(57)【要約】  本発明は、支持基板（１）上にゲルマニウム層（３）を含む構造の製造プロセスであって、（ａ）上記支持基板（１）と、ゲルマニウム層（３）と直接接触した状態にある酸化シリコン層（２０）と、ゲルマニウム層（３）と、を含む中間構造（１０）を形成するステップと、（ｂ）酸化シリコン層（２０）からゲルマニウム層（３）を通して酸素の少なくとも一部を拡散するために、所定の温度および所定の時間、中性または還元雰囲気中、上記中間構造（１０）に熱処理を適用するステップとを含むことを特徴とするプロセスに関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板（１）上にゲルマニウム層（３）を含む構造の製造プロセスにおいて、
（ａ）前記支持基板（１）と、前記ゲルマニウム層（３）と直接接触した状態にある酸化シリコン層（２０）と、前記ゲルマニウム層（３）とを含む中間構造（１０）を形成するステップと、
（ｂ）前記酸化シリコン層（２０）から前記ゲルマニウム層（３）を通して酸素の少なくとも一部を拡散させるために、所定の温度および所定の時間、中性または還元雰囲気中、前記中間構造（１０）に熱処理を行うステップと、
を備えることを特徴とする、プロセス。
【請求項２】
ステップ（ｂ）の熱処理が、８００〜９００℃の温度で実行されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
ステップ（ｂ）の処理の雰囲気中の酸素含有量が、１ｐｐｍ未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記ゲルマニウム層（３）の厚さが、５００ｎｍ未満、優先的には、１００ｎｍ未満であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記中間構造（１０）の前記酸化シリコン層（２０）の厚さが、６ナノメートル未満、優先的には、２ｎｍ未満であり、ステップ（ｂ）において、前記層（２０）からの酸素がすべて、前記ゲルマニウム層（３）を通って拡散することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
ステップ（ａ）が、
i）前記支持基板（１）上またはゲルマニウムドナー基板（３０）上に前記酸化シリコン層（２０）を形成する工程と、
ii）転写される前記ゲルマニウム層（３）を規定する脆化ゾーン（３１）を、ゲルマニウムドナー基板（３１）に形成する工程と、
iii）前記支持基板（１）上に前記ゲルマニウムドナー基板（３０）を接合し、接合界面に前記酸化シリコン層（２０）が配置される工程と、
iv）前記中間構造（１０）を形成するように、前記脆化ゾーン（３１）に沿って前記ゲルマニウムドナー基板（３０）を破断し、前記支持基板（１）に前記ゲルマニウム層（３）を転写する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
ステップ（ａ）が、
i）前記支持基板（１）上またはゲルマニウムドナー基板（３０）上に前記酸化シリコン層（２０）を形成する工程と、
ii）前記支持基板（１）上に前記ゲルマニウムドナー基板（３０）を接合し、接合界面に前記酸化シリコン層（２０）が配置される工程と、
iii）前記ゲルマニウム層（３）の厚さのみを保持するように前記ゲルマニウムドナー基板（３０）を薄化して、前記中間構造（１０）を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
ステップ（ａ）が、
i）前記支持基板（１）と、酸化シリコン層（２０）と、シリコン層（４０）とを含むシリコン・オン・インシュレータタイプの構造（５０）を形成する工程と、
ii）前記シリコン層（４０）上に、ＳｉＧｅ層（５）を堆積する工程と、
iii）前記層（５）に酸化熱処理を適用することで、濃縮により前記酸化シリコン層（２０）上にゲルマニウム層（３）を形成し、前記ゲルマニウム層（３）上に上側酸化シリコン層（６）を形成する工程と、
iv）前記中間構造（１０）を形成するように、前記上側酸化シリコン層（６）を除去する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
