(57)【要約】シリコン基板を注入された水素イオンによって画定される領域で分離させるための製法で、シリコン基板に水素イオンを注入すること、シリコン基板を支持基板に重ねること、シリコン基板及び支持基板にフラッシュアニール加熱処理を加えることを含んでいる。【課題】ＳＯＩ構造を破損せず、生産時間が長くかからない、ＳＯＩウエハを作製するより良い方法を提供する。【解決手段】フラッシュアニールアセンブリ２１４は、ＳＯＩ構造２１２に近接して配置され、フラッシュアニールアセンブリ２１４から放出された放射エネルギー２１６が、ＳＯＩ構造２１２の水素イオン注入２０６のみを加熱し、シリコン基板２００を分離させ、所望のＳＯＩウエハを作り出す。フラッシュアニールによる選択的な加熱は、ＳＯＩウエハのバルクを実質上加熱しないためＳＯＩウエハを破損せず、生産が可能な時間を増加させる。【選択図】図２Ｄ
2007525018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＯＩ構造を形成するための方法であって、
シリコン基板及び支持基板を提供し、
不純物を前記シリコン基板の第１の深さに注入し、
前記シリコン基板を前記支持基板に結合し、
前記支持基板を放射エネルギーで概ね瞬間的にフラッシュし、その放射エネルギーが前記支持基板の表面に衝当し、前記支持基板を通過して、前記シリコン基板の第１の深さをアニーリング温度まで加熱するように構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記放射エネルギーが、高輝度ランプを有する放射エネルギー源により発生させることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【請求項３】
前記高輝度ランプが、キセノンアークランプを有することを特徴とする請求項２に記載の放射エネルギー。
【請求項４】
前記支持基板が、石英を含むことを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【請求項５】
前記放射エネルギーが、約０．５Ｊ／ｃｍ２から約１００Ｊ／ｃｍ２の平均パワーを有することを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【請求項６】
前記第１の深さが、前記シリコン基板の表面下の１０ｎｍから約１ｍｍの間で、前記シリコン基板の一部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【請求項７】
前記アニーリング温度が、約５００度から１４００度の間であることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【請求項８】
前記概ね瞬間的な時間の長さが、約１ナノ秒から約１０秒の間であることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【請求項９】
ＳＯＩ構造を形成するための方法であって、
第１の基板と第２の基板を提供し、
前記第１の基板にＳｉＯ２膜を有し、
不純物を、前記ＳｉＯ２膜を通過して、前記第１の基板の第１の深さに注入し、
前記第１の基板を前記第２の基板に結合し、その間に前記ＳｉＯ２膜が配置されるようにし、
前記第１の深さをアニーリング温度まで加熱するべく、前記第１の深さをフラッシュするように構成されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記フラッシュが、概ね瞬間的に高輝度ランプを点灯させることを含むことを特徴とする請求項９に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【請求項１１】
前記概ね瞬間的な時間の長さが、約１ナノ秒から約１０秒の間であることを特徴とする請求項１０に記載のフラッシュ。
【請求項１２】
前記第２の基板が、石英を含むことを特徴とする請求項９に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【請求項１３】
前記第２の基板が、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＮ、及びＡｌ２Ｏ３を含むことを特徴とする請求項９に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【請求項１４】
前記第１の深さが、前記シリコン基板の表面下の１０ｎｍから約１ｍｍの間で、前記第１の基板の一部分を含むことを特徴とする請求項９に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【請求項１５】
