(57)【要約】【課題】  本発明は、材料複合体、特に異種又はＳＯＩ材料のような非異種材料複合体の製造方法において、第１の材料のソース基板に所定の分離領域を形成するステップと、ソース基板を、第２の材料のハンドル基板に接合し、ソース−ハンドル複合体を形成するステップと、前記分離領域でソース基板を弱めるためにソース基板のアニール熱処理するステップを備える方法に関する。目的は、短い処理時間で、材料の損傷や破壊を低減し、簡単に実施でき、分離表面を高い質にできる上記方法を提供することである。【解決手段】  本目的は、前記アニールが、熱処理ソース基板の分離前に止められるソース−ハンドル複合体への第１アニールステップと、この第１ステップより低い温度で行われる、第１ステップの後のソース−ハンドル複合体への第２のアニールステップとを含むことを特徴とする上記方法により解決される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料複合体（８）、特に異種材料複合体、又はシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）材料のような非異種材料複合体を製造する方法であり、
第１の材料のソース基板（１）に予め設定した分離領域（５）を形成するステップと、
前記ソース基板（１）を、前記第２の材料のハンドル基板（２）に接合し、ソース−ハンドル複合体を形成するステップと、
前記予め設定した分離領域（５）で前記ソース基板（１）を脆弱化するためにソース基板（１）をアニール熱処理するステップと
を備える前記方法において、
前記アニール熱処理が、
前記ソース基板（１）の分離の前に止められる、前記ソース−ハンドル複合体（１２）への第１のアニールステップ（２１，２１′）と、
前記第１のアニールステップ（２１，２１′）より低い温度で行われる、前記第１のアニールステップ（２１，２１′）の後の前記ソース−ハンドル複合体（１２）への第２のアニールステップ（２２，２３，２３′）と、
を含む方法。
【請求項２】
前記第２のアニールステップを少なくとも前記ソース基板（１）の熱的分離まで行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記分離は前記第２のアニールステップの後、付加的なエネルギーが加えられることにより行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記付加的なエネルギーは機械的なエネルギーであることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のアニールステップ（２１，２１′）を、前記ソース−ハンドル複合体（１２）が分離することができる熱的分離の容量のエネルギーより低いエネルギーで行うことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の方法。
【請求項６】
前記第１のアニールステップ（２１，２１′）を、前記熱的分離の容量の前記エネルギーの約７０〜９９％で行うことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のアニールステップ（２１，２１′）を、約３５０℃〜５００℃で、約数分間〜約数時間、行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のアニールステップ（２２，２３，２３′）を、約１５０℃〜３５０℃で、約数時間〜約数日間、行うことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ソース−ハンドル複合体（１２）を、前記第１のアニールステップ（２１，２１′）と前記第２のアニールステップ（２２，２３，２３′）との間に冷却することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ソース−ハンドル複合体を室温（ＴＲ）、好ましくは１８℃と２５℃との間の温度に冷却することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ソース−ハンドル複合体を前記第２のアニールステップ（２２，２３，２３′）の温度に冷却することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のアニールステップ（２１，２１′）及び／又は前記第２のアニールステップ（２２，２３，２３′）は、アニール温度を段階的に低下させることを含む請求項１〜１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の材料及び／又は前記第２の材料は、シリコン、Ａ（III）Ｂ（Ｖ）半導体、Ａ（III）Ｂ（Ｖ）半導体の