(57)【要約】  本発明は、平板型の構造物を製造する方法と、この方法で製造された平板型の構造物に関し、特にシリコンによるものに関する。発明にかかる構造物は、少なくとも１つの基板（２）と、上部層（３）と、基板と上部層の間に配された少なくとも１つの中間層（４）を有する。上記中間層（４）は、基板の物質の原子又は分子とは異なる外因性分子又は原子が配列された少なくとも１つの基本物質を有している。本発明によれば、中間層（４）が可塑的に変形可能であり、選択された基本物質内の選択された外因性分子又は原子の存在により、中間層内で微小バブル又は微小空隙部（７）の不可逆的生成を引き起こすような熱処理が平板に対して行われる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基板（２）と、上部層（３）と、前記基板と前記上部層の間に挟まれ少なくとも１つの中間層（４）とによって構成される平板型の構造物を製造する方法であって、基本物質の原子又は分子とは異なる外因性原子又は分子と呼ばれる原子又は分子を含む少なくとも１つの基本物質によって構成される中間層（４）を選び、前記構造物（１）に熱処理を加えることによって、前記熱処理の温度範囲内で、中間層が可塑的に変形可能となり、選ばれた基本物質中に、選ばれた外因性原子又は分子が存在するために、中間層内に微小バブル又は微小空隙部（７）が不可逆的に形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
熱処理によって前記微小バブル又は前記微小空隙部（７）が形成され、これによって前記中間層が弱められることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
熱処理によって前記中間層が破断し、その結果、基板と上部層が分離することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記構造物中の前記基板と前記上部層を分離する方法であって、前記基板（２）と前記上部層（３）の間に力を加えることによって、前記微小バブル又は微小空隙部（７）の存在によって、基板と上部層の間の中間層を破断することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
構造物中の基板と上部層を分離する方法であって、構造物の中間層（４）に化学的作用を加えて、基板と上部層の間の前記中間層を少なくとも部分的に除去することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記基板（２）及び前記上部層（３）が単結晶シリコンで形成され、前記中間層（４）がドーピングされたシリカで形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
シリコンウェーハを製造する方法であって、
・シリコンで形成される基板（２）と、シリコンで形成される上部層（３）と、誘電性中間層（４）とで構成される構造物（１）であって、基本物質の原子又は分子とは異なる外因性原子又は分子と呼ばれる原子又は分子を含む少なくとも１つの基本物質を製造する段階と、
・前記構造物に熱処理を加えて、前記熱処理の温度範囲内で、前記中間層が可塑的に変形可能となり、選ばれた基本物質内に選ばれた外因性原子又は分子が存在することによって、前記中間層（４）内に微小バブル又は微小空隙部（７）が不可逆的に形成される段階と、
によって構成されることを特徴とする方法。
【請求項８】
基本物質がシリカで形成され、外因性原子がリン又はホウ素であり、リン珪酸塩ガラス（ＰＳＧ）又はホウ素リン珪酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）の中間層が形成されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
リンの濃度が、６％〜１４％の範囲内にあることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ホウ素の濃度が、０％〜４％の範囲内にあることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記熱処理が、９００℃〜１２００℃の温度範囲で行われることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記熱処理の前に、前記基板（２）上又は前記上部層（３）上に前記中間層（４）を形成し、前記上部層又は前記基板を分子ウェーハ結合によって前記中間層（４）に付着することを特徴とする請求項７から１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記中間層（４）の側で、前記基板と前記上部層がそれぞれ熱酸化ケイ素（５、６）を含むことを特徴とする請求項７から１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
