b) 후에, 약한 지역의 수평면에 있는 도너 웨이퍼를 약화시키기 위해 단계 (c) 동안 열 형태로 에너지가 공급된다.

이 에너지 공급(이후에는 "약화 열처리")의 열공정시간(thermal budget)(통상적으로 온도와 길이)은 필수적이진 않지만, 특히 약한 지역의 수평면에 있는 도너 웨이퍼로부터 분리된 층의 분리를 일으킬 수 있다.

약화 열처리는 통상적으로 800℃ 이하의 온도, 주위 층들에서 Ge 확산이 손해를 주는 한계 온도보다 적어도 낮은 온도에서 수행된다.

도 3d를 참조하면, 도너 웨이퍼(10)를 제 1 층(1")의 잔여 부분을 포함하는 제 1 부분(10')과 제 1 부분(1')의 다른 부분과 제 2 층(2)을 포함하는 제 2 부분(30)으로 분리하는 단계를 도시한다.

상기한 대로, 이 분리는 약화 열처리의 에너지 공급 덕택에 수행될 수 있다.

그러나, 약화 열처리의 에너지 공급이 분리를 일으키기에 충분하지 않은 경우, 분리는 약한 지역(4)의 수평면에서, 약한 결합의 파괴를 일으키는 곳에 둘러싸인 기체 형태에 열 효과를 일으키기에 충분한 에너지의 보충적 공급(예를 들어, 열 및/기계적 형태로) 덕택에 수행될 수 있다.

일반적으로, 분리는 온도가 낮거나(더 긴 길이) 또는 높은(더 짧은 길이)지에 따라 변하는 길이의 지속 기간 동안 약 300℃ 내지 약 600℃의 온도에서 얻을 수 있다.

선택적으로, 또는 플라즈마 활성화의 대체로, 열처리는 결합 계면(6)을 강화하기 위해서 분리 후에, 바로 수행할 수 있다.

플라즈마 활성화와 더불어 사용되는 결합 강화 열처리의 경우에, 이들 두 개의 처리의 결합된 효과는 특히, 결합 계면(6)이 나중의 식각에 의한 화학적 공격에 대한 저항성을 갖게 하여 단부 상에서의 박리 문제를 피하게 하는데 충분한 결합 에너지와 같은 원하는 목적을 성취할 수 있게 한다. 따라서 대략 0.8 J/m²보다 크거나 동일한 결합 에너지를 얻기 위해 결합 계면(6)을 강화하도록 두 가지 처리를 결합할 수 있다.

어떤 경우는, 결합 계면을 강화하기 위한 열처리는 Ge가 제 2 층(2)의 두꺼운 부분 속으로 현저하게 확산하는 온도 이하로 선택된 온도(T₂)에서 수행된다.

결합 계면(6)을 강화하기 위한 열처리는 대략 800℃ 또는 그 이하의 온도(T₂)에서 수행된다.

온도(T₂)는 예를 들어 30분부터 4시간까지 유지되는 350℃ 내지 800℃ 일 수 있다.

결합 강화 열처리는 특히, 제한 없이, 제 1 층(1')(통상적으로 SiGe 층)의 잔여 부분의 표면의 산화가 약 600/800℃에서 수행되고 그 후 형성된 산화물의 분리를 수행하는 동안 희생 산화 단계를 수행할 수 있다. 이런 경우에, 희생 산화는 결합 계면을 강화하고 결함 지역의 적어도 일부의 분리를 시작하는 두 가지 목적을 가진다.

결합을 강화하는 열처리는 산화되거나 약간 산화되는 불활성 분위기(Ar 또는 N₂ 분위기)에서 수행된다.

따라서, 본 출원인은 공동 주입 단계에 이어서 결합 계면(6)을 강화하는 단계를 사용함으로써, 분리된 층은:

- 주입(도 3b 참조)과 분리(도 3d 참조)하는 동안 손상된 부분들에서 향상된 결정 품질;

- 특히 고주파수 거칠기(HF 거칠기)에 대한 매끈한 표면;

- (플라즈마 활성화 없이) 대략 0.8J/m²보다 큰 결합 에너지를 가진다.

