(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発基板の自由面に沿った少なくとも厚い表面領域がＧａＮである出発基板からのＧａＮ薄層の作製方法であって、以下のステップ：
ヘリウムイオンおよび水素イオンを用いて出発基板の前記自由面に衝撃を与えるステップであって、第一にヘリウムが前記厚い表面領域に注入され、第二に水素が注入され、ヘリウムのドーズ量および水素のドーズ量がそれぞれ１×１０１７原子／ｃｍ２〜４×１０１７原子／ｃｍ２であるステップと、
出発基板の残余部からの、自由面とヘリウムおよび水素の注入深さとの間に位置しているＧａＮの厚い領域のすべての部分の切り離しを生じさせるようになされた破断処理を出発基板に適用するステップと、を含む方法。
【請求項２】
ヘリウムの注入ドーズ量が、少なくとも水素の注入ドーズ量に等しいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
破断後の出発基板の残余部が再利用されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
最大でも厚さ１ミクロンの１回の研磨を伴う、出発基板の残余部のその再利用前の準備処理をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
出発基板を、切り離し前に、前記自由面を介してホスト基板と密着させることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
密着が分子結合であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ホスト基板と密着させる前に、出発基板の自由面上に少なくとも１つの層が蒸着されることを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
破断処理が、密着の前に、熱処理を含み、また水素の注入深さで出発基板の破断を得るために必要な熱機械バジェットの少なくとも８５％に対応する脆化処理を、出発基板へ適用することを、その後密着の後に、残留破断処理を適用することを含むことを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
熱脆化処理が、蒸気の状態の層を蒸着させるステップを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
脆化処理が、機械的応力を加えることを含むことを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
熱脆化処理が、高くても４００℃の温度で行われることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
脆化処理が、切り離しを得るのに必要なバジェットの少なくとも９５％の熱機械バジェットを備えることを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
残留破断処理が熱処理を含むことを特徴とする、請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
残留破断処理が、高くても２５０℃に等しい温度で行われることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
残留破断処理が、機械的応力を加えることを含むことを特徴とする、請求項８から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
残留破断処理が、室温で行われることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
残留破断処理が、超音波の適用を含むことを特徴とする、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
残留破断処理が、マイクロ波の適用を含むことを特徴とする、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１９】
ヘリウムの注入ドーズ量が１×１０１７〜２×１０１７Ｈｅ＋／ｃｍ２であることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
水素注入ドーズ量が１×１０１７〜２×１０１７Ｈ＋／ｃｍ２の範囲内であることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
累積注入ドーズ量が近似的に３×１０１７原子／ｃｍ２〜４．５×１０１７原子／ｃｍ２であることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
ヘリウム注入ステップでの注入エネルギーが、水素注入エネルギーよりも大きいことを特徴とする、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
ヘリウム注入エネルギーが９０ｋｅＶ〜２１０ｋｅＶで、水素注入エネルギーが６０ｋｅＶ〜１２０ｋｅＶであることを特徴とする、請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
