(57)【要約】  （１）例えばシリコンなどから作られた基板内に例えばガリウムなどの非−気体の化学種のイオンを注入する工程（前記注入条件および化学種は、基板の材料に応じて選択され、深部に閉じ込められ、層内に分布された沈殿物の形成を可能にし、これらの沈殿物は、基板の融点未満の融点を有する固体層である。）；（２）場合により、基板の表面を強化材との緊密に接触させる工程；および（３）沈殿物が液体相にある条件下で、機械的および／または化学的な分離応力を加えることにより沈殿物の層のレベルで基板を破壊することによって、薄膜を分離する工程；を含む、基板からの薄膜の製造方法。
2009531845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）基板内に非気体の化学種のイオンを注入する工程（前記化学種および注入条件は、基板の材料の機能として選択され、深部に閉じ込められ、１つの層内に分布した沈殿物の形成を可能にし、これらの沈殿物は、基板の融点未満の融点を有する固体層である。）；および
（２）沈殿物が液体相にある条件下で分離応力を加えることにより沈殿物の層のレベルで基板を破壊することによって、薄膜を分離する工程
を含む、基板からの薄膜の製造方法。
【請求項２】
イオンの注入が、沈殿物の融点未満の温度で実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
沈殿物の融点が、室温より高いことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
注入が、実質的に室温で実行されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
分離が、基板の温度を沈殿物の融点より高く上昇させた後に実行され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】
分離が、沈殿物を含む基板の温度を沈殿物の融点のいずれかの側に変化させる複数のサイクルにより先行されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
イオンが、セシウム、ガリウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、インジウムおよびリチウムを含むグループの中で選択されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
イオンが、ガリウムイオンであることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
基板が、支持基板によって支持されている層であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
基板が、結晶性材料であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
基板が、半導体材料であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
基板が、シリコンであることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ガリウムイオンが、少なくとも１００ｋｅＶのエネルギーおよび少なくとも１０１５／ｃｍ２の注入量でシリコン基板に注入されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
基板が、窒化ガリウムからできていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
基板が、第ＩＩＩ−Ｖ族からの材料からできていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
基板が、第ＩＩＩ族−Ｎからの材料からできていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
基板が、第ＩＩ−ＶＩ族からの材料からできていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
ガリウムイオンが、少なくとも約５０ｋｅＶのエネルギーおよび少なくとも１０１５／ｃｍ２の注入量で窒化ガリウム基板に注入されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
沈殿物が、基板に注入された化学種から本質的にな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】
イオンが注入される基板の表面が、強化材と緊密に接触させられ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】
基板表面と強化材とを緊密に接触させることが、沈殿物の融点未満の温度で実行されることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
緊密に接触させることが、室温で実行されることを特徴とする、請求項２０または請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
基板と強化材とを緊密に接触させることが、分子接着によって実行されることを特徴とする、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