약한 지역이 공동 주입에 의해 형성될 때 결함 지역(1A) 두께의 감소가 특히 잘 관찰된다는 것을 알아야 한다. 같은 방식으로, 하나의 종들의 주입보다 공동 주입이 사용될 때 분리 후 표면 거칠기가 현저하게 감소한다.

이것은 주로, 상기한 대로, 공동 주입의 전체량이 하나의 종들이 주입될 때 주입된 양보다 훨씬 더 적기 때문이다.

따라서 공동 주입은 하나의 종들의 주입과 비교하여, 결함 지역의 두께를 감소시켜, 분리 후에 수행된 마무리 처리를 감소 또는 단순화할 수 있는 장점을 가진 다. 동일한 방식으로, 공동 주입은 거칠기를 감소시켜, 마무리 처리를 용이하게 하는 장점을 가진다.

그러나, 이런 결합 강화 열처리는 완전히 만족스럽지 못할 수 있다. 본 출원인은 결합 계면을 강화하기 위해서 600℃에서 수행된 열처리의 경우에, 표면 가깝게, 저밀도의 "구멍"과 다른 형태의 결함들의 존재를 발견하였다.

이들은 재료에서 저밀도의 3차원 지역을 구성하며 크기(대략 지름)가 약 3-4nm인 제 2 결함들이다. 이런 결함들의 원인은 확실하지 않으나, 결합 강화 열처리(통상적으로 500℃ 또는 600℃)와 관련이 있는 것으로 보인다. 또한, 이 결합 강화 열처리는 온도가 완전히 균일하지 않은 화로에서 구현되며(예를 들어, 300mm 지름 웨이퍼인 웨이퍼의 표면의 수평면에서 온도 기울기를 관찰할 수 있고, 웨이퍼는 화로에 수직으로 위치한다), 표면상의 결함의 분포는 균일하지 않아서, 식각 작업을 수행하는 문제를 일으킨다.

도 6은 600℃에서의 분리 후 열처리를 받고 구멍이 관찰되는 (최종 sSI 구조물을 형성하는) 중간 구조물의 TEM(각각 평면도의 경우 10nm 및 저면도의 경우 2nm의 크기)에 의해 얻은 두 개의 사진이다.

그러나 이런 결정 결함들은 이들이 분리 후 수행될 수 있는 마무리 작업 동안 식각 및/또는 산화 속도를 국부적으로 변형하는 한 바람직하지 않다. 이런 작업은 더욱 복잡해지며, 상기한 대로 비용이 많이 들고 분리된 층의 균일성을 손상시킬 수 있는 재료(연마/평탄화)의 분리를 수행하는 것을 목표로 하는 기계적 처리의 실행을 필요로 한다.

이런 구멍들과 다른 결함들이 보이는 것을 막기 위해서, 본 출원인은 300℃ 내지 400℃의 온도 범위, 예를 들어 약 350℃(+/-25℃)에서, 약 30분 내지 약 4 시간의 시간 길이, 예를 들어, 약 2 시간 동안 저온 어닐링을 수행함으로써 약화 열처리의 단계를 수행하는 것을 제안한다.

물론, 열공정시간(한 쌍 온도/길이)의 작용으로서, 상기 약화 처리는 분리된 층을 도너 웨이퍼로부터 분리하거나 하지 않을 수 있다. 만일 약화 처리가 분리된 층을 도너 웨이퍼로부터 분리하지 않는 경우, 열 및/또는 기계적 형태로 보충 에너지의 공급이 수행될 수 있다. 일반적으로, 약한 지역의 수평면에서 자동으로 개시될 수 있는 분리를 개시하는 것은 기계적 도구의 사용 당 (시간 및/또는 공간에서) 국부적으로 가져온 에너지 또는 짧거나 국부적 가열의 문제이다. 더욱 상세한 내용은 아직 공개되지 않은 PCT/FR0402779 및 PCT/FR0402781를 참조할 수 있다.

특히, 기계적 형태로 에너지의 보충적 공급은 분리를 개시하기에 충분한 다소 약한 보충적 공급일 수 있다.

본 출원인은 약화 처리의 사용은, 공동 주입의 경우에, 결함들의 존재를 제한한다는 것을 알았다.