合金、ＳｉＧｅ、炭化シリコン、合成石英及び熔融シリカからなる材料のグループのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ソース基板（１）はシリコンウェーハであり、前記ハンドル基板（２）は熔融シリカ又は合成石英からなるウェーハであることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記予め設定された分離領域の形成のステップには、水素及び／又はヘリウムイオンを前記ソース基板（１）に注入することを含むことを特徴とする請求項１〜１４の何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、材料複合体、特に異種又は非異種の材料の複合体、とりわけシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）材料のような同質の材料の複合体の製造方法に関する。上記製造方法は、第１の材料からなるソース基板に予め設定された分離領域を形成するステップと、ソース基板を第２の材料からなるハンドル基板に取付け、ソース−ハンドル複合体を形成するステップと、予め設定された分離領域でソース基板を脆弱化するためにソース基板をアニール熱処理（ｔｈｅｒｍａｌ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ）するステップとを含む。
【背景技術】
【０００２】
異種構造又はＳＯＩ構造のような材料複合体、特にハンドル基板に付された半導体材料の薄膜からなるものは、マイクロデバイスウェーハの次の世代として工業上、かなりの注目を集めている。特にマイクロエレクトロニクス、光エレクトロニクス、又はマイクロメカニクスの分野で使用されるものとして注目されている。
【０００３】
半導体技術においては、ほんの数ナノメータ〜数マイクロメータの厚さの、厚さの変化が非常に少ない薄膜が求められている。更に、単結晶の薄膜は大きな興味の対象となっている。ハンドル基板上にそのような薄膜を作るのに非常に適した技術に、いわゆるＳｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）処理がある。Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）処理は、例えばＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）ウェーハを、高い質かつ低コストで製造するのに適した方法である。Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）処理を用いてＳＯＩウェーハを得る１つの処理フローを図６及び図７に概略的に示す。
【０００４】
図６に示すように、２つの始めのウェーハ、例えばソース又は上部のシリコンウェーハ１′、及びハンドル又は土台のシリコンウェーハ２′が準備される。水素のような気体状の種、及び／又はヘリウムのような希ガスが注入されると、上部のシリコンウェーハ１′の特定の深さｄの部分に、予め設定された分離領域５′が形成される。注入の代わりに、ウェーハ１′に気体状の種を入れ込むことが可能な任意の別の種類の処理を用いることができる。
【０００５】
予め設定された分離領域は、上部ウェーハ１′内での分離が起こりうる位置を定めている。注入の後、上部のウェーハ１′は２つの部分に分割される。２つの部分とは、厚さが用いられた注入のエネルギーによって決まる薄い部分３′、及び上部のウェーハ１′の残存物４′である。
【０００６】
次のステップでは、上部のウェーハ１′は、土台のウェーハ２′に注入された表面で接合される。接合は、分子の付着に基づいたいわゆる直接ウェーハ接合により優先的に達成される。しかしながら、他の接合技術、例えばウェーハ間の接着剤の層を用いた方法、陽極接合、又は静電気の処置補助を用いた方法を代わりに用いることができる。
【０００７】
図７に示すように、ウェーハ１′及び２′の接合ウェーハの複合体は、その後、炉７で加熱され、当該接合された複合体、特に注入されたウェーハ１′にエネルギーが供給され、接合したウェーハが脆弱化される。熱的分離の容量（ａ  ｂｕｄｇｅｔ  ｏｆ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）に対応する特定のエネルギーがウェーハ複合体に加えられた後、ソースウェーハ１′の分割は起こる。ここで、熱的容量（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｕｄｇｅｔ）は、２つのパラメータ、すなわちアニール時間とアニール温度とで定まる特定のエネルギーの量である。当該分割は、熱的にのみでなく、ウェーハ複合体に加えられる任意の形の付加的なエネルギー、例えば機械的なエネルギー又は音のエネルギーによっても生じうる。
