(57)【要約】  深さ方向に分離層を含む多層構造物の製造方法であって、  底部基板（２）と、表面基板（５）と、前記底部基板と前記表面基板の間の、少なくとも１つの区域において光束を吸収可能な吸収層（３）と、構成材料に対する偏析係数が１未満である不純物を少なくとも１つの区域において含む液化可能な中間層（４）とを備える初期多層構造物（１）を製造する工程と、前記初期構造物（１）を所定時間、少なくとも１つのパルスの形式で、前記光束に曝す工程であって、前記吸収層中への光エネルギーの吸収、前記吸収層から前記中間層への光エネルギーの吸収、および／または前記中間層（４）による光エネルギーの吸収により発生する熱エネルギーの伝播による影響下で、前記中間層の少なくとも１部を液化するように、前記光束が調整される工程とを備え、  前記不純物の初期的存在により、前記中間層が少なくとも部分的に固化して、前記中間層（４）の少なくとも１つの特徴および／または少なくとも１つの特性が変性し、前記中間層が少なくとも部分的に分離層を構成する方法。【選択図】図１
2008501228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
深さ方向に分離層を含む多層構造物の製造方法であって、
底部基板（２）と、表面基板（５）と、前記底部基板と前記表面基板の間に、少なくとも１つの区域において光束を吸収可能な吸収層（３）と、構成材料に対する偏析係数が１未満である不純物を、少なくとも１つの区域において含む液化可能な中間層（４）とを備える初期多層構造物（１）を製造する工程と、
前記初期構造物（１）を、所定時間、少なくとも１つのパルスの形式で、前記光束に曝す工程であって、前記吸収層（３）中への光エネルギーの吸収、前記吸収層（３）から前記中間層（４）への光エネルギーの吸収、および／または前記中間層（４）による光エネルギーの吸収により発生する熱エネルギーの伝播による影響下で、前記中間層（４）の少なくとも１部を液化するように、前記光束が調整される工程とを備えることを特徴とし、
前記不純物の初期的存在により、前記中間層が少なくとも部分的に固化して前記中間層（４）の少なくとも１つの特徴、および／または少なくとも１つの特性を変性し、この中間層が少なくとも部分的に分離層（１６）を構成する方法。
【請求項２】
前記変性は前記中間層中の前記不純物の濃度および／または分布の変性からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変性は前記中間層の１つの区域における前記不純物の濃度および／または分布度の増加からなることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記初期構造物は単一型の材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記初期構造物は複数の異なる材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記不純物を前記中間層に鉄注入により導入する事前工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記中間層を構成する前記材料はシリコンを含み、前記不純物はアルミニウム、ビスマス、ガリウム、インジウム、アンチモン、および／またはスズから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも前記中間層を構成する前記材料はシリコン―ゲルマニウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも前記表面基板を構成する前記材料はシリコン、またはシリコン―ゲルマニウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも前記中間層を構成する前記材料および前記不純物を構成する前記材料は前記分離層が含有物を含むように選ばれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記含有物は沈殿物、気泡、微細泡、欠陥、位相変化、化学組成の変化、破損、空洞、不均一相、および／または合金からなることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記中間層を構成する前記材料および前記不純物を構成する前記材料は前記分離層が弱体化した部分を含むように選ばれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記弱体化は、例えば分離力を適用することなどにより、前記表面基板から前記底部基板を物理的に分離させるに十分であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記中間層を構成する前記材料および前記不純物を構成する前記材料は前記分離層が金属部分を含むように選ばれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記中間層を構成する前記材料および前記不純物を構成する前記材料は、前記分離層が融点の低下した部分を有するように選ばれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記融点の低下は、後続の加熱工程中、例えば分離力の適用が伴った場合などに、前記底部基板を前記表面基板から物理的に分離させるに十分であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記光束の方向は、前記中間層を通過した後、前記吸収層に到達する方向であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記光束の方向は、処理するべき前記層を通過せずに前記吸収層に到達する方向であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記初期構造物を、時間的に不変で、この構造物に対して走査される光束に曝す工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記初期構造物を、空間的に不変で、１つ、またはそれ以上の時間的パルスの形式で変調された光束に曝す工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記光束は赤外線の光束からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記光束はレーザビームであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記レーザビームはＣＯ２レーザであることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記レーザビームは化学的レーザであることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記レーザビームは波長１．０６ミクロンで動作するレーザであることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記吸収層は少なくとも１つのドープ済み区域を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記吸収層は少なくとも１つの非結晶区域を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記吸収層は少なくとも１つのシリコン−ゲルマニウム層を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記表面基板、前記中間層、および／または前記吸収層はエピタキシにより作成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に材料処理の技術分野に関し、特に、集積回路、光起電素子、電池などの電子部品や光電子部品、または超微細電子機械システム（ＭＥＭＳ）や超微細光学電子機械システム（ＭＯＥＭＳ）、またはフラットスクリーンやカメラ装置などのディスプレイ装置などの装置に用いる半導体薄膜フィルムなどの薄膜フィルム分野、またはシリコンウエハ、ＩＶ族およびＩＶ−ＩＶ族半導体のウエハなどの半導体ウエハ分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州公開第  ＥＰ−Ａ−０９２４  ７６９号には複数の層を連続的に積層して構造物を製造する方法が開示されている。この製造中は、１つの特定の層を最終構造物の深さ方向に配置するもので、その層は固有の特性を有し、その後、その層を光束に曝すと、選択的にその光束を吸収し、剥離効果を起こし、その構造物を２つのウエハに分割する。
【０００３】
