(57)【要約】  本発明は、互いに接合されるべき“ドナー”ウェーハと称される第一ウェーハ（１０）および“レシーバ”ウェーハと称される第二ウェーハ（２０）の“接合”表面と称される、一方、他方、または双方の表面（１２、２２）の処理方法に関する。該方法は、上記ドナー（１０）およびレシーバ（２０）ウェーハを接合させる直前に、約０．０５質量％〜２質量％の範囲の濃度で、好ましくは脱イオン化された、水中アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液を少なくとも約９７質量％含んでなる“表面処理”と称される溶液を上記接合表面（１２、２２）へ適用することにより行われる洗浄および活性化工程を含んでなる点で、注目に値する。本発明は、光学、電子工学または光電子工学分野で用いられる構造体を製造することに適用できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学、電子工学、または光電子工学分野で用いられる構造体を製造するために、互いに接合されるべき“ドナー”ウェーハと称される第一ウェーハ（１０）および“レシーバ”ウェーハと称される第二ウェーハ（２０）の“接合”表面と称される、一方、他方、または双方の表面（１２、２２）の処理方法であって、
前記ドナー（１０）およびレシーバ（２０）ウェーハを接合させる直前に、約０．０５質量％〜２質量％の範囲の濃度で、好ましくは脱イオン化された、水中アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液を少なくとも約９７質量％含んでなる“表面処理”と称される溶液を前記接合表面（１２、２２）へ適用することにより行われる、洗浄および活性化工程を含んでなる、方法。
【請求項２】
前記処理溶液が、約０．０５質量％〜２質量％の範囲の濃度で、好ましくは脱イオン化された、水中アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液により構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理溶液が、約０．０５質量％〜２質量％の範囲の濃度で、好ましくは脱イオン化された、水中アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液約９７質量％と、キレート化剤および／または界面活性剤約３質量％とにより構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液が、水中約０．５質量％〜１．６質量％の範囲の濃度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液が、水中で０．８質量％に近い濃度を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記洗浄および活性化工程が、７０℃以下の温度で前記表面処理溶液を適用することにより行われる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記表面処理溶液が、前記ドナーウェーハ（１０）および前記レシーバウェーハ（２０）が接合機に存在するときに適用される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記表面処理溶液が１０秒間〜２分間にわたり適用される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記洗浄および活性化工程が、同時に、前記表面処理溶液を適用して、処理される接合表面（１２、２２）をブラッシングすることにより行われる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の活性化方法。
【請求項１０】
前記二つの接合表面（１２、２２）の少なくとも一方が酸化物の層で被覆される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ドナーウェーハ（１０）が、転移されるべき薄層（１６）を画定する弱化ゾーン（１５）を形成するために、接合前に原子種の注入を経た、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
