(57)【要約】  界面層が支持基板に結合された結晶ウェハの製造方法。第１の層が、歪み状態で界面層に結合される。界面層は、第１の層の歪みを緩和して歪み状態から歪み緩和状態にするために、第１の層を支持基板から実質的に引き離すのに十分な程度に溶融される。界面材料は、第１のウェハを獲得するために、歪み緩和状態にある第１の層とともに固化される。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶ウェハを作製する方法であって、
界面層を支持基板に結合するステップと、
歪み状態にある第１の層を前記界面層および支持基板に結合するステップと、
前記歪み状態から、前記第１の層が前記歪み状態より歪みが緩和された状態にある歪み緩和状態になるように前記第１の層の歪みを緩和するために、前記第１の層を前記支持基板から実質的に引き離すのに十分な程度に前記界面層を溶融するステップと、
前記支持基板、前記界面層、および前記歪み緩和状態にある前記第１の層を含む第１の結晶ウェハを得るために、前記歪み緩和状態にある前記第１の層とともに前記界面層を固化するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記界面層が溶融されるときに前記第１の層を保護するために、キャップ層を前記第１の層に結合するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記キャップ層が、前記第１の層に機械的支持を与える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の層が第１の材料から作られ、前記支持基板が支持材料から作られ、前記界面層が、前記支持材料および第１の材料の融解温度より低い界面融解温度を有する界面材料から作られる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記界面材料の融解温度が、前記第１の材料および前記支持材料の各々の融解温度より少なくとも約５℃低い、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の材料の歪みを緩和するのに十分な程度に前記界面材料の一部分を少なくとも前記界面融解温度まで加熱することによって、前記界面層が溶融され、
前記界面層が、前記界面材料を冷却することによって固化される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記界面材料と前記第１の材料とがそれらの間で実質的に拡散しないように十分に急速に前記界面層を固化するために、前記界面層が、十分に速い速度で冷却される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記界面層が、前記第１の層および前記界面層と、前記支持基板とに熱を適用することによって加熱される、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記界面層が、急速熱アニールによって加熱される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の層が、シリコンゲルマニウムを含み、前記界面層が、前記第１の材料より高濃度のゲルマニウムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記界面材料が、ゲルマニウムまたはシリコンゲルマニウムを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記界面層が、前記第１の層と比較して薄い膜である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記界面層が、前記支持基板上にエピタキシャル成長される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の層が、前記第１の層の実質的に分離した領域を与えるようにパターン化される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記支持基板の反対側にある前記第１のウェハの表面を受入基板にさらに結合する、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記受入基板へ転写するために、前記支持基板の少なくとも一部分から前記第１の層の少なくとも一部分を取り外すステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