記載された１つの実施例によれば、多層積層物により形成された製造後の構造物は、その深さ方向に、水素濃度が高い非結晶シリコン層を含む。この構造物に光束を当てることによってこの層中で水素が急速に発生して、構造物が分割する。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の１つの目的は、特に、その深さ方向に分離層を有する多層構造物を製造することである。
【０００５】
本発明のもう１つの目的は、特に、構造物の製造後に前記分離層を生成することである。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、特に、その深さ方向に、その構造物から分離される表面層と、その構造物の他の部分との間に分離層を有する、多層構造物を製造することである。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、特に、その上に分離される表面を生成する、底面構造物の選択を、容易かつ多様にすることである。
【０００８】
１つ実施例として、本発明の１つの目的は、特に、多層構造物中に分離層を生成することである。その際、分離される表面層は単結晶層であって、同一格子定数を有する単結晶基板上での成長によって得られ、単結晶表面層および／または単結晶基板の品質に大きな影響を与えることがない。
【０００９】
本発明の主題は、特に、その深さ方向に、分離層を含む多層構造物を製造する方法である。
【００１０】
本発明によれば、この方法は、底部基板と、表面基板と、前記底部基板と前記表面基板の間に、少なくとも１つの区域において光束を吸収可能な吸収層と、構成材料に対する偏析係数が１未満である不純物を、少なくとも１つの区域において含む液化可能な中間層とを備える初期多層構造物を製造する工程と、
前記初期構造物を、所定時間、少なくとも１つのパルスの形式で、前記光束に曝す工程であって、前記吸収層中への光エネルギーの吸収、前記吸収層から前記中間層への光エネルギーの吸収、および／または前記中間層による光エネルギーの吸収により発生する熱エネルギーの伝播による影響下で、前記中間層の少なくとも１部を液化するように、前記光束が調整される工程とを備え、
前記不純物の初期的存在により、前記中間層が少なくとも部分的に固化し、前記中間層の少なくとも１つの特徴、および／または少なくとも１つの特性を変性し、この中間層が少なくとも部分的に分離層を構成する方法である。
【００１１】
このように、本発明によれば、例えば、特徴および／または特性が、中間層を構成する初期材料とは異なる分離層、特に、機械的特性、電気的特性、光学的特性、熱的特性、および／または化学的特性が異なる分離層を、分離される表面層の下に有する最終構造物を得ることが可能になる。その際、必要に応じて、機械的、電気的、光学的、熱的、および／または化学的処理を最終構造物に物理的に適用し、分離される前記表面層が構造物の他の部分から物理的に分離される。その処理が分離層へ及ぼす効果は、構造物の他の部分へ及ぼす効果とは十分に差別化されたものであり、表面層および／または構造物の他の部分に悪影響を与えることはない。
【００１２】
本発明には様々な実施態様が考えられるが、特に下記の実施態様を例示する。
【００１３】
本発明によれば、前記変性は、前記中間層中の前記不純物の濃度および／または分布の変性からなることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、前記変性は、前記中間層の１つの区域における前記不純物の濃度および／または分布の増加からなることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、前記初期構造物は単一型の材料を含む。
【００１６】
本発明によれば、前記初期構造物は複数の異なる材料を含む。
【００１７】
本発明によれば、この方法は、前記不純物を前記中間層に鉄注入により導入する事前工程を含むことが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、前記中間層を構成する前記材料は、シリコンを含み、前記不純物はアルミニウム、ビスマス、ガリウム、インジウム、アンチモン、および／またはスズから選ばれることが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、少なくとも前記中間層を構成する前記材料はシリコン―ゲルマニウムを含むことが好ましい。
【００２０】
本発明によれば、少なくとも前記表面基板を構成する前記材料はシリコン、またはシリコン―ゲルマニウムを含むことが好ましい。
