(57)【要約】転位が無い歪んだシリコンの薄膜を形成するための方法が、２つの湾曲したシリコン基板を与えるステップを有する。一方の基板は、背面上の二酸化シリコンの存在により湾曲する。他方の基板は、窒化シリコン層の存在により湾曲する。基板のうちの一方が、水素注入を受け、焼鈍処理において２つの基板を互いに接着する。２つの基板を離すと、一方の基板の前面に歪んだシリコン層が残る。そして、二酸化シリコン又は窒化シリコンの背面層を除去して、ほぼ平らな状態に基板を戻す。この方法を採用して転位の無い歪んだシリコン薄膜を形成してよい。この膜は、引張又は圧縮歪みのいずれかの状態でよい。【選択図】図１
2008547219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面及び第２の面を有する第１の基板を用意するステップと、
前記第１の基板の前記第２の面上に、前記第１の基板を湾曲した形状に変形させる二酸化シリコンを含む層を形成するステップと、
第１の面及び第２の面を有する第２の基板を用意するステップと、
前記第２の基板の前記第２の面上に、前記第２の基板を湾曲した形状に変形させる窒化シリコンを含む層を形成するステップと、
前記第２の基板の前記第１の面に水素イオン注入を施すステップと、
アニーリング処理において、前記第２の基板の第１の面に前記第１の基板の前記第１の面を接着するステップと、
前記第１の基板から前記第２の基板を離すステップと、
を具え、
歪んだシリコンの層が前記第１の基板の第１の面に残ることを特徴とする薄膜の形成方法。
【請求項２】
さらに、前記第１の基板の第２の面の前記二酸化シリコンを含む層を除去するステップを具えており、
前記二酸化シリコンを含む層の除去により、前記第１の基板が実質的に平らな状態に戻ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の基板の第２の面の二酸化シリコンを含む層に、パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の基板が前記第１の基板よりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の基板の曲率の程度が、前記第１の基板の曲率の程度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
接着に先立って、前記第１の基板の第１の面及び前記第２の基板の第１の面が、二酸化シリコンを含む層を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記第１の基板に第２のアニーリング処理を施すステップを具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
さらに、前記歪んだシリコンの露出層に化学的機械的研磨処理を施すステップを具えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
さらに、前記第２の基板の第２の面の前記窒化シリコンを含む層を除去するステップを具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、前記第２の基板の第２の面に化学的機械的研磨処理を施すステップを具えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の基板の第１の面が、ＳｉＧｅのエッチング停止層と、前記ＳｉＧｅのエッチング層の上のエピタキシャル成長シリコン層とを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第１の面及び第２の面を有する第１の基板を用意するステップと、
前記第１の基板の前記第２の面上に、前記第１の基板を湾曲した形状に変形させる窒化シリコンを含む層を形成するステップと、
第１の面及び第２の面を有する第２の基板を用意するステップと、