支持基板（１）上にゲルマニウム層（３）を含む構造において、前記支持基板（１）と前記ゲルマニウム層（３）との間に、前記ゲルマニウム層（３）と接触した状態にあるシリコン層（４）を含み、前記シリコン層（４）の厚さが１〜３ナノメートルであることを特徴とする、構造。
【請求項１０】
前記支持基板（１）と前記シリコン層（４）との間に、酸化シリコン層（２）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にゲルマニウム層を含む構造を製造するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電子工学、光電子工学、および光起電力学の分野において、基板上にゲルマニウム層と、任意に、ゲルマニウム層と基板との間に挿入された絶縁層とを含む半導体層の製造が特に期待されている。
【０００３】
実際、ゲルマニウムの電気特性は、特にゲルマニウム材料の電荷（電子および正孔）が高移動度であるという理由から、シリコンの電気特性より優れている。
【０００４】
このように、ＧｅＯＩとしても知られるゲルマニウム・オン・インシュレータ構造は、ＭＯＳトランジスタを形成するために有益に使用され得る。
【０００５】
これらの構造はまた、例えば、ＡｓＧａ、ＩｎＰなどの追加の活性層の形成と適合性のあるゲルマニウムの禁止帯の狭さや格子パラメータを用いて、ゲルマニウム層に、またはゲルマニウム層上に光検出器や太陽電池を製造するために有益である。
【０００６】
絶縁層が酸化シリコン層であってもよいシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）構造とは異なり、酸化ゲルマニウムが十分に安定したものではないため、ＧｅＯＩ構造の絶縁層として酸化ゲルマニウムを使用できない。したがって、ＧｅＯＩ構造の絶縁層は、一般に、堆積によって、または支持基板の酸化によって形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含む。
【０００７】
さらに、光起電力分野での応用では、シリコンなどの安価な基板上にゲルマニウム層を含む導電性インタフェースを有するヘテロ構造が、特に高価であるゲルマニウム基板上に形成された多層構造に代わるものとして経済的に有益である。
【０００８】
いずれにせよ、ゲルマニウム層は、ゲルマニウム層とともに形成されるコンポーネントの適切な動作に適した結晶性、電気的、および形態学的品質を有する必要がある。
【０００９】
ＧｅＯＩ構造は、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）として知られる層転写技術を使用して製造されてもよい。
【００１０】
上記プロセスの１つの実施形態によれば、エピタキシーによって第１の基板上にゲルマニウム層が形成されるか、またはバルクゲルマニウム基板が供給され、上記ゲルマニウム層上に酸化シリコン絶縁層が堆積され、次に、ゲルマニウム層の下方の基板に、脆化ゾーンを形成するためにイオン注入が実行される。次に、この構造は、第２の基板に接合され、ＳｉＯ２層は、接合界面に位置し、脆化ゾーンに沿って第１の基板を破断することで、ゲルマニウム層は、第２の基板に転写される。
【００１１】
しかしながら、既知の技術を用いて得られたゲルマニウム／酸化シリコンの界面を有するＧｅＯＩ構造の電気特性は、特に、典型的に、１０１２〜１０１３ｅＶ−１．ｃｍ−２のオーダーの界面捕獲密度（ＤＩＴ）については、あまり満足できるものではない。
【００１２】
実際、ゲルマニウムは、酸素と必ず反応するため、特に、ゲルマニウム層と酸化シリコン絶縁層との間の界面で酸化ゲルマニウム層が形成され、ゲルマニウム層の電気特性を低下させてしまう。
【００１３】
ＳＯＩの場合、１０１１ｅＶ−１．ｃｍ−２のオーダーの許容可能なＤＩＴ値が得られるが、ＧｅＯＩの応用目的がＣＭＯＳコンポーネントなどのマイクロ電子工学の分野であれば、この値は、上記ＧｅＯＩに対して得るのに望ましいものであり得る。
【００１４】
ゲルマニウム層の電気的品質および／またはゲルマニウム層と絶縁層との間の界面を改善させるために、さまざまな製造プロセスがこれまで開発されてきた。
【００１５】
このように、米国特許第７，２２９，８９８号明細書は、ゲルマニウム層と絶縁層との間に、例えば、酸窒化ゲルマニウム（一般式、ＧｅＯｘＮｙ）で作られたパッシベーション層の作成が考えられる。実際、ゲルマニウム層と酸窒化ゲルマニウム層との間の界面の電気特性は非常に良好であることが観察された。
