(57)【要約】【課題】【解決手段】層状構造は、一般的に第１の層中もしくはその上に有用な要素を形成させるのに適切な第１の層であって、第２の層に選択的に付着又は接合される第１の層を含む。層状構造を形成するための方法は、一般的に、第１の基板を第２の基板に選択的に接着することを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２の層に選択的に接合された第１の層を有する構造であって、選択的な接合（ｂｏｎｄｉｎｇ）は、前記第１の層及び前記第２の層の接合インターフェースにおいて、少なくとも１つの強接合領域及び少なくとも１つの弱接合領域を含み、前記弱接合領域での前記第１の層の面は、その中もしくはその上に有用なデバイスを形成するための状態にあり、さらに前記弱接合領域での接合強度に対する前記強接合領域での接合強度の接合強度比は、１より大きい。
【請求項２】
請求項１記載の構造において、前記第１の層及び前記第２の層は、前記強接合領域を非接合すること（ｄｅｂｏｎｄｉｎｇ）によって分離する状態にある。
【請求項３】
請求項２記載の構造において、弱接合領域は、強接合領域のために必要とされるよりも弱い程度の非接合によって分離される状態にある。
【請求項４】
請求項１記載の構造は、前記弱接合領域に設けられた有用な構造をさらに有する。
【請求項５】
請求項１記載の構造において、前記第１の層は、プラスチック、金属、半導体、絶縁体、単結晶、アモルファス、非晶質、生物学的又は前記材料の少なくとも１つを有する組み合わせから成る材料群から選択されたものである。
【請求項６】
請求項１記載の構造において、前記第１の層は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、ポリシリコン、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＺｎＳ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、サファイア、水晶、石英ガラス、ダイアモンド、シリカ、ケイ酸基材料、又は前記材料の少なくとも１つを有する組み合わせから成る材料群から選択されたものである。
【請求項７】
請求項１記載の構造において、前記第２の層は、プラスチック、金属、半導体、絶縁体、単結晶、アモルファス、非晶質、生物学的又は前記材料の少なくとも１つを有する組み合わせから成る材料群から選択されたものである。
【請求項８】
請求項１記載の構造において、前記第２の層は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、ポリシリコン、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＺｎＳ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、サファイア、水晶、石英ガラス、ダイアモンド、シリカ、ケイ酸基材料、又は前記材料の少なくとも１つを有する組み合わせから成る材料群から選択されたものである。
【請求項９】
請求項１記載の構造において、前記第１の層は、半導体を有する。
【請求項１０】
請求項１記載の構造において、前記第１の層は、シリコンを有し、前記第２の層は、シリコンを有する。
【請求項１１】
請求項１記載の構造において、前記第１の層は、シリコンを有し、前記第２の層は、ガラスを有する。
【請求項１２】
請求項１記載の構造において、前記第１の層は、シリコンを有し、前記第２の層は、石英を有する。
【請求項１３】
請求項１記載の構造において、前記弱接合領域での接合強度に対する前記強接合領域での接合強度の接合強度比は、約２以上である。
【請求項１４】
請求項１記載の構造において、前記弱接合領域での接合強度に対する前記強接合領域での接合強度の接合強度比は、約５以上である。
【請求項１５】
請求項１記載の構造において、前記弱接合領域での接合強度に対する前記強接合領域での接合強度の接合強度比は、約１０以上である。
【請求項１６】
請求項１記載の構造において、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェース周辺で、前記第１の層が、選択的に前記第２の層に接合される。
【請求項１７】
マイクロデバイス又はナノデバイスを製造する方法であって、
請求項１記載の前記層状構造を提供する工程と、
前記弱接合領域における前記第１の層の中もしくはその上で前記マイクロデバイス又は前記ナノデバイスの少なくとも１部分を処理する工程とを有する。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、さらに前記第２の層から前記第１の層を非接合する工程を有し、非接合は、マイクロデバイス又はナノデバイスを最小限しか損傷しないものである。
【請求項１９】
層状構造を製造する方法であって、
第１の層と第２の層を提供する工程と、
弱接合のために前記第１の層、前記第２の層、又は前記第１の層及び前記第２の層両方の領域を処理する工程と、
第１と第２の層を接合する工程とを有する。
【請求項２０】
層状構造を製造する方法であって、
第１の層と第２の層を提供する工程と、
強接合のために前記第１の層、前記第２の層又は前記第１の層及び前記第２の層両方の領域を処理する工程と、
第１と第２の層を接合する工程とを有する。
【請求項２１】
層状構造を製造する方法であって、
選択的に第２の層に第１の層を接着する工程を有する。
【請求項２２】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記層の弱接合のために前記第１の層の選択された部分を処理する工程を有する。
【請求項２３】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層の弱接合のために前記第２の層の選択された部分を処理する工程を有する。
【請求項２４】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層の弱接合のために前記第１の層と前記第２の層の選択された部分を処理する工程を有する。
【請求項２５】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記層の強接合のために前記第１の層の選択された部分を処理する工程を有する。
【請求項２６】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層の強接合のために前記第２の層の選択された部分を処理する工程を有する。
【請求項２７】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層の強接合のために前記第１の層と前記第２の層の選択された部分を処理する工程を有する。
【請求項２８】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、
前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースで、弱ボンド領域を提供する工程を有し、それは前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの強ボンド領域よりもより大きい表面粗度を有するものである。
【請求項２９】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、接着剤又は処理工程で処理された前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの強ボンド領域を提供する工程を含み、さらに弱ボンド領域は、接着剤又は処理工程で処理されていない前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースに残る。