任意の非結合領域を含む薄層全体の切り離しを完全にするための仕上げ熱処理を含むことを特徴とする、請求項１から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
出発基板の自由面に沿った少なくとも厚い表面領域がＧａＮである出発基板からのＧａＮ薄層の作製方法であって、以下のステップ：
ヘリウムイオンを用いて出発基板の前記自由面に衝撃を与えるステップであって、第一にヘリウムが前記厚い表面領域に注入され、少なくとも大部分がヘリウムからなる累積注入ドーズ量が３×１０１７原子／ｃｍ２〜４．５×１０１７原子／ｃｍ２であるステップと、
出発基板の残余部からの、自由面とヘリウムの注入深さとの間に位置しているＧａＮの厚い領域のすべての部分の切り離しを生じさせるようになされた破断処理を出発基板に適用するステップと、を含む方法。
【請求項２６】
注入ドーズ量全体が、４×１０１７原子／ｃｍ２程度のヘリウムからなることを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
水素イオンを用いて出発基板の前記自由面に衝撃を与えることをさらに含むことを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ技術用途向けのＧａＮの薄層（薄膜とも称される）の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
「Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（Ｒ）」の名称で公知の方法は、以下のステップ：
１．微小空孔層を生じさせるために十分な濃度でイオン（または原子）を注入するための、気体種またはイオン（Ｈまたは希ガス）を用いた初期基板の一方の面に衝撃を与えるステップと、
２．基板のこの面の、支持体または補強材と呼ばれる第２の基板と（典型的には分子結合により）密着するステップと、
３．熱処理および／または切り離し応力の適用（例えば、２枚の基板間へのブレードの挿入および／または引張力を加えることおよび／または曲げおよび／またはせん断力を加えることおよび／または慎重に選択した出力および周波数の超音波またはマイクロ波の適用）による微小空孔層を破断するステップと、
４．基板を再利用するステップと、
を行うことによって薄膜を切り離し、時に補強材と呼ばれる支持体上にその薄膜を転写するために使用される。
【０００３】
ヘテロ構造の製造の場合、例えば、材料Ｂの基板上への材料Ａの薄膜の転写の場合、２枚の基板を密着させるステップ２に続いて熱処理（密着（結合）または熱破断の強化）を行うと、２枚の結合した基板の非結合または破断が観察されることがある。それら基板の固有特性のために、異なる材料ＡおよびＢは一般に、異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。ＣＴＥが異なれば異なるほど、結合構造の完全性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を高温で容易には維持することができなくなる。したがって、厚さ〜３３０μｍのサファイア基板に結合させた厚さ約３２５ミクロン（〜３２５μｍと表される）の自己支持形ＧａＮ基板の場合、これら２枚の結合した基板を実際には約２３０℃を超える温度にまで加熱してはならない（すなわち、上の表記法を用いると〜２３０℃を超えない）。２３０℃を超えると、これら２枚の基板の非結合、すなわち、結合界面におけるそれら基板のお互いからの切り離しが観測される。この温度耐性の低さは、破断ステップ３では特に問題となる。これは、このステップは通常、全体または一部が熱処理で構成され、熱処理は実際にははるかに高温で行われるからである。したがって、結合温度耐性により破断熱処理が制限される。
【０００４】
結合ステップの前の注入済みプレートの（高温での）熱処理による増感ステップは、後に続く破断熱処理を軽減することが、米国特許第５８７７０７０号明細書（主にシリコン、炭化ケイ素、ゲルマニウムまたはダイアモンドに関係する）から公知である。問題は、この増感ステップの効果には限界があることである。この増感ステップが、ブリスタの形態の、または剥離した領域の形態でさえ表面の変形を誘導してはならない。これは、実際には、増感が破断熱バジェットの約１０％よりも多くに相当することはできないことを暗示している。したがって、補強材への結合後の破断処理そのものの結果として、破断熱バジェットの約９０％を利用しなければならない。したがって、この限られた増感により、破断処理自体の著しい軽減が可能にはならず、その結果、結合温度耐性によって課せられる制限は、そのような増感処理後でさえ依然として残る。破断熱バジェットが、所与のアニーリング温度について破断を生じさせるために必要なアニーリング時間に対応する（破断時間がアニーリング温度に依存することは明らかである）ことを本明細書で言及することは適当である。破断熱バジェットは注入条件に、特に注入するイオン（または原子）の性質、それらイオン（または原子）のドーズ量、それらイオン（または原子）のエネルギー、注入対象の基板等に依存する。
【０００５】