【００２１】
本発明によれば、少なくとも前記中間層を構成する前記材料および前記不純物を構成する前記材料は前記分離層が含有物を含むように選ばれることが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、前記含有物は沈殿物、気泡、微細泡、欠陥、位相変化、化学組成の変化、破損、空洞、不均一相、および／または合金からなることが好ましい。
【００２３】
本発明によれば、前記中間層を構成する前記材料および前記不純物を構成する前記材料は前記分離層が弱体化される部分を含むように選ばれることが好ましい。
【００２４】
本発明によれば、前記弱体化は、例えば分離力を適用することになどより、前記表面基板から前記底部基板を物理的に分離させるに十分であることが好ましい。
【００２５】
本発明によれば、前記中間層を構成する前記材料および前記不純物を構成する前記材料は前記分離層が金属部分を含むように選ばれることが好ましい。
【００２６】
本発明によれば、前記中間層を構成する前記材料および前記不純物を構成する前記材料は、前記分離層が融点が低下される部分を有するように選ばれることが好ましい。
【００２７】
本発明によれば、前記融点の低下は、後続の加熱工程中、例えば分離力の適用が伴った場合などに、前記底部基板を前記表面基板から物理的に分離させるに十分であることが好ましい。
【００２８】
本発明の１つの態様によれば、前記光束の方向は、前記中間層を通過した後、前記吸収層に到達する方向であることが好ましい。
【００２９】
本発明のもう１つの態様によれば、前記光束の方向は、処理するべき前記層を通過せずに前記吸収層に到達する方向であることが好ましい。
【００３０】
本発明の１つの態様によれば、前記初期構造物を、時間的に不変で、この構造物に対して走査される光束に曝す工程を含むことが好ましい。
【００３１】
本発明のもう１つの態様によれば、前記初期構造物を、空間的に不変で、１つ、またはそれ以上の時間的パルスの形式で変調された光束に曝す工程を含むことが好ましい。
【００３２】
本発明によれば、前記光束は赤外線の光束からなることが好ましい。
【００３３】
本発明によれば、前記光束はレーザビームからなることが好ましい。
【００３４】
本発明によれば、前記レーザビームはＣＯ２レーザであってもよい。
【００３５】
本発明によれば、前記レーザビームは化学的レーザであってもよい。
【００３６】
本発明によれば、前記レーザビームは波長１．０６ミクロンで動作するレーザであってもよい。
【００３７】
本発明によれば、前記吸収層は少なくとも１つのドープ済み区域を含むことが好ましい。
本発明によれば、前記吸収層は少なくとも１つの非結晶区域を含むことが好ましい。
【００３８】
本発明によれば、前記吸収層は少なくとも１つのシリコン−ゲルマニウム層を含むことが好ましい。
【００３９】
本発明によれば、前記表面基板、前記中間層および／または前記吸収層はエピタキシにより作成されることが好ましい。
【００４０】
次に、本発明が更に明確に理解されるために、初期構造物およびその処理について説明する。なお、これらは例として示されるもので、これに限定されるものではない。
【００４１】
第1の実施態様では、底部基板は、円柱形のインゴットを縦方向に切断して得られる単結晶シリコンのブロックである。第２の実施例では、底部基板は直径２００ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍのシリコンウエハに、濃度１×１０１９ｃｍ−３のアンチモンをドープしたものから成る。
【００４２】
吸収区域は、光束に対して高い初期吸収係数、例えば、５００ｃｍ−１を有する区域である。なお、この区域の吸収係数は一般に、光束パルスの照射中は、変動する。これは温度の上昇自体が一般に吸収性を高め、それが高いエネルギーの蓄積を起こし、更に温度の上昇を起こすからである。
【００４３】
なお、また熱拡散により、層が漸進的に過熱され、それによって、光吸収性も漸進的に上昇する。これはすべて、エネルギー蓄積中は、高温領域および／または単純な熱拡散現象における進行よりも急速に入力光束と反対の方向に進む性質のある液相をもたらす。そのため、区域の少なくとも１つの部分は、入射光束が吸収区域に達する前にそれを通過するように処理することが適切である。
【００４４】
吸収区域は、１つの実施態様では、厚さ１０ミクロンのシリコン−ゲルマニウム（０．８５Ｓｉ−０．１５Ｇｅ）エピ層の全部、または一部である。この層は１．０６ミクロンの波長において、底部基板上に成長させたシリコンよりも、吸収性が高い。