【０００８】
熱的分離の容量は、材料の熱的分離又は分裂に対する限界に相当する特定の熱的容量である。熱的容量は、分離が熱的に起こるのに必要なエネルギーの１００％である。ここで用いている、熱的分離の容量の温度及び時間への依存性は、アニール時間の逆数はアニール温度の逆数の指数関数に比例するというアレニウスの法則に従う。異種接合構造が熱的分離する容量は、材料の数、材料の種類のような環境的技術的なパラメータ、注入条件及び接合条件に依存する。
【０００９】
その後、上部のウェーハ１′の残存物４′は分離され、ＳＯＩ構造８′となる。ＳＯＩ構造８′は、土台のシリコンウェーハ２′上に移された薄い単結晶のシリコン層３′を有している。
【００１０】
上記の例によれば、上部のウェーハ１′及び土台のウェーハ２′は双方ともシリコンからなる。接合され、続けて熱されたとき、ウェーハ上にほとんど圧力は加えられない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
異質接合構造、例えばＳＯＱ（熔融シリカ上のシリコン）複合体、又は他の構造は、シリコン−酸素−シリコンの複合体のように、高い温度でアニールし、半導体材料を分離することができない。例えば、シリコンの熱膨張係数と熔融シリカの熱膨張係数との間の差異や、それぞれ熱膨張係数の温度依存性の違いは、特にアニールステップの間にその構造内に高い熱応力を発生させる原因となる。
【００１２】
注入がされずに接合された異種のウェーハ複合体では、この応力は、２つのウェーハの少なくとも１つにおける制御不能の破損の発生、及び／又はウェーハの接合が外れることの原因となる。異種接合のウェーハ複合体の少なくとも１つのウェーハが、例えばＳｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）処理で注入が行われるときは、接合温度とは異なる温度で分離が発生し、注入がなされたウェーハの残存部分が分離した後、異種ウェーハ複合体では、その応力が突然、変動する。それは、そのような分離の後の、ウェーハ複合体の不明確な破損の原因となる。
【００１３】
この問題に対処するため、異種ウェーハ複合体に対する熱処理の温度を低くすることができる。しかしながら、この温度低下は不明確な破損を避けるのに重要であろうが、ウェーハを分離するのに必要な熱的容量を達成するために、それに対応した非常に長いアニール時間を要する。この時間は、数日という範囲であり、これは非常に長期間であるので工業的な興味が維持され得ない。
【００１４】
例えばアスパー（Aspar）らが１９９８年にＭＲＳの会報で発表した、上記の問題に対する別の解決策は、高い線量の水素注入を用いて、注入された領域で異種ウェーハ複合体のウェーハの分離を容易にするものである。しかしながら、この高い線量のイオン注入は、高価な処理である。
【００１５】
仏国特許発明第2755537号明細書には、注入がなされた基板と他の基板が接合した後、その注入された基板が薄くされる異種構造に薄膜を移し、複合体の分離の間、突然の応力変動を制限する方法が記載されている。この方法は付加的な処理ステップを必要とし、除去した材料は失われるので、大量な材料が消費される。
【００１６】
仏国特許発明2748851号明細書には、熱処理及び物理的な操作、例えば引張り力、せん断力又は曲げ力の組合せを用いて、より低い温度で構造を引き離す方法が開示されている。そのような力は、治具、流体、若しくは例えば欧州特許出願公開第0977242号明細書に記載されているような、別の機械的なエネルギーの供給源、又は噴射により加えることができる。
【００１７】
米国特許5677070号明細書には、引き離す温度を低くするための、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）処理での２つの特定の方法が提案されている。第１の方法は、分離するためのウェーハへのホウ素の注入を用いた、付加的な注入ステップを基としている。この方法は、周囲の層への不都合なホウ素の添加がなされるという結果になり、特に付加的な注入ステップのため、高価であり、時間がかかる。
【００１８】
上記のタイプのうち第２の方法では、ウェーハの接合の前に予めアニールを行う。しかし、予めのアニールの温度は、注入されるウェーハの膨れ（ブリスタ）の発生の効果から制限され、結果として、熱処理のため、ウェーハの表面に非常に速く膨れが形成される。膨れの発生はアニールにより急速に発生し、ウェーハの接合に必要な、ウェーハの十分な平たさを損なわせる。接合の後、第２のアニールステップが低い温度で行われる。予めのアニールステップの間加えられ制限された熱的容量のため、第２のアニールステップは、注入されたウェーハを分離するための熱的容量に到達するのに、数日かかる。