前記構造物（１）に力を加えることによって、前記中間層が破断し、前記微小バブル又は微小空隙部（７）の存在によって前記基板と前記上部層を分離し、前記基板（２）により構成される前記ウェーハ及び／又は前記上部層（３）により構成されるウェーハが得られることを特徴とする請求項７から１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記構造物（１）の前記中間層（４）に化学的作用を加えて、前記微小バブル又は微小空隙部（７）の存在によって前記基板と上部層を分離し、前記基板（２）により構成される前記ウェーハ及び／又は上部層（３）により構成されるウェーハが得られることを特徴とする請求項７から１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
前記中間層（４）の側面で、前記基板（２）及び／又は前記上部層（３）に突出（８）を形成することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記中間層（４）の側面へと延びる直線状の突出部（８）を形成することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記微小バブル又は前記微小空隙部（７）のうちの少なくともいくつかが開放状態であり、少なくともその一部がチャネル（通路）を形成していることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
前記上部層（３）及び／又は前記基板（２）の厚さを低減させる補足的段階を含むことを特徴とする請求項１から１８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２０】
電子集積回路及び／又は光電子集積回路を製造するために絶縁（Ｓ．Ｏ．Ｉ）板状にシリコンを形成することを特徴とする請求項１から１９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの基板（２）と、上部層（３）と、基板と上部層の間に挟まれた少なくとも１つの中間層（４）とによって構成される平板型の構造物であって、基本物質の原子又は分子とは異なる外因性原子又は分子と呼ばれる原子又は分子を含む少なくとも１つの基本物質によって構成される中間層（４）を選び、前記構造物（１）に熱処理を加えることによって、前記熱処理の作用により、前記中間層が可塑的に変形可能となり、選ばれた基本物質中に、選ばれた外因性原子又は分子が存在するために、前記中間層内に微小バブル又は微小空隙部（７）が不可逆的に形成されることを特徴とする構造物。
【請求項２２】
前記基板（２）及び前記上部層（３）が単結晶シリコンで形成され、前記中間層（４）がドーピングされたシリカで形成されることを特徴とする請求項２１に記載の構造物。
【請求項２３】
前記基本物質がシリカで形成され、前記外因性原子がリン又はホウ素であり、リン珪酸塩ガラス（ＰＳＧ）又はホウ素リン珪酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）の中間層が形成されることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の構造物。
【請求項２４】
リンの濃度が、８％〜１４％の範囲内にあることを特徴とする請求項２３に記載の構造物。
【請求項２５】
ホウ素の濃度が、０％〜４％の範囲内にあることを特徴とする請求項２３に記載の構造物。
【請求項２６】
前記基板及び／又は前記上部層が、前記中間層（４）内に突出する部分（８）を含むことを特徴とする請求項２１から２５のいずれか１つに記載の構造物。
【請求項２７】
前記突出部（８）が直線状であり、側面へと延びていることを特徴とする請求項２６に記載の構造物。
【請求項２８】
前記微小バブル又は微小空隙部（７）のうちの少なくともいくつかが開放状態であり、少なくともその一部がチャネル（通路）を形成していることを特徴とする請求項２１から２７のいずれか１つに記載の構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層板製造の分野、また薄型ウェーハの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロテクノロジーの分野、特に超小型電子技術（マイクロエレクトロニクス）及び光電子技術の分野では、絶縁層に結合したシリコンウェーハを用いるのが普通であり、さらに詳しくは、シリコンで形成された基板と、シリコンで形成された上部層の間に挟まれた絶縁層により構成される構造物が用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、現在の技術と構造物を改良し、これによって性能を向上させ、応用分野を広げることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様では、本発明は、少なくとも１つの基板と、１つの上部層と、前記基板と前期上部層の間に挟まれ少なくとも１つの中間層とによって構成される平板型の構造物を製造する方法に関する。
