(57)【要約】本発明は、光束を用いて除去可能な複合構造を分離する方法に関し、方法は、除去可能複合構造（１００）を供給する工程であって、除去可能複合構造（１００）は、・基板（１）と、・少なくとも部分的に光束を吸収するに適した材料からなる光吸収層（２）であって、基板は光束に対して実質的に透明である光吸収層（２）と、・解離温度より高い温度の付与のもとでの解離に適した、光吸収層（２）とは異なる材料からなる犠牲層（３）と、・少なくとも１つの分離される層（４）とを連続して備える工程と、基板（１）を通して光束を入射する工程であって、光束は、光吸収層を加熱するように、光吸収層（２）によって少なくとも部分的に吸収される工程と、解離温度以上の温度まで、光吸収層（２）からの熱伝導によって犠牲層（３）を加熱する工程と、加熱効果のもとで犠牲層（３）を解離する工程とを含む。
2021520065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を用いて剥離可能な複合構造を分離する方法であって、前記方法は、
剥離可能な複合構造（１００）をもたらす工程であって、前記複合構造（１００）は、
基板（１）と、
少なくとも部分的に光束の吸収に適した材料からなる光吸収層（２）であって、前記基板は前記光束に対して実質的に透明である光吸収層（２）と、
解離温度より高い温度の付与のもとでの解離に適した、前記光吸収層（２）とは異なる材料からなる犠牲層（３）と、
少なくとも１つの分離される層（４）と
を連続して備える工程と、
前記基板（１）を通して光束を入射する工程であって、前記光束は、前記光吸収層を加熱するように、前記光吸収層（２）によって少なくとも一部が吸収される工程と、
前記解離温度以上の温度まで、前記光吸収層（２）からの熱伝導によって前記犠牲層（３）を加熱する工程と、
前記加熱の効果のもとで前記犠牲層（３）を解離する工程と
を含む方法。
【請求項２】
前記基板（１）の厚さと、前記基板による前記光束の吸収係数との積が、０．１より小さい請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光吸収層（２）の厚さと、前記層による前記光束の吸収係数との積は、２．３より大きい請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記光束はパルス状に入射される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記光束の波長は、１００から１２０００ｎｍの間である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記光束の入射前に、前記複合構造（１００）をキャリア（２００）に接合する工程であって、前記犠牲層（３）の解離は、前記分離される層（４）の、前記キャリア（２００）への移転に繋がる工程を備えた請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記キャリア（２００）は、シリコンなどの半導体材料、銅などの金属、ポリマーのうち、少なくとも１つの材料を備える請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記犠牲層（３）は、前記光吸収層（２）と接触する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記犠牲層（３）は、前記光束に対して実質的に透明な材料からなる請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記構造は、前記基板（１）と前記光吸収層（２）との間に、前記光束に対して実質的に透明な第１の遮熱層（５）をさらに備える請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記構造は、前記犠牲層と、前記分離される層との間に、第２の遮熱層（５）をさらに備える請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の遮熱層（５）および／または前記第２の熱障壁層（５）は、１０Ｗｍ-1Ｋ-1未満の線形熱伝導係数を有する請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の遮熱層（５）および／または前記第２の熱障壁層（５）は、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の少なくとも１つを備える請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記構造は、前記犠牲層（３）と、前記分離される層（４）との間に、前記光束の反射または吸収に適した第１の膜（６）をさらに備える請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の膜（６）は、シリコン、シリカ（ＳｉＯ2）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、モリブデン、