前記アニーリング温度が、約５００度から１４００度の間であることを特徴とする請求項９に記載のＳＯＩ構造を形成するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ね半導体製造装置に関し、さらに詳しくはＳＯＩ構造に対して半導体素子を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁膜上シリコン（ＳＯＩ）構造は、電気を絶縁する酸化ケイ素膜上に、シリコンアクティブ層を有している。ＳＯＩウエハの作製は、研磨を施したバルクウエハの作製から電子部品の作製までの途中経過を表している。
【０００３】
半導体製造業者は、通常のシリコンウエハに用いるのと同じ製法で、ＳＯＩウエハの一番上の層に集積回路（ＩＣまたはチップ）を作製できる。埋め込み絶縁膜は、ＳＯＩから作られる集積回路を著しく高速に動作させることを可能にし、更に電気的な損失を低減させる。その結果、性能は向上し、消費電力は減少する。
【０００４】
シリコン基板表面の酸化膜の形成に関して、多数の方法が提供されている。そのような方法の１つで、水素イオン分離方法として既知の方法が、図１Ａから図１Ｆを用いて以下に記載される。
【０００５】
図１Ａ及び図１Ｂに図示されるように、シリコン基板１００と支持基板１０２が提供される。酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜１０４は、成長させるかまたは別な方法でシリコン基板１００に形成され、絶縁膜を作り出す。通常ＳｉＯ２膜１０４は、ＳＯＩ基板に素子を作製するのに必要な厚みを有するように形成される。
【０００６】
図１Ｃは、ＳｉＯ２膜１０４を通過してシリコン基板１００に進入する水素注入１０６を図示している。注入された水素イオンは、シリコン結晶内のシリコン原子同士の結合を破壊し、シリコン原子が非結合にされた帯域の境をなす。
【０００７】
図１Ｄに図示されるように、作製の次の段階では、シリコン基板１００が上下反転され、支持基板１０２の上に置かれ、水素注入１０６に近接したシリコン基板１００の表面が支持基板１０２と直接接触する。その後、シリコン基板１００及び支持基板１０２は接触面で結合され、連成構造物１０８を形成する。ひとたび連成構造物１０８が完成されると、約３００度から約８００度の範囲で比較的低温な加熱処理に晒される。
【０００８】
温度が上昇するにつれて、水素注入１０６は、水素注入１０６の深さによって画定される、シリコン基板１００の表面と平行な面に凝集される。図１Ｅで図示されるように、支持基板１０２が、ＳｉＯ２膜１０４が間に挟まれるようにシリコン基板１００と密接してから、１つには支持基板１０２及びＳｉＯ２膜１０４の異なる熱膨張係数に起因する変形応力が原因で、１つには水素注入１０６の凝集が原因で、シリコン基板１００が２つのピースに分離される。シリコン基板１００の分離において、分離された一方のピースはシリコン基板１００のままであり、もう一方のピース１０９は、ＳｉＯ２膜を間に有して支持基板１０２に結合されたままである。その分離されたピースはＳＯＩのアクティブ層１１０として機能する。
【０００９】
図１Ｆに図示されるように、完成されたＳＯＩ基板１１２は、ＳＯＩのアクティブ層１１０を有し、比較的高い温度、具体的には約１０００度以上で第２の加熱処理に晒されることがある。第２の加熱処理は、有効な結合力が支持基板１０２及びＳｉＯ２膜１０４の間に加えられることを、確実になすために提供される。
【００１０】
不利なことに、支持基板１０２及びＳｉＯ２膜１０４の熱膨張係数が異なることに起因する変形応力は、ＳＯＩ構造に圧力をかけることが出来、その構造を壊し、粉砕し、すなわち使用不可能となる。
【００１１】
加熱処理を行う時間の増加は、圧力による副作用を低減するのに役立つかもしれない。しかしながら、加熱処理の時間は、すでに過大なものとなっている。例えば、ＳｉＯ２膜を有する基板と支持基板が結合された構造物が、８００度で加熱処理される時、加熱処理は約１０分続く。加熱処理が３００度で行われる時、加熱処理時間は約２４時間に延びる。
【００１２】
支持基板がシリコン基板以外の材料、例えば、シリコン・オン・クオーツ（ＳＯＱ）基板またはその他のシリコン・オン・フォーリン（ＳＯＦ）基板で作られている時、加熱処理温度を低くする必要性が増す。なぜなら、異なった材料の熱膨張係数の違いによる影響が、更に顕著になるからである。
【００１３】
ＳＯＩ構造を破損せず、また生産時間が長くない、様々な種類の支持基板を有するＳＯＩ構造を加熱処理するための方法が求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ＳＯＱ及びＳＯＦウエハを含むＳＯＩウエハを作製する方法を提供する。ウエハを、より少ない破損かつ、より短い生産時間で作製し得るため、生産数量の増加を達成し得る。
【００１５】
本発明は、シリコン基板に水素イオンを注入し、シリコン基板を支持基板に重ね、高輝度なエネルギーを支持基板の水素注入領域に加えることを含む製法を提供し、注入された水素イオンによって画定される平面において、シリコン基板と支持基板を分離させる。
【００１６】
本発明による最終的に得られるエネルギーは高輝度で提供され、注入された水素イオンによって画定される領域を分離させる所望の温度まで加熱するのに、わずかな露出時間を必要とする。「フラッシュ」アニールプロセスと呼ばれる加熱処理が、最終的に得られるエネルギーを提供するエネルギー源を用いて、ＳＯＩウエハから見た時、概ね不均一が無い状態に成し遂げられる。有利なことに、最終的に得られるエネルギーが支持基板に行き渡るべく、支持基板表面上に均一に配置され得り、結合されたシリコン基板表面のアクティブ層だけを加熱する。なぜならば、最終的に得られるエネルギーは基板の幅に渡って均一であり、加熱する部分が著しく重ならないからである。
【００１７】
典型的なＳＯＩウエハの加熱処理は、ＳＯＩウエハのバルク全体の加熱が必要であった。シリコン基板に注入された水素イオンによって画定される領域を主とする選択的な加熱は、基板材料の熱膨張係数が一致していないことに起因する圧力を生じることなく、水素注入を凝集させることを可能にし、従って、ＳＯＩウエハを破損させないことを可能にする。フラッシュアニールプロセスは概ね瞬時なので、生産が可能な時間は更に増加される。
【００１８】
有利なことに、ＳＯＩウエハのバルクが実質上加熱されないので、本発明は異なった熱膨張係数を有する材料を使用することに関して心配する必要がない。従って、様々な種類の支持基板、例えば、石英、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＮ、Ａｌ２Ｏ３及びその他の異なる材料の基板等が使われて良い。
【００１９】
本発明の、これら及び別の特徴及び利点は、以下の実施態様の詳細な説明と付随の図面によって、より明確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本明細書では、用語「フラッシュ」は、当業者であれば通常理解可能である意味合いで用いられている。この定義でフラッシュとは、約１ナノ秒から約１０秒の持続時間で、突然にすなわち瞬時に（または瞬間爆発的に）光を放つことを意味する。
【００２１】
半導体ウエハの一部であるアクティブ層は、半導体製造業界では、トランジスター、ダイオード、抵抗、及びキャパシタのような半導体素子が形成されるウエハの一部として既知である。例えば図３において、アクティブ層３０２は、深さαだけウエハの面３０４より下側に延在している。以下の数値に限定されないが、深さαは概ね０．０５μｍから１ｍｍの間である。しかしながら、これらの数値は製法及び素子の特徴によって変化することがある。
【００２２】
図２Ａから図２Ｄは、本発明の実施態様によるウエハ作製方法の、各段階を説明する簡略断面図である。図２Ａに図示されるように、２つの基板、シリコン基板２００及び支持基板２０２が提供される。シリコン基板２００は、様々な種類のシリコン基板で良く、酸素を含有する基板も含んでいる。シリコン基板２００は、フロート・ゾーン（ＦＺ）法及びチョクラルスキー（ＭＣＺ）法のような、既知の方法で作製されて良い。
【００２３】
支持基板２０２は、様々な種類のシリコンウエハまたはその他の異なる基板材料を含んで良い。一実施態様において、支持基板２０２は、８００度以上の高温に耐えられるガラス、例えば石英、サファイア、ＳｉＣ、及びダイヤモンド等を含んで良い。ＳＯＩ基板またはウエハは、支持基板にガラス形態を使用すると、シリコン・オン・クオーツ（ＳＯＱ）基板またはウエハと呼ばれることがある。別の実施態様において、支持基板２０２は、その他の異なる材料、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＮ、及びＡｌ２Ｏ３等を含んで良く、シリコン・オン・フォーリン（ＳＯＦ）基板またはウエハと呼ばれる。状況に応じて、支持基板２０２は、その表面にＳｉＯ２膜を有しても良い。
【００２４】
ＳＯＱまたはＳＯＦの基板及びウエハに関して例外的な内容を除いて、ＳＯＩ基板及びＳＯＩウエハに対するすべての引用は、ＳＯＱ基板、ＳＯＱウエハ、ＳＯＦ基板及びＳＯＦウエハに一様に適用するものとする。
【００２５】