前記第２の基板の前記第２の面上に、前記第２の基板を湾曲した形状に変形させる二酸化シリコンを含む層を形成するステップと、
前記第２の基板の前記第１の面に水素イオン注入を施すステップと、
アニーリング処理において、前記第２の基板の第１の面に前記第１の基板の前記第１の面を接着するステップと、
前記第１の基板から前記第２の基板を離すステップと、
を具え、
歪んだシリコンの層が前記第１の基板の第１の面に残ることを特徴とする薄膜の形成方法。
【請求項１３】
さらに、前記第１の基板の第２の面の前記窒化シリコンを含む層を除去するステップを具えており、
前記窒化シリコンを含む層の除去により、前記第１の基板が実質的に平らな状態に戻ることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の基板の第２の面の窒化シリコンを含む層に、パターンが形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の基板が前記第１の基板よりも薄いことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の基板の曲率の程度が、前記第２の基板の曲率の程度よりも大きいことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
接着に先立って、前記第１の基板の第１の面及び前記第２の基板の第１の面が、前記二酸化シリコンを含む層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１８】
さらに、前記第１の基板に第２のアニーリング処理を施すステップを具えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、前記歪んだシリコンの露出層に化学的機械的研磨処理を施すステップを具えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、前記第２の基板の第２の面の前記二酸化シリコンを含む層を除去するステップを具えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、一般に、引張状態又は圧縮状態に歪んだ結晶（例えば、シリコン）膜を形成するのに使用する方法及びプロセスに関する。特に、本発明の分野は、薄膜を形成するのに使用する方法及びプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
歪んだシリコンは、シリコンベースのＣＭＯＳトランジスタの性能を改善するのに増々使用されている。従来のデバイスが物理的な大きさの制限に達する場合に、例えば、引張状態に歪んだシリコンが、Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ比及び相互コンダクタンスを改善するのに最も期待できる解決法の１つである。また、歪んだシリコンは、ＣＭＯＳプロセス、標準的なＭＯＳＦＥＴアーキテクチャ、及び回路レイアウトに容易に組み込まれるその性能のため、半導体ベースのデバイスに使用するのに魅力的である。
【０００３】
例えば、歪んだシリコンは、立方晶バルクシリコンを２軸方向に歪んだ正方晶シリコン表面の薄膜と置換することにより、ＣＭＯＳの性能及び機能を改善することが可能である。さらに、歪んだシリコン膜は、バルクシリコンよりも優れた電子的性質を有する。例えば、歪んだシリコン膜は、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳトランジスタのためのより高い駆動電流性能に変わる、より高い電子及び正孔移動度を有する。
【０００４】
歪んだシリコンは、一般に、いくつかのステップを含む歪んだシリコンのヘテロ構造を使用して形成される。まず、緩やかなＳｉＧｅの傾斜層を、ＳｉＧｅ合金の格子定数を設計するために形成する。緩やかなＳｉＧｅの傾斜層は、エピタキシャル成長した薄膜であり、一連の層のＧｅ含有量がＧｅの最終組成まで段階的に増加する。次に、一定の組成のＧｅ膜が成長して、ＳｉＧｅの緩やかな傾斜層に故意に導入されるミスフィット転位から、それに続く歪んだシリコン膜を空間的に分ける。最後のステップは、シリコン膜の蒸着であり、一定の組成のＳｉＧｅ層の格子と一致するよう、それが２軸の引張の状態で配置される。