【００１９】
本発明の目的は、短い処理時間で、材料の損傷や破壊のリスクを非常に低くし、より簡単に実施することができ、分離表面の高い質を得ることができる上記タイプの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本目的は、アニール熱処理が、ソース基板の分離の前に止められるソース−ハンドル複合体への第１のアニールステップと、第１のアニールステップより低い温度で行われる、第１のアニールステップの後のソース−ハンドル複合体への第２のアニールステップとを含むものであるという特徴を有する、上記のタイプの方法により解決される。
【００２１】
第１のアニールステップにおいて、第１の材料は予め熱的に脆弱化されるが、前記予め設定された分離領域でまだ熱的分離しない。第２のアニールステップが開始すれば、いくらかの熱的なエネルギーが第１の材料に既に伝えられており、低い温度が適用され、予め設定された分離領域での第１の材料の分離が容易にされる。
【００２２】
それゆえに、第２のアニールステップは、熱的なエネルギーをソース−ハンドル複合体に加えて、第１のアニールステップとは異なる熱的なエネルギーレベルでのソース基板の分離を助けるという可能性を提供する。分離している間に複合体の材料の不明確な破損がされるというリスクを非常に低く、ソース基板を熱的に分離することができる。正確な分離が、予め設定された分離領域、例えば注入された領域において起こる。
【００２３】
熱的分離は、分離のためのソース−ハンドル複合体の更なる取扱いをしなくともよく、それゆえに、仏国特許発明第2755537号明細書又は欧州特許出願公開第0977242号明細書で言及されているような機械的な補助での分離の間に起こる基板の品質低下のリスクを減じる。
【００２４】
第１のアニールステップのアニール温度を比較的高い値（第２のアニールステップのアニール時間を短くする値）に上げることができ、処理時間を減少させることができる。
【００２５】
本発明の有効な実施形態では、第２のアニールステップを少なくともソース基板（１）の熱的分離が起こるまで行う。第２のアニールステップの低い温度は、ソース材料の穏やかな熱的分離につながる。
【００２６】
第２のアニールステップの後、付加的なエネルギーが加えられることにより分離を起こすことは、更に有益である。このように、第２のアニールステップの処理時間を短くすることができる。
【００２７】
本発明の特に有益な実施形態では、付加的なエネルギーは機械的なエネルギーである。第２のアニールステップの後に加えられる機械的なエネルギーが、ソース−ハンドル複合体を分離するための、加えられる付加的なエネルギーの最終的な量において、非常に効果的であることは示されている。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態では、第１のアニールステップをソース−ハンドル複合体が分離することができる熱的分離の容量のエネルギーより低いエネルギーで行う。このように、第１のアニールステップでは、最適なエネルギーをソース−ハンドル複合体に加えることができる。上記エネルギーは、当該構造が熱的分離する容量の１００％未満である。これは、ソース−ハンドル複合体の不明確な破損を防止するが、第２のアニールステップ中又は第２のアニールステップ後にソース基板が急速な分離することを容易とするのに十分高い、ソース基板での熱エネルギーを発生させる。
【００２９】
本発明の更なる実施形態によれば、第１のアニールステップを、熱的分離する容量の温度及び時間の割合の約７０〜９９％で行う。この範囲は、第２のアニールステップで分離する処理時間を短くするのに、特に適している。
【００３０】
本発明の更なる例によれば、ソース−ハンドル複合体を、第１のアニールステップと第２のアニールステップとの間に冷却する。このように、本方法を、２つの異なる物理的なステップに分割することができる。
【００３１】
本発明の更なる好ましい例によれば、ソース−ハンドル複合体を、第１のアニールステップと第２のアニールステップとの間に、好ましくは１８℃と２５℃との間の温度に冷却する。この温度は更なる調整を必要とせず、第１のアニールステップと第２のアニールステップとの間のウェーハの扱いを容易にする。第１のアニールステップと第２のアニールステップとの間の温度は、第２のアニールステップの温度を下回るものとすることができる。
【００３２】
本発明の更なる好ましい変形例によれば、ソース−ハンドル複合体を、第１のアニールステップと第２のアニールステップとの間に、第２のアニールステップの温度に冷却する。これは、第１のアニールステップから第２のアニールステップへの移行を容易にし、処理時間を短くする。例えば、温度を、第１のステップの温度レベルから第２のステップの温度レベルへ直接冷却することができる。
