(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長の光束（ＩＲ）によって基板（１）を処理する方法であって、この基板（１）は、吸収性、すなわち温度と独立的に前記光束を吸収する埋込層（３）を含み、この埋込層は、第１層（２）と第２層（４）との間に挿入されており、第１半導体性層（２）は、室温において低く、かつこの温度が上昇するにつれて増大する、光束の吸収係数を有し、少なくとも１つのパルスの前記光束（ＩＲ）により、前記埋込層（３）の方向において、前記第１層（２）を照射することに従う方法であり、
−  前記光束（ＩＲ）は、前記第１層（２）の表面のいくつかの場所に適用され、前記埋込層（３）の区域を加熱し、前記埋込層（３）の加熱された区域と反対側への熱前線の伝播により、第１層（２）中に熱ピラー（Ｐ）を形成する加熱区域を発生させ、前記埋込層（３）を介して、前記第２層（４）内部に拘束を膨張および発生させることを特徴とし、および、
−  照射を実施して、第２層（４）の前記埋込層（３）との界面（Ｉ）の近傍において、第２層（４）中に初期破断を開始されるのに充分な拘束を生成させ、少なくとも構造欠陥の生成がこの領域を脆くすることを特徴とする
方法。
【請求項２】
前記照射の前に、前記基板（１）をそのウェーハの化学的および／または機械的処理にかけて、初期破断を発生させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理が、前記第２層の前記埋込層（３）との界面（Ｉ）のレベルにおける、前記基板のウェーハの切り込みによって実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記照射の前に、前記基板（１）の脆化処理を、前記第１層（２）内または前記第２層（４）内、前記埋込層（３）との界面（Ｉ）の近傍において、または前記埋込層自身の中で用い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５】
前記脆化処理は、以下の技術：
熱処理と組み合わせられるか、または組み合わせられない原子種の注入、
その材料が前記第１層（２）および前記第２層（４）の残部のメッシュパラメータとは異なるメッシュパラメータを有する材料である中間層の形成
から選択されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記埋込層（３）は連続層であり、連続性の断絶を伴わないことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記埋込層（３）は、不連続層である、すなわち、別個の領域（３１）の集合によって構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記基板（１）は、その吸収性埋込層（３）が，ドープされた層であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記吸収性埋込層（３）が，シリコンで作成されるドープされた層であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２層（４）の厚さは、前記第１層（２）の厚さより小さく、それらの厚さの比が１／２と１／１００との間であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記光束（ＩＲ）が、レーザー放射であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記光束（ＩＲ）が、赤外のレーザー放射であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記赤外のレーザー放射が、１０．６マイクロメートルのオーダーの波長を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
光束（ＩＲ）を用いて、円柱状またはテーパー状形態の少なくとも１つの放射の形態を具体化することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１層（２）の表面に沿って前進的に移動する光束（ＩＲ）を用いて、薄板状の放射の形態を具体化することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記埋込層が、吸収性であることに加えて、他の層（２，４）の材料または複数の材料よりも大きな熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記第１層（２）および前記第２層（４）の少なくとも一方は、シリコンで作成されることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長の光束を用いて基板を処理するための方法、および対応する基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔの登録商標の下でよく知られている方法は、広く用いられている転写技術である。当該技術は、ドナー基板中に一定量の原子種またはイオン種を注入して、その中の特定の深さに脆化領域を形成する工程と、転写される薄層を画定する工程と、支持基板すなわち受容体基板上にドナー基板を接着する工程と、脆化領域のレベルにおけるドナー基板の破断を促して、受容体基板に接着している薄層の脱離を起こす工程とから一般的に構成される。