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）のうち、少なくとも１つの材料を備える請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記構造は、前記犠牲層（３）と、前記分離される層（４）との間に、前記構造（１００）の全領域にわたって熱を分散させるのに適した第２の膜（７）をさらに備える請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の薄膜（７）は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、多結晶窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、多結晶シリコンのうち、少なくとも１つの材料を備える請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板（１）は、サファイア、水晶のうち、少なくとも１つの材料を備える請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記光吸収層（２）は、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、多結晶シリコン、多結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）のうち、少なくとも１つの材料を備える請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記犠牲層（３）は、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、多結晶窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、多結晶窒化ガリウム（ＧａＮ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のうち、少なくとも１つの材料を備える請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記分離される層（４）は、銅などの金属、グラフェンなどの六角形の結晶構造を有する第ＩＶ族、圧電性、強磁性または強誘電性材料、ＧｅＳｂＴｅなどの相変化合金のうち、少なくとも１つの材料を備える請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束の入射によって剥離されることが可能な複合構造、およびそのような構造を分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロニクス、光学、およびオプトエレクトロニクスの分野において、有用な層および基板を備える剥離可能な複合構造の生産は公知の例であり、構造は基板から有用な層を分離するように処理されることを目的としている。
【０００３】
これは例えば、基板が有用な層をエピタキシにより形成するための成長基板である場合や、その後に有用な層を単独で用いる、または最終的なキャリアに移転するために、有用な層を基板から分離することが要求される場合である。
【０００４】
このため、構造内には、分離処理の際に少なくとも一部が破壊されることを目的とした犠牲層が有用な層と基板の間に配置されている。
【０００５】
一つの代表的な分離技術は「レーザリフトオフ」（ＬＬＯ）と呼ばれているものであり、この技術では犠牲層の破壊に光束が用いられる。この技術では構造を形成する材料の光吸収と耐熱性の差を利用する。したがって、基板は実質的に光束に対して透明であり、一方、犠牲層は光束を強く吸収する。その結果、複合構造が基板を通して光束を入射することによる照射を受けると犠牲層は強く加熱され、解離温度と呼ばれる温度を超えると解離する。このようにして得られるものは、一方では有用な層、もう一方では例えば、新たな複合構造を形成するために再利用できる基板となる。
【０００６】
この方法の１つの欠点は、分離される層と犠牲層が近接していることにより、分離される層も犠牲層からの熱伝導によって高温になり得ることである。分離される層に対するこのような加熱は、特に基板と分離させる層が大きく異なる熱膨張率を有する場合、いくつかの物性劣化をもたらす可能性がある。
【０００７】
特許文献１は、犠牲層と分離される層との間に遮熱層が挿入されている剥離可能な複合構造について述べている。遮熱層は、加熱されないよう光束に対して実質的に透明であり、分離される層を光束の照射時間で決まる閾値より低い温度に維持するために十分な厚さを有する。
【０００８】
しかし、分離される層および／または、最終的なキャリアに用いられる特定の材料については、このような遮熱層は不十分となり得る。
【０００９】
したがって、例えば、分離された層がＣｏＦｅＢ／ＭｇＯのような強磁性材料の積層体を備える場合、約４００から６００℃の温度から原子の相互拡散が起こる。分離されるべき層がグラフェンで作られる場合、６００℃から電気特性の劣化が起こる。分離されるべき層がモリブデナイト（ＭｏＳ2）で作られる場合は、複合化や他の材料との反応が約４５０から６００℃から起こり得る。分離させる層がＧｅＳｂＴｅのような相変化合金で作られる場合は、溶融および非晶質相への転移が約６００℃から起こる。