光学、電子工学、または光電子工学分野で使用されるための構造体（３０）の製造方法であって、
‐  酸化物層（１８）を表面に有する“ドナー”ウェーハ（１０）と称されるウェーハ中に原子種を注入して、薄層（１６）を画定する弱化ゾーン（１５）を前記ウェーハ中に形成し、
‐  請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法に従い、接合の直前に前記ドナーウェーハ（１０）の前記酸化表面（１２）を洗浄および活性化し、
‐  場合により酸化された、“レシーバ”ウェーハと称される他のウェーハ（２０）の表面（２２）に、前記ドナーウェーハ（１０）の前記活性化表面（１２）を接合させ、ここで、前記表面（２２）が、所望により、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法に従い、洗浄および活性化されており、
‐  前記薄層（１６）と前記酸化物層（１８）を剥がしてそれらを前記レシーバウェーハ（２０）へ転移するために、前記弱化ゾーン（１５）でそれらを剥離する
工程を含んでなる、方法。
【請求項１３】
前記接合工程と前記剥離工程との間に強化アニール工程を含んでなる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ドナーウェーハ（１０）が半導体物質から生産される、請求項１２または１３に記載のセミコンダクタ・オン・インシュレータ構造体（３０）の製造方法。
【請求項１５】
前記ドナーウェーハ（１０）が歪みシリコンから生産される、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ドナーウェーハ（１０）がシリコンから生産される、請求項１４に記載のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）型構造体（３０）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超小型電子工学、光学、光電子工学の分野で使用の構造体を生産するために、半導体物質を含んでなる２枚のウェーハを接合させることに関する。
【０００２】
より正確には、本発明は、酸化されていたとしてもおよび／または原子種の注入を経ていたとしても、接合させるウェーハ２枚のうち少なくとも一方の接合表面を活性化させることに関する。
【背景技術】
【０００３】
上記の原子種の注入は、既定の深さで、“ドナー”ウェーハと称されるウェーハ内に、弱化ゾーンを形成しうる。
【０００４】
“Smart-CutＴＭ”（登録商標名）として知られているその方法は当業者に公知である。例えば、「シリコン・オン・インシュレータ技術、超大規模集積回路のための物質（Silicon-on-Insulator Technology, Materials to VLSI）」（2nd  Edition, by Jean-Pierre Colinge, published by Kluwer Academic Publishers, pages 50 and 51）の研究が参照される。
【０００５】
頭字語ＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）で知られる構造体は、シリコンドナーウェーハの酸化表面への注入および転移と、上記ドナーウェーハから得られるシリコンの表面酸化物層および上部薄層を含む薄膜を“レシーバ”ウェーハと称されるシリコンウェーハへ接合させることにより生産できる。
【０００６】
そのような転移された薄膜上に形成される電子部品のますますの小型化により、基板メーカーは、優れた特性を保ちながら、更に薄いシリコンの上層を有したＳＯＩ型基板の製造を余儀なくされている。
【０００７】
その結果、転移層の質を改善して、このような層を剥がして転移する技術を改善することが、非常に重要となる。
【０００８】
接合特性は良い層転移に必須であり、その接合の特性は２枚のウェーハを結合させる結合エネルギーで主に測られる。
【０００９】
以下で説明されているように、ウェーハ表面におけるある汚染物の存在は結合エネルギーを減少させる作用を有することが確かめられていた。
【００１０】
注入工程はウェーハ表面へ炭化水素型汚染物を通常残留させてしまう。孤立粒子または局所的表面欠陥の存在下において、その汚染は、薄膜の剥離とレシーバウェーハへのその転移後に表面ブリスターの形成を、または非転移ゾーンの形成すら招くことがある。