【請求項３０】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、接着剤又は処理工程で処理された前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの強ボンド領域を提供する工程を有し、さらに弱ボンド領域は、前記強ボンド領域と比べて、より低い接着度で処理される前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースに残る。
【請求項３１】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの弱ボンド領域を提供する工程を有し、それは前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの強ボンド領域よりもより大きな多孔性有する。
【請求項３２】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの弱ボンド領域を提供する工程を有し、それは多数の柱を有する。
【請求項３３】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの弱ボンド領域を提供する工程を有し、それは多孔質炭素材を有する。
【請求項３４】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、接着を促進するために照射される前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの強ボンド領域を提供する工程を有する。
【請求項３５】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの弱ボンド領域を提供する工程を有し、それは固体材料及び分解可能な要素を有するスラリーから得られた多孔質固体材料を有する。
【請求項３６】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの弱ボンド領域を提供する工程を有し、それはボイド（ｖｏｉｄ）を有する。
【請求項３７】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの弱ボンド領域を提供する工程を有し、それは金属を有するものであって、前記第１の層と前記第２の層は、半導体、絶縁体、又は半導体及び絶縁体の組み合わせを有する。
【請求項３８】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの強ボンド領域を提供する工程を有し、それは親水性の特徴を有する。
【請求項３９】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの強ボンド領域を提供する工程を有し、それは接着剤を有するものであって、前記接合インターフェースは、光によって層間剥離されてもよい。
【請求項４０】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースでの弱ボンド領域を提供する工程を有し、それは前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェースに注入されたイオン又は粒子を有する。
【請求項４１】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、共晶、溶解、陽極、真空、ファンデルワールス、化学的接着、疎水性現象、親水性現象、水素結合、クーロン力、毛管力、超近距離力、又は前記接合技術の少なくとも１つを有する組み合わせから成る群から選択される接合技術を含む。
【請求項４２】
請求項２１記載の前記方法において、前記選択的接着は、前記第１の層と前記第２の層間の接合インターフェース周辺に、強ボンド領域を提供する工程を有する。
【請求項４３】
請求項４２記載の前記方法は、さらに前記強ボンド領域を選択的に走査することによって、前記第２の層から前記第１の層を非接合する工程を有する。
【請求項４４】
半導体デバイスであって、
第２のサポート基板に選択的に付着されるその中もしくはその上に有用な構造を有する第１の半導体基板を有する。
【請求項４５】
請求項４４記載の前記半導体デバイスであって、その中もしくはその上に前記有用な構造を有する前記第１の半導体基板は、前記第２のサポート基板から除去されるものである。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発明の分野
本発明は、薄膜及びその製造方法に関するものであり、より具体的にはその中もしくはその上に形成された１つ又は複数の構造（例えば、マイクロエレクトロニクス）を有することが可能な薄膜（例えば、半導体）に関するものである。
【０００２】
従来技術の説明
半導体のような薄膜材料は、今日の多くの小型製品のバックボーンである。これらの日常的なデバイスは、例えば、集積回路、太陽電池（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ）、又は同様のものを基礎としている。これらの製品における改善は常に模索されているが、一般に性能及び信頼性の向上、またその製造に関連した材料及び人件費の削減が求められる。
【０００３】
多くの半導体及びその他の薄膜デバイスの処理の主目的は、超小型（例えば、約ミクロン程度）の薄膜を作成することである。薄型デバイスは、製品をより小型化及び軽量化するという構造的な目的、又は速度及び信頼性のような性能的な目的のために有用である。例えば、携帯用電子機器、太陽電池、ＤＲＡＭ、及び多くのその他のシステムでは、半導体デバイスがより薄いことが有利である。さらに、多くのデバイスでは、複数の積層半導体デバイスが使用され、例えば、３次元回路が形成される。３次元システムの１例としては、Ｓａｄｅｇ．Ｍ．Ｆａｒｉｓによって、米国特許出願番号第５，７８６，６２９号、発明の名称「３−Ｄ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍａｓｓｉｖｅ  Ｆｉｌｌｏ−Ｌｅａｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」に記載されたものがあり、この文献はここで言及したことにより本明細書に組み込まれる。
【０００４】
従って、薄膜自体の改善が必要とされる。実際、薄膜の厚さを薄くする試みが行われる一方で、薄膜ベースのデバイスの処理及び信頼性を改善するための多くの試みが行われてきた。前記基板層と前記薄膜デバイス層を分離するのが望ましいことは周知のことである。さらに、薄膜基板（例えば、半導体）を形成するために使用されるほとんどの材料は、比較的高価であるので、材料の無駄は最小限にすることが望ましい。しかしながら、下記のように、多くの従来の薄膜基板処理方法は、材料を無駄にするものである。
【０００５】
例えば太陽電池などのある特定のデバイスでは、前記薄膜のみ（例えば、基板なしで）の使用が必須となる。その他の従来の配置において、マイクロエレクトロニクス、又はその他の有用な構造をその上に有する薄膜半導体基板は、基板（例えば、Ｓｉ）上に保持される。前記薄膜基板は、例えば、エピタキシャル成長技術を使用することで成長される。しかしながら、均一膜の形成は、この技術では困難である。さらに前記基板材料が違う時、層の成長は、極めて扱いにくい。それゆえ、薄半導体デバイス層を異質基板に移すことが大変望ましい。
【０００６】
薄膜デバイスを形成するための従来の製造過程は、基板上に回路又はその他の有用な要素（例えば、電子要素、光学要素、及び光起電性要素など）を形成することを含む。処理の間、前記基板は、機械的サポート及び熱的安定性を提供することを必要とされる。それゆえに、前記処理された基板は、薬品及びエネルギーに晒されるだけでなく、高圧及び高温を含む、過酷な処理環境に耐えるために十分な厚さである必要がある。有用な薄膜デバイスが求められる時、そのためにさらなる処理が必要とされる。