図２Ｂに図示されるように、ＳｉＯ２膜２０４が、熱酸化等の既知の技術を用いて、シリコン基板２００の表面に形成され、絶縁膜を提供する。ＳｉＯ２膜２０４は、一般に基板上に電子デバイスを作製するのに必要とされる、埋め込み酸化膜の機能を提供する。従って、ＳｉＯ２膜２０４の厚みは、この機能を提供するのに十分な厚みにすべきである。例として、ＳｉＯ２膜２０４の厚みは、約１０Åから約５０００Åである。
【００２６】
ＳｉＯ２膜２０４が形成された後、水素がシリコン基板２００の面２０８にイオン注入され、ＳｉＯ２膜２０４を通過する。水素イオン注入２０６が、所望の深さでシリコン基板２００内部に注入される。水素注入２０６の深さは、加熱処理された時にシリコン基板２００が分離する深さである。従って、以下に詳細を記載しているように、分離されたシリコン基板２００のピースでＳｉＯ２膜２０４と結合したままのピースは、結果として生じるＳＯＩ構造において、ＳＯＩのアクティブ層３０４（図３）をなす。従って、イオン注入２０６の深さは、注入されたイオンの加速エネルギーの関数で、ＳＯＩのアクティブ層が所望の厚みを確実に有するように制御されて良い。一実施態様において、シリコン基板２００に、約３０〜２００ＫｅＶで、約１ｘ１０１６Ｈ＋ｃｍ−２から約３ｘ１０１７Ｈ＋ｃｍ−２のドーズ量が注入される。
【００２７】
別の実施態様において、ヘリウムイオンのような異なったガスのイオンが、水素イオンと共にシリコン基板２００に注入されても良く、シリコン基板２００の分離を容易にする。
【００２８】
図２Ｄを再び参照すると、ＳｉＯ２膜２０４をシリコン基板２００と支持基板２０２の間に挟み込むため、シリコン基板２００は上下反転されて支持基板２０２の上に置かれ、シリコン基板２００の面２０８を支持基板２０２の面２１０に直接接触させる。一般にケミカルボンドがシリコンと支持基板を結合するために使用され、ＳＯＩ構造２１２を形成する。
【００２９】
図２Ｄは、本発明によるフラッシュアニールアセンブリ２１４の実施態様の簡略図である。フラッシュアニールアセンブリ２１４は、ＳＯＩ構造２１２に加熱処理を提供するべく使用される。この実施態様において、フラッシュアニールアセンブリ２１４が、ＳＯＩ構造２１２に近接して配置され、フラッシュアニールアセンブリ２１４から放出された放射エネルギー２１６が、具体的には支持基板２０２の面２１８を介して、ＳＯＩ構造２１２に衝当し得る。以下に詳しく記載するように、放射エネルギー２１６が水素イオン注入２０６を加熱し、シリコン基板２００を分離させるのに必要な温度にする。
【００３０】
次に図５Ａ及び５Ｂを参照すると、一実施態様において、ＳＯＩ構造２１２を作り出すべく、その構造がフラッシュアニールアセンブリ２１４を有する処理室５０２に配置される。一実施態様において、フラッシュアニールアセンブリ２１４は、リフレクタ５０６及び放射エネルギー源５０８を有して良い。
【００３１】
フラッシュアニールアセンブリ２１４は、支持基板２０２の面２１８に近接して、処理室５０２の中に配置されても良く、操作中、フラッシュアニールアセンブリ２１４は、放射源５０８から放出された放射エネルギーを用いて、支持基板２０２のバルクを介してシリコン基板２００のイオン注入２０６領域を加熱し得る。
【００３２】
一実施態様において、放射エネルギー源５０８は、ランプ加熱操作において従来用いられてきたタイプの高輝度ランプで良い。この実施態様において、放射エネルギー源５０８は、キセノンアークランプ（以下「ランプ５０８」と表記）のような、フィラメントレスランプである。ランプ５０８は、例えば、支持基板２０２の面２１８の直径に少なくとも等しい長さを有する円筒状管形状をしたランプ等のような、好適な形状のランプであっても良い。図５Ａは、一実施態様の簡略図であり、１つのランプがリフレクタ５０６に近接して配置されていることが示されている。図５Ｂに図示されるように、特定の処理に要求される所望の加熱レベルを達成するため、任意の数のランプ５０８が使用できることを理解されたい。
【００３３】
一実施態様において、ランプ５０８は、フローチューブ５１２で取り囲まれても良い。フローチューブ５１２は、例えば、脱イオン水等の冷却流体５２２を含み得る。冷却流体５２２は、ランプ５０８が操作中にオーバーヒートしないように用いられる。例えば、冷却流体はランプ５０８の温度を１００度より低く維持し、ランプ５０８のあらゆる石英構成要素が融解しないようにする。別の実施態様において、冷却流体５２２は、非導電性の染料と混合されても良い。非導電性の染料は、フローチューブ５１２を介して、ランプ５０８からの特定の波長のみを発散させないようにするためのフィルターとして作用し得る。
【００３４】