熱処理が適用されて、基板と強化材との間の界面が強化されることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
緊密に接触させることが、前記強化材を形成するのに十分な厚さの層を被着させることによって達成されることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記層を、基板からエピタキシャルに被着させることを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
基板が、温度変化で応力を発現させるように、エピタキシャル成長した層を構成する材料の熱膨張係数と実質的に異なる熱膨張係数を有する支持基板によって支持されることを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
分離応力が、機械的および／または化学的であることを特徴とする、請求項１から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
この分離応力が、液体相の沈殿物の層のレベルで実質的に局在化させられていることを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
局在化された分離応力が、ブレードを挿入することによって生み出すことを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
分離によって露出される薄膜の表面に適用される仕上げ処理をさらに含むことを特徴とする、請求項１から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
注入の間または後に、沈殿物の形成を促進する熱処理をさらに含むことを特徴とする、請求項１から３１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈殿物の溶融による基材からの薄膜の分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１．基板の片面にイオンで衝撃を与え、脆弱化層の境界を明確にするミクロ空洞を形成するミクロ気泡の層を作り出すのに十分な濃度でこれらのイオンを注入する工程；
２．基板のこの面を強化材と緊密に接触させる工程；および
３．熱処理の適用による、ミクロ空洞の層のレベルでの分離の工程
を含む半導体材料の薄膜の製造方法が、米国特許第５，３７４，５６４号（Ｂｒｕｅｌ）の文献により既に知られている。
【０００３】
前記文献において、工程１で注入されるイオンは、有利には水素イオンであるが、希ガスもまた使用され得ることが開示されている。基板については、考慮された実施例ではシリコンからなるが、ゲルマニウム、炭化ケイ素またはケイ素−ゲルマニウム合金などの元素周期表ＩＶ族からの半導体から構成され得ることも開示されている。
【０００４】
上記文献においては、熱処理の手段により分離が遂行されるが、さらにこの方法の変形形態においては、このような熱処理と一緒にまたはこのような熱処理なしに、分離応力（例えば２個の基板の間へのブレードの挿入；および／または牽引応力および／または曲げ応力および／または剪断応力の適用；および／または、注意深く選択された出力および周波数の超音波またはマイクロ波の適用など）を適用することによって分離を引き起こすことが提案されている。特に、米国特許第６，０２０，２５２号（Ａｓｐａｒ他）の文献およびこれらへの改良を参照されたい。
【０００５】
前記技法は、他のイオン、光の注入または他の方法と共に、他の材料で形成された基板にも試験されている。
【０００６】
この方法において引き起こされる欠点は、気体のミクロ空洞のみならず、より平らな欠陥（ミクロプレートレットと呼ばれることがある。）という様々な名前を与えられている。
【０００７】
一般的に言って、この技術は、薄層を「切り離す」ために必要とされている深さで基板の中に局在化される気体のミクロ空洞を使用する。
【０００８】
しかし、基板にイオン衝撃を与える原理は、他の目的のためにもまた知られている。例えば、同じ半導体およびマイクロエレクトロニクスの分野において、注入量と正比例した効率でドーピングを実行するために、このような注入を使用することが知られている。
【０００９】
この点に関して、このようなドーピングの結果を正確に特性把握する目的で、すなわち、このようなドーピングに起因し得る結晶の欠陥または含有物を特性把握すること、および、可能であれば、このような劣化をどのように避け、または少なくとも最小化するかを決定するために、様々な研究が行われてきた。
【００１０】
特に、Ｓ．Ｋ．ＪＯＮＥＳ他は、「固体溶解度を超えた時の注入のダメージの高められた排除」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、第６２巻、第１０号、１９８７年１１月１５日、第４１１４−４１１７頁において、シリコンを含む様々な基板において、ガリウム、リンさらには砒素のイオンの注入を論じており、ドーピング不純物のピーク濃度がその不純物のアニール温度でのシリコン中の溶解度を超えた場合、過剰に注入された化学種のために形成された沈殿物が溶解される時に、タイプＩＩの欠点（特に転移ループからなる。）の改良された排除がなされるという結論に到達している。もっと正確に言えば、１００ｋｅＶでおよび１０１５／ｃｍ２の注入量でのシリコン中へのガリウムイオンの注入は、９００℃および１１００℃の両方におけるシリコン中のガリウムの溶解度（シリコン中のガリウムの溶解度の限界は、ほぼ９００℃で２．１０１９／ｃｍ３または１１００℃で５．１０１９／ｃｍ３のオーダーである。）より大きいガリウム濃度ピークと共にシリコンのアモルファス化をもたらすが、５５０℃での１６時間のアニーリングは、アモルファス相の再結晶をもたらし、その後に９００℃で１時間のアニーリングがなされる場合、沈殿物［この沈殿物は、前記温度または前記時間が増大される（例えば９００℃で８時間）場合には溶解する。］が形成され、タイプＩＩの欠点が排除されることを彼らは特に見出した。