【０００５】
また、歪んだシリコンをシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）デバイスとともに使用している。例えば、Ｂ．Ｇｈｙｓｅｌｅｎらは、ＳＭＡＲＴ  ＣＵＴプロセスを用いて絶縁ウェハー上に歪んだシリコンを設計するプロセスを開示している。Ｂ．Ｇｈｙｓｅｌｅｎらによる、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｗａｆｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ＳＭＡＲＴ  ＣＵＴ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ４８，ページ１２８５−１２９６（２００４）を参照。上記の刊行物の内容は、本書で十分に説明するように参照することにより盛り込まれている。
【０００６】
あるプロセスによれば、引張状態に歪んだシリコンを、エピタキシャル層の積層で始めて傾斜した中間緩衝層の上の緩やかなＳｉＧｅで終わらせることにより、絶縁ウェハー上に形成する。そして、水素注入を緩やかなＳｉＧｅ層で実施し、ＳＭＡＲＴ  ＣＵＴプロセスを使用してエピタキシャル積層の上端部を剥がし別のシリコン基板に移す。そして、歪んだシリコン層が緩やかなＳｉＧｅ層（ＳＧＯＩ）の上に成長する。
【０００７】
他の方法では、引張状態に歪んだシリコンが、ドナーウェハーの緩やかなＳｉＧｅ層の上に直接成長する。そして、歪んだシリコン及び緩やかなＳｉＧｅ層を含む２層が、ＳＭＡＲＴ  ＣＵＴプロセスを使用して別の基板に移される。ＳｉＧｅ層の除去の後、引張状態に歪んだシリコンが露出して、絶縁体（ｓＳＯＩ）の上に歪んだシリコンを形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
歪んだシリコン層を成長させるための方法が知られているが、実質的又は完全に転位が無い歪んだシリコンを形成するための方法又はプロセスの必要性がある。組成的に傾斜したＳｉＧｅの緩衝層又はＳｉＧｅの酸化の使用といった、歪んだシリコンを形成するための従来の方法は、得られる歪んだシリコン層の中に貫通転位を生成する。Ｂ．Ｇｈｙｓｅｌｅｎらによって開示された方法でさえ、ＳｉＧｅ層の転位が、隣接する歪んだシリコン層に移動又はそうでなければ伝わる。しかしながら、歪んだシリコンに形成された転位（特に貫通転位）は、デバイス全体の性能を悪くする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、転位の無い歪んだシリコン薄膜を形成するための方法が、２つの湾曲したシリコン基板を用意するステップを有する。一方の基板は、背面の二酸化シリコンの存在により湾曲している。他方の基板は、窒化シリコン層の存在により湾曲している。基板の一方が水素注入を受け、焼鈍処理で２つの基板が互いに接着される。２つの基板を離すことで、一方の基板の前面に歪んだシリコン層が残る。そして、二酸化シリコン又は窒化シリコンの背面の層を除去して、基板をほぼ平らな状態に戻す。本方法を使用して転位の無い歪んだシリコン薄膜を形成してよい。この膜は、引張又は圧縮歪みのいずれの状態でもよい。
【００１０】
本発明に係る一態様によれば、二酸化シリコン層を第１の基板の背面に形成することで、第１の基板が湾曲した形状に変わる。窒化シリコンが第２の基板の背面に設けられることで、第２の基板が湾曲した形状に変わる。そして、第２の基板の前面が水素イオン注入を受ける。そして、第１及び第２の基板の前面を焼鈍処理において互いに接着する。歪んだシリコン層が第１の基板の前面に残るように、第２の基板を第１の基板から離す。第１の基板の背面の二酸化シリコン層を除去して、ほぼ平らな状態に第１の基板を戻す。このようにして、転位の無い引張状態に歪んだシリコン薄膜を形成する。