注入済み基板を補強材と密着させるステップ２は、原理的に、平らで完全に清潔な表面同士で行われなければならない。問題は、行われた場合に、この密着を基板の表面全体にわたって効果的にもたらすことができないことである。
【０００６】
第一に、基板を形成するプレートの縁部は一般的に面取りされ、したがって接触させることができない。プレートの縁部における非結合のこの問題は、すべての材料（Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、サファイア、ＳｉＧｅ、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＣ、ＩｎＰ等）で、また５ｃｍ〜３０ｃｍ（実際には２インチ〜１２インチ）のすべてのプレート直径で遭遇する。
【０００７】
意図的に（例えば、フォトリソグラフィでもたらされたパターンによって）または非意図的に（例えば、エピタキシャル層の場合成長欠陥によって、または初期基板上への層の蒸着に関係がある欠陥によって）構築された基板または層の場合、表面が陥凹しているパターンまたは欠陥により非結合領域（ＮＢＡ）が生じる。
【０００８】
最後に、有効な洗浄が不十分である場合、結合界面に粒子（「ダスト」）が存在することにより、またＮＢＡが生じる。
【０００９】
破断ステップにおいては、ＮＢＡの寸法が転写しようとする膜の厚さに対して大きい（例えば、比率（ＮＢＡの横方向寸法）／（膜厚）が約１０）場合、薄膜は、最初に注入が施された基板に局所的に固定されたままである。これらの領域は、非転写領域（ＮＴＡ）と呼ばれる。
【００１０】
これらの結合欠陥は、ブリスタまたは剥離した領域の形態で、かなり局所的な（数平方ミクロンの寸法にわたる）薄膜の浮き（ｌｉｆｔｉｎｇ）または切り離しも招くことさえあり、これは完全に回避されなければならない。
【００１１】
一例として、図１は、ここではサファイアの基板１を示し、その上にここではＧａＮの層２が蒸着され、次いで注入が行われ、その注入の結果、注入領域２Ａが形成される。この層２上に、光学的結合層３が示してある。この層２は、ここではまたサファイアの、例えば層３と類似の光学的結合層５も備わっている別の基板４と界面９で密着している。
【００１２】
面取りした基板では、周辺領域Ｐは結合されていないことが分かる。さらに、ＧａＮ層を蒸着させた際に生じた欠陥のために、結合層３には陥凹部が、したがって非結合領域Ｃがある。最後に、参照Ｉは、結合界面間に捕獲されたダストを表し（効果のない洗浄の後に残留している）、それにより結合界面９の機械的強度が局所的に低下するか、またはなくなる。
【００１３】
注入済みの領域における破断時に、周辺領域、成長欠陥およびダストと垂直整列している非転写領域が残ったままであることが、図２において分かる。
【００１４】
「Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（Ｒ）」技術の注目すべき利点によれば、最初に注入が施された基板を、破断ステップ中に薄膜を剥いだ後に、他の類似の転写サイクル用に再利用することができる。しかしながら、薄膜は非転写領域において局所的に基板に付着したままであり、したがって厚さが典型的には１０〜１０００ｎｍ（薄膜の厚さに対応する）である段差が形成されることが正に判明した。さらに、破断が後に続く注入により、一般に基板のむき出しになった表面に粗さが現れる。このことからすると、薄膜を切り離したところの基板の再利用には一般に、特に機械研磨および／または化学的侵食（これは、特に欧州特許出願公開第１４２７００２号明細書および欧州特許出願公開第１４２７００１号明細書に説明されている）による、特定の平坦化ステップが必要となるということになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、窒化ガリウムの場合に上で挙げた欠点を回避すること、すなわち、工業規模で現実的な時間で、ＧａＮ薄層の破断による切り離し、またはホスト基板へのそのＧａＮ薄層の転写を可能にすると同時に、このような破断時に、重大な平坦化処理を伴わずに（上述の段差がないため）自由面を形成し、その結果、出発基板の残余部をその後、薄膜形成の新たなサイクル用に、必要に応じて実質的にはそのまま再使用（再利用）することができるようにすることである。本発明の別の目的は、出発基板とホスト基板との間に、それら基板の熱膨張係数間の差が大きすぎることによる非結合のリスクがないよう十分に低い温度で、ホスト基板への転写を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的を達成するために、本発明は、出発基板自由面に沿った少なくとも厚い表面領域がＧａＮである出発基板からのＧａＮ薄層の作製方法を提案する。この方法は、以下のステップ：
ヘリウムおよび水素イオンを用いて出発基板の上記自由面に衝撃を与えるステップであって、第一にヘリウムが上記厚い領域の厚さに注入され、第二に水素が注入され、ヘリウムのドーズ量および水素のドーズ量がそれぞれ１０１７原子／ｃｍ２〜４×１０１７原子／ｃｍ２であるステップと、
出発基板の残余部からの、自由面とヘリウムおよび水素の注入深さとの間に位置しているＧａＮの厚い領域のすべての部分の切り離しを生じさせるようになされた破断処理を出発基板に適用するステップと、を含む。
【００１７】