【００１０】
同様に、分離させる層が移転される最終的なキャリアの組成によっては、キャリアは犠牲層の解離のために付与されたサーマルバジェットの影響を受ける可能性がある。したがって、例えば、最終的なキャリアが銅を含む電気回路を備える場合、銅線の突出が４００℃から起こり得る。最終的なキャリアがポリマー材料（例えば、プラスチック材料）で作られる場合、２００℃から分解が起こり得る。このような場合、低温で分離を行うための１つの技術には、分離させる層の裏面からエッチングによって基板を除去する技術があるが、これは前記基板が他の用途のために再利用することができない手法である。
【００１１】
ＬＬＯ技術に基づいたもう１つの考えられる方法（最終的なキャリアが温度に敏感な場合）は、分離させる層を犠牲層の解離に対するサーマルバジェットの影響を受けにくい一時的な基板へ移転し、その後に分離する層を最終的なキャリアに移転することである。
【００１２】
しかし、この方法では対象となる層を２回移転する必要があるため、ＬＬＯ法よりも長い時間と高額な費用が掛かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０１９０１８号
【発明の概要】
【００１４】
本発明の目的は前述の欠点を克服すること、とりわけ、光束の吸収によって発生させられた限定的なサーマルバジェット（通常は５００℃より低い温度に相当）の付与を通じ、引き離し可能な犠牲層を備えた、剥離可能な複合構造を設計することである。
【００１５】
このため、本発明は光束を用いることによって剥離可能な複合構造を提案し、その複合構造は
−  基板と、
−  少なくとも部分的に光束を吸収することに適した材料からなる光吸収層であって、その基板は前記光束に対して実質的に透明である光吸収層と、
−  解離温度より高い温度における分離に適しており、光吸収層とは異なる材料からなる犠牲層と、
−  少なくとも１つの分離される層と、
を連続して備える。
【００１６】
「複合」という用語は異なる材料、特に光吸収および耐熱性の点で異なる特性を示す材料の積層体から形成された構造という意味で理解される。
【００１７】
「剥離可能」という用語は複合構造が表面に対して平行な面に沿うようにして、完全性を維持する二つの要素に分離できる（ただし、２つのパーツ間の中間に位置し、前記分離を可能にするように解離する犠牲層は例外とする）という意味で理解される
「実質的に透明な材料」という用語は少なくなくとも９０％の光束の透過を可能とする材料という意味で理解される。換言すれば、前記材料の厚さと前記材料による光束の吸収係数の積が０．１より小さいということである。
【００１８】
「光吸収材料」という用語は少なくとも９０％の光線を吸収する材料という意味で理解される。換言すれば、前記材料の厚さと前記材料による光束の吸収係数の積が２．３より大きいということである。光束の波長における光の吸収係数は１０5ｃｍ-1より大きいことが好ましい。
【００１９】
２つの層の相対位置を指す「上（ｏｎ）」および「間（ｂｅｔｗｅｅｎ）」という用語は、規定されない限り、必ずしも前記層の間の直接接触を意味するわけではない。
【００２０】
光吸収層とは異なる犠牲層を設けることにより、犠牲層が光吸収層と併合される公知の手法と比べて、本発明による複合構造はいくつかの利点を有する。具体的には、犠牲層の厚さを最小化することができる。このため、分離される層側の前記層の解離後に残留する熱の量は少なくなる。加えて、犠牲層自体は光吸収層を分離する層から遠ざけることにも寄与する。結果として、複合構造は低いサーマルバジェットで分離されることができ、この低いサーマルバジェットは分離される層および／または、前述のように温度に敏感な最終的なキャリアの使用を可能にする。
【００２１】
任意の特徴だが、前記構造の他の利点による、適切である場合に単独または組み合わせで考えられる特徴は、
犠牲層は光吸収層と接触している；
犠牲層は前記光束に対して実質的に透明な材料からなる；
構造は基板と光吸収層の間に、前記光束に対して実質的に透明である第１の遮熱層をさらに備える；
構造は犠牲層と分離される層の間に第２の遮熱層をさらに備える；
第１および／または、第２の遮熱層は１０Ｗｍ-1Ｋ-1より低い熱伝導率を有する；
第１および／または、第２の遮熱層のはシリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の少なくとも１つの材料を備える；
構造は犠牲層と分離させる層の間に、光束の反射または吸収に適した第１の膜をさらに備える；
前記第１の膜はシリコン、シリカ（ＳｉＯ2）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、モリブデン、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）のうち、少なくとも１つの材料を備える；