【００１１】
Ｊ．ＭＡＴＳＵＯ他は、「ガリウム注入されたシリコン（１００）中の異常な固体溶解および活性化挙動」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、第５１巻、第２４号、１９８７年１２月１４日、第２０３７−２０３９頁において、ガリウムでドープされたシリコンへのアニーリングの効果を論じており、ガリウムを注入された基板のアニーリングの際の挙動は、他のドーパントについて観察されたものと相違するという結論に到達している。もっと正確に言えば、７０ｋｅＶおよび１０１５／ｃｍ２でのシリコン中へのガリウムの注入およびこの後に続く６００℃で１０秒のアニーリングは、シリコンのアモルファス化をもたらし、７０ｋｅＶでのガリウム濃度ピーク（２．１０２０／ｃｍ３）は、９００℃でのシリコン中のガリウムの溶解度限界より１０倍も大きく、１１００℃で１０秒間のアニーリングは、ガリウムを沈殿させるということを見出している。
【００１２】
ガリウムの沈殿形成の現象を究明するために行われた研究は、Ｓ．ＤＨＡＲＡ他、「ＧａＮガリウムナノワイヤを埋め込まれたＧａ＋自己イオン中のナノブリスタ形成のメカニズム」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒ、第８６巻、第２０号、第２０３１９９頁、２００５年９月１日から３日の研究も含んでおり、著者は、５０ｋｅＶおよび２．１０１６／ｃｍ２でのＧａＮナノワイヤ中へのガリウムの注入は、５０ｎｍから１００ｎｍまでの直径を有するガリウムの沈殿の出現をもたらし、Ｎ原子の不足および空洞の領域周辺へのガリウムの蓄積が存在することを見出している。
【００１３】
半導体およびマイクロエレクトロニクスの分野においてガリウムは、ドーピング以外の応用、特に特定の材料の合成などの応用のために使用できることに注目されたい。
【００１４】
例えば、Ｍ．Ｋ．ＳＵＮＫＡＲＡ他は、「低温の蒸気−液体−固体の溶液を使用するシリコンのナノワイヤの大量合成」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７９巻、第１０号、２００１年９月、第１５４６−１５４８頁において、シリコンおよび他の半導体材料のための低溶解性の固体金属溶媒を使用する低温の蒸気−液体−固体合成方法を記載している。特に、彼らは、２９．８℃の融点（純粋なガリウムの融点に等しい。）を有する共晶化合物、Ｇａ（１−ｘ）Ｓｉｘ（ｘ＝５．１０−８％）が存在することを示すＧａ−Ｓｉ状態図に基づき、溶媒としてガリウムを使用してシリコンのナノワイヤを合成することを提案している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
発明の明確化
本発明の目的は、ミクロ気泡またはミクロ空洞またはミクロプレートレットを生成させることを必要としないで、薄膜の分離を可能にするために、空洞または気体の空洞以外の、様々な注入技法において見出される構造的変異を利用することにあり、特に、基板および注入イオンの両方に、気体分子を形成しない化学種の使用を可能にすることである。これは、特に、適切な沈殿物の形成を利用することを目指している。
【００１６】
これは、与えられた基板について、注入される化学種および注入条件、その後のいずれかの熱処理の条件を慎重に選択することによって、基板中に注入の結果として形成される含有物および沈殿物のいくらかが、例えばアニーリングなどの処理に通常適用する温度の範囲内（典型的には５０℃と１１００℃の間）の融点を有しているので、これらの含有物または沈殿物が、液体相にある時に分離が達成され、基板との関係においてミクロ気泡およびミクロ空洞と類似する挙動を有するという事実に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
したがって、本発明は、
（１）基板内に非気体の化学種のイオンを注入する工程（前記化学種および注入条件は、基板の材料の機能として選択され、深部に閉じ込められ、１つの層内に分布した沈殿物の形成を可能にし、これらの沈殿物は、基板の融点未満の融点を有する固体層である。）；および
（２）沈殿物が液体相にある条件下で分離応力を加えることにより沈殿物の層のレベルで基板を破壊することによって、薄膜を分離する工程
を含む、基板からの薄膜の製造方法を提案するものである。
【００１８】
したがって、この方法においては、米国特許第５，３７４，５６４号の文献に記載された方法と違って、工程１における注入イオンは、気体状化学種ではなく：注入イオンは、注入後に単独でまたは基板内に含まれる複数の化学種（または１つの化学種）と結合して、基板、薄膜またはマイクロエレクトロニクスにおいて使用される部品に処理を施すのに一般的である温度範囲内の融点を有する沈殿物を基板内に形成するように適合された、いずれかの非−気体のイオンタイプである。
【００１９】