【００３３】
本発明の別の有効な実施形態では、第１のアニールステップ及び／又は第２のアニールステップにおいて、アニール温度を段階的に低下させる。これにより、アニール時間を短くさせ、分離処理の生産性を上げることができる。
【００３４】
本実施形態の更なる好ましい実施形態では、第１の材料及び／又は第２の材料は、シリコン、Ａ（III）Ｂ（Ｖ）半導体、Ａ（III）Ｂ（Ｖ）半導体の合金、ＳｉＧｅ、炭化シリコン、合成石英及び熔融シリカからなる材料のグループのうちの少なくとも何れか１つである。これらの材料を用いると、例えばマイクロエレクトロニクス、オプトエレクトロニクス又はマイクロメカニクスのおいて、目下求められている異種構造のほとんどをカバーする異種の材料の複合体を生産することができる。それは、またＳＯＩのような非異種材料の複合体もカバーする。
【００３５】
本実施形態の更なる有効な変形例によれば、ソース基板はシリコンウェーハであり、前記ハンドル基板は合成石英ウェーハである。本方法により、いわゆるＳＯＱ（熔融シリカ上のシリコン）ウェーハを作ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の特定の実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明し、明らかにする。
【００３７】
図１〜図５では、図６及び図７の場合と同一の参照符号を同一又は相当の要素及び部分を示すものとして使用する。
【００３８】
図１に、本発明の第１実施形態に対応する方法の第１のアニールステップを示す。そこには、炉７内で接合される第１のウェーハ１及び第２のウェーハ２からなるウェーハ複合体１２を示す。炉７はアニール時間ｔ０の間、アニール温度Ｔ０に加熱される。第１のウェーハ１は、シリコンで作られたソースウェーハであり、一方第２のウェーハ２は、熔融シリカで作られたハンドルウェーハである。本発明の別の実施形態では、ウェーハ１及びウェーハ２は、マイクロエレクトロニクス又は類似の技術分野で用いられる、他のどの半導体、導体又は絶縁体にもすることができる。それらは、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ又はＧａＮのようなＡ（III）Ｂ（Ｖ）半導体、Ａ（III）Ｂ（Ｖ）半導体の合金、ＳｉＧｅ、炭化シリコン、合成石英及び熔融シリカ等がある。好ましくは、第１のウェーハと第２のウェーハとは互いに異なる材料とする。しかし、それらのウェーハ１，２は同じ材料とすることもできる。
【００３９】
ウェーハ１は、水素及び／又はヘリウムイオンを注入され、ウェーハ１の深さｄで予め設定された埋込み分離領域５が形成されている。領域５（図１に、正面から線として示されている）は、ホウ素やリン等のような他のイオンの注入により、又は水素イオンとそれらのイオンの組合せによって作ることもできる。イオンを、例えばウェーハの製造中に、ウェーハ１に埋め込むこともできる。領域５を、例えば放射又は機械的な作用により起こるウェーハ１の結晶性の局部的な歪みにより、予め脆弱化することもできる。
【００４０】
図２に、本発明の第１実施形態に対応する方法の第２のアニールステップ２２を示す。このステップでは、別の炉７′に配置されたウェーハ複合体１２を、アニール温度Ｔ１に、アニール時間ｔ１の間、少なくとも、注入され予め分離されやすくされた分離エリア５でウェーハが分離するまで、加熱する。任意に、第２のアニールステップを行うのに、ウェーハ複合体を第１の炉７に残したままにすることができる。
【００４１】
結果構造８は、ハンドルウェーハに付された薄い単結晶のシリコン層３を含む。ウェーハ１の残存物４を、１つの部分として、構造８から取り除くことができる。
【００４２】
図３〜図５に、本発明の第１、第２及び第３実施形態に対応する方法を実施する間の温度の時間推移を例示的に示した温度及び時間のグラフを示す。各実施形態において、以下の処理条件を用いる。
【００４３】
ソース基板：シリコン
ハンドル基板：熔融シリカ又はシリコン
埋め込まれる酸素の厚さ：約５０ｎｍ〜約１０００ｎｍ
注入のエネルギー：約３０ｋｅＶ〜約２００ｋｅＶ
注入の線量：約１×１０１６ｃｍ−２〜約１×１０１７ｃｍ−２
第１のアニールステップの処理枠：約３５０℃〜約５００℃の間で約数分間〜約数時間
第２のアニールステップの処理枠：約１５０℃〜約３５０℃の間で約数時間〜約数日間
【００４４】
図３に、本発明の第１実施形態に対応する方法を実施する間の温度の時間推移を例示的に示した温度及び時間のグラフを示す。この方法において、第２ステップにおける期間の間、温度は保たれる。
【００４５】
