TW527621B - Process for making a thin layer entailing the introduction of gaseous species - Google Patents

Description

五、發明説明（1 ) 技術範齊 本發明係有關一種伴隨氣體物種的導入製造薄層之 方法。該方法特別允許製造具有相對明顯厚度之層。該方 法特別可應用於半導體領域。 先前技藝現況 氣體物種導入固體材料可有力地藉離子植入達成。如 此參考文獻FR-A-2 681 472(對應美國專利第5 374 564號） 敘述-種製造半導體材料薄膜之方法。本文獻揭示將稀二 氣體及/或氫氣植入半導體材料製造基板於某些條件下可 能誘發形成微穴或如英語系國家所稱的「小板」至接近植 入離子平均穿透深度的深度。若基板藉植入面與加勁件作 緊在接觸，以及於足夠溫度施加加熱處理，則微穴或小板 間發生父互作用結果導致半導體基板分離成二部份：一方 面為黏著於加勁件上的半導體薄膜，他方面為半導體基板 其餘部份。分離係出現於存在有微穴或小板區域高度。加 产、、处里讓植入幵》成的小板或微穴間進行交互作用，誘發薄 膜與基板其餘部份分離。如此獲得薄膜由最初基板轉印至 加勁件而作為此薄膜的支持體。 於此區域高度形成脆變區以及於脆變區高度分離也 可用於製造半導體材料、導體或電介質以外的固體材料薄 膜’其可能為結晶或非結晶性（參考文獻FR_A_2 748 85〇)。 此種方法證實極為有利，特別可用於獲得s〇I基板。 離子的進入於某些用途造成干擾。但所得薄膜厚度係依據 植入提供的植入能決定。欲獲得相對厚膜（例如咒微米） 五、發明説明（2 ) 需要極為強力植人器’此種事實造成可取得的膜厚度有極 限。也有所得薄膜被意圖形成微穴的離子所穿透的額外缺點。 參考文獻FR-A-2 738 (對應美國專利第5 714 395 號)揭示-種方法，該方法有使用離子植入來形成脆變區， 脆變區利用隨後處理可獲得表層與最初基板其餘部份的分 雄。根據此參考文獻，進行料植人至切或等於最小預 設深？之深度’因此薄膜與最初基板其餘部份分離後獲得 剛性賴。剛性賴表4膜可自我支持，換言之，就機 械方面而言為獨立且可直接使用或操作。 發明揭示 為了克服此等缺點，本發明提議經由基板背面換古之 經由與所需薄膜或薄層之基板對側面，植入(或導入)氣體 步驟。為達此項目的基板必須於背面該側「對離子為透 如此本發明之目的為—種由_種結構製造薄層之方 法，該方法伴隨導人氣體物種俾形成跪變區，結果導^ 構體於此脆變區高度分離，該方法之特徵在於包括下列階 a) 衣&由弟-部件及第二部件形成的堆疊結構，該第 一部件係設計成輔助氣體物種的導人，該第二部件且有第 一游離面以及與第一部件一體成形的第二面， ^ b) 將氣體物種由第—部件導人結構内部，因而形成脆 變區，如此介^第二部件的第—面與脆變區間界限出薄層， c) 於跪變區高度由結構體的其餘料分離該薄層。 527621 五、發明説明（ 較佳氣體物種導入係經由镇加丄 植入進行。 部件之游離面藉離子 〆氣體物種的導入可於第一部件、第二部件、或於第一 郤件與第二部件之界面形成脆變區。 —、 部件包括一種材料，該材料就氣體物種而 尚孔隙度或低停止功.率，或該材 ^ 透第-部件深度之厚度。L有對應於氣體物種穿 氣體物種的導入係藉離子植入進行，第_部件包括對 植入氣體物種為透明的支持體，換言之有開口可 物種的支持體，開口總面積相對於支持體總面積之比：嚷 形成脆變區高度可發生分離。支持體可為格拇，第一邱件 也包㈣膜沉積於格柵上且與第二部件—體成形。 第-部件可為最初鋪在支持體上的自我支持薄膜， 二部件係藉生長形成於第—部件上俾提供可操作的結構 第二部件生長係藉CVD沉積法或液相磊晶法達成。 較好第一部件包括表層作為第二部件於第一部件 ^長的種子層。第二部件的生長可藉CVD沉積法或液相 B曰法達成。氣體物種的導入#式，㈣變區於分離後於 一部件表面上留下一層作為於第二部件重新生長第二部件 的種子層。 ^可能於階段b)之前或於階段C)前，中間支持體固定於 第一部件上。於階段0後可免除中間支持體。 結構體可包括意圖有利分離之層，氣體物種係被導 此層内部。 體 ‘ n±L 讀 第 上 磊 第 t 入 本紙張尺度翻中家鱗（⑽）A4規格（2歐撕公爱） 527621 A7 ______B7 五、發明説明（4 ) 分離階段可藉施加熱能及/或機械能至脆變區進行。 