構造は、犠牲層と分離される層の間に、構造の全領域に熱を分散させるのに適した第２の膜をさらに備える；
前記第２の膜はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、多結晶窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、多結晶シリコンのうち、少なくとの１つの材料を備える；
基板はサファイア、石英のうち、少なくとも１つの材料を備える；
光吸収層は窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、多結晶シリコン、多結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）のうち、少なくとも一つの材料を備える；
犠牲層は窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、多結晶窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、多結晶窒化ガリウム（ＧａＮ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のうち、少なくとも１つの材料を備える；
分離される層は、銅などの金属、グラフェンなどの六方晶を有する第ＩＶ族材料、圧電性、強磁性または強誘電性材料、ＧｅＳｂＴｅなどの相変化合金のうち、少なくとも１つの材料を備える。
【００２２】
本発明のもう一つの主題は、上述のような剥離可能な複合構造を分離するための方法に関する。
【００２３】
前記方法は、
基板を通じて光束を入射し、前記光吸収層を加熱するよう光吸収層によって前記光束が少なくとも部分的に吸収される工程と、
光吸収層からの熱伝導により、解離温度より高い温度まで犠牲層を加熱する工程と、
前記加熱の効果によって犠牲層を解離する工程と、
を備える。
【００２４】
任意の特徴だが、前記構造の他の利点による、適切である場合に単独または組み合わせで考えられる特徴は
基板の厚さと基板による光束の吸収係数との積は０．１より小さい；
光吸収層の厚さと前記層による光束の吸収の係数との積は２．３より大きい；
光束はパルス状で入射される；
光束の波長は１００から１２０００ｎｍの間である；
光束の入射前に、この方法は複合構造をキャリアに接合する工程を備え、犠牲層の解離は分離させる層のキャリアへの移転を導く；
キャリアはシリコンなどの半導体材料、銅などの金属、ポリマーのうち、少なくとも１つの材料を備える。
【００２５】
本発明の他の主題は、上述のような剥離可能な複合構造を生産するための方法に関する。
【００２６】
この方法は、
基板を設ける工程と、
基板上に、少なくとも部分的に光束を吸収するのに適した材料からなる光吸収層を形成する工程であって、その基板は前記光束に対して実質的に透明である工程と、
光吸収層の上に分離される層を形成する工程であって、光吸収層と分離させる層の間に犠牲層の形成を備えることを特徴とし、前記犠牲層は光吸収層とは異なる材料からなる工程と、
を備える。
【００２７】
有利には、分離される層の形成は犠牲層の解離温度より低い温度で実装される。
【００２８】
分離させる層の形成は前記層の上にシード層の成膜および接合を備えることができる。シード層は白金、ニッケル、銅のうち、少なくとも１つの材料を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明における他の特徴および利点は、添付の図面を参照し、以下の詳細な説明から明らかとなるだろう。
【図１Ａ】本発明の実施形態による剥離可能な複合構造を概念的に示す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態による剥離可能な複合構造を概念的に示す図である。
【図２】図１Ａに示させる構造のキャリアへの接合を概念的に示す図である。
【図３】キャリアに接合された単離可能な複合構造への光束の照射を概念的に示す図である。
【図４】犠牲層の解離に次いで起こる複合構造の分離を概念的に示す図である。
【図５】キャリアへ移転された分離させる層を備える、分離が完了することで得られる構造を概念的に示す図である。
【図６Ａ】パルス状の光束を入射している間、剥離可能な複合構造内で生じる加熱の熱解析結果を示す図である。
【図６Ｂ】犠牲層の解離後、構造内における温度の均一化の熱解析結果を示す図である。
【図６Ｃ】第１の形式の複合構造を対象とし、パルス状の光束の入射中および入射後におけるシード層の時間に対する温度変化の熱解析結果を示す図である。
【図７Ａ】公知の構造（光吸収層と犠牲層は一体化されているため、Ｓｉ3Ｎ4の単層を形成する）および本発明による構造（光吸収層がＳｉＣ、犠牲層がＳｉ3Ｎ4からなる）に対して、シード層における最高温度を光速のパルス幅の関数として示す図である。
【図７Ｂ】公知の構造（光吸収層と犠牲層は一体化されているため、Ｓｉ3Ｎ4の単層を形成する）および本発明による構造（光吸収層がＳｉＣ、犠牲層がＳｉ3Ｎ4からなる）に対して、単位面積当たりの分離に必要とされる熱量を光速のパルス幅の関数として示す図である。