【０００３】
そのような方法は、一般的に満足すべきものである。しかし、依然として、実施の総合コストに不可避的に影響する大量の原子種を必要とする。
【０００４】
したがって、最終的に基板の薄層または厚い層を脱離し、効率的であり、汚れがなく、容易に実施される方法を用いる、ピースまたは基板を処理する別法に対する要求が依然として存在する。
【０００５】
また、少なくとも１つの被加熱層および下層を含むプレートを少なくとも局部的に加熱する方法が開示されている（非特許文献１および特許文献１参照）。
【０００６】
これらの文献において、下層は、特定波長の光束に関して吸収性であるという独特な特徴を有し、この吸収は温度条件とは独立的に起こる。
【０００７】
同様に、被加熱層は、それ自身で、当該光束に関して室温において低く、この温度が上昇するに伴って増大する吸収係数を有するという独特の特徴を有する。
【０００８】
この被加熱層が前記光放射によって照射される際に、光ビームにある程度の透過性を有する被加熱層を通過することによって吸収性下層を加熱することができる。
【０００９】
この方法によって、非加熱層と下層とを分離する界面が加熱され、次いで、その界面に隣接する複数の層が加熱される。そのような加熱は、続いて、それらの層を吸収性とし、吸収性層から最も離れた層をますます吸収性にする。
【００１０】
これは、速やかであり、非常に均質であり、かつ実質的に断熱的に進行する「熱前線(thermal front)」をもたらす。
【００１１】
したがって、この方法は、基板の局所化された領域を相当な深さまで迅速に加熱する。その深さは、熱処理が介在する唯一の機構が熱拡散であることを保証された場合に、かつ著しく長い加熱期間の後にのみ、不適切に加熱されるであろうものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２９２１７５２号明細書
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Michel BRUEL、「Laser heatin of thick layers through the backwards, self-sustained propagation of a steep and steady state thermal front」、Eur. Phys. J. Appl. Phys., 45, 10304 (2009)
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、そのような技術を用いて、基板の脆化をもたらすように基板を処理することを可能にしたことを見いだした。
【００１５】
ある種の状況において、この脆化は、関心のある層の脱離をもたらすことができる。
【００１６】
関連する用途における被制限的な例として、そのような層の厚さは、典型的には０．５〜５０マイクロメートルの範囲内であることができる。
【００１７】
したがって、本発明の１つの態様は、特定波長の光束を用いて基板を処理するための方法に関し、この基板は、吸収性である埋込層、すなわち、温度と独立的に前記光束を吸収する埋込層を含み、この埋込層は、第１層、前記処理層、および第２層の間に挿入されており、第２半導体層は、室温において低く、かつこの温度が上昇するにつれて増大する光束に対する吸収係数を有し、前記第１層は前記埋込層の方向において少なくとも１パルスの前記光束によって照射される方法は、以下の特徴を有する。
−  前記光束は、前記第１層の表面のいくつかの場所に適用され、埋込層の領域を加熱し、熱前線の伝搬によって、前記埋込層の加熱領域と対向して、この第１層の中に、熱ピラーを形成する加熱区域を発生させ、当該熱ピラーは、埋込層を介して第２層内部に拘束を膨張および発生させる。
−  照射を用いて、第２層において、前記埋込層との界面近傍において初期破断を開始するのに充分な拘束を生成し、最少の発生する構造的欠陥がこの領域を脆くする。
【００１８】
他の有利かつ非制限的な特徴によれば、
−  前記照射の前に、前記基板を、そのウェーハを化学的および／または機械的処理にかけて、初期破断を生成させる。
−  前記処理は、実質的に第２層と前記埋込層との界面のレベルにおける、基板のウェーハの切れ込み(indentation)によって実施される。
−  前記照射の前に、前記基板の脆化処理を、前記埋込層との界面近傍における第１層または第２層中で、あるいは埋込層自身の中で実施することができる。