본 출원인에 의해 수행된 20%의 Ge를 가진 SGOI 구조물에 대한 거칠기 측정 결과는 이후에 제공되며 350℃와 거의 동일한 온도에서 대략 두 시간 동안 수행된 약화 열처리의 경우와 관련이 있다. 이런 실험들에서, 결합 계면 강화 또는 경화를 위한 분리 후 열처리는 수행하지 않았다.

본 출원인은 저 주파수(비코 인스트루먼트사의 Dektak® 프로필로메트리 장 치를 사용하여 실현, 500㎛의 스위핑) 및 고 주파수(원자력 현미경 AFM의 포인트로 2*2㎛2의 표면적을 스위핑하여 실현) 모두에서 수행하였다.

이런 측정 결과는 RMS("제곱평균제곱근") 평균값으로 나타내었다.

다음 표에서, 비교하여, 30분 동안 약 500℃에서 분리한 직후, 단일 주입 또는 공동 주입, 및 600℃에서 결합을 강화하기 위한 분리 후 열처리 후에 동일한 SiGeOI 구조물(20% Ge)에 대해 측정한 거칠기를 존중하였다.

주입 회복 처리의 성질	저 주파수 거칠기	고 주파수 거칠기

H만 주입 30keV-6.10¹⁶/cm²
1시간 동안 600℃에서 분리 후 처리	18 ÅRMS	29.7 ÅRMS

He/H 공동-주입 He: 56keV-1.10¹⁶/cm² H : 50keV-1.10¹⁶/cm²
1시간 동안 600℃에서 분리 후 처리	13 ÅRMS	25.6 ÅRMS
2시간 동안 350℃에서 약화 처리	12 ÅRMS	25.6 ÅRMS

이 표는 공동 주입의 경우에, 350℃에서 약화 열처리는 600℃에서 후 분리 처리에 대해 관찰한 것과 동일한 낮은 거칠기와 높은 주파수의 수준에 도달할 수 있게 한다는 것을 보여준다.

그러나, 350℃에서의 약화 열처리의 경우에, "구멍" 형태의 결함들은 발견되지 않고 (웨이퍼의 통상적으로 200 또는 300 mm인 지름 전체에 있는)웨이퍼의 어느 곳에서도 우수한 표면 결함 균일성은 얻는다.

이런 우수한 결과들은 저온 처리(통상적으로 약 350℃)는 화로에서 단지 낮은 진폭 온도 기울기(예를 들어, 500℃ 또는 600℃인 높은 온도 처리에 대해 관찰 된 것과 비교)를 일으킨다는 사실 때문에 얻은 것 같다.

따라서, 여기서 확인된 분리 변수들은(공동 주입, 저온 약화 처리) 결함들의 존재를 제한하고 표면 거침을 최소화하기 위해서 결함 지역의 두께를 감소시킬 수 있다. 이런 조건하에서, 최종적인 분리 후 마무리 작업을 사용한다; 특히, 연마/평탄화 작업의 사용은 피하거나 적어도 제한된다.

도 2를 참조하면, 약한 지역은 형성된 Si_0.8 Ge_0.2의 단일층의 전이와 350℃에서 약화 열처리 후에 본 출원인에 의해 얻은 Ge 20%를 가진 SiGeOI 구조물(30)(TEM에 의해 촬영)은 Si_0.8 Ge_0.2의 분리된 층(1)(즉, 도 3a 내지 3e를 참조하여 상기한 함께 결합된 상기 제 1 층과 제 2 층과 동일물)을 나타내며, SiO₂ 층(5)을 덮으며 도 1의 절연기판상의 반도체 구조물과 비교하여 매우 적은 결정 결함들과 매우 적은 거칠기를 포함한다.

특히 도 1을 참조하여 분리된 층(1)의 결함 지역(1A)의 두께 및 도 2를 참조하여 경화된 분리된 층(1)의 결합 지역의 두께 사이의 불균형을 알게 될 것이다.

동일한 방식으로, 도 1과 도 2에 대한 동일한 분리된 층 두께(1)의 경우, 튼튼한 지역(1B)은 최신의 절연기판상의 반도체보다 본 발명에 따라 얻은 SiGeOI와 비교하여 더욱 현저하다.