【００１１】
上記のプロセスの一態様によれば、第１の基板の背面の二酸化シリコン層にパターンを形成する。本プロセスの別の態様によれば、第２の基板が、第１の基板よりも薄い。第２の基板の曲率の程度を、第１の基板の曲率の程度よりもよりも大きくしてもよい。
【００１２】
上記のプロセスの一態様によれば、窒化シリコン層を除去して第２の基板の背面に化学的機械的研磨（ＣＭＰ）処理を施すことによって第２の基板を再使用してもよい。
【００１３】
本発明に係る代替的な態様では、第２の基板の前面が、ＳｉＧｅのエッチング停止層及びＳｉＧｅのエッチング停止層の上にエピタキシャル成長したシリコン層を有する。
【００１４】
本発明に係る別の態様によれば、窒化シリコン層を第１の基板の背面に形成することで、第１の基板が湾曲した形状に変わる。二酸化シリコン層が第２の基板の背面に設けられることで、第２の基板が湾曲した形状に変わる。そして、第２の基板の前面が水素イオン注入を受ける。そして、第１及び第２の基板の前面を焼鈍処理において互いに接着する。歪んだシリコン層が第１の基板の前面に残るように、第２の基板を第１の基板から離す。第１の基板の背面の窒化シリコン層を除去して、ほぼ平らな状態に第１の基板を戻す。このようにして転位の無い圧縮状態に歪んだシリコン薄膜を形成する。
【００１５】
シリコン薄膜を上述しているが、記載した方法及びプロセスを、ＧａＡｓ，ＩｎＡｓ，ＧａＮ，及び他のＩＩＩ−Ｖ族及びＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料といった、他の結晶膜に同様に適用できる。
【００１６】
さらに、特徴及び利点が、好適な実施例に係る以下の図面及び説明を検討することで明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１及び図２は、基板４の上に転位の無い歪んだシリコン薄膜２を形成するための２つの方法を示す。図１は、引張状態に歪んだシリコン薄膜２を作製するためのプロセスを示し、図２は、圧縮状態に歪んだシリコン薄膜２を作製するためのプロセスを示す。本書に記載のプロセスの主要な利点は、薄膜２の中に形成される転位が実質的に無いことである。このため、歪んだ薄膜２は、完全に転位（例えば、貫通転位）がなく、非常に均質である。得られる歪んだ薄膜２の改善された特性により、半導体ベースのデバイスに組み込むのに特に有用となる。
【００１８】
ここで、図１を参照すると、第１の基板４ａ及び第２の基板４ｂを用意することによって、プロセスが開始する（図１のステップ１００）。第１及び第２の基板４ａ，４ｂは、例えば、ウェハー等の形状のシリコン基板を具えてよい。当然のことながら、シリコン以外の他の材料を本書に記載した方法とともに使用してもよい。本発明のある態様では、第２の基板４ｂが、第１の基板４ａの厚さよりも薄くてよい。第２の基板４ｂの厚さを減らすことで、以下に詳細に説明するように、第２の基板４ｂがより曲がり易くなり、第１及び第２の基板４ａ，４ｂが接合し易くなる。さらに、厚さが異なることにより、接合プロセスの際に２つの基板４ａ，４ｂ間に気泡を閉じこめる可能性を減らす。
【００１９】
第１及び第２の基板４ａ，４ｂの双方が、前面４ａ′，４ｂ′及び背面４ａ″，４ｂ″を有する。前面４ａ′，４ｂ′は、例えば、シリコン（００１）ウェハーの研磨面を有してよく、背面４ａ″，４ｂ″が非研磨面を有してよい。図１のステップ１００に示すように、第１の基板４ａの前面４ａ′を、第２の基板４ｂの前面４ｂ′に対向するよう示す。
【００２０】
図１のステップ１１０に示すように、誘電体といった膜６が、第１の基板４ａの背面４ａ″に成長又はそうでなければ蒸着される。本プロセスのある態様では、背面４ａ″に酸化処理を施して二酸化シリコンの膜６又は層（例えば、二酸化シリコンを含む層）を形成する。二酸化シリコン膜６を、熱酸化により圧縮応力下で形成する。このため、図１のステップ１１０に示すように、第１の基板４ａが湾曲又は弓形状を形成する。当然のことながら、他の膜６を圧縮応力下でここに記載のプロセスとともに使用してよい。