図５Ａを再び参照すると、フラッシュアニールアセンブリ２１４は、支持基板２０２の面２１８と共に、操作可能な配置をとる。リフレクタ５０６は内部表面５１４を有し、特定の波長に高い反射性を有し、また別の波長に対しては吸収的であり、反射性を有しない。一実施態様において、内部表面５１４は反射／吸収の特性を有する成分でコーティングされて良い。例えば、内部表面５１４は金または銀でコーティングされて良く、ここで銀は更にＳｉＮまたは透明なコーティングによって保護コーティングされて良く、そのことによって銀の酸化を妨げる。コーティングは９００ｎｍより短い波長を効果的に反射し、約９００ｎｍから約２００ｎｍの間で平均波長を生成する。別の実施態様においては、内部表面は、紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）及び可視光線の全帯域に渡って高い反射性を有する。
【００３５】
一実施態様において、支持基板２０２を通過する光エネルギーの波長は、支持基板２０２の材料組成に関わらず、有効エネルギー中の或るレベルのエネルギー量が、イオン注入２０６まで進入できるように調整されても良い。例えば、支持基板がシリコンで作製されている場合、支持基板２０２に衝当するべく生成された光エネルギーの波長は、シリコンを通過できる２５０ｎｍから１μｍの範囲内であるように調整されても良い。同様にして、支持基板が石英で作製されている場合、光エネルギーの波長は、例えば４００ｎｍから２μｍ等のような有効な波長の広範な帯域を含むように調整されても良い。支持基板がその他の材料で作製されている場合、その材料を通過するように、同様にして調整された光エネルギーが放出されて良い。各々の実施態様で、放射エネルギーのフラッシュは、約０．５Ｊ／ｃｍ２から約１００Ｊ／ｃｍ２で、イオン注入領域２０６に集中される。
【００３６】
イオン注入２０６においてエネルギーの集中を加速するために、リフレクタ５０６は、好適な形状に形成されて良い。例えば、リフレクタ５０６は、平面、球形、楕円形、または放射型の形状であって良い。ランプ５０８からの光エネルギーは、リフレクタ５０６の中心または焦点で焦点合わせされ、支持基板２０２の面２１８へと配向される。ランプ５０８から発光され、リフレクタ５０６の内部表面５１４で反射された放射は、光線５１６、５１８、及び５２０で簡素かつ代表的に図示されるように、支持基板２０２の面２１８に衝当し、支持基板２０２の面２１８の表面全体に均一な温度分布を提供し、イオン注入２０６を加熱する。
【００３７】
イオン注入２０６が加熱される温度は、ランプ５０８へ供給されるパワーと、支持基板２０２の面２１８に衝当可能な放射エネルギーの時間の長さとの関数である。図１２Ａに図示されるように、一実施態様において、イオン注入２０６の温度は、アニーリング温度、約５００度（下限）から約１４００度（上限）の範囲で上昇し得る。これら温度に到達するには、ウエハが本発明によるフラッシュに晒されており、光エネルギーを急激すなわち概ね瞬時に放ち、例えば、その持続時間は約１ナノ秒から約１０秒の間であることもあれば、１秒より短いこともある。パワーレベルは約０．５Ｊ／ｃｍ２から約１００Ｊ／ｃｍ２の間である。
【００３８】
図１２Ｂのグラフで図示されるように、ウエハのバルク温度は、表面から裏側に向かう方向に増加する深さを関数として減少する。有利なことに、上記のフラッシュアニールプロセスは、実質上イオン注入２０６のみを所望の温度まで加熱するので、基板２００及び２０２が分離する前に発生する著しい熱膨張から、後に残るシリコン基板２００を保護する。
【００３９】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明によるＳＯＩ構造形成の、追加的な段階を示す簡略断面図である。フラッシュアニールプロセスが、ひとたびイオン注入領域の温度を所望の温度まで上昇させると、シリコン基板２００はイオン注入２０６の深さによって画定される領域で分離し、それによって第１のピース４００及び第２のピース４０２を作り出す。
【００４０】
第１のピース４００は、元のシリコン基板２００の残りを表している。第２のピース４０２は元のシリコン基板２００の一部分であり、支持基板２０２に結合されたままであり、その間に挟まれるようにＳｉＯ２膜２０４を有している。図４Ｂに図示されるように、第２のピース４０２は、ＳＯＩ構造４０６のアクティブ層４０４になる。
【００４１】
有利なことに、フラッシュアニールは、構造体２１２（図２Ｄ）のバルクを著しく加熱することなく、イオン注入２０６の加熱を可能にする。その結果、構造体２１２全体を加熱した場合に発生するであろう副作用が回避される。従って、様々な材料がシリコン基板に結合されても良く、例えば石英であれば、ＳＯＩ構造を破壊することなくＳＯＱを形成する。同じ理由で、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＮ、及びＡｌ２Ｏ３等の広範囲のその他の材料がシリコン基板に結合されても良く、ＳＯＦ構造を形成する。