分離階段可供給能量俾使用沿脆變區傳播的割裂緣 引發割裂作用。此項技術特別揭示於參考文獻w〇98/52 216 ° 氣體物種可選自氫氣及稀有氣體，此等物種可單獨或 組合導入。 圖式之簡單說明 由後文洋細說明（以非限制性實例說明）伴隨附圖將更 了解本發明，其他優點及特點將顯然自明，附圖中： 第1A至1D圖顯示本發明之第一具體實施例， 第2A至2D圖顯示本發明之第二具體實施例， 發明之具體實施例之詳細說明 第1A至⑴圖顯示本發明之具體實施例，其中結構體之 第一部件包括格柵。 第1A圖為本第-部件1G之透視及部份剖面圖。第一部 件10包括由桿形成的格柵u，桿之截面可為方形或矩形。 桿例如寬80微米，而其間隔由數百微米至數毫米。根據桿 之微度以及分開間隔微度決I格柵可作為加勁件，且允 許於植入區高度分離而未導致形成空泡。 當桿之間距過大及/或離子穿透深度不足以誘發分離 (出現氣泡）而製造自行支持薄膜時，於植入階段後，可沉 積-層，該層係於第-部件之游離面上料加勁件。 格栅11可經由蝕刻矽或碳化矽晶圓製造。 格柵11係作為由-或多層形成的薄膜12之支持體，例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210^7^ (請先閲讀背面之：/i'意事項再填寫本頁) •訂· 527621 A7 五、發明説明（ 如兩層13及14。若要求於製程結束時獲得單晶矽薄膜則層 13可為二氧化矽層厚丨微米，以及層14為矽層厚〕微米。薄 膜12可藉前述參考文獻FR_A-2 738 671揭示之方法獲得且 沉積於格栅11上。薄膜12可藉所諳技藝人士已知之分子黏 著劑技術而與格柵11一體成形。黏著劑也可用於黏合薄膜 12及格栅11同時讓黏著劑不會干擾離子植入。 然後層14用於形成結構體的第二部件。此顯示於第1B 圖、亥圖為及結構體之橫剖面圖。第二部件2〇為由層⑷乍 為種子層生長所得之單晶石夕層。生長例如係藉咖沉積技 術或液晶磊晶技術獲得。然後第二部件2〇達到數微米、甚 至數十微米例如5 0微米厚度。 訂 第ic圖亦為結構體之橫剖面圖，第1(：圖顯示經由格柵 u進行離子植入階段。離子植入包含植入氫離子，以箭則 象徵表示’劑量為Η)%平方厘米及能量為彻千電子伏 特。大部份離子到達碎層14而於其中形成跪變區Η。 f 亂體物種導入材料層而形成脆變區，也可藉其他方法 早獨使用《組合使用且如參考文獻fr_a_2 π 所述 行。 離 離 第1D圖亦為結構體的橫剖面圖’顯示分離階段。分 可藉熱退火及/或使關械力進行。然後於第二部件2〇游$ 面21與脆變區最初所在位置㈣得薄層2。然後初層14分 成為兩個亞層14,及14，，。厚⑽微米之薄層2回收供使用: 由格拇11、層13及亞層14，，(形成薄膜12，）堆疊組成的結構 體其餘部份可再度㈣新的[部件，亞層Η，，作為第二新 本紙張尺度適财國國家標準(⑽)A4規格公釐) i、發明説明（6 ) 部件形成時的種子層。 本具體貫施例中，脆變區係於屬於結構體第一部件之 層14形成，然後所得薄膜包括結構體第一部件及部份第二 部件（亞層14，）。於本發明之架構範圍内也可形成於二部件 界面的脆變區’該種情況下所得薄層將確切對應於結構體 第二部件。此種變化有下述優點：於界面形成的缺陷區有 助於分離。&種缺陷區含有有利於分離的晶體缺陷或微 穴。也可於結構體第二部件形成脆變區，該種情況下所得 薄層將對應部份第二部件。 該方法之一種變化法中，氣體物種的導入例如可 入能200千電子伏特進行。 ’ 此種情況下，於分離前，作為加勁件且允許分離之層 添加至第一部件之游離面上。此層係由例如3微米氧化矽組 成。 、 結構體之第二部件可由層堆疊組成。第二部件可暫時 或非暫時固定至中間支持體。 曰才 ^於結構體可提供特殊層，該層係於形成第二部件之前 製成，該特殊層意圖有利.於於脆變區高度分離。特殊層可 為於第一部件矽層上磊晶生長的SiGe層。第二部件於s\Ge 層上磊晶生長，植入係於被施加應力的SiGe層高度進行。 特殊層可為重度摻雜之碎層。此種材料允許利^低=能 及/或機械能預算即可獲得分離。 …此 第2A至2D圖顯示本發明之另一具體實施例，其中結構 體之第-部件係由自我支持薄膜組成。此等圖為橫 。 527621