도 3a 내지 3e에 의해 도시된 방법의 설명을 참조하면, 도너 웨이퍼(10')의 잔여 부분과 분리된 층(1' 및 2)과의 접촉을 분리한 후, 호스트 웨이퍼(20), 제 2 층(2) 및 제 1 층(1')의 잔여 부분을 포함하는 구조물(30)을 얻었다. 상기 구조물(30)은 향상된 결정 품질과 감소된 거칠기를 가지며, 중간 연마 작업을 할 필요가 없다. 특히, 제 1 층(1')의 잔여 부분은 특히 표면과 밀접한 구멍 또는 다른 결함들이 없다.

제 2 층(2)과 호스트 웨이퍼(20) 사이에 미리 형성된 전기적으로 절연된 층의 경우에, SiGe/sSOI 또는 Ge/sSOI 구조물을 얻었다.

그런 후에, 다른 층에 대한 층의 선택적 식각 또는 희생 산화 동안 수행된 식각의 구성에서 화학적 식각의 사용과 같은 마무리 단계는 약간의 거칠기와 표면에 잔존하는 결정 결함을 분리하는데 사용된다.

표면 거칠기를 감소(따라서 식각의 다른 점들을 더욱 균일하게 하는)하기 위한 화학적 식각 전에 사용된 기계적 연마 수단은 필수적으로 포함될 필요가 없다. 공동 주입의 실행은 단순 주입에 의해 얻은 것보다 더욱 부드러운 샘플링 표면을 확보한다.

Si_1-xGe_x층(1')은 최종 sSOI 구조물(도 3a 참조)을 얻기 위해서 분리될 수 있다. 그런 후에, 이 구조물의 변형 실리콘을 에피택시에 의해 더 두껍게 할 수 있다.

선택적으로 Si_1-xGe_x의 층(1')을 분리하기 위해서, 예를 들어, HF:H₂O₂:CH₃COOH, SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂0) 또는 HNA(HF/HNO₃/H₂0)를 사용하여 선택적 식각을 사용할 수 있다.

SiGe와 sSi 사이의 약 40:1의 선택성은 CH₃COOH/H₂0₂/HF로 얻을 수 있다.

CH₃COOH/H₂0₂/HF에 대해 선택될 수 있는 농도의 예는 H₂O₂/HF의 비가 1/1(고농축) 내지 20/1 사이로 이루어지도록 하는 것이다.

식각의 길이는 식각의 속도와 직접 관련이 있다. 800A의 경우 통상적으로 CH₃COOH/H₂0₂/HF로 약 5분 동안 식각된다.

따라서, 공동 주입과 저온 약화 열처리의 사용은 분리된 층(1' 및 2)에서 표면 거칠기와 두께의 불균일성을 상당히 감소시키며, 최신 기술의 것들과 다소 동일한 선택적 식각을 사용할 수 있으며, 미리 기계적 연마 수단을 사용해야 할 필요와 같은 존재할 수 있는 단점들을 분리한다.

결합 계면(6) 밑에 묻힌 하나 이상의 결합층들의 경우에, 열처리는 특히 공유 결합 링크를 생성하여 결합을 더 강화시키는데 사용될 수 있다.

이 결합 강화 열처리는, 구조물(30)에 더 이상의 SiGe 또는 Ge가 없고 더 이상의 Ge(완전히 분리된 제 1 층(1')의 잔여 부분)의 분산 문제가 없다는 것을 고려하면 800℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있다.

아마도, 결정 성장의 후속 단계(예를 들어 MBE 또는 CVD 에피택시)는 변형된 Si의 제 2 층을 두껍게 하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 제 2 변형체에 따라, 도 4a 및 4b를 참조하면, 도너 웨이퍼(10)는 분리하기 전에 Si_1-xGe_x의 제 1 층(1), 변형된 Si의 제 2 층(2) 및 제 2 층(2) 위에 위치한 Si_1-xGe_x의 제 3 층(3)을 포함한다. 그런 후에 약한 지역은 본 발명에 따라 제 2 층 아래, 예를 들어 제 1 층(1)에 형성된다. Si_1-xGe_x의 제 1 층(1)과 변형된 Si의 제 2 층(2)을 가진 SGOI 구조물(30)(도 4b에 도시된 절연체-SiGe-변형된 실리콘 구조물)을 최종적으로 생성하기 위해서, 이미 본 것과 같이 분리한 후에 Si_1-xGe_x의 선택적 식각이 사용될 수 있다.