本発明によれば、前記方法は基本物質の原子又は分子とは異なる外因性原子又は分子と呼ばれる原子又は分子を含む少なくとも１つの基本物質で構成される中間層を選び、前記構造物に熱処理を加えることによって、前記熱処理の温度範囲内で、中間層が可塑的に変形可能となり、選ばれた基本物質中に、選ばれた外因性原子又は分子が存在するために、中間層内に微小バブル又は微小空隙部が不可逆的に形成される方法により構成される。
【０００５】
本発明によれば、熱処理によって前記微小バブル又は前記微小空隙部が形成され、これによって前記中間層が弱められることが好ましい。
【０００６】
本発明によれば、熱処理によって前記中間層が破断し、その結果、基板と上部層が分離することが好ましい。
【０００７】
本発明はまた、上記の方法により得られた構造物中で前記基板と前記上部層を分離する方法を提供する。
本発明の１つの変形例では、前記分離方法は、前記基板と前記上部層の間に力を加えることによって、前記微小バブル又は微小空隙部の存在によって基板と上部層の間の中間層を破断する方法が提供される。
【０００８】
本発明の、さらにもう１つの変形例では前記分離方法では中間層に化学的作用を加えて前記微小バブル又は微小空隙部の存在によって基板と上部層の間で中間層を破断する方法が提供される。
【０００９】
本発明によれば、前記基板と前記上部層が単結晶シリコンで形成され、前記中間層がドーピングされたシリカで形成されると有利である。
【００１０】
本発明はまた、シリコンで形成された基板と、シリコンで形成された上部層と、誘電体の中間層とで構成された平板型の構造物からなるシリコンウェーハを製造する方法であって、基本物質の原子又は分子とは異なる外因性原子又は分子と呼ばれる原子又は分子を含む少なくとも１つの基本物質によって構成される中間層を選び、前記構造物に熱処理を加えて、前記熱処理の温度範囲内で、中間層が可塑的に変形可能となり、選ばれた基本物質内に、選ばれた外因性原子又は分子が存在することによって、前記中間層内に微小バブル又は微小空隙部が不可逆的に形成されることを特徴とする方法に関するものである。
【００１１】
本発明によれば、前記基本物質がシリカで形成され、外因性原子がリン又はホウ素であり、リン珪酸塩ガラス（ＰＳＧ）又はホウ素リン珪酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）の中間層が形成されることが好ましい。
本発明によれば、リンの濃度が、６％〜１４％の範囲内にあることが有利である。
本発明によれば、ホウ素の濃度が、０％〜４％の範囲内にあることが有利である。
【００１２】
本発明によれば、熱処理が、９００℃〜１２００℃の温度範囲で行われることが有利である。
本発明によれば、前記熱処理の前に、前記基板上又は前記上部層上に前記中間層を形成し、前記上部層又は前記基板を分子ウェーハ結合によって前記中間層に付着することが有利である。
本発明によれば、基板の厚さを低減させるための補足的段階を含むと有利である。
本発明によれば、前記中間層の側面で、基板と上部層がそれぞれ熱酸化ケイ素を含むと有利である。
【００１３】
本発明の１つの変形例によれば、前記微小バブル又は微小空隙部の存在によって前記基板と前記上部層を分離し、前記基板により構成されるウェーハ及び／又は上前記部層により構成されるウェーハが得られるようにすると有利である。
【００１４】
本発明の１つの変形例によれば、前記構造物の前記中間層に化学的作用を加えて、前記微小バブル又は微小空隙部の存在によって基板と上部層を分離し、前記基板により構成されるシリコンウェーハと上部層により構成されるシリコンウェーハを得ると有利である。
【００１５】
本発明によれば、前記中間層の側面で、基板及び／又は前記上部層に突出部を形成すると有利である。
本発明によれば、前記中間層の側面へと延びる直線状の突出部を形成すると有利である。
本発明によれば、前記微小バブル又は微小空隙部のうちの少なくともいくつかが開放状態であり、少なくともその一部がチャネル（通路）を形成していると有利である。
本発明はまた、電子集積回路及び／又は光電子集積回路を製造するために絶縁（Ｓ．Ｏ．Ｉ）板状にシリコンを形成する方法の応用に関するものである。
【００１６】
本発明はまた、少なくとも１つの基板と、１つの上部層と、基板と上部層の間に挟まれた少なくとも１つの中間層とによって構成される平板型の構造物に関するものである。