支持基板が、支持格子パラメータを有し、前記第１の層が、前記支持格子パラメータとは異なる第１の公称格子パラメータを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の層が、前記界面層と結合状態でエピタキシャル成長される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の層が、前記歪み緩和状態において実質的に完全に歪み緩和される、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
結晶ウェハを作製する方法であって、
界面層を支持基板に結合するステップと、
歪み状態にある第１の層を前記界面層に結合するステップと、
境界層を前記第１の層に結合するステップと、
前記第１の層と保護キャップ層との間に境界層が配置されるように、前記保護キャップ層を前記第１の層に結合するステップと、
前記歪み状態から、前記第１の層が前記歪み状態より歪みが緩和された状態にある歪み緩和状態になるように前記第１の歪み層を歪み緩和するために、前記第１の層を前記支持基板から実質的に引き離すのに十分な程度に前記界面層を溶融するステップであり、前記保護キャップ層が、前記界面層が溶融されるときに前記第１の層を保護するように構成されるステップと、
第１のウェハを得るために、前記歪み緩和状態にある前記第１の層とともに前記界面材料を固化するステップと、
を含む、方法。
【請求項２１】
前記境界層が、前記第１の層を前記保護キャップ層から分離して、加熱中にそれらの間での拡散を実質的に防止するように構成される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記境界層が、前記界面材料から作られる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記界面層および前記境界層が、前記第１の層と比較して薄い膜である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記保護キャップ層が、前記第１の層の歪み緩和を妨げるのを抑制または防止するように、前記第１の層を前記保護キャップ層から引き離すために前記境界層を溶融するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
結晶ウェハを作製する方法であって、
界面層を支持基板上に結合するステップと、
歪み状態にある第１の層を前記界面層に結合するステップと、
前記歪み状態から前記第１の歪み層の歪みを緩和するために、前記第１の層を前記支持基板から実質的に引き離すように、前記界面層を軟化させるのに十分な程度に前記界面層を加熱するステップと、
前記第１の層が実質的に歪み緩和された第１のウェハを得るために、前記第１の層の歪みが緩和されると、前記界面材料を固化するステップと、
を含む、方法。
【請求項２６】
前記界面層が、その融解温度まで加熱される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
結晶ウェハであって、
支持基板と、
前記第１の材料の公称格子パラメータに実質的に等しい格子パラメータを有する歪み緩和状態にある第１の材料の第１の層と、
前記支持基板と前記第１の層との間に配置された少なくとも部分的に溶融状態にある界面層と、
を備える、結晶ウェハ。
【請求項２８】
前記第１の層と保護的に結合された状態でキャップ層をさらに備える、請求項２７に記載の結晶ウェハ。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、結晶ウェハの作製に関し、特に、層を溶融または加熱することによる多結晶ウェハの製造に関する。
【発明の背景】
【０００２】
半導体ウェハの製造技術には、第１の結晶材料層を、異なる公称格子パラメータを有する第２の結晶材料の基板上に生成することを伴うものがある。第２の材料の結晶構造は、歪み緩和されることが望ましい場合がある。公知の技術では、基板と、異なる公称格子パラメータの生成層との間にバッファ層が設けられる。
【０００３】
典型的なバッファ層は、生成層の格子パラメータと基板のものとを一致させる転移層である。このようなバッファ層は、バッファ層に段階的に変化する組成をもたせることで、その深さに沿って段階的に変化する組成を有するものであってもよい。バッファ層は、複雑な構成、例えば、組成の変化や、組成の非連続的な階段状の変化などをもつことでも知られている。バッファ層の可変組成を形成するには、時間と費用が著しくかかり、実施に注意を要する。また、バッファ層の結晶学的欠陥の密度を最小限に抑えるために、バッファ層の厚みは、大きく、典型的には、１ミクロン〜数ミクロンの間である。
【０００４】