【０００７】
１つの処理アプローチでは、回路又はその他の構造が処理に耐えるために十分に厚い基板上に形成された後、機械的方法によって前記基板の厚みが取り除かれる。しかし、切削又は研削といったような機械的方法は、莫大な材料及び人件費を無駄にする。前記切削又は研削された材料は、再生利用されない場合が多く、又たとえ再生利用可能であったとしても、前記材料は、再利用の前に更に処理されなければならない。さらに、前記薄基板は、通常、前記表面を滑らかにするための研磨又はその他の処理が施される。その他の技術は、デバイス形成前に前記基板上にエッチング停止層を形成することを含む。しかしながら前記基板はここでも、通常研削され、又はそうでなければ、通常前記基板が前記エッチング停止層までエッチング処理される選択的なエッチング工程の前に機械的に取り除かれる。これらの技術のすべては、時間及び材料の無駄を結果的にもたらすだけでなく、品質管理の懸念を呈する。
【０００８】
薄膜デバイスを形成するためのもう１つの技術では、イオン注入（ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）方法を利用するものである。イオン注入の通例の使用は、一般的に半導体材料の薄層を得ることである。そのような方法は、例えば、ＥＰ０１０４５４４８及びＷＯ００／０２４０５９、両発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ＳＯＩ  Ｗａｆｅｒ  ｂｙ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔｉｎｇ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ＳＯＩ  Ｗａｆｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｍｅｔｈｏｄ」に開示されており、ここに引用することにより本明細書に組み込まれる。特に、水素イオン又はヘリウムイオン等のイオンが、酸化シリコンウエハーの上面内に注入される。前記イオンが前記上面内のある深さまで注入される。その後、薄層が前記バルクシリコン基板から剥離され、それは、一般的に高温（約５００℃以上）処理を受ける。この薄層は、絶縁体層及び基板の上にサポートされ、マイクロエレクトロニクス又はその他の構造は、その上に形成される。しかしながら、イオン注入がマイクロエレクトロニクスに有害に作用するので、前記マイクロエレクトロニクスは、前記薄層を剥離した後に形成されなければならない。特に、前記薄層は、歪曲され、前記デバイスは、前記イオン注入によって損傷され、又は前記デバイスは、層間剥離中に損傷される場合もある。
【０００９】
Ｂｒｕｅｌら、ＷＯ９８／３３２０９、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  Ａ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ，Ｉｎ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ａ  Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ  Ｉｏｎ  Ｚｏｎｅ  Ａｎｄ  Ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ  Ａｎ  Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ」は、金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）を含んでいる薄膜を提供するアプローチを開示している。一般的に、ＭＯＳトランジスタは、半導体基板の表面上に形成される。前記トランジスタ領域は、マスクされており、周辺領域は、裂け目の対象線（例えば、前記イオン注入工程から超微粒気泡が成長しているところ）を定義するためにイオン注入される。その上に前記トランジスタを有する前記薄膜を分離するには、劈開は、超微粒気泡の周辺にある前記裂け目の対象線で開始され、前記トランジスタの下にある結晶面（例えば、超微粒気泡が存在しないところ）にわたって広がるものである。ＷＯ９８／３３２０９の教示を使用しているその上にあるトランジスタを有する薄膜を作成することが可能であるが、前記基板材料の結晶構造が、前記トランジスタのすぐ周りで破砕されなければならないので、前記トランジスタは、前記劈開伝搬（ｃｌｅａｖａｇｅ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）で、望ましくないストレスを受ける。
【００１０】
Ａｓｐａｒら、米国特許出願番号第６，１０３，５９７号、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  Ｏｆ  Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  Ａ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ」は、一般的に、その中にあるマイクロエレクトロニクス又はその他の構造を有する薄膜基板がイオン衝撃（ｉｏｎ  ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）を受けることを教示する。ガス状超微粒気泡は、それゆえに前記薄膜の厚さを定義しているその中のある深さで形成される。しかしながら、前記基板上に形成されるマイクロエレクトロニクス及び構造の多くのタイプは、それに続くアニーリング工程を必要とし、それは、前記要素に与えられた損傷又はその他の欠陥を修理するためである。その後、前記薄膜層は、前記超微粒気泡の線に沿って破砕を起こす熱処理によって、下地基板材料から分離できることを教示する。
【００１１】
Ｓａｋａｇｕｃｈｉら、米国特許出願番号第６，２２１，７３８号、発明の名称「Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」及び米国特許出願番号第６，１００，１６６号、発明の名称「Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ａｒｔｉｃｌｅ」は、ここに引用することにより本明細書の１部とされ、基板を多孔質半導体層に接合することを教示する。多孔質層での前記接合は、機械的により弱く、それゆえ外力を加えることにより容易に除去されることが教示されている。米国特許出願番号第６，１００，１６６号は、層が剥離方向の力で除去が可能であることを教示している。しかしながら、これら両方の言及は、前記層間の接合インターフェース全体で、弱多孔質分離メカニズムの使用を開示している。これは、前記多孔質半導体材料上に形成された中間構造及び任意の半導体デバイスの全体的な機構完全性を損なわせる可能性が有る。
【００１２】
Ｈｅｎｌｅｙら、米国特許出願番号第６，１８４，１１１号、発明の名称「Ｐｒｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｉｍｐｌａｎｔ  Ａｎｄ  Ｐｏｓｔ−Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｆｉｌｍ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ」は、ここに引用することにより本明細書の１部とされ、シリコンウエハー表面下の選択された深さにおいて応力層（ａ  ｓｔｒｅｓｓｅｄ  ｌａｙｅｒ）の使用を開示している。デバイスは、前記応力層の上に形成される。注入は、一般的に、前記ウエハーの直径にわたって線量を変化しながら同様のエネルギーレベルで実施される。コントロールされた劈開伝搬がその上にある任意のデバイスを含め、応力層の上にある層の分離を開始する。前記応力層を形成するための処理は、その上に形成されたデバイスを損傷し、従って、それに続く修理アニーリングが通常必要とされることが知られている。それゆえに、従来のイオン注入及び層間剥離方法は、その上にあるマイクロエレクトロニクス又はその他の構造を含んでいる薄膜が、前記薄半導体に歪曲又はその他の損傷なしに、イオン注入できないという点で欠陥を有する。