선택적으로, 결정 성장에 의해 변형된 Si의 제 2 층(2)을 두껍게 할 수 있다.

선택적으로 및 대안적으로, 변형된 Si의 제 2 선택적 화학적 식각은, 예를 들어, KOH(수산화 칼슘), NH₄OH(수산화 암모늄), TMAH(테트라메틸 수산화 암모늄) 또는 EDP(에틸렌/다이아민/파이로카테촐/파이라진)을 기초로 한 화학물질 타입에 의해 수행될 수 있다. 이 경우에, 변형된 Si로 제조된 제 2 층(2)은 제 3 Si₁ _- _xGe_x 층(3)을 첫 번째 화학적 공격으로부터 보호하는 역할만을 수행한다. 그런 후에 SiGeOI 구조물(도시되지 않음)을 얻었다. 변형된 Si의 층은 SiGeOI에 성장될 수 있고, 이 새로운 변형층은 이미 식각된 제 2 층(2)보다 더 우수한 품질의 결정 구조물을 가질 수 있다.

본 발명의 제 3 변형체에 따라, 도 5a 및 5b를 참조하면, 도너 웨이퍼(10)는 분리하기 전에 제 1 층(Si_1-xGe_x(X≠0)에 1A, 1B, 1C, 1D, 1E)과 변형된 Si에 제 2 층(2A, 2B, 2C, 2D, 2E)을 교대로 포함하는 다층 구조물을 포함한다. 그러므로 동일한 도너 웨이퍼(10)로부터 본 발명에 따라 여러 번의 분리를 수행할 수 있고, 각각의 분리는 새로운 분리를 위해 도너 웨이퍼(10)를 준비하기 위해서 도너 웨이퍼(10)의 잔여 부분의 재사용 후에 일어난다. 이런 방식으로, 제 1 sSOI 구조물(30A) 및 제 2 sSOI 구조물(30B)은 예를 들어, 동일한 도너 웨이퍼(10)로 형성될 것이다. 이런 형태의 분리는 문헌 US2004/0053477에 교시되어 있다.

본 발명의 한 구체적인 실시예에 따라, 도너 웨이퍼의 각 변형층(도 3a 내지 3e에서 참조번호 "2", 도 4a 및 4b에서 "1" 및 도 5a 및 5b에서 "2A", "2B", "2C", "2D" 또는 "2E")은 두꺼운데, 즉, 탄성 응력의 완화 없이 비교적 상당한 두께를 가진다. 저온 에피택시에 의한 형성 때문에 이것이 가능해졌다. 예를 들어, Si_0.8Ge_0.2의 성장 지지물 상에 대략 450℃ 내지 650℃의 온도에서 증착된 변형된 Si의 층은 대략 30nm 내지 60nm의 두께를 가질 수 있다.

만일 이런 방식으로 두꺼운 변형층이 형성되면, 후속 처리, 특히 응력의 완화를 피하기 위해서, 스마트-컷®에 의해 수행된 층의 증착과 분리 사이에 발생하는 처리들에서 (증착 온도 근처에 위치한) 소정의 한계 온도를 초과하지 않도록 반드시 주의해야 한다.

따라서, 두꺼운 변형층의 경우에, (상기한 대로)결합하기 전의 플라즈마 활성화는 유리하게 사용될 것이고 통상적으로 대략 100℃ 이하의 주위 온도에서 수행될 것이다. 게다가, SiO₂와 같은 유전 재료 결합의 적어도 한 층은 결합될 두 표면들의 하나 또는 모두에 형성되는 것이 유리하며, 유전 재료로 제조된 이 층은 이어서 탄성 응력을 보존하는 것을 돕는다(즉, 분리 후)

물론, 당업자는 유전 재료들에 관련된 특성과 물리적 위대함을 안다는 것을 고려하면, 상기에 제공된 본 발명을 Si₁ _- _xGe_x 또는 변형된 Si 이외의 재료들로 쉽게 바꿀 수 있다.