ＪＯＮＥＳ他による前記文献およびＭＡＴＳＵＯ他による前記文献においては、ガリウム沈殿物の存在は、これらを溶解し、これによって注入から結果として生じる欠点を排除することのみが要求されていることに注目されたい。これら文献においては、これらの沈殿物が低い融点を有すること、または、なおさらのこと、これらの沈殿物が液体である温度で分離を引き起こすのにこの低い融点が利用され得るという記載はまったく存在しない。
【００２０】
同様に、ＧａＮ中のガリウムの注入後にガリウム沈殿物の形成を検出したＤＨＡＲＡ他の前記文献においては、これらの沈殿物から何らかの利益が得られるという示唆はまったくない。この文献は、ガリウムが３０２．８Ｋで溶融する事実を問題として開示しており、その結果、前記沈殿物がもはや固体でない条件下で分離を引き起こすのに利用できるというほんのわずかの理解をも前記文献が含んでいるとは考えられないということに注目されたい。
【００２１】
ＳＵＮＫＡＲＡ他による文献に関しては、液状状態のＧａ−Ｓｉ共晶を利用することを提案することは述べられているが、シリコンの合成のみに関係し、分離の視点での注入のいかなるアイデアとも無関係である。
【００２２】
適切に組み合わされた場合の前記方法の様々な有益な特徴は、以下のことを含む。
【００２３】
実際には、衝撃によるイオン注入は、沈殿物の融点未満の温度で実行され、このことによって、特に、前記沈殿物が固体相中に生じ始めることを可能にする。
【００２４】
沈殿物の融点は、有利には、室温より高く、このことが、室温で沈殿物が固体相にあることを保障し、意図的ではない分離のリスクを最小にする。
【００２５】
注入（理論的には衝撃による。）については、室温で実質的に実行することができ、このことは、特にエネルギーの観点から有利である条件に相当する。
【００２６】
分離は、基板の温度を沈殿物の融点より高く上昇させた後に実行することができ、このことは、沈殿物が通常は固体であり、所望された場合のみ液体になることを意味し：分離は、例えば、沈殿物の融点より少なくとも１５℃高い温度で実行され、このことは、すべての沈殿物が、沈殿物の位置および沈殿物のサイズにかかわらず、液体相にあることを確実にするのに寄与し得る。
【００２７】
分離に先立って、沈殿物を含む基板の温度を、沈殿物の融点のいずれかの側に変化させる複数のサイクルを実行することができ、このことは、例えば、相の連続的な変化に関連する容量の変化のために、沈殿物が閉じ込められた層の局部的な脆弱化の増大に寄与し；この複数のサイクルは、例えば、非常に顕著な脆弱化を意味する１０サイクル近辺、またはより多いサイクルを含み；融点が室温より高い場合、この複数のサイクルは、室温から、融点より高い温度との間で基板の温度を変化させることであり得る。
【００２８】
沈殿物の融点は、室温より高く、２００℃未満（これは、一般に低い温度と考えられる。）で選択することができ；この目的のために、イオンは、セシウム、ガリウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、インジウムおよびリチウムを含むグループ（関係する範囲内の融点を有する多くの他の沈殿物を注入によって得ることができるので、これらのリストは包括的であると何ら主張するものではないが）の中で有利に選択され；沈殿物の融点が、室温より高く、１００℃未満を要求される（これは、エネルギーの点から有益である。）場合、イオンは、有利には、セシウム、ガリウム、ルビジウム、カリウムおよびナトリウムを含むサブグループ（関係する範囲内の融点を有する他の沈殿物を注入によって得ることができるので、これらのリストは包括的であると何ら主張するものではないが）の中で選択され；室温より高く、５０℃未満の沈殿物の融点でさえ選択する（これは、非常に適度の温度変化を意味する。）ことができ、この場合において、イオンは、セシウムおよびガリウムを含むサブグループ（関係する範囲内の融点を有する他の沈殿物を注入によって得ることができるので、これらのリストは包括的であると何ら主張するものではないが）の中で有利に選択される。
【００２９】
イオンは有利には、ガリウムイオンであり、これは、融点が特別に低いことにおいて、なお一層特別な利益がある実用的な例に相当する。
【００３０】
基板については、例えばウェハなどの固体部分から構成することができ、あるいは、基板は、実際は異なる材料の複数の積み重ね層で形成された部分（例えばウェハ）の中の、例えば支持基板と呼ばれる支持体によって支持された単なる層であり得る（この場合において、本発明の関係においては、呼称される基板は、沈殿物が形成されている層であり；基板と呼称される層は、必然的ではないが、通常、例えば酸化物の非常に薄い層で、被覆されている可能性があるこの多層部分の最上層である。）。
【００３１】
基板（および、したがって、沈殿物が形成された前記部分の少なくとも一部）は、有利には、結晶性（単結晶性、または多結晶性）材料からできている。
【００３２】
基板（および、したがって、沈殿物が形成された前記部分の少なくとも一部）は、有利には、半導体材料からできている。
【００３３】
基板は、有利には、大きな実用的な重要性を有するシリコンである；しかし、また基板については、さらに一般的には、元素の周期律表の第ＩＶ族からの１つまたは複数の材料から選択することができる。
【００３４】
イオンがシリコンに注入されるガリウムイオンである場合、これらは、有利には、少なくとも約１００ｋｅＶのエネルギーおよび少なくとも１０１５／ｃｍ２の注入量で注入される。
【００３５】