【００１１】
したがって、良い特性と接合の接触を保証するために、このような汚染物を取除くことは非常に重要である。
【００１２】
加えて、Aditya Agarwal, T.E. Haynes, V.C. Venezia, O.W. HollandおよびD.J. Eagleshamによる論文「Ｈｅ＋およびＨ＋の共注入によるシリコン・オン・インシュレータ膜の効率的生産（Efficient production of silicon-on-insulator films by co-implantation of He+ with H+）」（Applied Physics Letters, vol. 72(1998), pp 1086-1088）は、水素およびヘリウムの共注入を用いる方法の方が簡便な注入の場合よりかなり少ない総注入量で済むが、ブリスター型欠陥が接合界面で非常に多いことを示している。
【００１３】
更に、非常に薄い、即ち厚さ５０ｎｍ（５０ナノメーター）未満の埋め込み酸化物層を有するＳＯＩ型基板は生産が難しいことも示されていたが、その理由はそれらがブリスター型欠陥の出現をかなりうけやすいからである。
【００１４】
このように、上記“Smart-CutＴＭ”法の作業条件と適用可能性を広げるために、結合エネルギーを強化することも重要である。
【００１５】
最後に、結合エネルギーは適正な剥離と層転移を促すためにも強化されねばならない。
【００１６】
事実、接合界面における汚染物の存在は弱化ゾーンよりむしろその界面で層の剥離を招き、それによりドナーウェーハ上の残留物に応じた欠陥（非転移ゾーン）をレシーバウェーハで生じることがある。
【００１７】
結合エネルギーが低いほど、非転移ゾーンの量も多くなる。
【００１８】
更に、結合エネルギーが低い場合、接合が始められる側と正反対のウェーハ端部にまで結合波が達することは難しく、多数の欠陥がその領域で観察される。
【００１９】
接合性を向上させて、接合させるウェーハの表面に存在する全粒子を除去するために、接合前に表面を処理するいくつかの方法について、先行技術は既に開示している。
【００２０】
このような処理は通常二つの連続工程、即ち、
ａ）洗浄および化学的活性化の第一工程、および
ｂ）接合の直前に行われ、以下で“接合前洗浄”と称される、洗浄の第二工程
からなる。
【００２１】
工程ａ）で接合させる表面の洗浄の目的は、
‐  上記表面を親水性にし、
‐  注入後にウェーハの表面に出現した、特に炭化水素型の、汚染物を取除き、
‐  孤立粒子を除去し、
‐  ウェーハが完全接触に至るよう保証するために（原子スケールで）粗さを制限する
ことである。
【００２２】
表面の親水性は接合を促し、結合エネルギーを増加させて、ウェーハ端部で欠陥の出現を抑制しうる。
【００２３】
先行技術では、接合させる表面を、
‐  水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、および脱イオン水の混合液を含んでなる、“ＳＣ１”（標準洗浄１）として知られる第一溶液、
‐  塩酸（ＨＣｌ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、および脱イオン水の混合液を含んでなる、“ＳＣ２”（標準洗浄２）として知られる第二溶液、
で連続的に処理することからなる、“ＲＣＡ”と称される、このような洗浄および活性化方法を含んでいる。
【００２４】
第一溶液は、主に、ウェーハ表面上に存在する孤立粒子を取除き、表面を親水性にするためにある一方、第二溶液は金属汚染を除去するためにある。
【００２５】
しかしながら、このような処理を行った後で、ウェーハ表面の粗さは処理前より時には大きくなることがあり、それらの結合エネルギーを著しく変えてしまうことが示されていた。
【００２６】
更に、特許出願ＷＯ‐２００５／０９６３６９はウェーハを他のウェーハへ接合させるためにその酸化表面を洗浄する方法について開示している。該方法では、アンモニア溶液（ＮＨ４ＯＨ）および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混合液を用い、表面粗さの形成を避けながら孤立粒子を除去できる。
【００２７】