公知の別の技術では、形成層の弾性歪みを歪み緩和する。このような技術は、“Ｓｔｒａｉｎ  ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｓｅｕｄｏｍｏｒｐｈｉｃ  Ｓｉ１−ｘＧｅｘ／Ｓｉ（１００）  ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ａｆｔｅｒ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｏｒ  ｈｅｌｉｕｍ  ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｖｉｒｔｕａｌ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”（Ｎｕｃｌｅａｒ  ａｎｄ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｂ  １７５−１７７（２００１）３５７−３６７）というタイトルのＢ．Ｈｏｌｌａｎｄｅｒらによる文献に開示されている。同文献に記載されたプロセスは、圧縮された状態にある、Ｓｉ基板上に形成された歪みＳｉＧｅ層の歪み緩和に関する。
【０００５】
この技術では、歪み層の表面を通ってＳｉ基板内へ所定の深さまで、水素またはヘリウムイオンが注入される。イオン注入によって結晶の乱れが生じ、それが、注入領域とＳｉＧｅ層との間にあるＳｉ基板の厚みに位置し、この乱れにより、ＳｉＧｅ層は、加熱処理を受けると、その歪みが緩和される。
【０００６】
このように、歪み層にかかる歪みを容易に緩和するために、結晶ウェハの生産に使用可能な簡易なプロセスが必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
好ましい方法において、界面層が支持基板と結合され、第１の層が歪み状態で界面層と結合される。歪み状態から、第１の層が歪み状態より歪みが緩和された状態にある歪み緩和状態になるように第１の層の歪みを緩和するために、界面層は、第１の層を支持基板から実質的に引き離すように十分に溶融される。この歪み緩和状態は、実質的に、完全に歪みが緩和された状態でありえ、この状態では、現時点での歪み緩和された層の格子パラメータが、その公称格子パラメータと実質的に等しいことが好ましい。界面材料は、支持基板、界面層、および歪み緩和状態にある第１の層、すなわち、溶融前の状態より歪みが緩和された第１の層を含む第１のウェハを得るために、歪み緩和状態にある第１の層とともに固化されることが好ましい。
【０００８】
界面材料の融解温度は、支持基板および第１の層の材料のものより低いことが好ましい。界面材料は、第１の材料の歪みを緩和できるように、界面材料の十分な部分を、好ましくは、少なくとも界面融解温度まで加熱することによって溶融されることが好ましい。界面材料は、冷却によって固化され得る。界面層と第１の層との間の界面材料と第１の材料が任意の拡散または任意の実質的な拡散を回避するように、界面層を十分に急速に固化するために、界面層は、十分に速い速度で冷却されることが好ましい。界面層は、例えば、一回の操作で、第１の層および界面の層とともに、支持基板に熱を適用することによって加熱され得る。好ましい加熱方法は、急速熱アニール（ＲＴＡ）によるものであり、数秒ではなくコンマ何秒単位のＲＴＡスパイクアニールによるものがより好ましい。第１の材料および支持材料の各々の融解温度は、界面材料の融解温度より少なくとも約５℃高いものであることが好ましい。
【０００９】
１つの実施形態において、第１の材料は、シリコンゲルマニウムを含み、界面材料は、第１の材料より高濃度のゲルマニウムを含む。この実施形態において、界面層は、例えば、ゲルマニウムまたはシリコンゲルマニウムを含み得る。
【００１０】
界面層は、第１の層と比較して薄い膜であることが好ましく、支持基板上にエピタキシャル成長され得る。第１の層は、いくつかの実施形態において、歪みを緩和するべき第１の層の実質的に分離した領域を与えるようにパターン化され得ることが有益である。
【００１１】
いくつかのプロセスにおいて、多層構造のウェハであり得る受入基板が、第１のウェハの表面上に結合され、第１の層の少なくとも一部分が、例えば、受入基板に接合される表面上に表面処理を行った後、受入基板に転写するために少なくとも支持基板から取り外され得る。
【００１２】
支持基板は、支持格子パラメータを有し、第１の層は、支持格子パラメータとは異なる第１の公称格子パラメータを有することが好ましい。また、好ましい第１の層は、界面層上にエピタキシャル成長される。
【００１３】