切り離し現象に関する本発明の条件により、ホスト基板への転写の場合に非結合のリスクがないよう十分に低い温度で粗さの小さい（著しい段差がない）表面を得ることが可能となることが明らかとなった。
【００１８】
注入条件により注入深さが決定されることに留意されたい。
【００１９】
本発明の有利な特徴によれば、適切な場合には以下を組み合わせる。
【００２０】
ヘリウムの注入ドーズ量が、少なくとも水素の注入ドーズ量に等しい。
【００２１】
破断（または切り離し）後の出発基板の残余部が再利用されることを特徴とする。この場合、この方法は、最大でも厚さ１ミクロン（典型的には０．２ミクロン程度）の最大でも１回の研磨を伴う、出発基板の残余部のその再利用前の準備処理を、有利にさらに含む、または処理さえ全く含まない。
【００２２】
出発基板を、切り離し前に、上記自由面を介してホスト基板と密着させる。この密着が有利に分子結合である。特にこれらの表面の一方または他方を保護するまたは結合を容易にするために、ホスト基板と密着させる前に、出発基板の自由面上に少なくとも１つの層が好ましくは蒸着される。
【００２３】
破断処理が、この密着の前に、熱処理を含み、また水素の注入深さでこの出発基板の破断を得るために必要な熱機械バジェットの少なくとも８５％に対応する脆化処理を、出発基板へ適用することを含む。
【００２４】
この脆化処理が、有利に蒸気の状態の層を蒸着させるステップを含む。
【００２５】
この脆化処理が、有利に機械的応力を加えること（例えば、異なる熱特性を有するが厚さが小さい（典型的には１ミクロン程度より小さい）層との接触があるため、軽い張力を加えること）を含む。
【００２６】
この熱脆化処理が、好ましくは高くても４００℃の温度で、好ましくは高くても３００℃に等しい温度で行われる。
【００２７】
この脆化処理が、例えば、熱破断を得るために必要な時間の少なくとも８５％の間行われる熱脆化処理で主に構成される。
【００２８】
この脆化処理が、薄層の切り離しを得るために必要なバジェットの少なくとも９５％の熱機械バジェットに有利に対応する。９９％を超える、または９９．９９％さえも超えるバジェットを理論上は選択することができるが、ホスト基板と密着させるために出発基板が十分な機械的強度を保持することを保証するように選択することができ、適用可能である場合、このバジェットは、好ましくは多くても破断に必要なバジェットの９９％に等しい。
【００２９】
残留破断処理が、有利に高くても２５０℃に等しい温度で、例えば室温で行われる。
【００３０】
残留破断処理が、好ましくは室温における、機械的応力を加えることを有利には含む。
【００３１】
残留破断処理が、例えば（慎重に選択した出力および周波数の）超音波および／またはマイクロ波の適用による、熱処理および／または切り離し応力の適用を含む。
【００３２】
ヘリウムの注入ドーズ量が好ましくは１×１０１７〜２×１０１７Ｈｅ＋／ｃｍ２（好ましくは２×１０１７Ｈｅ＋／ｃｍ２程度）であり、水素注入ドーズ量が有利に同じ範囲（１×１０１７〜２×１０１７Ｈ＋／ｃｍ２）内、好ましくはまた２×１０１７Ｈｅ＋／ｃｍ２程度である。したがって、水素の注入ドーズ量およびヘリウムの注入ドーズ量は、有利にそれぞれ２×１０１７原子／ｃｍ２にほぼ等しい。
【００３３】
累積注入ドーズ量が近似的に３×１０１７原子／ｃｍ２〜４．５×１０１７原子／ｃｍ２、好ましくは概ね３．５×１０１７原子／ｃｍ２〜４×１０１７原子／ｃｍ２である。
【００３４】
ヘリウム注入ステップについての注入エネルギーが、水素注入ステップのための注入エネルギーよりも大きい。
【００３５】
ヘリウム注入エネルギーが９０ｋｅＶ〜２１０ｋｅＶで、水素注入エネルギーが６０ｋｅＶ〜１２０ｋｅＶである。
【００３６】
この方法は、任意の非結合領域を含む薄層全体の切り離しを完全にするための仕上げ熱処理を、有利にさらに含む。
【００３７】
水素およびヘリウムの共注入の原理は、特に良好な粗さの自由面を薄膜向けに得ることを目的として既に提案されていることに留意されたい。この点に関し、国際公開第２００４／０４４９７６号パンフレット、国際公開第２００４／０４２７７９号パンフレット、国際公開第２００５／０１３３１８号パンフレットおよび国際公開第２００５／０４３６１５号パンフレットを挙げることができる。しかしながら、これらの文献は原理的に、２種の注入元素の存在から利益を得て、５×１０１６原子／ｃｍ２未満のこれらの元素それぞれの注入ドーズ量、任意の有意な熱処理前の第２の基板への第１の基板の結合、および通常高温での熱処理を可能な限り低減させることを提案している。
【００３８】
さらに、米国特許出願公開第２００４／０２６２６８６号明細書および米国特許出願公開第２００５／０２６９６７１号明細書は、窒化ガリウムへの水素およびヘリウムの共注入を用いる、窒化ガリウムからの転写のステップを既に提案しているが、そのドーズ量は本発明が提案するドーズ量より少なく、注入の順序を指定していない（上で挙げた２番目の文献は単に、共注入の可能性を、これをどのように行うかを指定することなく言及している）。これらの文献は、薄膜の切り離しにより生じる表面の品質に関与しておらず、したがって、注入の順序およびドーズ量がこの表面品質の良質にどの程度影響を及ぼすことができるのか特定することは決してできない。
【００３９】