更に、上記Smart-CutＴＭ法は複数回の洗浄工程を含んでなるが、接合前洗浄工程ｂ）は高度に特殊であり、それは層を転移するための工程後に得られる基板の特性を事前に決めてしまうからである。
【００２８】
その工程は、洗浄工程ａ）と接合との間隔中に付着した粒子を取除くことを目的としている。それはウェーハの親水性を強化することも目的とし、洗浄工程ａ）と接合との時間間隔が長くなるとそれが実質的に減りやすいからである。
【００２９】
洗浄工程ｂ）は、接合させる表面を脱イオン水の溶液でブラッシングすることにより通常行われる。例えば、フランス特許出願ＦＲ‐Ａ‐２８５４４９３を参照。
【００３０】
上記二工程法では、残念ながら、接合させる表面が転移欠陥の数を抑えるために親水性とされるほど、表面の粗さが増し、そのためブリスター型欠陥の出現の蓋然性を増加させているようである。
【００３１】
上記ＲＣＡ型処理では、高温（＞７０℃）でＳＣ１溶液を用いることにより大きな親水性が得られる。しかしながら、逆に、処理表面はエッチングされて、それがその粗さを増し、表面粗さの増加はＳＣ１浴の温度上昇と共に増している。
【００３２】
最後に、処理ウェーハの親水性を残存させて結合エネルギーを最大化する上で二工程ａ）とｂ）との時間間隔は最短に抑えなければならないため、上記の方法を用いた場合は追加の制約も生じてくる。工業規模で該製造法を行う場合、処理されるウェーハのバッチを管理する際にそれは追加の制約を負う。
【００３３】
結果として、本発明は上記の不利益を克服すること、好ましくは周囲温度で行われる、接合前洗浄工程に際して表面の化学的活性化を施すこと、前洗浄工程ａ）を簡略化することを、またはそれなしで済ますことさえも目的としている。
【００３４】
前洗浄工程ａ）が維持されるならば、本発明は、ウェーハ２枚の接合後も結合エネルギーを高く保ちながら、その洗浄工程ａ）と本発明の接合前洗浄および活性化工程との間におけるウェーハの貯蔵時間を延長させることも目的とする。
【００３５】
最後に、本発明の活性化工程はＳＯＩ基板を製造する現行工業法へ円滑に組み込まれねばならない。
【発明の具体的説明】
【００３６】
この目的のために、本発明は、光学、電子工学または光電子工学分野で用いられる構造体を製造するために、互いに接合されるべき“ドナー”ウェーハと称される第一ウェーハおよび“レシーバ”ウェーハと称される第二ウェーハの“接合”表面と称される、一方、他方、または双方の表面の処理方法に関する。
【００３７】
本発明によると、該方法は、上記ドナーおよびレシーバウェーハを接合させる直前に、約０．０５質量％〜２質量％の範囲の濃度で、好ましくは脱イオン化された、水中アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液を少なくとも約９７質量％含んでなる“表面処理溶液”と称される溶液を上記接合表面へ適用することにより行われる、洗浄および活性化工程を含んでなる。
【００３８】
本発明の他の有利な非制限的特徴は、単独でまたは組合せで、次の通りである。
‐  処理溶液は、約０．０５質量％〜２質量％の範囲の濃度で、好ましくは脱イオン化された、水中アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液により構成される。
‐  処理溶液は、約０．０５質量％〜２質量％の範囲の濃度で、好ましくは脱イオン化された、水中アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液約９７質量％と、キレート化剤および／または界面活性剤約３質量％とにより構成される。
‐  アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液は、水中約０．５質量％〜１．６質量％の範囲、好ましくは０．８質量％近くの濃度を有する。
‐  洗浄および活性化工程は、７０℃以下の温度で上記の表面処理溶液を適用することにより行われる。
‐  表面処理溶液は、ドナーおよびレシーバウェーハが接合機に存在しているときに適用される。
‐  表面処理溶液は、好ましくは１０秒間〜２分間にわたり、接合機で直接適用される。
‐  上記の洗浄および活性化工程は、同時に、上記の表面処理溶液を適用して、処理される接合表面をブラッシングすることにより行われる。
‐  二つの接合表面の少なくとも一方は、酸化物の層で被覆される。