【００４５】
もう１つの実施態様では、吸収区域は、ドープ済み区域であり、例えば、濃度範囲１０１８ｃｍ−２  〜数１０１９ｃｍ−３のヒ素またはアンチモンをドープした区域である。この層は、ＣＯ２レーザの１０．６ミクロンの波長に関して吸収性があり、一方非ドープシリコンはこの波長における吸収性が非常に低い。
【００４６】
もう１つの実施態様では、吸収区域は、処理を施す層中に、エネルギー２ＭｅＶ、線量１０１６ｃｍ−２でシリコン鉄低温注入を行うことにより生成される。これは、処理を施す表面層の下に、１．５ミクロンの深さで、非結晶区域を生成する効果を有し、その１．０６ミクロンの波長に関する吸収係数は数百ｃｍ−１に達する。それに対して、結晶シリコンの同波長に関する吸収係数はおよそ１０ｃｍ−１の範囲である。
【００４７】
処理される区域は、１つの実施態様では、濃度１０１９ｃｍ−３で成長させる間にスズをドープしたシリコンエピ層である。このエピ層は、ヒ素ドープ単結晶シリコンの吸収層の上に成長したエピ層である。別の実施態様では、そのエピ層に１１５０°Ｃ、１２時間、拡散熱処理を施した後、線量５×１０１５ｃｍ−２、エネルギー２００ｋｅＶを用いて、スズ鉄の鉄注入によってスズを導入する。
【００４８】
エピタキシャル成長が用いられるこれらの例では、エピタキシプロセスは液相エピタキシプロセスなどのＣＶＤプロセスでよい。特に、例えば、シリコンが溶解した、溶融スズ、アルミニウム、またはインジウムなどの槽を用いるシリコン液相エピキタシは、太陽電池セルを製造するために好適な方法の１つである。
【００４９】
次に、本発明が更に明確に理解されるために、光束について説明する。なお、これらは例として示されるもので、これに限定されるものではない。
【００５０】
光束の持続時間は十分短くなるように選択し、光束の強度は十分高くなるように選択し、熱的エネルギープロファイルが十分な集中度を維持し、そのレベルは処理される区域を少なくとも部分的に液化可能であるようにする。
【００５１】
処理される区域中に、高い熱的エネルギー密度を有する区域を得るためには、
−光ビームの光エネルギーのほとんどが吸収区域内および／またはその近傍に照射されるように、光ビームの波長を選択し、
−光束の照射の間、処理される区域中およびその近傍に蓄積する率が、熱拡散によりこの区域外に損失する率よりも、実質的に高くなるように、持続時間△ｔおよび光束を選択し、且つ
−持続時間△ｔの間、供給されるエネルギーは、処理される区域の少なくとも部分的な液化を可能にするに十分であるように、光束の強度を選択する。
【００５２】
△ｔおよび光束の選択は、熱伝導の方程式を解くことによって、例えば、有限差分法などを用いてシミュレーションによって決定してもよい。この方法、および光束と物質との相互作用の研究にこの方法を適用することは公知であり、例えば、参考文献の“Ｌａｓｅｒ  ｎｉｔｒｉｄｉｎｇ  ｏｆ  ｍｅｔａｌｓ”（Ｐｅｔｅｒ  Ｓｃｈａａｆ著  Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ４７  （２００２）、  １−１６１）に記載されている。
【００５３】
また、シミュレーションを行う前に、経験則による概算を用いて、照射されるエネルギー密度のオーダを迅速に決定することも可能である。例えば、シリコンの場合、室温で開始する場合は、１ｃｍ３を液化するのに、およそ７０００Ｊが必要である。液化する厚さを選択したら、それに７０００Ｊを乗じて、必要となるエネルギー密度を得る。最後に、表面の反射による損失を考慮し、注入するエネルギー密度の規模を決定すればよい。
【００５４】
例えば、液化する厚さが１０ミクロン、反射係数が０．５では注入するべきエネルギー密度は１４Ｊ／ｃｍ２である。
【００５５】
レーザパルスのパルス幅（持続時間）は公知である。トリガレーザの場合は、この範囲は、レーザにより１から数十ナノ秒、または数百ナノ秒である。この値はレーザの製造元から提供される。
【００５６】
必要なエネルギー密度と、パルス幅から、光束を演繹することができ、これによって、シミュレーションの開始点が得られる。シミュレーションの結果によって、必要に応じパラメータを調整することができる。
【００５７】
パルス形式の光束を生成する方法としては、下記の方法がある。
―処理する構造物に対して空間的に不変で、時間の関数としてのその強度が１形式、またはそれ以上のパルスの形式を有する光束を用いる。または、