【００１６】
国際公開第２００７／０４５７５９号パンフレットにおいて、中性雰囲気中、５００〜６００℃の温度での熱アニールの適用が考慮されている。このアニール処理により、ゲルマニウム層と絶縁層との間の界面の品質が著しく向上している。この向上は、ＤＩＴ値の低下により特に与えられる。
【００１７】
さらに、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）プロセスが使用される場合、注入は、シリコンの場合と比べて非常に大きな厚さにわたって、ゲルマニウムにダメージを与える。
【００１８】
ゲルマニウム層の形態学的および結晶性の品質を低下させるこれらの残留する注入欠陥は、ゲルマニウム層上またはゲルマニウム層にコンポーネントを製造する前に、熱処理による修復が必要である。
【００１９】
ゲルマニウム層と基板との間に絶縁層を挿入することなく、基板上にゲルマニウム層を含み、導電性界面を有する構造に関しては、このような構造の形成プロセスを記載した国際公開第０２／０８４２５号パンフレットが参照されてもよい。
【００２０】
しかしながら、接着特性により良質の接合が得られる酸化シリコン絶縁層がない場合、基板上にゲルマニウムを直接接合することは問題がある。実際、接合界面にブリスタが形成されてしまい、ゲルマニウム層を基板へうまく転写できなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、本発明の目的の１つは、構造の電気的品質を高めることができるように、任意に、ゲルマニウム層と基板との間に絶縁層を有する、基板上にゲルマニウム層を含むこのような構造の製造プロセスを規定することである。
【００２２】
また、このプロセスにより、上記構造の製造が容易になり、特に、満足できるレベルでゲルマニウム層を基板上に接着できるようになる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明によれば、支持基板上にゲルマニウム層を含む構造の製造プロセスであって、
【００２４】
（ａ）上記支持基板と、上記ゲルマニウム層（３）と直接接触した状態にある酸化シリコン層（２０）と、上記ゲルマニウム層（３）と、を含む中間構造を形成するステップと、
【００２５】
（ｂ）酸化シリコン層からゲルマニウム層を通して酸素の少なくとも一部を拡散させるために、所定の温度および所定の時間、中性または還元雰囲気中、上記中間層に熱処理を行うステップと、
を備えるプロセスが提案される。
【００２６】
本明細書において、「上（ｏｎ）」という用語は、所与の構造において基部から表面へ層が重ねて配置されていることを表すものとし、１つ以上の層が上記層の間に任意に挿入されてもよいことを理解されたい。一方で、２つの層が共通の表面を有する場合、「直接接触」した状態にあると言える。
【００２７】
優先的に、ステップ（ｂ）における熱処理は、８００〜９００℃の温度で実行され、ステップ（ｂ）における処理の雰囲気中の酸素含有量は、１ｐｐｍ未満である。
【００２８】
ゲルマニウム層の厚さは、５００ｎｍ未満であり、優先的に、１００ｎｍ未満である。
【００２９】
中間構造の酸化シリコン層の厚さは、６ナノメートル未満であり、優先的に、２ｎｍ未満であり、ステップ（ｂ）において、上記層からの酸素はすべて、ゲルマニウム層を通って拡散する。
【００３０】
本発明の第１の実施形態によれば、ステップ（ａ）は、
i）支持基板上またはゲルマニウムドナー基板上に酸化シリコン層を形成する工程と、
ii）転写されるゲルマニウム層を規定する脆化ゾーンを、ゲルマニウムドナー基板に形成する工程と、
iii）支持基板上にゲルマニウムドナー基板を接合し、接合界面に酸化シリコン層が配置される工程と、
iv）上記中間構造を形成するように、脆化ゾーンに沿ってゲルマニウムドナー基板を破断し、支持基板上にゲルマニウム層を転写する工程と、
を含む。
【００３１】
本発明の第２の実施形態によれば、ステップ（ａ）は、
i）支持基板上またはゲルマニウムドナー基板上に酸化シリコン層を形成する工程と、
ii）支持基板上にゲルマニウムドナー基板を接合し、接合界面に酸化シリコン層が配置される工程と、
iii）ゲルマニウム層の厚さのみを保持するようにゲルマニウムドナー基板を薄化して、上記中間構造を形成する工程と、