−  前記脆化処理は、以下の技術から選択することができる：熱処理と組み合わせられるか、または伴わない原子種の注入、ポロシフィケーション(porosification)、中間層（その材料が、前記層の残部のメッシュパラメータとは異なるメッシュパラメータを有する）の形成。
−  前記埋込層は、連続性の断絶(continuity solution)の存在しない連続層である。
−  前記埋込層は、不連続層である、すなわち、別個の領域の集合体から形成される。
−  その吸収性埋込層がドープ層である基板が用いられ、ドープされた層はたとえばシリコンで形成される。
−  前記第２層の厚さは、好ましくは前記第１層の厚さより小さく、それらの厚さの比は１／２〜１／１００である。
−  前記光束は、レーザー放射、たとえば、好ましくは１０．６マイクロメートルのオーダーの波長を有する赤外である。
−  柱状またはテーパー状の形態の少なくとも１つの放射を有する形態に具体化される束を用いる。
−  前記第１層の表面に沿って前進的に移動し、薄板状の放射の形態を具体化する束を用いる。
−  吸収性であることに加えて、前記埋込層が、他の層の材料または複数の材料よりも大きな熱膨張係数を有することも可能である。
−  前記第１層および第２層の少なくとも一方はシリコンである。
【００１９】
発明の別の特徴は、埋込層を含む基板に関し、埋込層は吸収性すなわち温度に独立的に特定波長の光束を吸収し；埋込層は、室温において低く、かつ後者が上昇するにつれて増大する光束に対する吸収係数を有する第１層と、第２層との間に挿入され；前記第２層の厚さは、前記第１層の厚さよりも小さく、それらの厚さの比は１／２と１／１００との間である。
【００２０】
本発明の他の特徴および利点は、いくつかの好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】発明に従う処理方法にかけることが適当である、埋込層を含む基板の概略断面図である。
【図２】前記方法の実施を例示する、図１と同様の図である。
【図３】図２に例示される構造の詳細の拡大図である。
【図４】基板の変形の実施形態の断面および簡略図である。
【図５】本発明の方法の２つの実施形態の一方の簡略図である。
【図６】本発明の方法の２つの実施形態の他方の簡略図である。
【図７】本方法の別の変形の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本記載は、添付の図面を参照しつつ提供される。
【００２３】
図１に示す基板は、本発明の方法に従って処理されるのに適当である。
【００２４】
基板１は埋込層３を含み、埋込層３は第１層２と第２層４との間に挿入されている。
【００２５】
「処理」層と呼ばれ、たとえばシリコンである第１層２は独特の特徴を有する。当該特徴は、室温において低く、この温度が上昇するのに伴って増大する、特定波長の光束の吸収係数を有するというものである。
【００２６】
したがって、この層が、たとえば数１０１５原子／ｃｍ３付近の濃度で低濃度ドープされたシリコンを含む際に、この材料は、遠赤外（たとえば１０．６マイクロメートルのオーダーの波長）で放射されるレーザー型の放射に対して透明である。
【００２７】
その上にある埋込層３は、たとえば、層２の上にエピタキシャル成長される層である。この層は、前述の光束に関して顕著に吸収性であり、かつ温度に実質的に独立的であるという独特の特徴を有する。
【００２８】
それが半導体である場合、この層を吸収性にする１つの方法は、たとえば別の原子種を用いて層をドープすることである。
【００２９】
したがって、この埋込層は、たとえば、厚さ１マイクロメートルを有し、たとえばホウ素、リンまたはヒ素の原子を１×１０２０原子／ｃｍ３のオーダーの濃度でドープしたシリコンの層であることができる。
【００３０】
第２層４は、それ自身、先行する層の上にエピタキシャル成長される層であり、たとえば同様にシリコン製である。
【００３１】
この図において参照符号５で示されるものは、埋込層３との界面Ｉに非常に接近し、脆化されているという特徴を有する、層４の任意選択的区域である。
【００３２】
この局所化された脆化処理は、よく知られている脆化処理によりその背面４０から層４内で実施することができ、当該脆化処理は、熱処理と組み合わせられるかまたは組み合わせられない原子種の注入、あるいはこの区域５における細孔の形成（ポロシフィケーションの処理）のようなものである。
【００３３】
処理の別の例は、中間層の形成であり、中間層の材料は、その残部の材料のメッシュパラメータとは異なるメッシュパラメータを有する。
【００３４】
したがって、層４は、たとえば以下の様式で形成することができる：シリコン上に厚さ２μｍのＳｉ−Ｇｅのエピタキシャル成長層の形成、ここで、ゲルマニウムのパーセンテージは２０％超であり、および、たとえば、その上に２０μｍの別のシリコン層をエピタキシーにより成長させる。
【００３５】
有利なことには、本発明の目的物を形成する方法の適用が同様に層２内部の脆化の結果ではないように、第２層４の厚さは第１層２の厚さよりも小さく、それらの厚さの比は、好適かつ典型的には、１／２と１／１００との間である。層２および層４の対応する厚さは、図２中に参照符号ｅＢおよびｅＣで示されている。