この点に関し、注入により一定の厚さにわたって結晶格子が乱れることを考慮すれば、非常に清潔で平らである裏面を薄膜向けに設けるための要件により、薄層の切り離しによってむき出しになる出発基板の表面が、特にドーズ量が多い場合には著しく劣化するというアプリオリ（ａ  ｐｒｉｏｒｉ）に結論が導かれたことに留意しなければならない。しかしながら、本発明は、注入条件の適切な選択により上述の利点を得ることが可能となるという見解に基づいている。
【００４０】
解明されてきた物理機構なしでは、ヘリウム原子は、水素によって生じる欠陥に向かって拡散してそれら欠陥に張力を与え、破断それ自体を生じさせるために日常的に使用される注入ドーズ量に匹敵する水素の高い注入ドーズ量を考慮すると、ヘリウムの追加の注入により、水素の注入によって生じる欠陥に最適な効力が与えられ、その結果それら欠陥の合体が非常にうまく生じ、そこから非常にきれいな分離界面が形成されるように思われる。
【００４１】
累積注入ドーズ量が高くなる、すなわち少なくとも３×１０１７原子／ｃｍ２に等しくなるとすぐに、水素の存在は必要でなくなったことさえ明らかになった。
【００４２】
本発明の別の態様は、出発基板の自由面に沿った少なくとも厚い表面領域がＧａＮである出発基板からのＧａＮ薄層の作製方法を提案する。この方法は、以下のステップ、
ヘリウムイオンと、その後任意選択で水素イオンを用いて出発基板の上記自由面に衝撃を与えるステップであって、第一にヘリウムが上記厚い領域の厚さに注入され、少なくとも大部分がヘリウムからなる累積注入ドーズ量が３×１０１７原子／ｃｍ２〜４．５×１０１７原子／ｃｍ２であるステップと、
出発基板の残余部からの、自由面とヘリウムの注入深さとの間に位置しているＧａＮの厚い領域のすべての部分の切り離しを生じさせるようになされた破断処理を出発基板に適用するステップと、を含む。
【００４３】
注入ドーズ量全体が、有利に約４×１０１７原子／ｃｍ２程度（すなわち３．５×１０１７原子／ｃｍ２〜４．５×１０１７原子／ｃｍ２、さらには３．７５×１０１７原子／ｃｍ２〜４．２５×１０１７原子／ｃｍ２）のヘリウムからなる。
【００４４】
ヘリウムおよび水素が共注入されている、またはヘリウムのみが注入されているため、本発明により、出発基板の区域全体に容易に広がる（破断処理の長期化を意味する場合でも）、したがって局所的結合欠陥の存在または周辺での結合の欠如に無関係であるデラミネーションがもたらされる。このことは、出発基板の残余部のむき出しになった表面が均斉（ｎｅａｔ）かつ清潔であると保証することに貢献する。
【００４５】
本発明の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照することによって以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】サファイア基板上に蒸着され、注入が施されたＧａＮ基板の、別のサファイア基板に結合しているが結合していない領域を特徴とする組合せを示す理論図である。
【図２】注入済みの領域における分離後の、転写されていない領域を特徴とする図１からの組合せを示す理論図である。
【図３】本発明の方法の第１の注入ステップの図である。
【図４】その方法の第２の注入ステップの図である。
【図５】その方法の加熱処理ステップの図である。
【図６】第２の基板と密着させることを示す図である。
【図７】薄層と、再利用の準備ができている基板残余部とへの出発基板の分離を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図３から図７は、ＧａＮ薄層を作成するための本発明の方法の一例の主なステップを表す。
１）注入層１３を形成するための、矢印１２で表されるヘリウムの衝撃によるＧａＮ出発基板の第１の注入ステップ。この注入ステップは、１０１７／ｃｍ２程度〜４×１０１７／ｃｍ２程度のドーズ量で行われる。
２）矢印１２’で表される水素の衝撃によるこの出発基板１１の第２の注入ステップ。この注入ステップは、１０１７／ｃｍ２程度〜４×１０１７／ｃｍ２程度のドーズ量で行われる。
３）好ましくは低温における所与の時間の熱処理を実際には含む脆化処理ステップ。この処理ステップは、この熱処理のみによって分離するまたは破断させるために必要となるであろう熱（または熱機械）バジェットの少なくとも８５％を有利に表す熱（または機械的応力を加えられている場合には熱機械）バジェットの適用に対応する。
４）この注入済み基板を、ホスト基板とも呼ばれる第２の基板１７と密着させるステップ。
５）出発構造を分離して薄層１５（場合によっては残余部１５Ａを含む）残留破断処理を適用するステップ。基板残余部１６は再利用する準備が整っており、再び上記注入ステップを受ける。
【００４８】
ステップ３から５は、そこを通して注入が行われた自由面と水素の注入深さとの間に位置するＧａＮ領域のすべての部分を、出発基板の残余部から切り離されるようになされる破断処理を共同で構成する。本発明の方法の特に簡単な変形形態は、例えば、所要の薄層が切り離されるまでステップ３を行うことに限定される。
【００４９】
ここでの出発基板１１は、全体がＧａＮからなる。あるいは、出発基板１１は、図１の場合のように、基板の自由面に沿った厚い表面領域のみがＧａＮからなる基板であってもよく、この領域は、サファイアで構成することができる支持体によって支えられた層である。この領域は、この領域の厚さの範囲内で注入が行われるように十分に厚い。