‐  ドナーウェーハは、転移される薄層を画定する弱化ゾーンを形成するために、接合前に原子種注入を経る。
【００３９】
本発明は、光学、電子工学、または光電子工学分野で用いられるべき構造体を製造する方法にも関する。
【００４０】
本発明によると、該方法は、
‐  酸化物層を表面に有する“ドナー”ウェーハと称されるウェーハ中に原子種を注入して、薄層を画定する弱化ゾーンを前記ウェーハ中に形成し、
‐  上記の方法に従い、接合の直前に上記ドナーウェーハの酸化表面を洗浄および活性化し、
‐  場合により酸化された、“レシーバ”ウェーハと称される他のウェーハの表面に、ドナーウェーハの上記活性化表面を接合させ、ここで、該表面は、所望により、上記の方法に従い、洗浄および活性化されており、
‐  上記の薄層と上記の酸化物層を剥がしてそれらを上記のレシーバウェーハへ転移するために、上記の弱化ゾーンでそれらを剥離する
工程を含んでなる。
【００４１】
本発明の他の特徴は、単独でまたは組合せで、次の通りである。
‐  上記の方法が、接合工程と剥離工程との間に強化アニール工程を含んでなり、および
‐  ドナーウェーハが、半導体物質、シリコンまたは歪みシリコンから生産される。
【００４２】
特に、この方法によれば、セミコンダクタ・オン・インシュレータ（semiconductor-on-insulator）型構造体またはシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）型構造体を製造しうる。
【００４３】
本発明の他の特徴および利点は、例として可能な非制限的実施を示した添付図面を参考にして、以下の記載から明らかとなるであろう。
【００４４】
本発明の主目的は、互いに接合されるべきウェーハ２枚のうち少なくとも一方の欠陥数と表面粗さを減少させて、ウェーハ間の結合エネルギーを増加させることである。
【００４５】
より詳しくは、本発明は酸化物の層で被覆されたウェーハに適用でき、該酸化物は“自然”、即ち外気中でウェーハの酸化によるものか、あるいは例えば該ウェーハの熱処理または酸化物の層の付着によるものである。
【００４６】
本発明は、特にＳＯＩ型基板を製造する場合に適用される。
【００４７】
この製造法における様々な工程が以下で記載されている。
【００４８】
図１ａによると、第一工程は、表面に酸化物の層１１を有するドナーウェーハ１０を形成するために、半導体物質から形成されたウェーハ１３を酸化することからなる。
【００４９】
一般的に、上記の酸化は、ウェーハ１３がシリコンから形成されている場合に、熱処理または酸化物の層、例えばＳｉＯ２の層の付着から得られる。
【００５０】
図１ｂによると、ドナーウェーハ１０は、その酸化表面の一方を通して、例えば水素および／またはヘリウムのような原子種の注入を経る。
【００５１】
上記注入のエネルギーおよび量は、ドナーウェーハ１０の表面下、より正確にはウェーハ１３内に既定の深さで、弱化ゾーン１５を形成するように選択される。片側で弱化ゾーン１５により他の側で酸化物の層１１により画定される薄層１６が、こうして形成される。
【００５２】
注入を経たドナーウェーハ１０の酸化表面は参照番号１２を有する。次いでこの表面１２および／またはウェーハ２０、“レシーバ”の表面２２が、以下で詳細に記載されている接合前洗浄処理を経る。
【００５３】
図１ｃによると、次いで表面１２および２２が接触され、分子結合により接合される。
【００５４】
この工程で、ドナーウェーハ１０とレシーバウェーハ２０との接合界面１７を強化するために、アニーリング工程が場合により行われる。
【００５５】
最後に、図１ｄによると、熱、機械、および／または化学源のエネルギーが供給されるが、該エネルギーは弱化ゾーン１５に沿う剥離でドナーウェーハの残部１８から薄層１６を剥離するために十分なものである。
【００５６】
図１ｄで示されたセミコンダクタ・オン・インシュレータ構造体がこうして得られる。ドナーウェーハ１０から剥がされた薄層１６が半導体部分を形成し、その下の酸化物層１１が電気的絶縁部分を形成する。この構造体は参照番号３０を有する。
【００５７】
次いで、薄層１６の剥離に際して出現する任意の欠陥または粗さを除去するために、例えば化学‐機械的研磨を用いる最終工程が場合により行われる。
【００５８】
得られる最終構造体３０は、超小型電子工学、光学、または光電子工学の分野で適用の予定である。