【００２１】
第１の基板４ａの前面４ａ′上の窒化シリコンの任意の薄膜（図示せず）を使用して酸化を防止してもよい。さらに、任意のパターンを第１の基板４ａの背面４ａ″に蒸着した膜６に形成してもよい。このようなパターンを使用して、第１の基板４ａの様々な位置での曲率を修正又は「微調整」してよい。
【００２２】
そして、高応力窒化シリコン層８（例えば、窒化シリコンを含む層）を第２の基板４ｂの背面４ｂ″に蒸着する。好適には、窒化シリコンを、高い引張応力下で化学気相蒸着（ＣＶＤ）によって第２の基板４ｂ上に蒸着する。このため、図１のステップ１１０に示すように、第２の基板４ｂが湾曲又は弓形状を形成する。当然のことながら、他の材料を窒化シリコンの代わりに引張応力下で使用してよい。
【００２３】
さらに、ステップ１１０に示すように、第１の基板４ａの前面４ａ′及び第２の基板４ｂの前面４ｂ′が、第１及び第２の基板４ａ，４ｂの親水性接着のための二酸化シリコンの任意の接着層１０を含む。親水性シリコン−シリコン構造を要する場合、任意の接着層１０を設けなくてもよい。
【００２４】
ここで、図１のステップ１２０を参照すると、第２の基板４ｂの前面４ｂ′が水素イオン注入を受けて、それに続くシリコン膜の剥離（以下で説明する）をし易くなる。第２の基板４ｂの前面４ｂ′の水素イオンの浸透深さを、点線１２で示す。水素イオン注入の技術は、当業者によく知られている。例えば、米国特許番号第５，３７４，５６４号及び第５，９９３，６７７号、及びＢ．Ｇｈｙｓｅｌｅｎらによる、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｗａｆｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ＳＭＡＲＴ  ＣＵＴ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ４８，ページ１２８５−１２９６（２００４）に記載されている、いわゆるＳＭＡＲＴ−ＣＵＴプロセスとともに使用する水素イオン注入の技術を用いてよい。上記のような特許の内容は、本書にわたって参照することにより盛り込まれている。
【００２５】
さらに、図１のステップ１２０を参照すると、第１及び第２の基板４ａ，４ｂの前面４ａ′，４ｂ′を、例えば、湿式化学洗浄を用いて洗浄し、その後にプラズマ中で任意の表面活性化ステップを行ってよい。そして、第１及び第２の基板４ａ，４ｂの前面４ａ′，４ｂ′を向かい合わせで互いに接着する。好適には、接着処理は、ステップ１２０に示すように、基板４ａ，４ｂの中央部から開始する。
【００２６】
そして、基板４ａ，４ｂに低温アニーリングを施して初期の接着を行う。初期の接着の後、基板４ａ，４ｂに周知のＳＭＡＲＴ−ＣＵＴ処理で使用する中間温度アニーリング処理を施すと、基板４ｂから基板４ａが離れる。ＳＭＡＲＴ−ＣＵＴ処理により、第２の基板４ｂのシリコンの一部分又は層を第１の基板４ａに残す。水素イオン注入によって第２の基板４ｂに形成された弱い部分により、シリコンの層が第１の基板４ａに移る。
【００２７】
２つの基板４ａ，４ｂを離した後、膜６（例えば、二酸化シリコンフィルム）を第１の基板４ａの背面４ａ″から剥がす。二酸化シリコン膜層６を剥がした後、（図１のステップ１３０に示すように）基板４ａがほぼ平らな状態に戻る。ここで、平らな基板４ａは、引張応力の下で歪んだシリコンの薄膜２を含む。薄膜２における引張応力の程度は、ステップ１１０で形成される基板４ａの曲率の程度によって大体判断される。さらに、分離プロセスが第２の基板４ｂを自由にし、図１の点線矢印で示すように、それに続くウェハー接合処理で第２の基板４ｂを使用できる。
【００２８】
歪んだシリコン層２を有する第１の基板４ａが、追加的な高温焼鈍処理を受けて完全に接着する。さらに、第１の基板がＣＭＰ処理を受けて、歪んだシリコン薄膜２の剥離面が平らになる。任意に、歪んだシリコン膜２の薄さを制御するステップを続けてもよい。このような最後の任意のステップにより、絶縁体（ｓＳＯＩ）構造への完全に空乏化した歪んだシリコンといった適用に対して都合良い。