―時間の関数としての強度が不変で、材料に対する位置が変動する光束を用いて、材料の任意の領域が光束に曝される時間が、所望のパルス（または複数のパルス）の幅に対応する時間インターバルの1倍、またはそれ以上になるようにする。または、
上述の２つの方法の組合せ。
【００５８】
空間的に不変の光束を用いて本発明を実施する非限定的な例としては、ＴＥＡタイプのＣＯ２レーザを用いる方法がある。このタイプのレーザは、高出力パルスを数十ｎｓから数百ｎｓの幅で照射し、その結果１パルス当たり数十から数百ｍＪの規模のエネルギーを生成するのに適している。
【００５９】
１つの実施態様では、１００ｍＪのパルスを１００ｎｓ間照射するＴＥＡ  ＣＯ２レーザを用いる。ビームは面積１ｍｍ２に焦点位置を有し、これにより光エネルギー密度１００ＭＷ／ｃｍ２およびエネルギー密度１０Ｊ／ｃｍ２を得る。広い面積を処理するためには、各パルスの後、処理される部分を移動して、新しい部分を処理する。このように、１００Ｈｚのパルス繰り返し周波数を有する上記のタイプのレーザを用いて、処理される部分をおよそ１ｍｍ  移動させる。これは、平均速度０．１ｍ／ｓに対応するもので、例えば、その部分をモータ駆動テーブルに固定して移動させてもよい。
【００６０】
本発明の１つの実施態様として、時間的に不変である光束を得るために、連続モードで動作し、光エネルギーが７ｋＷであるＣＯ２レーザを用いてもよい。光ビームは、レーザから発振されると、光学エキスパンダシステムによって拡散され、エキスパンダを通った後のビームは実質的に平行になり、その直径がおよそ２５ｃｍになる。このビームはミラーによって偏向され、その後、垂直に進む。次にビームの進路に、焦点距離が１ｍの焦点システムを配置する。ビームは、次に、回転ミラーによって偏向され、偏向されたビームは実質的に水平面に伝播する。回転ミラーは光学焦点システムの軸とほぼ同一である軸の回りを回転する支持体によって担持される。このミラーは、回転することによって、反射ビームの軸を回転させ、それにより、ミラーが1回転する度にビームの焦点スポットが水平面上に円周を描くようにする。処理される部分の表面がこの円周上に位置するように配置される。このようにして、ミラーが回転する度に、部分の表面の、上述の円周に配置された各ポイントが処理される。
【００６１】
さらに補足すれば、処理される部分の表面全部を処理する場合は、処理される構造物の全てのポイントがレーザ光束に曝されるように垂直に移動可能になされた円筒形の支持体に、処理される構造物を固定してもよい。
【００６２】
１つの実施態様では、ビームは８０ミクロンの直径に焦点位置を有し、円周の半径は７０ｃｍ、ミラーの回転速度は３６４Ｈｚ、すなわち、およそ２２０００ｒｐｍである。これらの条件下で、密度１００ＭＷ／ｃｍ２  の光束に、時間１００ｎｓおよびエネルギー密度１４Ｊ／ｃｍ２を用いて、各ポイントを曝す。
【００６３】
光学エキスパンダシステムおよび焦点システムは、反射光学と同じように回析光学によって製造される。なお、連続モードで動作するレーザを用いる代わりに、同じタイプの非連続モードで動作するレーザを用いることもできる。非連続モードでは、レーザは長いパルス列（数マイクロ秒から、数百マイクロ秒連続する）を発振し、その間にレーザによって発振される出力は平均出力を大きく上回る。
【００６４】
１０１８／ｃｍ３のレベルまでヒ素をドープしたシリコンからなり、その上部に吸収層を構成する底部基板と、濃度１０１９ ｃｍ−３までスズをドープした厚さ７ミクロンの処理される層と、厚さ２０ミクロンの非ドープシリコン表面エピ層で分離される層を構成する層とを有するウエハを上記内部表面の内部周辺部分に固定する。分離される層の表面は反射防止フィルムなどの薄膜フィルムおよび／または補強材として機能する厚膜フィルムで選択的に被覆される。
【００６５】
到達した光束によって材料が、深さおよそ２１ミクロン〜２７ミクロンまで液化する。
【００６６】
これらの値は、光束の時間の関数に伴う変化に従って、深度の関数としての吸収プロファイルの形状の変化に従って実質的に変化する。
【００６７】
液体区域はこのように、固体／液体界面によって、深度２１ミクロンよりも深いところに限定され、固体／液体界面は２７ミクロンより浅いところに限定される。
【００６８】
この区域の固相とその近傍に予め存在するスズ原子の多くはこの液相中に見られる。冷却による再固化中は、２つの固体／液体界面は、互いの方向に向かってそれぞれの速度で進行し、それによって液体区域の幅が減少する。