本発明によれば、前記基本物質が、基本物質の原子又は分子とは異なる外因性原子又は分子と呼ばれる原子又は分子を含む少なくとも１つの基本物質によって構成され、前記構造物に熱処理を加えることによって、前記熱処理の作用により中間層が可塑的に変形可能となり、選ばれた基本物質中に、選ばれた外因性原子又は分子が存在するために、前記中間層内に微小バブル又は微小空隙部が不可逆的に形成されることを特徴とする構造物が提供される。
【００１７】
本発明によれば、前記基板及び前記上部層が単結晶シリコンで形成され、前記中間層がドーピングされたシリカで形成されると有利である。
【００１８】
本発明によれば、前記基本物質がシリカで形成され、外因性原子がリン又はホウ素であり、リン珪酸塩ガラス（ＰＳＧ）又はホウ素リン珪酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）の中間層が形成されると有利である。
本発明によれば、リンの濃度が、８％〜１４％の範囲内にあることが好ましい。
本発明によれば、ホウ素の濃度が、０％〜４％の範囲内にあることが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、基板及び／又は上部層が、前記中間層内に突出する部分を含むことが好ましい。
本発明によれば、中間層の側面へと延びている直線状の突出部を形成することが好ましい。
本発明によれば、前記微小バブル又は微小空隙部のうちの少なくともいくつかが開放状態であり、少なくともその一部がチャネル（通路）を形成していることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、添付図面に示された非限定的実施例に関連して述べた構造物及び構造物の製造方法を検討することにより、より良く理解されるであろう。
【００２１】
図１は、例えば、直径が約２００ｍｍの平板の形の構造物１を示している。
【００２２】
この構造物はウェーハの形をした基板２と、ウェーハの形をした上部層３と、基板２と上部層３の間にある中間層４とにより構成されている。
【００２３】
一般に、中間層４は、基本物質の原子又は分子とは異なる外因性原子又は分子と呼ばれる原子又は分子を含む少なくとも１つの基本物質で形成され、適当な熱処理が構造物１に加えられると、特に気相状態の微小バブル又は微小空隙部が不可逆的に形成され、前記中間層４が変形してスポンジ状となり、相互関係から見て厚さが増大しやすくなる。
【００２４】
構造物の実施例の１つの例について、図２を参照しながら説明する。
基板２は、厚さが数百ミクロン、例えば、５００〜１０００ミクロンの範囲の単結晶シリコンによって構成されている。
【００２５】
選択により、また好ましくは、基板２の片面には熱酸化ケイ素の膜５が形成されることが望ましい。
この膜５は、酸化炉の中で、９５０℃〜１１００℃の温度範囲で形成することができ、厚さは約０．５ミクロンとすることができる。
【００２６】
次に、リン及び／又はホウ素を高い割合で含み、又はこれをドープしたシリコン層を上部層３の酸化面５上に形成して、リン珪酸塩ガラス（ＰＳＧ）又はホウ素リン珪酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）型の物質で構成される中間層４を得る。
例えば、中間層４を構成する物質中でのリンの割合を６〜１４％とすることができる。このような析出物は、ＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ又はＰＥＣＶＤ型の蒸着装置により既知の技術を用いて作り出すことができる。
このように構成した中間層４の厚さは、５ミクロンの範囲とすることができる。
【００２７】
選択により、また好ましくは中間層４の表面には化学的洗浄処理、例えば、公知の技術であるＲＣＡ型化学的洗浄を行うことが好ましい。
選択により、また好ましくは、洗浄処理の前又は後に、中間層４に化学機械的研磨（ＣＭＰ）作業を行うことが好ましい。
【００２８】
同じように、上部層３は、選択により、熱酸化ケイ素の膜６を有するシリコンウェーハにより構成することができ、これは選択により、ＲＣＡ化学的洗浄処理を、また化学機械的研磨（ＣＭＰ）を行うことができる。
また同様に、上部層３の酸化面６に中間層４を形成することができる。
【００２９】
そのあと、上部層３の酸化面６を中間層４に接触させることによって、基板２と上部層３を組立てて分子ウェーハ結合を得る。これは選択的には、力を加えることにより行い、また好ましくは、基板２と上部層３の間に点支承力を加えて行う。
【００３０】
選択により、界面結合エネルギーを増大させるために、中間層４の変形を起こさないように、すなわち、後で述べるように微小バブルや微小空隙部を生じないように、組立てた構造物１に圧密熱処理を加える。
このようにして構造物が得られ、これは、シリコンで形成された基板と、シリコンで形成された上層部３が電気絶縁材料でできた中間層４で分離された状態となっている。
【００３１】
図３を見ると、上部層３の厚さは基板２の厚さよりもはるかに小さく、１ミクロン以下から数十ミクロンの範囲内にある。