【図７Ｃ】異なる組成を有する第１の形式の複合構造に対し、光束のパルス幅の関数として与えられる、シード層における最高温度を示す図である。
【図８Ａ】異なる組成を有する第２の形式の複合構造に対し、パルス幅の関数として与えられる、キャリアに移行される層とキャリアとの界面における最高温度を示す図である。
【図８Ｂ】異なる組成を有する第２の形式の複合構造に対し、パルス幅の関数として与えられる、犠牲層を解離するために基板を通して送られる出力を示す図である。
【図９Ａ】異なるパルス幅に対する、パルス状の光束を入射している間、剥離可能な複合構造内で生じる加熱の熱解析結果を示す図である。
【図９Ｂ】異なるパルス幅に対する、犠牲層の解離後における複合構造内における温度の均一化の熱解析結果を示す図である。
【図９Ｃ】パルス状の光束の入射中および入射後における、シード層と分離される層との間の界面での、時間に対する温度変化の熱解析結果を示す図である。
【００３０】
図の読みやすさのために、例示される要素は必ずしも原寸に比例して示されていない。また、様々な図において同じ参照記号によって表される要素は同一のものである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の背景は、構造の少なくとも一部に通じた光束の入射によって引き起こされる加熱効果のもと、構造の層の解離による複合構造の分離である。
【００３２】
前述の特許文献１で述べられる構造と比較して、本発明は構造内に犠牲層とは性質が異なる光吸収層を構造内に形成することにより、光吸収によって加熱される構造の部分を、加熱効果のもとで分離する、構造の一部から切り離すことを提案するものである。特に、犠牲層は光吸収層とは異なり、光束に対して実質的に透明で、解離温度より高い温度の付与によって解離する材料からなり、光束の吸収を通した光吸収層の加熱によって、温度に到達する。
【００３３】
一般に、図１Ａに示されるように、複合構造１００は、光束に対して実質的に透明な少なくとも１つの基板１と、光吸収層２と、犠牲層３と、残りの構造から分離される層４（または層の積層体）とを連続して備える。
【００３４】
光束による照射は、分離される層に対して反対側の基板面を通して行われる。すなわち、分離される層は光束に対して必ずしも透明ではないが、光束の少なくとも部分的な吸収によって引き起こされる加熱は、分離される層を損傷する可能性がある。犠牲層は光吸収層と分離される層との間に挟まれる。したがって、犠牲層は激しく加熱する光吸収層と、分離される層との間での遮熱形成に寄与する。
【００３５】
できれば、吸収層から犠牲層への熱伝達を最大にするよう、犠牲層は吸収層と接触していることが好ましい。
【００３６】
基板１は、犠牲層の解離のために入射される光束に対して実質的に透明である材料から選ばれる。
【００３７】
有利には、基板はバルクの基板、または、それぞれの材料が光束に対して実質的に透明な材料である限り、異なる材料の積層体とすることができる。
【００３８】
好ましい実施形態によれば、基板は少なくともサファイア、石英のうち、少なくとも１つの材料を備える。
【００３９】
光吸収層２の材料は、光束の波長における吸収が高くなるように選ばれる。
【００４０】
有利には、層２は窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、多結晶シリコン、多結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）のうち、少なくとも一つの材料を備える。
【００４１】
犠牲層３は層２とは異なる層であり、有利には、光束に対して実質的に透明である材料からなる。犠牲層の材料はいわゆる解離温度から解離し始めるように選ばれる。この解離温度から始まり、犠牲層の材料内における化学結合が切れていく様子が見られ、犠牲層における複合構造の解離へ繋がる。一方、光吸収層の材料は解離温度より高い温度においてでも安定である。
【００４２】
有利には、犠牲層は窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、多結晶窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、多結晶窒化ガリウム（ＧａＮ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のうち、少なくとも一つの材料を備える。これら異なる材料の解離温度は、一般的に１０００から２５００℃の間である。
【００４３】
犠牲層は実質的には光束の吸収ではなく、光吸収層の熱伝導を通じることによって加熱される。犠牲層は、解離温度に到達するとすぐに解離し始めるため、分離される層のサーマルバジェットは、光吸収層と接触している場合より低くなる。
【００４４】
さらに、光吸収層に対し二つの異なる層を用いて分離することは、比較的（従来技術の犠牲層よりも）薄い犠牲層を用いることが可能であるということを意味する。具体的には、犠牲層が光吸収層と一体化された場合、この層は自身が分解するために要求される熱を蓄えるため、十分に厚い必要がある（通常、数百ナノメートル程度）が、この犠牲層の唯一の機能は特定の温度から破壊を開始することであるため、厚さは非常に薄くできる（数ナノメートル程度）。