【００６９】
シリコン中のスズの分離係数（分布係数と呼ぶこともある）が低い値であることにより、すなわち、スズ原子が通過して固相に進むよりも、液相中に残留する傾向があるため、２つの固体／液体界面の進行は推力効果によってスズ原子の前に進行する。スズ原子の大部分は推進されて液相に入り、それによって、液相中のスズ原子の濃度がむしろ増加する結果になる。
【００７０】
相関的に、その結果、材料の再固化部分のスズが減少する。全体としては、再結晶の終了後の結果は、濃度プロファイルは、固化界面が遭遇する平面上またはその近傍にその頂点を持つ非常に狭い釣鐘曲線の形を示す。
【００７１】
液相が消滅すると、その消滅の直前に液相に存在していたスズ原子は、固体状態にある材料中に存在しなければならなくなる。その結果、賢明に選択された実験条件については、２つの固体／液体界面が遭遇して、液相が完全に消滅する、遭遇深度と呼ばれる深度の近くの狭い区域の不純物の濃度が局部的に非常に高くなる、という結果になる。
【００７２】
固相に通常には組み込まれないほど、スズが高濃度になり、含有物の組成率を高くする状況が発生する場合がある。
【００７３】
その結果、含有物は、例えば、不純物による実質的に球形状や平坦形状の粒子、気泡、粒子、原子または分子の析出、欠陥の析出、気孔、構造上の欠陥、破損、新たな化学的化合物、新たな相、不均質相、合金、またはこれらの組合せによる凝集体となり気相中に進む。
【００７４】
このように、このメカニズムを通じて、材料を弱体化することが可能であり、また表面と、対象となる弱体化した区域との間に位置する材料の部分を材料の残りの部分から分離させることができる。
【００７５】
また、本発明により、固化界面が遭遇する平面の近傍で、融点がシリコンの部分よりも低い区域を形成することが可能である。これは、例えば、構造物全体を遭遇面の区域の融点まで加熱し、かつ、場合によっては分離力を適用することにより、遭遇面の上の表面部分の材料を、他の部分の材料から分離させるために好適に用いることができる。
【００７６】
再固化現象は、上述したものより更に複雑になる場合がある。つまり、上方および下方２つの界面の進行が横方向界面の進行と合成され、また再固化区域によって分離される不連続な液体区域の形成とも合成されることがあるからである。しかしながら、このメカニズムがどんなに複雑であっても、最終的には、不純物が非常に小さい体積に集中する。
【００７７】
上述の例では、スズ原子が用いられる。シリコンに対する偏析係数が低い他の原子へもこの原理が適用される。そのような原子としては、アルミニウム、ビスマス、ガリウム、インジウム、およびスズなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、ＣＯ２レーザの場合のように、吸収機構の１つが自由担体に依存する光波長を用いる場合、前記不純物の選択は、この実験の条件下で、有意数の自由担体を生成することのない不純物に限定される。特に、ＣＯ２レーザを使う場合は、アルミニウム、インジウム、ガリウム、ビスマス、およびアンチモンなどのドープ剤は用いられない、または用いられても低濃度である。
【００７８】
本発明、特に上記の実施例および記述を一般的かつ概略的に理解するために、添付図面を参照して説明する。
【００７９】
図１には、シリコンの初期多層構造物１が示されており、底部基板２と、その上にこの順番に形成される吸収層３と、処理される中間層４と、および外側平面６を有する分離される表面基板５とを含む。１つの態様では吸収層３と、中間層４は逆になってもよい。
【００８０】
平面６から近距離で且つその正面に位置するパルス形式の光束８を発振する装置７を用いて、初期構造物１をこの光束を曝す。この場合、光の方向は、好ましくは、平面６に対して直角になるようにすることが好ましいが、斜めでもよい。
【００８１】
構造物１に導入された光束８は、表面基板５と、中間層４とを通過し、吸収層３に到達し、これによって、吸収層３の温度が上昇し、その構成材料の少なくとも部分的な液化を引き起こす。
【００８２】
光束８が吸収層３に吸収されて発生し、吸収層３から中間層４に伝播する熱エネルギーの影響は、中間層４の少なくとも１部の材料の温度上昇および液化を引き起こす。このように発生した中間層４と液相９の温度上昇は、また光エネルギーの吸収を引き起こす可能性もある。
【００８３】