第2A圖顯示自行支持薄膜31沉積於支持如而未黏著 於其上。自我支持薄膜31例如為經由前述參考文獻fr_a_2 頂W揭示之方法所得厚5微米之砍膜。此膜㈣成結構 體弟一部份。 第2B圖顯示已經形成於膜31上之層32。層^為厚仰 米之石夕’層32係於層31上蟲日日日生長。層32組成結構體之第 二部件。如此獲得可操作的結構體。 第2C圖顯#已經於支持3〇上翻轉而進行離子植入階 ί又的、、Ό構體。然後植入氫離子（以箭頭33作象徵性表示）， 例如劑量為1017Η+/平方厘米以及能量為500千電子伏特。 本具體實_巾H件31與32間的界面形成脆變區。 為了形成此脆變區例如可使用氦氣及氫氣之共同植入。 、、、°構體再度於支持體下翻轉例如藉加熱處理或部份 加熱處理接著施加機械力而獲得部件31與32的分離。獲得 由第二部件32組成的薄層，如第2D圖所示。部件31再度用 於應用本發明之製程。 本务明可應用於獲得不同材料薄層。如此可獲得GaN 自灯支持層用於光電子或，微電子用途。此種情況下，自我 支持薄膜例如為SiC。於此薄膜上例如可於1050°c藉磊晶 製造GaN厚層。然後以1 〇16H+/平方厘米劑量以及能量為25〇 千電子伏特將氫氣植入SiC於SiC與GaN之界面附近。例如 利用於850 C加熱處理，於植入區高度獲得分離。由分離獲 侍配備有SiC薄層之自行支持GaN薄膜。其餘SiC薄膜仍然 可自我支持可循環利用。 527621 A7 B7 五、發明説明（8 ) 元件標號對照 1.. .箭頭 2.. .薄層 10.. .第一部件 11.. .格栅 12，12’…薄膜 13···層 14…·層 14’，14”…亞層 15.. .脆變區 20.. .第二部件 2 1...游離面 30.. .支持體 31…自我支持膜 32.. .層 33.. .箭頭 11 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 527621