【００４５】
本発明は分離される層のサーマルバジェットを低減することが可能なため、この層は多種多様な材料から形成され得る。
【００４６】
例えば、分離させる層は、銅のような金属、グラフェンのような六方晶を有する第ＩＶ族、圧電性、強磁性または強誘電性材料、ＧｅＳｂＴｅなどの相変化合金のうち、少なくとも一つの材料備える。
【００４７】
複合構造は、基板１上に構成要素としての層を連続的に成長することによって製造することができる。複合構造の生産における特定のステップには、層の移転または接合も含まれ得る。
【００４８】
いかなる場合であっても、複合構造の生産過程の中で犠牲層のあらゆる不時の解離を回避するため、犠牲層の解離温度は分離される層が成膜または接合される温度より高くなければならない。
【００４９】
複合構造は、図１Ｂを参照として以下に述べられる付加的な効果をもたらす、単独または組み合わせで用いられる１つまたは複数の別の層を備えることで有利となり得る。
【００５０】
図１Ｂは、これらの付加的な機能層のすべてを組み合わせる実施形態を例示するが、上記で示されたように、複合構造は、少なくとも図１Ａを参照して述べられた層を備える限り、これらの層の一部のみを備えることができる。
【００５１】
基板１と光吸収層２の間には、遮熱形成のための第１の層５が配置される。層５は光束に対して実質的に透明であり、低熱伝導度を示す材料からなる。「低熱伝導度」という用語は、本書では１０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1未満の線形熱伝導係数を意味すると理解される。
【００５２】
第２の遮熱層５は、犠牲層３上に配置される。層５は低熱伝導率を有する材料からなるため、分離されるべき層４の断熱を改善することができる。
【００５３】
有利には、層５のそれぞれはシリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）のうち、少なくとも１つの材料を備える。
【００５４】
この層５は複合構造の範囲を定める部分、すなわち、光吸収層と犠牲層に熱を閉じ込めることを可能にする。したがって、遮熱層がない場合よりも、犠牲層は解離温度に早く到達する。
【００５５】
光束の反射、または光吸収層を通じて透過される光束の部分的な吸収に適した膜６（または膜の積層体）は第２の遮熱層５の上に配置される。
【００５６】
膜６は、有利には、シリコン、シリカ（ＳｉＯ2）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、モリブデン、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）のうち、少なくとも一つの材料を備える。膜６は、有利には、ブラッグ反射鏡タイプの積層体を備えることができる。この積層体は任意で遮熱機能を与えることができ、したがって第２の層５の代替となり得る。
【００５７】
膜６は、光束の一部を分離させる層に透過することを防止でき、この層に付与されたサーマルバジェットを低減させ、エネルギー損失を避ける効果を有する。
【００５８】
さらに、特定の熱慣性を示し、構造の全領域にわたって熱を分散するのに適した膜７（または膜の積層体）が膜６上に配置される。
【００５９】
膜７は、厚さ×密度×比熱容量の積で特徴づけられる。
【００６０】
膜７は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、多結晶窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、多結晶シリコンのうち、少なくとも１つの材料を備える。
【００６１】
最後に、シード層８は膜７上に、移転される層４に直接接触するように配置される。このシード層はこの層が形成される手法に応じて、分離される層の結合または成長を促進するように選ばれる。
【００６２】
シード層８は白金、ニッケル、銅のうち、少なくとも１つの材料を備えることができる。
【００６３】
分離される層がのちの使用を視野に入れてキャリアへ移転されることとなった場合、複合構造は分離させる層によってキャリアに接合される。上述した分離におけるサーマルバジェットの低減は、特にキャリアが温度に敏感である場合、キャリアにとっても有益である。それゆえ、本発明は特にポリマー材料または金属材料など、より多様なキャリアを用いることも可能となる。
【００６４】
一般に、キャリアはシリコンなどの半導体材料、銅などの金属、ポリマーのうち、少なくとも一つの材料を備えることができる。
【００６５】
図２は、キャリア２００への図１Ａの複合構造の接合を示している。接合には、接合エネルギーを強化するため、あらゆる適切な表面処理工程を先行して施してもよい。あるいは、キャリアは分離する層の上に成膜されてもよいが、この成膜に対して付与されるサーマルバジェットが犠牲層の分解を引き起こさないよう十分に低いことが条件である。
【００６６】