【００３６】
図２に示されるように、本発明に従う方法は、その前面２０により、光束を用いて第１層２を照射することからなる。当該光束の波長は、この光束が埋込層３により吸収され、同時に少なくともその最初の瞬間において層２に対して透明であるように決定される。
【００３７】
基板がシリコンに基づく上記の場合において、光束は、好ましくは赤外領域のレーザー放射である。
【００３８】
これは、図２において黒い矢印で表わされ、参照符号ＩＲで示される。
【００３９】
この方法の第１のフェーズにおいて、赤外線は、層２全体を通過し、局所的に加熱される層３で吸収される。
【００４０】
この加熱は、層３との界面Ｉ’のレベルにおいて層２へと広がり、その領域は、それらの吸収係数の累進的上昇によりますます透明性が低下する。
【００４１】
光束ＩＲが柱状形状またはテーパー状形状の放射の衝撃の形態で具体化される図２の実施形態において、参照符号Ｐで示される一連の熱「ピラー」が層２の内部に発生する。
【００４２】
したがって、これらの「ピラー」は、層２の加熱領域であり、放射によって目標とされた層２の区域に対向して位置する。
【００４３】
後者は、光放射のエネルギー出力および光放射の適用の継続時間の関数である高さｅＡを有する。
【００４４】
本出願人は、層２の局所化された温度の上昇により、これら熱ピラーが、図３に示すように、拘束Ｃ、特に剪断性拘束を膨張および発生させ、当該拘束は、埋込層３を局所的に変形させ、かつ界面付近の第２層４に伝播される。
【００４５】
したがって、本発明の方法は、第２層４の中、埋込層３との界面Ｉの近傍において、初期破断を開始させるのに充分なレベルの拘束に対する照射を用いることからなる。最低限に見積もっても、本方法は、層４内に構造欠陥を発生させ、層４を局所的に脆くする。
【００４６】
以下の単純な規則が、拘束のレベルに関する条件を得るのに用いられるべきパラメータの値を決定するのに用いられる。
【００４７】
それぞれの熱ピラーの温度およびその高さを選択して、自由空間（すなわち、構造内に見いだされるのではないように、孤立しているとみなす）において、鉛直（すなわち、垂直）方向におけるこの熱ピラーの理論的膨張を、少なくともその直径の４／１０００に等しいようにする。
【００４８】
たとえば、直径５０μｍの円柱形態に具体化される光束を用いて、５０μｍに実質的に等しい直径を有する熱ピラーを作る。それぞれのピラーの温度は、１２７３ケルビン、すなわち、室温とのデルタＴが１０００ケルビンまで導かれる。この温度範囲における平均の膨張係数は、２．５×１０−６である。
【００４９】
前述の基準を満足させるためのピラーの高さｅＡは、以下のように計算される。
ｅＡ×２．５×１０−６×１０００＝（４／１０００）×５０、
すなわち、ｅＡ＝８０μｍ
【００５０】
もちろん、任意選択的に、商業的に入手可能なシミュレーションソフトウェアを用いて、最適なパラメータを選択することができる。
【００５１】
この初期破断は、前述のように、層４の基板の初期破断および／または脆化が区域５において実施された場合に、ますます使用が容易になる。
【００５２】
初期破断は、そのウェーハの先行する化学的および／または機械的処理（たとえば、そこに切れ込みを形成する）にその基板をかけることからなる。
【００５３】
この場合、最初の瞬間に、切れ込みの付近の照射を用いて、切れ込みに本来的に存在する初期破断をより一層接近して伝播させることが好ましい。
【００５４】
同様に、ｅＣがｅＢと比較して非常に小さいことのために、層４が変形し初期破断を発生させる能力はかなりのものであり、この開始部(initiation)はますます接近(closer and closer)して広がり、層４の一部を基板の残部から分離させ、追加の機械的拘束を作るであろう。
【００５５】
図４を参照して、これは前述と同一の種類であるが、吸収性層３が連続ではない構造１を取り扱う。
【００５６】
連続性の断絶との比較により、多数の別個の領域３１、すなわち別個の領域３１の集合からなり、吸収性材料の多数の「ブロック」を形成するように存在する。
【００５７】
そのような「層」は、たとえば、構造の全表面上のエピタキシー、次いでマスクを通した局所化されたエッチングにより作成される。マスクを除去した後に、今度は、第２層４がエピタキシー成長される。
【００５８】
たとえば、１つの代替法は、たとえば，マスクを通して１０１６原子／ｃｍ２のオーダーの注入量にしたがうヒ素の注入、次いで３時間にわたる１０５０℃におけるアニーリングを進行させることである。
【００５９】
したがって、図５および図６に示されるように、層２および層４の一方が、室温において低く、温度が上昇するにつれて増大する光束の吸収係数を有することによって、構造物は、下からまたは上から照射することができる。
【００６０】
図８のスキームにしたがって、層３は、吸収性であることに加えて、その周囲に存在する材料、すなわち、層２および層４の材料よりも大きな熱膨張係数を有する。これは、構造物中の初期破断を形成する能力を高める。