１つの実施形態において、界面層の溶融中、この層を保護するために、第１の層にキャップが結合される。キャップは、界面層の溶融時に第１の層に支持または他の保護を与える支持キャップ層と、第１の層と支持キャップ層との間の境界層とを含み得る。境界層は、第１の層を支持キャップ層から分離し、加熱期間中にそれらの間での実質的に拡散を防止するように構成され得る。境界層はまた、界面材料から作られ、第１の層と比較して薄い膜であることが好ましい。１つの実施形態において、支持層が、第１の層の歪み緩和を妨げ、またはその歪み緩和に望ましくない影響を与えるのを抑制または防止するように、第１の層を支持キャップ層から機械的に引き離すために境界層を溶融する。
【００１４】
本発明により構成された好ましい結晶ウェハにおいて、第１の材料の公称格子パラメータに実質的に等しい格子パラメータを有する、歪み緩和状態にある第１の材料の第１の層が、少なくとも部分的に溶融状態で界面層に結合される。界面層は、第１および支持基板との間に配置される。機械的支持の提供など、第１の層と保護的な結合状態で、キャップ層が与えられ得る。
【００１５】
以上のことから、本発明により、層が成長する下地層または依存するか支持されている層とは異なる格子パラメータを有し得る層の歪みを緩和する簡単な方法が提供される。
【好ましい実施形態の詳細な記載】
【００１６】
図１を参照すると、高品質の結晶歪み緩和層を有するウェハを生産する好ましい方法において、複合構造が生産される。この構造は、支持基板１０を含み、この基板は、好ましい実施形態において、シリコンから作られる。代替的に、支持基板１０はいくつかの層を含むものであってもよく、好ましくは、その上部に、例えば半導体材料の結晶層を有する。
【００１７】
支持基板１０に界面層１２が結合され、好ましくは、結晶である歪み層１４が、界面層１２に結合される。このようにして、界面層１２は、支持基板１０と歪み層１４との間に挟められることが好ましい。
【００１８】
歪み層１４が、界面層１２上に結合されるときに歪み状態にあるように、支持基板１０と歪み層１４の公称格子パラメータが異なることが好ましい。歪み状態において、歪み層１４の結晶構造は、引っ張られてまたは圧縮されて弾性的に歪みがかけられた状態であり、その格子パラメータは、公称格子パラメータとは実質的に異なる。
【００１９】
界面層１２は、支持基板１０上にエピタキシャル成長されることが好ましく、歪み層１４は、界面層１２上にエピタキシャル成長されることが好ましい。好ましいエピタキシャル成長方法は、ＩＶ族材料に対して、ＣＶＤ（化学気相成長）およびＭＢＥ（分子線エピタキシ）技術を含む。当業者に公知のように、代替的に、界面層および歪み層１２、１４を与える他の適切な方法が使用され得る。代替的に、固相エピタキシ（ＳＰＥ）が使用されてもよく、アモルファス層が、支持基板のクリーン表面上に低温で堆積され、次いで、実質的により高い温度で結晶化される。金属有機ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）または液相エピタキシ（ＬＰＥ）が、ＧａＡｓおよびＩｎＰ族などの化合物半導体に対して使用され得る。
【００２０】
引き続き、歪み層１４は、歪み状態のときと比較して層１４にかかる歪みが実質的に緩和される歪み緩和状態へ歪み緩和される。しかしながら、最も好ましくは、歪み緩和状態にある層１４の結晶材料は、現温度での公称格子パラメータとほぼ等しい格子パラメータを有する。歪み層１４をこのように歪み緩和するために、界面層１２は、歪み状態から歪み緩和状態へ層１４の歪みを緩和するために、層１４を支持基板１０から実質的に引き離すように十分に溶融されることが好ましい。次いで、層１４が歪み緩和状態にあり、より好ましくは、実質的に完全に歪み緩和された第１のウェハ構造を得るために、界面層１２の溶融材料は、好ましくは、歪み緩和状態にある層１４とともに固化される。歪み緩和が起こるように、層１４を支持基板から引き離すのに十分な界面層１２の融解温度、または固相温度を超えることによって、十分な溶融が達成され得る。本願明細書において使用する場合、「融解温度」という用語は、固相から液相の状態へ転移する単一の融解温度を有する材料の融解温度を指すとともに、温度超過すると液相または非固相が存在する状態になる材料の固相線温度を指す。いくつかの実施形態において、到達する融解温度は、材料の液相線温度でありえ、その温度を上回ると、非固相または液相しか存在しない。界面層に対して、この層が層１４の歪みを緩和できるほど十分に軟化される他の適切な温度が使用されてもよい。
【００２１】
界面層１２を溶融するさまざまな方法を使用できるが、好ましい方法は、層１４の固相線温度より低く、好ましくは、支持基板１０の材料のものよりも低い固相線温度を有する材料の界面層１２を作ることを含む。好ましくは、界面層１２の材料の固相線温度、より好ましくは、液相線温度も、支持基板１０および層１４の材料の対応する温度より低い。
【００２２】