【００５９】
図で示されていないが、レシーバウェーハ２０は場合により酸化物、特に自然酸化物の層で被覆してもよい。
【００６０】
本発明の目的は、接合前に、接合される表面、即ち上記の例では、表面１２および／または２２を洗浄および活性化する方法を提供することである。この方法は汚染物または孤立粒子を除去するのみならず、接合される表面を活性化もする。
【００６１】
２枚のウェーハが接触されたとき、各接合表面（またはそれらのうち少なくとも一方）が活性化されている場合に、それらの接着性が強化される。該接着性は、接合される表面の親水性により促進され、接合されるウェーハの表面に存在する水素原子間の分子間相互作用にたいてい対応する。
【００６２】
表面活性化現象と親水性接合の記載に関しては、例えば、R. Stengl et al.による論文「シリコンウェーハ接合方法のためのモデル（A model for the silicon wafer bonding method）」（Japanese Journal of Applied Physics, vol. 28, n°10, October 1989, pp 1735-1741）が参照される。
【００６３】
本発明によると、特定の溶液を用いた、接合させるウェーハ２枚の接合表面または該表面の少なくとも一方の処理が、該ウェーハ２枚間の結合エネルギーを増加させることができることを、本出願人は観察した。以下と請求項において、この溶液は“表面処理”溶液として知られている。
【００６４】
上記の表面処理溶液は、約０．０５質量％〜２質量％の範囲の濃度で、好ましくは脱イオン化された、水中アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液を少なくとも約９７％含んでなる。
【００６５】
本発明の第一実施によると、表面処理は、約０．０５質量％〜２質量％の範囲の濃度で、好ましくは脱イオン化された、水中アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液により構成されている。
【００６６】
アンモニアの上記溶液は、純粋な溶液、即ち金属汚染物型の汚染源（銅、鉄、クロム、チタン、ニッケル、アルミニウム）および／またはアルカリ汚染物（リチウム、ナトリウム、カルシウム、カリウムなど）の濃度が各元素で１０ｐｐｔ（部／１０１２）の濃度を超えない溶液である。
【００６７】
本発明の第二実施によると、アンモニアの上記溶液約９７％と、キレート化剤および／または界面活性剤約３％とにより構成される表面処理溶液が用いられる。
【００６８】
上記のキレート化剤は、工業用アンモニア中によく存在し、接合界面で捕捉されて、それによって、得られる最終基板の電気特性を変えてしまう恐れのある、溶液中金属またはイオンのような汚染物と結合するように作用する。界面活性剤は、表面ブリスターの形成につながりやすい粒子の除去効率を高めることができる。
【００６９】
好ましくは、アンモニア溶液の濃度は、０．５質量％〜１．６質量％の範囲内、更に好ましくは０．８％に近い。
【００７０】
有利なことに、それは工業的に実施することがより簡便であるため、上記のアンモニア溶液は周囲温度で用いられる。
【００７１】
しかしながら、それは好ましくは７０℃を超えない高温で適用してもよい。高温のとき、表面粗さは実質的に増して、ブリスター型欠陥の数の増加につながる。
【００７２】
以下で詳細に記載されているように、洗浄工程後に数時間の時間間隔があったとしても、接触するウェーハの親水性を再活性化するために、好ましくは接合機で直接的に、上記の洗浄および活性化処理が接合の直前に行われる。
【００７３】
活性化溶液は、ブラッシングせずに処理されるウェーハへ直接的に、または活性化に用いられるブラシへ直接的に、または後のブラッシング前にウェーハへ分配される。
【００７４】
このブラッシング技術は、例えば上記のＦＲ‐Ａ‐２８５４４９３で記載されている。
【００７５】
アンモニアの溶液は、例えば分配アームを用いて、接合装置へ直接的に、１．５Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）程度の割合で、好ましくは１０秒間〜２分間、より好ましくは３０秒間〜１分間にわたり供給される。
【００７６】