図３はキャリアと接合された複合構造へのレーザビームによる照射（矢印によって示される）を概念的に示した図である。ビームは基板１（適用される場合は、第１の遮熱層も含む）を通過し、光吸収層によって吸収され、加熱する。
【００６７】
有利には、光束はパルス状で入射される。それぞれのパルス幅は数十ナノ秒のオーダーである。この幅はレーザの出力と、犠牲層を分離できるように光吸収層において到達されるべき温度によって選ばれる。
【００６８】
レーザの波長は複合構造を構成している層の材料に関係して選ばれる。特に、基板と１つまたは複数の遮熱層ならびに犠牲層は、光吸収層とは異なり、レーザの波長に対して実質的に透明である。
【００６９】
一般に、レーザの波長は１００から１２０００ｎｍの間となり得る。石英基板に対しては、レーザの波長は１５０から７００ｎｍのオーダーが有利である。シリコン基板に対しては、レーザの波長は１０００から１２０００ｎｍのオーダーが有利である。
【００７０】
図４を参照すると、犠牲層３は電気吸収層２において発生した熱の効果によって分解される。これにより、複合構造は２つの要素に分離され、一方は基板１と光吸収層２を備える第１の要素、もう一方は分離される層４を備える第２の要素である。犠牲層３はこの２つの要素の一方および／または他方上に残留する可能性がある。よって、これら残留物を除去するために、任意で仕上げ処理を施してもよい。
【００７１】
図５は、キャリア２００に移転された層４を例示する。
【実施例１】
【００７２】
第１の実施例はャリアへ移転されるグラフェン層の成膜のための複合構造に関する。
【００７３】
複合構造は、図１Ｂを参照して、以下を連続して備える（構造内には、図１Ｂに示される層のすべてが存在するわけではないことは留意されるべきである）：
−  厚さ５００μｍのサファイアの基板１
−  厚さ５００ｎｍのＳｉＯ2からなる第１の遮熱層５
−  厚さ３０ｎｍの炭化珪素（ＳｉＣ）からなる光吸収層２
−  厚さ２０ｎｍの窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）からなる犠牲層３
−  厚さ１０００ｎｍのＳｉＯ2からからなる第２の遮熱層５
−  厚さ５０ｎｍのニッケルのシード層８
構造が基板１を通して、２０ｎｓのパルス幅、および約０．１Ｊ・ｃｍ-2のフルエンスを有する、１９３ｎｍで放射されるパルスレーザのビームを受けた場合、構造内の温度は各パルス幅に応じて増加する。発生する熱は、主として光吸収層２内に局在化される。温度が窒化ケイ素の解離温度（すなわち１９００℃前後）に到達したとき、犠牲層の一部、第２の遮熱層５、およびシード層８は、基板１から、および第１の遮熱層５から切り離されるようになる。
【００７４】
パルスレーザを入射すると、温度は構造内で均一化する。特に興味深いのは、シード層８の上側界面、すなわちシード層とグラフェン層との間の界面での温度である。
【００７５】
図６Ａは、複合構造内の温度の分布を、この場合は２０ｎｓであるパルス幅以下の異なる時間に対する深さｚ（単位：μｍ）の関数として表している。
【００７６】
図６Ｂは、構造内の温度の均一化を、パルスレーザの入射後の異なる時間に対する深さｚ（単位：μｍ）の関数として表している。
【００７７】
図６Ｃは、シード層における温度Ｔ（単位：℃）の変化を時間ｔ（単位：ｍｓ）の関数として表している。温度は２７５℃を超えないことが分かり、これは、グラフェンの電気的特性の劣化が見られ始める温度に比べて、きわめて低い温度である。
【００７８】
１９３ｎｍの波長では、ＳｉＣは窒化ケイ素より３倍高い光吸収係数を示し、窒化ケイ素の解離温度より高い温度でも安定である。
【００７９】
厚さ３０ｎｍのＳｉＣの光吸収層と、厚さ２０ｎｍのＳｉ3Ｎ4の犠牲層との組合せは、有利には、従来技術において用いられる厚さ１００ｎｍのＳｉ3Ｎ4単層の光吸収犠牲層の代替となる。
【００８０】
図７Ａは、例として、本発明によるＳｉＣの３０ｎｍの光吸収層とＳｉ3Ｎ4の２０ｎｍの犠牲層との組合せ、および本発明によるものでない厚さ１００ｎｍのＳｉ3Ｎ4単層の光吸収犠牲層のそれぞれに対する、シード層８の上側界面における最大温度Ｔ（単位：℃）を、レーザのパルス幅ｄ（単位：ｎｓ）の関数として表している。本発明による構造を用いることで、最大温度の低減は１００℃より大きいことが分かる。
【００８１】
図７Ｂは、本発明によるＳｉＣの３０ｎｍの光吸収層とＳｉ3Ｎ4の２０ｎｍの犠牲層との組合せ、および本発明によるものでない厚さ１００ｎｍのＳｉ3Ｎ4の単一の光吸収犠牲層のそれぞれに対する、単位面積当たり（単位：Ｊ・ｃｍ-2）の取り外しのために必要な熱Ｃを、レーザのパルス幅ｄ（単位：ｎｓ）の関数として表している。必要な熱は、本発明を用いると０．０２Ｊ・ｃｍ-1ほど低減、すなわち、約１４％の低減であることが分かる。
【００８２】
さらに、図７Ｃは、様々な複合構造に対する解析結果を示している。
【００８３】