【００１３】
従って、本薄膜処理の欠陥を考慮して、多層状基板を提供することが望ましく、デバイス層は、マイクロエレクトロニクス又はその他の構造の処理可能な状態で、サポート層上に提供され、それによりその中又はその上に形成された前記構造を持つ前記デバイス層は、前記サポート層から容易に除去できる。
【００１４】
デバイス層上にある前記構造を処理することによってマイクロエレクトロニクス又はその他の構造を有する薄膜を製造する方法を提供することがさらに望ましく、前記デバイス層が、サポート層に配置され、それにより前記デバイス層が、剥離又はその他の便利な方法によって除去される。
【００１５】
さらに、デバイス層上にデバイス領域を有する多層状基板をユーザに提供することが望ましく、それにより前記ユーザは、その中もしくはその上にあるマイクロエレクトロニクス又はその他の構造を処理し、剥離又はその他の便利な方法によって前記デバイス層を略除去することが可能なためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従って、本発明の第一目的は、低価格で、柔軟性のある薄膜デバイス、例えば半導体デバイスのようなもの、を提供することである。
【００１７】
本発明のもう１つの目的は、多層状基板を提供することであって、デバイス層は、ユーザによって選択可能なパターンにあるマイクロエレクトロニクス又はその他の構造が処理可能な状態で、サポート層上に提供される。
【００１８】
本発明のもう１つの目的は、多層状基板を提供することであって、デバイス層は、様々なパターンにあるマイクロエレクトロニクス又はその他の構造が処理可能な状態で、サポート層上に提供され、それによりその中又はその上に形成された前記構造を持つ前記デバイス層は、前記デバイス層上に形成された前記構造を損傷することなしに又は最小限の損傷で前記サポート層から容易に除去される。
【００１９】
さらに、本発明の目的は、多層状基板を提供することであって、デバイス層は、様々なパターンにあるマイクロエレクトロニクス又はその他の構造が処理可能な状態で、サポート層上に提供され、それによりその中又はその上に形成された前記構造を持つ前記デバイス層は、前記デバイス層上に形成された前記構造を損傷することなしに又は最小限の損傷で前記サポート層から剥離される。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、多層状基板を提供することであって、デバイス層は、マイクロエレクトロニクス又はその他の構造が処理可能な状態で、サポート層上に提供され、それによりその中又はその上に形成された前記構造を持つ前記デバイス層は、剥離され、又はそうでなければ前記サポート層から容易に除去され、前記サポート層は、次のオペレーションにおけるサポート層として、又はデバイス層、あるいは別のデバイス層を得るための材料源として再使用されてもよい。
【００２１】
本発明のさらなる目的は、多層状基板を提供することであって、デバイス層は、例えば半導体デバイス処理のような処理の過酷な化学的及び／又は物理的（例えば、温度及び／又は圧力）条件の下でマイクロエレクトロニクス又はその他の構造が処理可能な状態で、サポート層上に提供される。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、デバイス層上に前記構造を処理することによって、マイクロエレクトロニクス又はその他の構造を有する薄膜を製造する方法を提供することであって、前記デバイス層は、サポート層に配置され、それにより前記デバイス層は、剥離又はその他の便利な方法によって容易に除去される。
【００２３】
さらに、本発明の目的は、デバイス層上にデバイス領域を有する多層状基板をユーザに提供することであって、それにより前記ユーザは、前記デバイス層の中又は上にある任意の有用な構造又はデバイスを処理でき、さらに前記薄デバイス層は、その中又はその上に形成された前記有用な構造を含め、容易に除去される。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明のいくつかの方法及び装置によって、従来技術の上述、及びその他の問題や欠点が解決又は軽減され、本発明の前記目的が達成される。多重層基板は、一般的に、第２の層に選択的に付着及び接合されたその中又はその上に形成された構造を有するために適切な第１の層を含む。多層状基板を形成するための方法は、一般的に、第１の基板を第２の基板に選択的に接着することを含む。
【００２５】
１実施例において、多重層基板は、第２の層に選択的に付着又は接合された第１の層を含む。前記選択的な接合は、一般的に、強接合の１つ又は複数の領域及び弱接合の１つ又は複数の領域を含む。例えば、前記多重層基板を供給されたエンドユーザによって、所定の構造が前記弱接合の１つ又は複数の領域の中又は上に形成される。従って、前記第１の基板層の完全性を保持する一方で、前記ユーザは、過酷な作業条件下で行われることの多い構造を形成することができる。前記第２の層がサポート及び熱安定性を提供するために活用されるので、前記第１の層は、非常に薄い（例えば、望ましくは１ミクロン以下）。その後、前記第１の層は、例えば、剥離又はその他の便利な方法によって、前記第２の層から容易に除去される。前記構造は、前記第１の層の弱ボンド領域の中又は上に形成されているので、それらは、除去の間に受ける影響が最小限であり、好ましくは全く影響を受けないものであって、それによりその後の構造修理又は処理の必要はほとんど若しくは全くない。
【００２６】
本発明の上述、及びその他の機能及び利点は、下記の詳細な記述及び図面から当業者によって認識、及び理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１を参照すると、選択的に接合されてなる多重層基板１００が示されている。前記多重層基板１００は、露出面１Ｂ、及び層２の面２Ａに選択的に接合された面１Ａを有する層１を含む。層２は、さらに反対側の面２Ｂを含む。一般的に、前記選択的に接合されてなる多重層基板１００を形成するには、層１、層２、又は層１と層２の両方が弱接合領域５及び強接合領域６を定義するために処理され、その後に接合されるものであって、前記弱接合領域５は、有用なデバイス又は構造の処理が可能な状態にある。
【００２８】
ここで、層１及び層２は、相互適応性を有する。前記層１及び層２は、適合性のある熱的、機械的、及び／又は結晶的特性を有する。特定の好ましい実施例においては、前記層１及び層２は、同一の材料から成る。もちろん、異なる材料が使用されてもよいが、好ましくは、相互適応性を有するように選択される。
【００２９】
層１の１つ又は複数の領域は、その中もしくはその上に例えばマイクロエレクトロニクスのような１つ又は複数の構造が形成される特定の基板領域として機能するように定義される。これらの領域は、この明細書で詳細に記載されているように、所望のパターンであればいかなるものであってもよい。次に層１の選択された領域の接合が最小限になるように処理され、前記弱ボンド領域５が形成される。或いは、層２の対応領域の接合が最小限になるように（層１の処理と共に、又は層１への処理の代わりに）処理される。さらなる代替例は、前記構造を形成するために、層１及び／又は層２の前記選択された以外の領域を処理することを含み、それにより前記強ボンド領域６での接合強度を高める。
【００３０】