変形例として、アンモニアの溶液は、例えばスプレーする（“シングルウェーハ”型装置）か、または浴（“ウェットベンチ”型装置）を用いることにより、特別な洗浄装置から分配される。
【００７７】
本出願人は、“コントロール”洗浄および活性化方法、または本発明の方法を各々経た一連のウェーハを用いて、ウェーハ２枚間の界面で結合エネルギーの比較研究を行った。
【００７８】
本出願人は、「ウェーハ接合によるシリコン・オン・インシュレータ（Silicon on insulator by wafer bonding）」（J Electrochem Soc, volume 138, page 341(1991)）と題する文献でMaszaraにより提案された、結合エネルギーを測定するための正確な技術を用いた。
【００７９】
その技術によると、図２で概略的に示されているように、本出願人は、接合界面１７で、互いに接触するウェーハ１０および２０の組立品の１以上の端部へブレード４０を挿入した。
【００８０】
界面１７のプレートと平行な方向でブレード４０による機械力の負荷から、２枚のウェーハ１０および２０の局所的未接合と、ある距離にわたる未接合ゾーンの拡大部分を生じさせた。
【００８１】
ウェーハ１０、２０の外縁と未接合が終わる箇所との間の長さＬは、ブレード４０による局所的に未接合なゾーンの長さと未接合ゾーンの拡大部分の長さとの合計に相当するのであるが、２枚のウェーハ１０および２０間に存在する結合エネルギーの指標を表わす。
【００８２】
未接合の終了は、結合エネルギーと未接合に特徴的な弾性変形との平衡に相当する。
【００８３】
平均結合エネルギーτは、未接合ゾーンの長さＬと表面エネルギーとの関係から計算できる。
【００８４】
例えば、Maszaraの文献でみられる下記式が参照される。
【数１】
2008526006.tif 000003
上記において
Ｅは２枚のウェーハ１０および２０間の界面に存在する物質のヤング率であり、
ｙはブレードの半分の厚さであり、
ｔは各ウェーハの厚さである。
【００８５】
上記の比較研究は、一方が酸化されて水素イオンの注入の工程を経た、８インチ（２００ｍｍ）シリコンのウェーハ２枚を含んでなる構造体を数バッチ用いて行われたが、上記２枚のウェーハは分子結合により組み立てられている。
【００８６】
得られた結果が図３のグラフで示されている。
【００８７】
ウェーハ２枚間の結合エネルギーτが上記の方法を用いて測定された。
【００８８】
図３は、２時間にわたり行われた、温度と任意のアニール処理（“強化処理”と称される）の関数として、結合エネルギーτを示している。
【００８９】
構造体の一部は後で強化処理を経ず（温度が２０℃に近い場合に得られた結果）、他は様々な温度で２時間にわたり上記処理を経た。
【００９０】
点線として描かれた曲線は、ウェーハの接合表面が水洗とブラッシングによる同時活性化との処理を経たバッチで得られた結果を示し、該処理は接合の直前に行われている。その処理は以下で“コントロール”処理と称されている。
【００９１】
実線として描かれた曲線は、ウェーハの接合表面が本発明による洗浄および活性化処理を経たバッチで得られた結果を示している。
【００９２】
接合の直前に行われるその処理は、周囲温度で０．５質量％の濃度で脱イオン水中アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）の溶液を適用することからなり、該溶液はウェーハをブラッシングするときにブラシに分配される。
【００９３】
これらの結果は、後の強化処理が行われる温度とは無関係に、得られる結合エネルギーτ値が本発明の活性化方法で高いことを示している。強化処理が３００℃を超えると、その増大分が大きくなる。
【００９４】
第二の比較研究が、弱化ゾーン１５に沿う剥離後に、薄膜１６と酸化物層１１で出現する転移欠陥の数を調べるために行われた。
【００９５】
上記試験について記載されたものと類似したウェーハのバッチが用いられた。
【００９６】
図４がこの研究の結果を示している。
【００９７】
縦座標軸はウェーハ当たりで測定された転移欠陥の数Ｎを示している。
【００９８】
横座標は、図３との関連で記載されているように、第一に表面処理工程が上記の“コントロール”法を用いて行われたコントロールバッチＴｅで、第二に洗浄および活性化工程が本発明に従い行われたバッチＩで得られた結果を示している。
【００９９】