あるいは、基板は、有利には、やはり大きな実用的な重要性を有する窒化ガリウムからできていてもよく；さらに一般に、基板は、元素の周期律表の第ＩＩＩ−Ｖ族における材料、特にＡｓＧａおよびＩｎＰ、または第ＩＩＩ族−Ｎ（例えばＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮなど）からの材料から選択することができ、さらなる変形形態において、また基板は、第ＩＩ−ＶＩ族からの材料、例えばＺｕＯまたはＺｎＳｅなどから選択することができる。
【００３６】
イオンが窒化ガリウム基板に注入されるガリウムイオンである場合、これらは、有利には、少なくとも約５０ｋｅＶのエネルギーおよび少なくとも１０１５／ｃｍ２の注入量で注入される。
【００３７】
沈殿物は、層の外側において基板の劣化を最小化することに寄与する、基板に注入された化学種から本質的になり；あるいは、沈殿物が注入イオンのみで形成されない場合、これらの沈殿物は、注入イオンに加えて基板中に含まれる化学種を含み；このことは、特に、ガリウムおよびシリコンの間に観察することができる共晶に当てはまる。
【００３８】
イオンが注入される基板の表面は、有利には、強化材と緊密に接触させる；しかし、特に、最終的に得られた薄い層が、自己支持性であるのに十分に堅い場合、強化材は何らの利益もないこともあり得る。
【００３９】
基板の表面は、特に、沈殿物が液体相にある時にこれらを緊密に接触させないようにする、例えば沈殿物の融点未満の温度で、強化材と緊密に接触させることができる。
【００４０】
この緊密に接触させることは、室温で実行され、これは、エネルギーの観点から特に有益である。
【００４１】
基板と強化材とを緊密に接触させることは、材料を緊密に接触させるためによく知られ、証明された技術である分子付着によって実行される。例えば基板と強化材との間の界面の結合を強化するために、有利には、熱処理が適用される。
【００４２】
この緊密に接触させることは、また、前記強化材を形成するのに十分に厚い層を被着させることによって実行することができる。
【００４３】
前記層は、有利には、基板から、典型的に数百ミクロンの深さまでエピタキシャルに被着される（したがって、このエピタキシャル成長した層および基板は、有利には、同一であるまたは結晶格子の観点から少なくとも相容性のある材料で製造される。）。この場合において、基板は、好ましくは、エピタキシャル成長した層の熱膨張係数と著しく異なる熱膨張係数を有する支持基板によって支持され、この場合において、例えばエピタキシャル被着後の温度の低下などの温度の変化は、沈殿物中にこれらの沈殿物のレベルでの破壊を促進する応力を発生させる。
【００４４】
分離応力は、例えば大きさの良好なコントロールを可能にする、機械的なものであり、これは、また化学的なものもあり得る（これは、沈殿物の存在によって発生する応力を利用することができ、選択的な化学的侵食は、好ましくは、基板の応力のかかった領域を侵食することができる。）。
【００４５】
この分離応力は、有利には、液体相の沈殿層中に実質的に局在化され、基板の残部へ応力がかからないようにする。
【００４６】
局在化された分離応力は、それ自体よく知られた技術である、基板と強化材との間にブレードを挿入することによって生み出すことができる。
【００４７】
この分離応力は、基板および強化材に適用させる牽引力の形で適用することができ；これらの力は、代わりに、これら自体よく知られた技術である、曲げ力および／または剪断力であってもよく；また、これらの応力については、適切な出力および周波数の超音波または電磁波の手段によっても適用することができる。
【００４８】
強化材については、基板と同じ材料で製造することができるが、また、強化材については、本方法が使用する所定の低い温度で、基板の膨張率とかなり異なる膨張率を有する材料で製造することができる。
【００４９】
この方法は、有利には、分離によって露出される薄膜の表面に適用される仕上げ処理をさらに含む。
【００５０】
この方法は、有利には、さらにマイクロエレクトロニクスの構成部品の全部または一部を製造する、注入と分離との間のこれら自体知られている工程を含む。
【００５１】
この方法は、さらに熱処理、例えば注入に続く沈殿物の出現を促進するために採用されるアニーリングを含む（好ましくは、全体が高温へ加熱されるのを最小限にするために、強化材（存在する場合）と密接に接触する前に；しかし、また、この加熱処理については、このような緊密に接触した後に行うことができ、この場合においては、沈殿物が、多くの工程において形成される。）。
【００５２】
本発明の目的、特徴および利点は、例示的および非限定的な実施例によって与えられた次の記載から、および付属する図面を参照して明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
図１から３は、本発明の主要な工程を表す。
【００５４】
図１は、理論的に、例えばシリコンなどの半導体材料で製造された基板１（ウェハと呼ばれることがある。）を表す。
【００５５】
後者の基板が、矢印２によって図式的に示されたイオン衝撃にかけられる。これらのイオンの非−気体の性質（すなわち化学種）は、基板（原子の１つまたは複数の化学種から形成される。）の性質の機能として選択され、注入条件、すなわち衝撃条件（主として注入量、エネルギーおよび温度）は、沈殿物の層３の形成を可能にする、深さ方向で閉じ込められた沈殿物（または含有物）を作り出すために選択され、これらの沈殿物は、注入イオンおよび、適用可能なら、基板の原子から形成される。また、これらの沈殿物は、最初の相、すなわち固体相であり、マイクロエレクトロニクスにおいて適度の温度と考えられる温度の範囲内（またはより低いことさえある。）の融点を有し、そのため基板と相容性であるという特別な特徴を有する。この融点は、有利には２００℃未満、またはさらに１００℃未満、またはさらに５０℃未満である。