예를 들어, 도 3a 내지 3b를 참조하여, 상기한 단계들을 취소함으로써, 만일 제 1 층(1)이 Ge로 제조되고 제 2 층이 AsGa로 제조된 도너 웨이퍼(10)를 선택하고, 제 1 층(1)의 Ge에 (상기한 대로) 이식하고, Ge의 잔여 부분(1')과 AsGa의 제 2 층(2)을 전기적으로 절연된 표면에 의해 호스트 웨이퍼(20)로 운반하고, 공지된 선택적 식각 기술을 사용하여 Ge의 잔여 부분(1")을 선택적으로 분리한다면, 당업자는 절연체 상의 AsGa로 제조된 최종 구조물(30)을 생성할 수 있다.

유사하게, GaN-on-절연체 구조물은, 예를 들어, SiC 또는 Si(111) 및 GaN으로 제조된 제 2 층(2)을 포함하는 도너 웨이퍼(10)로 제조될 수 있다. AlGaN 및/또는 AIN으로 제조된 하나 또는 여러 정지층들이 GaN 층에 제공될 수 있다. GaN으로 제조된 제 2 층(2)을 분리한 후에, 상기 정지층 위에 위치한 GaN의 분리를 포함하는 선택적 식각을 사용할 수 있다.

따라서, 예를 들어, CH₂, H₂ 및 가능하면 Ar을 포함하는 플라즈마 기체를 사용하는 건식 식각은 AIN보다 빠르게 GaN을 식각할 수 있다.

그런 후에 적은 표면 거침과 매우 균일한 두께를 가진 GaN의 층을 최종적으로 얻기 위해 정지층을 분리할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 방법을 동일한 방식으로 III-V 또는 II-VI 합금에 다른 분리된 층에 적응할 수 있다.

또한 이런 재료들의 전부를 소량(약 5%)의 탄소 또는 도핑제들을 포함하는 것들에 제공할 수 있다.

본 발명의 내용 중에 있음

Claims

분리 전 게르마늄을 포함하는 반도체 재료로 제조된 제 1 층(1)을 포함하는 도너 웨이퍼(10)로부터 분리된 층(1', 2)을 포함하는 구조물 형성(30) 방법에 있어서,

(a) 게르마늄을 포함하는 상기 제 1 층의 두꺼운 부분에 약한 지역(4)을 형성하는 단계;

(b) 상기 도너 웨이퍼를 호스트 웨이퍼에 결합하는 단계;

(c) 상기 약한 지역(4)의 수평면에서는 도너 웨이퍼(10)를 약화시키고 분리시키기 위해서 에너지를 공급하는 단계;

를 포함하며,

여기서 단계 (a)는 도너 웨이퍼에 적어도 두 개의 다른 종들을 공동 주입하여 수행되며, 단계 (c)는 30분에서 4시간 동안 300℃ 내지 400℃의 온도에서 열처리를 실행하여 수행되는 구조물 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계 (c)의 열처리는 실질적으로 두 시간 동안 325℃ 내지 375℃로 이루어진 온도에서 수행되는 구조물 형성 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 단계 (c)의 에너지 공급은 약한 지역(4)의 수평면에 있는 도너 웨이퍼(10)를 분리시킬 수 있어 제 1 층(1')의 일부를 포함하는 층(1', 2)을 분리하는 구조물 형성 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 단계 (c) 후에, 약한 지역(4)의 수평면에서 도너 웨이퍼(10)의 분리를 시작하는데 적합한 보충 에너지를 공급하는 단계를 더 포함하는 구조물 형성 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 보충 에너지의 공급은 열 및/또는 기계적 형태인 구조물 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계 (b) 전에, 결합을 강화시키기 위해 플라즈마 활성화에 의해 수행되는 단계를 더 포함하는 구조물 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계 (a)의 공동 주입은 헬륨과 수소의 공동 주입인 구조물 형성 방법.
제 7 항에 있어서,