【００４２】
フラッシュアニールアセンブリ２１４の別の実施態様は、本発明と同義的に、フラッシュアニールを提供するために使われて良い。例えば図６は、フラッシュアニールアセンブリ２１４の、別の実施態様の簡略図である。この別の実施態様において、リフレクタ５０６は楕円形に形成されて良く、Ｆ１とＦ２の２つの焦点を有する。ランプ５０８は焦点Ｆ１に位置決めされ得り、エネルギーは内部表面５１４から反射され、光線５２４及び５２５によって示され、第２の焦点Ｆ２で焦点合わせされる。支持基板２０２の面２１８は、焦点Ｆ２に配置され得り、エネルギーが支持基板２０２の面２１８に衝当するのに用いられ得る。
【００４３】
この実施態様において、ウエハの表面全体が、Ｆ２で焦点合わせされるエネルギーに対して露出するが、そのことは支持基板２０２の面２１８を、焦点Ｆ２に対して相対的に移動することによって可能となる。例えば、アクチュエータ５２６が、フラッシュアニールアセンブリ２１４に支持基板２０２の面２１８をスキャンさせるための従来方式の手段を提供するために用いられても良い。アクチュエータ５２６は、支持基板２０２の面２１８またはフラッシュアニールアセンブリ２１４のいずれかが、前後に動作するスキャン動作を提供するために作動するよう構成されて良く、その動きは支持基板２０２の面２１８において、矢印５２８で表示されるものである。
【００４４】
図７は本発明によるフラッシュアニールアセンブリ２１４の、別の実施態様の簡略図である。この実施態様において、リフレクタ５０６は楕円形状で形成され、２つの焦点Ｆ１とＦ２を有する。ランプ５０８は焦点Ｆ１に位置決めされ、エネルギーが内部表面５１４から反射され、焦点Ｆ２で焦点合わせされる。この実施態様において、支持基板２０２の面２１８は、フラッシュアニールアセンブリ２１４からの距離ｄ１及び／または焦点Ｆ２からの距離ｄ２で配置される。距離ｄ１及びｄ２は、支持基板２０２の面２１８が、焦点Ｆ２から放出される放射線ビーム５３３の内部に、完全に含まれるように選択される。光線５３０と５３２によって画定されるビーム５３３は、支持基板２０２の面２１８の全体表面をカバーし、支持基板２０２の面２１８の全体表面が、ランプ５０８からの概ね全ての反射エネルギーに同時にさらされ、支持基板２０２の面２１８に衝当し、イオン注入２０６を加熱する。
【００４５】
図８は本発明によるフラッシュアニールアセンブリ２１４の、更に別の実施態様の簡略図である。この実施態様において、処理室５０２はフラッシュアニールアセンブリ２１４を含み、第２の処理室５３６の外部にマウントされ得る。フラッシュアニールアセンブリ２１４は、処理室５０２と５３６の間に提供される光学ウィンドウ５３８の上に配置され得り、ランプ５０８から発光された放射エネルギーが、第２の処理室５３６へ進入し、支持基板２０２の面２１８に衝当する。光学ウィンドウ５３８は、放射エネルギーの透過を可能とする様々な材料、例えば石英で作られて良い。ウィンドウ５３８は、約１ｍｍから約５ｍｍの厚さを有し、その直径は支持基板２０２の面２１８より少なくとも大きいものであり得る。
【００４６】
第２の処理室５３６は、例えばポンプ５４０を用いて、真空にするよう引き込まれても良い。第２の処理室５３６は、入口５４２を介して非酸素ガス、例えばＮ２のようなもので満たされても良い。支持基板２０２の面２１８の処理の間に、真空または非酸素ガスの環境によって、ランプ５０８からの紫外線（ＵＶ）波長のエネルギーが、支持基板２０２の面２１８に到達し、イオン注入２０６を確実に加熱することが可能となる。
【００４７】
石英ウィンドウ５３８を有する第２の処理室５３６が、図７のフラッシュアニールアセンブリ２１４の実施態様を用いて図示されているが、第２の処理室５３６及び石英ウィンドウ５３８は、ここに記載された全ての実施態様のフラッシュアニールアセンブリ２１４と共に用いられても良い。処理室５０２及び５３６が、単一の処理室であっても良いことを理解されたい。
【００４８】
図９Ａから図９Ｄは、本発明の実施態様に基づく、ランプ６０２用の電源６００の簡略回路図である。図９Ａに図示されるように、電源６００はメイン回路６０４及び点灯回路６０６を有する。一実施態様において、メイン回路６０４は点灯トランス６０８を有し、その一次巻線は電圧Ｖ１で供給され、二次巻線６１２は電圧Ｖ１のステップアップ値によってランプ６０２を点灯する。この実施態様において、キャパシタ６１４は、直列な一次巻線６１０及び制御可能なスイッチ６１８に対して並列に提供されている。キャパシタ６１４は、所望の様々な静電用量、例えば約１０μＦから１００Ｆの間であって良い。スイッチ６１８は、例えば様々な好適なマニュアルスイッチ、電磁リレー、または半導体素子であって良い。