層１及び／又は層２の処理後、これらの層が位置決めされ、接合される。前記接合は、この明細書で詳細に記載されているように、適切な方法であればいかなるものでもよい。加えて、前記位置合わせは、機械的、光学的又はその組み合わせのものでもよい。当然のことながら、前記位置合わせは、一般的に層１上に形成された構造がない限りは、この段階において重要なことではない。しかしながら、両層１及び層２が処理される時、位置合わせは、前記選択された基板領域から最小化された変化が必要とされる。
【００３１】
前記多重層基板１００が層１の中又は上に所望の構造の処理を行うためにユーザに提供される。従って、前記ユーザが従来の製造技術又は様々な関連技術が発達するに従って知られるようになるその他の技術を使用して任意の構造又はデバイスを処理できるように、前記多重層基板１００が形成される。ある特定の製造技術は、前記基板に過酷な条件、例えば高温、圧力、過酷な化学物質、又はその組み合わせ等を受けるものである。それゆえ、これらの条件に耐えるために、前記多重層基板１００が好ましくは形成される。
【００３２】
有用な構造又はデバイスは、領域３の中又は上に形成されるものであって、部分的に又は略弱ボンド領域５に重複する。従って、領域４であって、部分的に又は略強ボンド領域６に重複し、一般的にその中又はその上に構造を持たないものである。ユーザが前記多重層基板１００の層１の中又は上に有用なデバイスを形成した後、層１は、次に非接合される。前記非接合は、前記有用なデバイスに有害な層間剥離技術を直接受ける必要なしに、例えば剥離のようないかなる周知の技術によってでもよい。有用なデバイスが、領域４の中又は上に形成されるので、これらの領域は、領域３の中又は上に形成された構造に損害なしに、例えばイオン注入のような非接合処理を受ける。
【００３３】
弱ボンド領域５を形成するためには、面１Ａ、２Ａ、又は両方が実質上接合なく、又は弱接合を形成するために弱ボンド領域５の場所で処理される。或いは、前記弱ボンド領域５は、未処理のままであってもよく、それによって、前記強ボンド領域６は、強接合を誘発するように処理される。領域４は、部分的に又は略強ボンド領域６を重複する。強ボンド領域４を形成するためには、面１Ａ、２Ａ、又は両方が強ボンド領域６の場所で処理される。或いは、前記強ボンド領域６は未処理のままであってもよく、それによって、前記弱ボンド領域５は、弱接合を誘発するように処理される。さらに、両領域５及び６は、異なった処理技術によって処理されてもよく、前記処理は、質的に又は量的に異なるものである。
【００３４】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理後、層１及び層２は、実質上完全な多重層基板１００を形成するために共に接合される。それゆえ、形成される時、多重層基板１００は、例えばその中又はその上に、特に層１の領域３の中又は上に構造又はデバイスを形成するために、エンドユーザによって過酷な環境を受ける。
【００３５】
語句「弱接合」又は「弱ボンド」の語は、一般的に、例えば非接合技術によって、剥離、その他の機械的分離、熱、光、圧力、又は前記非接合技術の少なくとも１つを有する組み合わせ等によって容易に解決される層又は層の１部分間の接合を参照する。これらの非接合技術は、特に弱ボンド領域５の周辺の層１及び層２への欠陥又は損害を最小限にする。
【００３６】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理は、様々な方法によって達成される。前記処理の重要な点は、強ボンド領域６よりも、弱ボンド領域５がより容易に非接合されることである（ここでさらに記載されているように次の非接合工程において）。これは、領域３に対して損傷を最小限又は妨げるものであって、非接合中、その上に有用な構造を含むものである。さらに、強ボンド領域６の含有が、特に構造処理中、多重層基板１００の機構完全性を高める。従って、層１の次の処理が、その中又はその上の有用な構造と共に除去されるとき、最小化され、又は除去される。
【００３７】
強ボンド領域の弱ボンド領域に対する接合強度比（ＳＢ／ＷＢ）は、一般的に１より大きい。強ボンド領域及び弱ボンド領域の特定のコンフィギュレーション及び強ボンド領域及び弱ボンド領域の相対域に応じて、ＳＢ／ＷＢ値は、無限に近くてもよい。強ボンド域が処理中、機械的及び熱的安定性を維持するために大きさ及び強度に十分である時、弱ボンド域の接合強度はゼロに近くてもよい。しかしながら、技術的に教示されているように（参照、例えば、Ｑ．Ｙ．Ｔｏｎｇ，Ｕ．Ｇｏｅｓｌｅ，Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｏｎｄｉｎｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｐ．１０４−１１８，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ  １９９９、ここで引用することにより本明細書に組み込まれる）強ボンド強度（通常シリコン及びシリコン誘導体、例えばＳｉＯ２、ウエハー）が、１平方メートル当たり約５００ミリジュール（ｍｊ／ｍ２）から５０００ｍｊ／ｍ２以上まで変化するので、前記ＳＢ／ＷＢ比は、かなり変化することができる。しかしながら、前記弱接合強度は、材料、意図された有用な構造（既知ならば）、選択された接合及び非接合技術、弱接合域に比べられた強接合域、前記ウエハー上の強ボンド及び弱ボンドコンフィギュレーション又はパターン、及び同様なものに応じて、一層目に見えて変化するものである。例えば、イオン注入が層を非接合するための工程として使用される時、前記注入された領域で、イオン注入及び／又は関連した超微粒気泡の発生後、有用な弱ボンド域の接合強度が前記強ボンド域の接合強度と同程度になる場合がある。従って、前記選択された非接合技術に応じて、及び可能性としては前記弱ボンド領域に形成される前記有用な構造又はデバイスの選択に応じて、接合強度ＳＢ／ＷＢ比は、一般的に１より大きく、好ましくは２、５、１０又はそれ以上よりも大きい。
【００３８】
弱ボンド領域５及び強ボンド領域６のグループの１つ又は両方の処理の特定のタイプは、一般的に選択された材料に依存して実行される。さらに、層１及び層２の接合技術の選択は、少なくとも一部分、選択された処理方法に依存する。さらに、次の非接合は、例えば前記処理技術、前記接合技術、前記材料、有用な構造のタイプ又は存在、又は前記要素の少なくとも１つを有する組み合わせのような要素に依存する。ある実施例では、選択された処理、接合、及び後続の非接合の組み合わせによって（すなわち、領域３に有用な構造を作成するエンドユーザによって実行、あるいは更に高度なレベルのデバイス中の中間要素として実行されてもよい）、層２から層１を非接合するための劈開伝搬、又は層２を除去するための機械的薄層化の必要性が除去され、好ましくは、劈開伝搬及び機械的薄層化の両方が除去される。なぜなら、従来の教示による劈開伝搬又は機械的薄層化は層２を損傷し、大幅な後処理なしでは実際的に使用不可能なものになるからである。これにより前記下地基板は、最小限の処理又は処理なしで再使用が可能となる。
【００３９】