を含む。
【００３２】
本発明の第３の実施形態によれば、ステップ（ａ）は、
i）支持基板と、酸化シリコン層と、シリコン層とを含むシリコン・オン・インシュレータタイプの構造を形成する工程と、
ii）シリコン層上に、ＳｉＧｅ層を堆積する工程と、
iii）上記ＳｉＧｅ層に酸化熱処理を適用することで、濃縮により酸化シリコン層上にゲルマニウム層を形成し、上記ゲルマニウム層上に上側酸化シリコン層を形成する工程と、
iv）上記中間構造を形成するように、上側酸化シリコン層を除去する工程と、
を含む。
【００３３】
本発明のさらなる目的は、支持基板上にゲルマニウム層を含む構造であって、支持基板とゲルマニウム層との間に、ゲルマニウム層と接触した状態にあるシリコン層を含み、シリコン層の厚さが１〜３ナノメートルである構造に関する。
【００３４】
本発明の特定の実施形態によれば、上記構造は、支持基板とシリコン層との間に酸化シリコン層を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ゲルマニウム・オン・インシュレータタイプの中間構造を示す。
【図２】本発明によるゲルマニウム・オン・インシュレータタイプの構造を示す。
【図３】導電性界面を有する、支持基板上にゲルマニウム層を含む本発明による別の構造を示す。
【図４Ａ】Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）プロセスを使用した中間構造の製造ステップを示す。
【図４Ｂ】Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）プロセスを使用した中間構造の製造ステップを示す。
【図５】接合プロセス後の薄化による中間構造の製造ステップを示す。
【図６Ａ】濃縮プロセスによる中間構造の製造ステップを示す。
【図６Ｂ】濃縮プロセスによる中間構造の製造ステップを示す。
【図６Ｃ】濃縮プロセスによる中間構造の製造ステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、以下の詳細な記載から明らかになるであろう。
【００３７】
図面を理解しやすいように、異なる層の厚さのそれぞれの縮尺は観察したものではないことを理解されたい。
【００３８】
以下、ゲルマニウム層の電気特性およびゲルマニウム層と下地層との間の界面が最適化された、支持基板１上にゲルマニウム層３を含む構造を形成するための複数の異なる可能な実施形態について記載する。
【００３９】
概して、本発明のプロセスは、本質的に、以下の２つの連続したステップを含む。
（ａ）支持基板１と、ＳｉＯ２層２０と、ＳｉＯ２層２０と直接接触した状態にあるゲルマニウム層３とを含む中間構造１０を形成するステップ。図１に、中間構造１０を示す。以下、この構造の複数の異なる製造モードについて詳細に記載する。
（ｂ）ＳｉＯ２層２０の酸素の少なくとも一部を拡散するために、上記中間構造に熱処理を適用することで、ＳｉＯ２層２０をすべてまたは部分的に溶解させるステップ。
ＳｉＯ２層の酸素拡散処理
【００４０】
本出願人が定義する熱処理とは、所定の温度、時間、および雰囲気条件下で熱処理を適用することで、基板とゲルマニウム層との間に埋め込まれたＳｉＯ２層から酸素原子のすべてまたは一部を拡散可能になる処理をさす。
【００４１】
熱処理は、中性または還元雰囲気、例えば、アルゴン、水素、または上記元素の混合物が適用される炉に、ＧｅＯＩ中間構造を配置することによって実行される。
【００４２】
この雰囲気中の酸素残留量を制御することで、１ｐｐｍしきい値を下回る状態を維持することが重要である。
【００４３】
このため、炉の開口に特殊な手段、例えば、周囲環境からの絶縁手段を装備する必要がある。
【００４４】
この制御下の雰囲気において、８００〜９００℃の温度まで中間構造を加熱する場合、ゲルマニウム層を通して酸素原子の拡散が起こる。
【００４５】
酸素の拡散は８００℃から観察され、温度の上昇に伴い、ゲルマニウム層を通る酸素の拡散速度が増す。
【００４６】
しかしながら、ゲルマニウムの融点は９３８℃であるため、熱処理温度は、この限界温度を下回る温度、優先的には、９００℃未満に維持する必要がある。
【００４７】