【００５６】
衝撃は、適用可能なら、意図的にもたらされまたは意図的にもたらされたものではない、例えば酸化物の層１０で被覆される基板の上面４を経由して実行される。
【００５７】
沈殿物の形成を引き起こすこの衝撃は、必要とされている沈殿物を形成するために注入された原子を拡散させるために、同時のまたはその後の熱処理を伴うことができる。
【００５８】
沈殿物の層３およびフリーの表面４は、得られる将来の薄膜５の境界を区切り、この層３の下の基板の残部は、参照番号６によって示されている。この薄膜は、典型的には１ミクロンまたは１ミクロン未満または１／１０ミクロン未満の厚さを有している。
【００５９】
もちろん、図２の様々な層の間の寸法比率は、略図を解りやすくするために、一定の比率に縮小して示されていない。
【００６０】
図１において示された例において、基板は固体であり、すなわち、使用される自己支持部分（例えばウェハなど）の全体を形成する。後で述べるように、あるいは、この基板は、実際において異なっている材料の少なくとも２つの層（少なくとも１つの層は、基板を形成し、１つの層は支持体を形成する。）から形成された部分の中の単なる層（支持体で支持された）のみであり、本発明の実行のために必須のものは、沈殿物が、基板を形成するこの層の中に形成されることであり；基板は、好ましくは、この多層部分の最上の層（前に述べられた層１０などの非常に薄いカバー層が存在するのを除外しない。）である。
【００６１】
図２において、任意の支持基板７（強化材と呼ばれることもある。）は、将来の薄膜と緊密に接触させ；ここでは、支持基板は、イオン衝撃が起こった基板のフリーな表面４に、好ましくは、分子付着によって接着される。あるいは、この強化材は、当該技術に熟練している者に知られているあらゆる技術（例えば、化学蒸着など）によって将来の薄膜の上に被着によって製造することができる。この強化材は、出発の基板１と同じ材料（または、必須成分としてのこの材料と共に、例えば、強化材は、基板を構成する化学種の酸化物であることができる。）で製造することができる。また、強化材は、基板／強化材の組合せが、後の熱処理に適合していることを条件に、基板の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する材料から構成することもできる。実際のところ、最終的に得られた薄膜が、特にダメージなしに処理されるのに十分な厚さを有しているなら、この種の強化材については省略することができる。
【００６２】
図３において、層３を形成する沈殿物が、液体相にある温度で（適度な温度での熱処理を含むことができる。）、好ましくは、沈殿物の層のレベルで、分離応力が、ここでは応力集中が適用される。この局在化された応力の適用は、薄膜の寸法（典型的には、数百ミクロン、または数十ミクロン、または１ミクロンの）を与えて、基板の間の界面に面し、また沈殿物の層に面するブレードの先端１１によって得られる。あるいは、薄膜を分離することに関して、それ自体知られている牽引力および／または曲げ力および／または剪断力を適用することによって、機械的な応力を適用することができ、この分離応力の適用は、また、慎重に選択された出力および周波数の超音波および電磁波の適用の結果であってもよい。あるいは、分離応力は、化学的侵食、例えばその中に沈殿物の層が形成される基板の領域の応力がかかった状態を利用する選択的侵食によって生み出される。
【００６３】
固体相から液体相への沈殿物の移行は、単なる機械的および／または化学的応力の適用の結果であってもよい。さもなければ、温度上昇が、温度の均一な配布を達成し、すべての沈殿物が同じ状態にあることを確実にすることを目標にして、これらの応力の適用と同時であることができまたはこれらに先行することができる。
【００６４】
薄膜は、分離の時におよびこの時のみに沈殿物に相の変化（固体から液体へ）を引き起こさせるように、注入温度および接着温度と異なる温度で分離される。さらに、連続した相の変化（固体、次いで液体、次いで固体、次いで液体など）を引き起こすことができることにより、沈殿物による層３の脆弱化を増大させることができる。
【００６５】
しかし、沈殿物が、注入の終わりまたは接着の間に液体である場合、過度の応力が、これらの条件下（あまりにも低い応力、特にあまりにも低い機械的な応力で、分離が起こることを防止するために、適度な注入量を使用しなければならない。）で適用されないことを条件に、液体であることが、受け入れ不可能でないことは明白である。
【００６６】
沈殿物の層は、沈殿物が液体相にあるという事実によって脆弱化されるとすれば、機械的および／または化学的応力の局在化した適用により、２つの部分、すなわち、出発基板の残部６と、薄膜５が付着したまま残存する強化材７との間に空間８が出現すると共に、基板／強化材の結合体の分離を引き起こして、これらが完全に分離される。
【００６７】
次いで、薄膜のさらなる使用のために分離によって露出される薄膜の表面上に適切な表面状態を付与するために既知の方法で仕上げ処理を適用することができる。
【００６８】
この仕上げ処理は、例えば従来の機械的研磨を含み、これに続いて薄膜内に存在し得る何らかの構造的な欠陥をなおす、高温アニーリング処理が行われる。
【００６９】
基板および注入イオンの選択の様々な例が、適切な注入条件と共に次に明らかにされる。
【実施例１】