このような薄い基板３は、当初は図２に関して述べたような構造物１を作るのに用いることができる。
【００３２】
しかし、１つの変形例では、薄い上部層３は、当初、図２に関して述べたような構造物１を作るのに用いた厚い上部層３を厚さを薄くすることによって得られる。このような厚さの低減は、既知の研磨、化学反応による作用、又は化学機械的研磨によって行うことができ、また開裂技術（例えば、既知の方法であるスマート・カット法）によって、上に述べた分子ウェーハ結合を行う前に上部層３に５Ｅ１６Ｃｍ−２の用量で陽子をイオン注入することによって実施することができる。
また、基板２の厚さを低減させる作業も行うことができる。
【００３３】
図４で明らかなように、構造物１には、炉の中で、例えば９００℃〜１１００℃の温度範囲で熱処理を行うことができる。
上記のような選ばれた材質に関しては、選ばれた温度範囲で熱処理を行うと、中間層４は可塑的に変形可能となり、中間層中の微小バブル又は微小空隙部７により構成される気相が不可逆的に形成され、その結果、前記中間層の厚さが増大する。
微小バブル又は微小空隙部７の分量と体積は、中間層４の組成及び構造物１に加えられる熱処理の条件によって左右される。
例えば、５ミクロンから開始して、熱処理後には、中間層の厚さは１５〜２０ミクロンとなる。
【００３４】
図５で明らかなように、微小バブル又は微小空隙部７は、基板２及び／又は上部層３の面側に開いており、さらに互いに開いて、中間層４の側端に対して開いたチャネル（通路）を形成している。
【００３５】
図６に見られるように、例えばエッチングによって、基板２及び／又は上部層３に突出部８（好ましくは、直線状）を形成し、この突出部８が長方形のノッチ（切込み部）を形成するようにすると有利である。この処置によって微小バブル又は微小空隙部７は互いに連通してチャネルを形成する。
【００３６】
中間層４内に微小バブル又は微小空隙部７を含む上記の構造物１には多くの用途がある。
これは、電気絶縁体を構成する中間層４を挟んで（経由して）厚い基板２上に取付けられたシリコン上部層３上に電子又は光電子集積回路を形成するのに用いることができ、上部層３により構成される表面層と基板により構成される支持層の間のキャパシタンス（静電容量）は、微小バブル又は微小空隙部７が存在するため、特に低くなる。
【００３７】
さらにもう１つの応用例では、微小バブル又は微小空隙部７によって中間層４内に選択的に、しかし意図的に形成されたチャネルを通じて、基板２と上部層３の間に冷却液を循環させることによって構造物を冷却することができる。
【００３８】
さらに有利なもう１つの応用例では、微小バブル又は微小空隙部７を含む構造物１を剥離構造物とすることができる。これは中間層４内に微小バブル又は微小空隙部７が存在することによって、この層の物理的又は化学的強度が弱まるからである。
既知の手段によって、基板２と上部層３の間に力を加えることによって、また例えば、基板２と上部層３の間に細い刃や高圧の水のジェット流を加えることによって、中間層４が破断し、ウェーハを構成する基板２とウェーハを構成する上部層３が、微小バブル又は微小空隙部７の間にある中間層４の材質が破断することにより分離する。
【００３９】
また例えば、フッ化水素酸溶液を用いると、これは、微小バブル又は微小空隙部７が存在するため、基板２と上部層３の間を容易に進むことができるので、中間層４をその側面から化学的作用を加えることができる。
したがって、図３を参照して説明した構造物１から開始して、薄い上部層３によって構成される薄いシリコンウェーハを製造することができる。
【００４０】
こうして得られた薄いシリコンウェーハ３は、例えばプラスチック製の最終的作用支持体に、その面の１つ又はそれ以上を固定することによって、可撓性の電子及び／又は光電子回路を形成することができる。
【００４１】
本発明は、上記の例に限定されない。添付の特許請求の範囲に規定された発明の範囲から逸脱することなしに実施にあたって変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】当初の状態における、本発明による構造物の断面を示す図である。
【図２】製造中の図１の構造物の分解断面図である。
【図３】その後の製造段階における、図１の構造物の断面を示す図である。
【図４】２次的製造状態における図１の構造物の断面を示す図である。
【図５】２次的製造状態における図１の構造物の断面を示す図である。
【図６】図１の構造物の変形例を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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2007507872.tif 000010
2007507872.tif 000011
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