界面層１２の材料は、支持基板１０上に与えられるとき仮像であることが好ましい。好ましい実施形態において、歪み緩和される層１４は、所定の組成のシリコンゲルマニウムを含む。支持基板１０がシリコンまたはシリコン合金から作られる場合、界面層１２は、好ましくは、層１４より高濃度のゲルマニウムを有するゲルマニウムまたはシリコンゲルマニウム合金から作られ得る。シリコンゲルマニウム材料のゲルマニウム濃度を高くすると、当業者に公知のように、固相線および液相線温度の両方が低下する。界面層の固相線温度は、支持基板１０および層１４の少なくとも１つのものより少なくとも約５℃低いことが好ましく、より好ましくは、少なくとも約１０℃低く、さらにより好ましくは、少なくとも約５０℃低く、最も好ましくは、少なくとも約１００℃または２００℃低い。温度差は、５００℃を上回ることが適切であり得る。純ゲルマニウムまたはシリコンゲルマニウムであり得る界面層１２の材料のゲルマニウム濃度は、歪み緩和される層１４の材料のシリコンゲルマニウム材料より、少なくとも約５％高く、より好ましくは、少なくとも約１０％または２５％高いものである。１つの実施形態において、例えば、支持基板１０は、シリコンから作られ、界面層は、ゲルマニウムから作られ、歪み層は、約１０％ゲルマニウムのＳｉＧｅから作られる。好ましいゲルマニウム層は、好ましくは、隣接する層と比較して極めて薄く、好ましくは、１０オングストローム未満の厚みを有する。
【００２３】
図２に示す別の実施形態において、界面層１２の溶融中に層１４の表面を保護するために、層１４上にキャップ層１６が設けられる。キャップ層１６は、例えば、アニールの影響から層１４を保護し、歪み層１４に支持機械強度を与えることによって、層１４を保護することが好ましく、これは、界面層１２から層１４が持ち上がったり、層１４にピンホールや他の欠陥を生じたりする事態になりかねない折れ曲がりや他の変形を防止するために有益であり得る。
【００２４】
キャップ層１６は、堆積またはエピタキシャル成長などの適切な方法によって適用され得る。好ましい方法において、キャップ層１６は、シリカ（ＳｉＯ２）から作られ、これは、層１４上の表面部分または追加のシリコン層の酸化物堆積および熱酸化を含む公知の方法によって形成され得る。このような酸化物堆積は、例えば、１００％ＳｉＯ２より低いものであり得るＴＥＯＳを含み得る。キャップ層１６の他の適切な材料は、窒化シリコンおよび酸窒化シリコンを含む。
【００２５】
図３を参照すると、キャップ層１８が、複数の副層２０、２２を含み得る。１つの実施形態において、外側キャップ副層２２は、シリカから作られるのに対して、外側キャップ副層２２と歪み層１４との間に介在する境界層として機能する内側キャップ層２０は、ゲルマニウムまたはシリコンゲルマニウムから作られる。この実施形態において、内側副層２０は、さらなる応力から歪み層１４を保護したり、外側副層２２から歪み層１４内への拡散、または他の方向への拡散を低減したりするために、外側キャップ副層２２から歪み層１４を分離する。
【００２６】
好ましくは、キャップの副層２０、２２の融解温度、最も好ましくは、特に、層１４に機械的強度を与える任意の副層、この実施形態においては、外側副層の融解温度は、界面層１２の対応する温度よりも高い。このようにして、界面層１２は、層１４の歪みを解放するのに十分な程度に溶融するのに対して、キャップ層は固体のままであり、または、界面層１２の溶融中に歪み緩和される層１４に十分な保護および支持を与えるのに十分な程度に固体の状態のままである。しかしながら、１つの実施形態において、内側キャップまたは層または境界層２０は、界面層１２の材料から作られる。別の実施形態において、キャップ全体は、界面層とともに溶融される。
【００２７】
歪み層１４は、転位などの拡張結晶学的欠陥がほとんどない非常に高品質の結晶材料により形成されることが好ましい。支持基板１０用に選択された材料は、界面層１２との界面の近傍で、欠陥を最小限にするために、支持基板１０の格子パラメータと、界面層１２および歪み層１４の公称格子パラメータとの間の差が十分に小さくなるように選択されることが好ましい。例えば、支持基板または界面層１２の格子パラメータと、歪み層１４の公称格子パラメータとの差は、典型的に、約０．５％および１．５％であるが、代替的に、歪み層１４が非常に薄い場合など、より高い値を有してもよい。例えば、ＩＶ族材料において、Ｇｅは、Ｓｉのものより約４．２％高い公称格子パラメータを有し、ＳｉＧｅ３０％（３０％Ｇｅを含有）は、Ｓｉのものより約１．１５％高い公称格子パラメータを有し、これにより、成長した歪み層１４に生じる欠陥が低減または排除される。本発明において、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、およびＩｎＳｂなど、ＩＩＩ族〜Ｖ族からの適切な材料を使用することができる。
【００２８】