酸化シリコン層からのＳＯＩの薄いシリコン層を通る酸素拡散が、およそ１１５０℃の温度からしか生じないとすると、この拡散現象が８００℃程度の低い温度で観察されるということは予測されなかった。
【００４８】
ゲルマニウムの融点がこの酸素拡散温度を十分に下回るため、ＳＯＩに使用される拡散処理をＧｅＯＩ基板に適用することは、これまで考えられていなかった。
【００４９】
この現象の発生は、ゲルマニウムにおける酸素の拡散率がシリコンにおける酸素の拡散率より著しく高いことで説明がつく。Ｖａｎｈｅｌｌｅｍｏｎｔらの文献「Ｂｒｏｔｈｅｒ  Ｓｉｌｉｃｏｎ，Ｓｉｓｔｅｒ  Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、１５４（７）Ｈ５７２−Ｈ５８３（２００７）によれば、ゲルマニウムにおける酸素の拡散率は０．４ｃｍ２ｓ−１であるのに対して、シリコンにおける酸素の拡散率は０．１４ｃｍ２ｓ−１であることが記載されている。
【００５０】
支持基板は厚みがあるため、酸素原子は、支持基板を通らず、支持基板の上にあるゲルマニウム層を通ってのみ拡散する傾向にある。
【００５１】
熱処理時間は数時間である。
【００５２】
しかしながら、酸素を拡散できるように、特に、処理時間を最短にするために十分に高速かつ観察可能な拡散速度を得るために、ゲルマニウム層の厚さを限界の厚さ未満にしなければならないことを理解されたい。
【００５３】
このことから、中間構造１０のゲルマニウム層３の厚さは、数百ナノメートル未満、例えば、５００ナノメートル、優先的には、１００ｎｍ未満でなければならない。
【００５４】
ＳｉＯ２層からゲルマニウム層を通って酸素が拡散することで、処理の進行に伴い厚さが増すシリコン層４が形成され、処理の進行に伴い逆に厚さが減る残留ＳｉＯ２層２が形成される。
【００５５】
２〜６ｎｍのＳｉＯ２層の酸素拡散により、１〜３ｎｍのシリコン層が形成される。
【００５６】
シリコン層４は、ＳｉＯ２層２とゲルマニウム層３との間に位置し、両方の層と接触した状態にある。
【００５７】
実際、自由表面に最も近い位置にある（すなわち、ゲルマニウム層３に最も近い位置にある）酸素原子が、最初にＳｉＯ２層２０を離れる原子である。
【００５８】
シリコン層４が、数ナノメートル（典型的に、２〜３ｎｍ）の厚さに達すると、処理温度でも、酸素原子がこのようなシリコンの厚さを通過できないため、拡散現象は中断される。
【００５９】
ＳｉＯ２層２０の初期厚さが、およそ６ｎｍの限界厚さより大きければ、構造の基部から表面に向かって、支持基板１と、残留ＳｉＯ２層２と、シリコン層４と、ゲルマニウム層３の順に含む図２に示す構造が得られる。したがって、これは、ゲルマニウム・オン・インシュレータタイプの構造からなるものである。
【００６０】
しかしながら、ゲルマニウム層３とＳｉＯ２層２との間にシリコン層４があることで、Ｇｅ／ＳｉＯ２界面を不動態化でき、ひいては、ＧｅＯＩ構造の電気品質を高め、すなわち、ＤＩＴ値が下がることで、ＳＯＩに対して得られるであろう値、すなわち、典型的には、およそ１０１１ｅＶ−１．ｃｍ−２と同程度の大きさの値を得ることが特に有益である。
【００６１】
ＳｉＯ２層２０の初期厚さが上記限界厚さ未満であれば、上記層２０に含まれる酸素はすべて、ゲルマニウム層を通って拡散し得る。したがって、処理後、支持基板１とゲルマニウム層３との間に位置するシリコン層４のみが残る。
【００６２】
図３に、この構造を示す。この場合、ゲルマニウム層３とシリコン層４との間の界面は導電性である。
【００６３】
中間構造において、ゲルマニウム層と支持基板との間にＳｉＯ２層があるため、ゲルマニウムと支持基板との間の接合は、非常に高品質なものとなる。
【００６４】
次に、この構造上に、例えば、ＦＥＴ（電界効果）またはバイポーラトランジスタなどのゲルマニウム層に、またはゲルマニウム層上にコンポーネントを形成することが可能である。
【００６５】
ゲルマニウム層３の下方に形成されたシリコン層４は、非常に薄いため、ＧｅとＳｉの格子パラメータが一致しないことから生じやすい結晶欠陥の発生を制限できる。
【００６６】
このシリコン層４の結晶品質は、支持基板上に接合する前に、ゲルマニウムドナー基板上に堆積により形成された層の結晶品質より高い。
【００６７】