第一のケースで転移欠陥の平均数Ｎは４．０９である一方、それは第二のケースで０．８３に近かった。
【０１００】
このように、レシーバウェーハ上に転移された薄層は、ドナーおよびレシーバウェーハの接合表面が本発明の活性化処理を経た後で、“コントロール”処理後に得られる薄層より平均でほぼ１／５の転移欠陥を有するにすぎない。
【０１０１】
最後に、接合されて適正に接合する表面のための第一の従来の洗浄工程（該ウェーハは表面処理も経ている）と接合直前の活性化工程との時間間隔の関数として、酸化および注入されたドナーウェーハとレシーバウェーハとの結合エネルギーτの値を測定するために、第三の比較試験が行われた。
【０１０２】
２枚のウェーハはシリコンから形成され、直径８インチ（２００ｍｍ）と測定された。
【０１０３】
第一の洗浄処理は上記ＲＣＡ型のものであった。
【０１０４】
本発明の洗浄および活性化処理は、脱イオン水中０．５質量％以下の濃度で、希薄アンモニア溶液でブラッシングすることにより行われた。
【０１０５】
図５において、実線として描かれた曲線は、図３および４に関して記載された“コントロール”表面処理を経たウェーハで得られた結果を示している。
【０１０６】
点線として描かれた曲線は、本発明による洗浄および活性化処理を経たウェーハで得られた結果を示している。
【０１０７】
これらの結果は、本発明の処理を用いたときに結合エネルギーτが増加するのみならず、結合エネルギーが第一の洗浄と最終の接合との間隔で０〜１４時間３０の時間間隔のとき非常にわずかに減少するのみで、それが時間と共に安定化することを示している。
【０１０８】
一般的に、本出願人は、層を剥がして転移する、より正確にはＳＯＩ型基板を製造する方法において、本発明の洗浄および活性化方法を実施する重要性を実証してきた。
【０１０９】
本発明の方法は結合エネルギーを増すことができ、そのことは接合前のある期間で行われる第一の洗浄を行う基準がさほど厳格でなく、またはそれは完全になしで済ませてもよいことを意味している。
【０１１０】
これにより、適正な接合前に生産ラインで行われる表面調製工程を簡略化および均質化できるのである。
【０１１１】
更に、本発明の活性化方法は、ウェーハの端部における転移欠陥の数を平均でプレート当たり１未満に減少させることができ、そのことが薄層の特性を著しく高めて、将来の電子部品が生産されることになる。
【０１１２】
最後に、本発明は少なくとも一方がシリコン酸化物層で被覆された２枚のシリコンウェーハを接合させる活性化方法に限定されず、Smart-CutＴＭ技術で用いられる歪みシリコンまたは他の半導体物質のようないかなるタイプの物質にも拡張される。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１ａ】ＳＯＩ型基板の生産に適用される層を剥がして転移する方法における、主要工程を示す。
【図１ｂ】ＳＯＩ型基板の生産に適用される層を剥がして転移する方法における、主要工程を示す。
【図１ｃ】ＳＯＩ型基板の生産に適用される層を剥がして転移する方法における、主要工程を示す。
【図１ｄ】ＳＯＩ型基板の生産に適用される層を剥がして転移する方法における、主要工程を示す。
【図２】ウェーハ２枚間の結合エネルギーを測定するための技術を示した図である。
【図３】“コントロール”洗浄および活性化方法、または本発明の接合前洗浄および活性化方法を各々経た一連のウェーハに関して、アニール処理の温度の関数としてウェーハ２枚間の結合エネルギーτを示したグラフである。
【図４】“コントロール”洗浄および活性化方法、または本発明の接合前洗浄および活性化方法を各々経た一連のウェーハから、転移層における転移欠陥の数を調べた結果を示しているグラフである。
【図５】第一の洗浄処理、次いで接合の直前に、但し第一の洗浄とは同時でない、第二の洗浄および活性化処理を経たウェーハの各バッチにおける、ウェーハ２枚間の結合エネルギーτの変化を示し、上記第二の処理は“コントロール”洗浄または本発明による処理のいずれかである。
【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２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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