図３に示すように、第１のアニールステップ２１で、ウェーハ複合体１２を室温ＴＲの炉７に搬入する。室温ＴＲは１８℃〜２５℃の間の温度に相当する。それから、温度を間断なくアニール温度Ｔ０に上げる。アニール温度Ｔ０は、本例においては、約４２５℃である。それから、温度をＴ０のレベルで数分間、保つ。上記の代わりに、温度をより長い期間の間、例えば数時間、保つことができる。その後は、温度を間断なく室温ＴＲに下げる。
【００４６】
本発明の別の実施形態では、ウェーハ複合体１２を、異なる温度の炉７に搬入する。炉７の温度は、炉の型と注入の条件とに従って、変えることができる。
【００４７】
第１のアニールステップ２１で異種接合ウェーハ複合体１２加えられたエネルギーは、ソース−ハンドルウェーハ複合体１２の分離が起こるであろう、ウェーハ複合体１２の分離熱的容量の約９０％に該当する。第１のアニールステップ２１は、予め設定された分離領域で脆弱化するが、ウェーハ１の分離又はウェーハ２の分離をすることなく、かつウェーハ複合体１２の接合が外れることもない。
【００４８】
第２のアニールステップでは、ウェーハ複合体１２を温度Ｔ１に加熱し、その後その温度でより長い時間ｔ１、例えば約１８００分の間、保持する。矢印Ｈで示されるアニール時間及びアニール温度では、ウェーハ複合体は熱的に分離する。その後、分離したウェーハの部分を室温ＴＲに冷却する。
【００４９】
図４に、本発明の第２実施形態に対応する方法を実施する間の温度の時間推移を例示的に示した温度及び時間のグラフを示す。この方法において、温度は第１のアニールステップ２１′の後、第２のアニールステップ２２の温度Ｔ１に直接、下げられる。
【００５０】
図５に、本発明の第３実施形態に対応する方法を実施する間の温度の時間推移を例示的に示した温度及び時間のグラフを示す。この方法において、温度は第１のアニールステップの間、段階的に下げられる。
【００５１】
本発明の第３実施形態において、ウェーハ複合体１２を、第１のアニールステップ２１で室温ＴＲから温度Ｔ０に加熱し、更に約４２５℃のその温度Ｔ０で数分間保ち、その後いくつかの温度の段階Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を経て、室温ＴＲに冷却する。図示の例では、ウェーハ複合体１２をまず、温度Ｔ０より約２０℃〜３０℃低い温度Ｔ２に冷却する。その温度Ｔ２で、ウェーハ複合体１２を２，３分の間保つ。その後、ウェーハ複合体１２を、温度Ｔ２より更に２０℃〜３０℃低い温度Ｔ３に冷却する。数分後、ウェーハ複合体を、更に続けて、約３５０℃の温度Ｔ４に下げ、そこで数分間保ち、その後室温ＴＲに冷却する。
【００５２】
第１のアニールステップ２１の間、ウェーハ複合体１２に加えられるエネルギーは、ウェーハ複合体１２が熱的分離する容量の約９０％に相当する。
【００５３】
第１のアニールステップ２１に続く第２のアニールステップ２３では、ウェーハ複合体１２を、室温ＴＲから約３００℃の温度Ｔ５に加熱し、その温度で約６０〜８０分の間、分離が起こるまで保つ。第２のアニールステップ２３でウェーハ複合体に加えられるエネルギーは、熱的分離する容量の約１０％に対応する。分離点を矢印Ｅで示す。
【００５４】
本発明の別の実施形態（図示せず）では、第２のアニールステップ２３を、分離が起こる前に止めることができる。その後、付加的なエネルギー量がウェーハ複合体１２に加えられる。付加的なエネルギーは、ウェーハ複合体１２の分離できる任意の形、例えば機械的なエネルギー、放射又は音響エネルギーで加えてもよい。
【００５５】
分離の後、構造８及びソースウェーハ１の残存物４を室温ＴＲに冷却する。
【００５６】
２３′で示すように、本発明の別の実施形態では、ウェーハ複合体１２を、温度Ｔ５で、８０分より長く、１６０〜２００分までも、保つことができる。
【００５７】
図５に従う第３実施形態では、温度が段階的に下げられ、その後のステップは、熱的分離が起こる最後のステップの持続を短縮できるようにする。この変形例は、予め脆弱化するステップの最適化である。これは、第１及び／又は第２のアニールステップ２１，２３に適用されることができる。
【００５８】
以下に、図示実施形態の作用及び効果を説明する。
【００５９】
図３を参照すると、第１のアニールステップ２１では、温度Ｔ０が高いほど、アニール時間は短くなる。用いられるアニール温度及びアニール時間の効果は、接合ウェーハ複合体の熱的容量の約９０％に相当する。
【００６０】
熱的容量Ｔ０，ｔ０で、初期の熱エネルギーがウェーハ複合体に加えられることができ、ウェーハ複合体のソースウェーハ１での予め設定され埋め込まれた分離領域を予め脆弱化する。上記ウェーハ複合体は後の分離現象の基礎となる。第２のアニールステップ２２は、第１のアニールステップの後、第１のアニールステップ２１の間で用いられた温度より、かなり低い温度で、行われる。予めの脆弱化の最適化は、第１アニールステップでだけでなく、第２アニールステップでも起こりうる。