図２に示すように、液化は以下のように行われる。平面６に実質的に平行な２つの固体／液体界面１０および１１のほぼ間に含まれる液相９の厚さは、光束４が引き続き照射されると、これらの界面に付した矢印１２および１３によって示されるように、最大限になるまで徐々にその厚さを増す。なお、これらの２つの界面１０および１１の進行の速度は、有意に異なっていてもよい。
【００８４】
光束８を吸収して熱エネルギーに変える吸収層３が、構造物１の中で中間層４の液化を開始し、実行する構成要素となる。光束８は表面基板５の領域では吸収されにくい。
【００８５】
上述の液化段階の後は、再固化段階が続く。再固化段階では、矢印１４および１５で示すように、界面１０と界面１１との距離が漸次短くなる。この再固化段階は、一般的に、また原則的に光束４のパルスが照射された後に発生する。
【００８６】
上述の材料の液化段階では、中間層４に含まれる不純物が液相９の溶液中に入る。
【００８７】
上述の固化段階では、不純物は液相９に留まる傾向があるため、これらの不純物の大半は初期中間層４中の最後に固化する部分、または層１６に集中する。つまり上述の液相９の最大厚さに比べて非常に薄い、例えば、数十ナノメートルのオーダの、シリコンの容積中に集中する。
【００８８】
これらの不純物は、次に、部分１６中に入ってもよく、その集中度は、固体相の限界溶解度よりはるかに高い可能性があり、そのため、集中区域１６の材料を弱体化する析出物および／または結晶の欠陥が形成される。
【００８９】
一般に、部分１６中の不純物の濃度が高いと、材料の特性または特徴を有意に変性するため、構造物１に対して、部分１６を変性し、構造物のその他の部分を変性しないという後続の処理を施すことが可能になる。
【００９０】
この後続の処理により、構造物１が底部基板２を含むウエハと、表面基板５を含むウエハとの２つのウエハに分離される。この分離は不純物の濃度が高い部分の中の弱体化した部分、または層１６に発生する。例えば、分離力の適用に熱処理を組み合わせて用いる、またはその逆を用いて、この分離を行うことができる。
【００９１】
図３および４は初期構造物１の処理装置１００を示す。
【００９２】
この装置は、垂直軸の円柱形支持体１０１を備え、処理される初期構造物１は、その内面上に固定され、円周に分布される。垂直に配置されたその面は、支持体１０１の軸方向に回転する。
【００９３】
装置１００は、支持体１０１の下に配置されて、時間的に不変である光束を生成するジェネレ−タ１０２と、レーザ放出器１０３とを備える。レーザ放出器１０３は、光学エキスパンダ１０４に向けて発振し、その際、光学エキスパンダ１０４による出力が水平になり、レーザ放出器１０３の軸が支持体１０１の軸を切断するようにする。
【００９４】
装置１００は、４５度に傾斜した固定ミラー１０６を含む光学系１０５を備える。固定ミラー１０６はエキスパンダ１０４から出力される光束を、焦点レンズ１０８を介して、回転ミラー１０７の方向に、垂直上側に偏向する。この回転ミラー１０７は支持体１０１の中心に４５度の角度で位置し、回転ミラー１０５によって反射した光束が支持体１０１の内面方向に向けられるように、その回転軸は支持体１０１の軸に沿って位置する。
【００９５】
このように、回転ミラー１０７が回転し、作動手段（図示されていない）によって支持体１０１を垂直に移動することによって、光束が、処理される構造物１を水平に、且つ連続的に走査する。従って、処理される構造物１の表面６全体を、パルスの形式で走査することが可能になる。
【００９６】
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、付属の請求項の範囲を逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明による初期構造物の断面図である。
【図２】本発明による、処理中の初期構造物の断面図である。
【図３】初期構造物を処理するための第１の装置の縦断面図である。
【図４】図３の装置の平面図である。
【図１】
2008501228.tif 000003
【図２】
2008501228.tif 000004
【図３】
2008501228.tif 000005
【図４】
2008501228.tif 000006
【国際調査報告】
2008501228.tif 000007
2008501228.tif 000008
2008501228.tif 000009
2008501228.tif 000010
2008501228.tif 000011
2008501228.tif 000012