【００５０】
熱（または熱機械）バジェットの概念は、破断をもたらす熱または熱機械の形態のエネルギー入力に対応し、示した百分率は、一定の温度および（適用可能であれば）応力でそのエネルギーに達するために必要となるであろう時間を参照して実際には与えられている。
【００５１】
応力を加えることと組み合わせるまたは組み合わせないステップ３の熱処理により、注入によって導入された欠陥が、将来の薄層１５と将来の残余部１６とを分離する、実質的には層１３の高さに脆化層１３’’を形成するように進化する。例えば酸化物の保護層１８で、注入ステップ前または注入ステップ後に表面１４を覆うことができ、この層１８は、第２の基板と密着させる（ステップ４）前に除去してもしなくてもよい。
【００５２】
本発明は、殊にＧａＮへの注入の条件の特定の選択にある。この特定の選択の効果は、ステップ１および２により、一特定の実施形態においては温度と共に進化する欠陥が形成されることである。したがって、当業者は、基板（Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＮ等）への気体イオン（Ｈ、Ｈｅ等）の注入により、主に注入したイオン、基板および注入エネルギーに依存する深さに欠陥および微小空孔が形成されることを知っている。注入済み基板に（事前に補強材に結合することなく）熱処理を適用した場合、欠陥は通常、注入イオンの気相を含む微小割れを実質的には注入深さに形成するまで、寸法および密度で進化する。気体の圧力の影響下で、これらの微小割れによりその後、ブリスタの形態の基板の自由表面の局部変形が、または剥離の形態の局所的な切り離しさえも生じる。
【００５３】
一方、本発明について規定されている注入条件により、温度と共に異なった進化を遂げる欠陥が、ＧａＮ中に形成される。適当な熱処理後のこれらの元の条件により、補強材基板の適用なしであっても、局所的な剥離またはブリスタの形成なしに注入済み表面膜１５が完全に切り離される。このデラミネーション（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）は、制限した注入エネルギーではなく、本発明の条件によって生じる注入欠陥の特定の性質に関連しているように思われた（補強材との結合後全体に実行される破断処理中に実質的には完全な剥離を得るためのドーズ量と注入エネルギーとの間の関係を教示する国際公開第２００３／０６３２１３号パンフレットを参照のこと）。
【００５４】
このことから判断すると、本発明の注入および熱処理の条件は、有効な補強材の存在が必要となる（当業者が以前考えた）ことなく、水素注入領域の辺りでＧａＮについて出発基板の完全な破断を誘発することができるということになる。
【００５５】
局所的な剥離を防止する、または剥離した層の平面度を維持するための補強材の存在が不要であるため、本発明は、補強材基板なしで、すなわち、分厚い補強材（数ミクロンを超える厚さを有する補強材）なしで、したがって２枚の基板間の熱膨張係数の違いに付随する制限なしで、熱処理（「超脆化（ｓｕｐｅｒｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ）」として知られている）を行うことが有利であること、必要に応じて、また分離直前に、分離後の薄層の操作を容易にするために任意の基板に固定することを可能にするようにして、この処理を「事実上最後まで」行うことができることを教示している（実際には、最初は出発基板の一部を形成している薄層は、最後には第２の基板に付着しているため、出発基板が第２の基板に固定された後の、出発基板の残余部からの薄層の分離は、転写ステップと定義されることを覚えておくこと）。本発明により、第２の基板に結合していない領域（特に、図１のＰ、ＣおよびＩに対応する周辺領域、基板内の欠陥の領域、および結合が欠けている領域）でさえも、適当な破断処理により切り離される。
【００５６】
本発明の一態様によれば、この熱処理は機械的応力を伴うことができる。
【００５７】
転写を行おうとする場合、この「超脆化」ステップは、微小空孔層に破断が生じるまで行ってはならないが、時宜を得ない破断を回避するために９９％を超えないことが慎重であるように思われるものの、破断熱（および／または熱機械）バジェットの少なくとも８５％、まさに８５％、または少なくとも９９％（例えば９９．９９％）を有利に示す。
【００５８】
ホストを形成する第２の基板７と密着させるステップは、結合（好ましくは分子結合）によって有利に行われるが、保護膜１８と共に、または保護膜１８の代わりにＧａＮ基板の表面１４上に蒸着された結合層の使用を伴うことができる。
【００５９】
この結合を強化するための熱処理を施すことができ、層１３’’中の欠陥の進化に関与してもしなくてもよい（したがって、熱バジェットは２つのステップを含む）。
【００６０】
最後の破断ステップは、熱および／または機械的処理にある。適用される熱機械バジェットは、超脆化処理に反比例する。第２の基板上へ薄膜を転写するステップは、室温で、したがって熱処理なしで、単純に機械的応力を加えることによって、例えばブレードの挿入によって行うことができる。
【００６１】
しかしながら、いくつかの非結合領域に機械的処理を適用することは困難であることがわかっているため、それら非結合領域と垂直整列している領域の切り離しには熱処理が有利に選択される。