【００６１】
図３に示すように、第１のアニールステップ２１の温度は、約４００℃〜４５０℃であるのに対して、第２のアニールステップの温度は４００℃より下である。第２のアニールステップの間に、もたらされた熱エネルギーは、ウェーハ複合体を予め設定された分離領域５に沿って２つのウェーハの部分に分離するのを助ける。これは、クォーツ基板２及びその上のシリコンの薄膜３からなるＳＯＱウェーハ８、又はシリコン基板及びその上のシリコンの薄膜からなるＳＯＩウェーハを形成する。
【００６２】
図４を参照すると、図３に示す第１実施形態とほとんど同じアニール温度及びアニール時間が用いられる。第１のアニールステップ２１′と第２のアニールステップ２２との間の温度は、第２のアニールステップ２２の温度Ｔ１に下げられる。アニールステップ２１′，２２は同じ炉７で行われる。これは第１のアニールステップから第２のアニールステップへの移行時間を短くし、それゆえに全体の処理時間を短縮する。
【００６３】
図５に示すように、第２のアニールステップ２３のアニール時間を、第１のアニールステップでのウェーハ複合体１２の約４２５℃の温度Ｔ０への迅速な加熱、及び特定の温度レベルＴ２，Ｔ３，Ｔ４での段階的な温度の引き下げにより短くすることができる。２つのアニールステップ２１，２３でウェーハ複合体１２の構造に加えられる熱エネルギーは、ウェーハ複合体１２が熱的分離する容量の１００％に相当し、第２のアニールステップ２３の温度Ｔ５での特定の時間の後、ウェーハ複合体の領域５での熱的分離が起こる。
【００６４】
第１のアニールステップ２１での温度の段階的な引き下げもまた、予め脆弱化させ、第２のアニールステップ２３でのより簡単な分離が達成される。図５に示された温度のプロファイルの代わりに、ウェーハ複合体１２の分離のための、任意の他の好ましい温度のプロファイルを用いることができる。
【００６５】
更に、第１のアニールステップで温度を変更して、温度の段階Ｔ０，Ｔ２，Ｔ３又はＴ４の間の温度を上げることができる。例えば、温度をＴ０からＴ２をこえてＴ３へ引き下げ、更にＴ２に高め、その後再びＴ３及びＴＲへ引き下げることもできる。
【００６６】
更に、第１のアニールステップと第２のアニールステップとを、２つのアニールステップの間の温度を室温ＴＲに引き下げず、一つのアニールステップとして組み合わせることもできる。
【００６７】
上記のアニール時間及びアニール温度は、従来からの厚さ、ねじれ及び熱特性を有するシリコンと熔融シリカとからなるウェーハ複合体の分離に関係していることを更に考慮すべきである。他の特性又は異なる注入条件を有する他の基板を用いるときは、与える時間及び温度はそれに応じて適合させることを考慮すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態に対応する方法の第１のアニールステップを示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に対応する方法の第２のアニールステップを示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に対応する方法を実施する間の温度の時間推移を例示的に示した温度及び時間のグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に対応する方法を実施する間の温度の時間推移を例示的に示した温度及び時間のグラフである。
【図５】本発明の第３実施形態に対応する方法を実施する間の温度の時間推移を例示的に示した温度及び時間のグラフである。
【図６】酸化、注入及びウェーハ接合を含む、従来のＳｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）処理の処理準備ステップを概略的に示した図である。
【図７】図６の従来のＳｍａｒｔ−Ｃｕｔ（登録商標）処理で用いられるアニールステップの例示的配置を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…ソース基板、２…ハンドル基板、３…薄膜、４…残存物、５…分離領域、７…炉、８…材料複合体、１２…ソース−ハンドル複合体、２１，２１′…第１のアニールステップ、２２，２３，２３′…第２のアニールステップ。
【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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【外国語明細書】
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