【００２９】
図２は、圧縮状態に歪むシリコン薄膜２を作製するためのプロセスを示す。図２に示すように、ステップ１５０で、第１及び第２の基板４ａ，４ｂを用意する。第１及び第２の基板４ａ，４ｂは、例えば、ウェハー等の形状のシリコン基板４を具えてよい。本発明の一態様では、第２の基板４ｂが、第１の基板４ａの厚さよりも薄くてよい。
【００３０】
第１及び第２の基板４ａ，４ｂの双方が、前面４ａ′，４ｂ′及び背面４ａ″，４ｂ″を有する。図２のステップ１５０に示すように、第１の基板４ａの前面４ａ′を、第２の基板４ｂの前面４ｂ′に対向するよう示す。
【００３１】
図２のステップ１６０に示すように、誘電体といった膜６が、第２の基板４ｂの背面４ｂ″に成長又はそうでなければ蒸着される。本プロセスのある態様では、背面４ｂ″に酸化処理を施して二酸化シリコンの膜６又は層を形成する。二酸化シリコン膜６を、熱酸化により圧縮応力下で形成する。このため、図２のステップ１６０に示すように、第２の基板４ｂが湾曲又は弓形状を形成する。当然のことながら、他の膜６を圧縮応力下でここに記載のプロセスとともに使用してよい。
【００３２】
第２の基板４ｂの前面４ｂ′上の窒化シリコンの任意の薄膜（図示せず）を使用して酸化を防止してもよい。さらに、任意のパターンを、第２の基板４ｂの背面４ｂ″に蒸着した膜６に形成してもよい。上記のように、このようなパターンを使用して、表面にわたって様々なポイント又は場所での第２の基板４ｂの曲率を変更又は修正してよい。
【００３３】
図２のステップ１６０を参照すると、高応力の窒化シリコン層８を第１の基板４ａの背面４ａ″に蒸着する。好適には、窒化シリコン層を、高引張応力下で化学気相蒸着（ＣＶＤ）によって第１の基板４ａの上に蒸着する。このため、図２のステップ１６０に示すように、第１の基板４ａが湾曲又は弓形状を形成する。当然のことながら、他の材料を窒化シリコンの代わりに引張応力下で使用してよい。
【００３４】
任意に、図２のステップ１６０に示すように、第１の基板４ａの前面４ａ′及び第２の基板４ｂの前面４ｂ′が、第１及び第２の基板４ａ，４ｂの親水性接着のための二酸化シリコンの任意の接着層１０を含む。しかしながら、親水性シリコン−シリコン構造を要する場合、任意の接着層１０を設けなくてよいことに留意されたい。
【００３５】
次に、図２のステップ１７０を参照すると、第２の基板４ｂの前面４ｂ′が水素イオン注入を受けて、それに続くシリコン膜の剥離をし易くする。図１に示すプロセスに関する上記の方法を、水素イオン注入に使用する。第２の基板４ｂの前面４ｂ′の水素イオンの浸透深さを、点線１２で示す。
【００３６】
第１及び第２の基板４ａ，４ｂの前面４ａ′，４ｂ′を、例えば、湿式化学洗浄を用いて洗浄し、その後にプラズマ中で任意の表面活性化ステップを行ってよい。そして、第１及び第２の基板４ａ，４ｂの前面４ａ′，４ｂ′を向かい合わせで互いに接着する。好適には、接着処理は、ステップ１７０に示すように、基板４ａ，４ｂの中央部から開始する。
【００３７】
そして、基板４ａ，４ｂに低温アニーリングを施して初期の接着を行う。初期の接着の後、基板４ａ，４ｂに周知のＳＭＡＲＴ−ＣＵＴ処理で使用する中間温度アニーリング処理を施すと、基板４ｂから基板４ａが離れる。ＳＭＡＲＴ−ＣＵＴ処理により、第２の基板４ｂのシリコンの一部分又は層を第１の基板４ａに残す。水素イオン注入によって第２の基板４ｂに形成された弱い部分により、シリコンの層が第１の基板４ａに移る。
【００３８】
２つの基板４ａ，４ｂを離した後、第１の基板４ａの背面４ａ″に設けられた高応力窒化シリコン層８を除去する。窒化シリコン膜層８を除去した後、（図２のステップ１８０に示すように）基板４ａがほぼ平らな状態に戻る。ここで、平らな基板４ａは、圧縮応力の下で歪んだシリコンの薄膜２を含む。薄膜２における圧縮応力の程度は、ステップ１６０で形成される基板４ａの曲率の程度によって大体判断される。さらに、分離プロセスが第２の基板４ｂを自由にし、図２の点線矢印で示すように、それに続くウェハー接合処理で第２の基板４ｂを使用できる。