【００７０】
最初、例えば単結晶性のシリコン（多結晶性の基板もまた使用することができるが）のシリコンの基板に以下の条件：
＊  エネルギー      １００ｋｅＶ
＊  注入量          １０１５ｃｍ−２
の下でＧａ＋イオンを注入する。
【００７１】
この注入は、実質的に室温で実行される。
【００７２】
このようにして得られたガリウムピークの深さは、表面下７５ｎｍである（この値は、ＳＲＩＭ（Ｓｔｏｐｐｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｅ  ｏｆ  Ｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍａｔｔｅｒ）ソフトウェアを使用するシミュレーションによって正当であることが証明された。）。
【００７３】
次いで、この基板を、最初の基板と同じ材料、例えばここではシリコンで製造された支持基板に分子接着によって接着する。この緊密に接触させることは、実質的に室温で実行される。
【００７４】
次いで、このアセンブリに２つの基板間の界面の強化に貢献する１１００℃で１０秒間のアニーリング処理を施すと、ガリウムピークの深さに局在化するガリウムまたはＧａ（１−ｘ）Ｓｉｘタイプの沈殿物が見られる（前記文献参照）。これらの沈殿物は３０℃の閾値より上で液状であり、注入された基板をこれらの条件の下で脆弱化させる。
【００７５】
この閾値より高い温度で（例えば５０℃で）、すなわち、沈殿物が液体である温度で、例えば、最初の基板と強化材を形成する基板との間にブレードを挿入することによって機械的な応力を適用して、これらの分子結合した界面の位置ではなく、最初の基板中の液体の沈殿物のレベルで２つの基板を分離させ、このようにして、強化材（ここから支持体基板という用語で）の上に転移した最初の基板の薄膜が得られる。
【００７６】
分離は、沈殿物の層の位置で、これらの沈殿物の存在により、シリコンが応力を受けるという事実を利用する化学的な攻撃によっても得られた。応力を受ける、シリコンの好ましいエッチングのために、知られたＳＥＣＣＯ化学的エッチング技術を使用する。したがって、機械的な強制力の適用（実際には、沈殿物によって引き起こされる前段階の応力付加にさらに加えて）と組み合わせた、このようなエッチングが、分離を容易にする。
【００７７】
次いで、沈殿物の残部を排除し、良好な品質の表面状態を得るために、研磨タイプの仕上げ処理（特に、従来のもの、または化学的なもの、アニーリング）を施す。
【００７８】
次いで、気体状イオンの注入のために知られた技法を使用して、薄膜を処理することができる。
【００７９】
注入と分離との間にフリーな表面４の上にマイクロエレクトロニクスの構成部品の全部または部分を形成する工程が存在してもよい。
【実施例２】
【００８０】
例えば実施例１の出発基板と同じ特性を有するシリコンの基板に以下の条件（実質的に室温で）：
＊  エネルギー      １００ｋｅＶ
＊  注入量          １０１５ｃｍ−２
の下でＧａ＋イオンを注入する。
【００８１】
実施例１のように、これは、基板中の７５ｎｍの深さのガリウムピークに相当する。
【００８２】
次いで、１１００℃で１０秒間のアニーリング処理により、実施例１と同様に７５ｎｍの深さに局在化する、沈殿物を出現させる。
【００８３】
次いで、この基板を、支持基板に分子接着によって接着する（この接着がアニーリング処理の前に実行される実施例１とこの点が相違する。）。３０℃未満でこの接着を実行すると、沈殿物は固体のままである。
【００８４】
実施例１と同様に、２つの基板との間にブレードを挿入することによって、３０℃より高い温度で（例えば５０℃で）機械的な応力を適用し、最初の基板の中の沈殿物（液体状態である。）のレベルでアセンブリを破壊させる。
【００８５】
これにより、実施例１と同様に、支持基板の上に転移された薄膜が得られ、仕上げ処理（研磨、アニーリングなど）によって、沈殿物の残部を排除し、良質な表面を生成する。この薄膜を、実施例１と同様に、この使用を可能にする処理にかけることができる。
【実施例３】
【００８６】
実施例１（または実施例２）と同じ条件下でシリコンの基板にイオン注入し、次いで支持基板に接着させ、実施例１と同様に１１００℃で１０秒間アニーリングする。
【００８７】
次いで、沈殿物の融点近辺、すなわち２０℃（または室温）と４０℃との間の温度変化を伴う３０℃近辺での一連の温度サイクル（例えば約１０のこのようなサイクル）を適用し、これにより、沈殿物は、固体相から液体相およびこの逆を周期的に通過し、容積を変化させ（ガリウムは、固体状態よりも液体状態が、密度が高い。）、これが、沈殿物が集中している基板の層の劣化および脆弱化を増大させる。
【００８８】
次いで、先の実施例と同様に、３０℃より高い例えば５０℃近くで機械的な応力をかけ、液体の沈殿物のレベルで、アセンブリを破壊させる。しかし、これに必要な機械的な応力は、一連の温度サイクルによって引き起こされた補足的な劣化のために、実施例１および実施例２よりも低く、先の実施例と同じ応力を適用すると、さらに急速に破壊を引き起こす。
【００８９】
仕上げの観点から、次いでこのようにして得られた薄膜の使用の観点から、前と同じ処理が施される。
【実施例４】
【００９０】
窒化ガリウムＧａＮで製造された基板（例えばウルツ鉱層の）に以下の条件（実質的に室温で）：
＊  エネルギー      ５０ｋｅＶ
＊  注入量          ５．１０１６ｃｍ−２
の下でＧａ＋イオンを注入する。
【００９１】