１つの処理技術は、弱ボンド領域５及び強ボンド領域６間の表面粗度の変化に依存する。前記表面粗度は、面１Ａ（図４）、面２Ａ（図５）、又は面１Ａと２Ａの両方で修正される。一般的に、前記弱ボンド領域５は、前記強ボンド領域６よりもより高い表面粗度７（図４及び図５）を有する。半導体材料において、例えば、前記弱ボンド領域は、約０．５ナノメータ（ｎｍ）よりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約０．５ｎｍよりも小さい低表面粗度を有してもよい。他の例において、前記弱ボンド領域５は、約１ｎｍよりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約１ｎｍよりも小さい低表面粗度を有してもよい。更なる例において、前記弱ボンド領域５は、約５ｎｍよりも大きい表面粗度を有してもよく、前記強ボンド領域４は、一般的に約５ｎｍより小さい低表面粗度を有してもよい。表面粗度は、エッチング（例えば、ＫＯＨ又はＨＤ溶液中）又は蒸着工程（例えば、減圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）又はプラズマ成長化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ））によって修正されることができる。表面粗度に関連する接合強度は、例えば、Ｇｕｉら、「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｏｎｄｉｎｇ  ｂｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，１４８（４）Ｇ２２５−Ｇ２２８（２００１）に更に完全に記載され、ここで引用することにより本明細書に組み込まれる。
【００４０】
同様な方法において（図４及び図５にあるように、同様に位置された領域は、同様の参照数字で参照されるものとする）、多孔質領域７が、前記弱ボンド領域５に形成されてもよく、前記強ボンド領域６は、未処理のままでもよい。それゆえ、層１は、その多孔質性質のため前記弱ボンド領域５の場所で層２に最小限に接合する。多孔性は面１Ａ（図４）、面２Ａ（図５）、又は両面１Ａ及び２Ａで修正されてもよい。一般的に、前記弱ボンド領域５は、前記強ボンド領域６よりも前記多孔質領域７（図４及び図５）で、より高い多孔性を有する。
【００４１】
その他の処理技術は、弱ボンド領域５（面１Ａ（図４）、２Ａ（図５）、又は両１Ａ及び２Ａで）の選択的なエッチングに依存してもよく、その後にエッチングされた領域において、フォトレジスト又はその他の炭素含有材料（例えば、高分子ベース分解可能材料を含む）の堆積が続く。さらに、同様に位置された領域は、図４及び図５にあるように、同様な参照数字で参照されるものとする。層１及び層２の接合にあたっては、それは好ましくは媒介材料を分解するために十分な温度であるが、前記弱ボンド領域５は、多孔質炭素材料を含み、それゆえ弱ボンド領域５での層１及び層２間の接合は、前記強ボンド領域６での層１及び層２間の接合と比べてかなり弱い。状況に応じて、基板層１又は２、又は領域３中又は上に形成される任意の有用な構造にガス放出したり、汚れを生じさせたり、あるいは、劣化させたりしない分解材料が選択されることは当業者であれば理解されることである。
【００４２】
更なる処理技術は強ボンド領域６及び／又は弱ボンド領域５を得るために照射を使用する。この技術において、層１及び／又は層２は、必要に応じ、強及び／弱接合を達成するために中性子、イオン、粒子ビーム、又はその組み合わせを照射される。例えば、Ｈｅ＋、Ｈ＋、又はその他の適切なイオン又は粒子等の粒子、電磁エネルギー、又はレーザビームは、前記強ボンド領域６で（面１Ａ（図１０）、２Ａ（図１１）、又は両１Ａ及び２Ａで）照射されてもよい。当然のことながら、この照射方法は、層を剥離する目的のためのイオン注入と異なり、一般的にこの方法において、用量及び／又は注入エネルギーは、より少ない（例えば、剥離するための使用量のおよそ１００分の１から１０００分の１程度）。
【００４３】
さらなる処理技術は、面１Ａ、２Ａ、又は両１Ａ及び２Ａで固体要素及び分解可能要素を含んでいるスラリーの使用を含む。前記固体要素は、例えば、アルミナ、酸化ケイ素（ＳｉＯ（ｘ））、その他の固体金属又は金属酸化物、又は前記層１及び層２の接合を最小化するその他の材料であってもよい。前記分解可能要素は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、又はその他の適切な分解可能高分子化合物であってもよい。一般的に、スラリー８は、前記面１Ａ（図２）、２Ａ（図３）、又は両１Ａ及び２Ａでの弱ボンド領域５中に適用される。次に、層１及び／又は層２は、前記高分子化合物を分解するために、好ましくは不活性環境において、熱せられる。従って、多孔質構造（前記スラリーの固体要素を有する）は、前記弱ボンド領域５に残り、接合時に層１及び層２は、前記弱ボンド領域５で接合しない。
【００４４】
さらなる処理技術は、前記弱ボンド領域５の表面のエッチングを含むものである。このエッチング工程中、ピラー９は、面１Ａ（図８）、２Ａ（図９）、又は両１Ａ及び２Ａの前記弱ボンド領域で定義される。前記ピラーは、選択的なエッチングによって定義され、後にピラーを残したままである。前記ピラーの形は、三角形、ピラミッド形、長方形、半球、又は適切な形である。或いは、前記ピラーは、エッチングされた領域中で成長され又は、堆積されてもよい。材料が接合するための接合場所が少ないので、前記弱ボンド領域５での全接合強度は、前記強ボンド領域６での接合よりもより弱いものである。
【００４５】
その他の処理技術は、ボイド（ｖｏｉｄ）域１０（図１２及び図１３）の含有を伴い、例えば層１（図１２）、層２（図１３）中、前記弱ボンド領域５でエッチング、機械加工、又は両方（使用される材料に応じて）によって形成されるものである。従って、第１の層１が第２の層２に接合されるとき、前記ボイド域１０は、前記強ボンド領域６に比べて接合を最小化し、次の非接合を容易にする。
【００４６】
その他の処理技術は、面１Ａ（図２）、２Ａ（図３）、又は両１Ａ及び２Ａの前記弱ボンド領域５で１つ又は複数の金属領域８の使用を含むものである。例えば、これに限定されるものではないが、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ又は任意の組み合わせ、又はその合金を含んでいる金属は、前記弱ボンド領域５上に堆積されてもよい。層１及び層２の接合時に、前記弱ボンド領域５は、弱く接合される。前記強ボンド領域は、未処理のまま残されてもよく（ここで接合強度の違いは、弱ボンド層５及び強ボンド領域６に関して必要な強接合対弱接合の比を提供する）、又は強接着を促進するために上記又は下記に記載のように処理される。
【００４７】
さらに処理技術は、面１Ａ（図１０）、２Ａ（図１１）、又は両１Ａ及び２Ａ上に前記強ボンド領域６で１つ又は複数の接着促進剤１１の使用を含むものである。適切な接着促進剤は、これに限定されるものではないが、ＴｉＯ（ｘ）、酸化タンタル、又はその他の接着促進剤を含む。或いは、接着促進剤が実質上前記面１Ａ及び／又は２Ａ全体に使用されてもよく、ここで金属材料は、前記弱ボンド領域５で前記接着促進剤及び前記面１Ａ又は２Ａの間に（前記接着促進剤の場所に応じて）置かれる。それゆえに接合時に、前記金属材料は、前記弱ボンド領域５での強接合を妨げる一方で、前記強ボンド領域６に残っている前記接着促進剤は強接合を促進する。
【００４８】
その他の処理技術は、様々な疎水性及び／又は親水性領域を提供することを含むものである。例えば、シリコンのような材料は室温で自然に接合するので、親水性領域が特に強ボンド領域６にとって有用である。例えば、Ｑ．Ｙ．Ｔｏｎｇ，Ｕ．Ｇｏｅｓｌｅ，Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｏｎｄｉｎｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｐ．４９−１３５，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  ＮＹ  １９９９に記載されているように、疎水性及び親水性接合技術が室温及び高温の両方で知られており、ここで引用することにより本明細書に組み込まれる。
【００４９】