【００６２】
この破断ステップの結果として、図１でＣまたはＩと分類された領域などの局所的な非結合領域を含む、また周辺の領域（図１の参照Ｐ）を含む薄膜１５が、最初に注入が施された基板から完全に切り離される。これらの領域Ｐ（またはこれらの領域ＣまたはＩでさえも）の切り離しは、第２の基板に（例えば、適当な熱処理後に）転写される使用可能な部分（特に、膜の中央部分）の切り離しと同時でよいが、この使用可能な部分の切り離しの前または後に特別破断処理を必要とすることがある。したがって、完全な破断の後の初期基板１の再利用は、（現在の標準的なプロセスにおける場合のように）転写されていない領域を取り除くためのコストのかかる機械的および／または化学的平坦化のステップを必要としない。
【００６３】
用途に従って、材料の最小限の除去により破断後の表面粗さを低減する軽い化学的機械研磨の簡単なステップを通して再利用の準備を行うことができる（せいぜい１ミクロン、通常０．０１ｎｍ程度または０．２ミクロン程度）。要件に応じて、特定の表面処理なしで破断ステップ後にそのまま基板を再利用して、例えばさらなるＧａＮ転写を行うことができる。
【００６４】
本発明の方法の特定の実施形態を以下に説明する。
【００６５】
（実施例１）
ＧａＮ（７０Ｇａ１４Ｎ）結晶性基板に、以下の条件下：エネルギー＝９０ｋｅＶ、ドーズ量＝２×１０１７ｃｍ−２でＨｅイオンを注入し、その後以下の条件下：エネルギー＝６０ｋｅＶ、ドーズ量＝２×１０１７ｃｍ−２でＨイオンを注入する。その後、注入後の基板上に、５００ｎｍ〜１μｍから選択することができる厚さのＳｉＯ２保護層を、ＰＥＣＶＤ（プラズマ支援化学気相成長）プロセスによって蒸着させる。その後、２８０℃−１時間の超脆化アニーリングを適用する（すなわち、追加の機械的応力なしに２８０℃で１時間）。
【００６６】
２８０℃−１時間のアニーリングは２８０℃における破断熱バジェットの〜８５％を表すことに留意されたい。これは、これらの条件下では、２８０℃−１時間１０分の後破断が得られるためである。
【００６７】
このようにして得られた注入深さは、Ｈｅでは３９０ｎｍで、水素では４５０ｎｍ、すなわち実質的に等しかった（６０ｎｍ以内まで）ことが指摘されている。
【００６８】
さらに、保護層のＰＥＣＶＤ蒸着の作業だけでも加熱を誘発することができ、したがって基板の超脆化に寄与することができる。
【００６９】
その後、以下のステップ：
ＧａＮおよびサファイア基板の化学洗浄ステップと、
化学的機械研磨ステップと、
基板同士の密着ステップと、
によって、ＧａＮ基板を分子付着によりバルクのサファイア補強材に結合させる。
【００７０】
その後、熱処理によって注入済みの層に破断が生じる。異なる熱膨張係数（ＧａＮ：〜５．８×１０−６／Ｋ、サファイア：〜８×１０−６／Ｋ）を有するＧａＮおよびサファイア、破断熱処理の温度は、構造の非結合を防止するために十分に低くなければならない。破断熱処理をＴｏ＜２３０℃で行わなければならないとここでは考えられている。その場合、超脆化により２３０℃で〜１３時間以内に破断を得ることが可能となる。超脆化ステップなしでは、破断時間（すなわち、破断熱バジェット）が２３０℃で８８時間となる。
【００７１】
この２３０℃−１３時間破断ステップにより、原理的には注入済みＧａＮ基板の表面全体にわたって、厚さ〜４８０ｎｍＧａＮ膜（または薄層）が切り離される。それにもかかわらず、ＧａＮ膜の中央部分がまずサファイア基板に転写される（したがって、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するために使用することができるＧａＮ／ＳｉＯ２／サファイア構造が得られる）ことがある。ＧａＮ基板の環に局在化される別の部分が、環状自己支持形膜（図７中の環１５Ａに象徴される）の形態で基板から切り離される。その後、最初に注入が施されたＧａＮ基板１１の残余部１６を破断後そのまま再利用して、各転写サイクル間に特有の表面処理の中間ステップなしで、多くの連続転写を行うことができる。それでもなお、上記ステップがこの残余部６に適用され、その後新たな転写後にその残余部の残余部というように適用される。
【００７２】
標準的な転写（水素注入後）の残余部を表す写真は、周辺部分における、また同様に局所的な場所での（中央の領域内の）外観の変化を非常に明確に示しているが、同じ条件下で撮影した写真が、上述のステップによる破断後の全体的に均一な外観を明らかにしていることが立証されている。
【００７３】
（実施例２）
ＧａＮ（７０Ｇａ１４Ｎ）結晶性基板を、ＬＰＣＶＤ（低圧化学気相成長）プロセスによって９００℃で蒸着させた、厚さ５００ｎｍのＳｉＯ２結合層で覆う。この基板に、以下の条件下：エネルギー＝２１０ｋｅＶ、ドーズ量＝２×１０１７ｃｍ−２でＨｅイオンを注入し、その後以下の条件下：エネルギー＝１２０ｋｅＶ、ドーズ量＝２×１０１７ｃｍ−２でＨイオンを注入する。その後、３００℃−４４分の超脆化アニーリングを適用する。
【００７４】
３００℃−４４分のアニーリングは３００℃における破断熱バジェットの〜９７．７％を表すことに留意されたい。これは、これらの条件下では、３００℃−４５分の後破断が得られるためである。
【００７５】