実際、ＧｅＯＩ構造の形成後に得られるため、この層におけるゲルマニウムの拡散は制限される。ゲルマニウムとシリコンのこのような相互拡散現象は、一般に、Ｓｉ−Ｇｅ二層構造が、あるサーマルバジェットにさらされる場合に観察される。本発明において、一方で、適用されるサーマルバジェットは、非常に低い。この相互拡散現象を制限するために、提案された温度範囲、すなわち、およそ８００℃の下限値に近い温度で、酸素拡散処理を実行可能である。
【００６８】
ＧｅＯＩ中間構造の形成
上記から分かるように、ステップ（ｂ）の処理により、ゲルマニウム層３の下方に最初に存在するＳｉＯ２層２０がすべてまたは部分的に溶解する。
【００６９】
得られる最終構造、すなわち、ＧｅＯＩ構造や、導電性界面を有する支持基板上のゲルマニウム層を含む構造によれば、中間構造は、ＳｉＯ２層とともに形成されて、酸素を部分的にまたはすべて拡散できるように厚さが決定される。
【００７０】
このように、ゲルマニウムと支持基板との間に導電性界面を有する最終構造を形成することが望ましい場合、ＳｉＯ２層の厚さが６ナノメートル未満、優先的に、２ｎｍ未満である中間構造が形成される。酸素を拡散熱処理することで、ＳｉＯ２層を完全に溶解して、３ｎｍ未満の厚さを有するＳｉ層を形成することができる。
【００７１】
一方で、ＧｅＯＩタイプの最終構造を得ることが望ましい場合、ＳｉＯ２層の厚さが数ナノメートルより大きい、優先的には、６ｎｍより大きい中間構造が形成される。次に、酸素を拡散熱処理することで、残留ＳｉＯ２絶縁層を保持することが可能である。中間構造のＳｉＯ２層の初期厚さおよび処理条件は、絶縁層の所望の最終厚さを得るように決定される。
【００７２】
以下に、ＧｅＯＩタイプの中間構造１０を形成するための３つの可能な非制限的なモードについて記載する。
【００７３】
層転写（Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標））によるＧｅＯＩ構造の形成
図４Ａおよび図４Ｂを参照しながら、このプロセスのさまざまなステップについて記載する。
【００７４】
図４Ａは、原子種注入により、ドナー基板３０に脆化ゾーン３１を形成するステップを示す。このようにして、脆化ゾーンは、支持基板に転写されるゲルマニウム層３を規定する。
【００７５】
ドナー基板３０は、バルクゲルマニムからなるものであってもよく、または、上側ゲルマニウム層を含む複合基板であってもよく、例えば、欧州特許出願公開第１０１６１２９号明細書に説明されているように、ゲルマニウム層が堆積されたシリコン基板からなるものであってもよい。
【００７６】
次に、ゲルマニウムドナー基板上、またはゲルマニウム層が転写される支持基板上に、ＳｉＯ２層が形成される。
【００７７】
前者の場合、ＳｉＯ２層の形成は、堆積技術によって実行される。
【００７８】
支持基板上にＳｉＯ２層が形成されれば、特に、支持基板がシリコンで作られている場合、堆積技術や熱酸化を実施することが可能である。
【００７９】
図４Ｂを参照すると、ＳｉＯ２層２０が接合界面にあるように、ゲルマニウムドナー基板３０および支持基板１が接触した状態に配置される。
【００８０】
次に、（熱的および／または機械的）エネルギーバジェットが適用され、脆化ゾーン３１に沿ってドナー基板３０が破断される。
【００８１】
次に、ゲルマニウム層３がＳｉＯ２層２０と直接接触した状態にある図１に示すＧｅＯＩタイプの中間構造１０が形成される。
【００８２】
接合後の薄化によるＧｅＯＩ構造の形成
この技術は、図５に示すように、接合界面にＳｉＯ２層２０が存在するように、ゲルマニウムドナー基板３０と支持基板１とを接合するステップを含む。
【００８３】
上記に説明したように、ＳｉＯ２層２０は、ドナー基板３０上に支持基板１を堆積することによって形成されてもよく、または上記基板がシリコンで作られていれば、支持基板１を酸化させることによって得られてもよい。
【００８４】
また、ドナー基板はバルクゲルマニウム基板であっても、または表面ゲルマニウム層を含む複合基板であってもよいことを理解されたい。
【００８５】
ゲルマニウム層３の所望の厚さのみを保持するように、ドナー基板３０の薄化が背面を介して実行される。この薄化は、研削、研磨、および／またはエッチングによって実行される。
【００８６】
これにより、支持基板１と、ＳｉＯ２層２０と、ゲルマニウム層３とを含み、ゲルマニウム層３がＳｉＯ２層２０と直接接触した状態にある、図１に示す中間構造１０が得られる。
【００８７】
濃縮技術によるＧｅＯＩ構造の形成