헬륨과 수소의 양은 헬륨의 양이 전체량의 30% 내지 70%에 해당하도록 선택되는 구조물 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

약한 지역의 수평면에 있는 도너 웨이퍼를 분리시킨 후에, 저/고 주파수 거칠기는 500 마이크론 프로필로미트리(profilometry)/2*2㎛² AFM에 의해 측정된 약 15 Å RMS/30 Å RMS 보다 낮은 구조물 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 분리된 층을 처리하기 위하여 설계된 단계 (d)를 더 포함하는 구조물 형성 방법.
제 10 항에 있어서,

단계(d)는 분리된 층의 식각 작업을 포함하는 구조물 형성 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 식각 작업은 분리된 층의 희생 산화 동안 수행되는 구조물 형성 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 도너 웨이퍼(10)는 분리되기 전에 상기 제 1 층(1)의 재료와 다른 재료에 제 2 층(2)을 포함하며 식각 작업은 제 2 층에 대해 분리된 후 잔존하는 제 1 층의 일부의 선택적 식각인 구조물 형성 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 선택적 식각 전에, 제 1 층의 잔여 부분의 적어도 일부의 희생 산화는 상기 잔여 부분으로부터 재료를 분리하고 결합 계면을 강화시키기 위해 수행되는 구조물 형성 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

단계 (d) 후에, 상기 제 2 층(2)을 두껍게 하는데 적합한 결정 성장을 더 포함하는 구조물 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 층(1)은 0<x≤1인 Si_1-xGe_x로 제조되며 도너 웨이퍼는 탄성적으로 변형된 Si로 제조된 제 2 층(2)을 포함하는 구조물 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 도너 웨이퍼(10)는 벌크(bulk) Si로 제조된 지지 기판, SiGe로 제조된 버퍼 구조물, Si_1-xGe_x(x≠0)를 포함하는 제 1 층(1) 및 변형된 Si로 제조된 제 2 층(2)을 포함하는 구조물 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 층(1)은 Si_1-xGe_x로 제조되며 도너 웨이퍼(10)는 변형된 Si로 제조된 제 2 층(2) 및 제 2 층(2) 상의 Si_1-xGe_x로 제조된 제 3 층(3)을 포함하는 구조물 형성 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 분리된 층을 처리하기 위하여 설계된 단계 (d)를 더 포함하며, 상기 단계 (d)는 제 2 층(2)에 대해 제 1 층(1)의 잔여 부분의 선택적 식각을 포함하는 구조물 형성 방법.
제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도너 웨이퍼(10)는 동일한 도너 웨이퍼(10)로부터 수 회 분리될 수 있도록, 벌크 Si로 제조된 지지 기판, SiGe로 제조된 버퍼 구조물 및 Si_1-xGe_x(x≠0)의 제 1 층(1A, 1B, 1C, 1D, 1E) 및 변형된 Si로 제조된 제 2 층(2A, 2B, 2C, 2D, 2E)을 교대로 포함하는 다층 구조물을 구비하는 구조물 형성 방법.
제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

단계 (a) 전에, 약 450℃(842℉) 내지 약 650℃(1,202℉)의 증착 온도에서 변형층을 형성하는 단계를 더 포함하는 구조물 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

단계 (b) 전에, 도너 웨이퍼(10) 및/또는 호스트 웨이퍼(20) 상에 결합층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 결합층은, SiO₂, Si₃N₄ 또는 Si_xO_yN_z를 포함하는 전기적으로 절연된 재료를 포함하는 구조물 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 구조물은 SI, SGOI, SiGeOI 또는 GeOI 중 하나인 절연기판상의 반도체 구조물인 것을 특징으로 하는 구조물 형성 방법.
제 1 항에 따른 방법의 단계 (a), (b) 및 (c) 모두를 수행하고 분리된 층들(1', 2))과 도너 웨이퍼(10')의 잔여 부분의 접촉을 분리한 후에 얻어지고, 웨이퍼의 임의의 곳에서 프로필로메트리 500㎛ 및 AFM 10 x 10㎛²에 의해 측정된 약 30 Å RMS 이하의 저/고 주파수 표면 거칠기를 갖는 절연기판상의 반도체 구조물.