さらなる処理技術は、選択的に照射される１つ又は複数の剥離層を含むものである。例えば、１つ又は複数の剥離層は、前記面１Ａ及び／又は２Ａ上に置かれてもよい。照射なしに、前記剥離層は、接着剤として作用する。例えば紫外線放射のような放射に晒されることで、前記弱ボンド領域５中、前記接着剤の特性が最小化される。前記有用な構造は、前記弱ボンド領域５中又は上に形成され、次の紫外線放射工程又はその他の非接合技術が前記強ボンド領域６での層１及び層２を分離するために使用可能である。
【００５０】
さらなる処理技術は、熱処理時に、前記弱ボンド領域３にある層１（図６）、層２（図７）、又は両層１及び層２中、多数の超微粒気泡１３の形成を可能にする注入イオン１２（図６及び図７）を含む。それゆえ、層１及び層２が接合される時、前記弱ボンド領域５は、前記強ボンド領域６よりも少なく接合し、それにより前記弱ボンド領域５での層１及び層２の次の非接合が促進される。
【００５１】
その他の処理技術は、エッチング工程に続くイオン注入工程を含む。１の実施例において、この技術は、イオン注入を略面１Ｂ全体に亘って施すことで実施される。次に、前記弱ボンド領域５は、選択的にエッチング処理される。この方法は、Ｓｉｍｐｓｏｎら、「Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  ｏｆ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ」，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，４（３）Ｇ２６−Ｇ２７中に、欠陥除去のための損傷選択的エッチングとして記載されており、その記載はここで引用することにより本明細書に組み込まれる。
【００５２】
さらなる処理技術は、波長帯の広狭に基づいて放射吸収及び／又は反射特性を有する１又は複数の層を、弱ボンド領域５及び／又は強ボンド領域６上に選択的に配置されるように実現する。例えば、強ボンド領域６に選択的に配置された１つ又は複数の層は、ある特定の放射波長に晒されることで接着特性を有してもよく、それにより前記層は放射を吸収し、強ボンド領域６で層１及び層２が接合される。
【００５３】
当業者は、前記処理技術の少なくとも１つを有する組み合わせだけでなく、付加的な処理技術が使用されることを認識するものである。しかしながら、使用された任意の処理の重要な特徴は、弱接合の１つ又は複数の領域及び強接合の１つ又は複数の領域を形成する能力であり、１よりも大きいＳＢ／ＷＢ接合強度比を提供することである。
【００５４】
層１及び層２の接合インターフェースでの前記弱ボンド領域５及び前記強ボンド領域６の幾何学的形状は、これに限定されるものではないが、領域３の上又は中に形成された有用な構造のタイプ、選択された非接合／接合のタイプ、選択された処理技術、及びその他の要素を含む要素に応じて変化する。前記領域５、６は、同心の（図１４、図１６及び図１８）、縞模様の（図１５）、放射状の（図１７）、格子模様の（図２０）、格子模様及び輪状の組み合わせ（図１９）、又は任意の組み合わせでもよい。もちろん当業者は、任意の形状が選択されてもよいことを理解するものである。さらに、強接合部分と比べて弱接合域比が変化してもよい。一般的に前記比は、特に構造処理中、前記多重層構造１００の完全性を有さないように十分な接合（例えば、前記強ボンド領域６で）を提供する。好ましくは、前記比は構造処理のために有用な領域（例えば、弱ボンド領域５）を最大にする。
【００５５】
上記記載のように、弱ボンド領域５及び／又は強ボンド領域６の実質的な場所に面１Ａ及び２Ａの１つ又は両方の処理後、層１及び層２は、略完全な多重層基板１００を形成するために共に接合される。層１及び層２は、様々な技術及び／又は物理的現象の１つによって、これに限定されるものではないが、共晶、溶解、陽極、真空、ファンデルワールス、化学的接着、疎水性現象、親水性現象、水素結合、クーロン力、毛管力、超近距離力、又は前記接合技術及び／又は物理的現象の少なくとも１つを有する組み合わせを含めて、共に接合される。もちろん、前記接合技術及び／又は物理的現象は、用いられる１つ又は複数の処理技術、その上又はその中に形成された有用な構造のタイプ又は存在、予想される非接合方法、又はその他の要素に部分的に依存してもよいことは、当業者にとって明白である。
【００５６】
従って、多重層基板１００がエンドユーザに提供されてもよい。前記エンドユーザは、領域３の中又は上に１つ又は複数の有用な構造（図示せず）を次に形成し、領域３は、面１Ａ及び２Ａの接合インターフェースで弱ボンド領域５を実質的又は部分的に重複するものである。前記有用な構造は、１つ又は複数の能動的又は受動的要素、デバイス、器具、用具、チャンネル、その他の有用な構造、又は前記有用な構造の少なくとも１つを有する任意の組み合わせを含んでもよい。例えば、前記有用な構造は、集積回路又は太陽電池を含んでもよい。当業者は、マイクロテクノロジー及びナノテクノロジーベースのデバイスが形成されることを理解するものである。
【００５７】
１つ又は複数の構造が層１の１つ又は複数の選択された領域３上に形成された後、層１は、様々な方法によって非接合される。当然のことながら、前記構造が部分的に又は略弱ボンド領域５を重複する領域４の中又は上に形成されるので、例えば構造的な欠陥又は変形のような非接合に関する前記構造への典型的損害を最小化し、又は除去すると共に層１の非接合が行われる。
【００５８】
非接合は様々な公知技術によって実現されてもよい。一般的に、非接合は、少なくとも一部分、前記処理技術、接合技術、材料、有用な構造のタイプ又は存在、又はその他の要素に依存してもよい。
【００５９】
一般的に、図２１から図３２を参照すると、非接合技術は、一般的に前記層１の厚さに等しい参照深度で超微粒気泡を形成するためにイオン又は粒子の注入に基づいている。前記イオン又は粒子は、酸素、水素、ヘリウム、又はその他の粒子１４から生成される。前記粒子又はイオンに前記超微粒気泡１５を形成させ、最終的に前記層１及び層２を拡張させ、及び剥離させるために、前記注入は、強電磁放射、熱、光（例えば、赤外線又は紫外線）、圧力、又は前記の少なくとも１つを有する組み合わせに晒されることがその後に続く。前記注入及び任意で熱、光、及び／又は圧力の後に、例えば、前記層１及び層２の面に垂直に、前記層１及び層２の面に平行に、前記層１及び層２の面に別の角度に、剥離方向に（図２３、図２６、図２９、図３２中に破線によって示される）、又はそれらの組み合わせに機械的分離工程（図２３、図２６、図２９、図３２）が続く。薄層分離のためのイオン注入は、例えば、Ｃｈｅｕｎｇら、米国特許出願番号第６，０２７，９８８号、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  Ｏｆ  Ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍｓ  Ｆｒｏｍ  Ｂｕｌｋ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  Ｂｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ」にさらに詳細に記載され、ここで引用することにより本明細書に組み込まれる。
【００６０】
特に図２１〜２３及び図２４〜２６を参照すると、層１及び層２間の接合インターフェースは、特に前記強ボンド領域６で超微粒気泡１７を形成するために選択的に注入される。この方法において、領域３（その中又はその上に１つ又は複数の有用な構造を有する）での粒子１６の注入は、最小化され、それゆえ、領域３で１つ又は複数の有用な構造で生じる修復可能な又は非回復性損傷の可能性を軽減する。選択的な注入は、前記強ボンド領域４（図２４−２６）の選択的なイオンビーム走査又は前記領域３（図２１−２３）のマスキングによって実施される。選択的なイオンビーム走査は、イオン又は粒子が注入されるように導くために使用される前記構造１００及び／又はデバイスの機械的操作を参照する。当業者にとって周知のように、様々な装置及び技術は、これに限定されるものではないが、集束イオンビーム及び電磁ビームを含む選択的な走査を実施するために使用される。さらに、様々なマスキング材料及び技術もまた、当技術分野において周知である。