【００３９】
歪んだシリコン層２を有する第１の基板４ａが、追加的な高温焼鈍処理を受けて完全に接着する。さらに、第１の基板４ａがＣＭＰ処理を受けて、歪んだシリコン薄膜２の剥離面が平らになる。任意に、歪んだシリコン膜２の薄さを制御するステップを続けてもよい。このような最後の任意のステップにより、絶縁体（ｓＳＯＩ）構造への完全に空乏化した歪んだシリコンといった適用に対して都合良い。
【００４０】
図３は、エピタキシャル成長したＳｉＧｅのエッチング停止層１４及びこのＳｉＧｅのエッチング停止層１４の上のエピタキシャル成長したシリコンの薄膜１６を有するシリコン基板の断面図を示す。ＳｉＧｅのエッチング停止層１４は、図１及び図２に示すように、第２の基板４ｂの上に形成される。また、それに続くＳＭＡＲＴ−ＣＵＴ処理のために使用する水素注入層１２を図３に示す（点線で表す）。図３に示す層構造は、完全に空乏化したＭＯＳＦＥＴへの適用のために平らな面を具えた歪んだ極端に薄いシリコン膜を得るのに特に有利である。このような本発明の代替的な態様では、他の全ての処理段階の前に、ＳｉＧｅ層１４を第２の基板４ｂの上に形成してよい。ＳｉＧｅ層１４は、好適には、シリコン（００１）基板４ｂと完全に整合している。ＳｉＧｅ層１４により、ＳｉＧｅよりもシリコンに対するエッチング速度が早い従来の湿式化学腐食液を用いてその上に成長できる非常に薄いシリコン膜２を平らにすることができる。
【００４１】
図４Ａ及び４Ｂは、プロセスの代替的な態様で使用する真空チャック２０の２つの実施例を示す。この真空チャック２０は、基板４を保持するための接触面２２を有する。接触面２２は、真空源２８と連結する通路又はプレナム２６と液通する複数の穴又は開口部２４を有する。真空チャック２０の穴又は開口部２４は、真空チャック２０の接触面２２の近くに真空環境を形成する。真空環境は、真空チャック２０の接触面２２に近接する基板４を強制的に「引く」。図４Ａは、凸状に湾曲するよう基板４を曲げる真空チャック２０を示す。図４Ｂは、凹状に湾曲するよう基板４を曲げる真空チャック２０を示す。
【００４２】
図４Ａ及び４Ｂに示す真空チャック２０を、基板４に（湾曲させるための）引張／圧縮応力を導入するために使用する膜６，８の代わりに使用してよい。
【００４３】
本発明の実施例を図示及び説明したが、本発明の範囲を逸脱することなしに、様々な変更を行ってよい。さらに、本書に記載した特定の順序のステップの変更を本発明の範囲内で考えられることに留意されたい。例えば、二酸化シリコンを含む層を、第２の基板上への窒化シリコンを含む層の形成前又は形成後に第１の基板の上に形成してよい。このように、上記の特許請求の範囲及びそれらに相当するものを除いて、本発明を限定すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の一態様に係る引張状態に歪んだ転位が無いシリコンの薄膜を形成する方法を示す。
【図２】図２は、本発明の別の態様に係る圧縮状態に歪んだ転位が無いシリコンの薄膜を形成する方法を示す。
【図３】図３は、エピタキシャル成長したＳｉＧｅのエッチング停止層及びエピタキシャル成長した薄いシリコン膜を有するシリコン基板の断面図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、凸形状に基板を強制的に湾曲又は曲げるのに使用する凸形の真空チャック装置を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、凹形状に基板を強制的に湾曲又は曲げるのに使用する凹形の真空チャック装置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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