好ましくは、プラスチック変形を生じ得る内部応力が発生することで、歪み層１４の歪みが緩和されることがないように、歪み層１４の厚みは、臨界弾性歪みの厚みより小さいことが好ましい。当業者に公知のように、この臨界弾性歪みの厚みは、主に、歪み層１４に対して選択された材料に依存するとともに、歪み層１４の材料の公称格子パラメータと、成長された材料の格子パラメータとの間の差に依存する。特定の組み合わせに対する臨界弾性歪みの厚みは、当業者によって決定され得る。歪み層１４は、形成されると、圧縮されまたは引っ張られて弾性歪みをかける、支持基板１０のものに実質的に類似した格子パラメータを有することが好ましい。
【００２９】
界面層１２、および好ましくは、キャップ層１８の任意の境界層２０は、歪み層１４より著しく薄いことが好ましく、歪み層１４と比較すると薄い膜であることが好ましい。歪みＳｉ膜は、典型的に、ＳｉＧｅ２０％の格子パラメータに対応する、約１０〜６０ｎｍの厚みのものである。歪み値がより高いと、膜は薄くなり、薄い界面層の厚みは、約０．５ｎｍであり得る。薄膜層を設けることで、界面層１２が設けられる支持基板１０の表面の格子パラメータを、界面層１２に実質的に保持することができる。さらに、歪み層１４と比較して薄い膜として境界層２０を設けることで、境界層の任意の歪みによって生じる歪み層１４の欠陥が低減または排除される。
【００３０】
界面層１２の溶融は、組立ウェハをアニールすることによって、または熱を適用する他の適切な方法によって達成され得る。界面層１２を再度固化するために、この層、および好ましくは、ウェハ全体は、その材料の融解温度、好ましくは、固相線温度より低い温度に冷却される。層１４の歪み緩和を行うために、界面層１２の所望の部分の加熱および冷却は、界面層１２および層１４の材料間での任意の実質的拡散を防止するために、何分の１秒から数秒、例えば、約０．２秒〜約３秒などの十分に短い時間期間に実行されることが好ましい。ウェハ、ひいては、界面層１２を加熱する好ましい方法は、ＲＴＡスパイクアニール（急速熱アニール）を用いるものである。例えば、２０％ゲルマニウムを有するＳｉＧｅ２０％から作られた層１４の場合、ＲＴＡスパイクは、界面層１２の温度を約１２００℃まで上昇させるために実行され得る。層１４のこの実施形態の場合、界面層１２は、２０％より高いＧｅ含有量を有し得る。
【００３１】
図４の実施形態において、歪み層１４は、層１４の実質的に分離した領域２４を与えるようにパターン化される。パターン化は、歪み緩和を制約し得る面積を排除または低減し、歪み層１４の歪み緩和によって生じた任意の欠陥をさらに低減するために実行され得る。パターン化は、ウェハリソグラフィおよび選択的エッチングを含む当業者に公知の方法によって実行され、歪み層領域２４の周囲に境界を形成でき、歪み緩和を制約し得る引き続き適用される層の面積を回避または低減するように、すべての層１２、１４、および１６が設けられた後に行われることが好ましい。図５は、キャップ層１６が適用される前に歪み層１４がパターン化される実施形態を示す。キャップ層１６はまた、この実施形態において、領域２４の側面縁に沿って、これらの縁を保護するように延在する。界面層１２は、領域２４間で連続的なものでありえ、または、例えば、層１４とともに界面層１２をエッチングすることによって、領域２４間で非連続的なものであり得る。望ましければ、キャップ層１６のすべてまたは部分は、例えば、エッチングまたは研磨動作または当業者に公知の層除去の他の方法によって除去され得る。
【００３２】
層１４の歪みが緩和されると、種々のプロセスが実行されてもよい。図６に示すように、層の１つ、例えば、支持基板に、弱点領域２６が形成され得る。適切な方法は、所定の深さでの水素またはヘリウムイオンなどの原子種２８の注入を含む。これは、当業者に公知の技術であるＳｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）などの層転写技術において実行され得る。受入基板３０は、好ましくは、接合によって、ドナーウェハ３２に結合されてもよく、このドナーウェハ３２は、これらの例において、支持基板１０から歪み緩和される層１４を通って、およびキャップ層が使用される場合はキャップ１６を通って延在する複合構造の層積層体を含む。次いで、ドナーウェハ３２の残りから取り外しウェハ３４として、図示した実施形態において、支持基板１０の一部分である一部分を取り外すことができる。これは、例えば、弱点領域にエネルギーを供給することによって達成されてもよく、例えば、弱点領域２６またはその付近でウェハ３４を取り外すために、熱処理または機械処理によって、または別のエネルギー供給を用いて達成されてもよい。図７の支持基板１０の一部分に弱点領域２６が示されているが、別の実施形態において、弱点領域は、ドナーウェハの異なる層において形成され得る。１つの実施形態において、キャップ１６は、歪み緩和後に取り除かれ、層転写の接合および取り外し後に埋込酸化膜（ＢＯＸ）層になるように、層１４上に酸化物が堆積される。