このようにして得られた注入の深さは、Ｈｅでは７５０ｎｍで、水素では７００ｎｍ、すなわち、それら深さは実質的に等しかった（５０ｎｍ以内まで）ことがわかっている。
【００７６】
その後、結合層を有するこのＧａＮ基板を、分子付着によりサファイア補強材に結合させる。その後、Ｔｏ＜２３０℃の熱処理によって、注入済みの層に破断が生じさせる。その場合、超脆化により２２０℃で〜１６時間以内に破断を得ることが可能となる。超脆化ステップなしでは、破断時間（すなわち、この最終的な破断ステップの熱バジェット）が２２０℃で３０日となる。
【００７７】
この２２０℃−１６時間破断ステップにより、注入済みＧａＮ基板の領域全体にわたって、厚さ約４８０ｎｍＧａＮ膜と５００ｎｍのＳｉＯ２結合層が切り離される。実施例１を参照して上で示したように、ＧａＮ膜の一部分がサファイア基板へと転写され、したがって、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するために使用することができるＧａＮ／ＳｉＯ２／サファイア構造が得られる。ＧａＮ基板の環に局在化される別の部分が、自己支持形膜の形態で基板から切り離される。その後、最初に注入が施されたＧａＮ基板を、破断に関連する粗さを取り除くためのＣＭＰ（例えば、数秒の化学的機械研磨）による簡単な再表面加工（ｒｅｓｕｒｆａｃｉｎｇ）のステップの後、さらなる転写のために再利用する。
【００７８】
（実施例３）
ＧａＮ（７０Ｇａ１４Ｎ）結晶性基板を、ＰＥＣＶＤ（プラズマ支援化学気相成長）プロセスによって３００℃で蒸着させた、厚さ２５０ｎｍのＳｉＯ２結合層で覆う。この基板に、以下の条件下：エネルギー＝９０ｋｅＶ、ドーズ量＝３×１０１７ｃｍ−２でＨｅイオンを注入し、その後以下の条件下：エネルギー＝６０ｋｅＶ、ドーズ量＝１０１７ｃｍ−２でＨイオンを注入する。その後、４９５℃−４時間１０分の超脆化アニーリングを適用する。４９５℃−４時間１０分のアニーリングは４９５℃における破断熱バジェットの〜９８％を表すことに留意されたい。これは、これらの条件下では、４９５℃−４時間１５分の後破断が得られるためである。
【００７９】
このようにして得られた注入深さは、Ｈｅでは３９０ｎｍで、水素では４５０ｎｍ、すなわち、それら深さは実質的に等しい（６０ｎｍ以内まで）ことが分かった。
【００８０】
その後、結合層を有するこのＧａＮ基板を、分子付着によりサファイア補強材に結合させる。その後、低温、例えば１５０℃−２時間のアニーリングによって結合を強化する。このタイプのアニーリングは、注入済みＧａＮ基板の超脆化には実質的には寄与しない。このアニーリング温度は低すぎるため、出発支持体に既に消費されたエネルギーバジェットには寄与しない。
【００８１】
機械的応力を加えることによって、注入済みの層に破断が生じる。このために、例えば、２枚の結合している基板の間にブレードを挿入する（図７中の矢印Ｌを参照）。ＧａＮ膜の一部分がサファイア基板上へと転写され、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するために使用することができるＧａＮ／ＳｉＯ２／サファイア構造がこのようにして得られる。この残留破断処理は本質的に機械的であるため、不十分にしか結合していない部分（排除領域、ＮＢＡ等）はＧａＮ基板から切り離されないが、４００℃−１分のアニーリングにより、自己支持形膜の形態でＧａＮ基板上のこれらの残留領域が取り除かれる。したがって、ＧａＮ膜全体が切り離され、出発基板の残余部上には、レリーフ（ｒｅｌｉｅｆ）のない平面が得られる。その後、最初に注入が施されたＧａＮ基板のこの残余部を、さらなる転写のために再利用することができる。
【００８２】
それぞれ１０１７原子／ｃｍ２〜４×１０１７原子／ｃｍ２のヘリウムドーズ量と水素ドーズ量との非常に様々な対、特に以下の対について、上記注入条件下で、ＧａＮ基板の良質デラミネーション（ｑｕａｌｉｔｙ  ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）が実際に観察された。これに関して、それらのドーズ量は３から４の、好ましくは３．５から４（１０１７原子／ｃｍ２に対応する単位で表される）の総ドーズ量に対応することに留意されたい：
Ｈｅ＝２、Ｈ＝１、すなわち、総量３、
Ｈｅ＝２、Ｈ＝１．５、すなわち、総量３．５、
Ｈｅ＝１．７５、Ｈ＝２、すなわち、総量３．７５、
Ｈｅ＝２、Ｈ＝２、すなわち、総量４、および
Ｈｅ＝３、Ｈ＝１、すなわち、総量４。
【００８３】
ヘリウムのみの注入、すなわち、Ｈｅ＝４およびＨ＝０でも、これまでと同じ注入条件下において良質デラミネーションが見られた。
【００８４】
このことにより、この注入ドーズ量の範囲においては、ヘリウム注入ドーズ量が十分に高い（少なくとも約３×１０１７原子／ｃｍ２に等しい、典型的には３．５×１０１７原子／ｃｍ２〜４．５×１０１７原子／ｃｍ２、さらには３．７５×１０１７原子／ｃｍ２〜４．２５×１０１７原子／ｃｍ２）場合に、相補的な水素注入がなくても、破断によって得られた面についての優れた表面品質と共に、非常に優れたデラミネーションも得られるということを結論付けることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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