図６Ａ〜図６Ｃに、この技術のさまざまなステップを示す。
【００８８】
濃縮技術に関しては、Ｓｈｕ  Ｎａｋａｈａｒａｉらの文献「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ７−ｎｍ−ｔｈｉｃｋ  ｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｇｅ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  ｌａｙｅｒ  ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  Ｇｅ−ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．８３、Ｎｏ．１７、２７  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２００３）に記載されている。
【００８９】
図６Ａを参照すると、ＣＶＤ（化学気相成長）エピタキシーによって、支持基板１と、ＳｉＯ２絶縁層２０と、シリコン層４０とを連続して含むシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）タイプの構造５０上に、ＳｉＧｅ層５が堆積される。シリコン・オン・インシュレータタイプの構造５０は、例えば、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）プロセスなどの当業者に既知の任意の技術を用いて予め製造される。
【００９０】
ＳｉＧｅ層５のゲルマニウム濃度は、数パーセント〜５０％、優先的には、１０〜３０％である。
【００９１】
層５の厚さおよび層５のＧｅ濃度を選択するために、ゲルマニウムの量の保存が考慮され、例えば、厚さＥを有するＳｉＧｅ層により、下地のＳＯＩの厚さに関係なく、濃縮後、１００％Ｇｅを含む厚さＥ／５の層が得られる。
【００９２】
ステップ（ｂ）において、ゲルマニウム層の下方の酸化物層を完全に溶解することが望ましい場合、ＵＴ−ＢＯＸ（超薄埋め込み酸化膜：Ｕｌｔｒａ  Ｔｈｉｎ  Ｂｕｒｉｅｄ  ＯＸｉｄｅ）タイプのＳＯＩ、すなわち、酸化物層の厚みが数ナノメートルのものを使用することが有益である。
【００９３】
図６Ｂを参照しながら、ＳｉＧｅ層５の熱酸化が実行される。
【００９４】
この処理の条件は、以下のように、ＳｉＧｅの融点より低い温度で、Ｏ２雰囲気中、およそ１時間である。図７の曲線は、Ｓｉ含有量とＳｉＧｅの融点との関係を示す。処理温度は、ゲルマニウムが溶融しないように、下側の曲線より低い状態に保つ必要がある。
【００９５】
この処理の間、ＳｉＧｅ層上に、シリコンおよびゲルマニウムを含む上側層６が形成される。しかしながら、上記層６および下地の絶縁層２０によって、構造の外側への拡散が防止されながら、ゲルマニウム原子は、層６から拒絶される。
【００９６】
したがって、ＳｉＧｅ層におけるゲルマニウム原子の全量は、酸化処理中、保存される。
【００９７】
さらに、Ｓｉ原子とＧｅ原子との相互拡散により、Ｓｉ層４０およびＧｅ層５が融合して均一のＳｉＧｅ層を形成し、Ｓｉ原子は、処理の進行とともに酸化される。ＳｉＧｅ層のＧｅ部分は、この層の厚さが薄くなるとともに増大する。
【００９８】
この例において実施されたプロセスは、ゲルマニウム濃縮技術と呼ばれている。
【００９９】
これにより、支持基板１と、絶縁層２０と、ＳｉＯ２層２０と接触した状態にあるＧｅ層３と、上側ＳｉＯ２層６とを含む図６Ｃの構造が得られる。
【０１００】
上側ＳｉＯ２層６は、例えば、エッチングによって、希釈ＨＦ溶液中に構造を浸漬することによって除去される。これにより、Ｇｅ層３がＳｉＯ２層２０と直接接触した状態にあるＧｅＯＩタイプの中間構造１０が得られる。
【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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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【国際調査報告】
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