構造Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３は、本発明に従ったものである。これらはすべて、サファイアの基板１、ＳｉＯ2からなる第１の遮熱層５、ＳｉＣからなる光吸収層２、Ｓｉ3Ｎ4からなる犠牲層３、第２の遮熱層５、および分離されるグラフェン層に対するシード層を構成するニッケルの層を連続して備える（別段の記載がない限り、層のそれぞれの厚さは先に述べられたものである）。構造Ｓ１およびＳ２は第２の遮熱層とシード層８との間に多結晶シリコンからなる熱慣性層７をさらに備え、構造Ｓ１の場合は層７の厚さは１０００ｎｍであり、構造Ｓ２の場合は層７の厚さは５００ｎｍである。
【００８４】
構造Ｓ４は本発明によるものではなく、第１および第２の遮熱層の間に、構造Ｓ１からＳ３のものと同一の厚さ１００ｎｍのＳｉ3Ｎ4単層の光吸収犠牲層を備える。
【００８５】
熱慣性層７の厚さの増加に伴い、最大温度は減少することが分かる。従って、厚さ５００ｎｍの熱慣性層７を備えた構造Ｓ２に対しては、最大温度は２０ｎｓのパルスに対して２００℃より低い。この場合、熱慣性膜は、層３、５、および８のすべてに関して、４３％の表面熱容量（Ｊ・Ｋ-1・ｍ-1での）を付加していることになる。
【実施例２】
【００８６】
この第２の実施例は、シリコン基板上へのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の層の成膜、次いで行われる層のフレキシブルキャリアへの移転を可能にする複合構造に関する。このような層は、強誘電性、圧電性およびまたは、焦電性特を示す。
【００８７】
複合構造は、図１Ｂを参照して、以下を連続して備える（構造内に、図１Ｂに示される層のすべてが必ずしも存在するわけではない）：
−  厚さ５００μｍのシリコンの基板１
−  厚さ５００ｎｍのＳｉＯ2からなる第１の遮熱層５
−  厚さ１００ｎｍのモリブデンからなる光吸収層２
−  厚さ２０ｎｍのチタンおよび酸化インジウム（ＩＴＯ）からなる犠牲層３
−  厚さ５００ｎｍのＳｉＯ2から作られた第２の遮熱層５
−  厚さ１μｍのＰＺＴの層４
満足な特性を得るため、層４は６００℃まで加熱されなければならない。
【００８８】
この工程の後、ポリイミド膜からなる可撓性キャリアは移転のためにＰＺＴ層に接合される。ポリイミド膜が耐えられる最大温度は、温度付与の幅に応じて２００から４００℃の間である。
【００８９】
複合構造を分離するためには、赤外線を放出するＣＯ2レーザ（例えば、１０．６μｍの波長を有する）が用いられる。
【００９０】
図８Ａは、異なる複合構造Ｓ５からＳ８に対し、接合界面における最大温度（単位：℃）を、レーザのパルス幅（単位：ｎｓ）の関数として表している。
【００９１】
パルス幅が５０ｎｓより長い場合、限界温度は２００℃を超える。
【００９２】
レーザ源の出力が十分でない場合、遮熱層５の厚さを増加させること、および／または、犠牲層３とキャリアおよびＰＺＴの層４の接合界面との間の熱容量を増加させるために熱分散膜７を挿入することによって、より長いパルス（例えば１００ｎｍ）を用いた場合でも移転をもたらすことが可能である。
【００９３】
構造Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、およびＳ８は本発明に従ったものである。これらはすべてシリコンの基板１、ＳｉＯ2からなる第１の遮熱層５、モリブデンからなる光吸収層２、ＩＴＯからなる犠牲層３、第２の遮熱層５、および分離される層を構成する１μｍのＰＺＴの層４を連続して備える（別段の記載がない限り、層の厚さは先に述べられたものである）。構造Ｓ５およびＳ６は第２の遮熱層とシード層８との間に多結晶シリコンからなる熱慣性層７をさらに備え、構造Ｓ５の場合、層７の厚さは１０００ｎｍであり、構造Ｓ６の場合、層７の厚さは５００ｎｍである。構造Ｓ８と比較して、構造Ｓ７の第２の遮熱層は、より厚い（５００ｎｍの代わりに１０００ｎｍ）。
【００９４】
図８Ｂは、先に述べられた構造Ｓ５〜Ｓ８に対して、犠牲層を解離するためにシリコン基板を通して透過されるレーザのパワー密度Ｄ（Ｗ・ｍ-2での）を、レーザのパルス幅（単位：ｎｓ）の関数として表している。図中のプロットは、すべての構造に対して実質的に一致している。
【００９５】
図９Ａは  複合構造Ｓ５内における温度分布を、異なる幅（この場合、１００ｎｍ以下の幅）に対する深さｚ（単位：μｍ）の関数として表している。
【００９６】
図９Ｂはレーザパルスの入射後における構造Ｓ５内の温度の均一化を、異なるパルス幅に対する深さｚ（単位：μｍ）の関数として表している。
【００９７】
図９Ｃは構造Ｓ５におけるＰＺＴ層の、上側の界面での温度Ｔ（単位：℃）の変化を、時間（単位：μｍ）の関数として表している。温度は１８０℃を超えておらず、ＰＺＴ層と接合したポリイミドキャリアは分離の間に損傷されるリスクがないことがわかる。
【００９８】
もちろん、上述の実施例は例示として与えられるのみであり、限定するものではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【国際調査報告】
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2021520065.tif 000021
2021520065.tif 000022
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