【００６１】
本発明に従う方法のいくつかの実施形態を、以下に記載する。
【実施例】
【００６２】
（実施例１）
ＣＶＤ型のエピタキシー技術を用いて、約２００マイクロメートルの厚さを有し、ｎ型に低濃度（１０１５原子／ｃｍ３）ドープされたシリコン基板上に、１０２０原子／ｃｍ３のホウ素濃度においてホウ素原子を大量にドープされた厚さ２．５マイクロメートルのシリコンの層を形成する。
【００６３】
ＣＶＤ型のエピタキシーにより、厚さ２０マイクロメートルのｎ型の低濃度（数１０１５原子／ｃｍ３）ドープシリコンの層を、この層の上に形成する。
【００６４】
次いで得られる構造物を、ｐ型ドープされたケイ素を優先的に攻撃することが専門家によく知られているエチレン−ジアミン・ピロカテコール水溶液中に、数分間にわたって浸す。よって、ｐ型ドープされた層は、その周縁において化学的に攻撃される。
【００６５】
基板（ウェーハ）の周縁部に、高さ約２．５マイクロメートル、深さ約１０マイクロメートルの切れ込みが作成され、それによって、実質的にドープ層のレベルに、またはその付近に、破断の伝播の出発点として役立つことができる開始部が形成される。
【００６６】
次に、継続時間６００ナノ秒および２０Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを有するパルス状の直径５０ミクロンの円柱状光束の形態において、ＣＯ２レーザー光束を適用する。
【００６７】
それぞれのバルスにおいて、実質的に５０マイクロメートルの断面を有し、ｐ型ドープ層から約６０マイクロメートルの高さまで伸びる熱ピラーを形成する。ピラーの全高さにわたって実質的に均一である到達温度は、約１４００℃である。
【００６８】
好ましくは、これ以前の例とは独立的に、最初の熱ピラーを切れ込みの付近（百マイクロメートル以下の距離）に作成し、切れ込みに本来的に存在する初期破断を伝播させる。
【００６９】
次いで、基板の全表面が熱ピラーの形成を経験する。それぞれの新規の熱ピラーは、先行するピラーが形成された点に十分に接近した距離（たとえば、１００ミクロン未満）に構築され、破断がますます接近して伝播できるようにする。このピラーの形成は、レーザービームが連続的に放射し、各点においてのみレーザー光束が６００ナノ秒待機するような速度で移動させるという意味において、連続的に実施することができる。
【００７０】
（実施例２）
ＣＶＤ型のエピタキシー技術により、厚さ約２００マイクロメートルのＳｉの基板上に、１０２０原子／ｃｍ３の濃度においてホウ素により高濃度でｐ型にドープされたＳｉの２．５マイクロメートルの層を形成する。
【００７１】
ＣＶＤ型のエピタキシーにより、この層の上方に厚さ２マイクロメートルのシリコン−ゲルマニウムの層を形成する。ここで、この層を作成する際のエピタキシー装置のガス流の動的調整により、ゲルマニウムの濃度は漸進的に変化し、層の基部における５％から、層の厚さの中央の２５％に到達し、層の上部において約５％まで再び減少する。エピタキシーにより、Ｓｉ−Ｇｅのこの層の上方に、厚さ２０マイクロメートルのｎ型低濃度（数１０１５原子／ｃｍ３）ドープ層を作成する。
【００７２】
次いで、この構造物を、前述と同様に処理する。
【００７３】
吸収性埋込層は、必ずしも、ドープされたシリコンで作成された層ではない。それは、光子（光束の成分）のエネルギーよりも小さいバンドギャップを有する、任意の半導体性層を含むことができる。それは単に酸化物の層であることもできる。
【００７４】
（実施例３）
この場合において、第１層を、厚さ約２０マイクロメートルの「真性」（すなわち、ドープされていない）Ｓｉで作成する。その上に、真性ゲルマニウム（非ドープ）の１０マイクロメートルの吸収性層、および５０マイクロメートルのＳｉＧｅ（０．８／０．２）の層（第２層）を連続して形成する。光束は、１．０８マイクロメートルに等しい波長のレーザーにより発生させる。
【００７５】
（実施例４）
ここで、第１層は、（その表面に回路を含むプレートの接着および減厚により）回路が転写された、厚さ５００マイクロメートルのシリコン基板である。厚さ２０マイクロメートルの回路層は、第２層を構成する。回路の表面に酸化物の平坦化された層を形成し、この転写段階を可能にしていた。同様に第１層も酸化されていた。組み立ておよび減厚の後に、酸化物の１つまたは複数の層は、吸収性層を形成する。
【００７６】
第１層に対する転写の後に、たとえば相互接続、接点などを形成することにより、回路の形成を完了することができる。
【００７７】
次いで、この回路層（第２層）の露出した面を、最終支持体と組み合わせ、そして、本発明にしたがって１０．６マイクロメートルの波長のレーザーを第１層の露出面に適用し、最終支持体に対して第１層を転写する。
【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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