【００４９】
この実施態様において、キャパシタ６１４は、抵抗６１６及び抵抗６１６と直列に提供されているダイオード６２０に対して並列に接続されて良い。キャパシタ６１４が充電される時、抵抗６１６は、電流リミッター及び／または擬似負荷として機能する。キャパシタ６１４は、供給電圧Ｖ１がノードＮ１及びＮ２の間に供給されるとき、充電される。電圧Ｖ１は電源直結または変圧器の出力を介して供給されるＡＣ電圧であり得る。電圧Ｖ１は調整可能であって、約２００ＶＡＣから５０００ＶＡＣの間の幅を有しても良い。
【００５０】
点灯回路６０６は、パルススイッチ６２２を用いて、点灯エネルギーを供給する。この目的のため、点灯回路６０６は点灯トランス６０８の二次巻線６１２に接続されて提供される。抵抗６２４はダイオード６２６と直列しており、二次巻線６１２及びパルススイッチ６２２と直列に提供される。キャパシタ６２８は、シャントレジスタ６３０と並列に接続され、二次巻線６１２と直列に接続されている。キャパシタ６２８は、所望の様々な用量であって良く、例えば約０．１μＦから１００ｐＦの間であって良い。キャパシタ６２８は、ノードＮ３及びＮ４の間にかかる電圧Ｖ２によって充電され得る。電圧Ｖ２は、電源直結または変圧器の出力を介して供給されるＡＣ電圧であり得る。電圧Ｖ２は調整可能であって、約２００ＶＡＣから１０００ＶＡＣの間の幅を有しても良い。代替例としては、単純にノードＮ１及びＮ２が、電気的にノードＮ３及びＮ４と接続されて、同一の電源を共有することも可能である。
【００５１】
図９Ｂは、第１の回路６０４と点灯回路６０６の実施態様を示し、スイッチ６１８及び６１９が閉止され、供給電圧Ｖ１がノードＮ１及びＮ２の間に加えられることを可能にすると、抵抗６１６を介してキャパシタ６１４の充電が開始される。同時に、点灯回路６０６のキャパシタ６２８は、抵抗６２４を介してノードＮ３及びＮ４の間に加えられる電圧Ｖ２によって充電される。
【００５２】
図９Ｃは、キャパシタ６１４が所望の静電用量に充電された時、スイッチ６１８及びスイッチ６１９が開放されることによって、キャパシタ６１４への供給電圧Ｖ１の効果を無くし、電圧Ｖｃがキャパシタ６１４から一次巻線６１０を通って供給されることを可能にするような実施態様を図示している。インパルススイッチ６２２は、キャパシタ６２８が放電を可能にするよう閉止され、電圧Ｖｔが二次巻線６１２を通って供給される。点灯トランス６０８の伝送速度に従って、電流束が一次巻線６１０において、ランプ６０２を点灯するのに十分高いステップアップ電圧を生成する。
【００５３】
図９Ｄに図示されるように、ひとたびランプ６０２が所望されたとおりに点灯されると、スイッチ６２２は開放され、スイッチ６１９は、キャパシタ６１４が抵抗６１６を介して供給される擬似負荷を介して放電され続けることを可能にするため閉止される。この構成において、点灯回路６０６のキャパシタ６２８は、ひとたびスイッチ６２２が開放されると再充電され始める。第１の回路６０４は、スイッチ６１８の閉止によって再充電されても良い。
【００５４】
図１０は、図９Ａから図９Ｄに記載された原理を用いて構成された電源回路７００の実施態様である。この実施態様は、電源回路７００の汎用性を示すものである。図１０を参照すると最も分かりやすいように、複数の第１の回路７０６からのキャパシタ７０８が互いに積層され、電源７００の充電容量を増加させるべく互いに連結されて用いられることがある。積層されたキャパシタ７０８は、第１のラック７０９を形成する。各々の第１の回路７０６は、スイッチまたはリレー７０７の閉止によって互いに接続され得る。電圧の容量が増加されるにつれて、複数のキャパシタラック、例えば第２のラック７１１及び第３のラック７１３が、スイッチ７１４のセットを介して第１のラック７０９と並列に接続されても良い。ラック７０９、７１１、及び７１３は、電気容量を変化させるため共に使用されても良く、ランプ６０２に対して供給されるパワーレベルを変化させる。
【００５５】
図１０は、電源７００の追加的な汎用性も図示している。例えば、ＡＣ電源７０２が、約２００ＶＡＣから約５０００ＶＡＣの間で変動する可変電圧を提供するべく構成されても良い。加えて、第１の回路の抵抗７０４が、ハロゲンランプまたはそれに類似するデバイスであっても良く、このことは熱エネルギーを拡散させるべく用いられることがあり、また回路におけるキャパシタが充電もしくは放電されていることを視覚的に示す手段も提供する。
【００５６】