   、申請專利範圍 L —種由一種結構製造薄層（2,32)之方法，該方法伴隨導 入氣體物種俾形成脆變區，結果導致結構體於此脆變區 鬲度分離，該方法之特徵在於包括下列階段： a) 製造由第一部件（1〇,31)及第二部件（2〇,32)形成 的堆《結構，該第一部件係設計成辅助氣體物種的導 入，该第二部件具有第一游離面以及與第一部件一體成 形的第二面， b) 將氣體物種由第一部件（1〇,31)導入結構内部，因 而形成脆變區（15)，如此介於第二部件的第一面與脆 區間界限出薄層， 幻於脆變區高度由結構體的其餘部份分離該薄 (2,32) 〇 2.如申請專利範圍第！項之方法，其特徵在於該氣體物 之導入係通過第一部件之游離面藉離子植入進行。 3·如申請專利範圍第w之方法，其特徵在於該氣體物 之導入於第一部件（10)形成脆變區（15)。 4·如申請專利範圍第旧之方法，其特徵在於該氣體物 之導入於第二部件形成脆變區。 5·如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於該氣體物 之導入於第一部件（31)與第二部件（32)間之界面形成變區。 6.如申請專利範圍第㈣之方法，其特徵在於該第一部件 包括就氣體物種而言為高度孔隙度或低度停止能力 材料，或，亥第-部件具有對應於氣體物種穿透入此第 變 種 種 種 脆 之 本紙張尺度適用中關家群（_ A4規格（2歌297公釐）

   12 527621 A8 B8 C8 D8 .在 第 部 、申請專利範圍 部件之深度之厚度。 7·如申請專利範圍第2項之方法，其特徵在於該第一部件 匕括對植入的氣體物種為透明的支持體，換言之一種支 、_/、有了植入氣體物種之開口，開口總面積相對於支 持體面積之比為可於形成的脆變區高度發生分離。 8. 如申請專利範圍第7項·之方法，其特徵在於該支持體為 才。栅（11)，第一部件（10)也包括薄膜（12)沉積於格柵上 且與第二部件（20)一體成形。 9. 如申請專利範圍第丨項之方法’其特徵在於第—部件⑼ 為最初鋪在支持體(3〇)自我支持薄膜，該第二部件係藉 生長形成於第一部件上而提供一種可操作的結構。3 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其特徵在於該第二部件 (32)之生長係藉CVD沉積法或液相层晶法達成。 如申請專利«第丨項之方法，其特徵在於㈣一部件 ⑽包括表層（14’14，，)作為於第—部件上生長第二部件 之種子層。 12·如申請專項之方法，其特徵在於該第二部件 之生長係精CVD沉積法或液相磊晶法達成。 13.如申請專利«第丨丨扣項中任—項之方法，盆 於該氣體物種之導人方式讓脆變區（15)於分離後^ 部件⑽表面上留下—層（14，，)作為可作為於第 件上生長新的第二部件之種子層。 卞r專利粑圍弟1項之方法，其特徵在於於階段b) 則或階段e)之前’中間切體固定於第—部件上 本紙張尺度:用A4規格⑵

   (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 、可I 13 527621

   15 士由 j· .〇曱請專利範圍第14項之方法，其特徵在於階段〇之 後，中間支持體被去除。 16 士 • ϋ申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於該結構體包 括層意圖有利於分離之層，氣體物種係被導入此層内 部。 如申W專利範圍第丨項之方法，其特徵在於該分離階段 係藉供給熱能及/或機械能至脆變區進行。 8·如申凊專利範圍第丨項之方法，其特徵在於該分離階段 執行旎置供給而使用沿脆變區傳播之割裂緣而引發割 裂作用。 19.如申請專利範圍第丨項之方法，其特徵在於該氣體物種 係選自氫氣及稀有氣體，此等物種可單獨或組合導入。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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