【００３３】
弱点領域を形成する別の方法は、陽極酸化または他の技術などによって、多孔質層を生成することによるものである。このような１つの技術は、欧州特許出願公開第０８４９７８８号明細書に開示される。このように、これらの技術および他の技術が、歪み緩和層１４を別の基板またはウェハに転写するために使用され得る。好ましくは、この転写は、層１４の歪みを緩和した後に達成される。
【００３４】
所望の層の転写を行うために、または他の目的のために、図２および図３に示す実施形態を含む組立てウェハの実施形態において、他の技術が実行され得る。化学的および／または化学機械的な材料の除去プロセスが使用され得る。これらの層を除去するために、エッチバックプロセスなどによって、層の選択的エッチングが採用され得る。除去される材料に対して選択的なエッチング溶液を使用して、ウェットエッチングが実行されてもよく、代替的にまたは追加して、プラズマエッチングまたはスパッタリングなどのドライエッチングが採用されてもよい。エッチング動作は、化学的、電気機械的、光電気機械的プロセスまたはこれらの組み合わせを含んでもよい。エッチング動作は、ラッピング、研磨、機械エッチング、または原子種のスパッタリングなど、ウェハへの機械動作が先行し、後続し、または併用されてもよい。機械プロセスは、任意に、ＣＭＰプロセスなどにおいて、機械研磨剤の作用とともに組み合わされた研磨を含み得る。これらのプロセスは、キャップ層１６など、ウェハの一部分を単に除去したり、受入基板またはウェハ３０への接合などの後続するプロセス用に対して準備を整えたりするために適用され得る。
【００３５】
化学エッチング、ＣＭＰ研磨、熱処理、または他の平滑化動作など、所望の層に表面仕上げ技術が実行され得る。例えば、図７の実施形態の転写後、支持基板の転写部分は、選択的エッチングなどの適切な技術によって除去され得る。また、例えば、受入基板３０がシリコンから作られ、キャップ層１６がシリカなどの絶縁体から作られ、層１４がシリコンから作られる場合など、シリコン・オン・インシュレータ（「ＳＯＩ」）ウェハを提供するために、界面層１２は、望ましければ、除去され得る。表面仕上げ技術は、歪み緩和層１４が、半導体デバイスにおける活性層として使用されるときに特に有益であり得る。
【００３６】
１つの実施形態において、好ましくは、ＳｉＧｅ層がない場合の歪みＳＯＩ（ＳＳＯＩ）を獲得するために、層転写に対して注入する前であるが、副層２０および２２が除去された後に、完全に歪み緩和された層１４上に、歪みＳｉ層が直接成長される。高品質歪みＳｉ層は、層１４上に、ＣＶＤなどによってエピタキシャル成長され得る。次いで、酸化物が堆積された後、例えば、表面平滑化処理が続いてもよい。次いで、歪みＳｉ層および層１４のすべてまたは一部は、受入ウェハに転写されることが好ましく、転写された層１４の任意の残りの部分は、歪みＳＯＩ層のみがＳＳＯＩ構成に残ったままになるように、エッチングなどによって除去される。
【００３７】
好ましくは、歪み緩和層１４を含む、最終的な所望の構造の達成後、受入基板３０との接合界面をさらに強化するためにアニール動作を含む当業者に公知の仕上げステップが任意に実行されてもよい。
【００３８】
本願明細書において、本発明の例示的な実施形態について開示してきたが、多数の修正例および他の実施形態が、当業者によって考案されてもよいことを認識されたい。例えば、さまざまな実施形態が、電子および光電子コンポーネント用にウェハを製造するために使用される。したがって、添付の特許請求の範囲が、本発明の趣旨および範囲内にあるすべてのこのような修正例および実施形態に及ぶように意図されていることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】層の歪みを緩和するために、本発明により構成されたウェハの側面図である。
【図２】キャップ層を用いた別の実施形態を示す。
【図３】キャップ層が副層を含むさらなる実施形態を示す。
【図４】パターン化された歪み層を有するウェハ実施形態の側面部分図である。
【図５】パターン化された歪み層を有するウェハ実施形態の側面部分図である。
【図６】弱点領域を形成するための原子種の注入中のウェハの側面図である。
【図７】層の取り外しおよび転写プロセス中のウェハの側面図である。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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