図１１は、ランプ６０２の連続的な通電を可能とする追加的な能力を有する図９Ａから９Ｄに記載された原理に基づく電源回路８００の実施態様である。従って、電源回路８００は、ランプ６０２の放射エネルギーに対するフラッシュ露出を提供しても良く、それはランプ６０２の放射エネルギーに露出される連続構成要素によって追従される。電源回路８００は電源回路８０２を有し、スイッチ８０４及び８０６が閉止された時に、ＡＣ供給電圧Ｖ１がノードＮ１及びＮ２の間に供給され、抵抗８０８を介してキャパシタ８１０の充電を開始する。同時に、点灯回路８１４のキャパシタ８１２が、抵抗８１６を介して充電される。ダイオード８１８のセットは、ＡＣ供給電圧をＤＣ供給電圧に変換するべく提供される。キャパシタ８１０及び８１２が所望の容量に充電されると、スイッチ８２０が閉止され、電圧Ｖ２がキャパシタ８１０から一次巻線８２２に供給されるようにする。インパルススイッチ８２４は閉止されても良く、キャパシタ８１２が放電可能となり、電圧Ｖ３が二次巻線８２６に供給される。点灯トランス８２６の伝送速度に従って、電流束がランプ６０２を点灯させるのに十分高いステップアップ電圧を、一次巻線８２２に生成する。ひとたび点灯スイッチ８２４が開放されると、電圧Ｖ２は一次巻線に残り、ランプ６０２を点灯されたままにし、それによって放射エネルギー出力を生成する。このような方法で、放電時間が制御される。
【００５７】
本発明の出願人と同一の出願人による、米国特許番号６，３７６，８０６は、あらゆる面に於いてここに言及したことで本願の一部とする。
【００５８】
本発明に付いて特殊な実施態様について記述してきたが、これらは例示的なものであって、本発明をこれに限定するものではない。更に、特許請求の範囲及び発明の詳細に属する変形及び変更は、全て本発明の精神と範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１Ａ】水素イオン分離方法によってＳＯＩ基板を作製する方法の各段階を説明する簡略断面図である。
【図１Ｂ】水素イオン分離方法によってＳＯＩ基板を作製する方法の各段階を説明する簡略断面図である。
【図１Ｃ】水素イオン分離方法によってＳＯＩ基板を作製する方法の各段階を説明する簡略断面図である。
【図１Ｄ】水素イオン分離方法によってＳＯＩ基板を作製する方法の各段階を説明する簡略断面図である。
【図１Ｅ】水素イオン分離方法によってＳＯＩ基板を作製する方法の各段階を説明する簡略断面図である。
【図１Ｆ】水素イオン分離方法によってＳＯＩ基板を作製する方法の各段階を説明する簡略断面図である。
【図２Ａ】本発明によるウエハを作製する方法の各段階を示す簡略断面図である。
【図２Ｂ】本発明によるウエハを作製する方法の各段階を示す簡略断面図である。
【図２Ｃ】本発明によるウエハを作製する方法の各段階を示す簡略断面図である。
【図２Ｄ】本発明によるウエハを作製する方法の各段階を示す簡略断面図である。
【図３】本発明の原理に基づくウエハのアクティブ層を示す簡略図である。
【図４Ａ】本発明によるウエハを作製する方法の各段階を示す簡略断面図である。
【図４Ｂ】本発明によるウエハを作製する方法の各段階を示す簡略断面図である。
【図５Ａ】本発明によるフラッシュアニール装置の実施態様を示す簡略図である。
【図５Ｂ】本発明によるフラッシュアニール装置の実施態様を示す簡略図である。
【図６】本発明による図５Ａ及び図５Ｂのフラッシュアニール装置と共に用いられる、リフレクタアセンブリを示す簡略断面図である。
【図７】本発明による図６のリフレクタアセンブリの、別の実施態様を示す簡略図である。
【図８】本発明による図６のリフレクタアセンブリの、別の実施態様を示す簡略断面図である。
【図９Ａ】本発明の実施態様に基づくランプの点灯電源を示す簡略回路図である。
【図９Ｂ】本発明の実施態様に基づくランプの点灯電源を示す簡略回路図である。
【図９Ｃ】本発明の実施態様に基づくランプの点灯電源を示す簡略回路図である。
【図９Ｄ】本発明の実施態様に基づくランプの点灯電源を示す簡略回路図である。
【図１０】本発明の原理に基づく電源回路の実施態様を示す図である。
【図１１】本発明の原理に基づく電源回路の実施態様を示す図である。
【図１２Ａ】本発明の一実施態様に基づく時間を関数としたウエハの表面温度を示すグラフである。
【図１２Ｂ】本発明の一実施態様に基づく表面から裏側に向かう方向に増加する深さを関数としたウエハのバルク温度を示すグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【国際調査報告】
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