このようにして注入表面下２４ｎｍの深さ（ＳＲＩＭシミュレーションによることを含む。）に局在化した、固体ガリウムの沈殿物（ＤＨＡＲＡ他による前述の文献を参照）が得られる。
【００９２】
また、窒素は、気体であるとすると、この気体で満たされたミクロ空洞も存在する。
【００９３】
実際、同じ種類および実質的に同じ深さのさらに多い量の沈殿物が必要とされるなら、より多い注入量を使用することができる。
【００９４】
次いで、ＧａＮ基板を、例えばサファイア基板などの支持基板に分子接着によって接着させ、接着に含まれる工程の温度を、沈殿物が接着操作を通して固体を維持するように３０℃未満に保持する。
【００９５】
次いで、３０℃より高い温度で（例えば５０℃で）の工程を含む熱処理をアセンブリに適用し、沈殿物の相における変化（液体になる。）を引き起こし、沈殿物が集中する層のレベルで基板を脆弱化させる。
【００９６】
３０℃より高い温度で、先の実施例と同様にブレードを挿入することによって機械的な応力を適用し、液体の沈殿物が集中しているレベルで２つの基板を分離させる。
【００９７】
ＧａＮの薄膜が、このようにして得られ、次いで、すべての適切な仕上げおよび使用の処理にかけることができる。
【実施例５】
【００９８】
数ミクロンの厚さのＧａＮ層を支持するサファイア支持基板（あるいは、この材料はＧａＮ以外であり得る。）から形成された部分から出発し、前述の説明のようにして、ＧａＮ層の基板をここに形成する。例えば先の実施例のデータを使用して、衝撃によって（熱処理によって支援され、または支援されずに）、この層中に沈殿物を形成後、数百ミクロンを超えるＧａＮのエピタキシャル再成長（典型的には、８００℃と１１００℃との間の温度で実行される。）をこれに続いて実行する。沈殿物は、エピタキシャル法の温度で液状である。温度が下がるにつれて、支持基板の材料（ここでは、サファイア）とエピタキシャル成長材料との間の熱膨張係数における相違のために（構造のレベルで応力を引き起こす。）、沈殿物（まだ液体状態）のレベルで破壊が起こり得る（適用可能なら、外部の機械的な応力の適用を組み合わせて）。この破壊後に、エピタキシャル成長した材料および沈殿物の領域の上に位置する出発基板の部分から形成される固体のＧａＮ基板が得られる。
【００９９】
この例は、高融点を有する化学種の導入においてあり得る利益を示している。
【０１００】
本発明においては、他の材料のペアも使用することができる。このようにイオン注入にかけることができる原子の様々な例を、これらの融点［要求されるものによって、低い融点を有する元素が推奨され得る（典型的に約２００℃未満）または反対により高い融点を有する元素が推奨され得る。］と共に（ガリウムを含む。）示す。
【０１０１】
水銀              −３８．８７℃
セシウム          ２８．５℃
ガリウム          ２９．８℃
ルビジウム        ３８．８９℃
リン              ４４．２℃（非金属）
カリウム          ６３．２５℃
ナトリウム        ９７．８℃
硫黄              １１９℃（非金属）
インジウム        １５６．６℃
リチウム          １８０．５℃
錫                ２３１．９℃
タリウム          ３０３．５℃
亜鉛              ４１９．５℃
テルル            ４５０℃
マグネシウム      ６４９℃
アルミニウム      ６６０．４℃
セリウム          ７９９℃
カルシウム        ８３９℃
ゲルマニウム      ９３７．４℃（非金属）
銀                ９６１．９℃
【０１０２】
これらの原子は、特に、バルクまたは非バルクの、結晶性または非結晶性の、半導体または非半導体基板の中に、シリコンまたはシリコン系材料（例えば酸化ケイ素、炭化ケイ素、または窒化ケイ素など）の中に、マイクロエレクトロニクスにおいて使用される他の材料（ＧａＮ−前を参照、ＧａＡｓ、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ダイヤモンド、サファイア、特に、ゲルマニウムおよびゲルマニウムとケイ素との合金を参照）の中に、第ＩＩＩ−Ｖ族、第ＩＩＩ族−Ｎまたは第ＩＩ−ＶＩ族からの材料の中でさえイオン注入することができる。
【０１０３】
これら自体知られている様々な処理については、強化材と緊密に接触させる前に、基板のフリーな表面上にマイクロエレクトロニクスの構成部品の部分またはすべてを製造する目的で、図１から３に関して記載された方法の工程の間に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】イオン衝撃にかけられ、内部に、含有物または沈殿物の層が形成されている基板を示す図である。
【図２】強化材に接着した後に注入され、脆弱化された基板を示す図である。
【図３】沈殿物が液体である温度で、分離応力適用（機械的な応力の形で）後の図２からのアセンブリを示す図である。
【図１】
2009531845.tif 000003
【図２】
2009531845.tif 000004
【図３】
2009531845.tif 000005
【国際調査報告】
2009531845.tif 000006
2009531845.tif 000007
2009531845.tif 000008
2009531845.tif 000009
2009531845.tif 000010
2009531845.tif 000011