【００６１】
図２７〜２９を参照すると、前記注入が面１Ｂ又は２Ｂ全体に亘って実質上達成される。注入は、対象及び注入材料、及び注入の所望の深さに応じた適切なレベルにある。それゆえ、層２が層１よりもかなり厚い場合、面２Ｂに亘って注入することは、実用的でない；しかしながら、層２が適切な注入の厚さ（例えば、実行可能な注入エネルギー以内で）の時、前記面２Ｂに亘って注入することが望ましい。これは、領域３に１つ又は複数の有用な構造に起こる修復可能な又は非回復性損傷の可能性を最小化し、又は除去する。
【００６２】
１の実施例において、図１８及び図３０〜３２を参照すると、強ボンド領域６は層１及び層２間の接合インターフェースの外周辺で形成される。従って、層１を層２から非接合するには、イオン１８は、例えば層１及び層２の接合インターフェースで超微粒気泡を形成するために領域４に亘って注入される。好ましくは、選択的な走査が使用され、前記構造１００が回転されてもよいし（矢印２０で示される）、走査デバイス２１が回転されてもよく（矢印２２で示される）、又はそれらの組み合わせも可能である。この実施例において、さらなる利点は、その中又はその上での形成に有用な構造を選択する際に、エンドユーザに与えられる柔軟性である。前記強ボンド領域６の大きさ（例えば幅）は、前記多重層基板１００の機構的及び熱的完全性を維持するために適切である。好ましくは、前記強ボンド領域６の大きさは、最小化され、それゆえ構造処理のために弱ボンド領域５の部分を最大化する。例えば、強ボンド領域６は、８インチウエハーの約１ミクロンである。
【００６３】
さらに、層２から層１を非接合することは、例えば、強ボンド領域６を通るエッチ（ｅｔｃｈ）を形成するためにエッチング処理（面に平行に）のようなその他の従来の方法によって実施される。そのような実施例において、前記処理技術は、特に相互適応性があり、例えば、ここで前記強ボンド領域６は、バルク材（例えば、層１及び層２）よりもより高いエッチング選択比を有する酸化被膜で処理される。前記弱ボンド領域５は、好ましくは弱ボンド領域５の場所で層２から層１を非接合するためにエッチング処理を必要とせず、前記選択的処理又はその欠如が層１を層２に接合する工程において接合することを妨げるからである。
【００６４】
或いは、劈開伝搬が層２から層１の非接合を開始するために使用される。さらに、前記弱ボンド領域５での接合が限定されるので、前記非接合は、好ましくは前記強ボンド領域６の場所で必要とされるだけである。さらに、非接合は、従来公知のように、エッチング処理（表面に垂直に）によって開始され、好ましくは領域４の場所に限定される（すなわち、一部分または大部分で前記強ボンド領域６と重なり合う）。
【００６５】
層１及び層２は、同一の又は異なる材料であってもよく、これに限定されるものではないが、プラスチック（例えば、ポリカーボネート）、金属、半導体、絶縁体、単結晶、アモルファス、非晶質、生物学的（例えば、ＤＮＡベース膜）、又は前記材料のタイプの少なくとも１つを有する組み合わせを含む材料を含んでもよい。例えば、材料の具体的なタイプは、シリコン（例えば、単結晶、多結晶、非晶質、ポリシリコン、及びＳｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＳｉＯ２といったような誘導体）、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＺｎＳ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、その他のＩＩＩＡ−ＶＡ族、ＩＩＢ族、ＶＩＡ族、サファイア、石英（水晶、又はガラス）、ダイアモンド、シリカ、ケイ酸基材料、又は前記材料の少なくとも１つを有する任意の組み合わせを含む。もちろん材料のその他のタイプの処理は、所望の分解の多重層基板１００を提供するために、ここで記載されている処理から利益を得る。ここで記載された方法に特に適切である好ましい材料は、層１として半導体材料（例えば、シリコン）、及び層２として半導体材料（例えば、シリコン）を含み、その他の組み合わせは、これに限定されるものではないが、半導体（層１）又はガラス（層２）、炭化珪素（層２）上の半導体（層１）、サファイア（層２）上の半導体（層１）、サファイア（層２）上のＧａＮ（層１）、ガラス（層２）上のＧａＮ（層１）、炭化珪素（層２）上のＧａＮ（層１）、プラスチック（層２）上のプラスチック（層１）を含み、ここにおいて層１及び層２は、同一又は違うプラスチック、及びガラス（層２）上のプラスチック（層１）である。
【００６６】
層１及び層２は、膜及び／又は基板構造を形成するためにウエハー又は堆積された液体材料を含む様々なソースから得られる。前記開始材料がウエハーの形である場合、任意の従来の処理が層１及び／又は層２を得るために使用される。例えば、層２がウエハーから成り、層１は、同一又は違うウエハーの一部を有する。層１を構成している前記ウエハーの一部は、機械的薄層化（例えば、機械的研削、切削、研磨、化学機械的研磨、研磨停止、又は前記の少なくとも１つを含む組み合わせ）、劈開伝搬、イオン注入後の機械的分離（例えば、劈開伝搬、構造１００面の垂線、構造１００面の平行線、剥離方向、又はそれらの組み合わせ）、イオン注入後の熱、光、及び／又は層間剥離に誘発された圧力、化学的エッチング処理、又は同様のものから得られる。さらに、層１及び層２のどちらか一方又は両方が、例えば化学蒸着、エピタキシャル成長方法、又は同様のものによって堆積又は成長される。
【００６７】
前記即時方法及び結果として生じる多重層基板、又は前記多重層基板から得られた薄膜の重要な利点は、前記構造が部分的に又は略前記弱ボンド領域５を重複する前記領域３の中又は上に形成されることである。このことが、前記層１が層２から除去される時、前記有用な構造への損傷の可能性を略最小化し又は排除する。前記非接合工程が一般的に注入（例えば、イオン注入で）、力アプリケーション、又は層１及び層２を非接合するために必要とされるその他の技術を必要とする。ある実施例において、前記構造が局部的な注入、力アプリケーション、又は前記構造を修正可能又は修理不可能に損傷するその他の処理工程を必要としない領域３の中又は上にあるので、前記層１が除去され、構造は前記構造を修正するための次の処理なしに得られる。前記強ボンド領域６に部分的に又は略重複している領域４は、一般的にその上に構造を有さず、それゆえこれら領域４は、前記構造への損傷なしに注入又は力を受ける。
【００６８】
前記層１が自立した膜又はサポート付きの膜として分離されてもよい。例えば、ハンドルが通常層１へのアタッチメントに使用され、これにより層１が層２から取り外され、残りが前記ハンドルによってサポートされてもよい。一般に前記ハンドルは、次に前記膜又はその一部（例えば、１つ以上の有用な構造を有する）を対象基板上または別の処理済みの膜上に配置させるために使われても、又はその代わりに前記ハンドル上に残されてもよい。
【００６９】
前記即時方法の１つの利点は、層２を構成している前記材料が再使用及び再生利用されてもよい。例えば単一ウエハーがいかなる周知の方法によって層１を得るために使用されてもよい。前記得られた層１は、上記記載のように前記残りの部分（層２）に選択的に接合される。薄膜が非接合される時、次の層１として使用されるように薄膜を保持するために層２の残りの部分を使用しながら、前記処理が繰り返される。これは、層１のための薄膜を得るために層２の残りの部分を使用することがもはや実行可能又は実用的でなくなるまで繰り返される。
【００７０】
好ましい実施例が示され及び記載されている間、様々な修正及び代替が本発明の精神と範囲から逸脱することなく行われてもよい。従って、当然のことながら、本発明が実例として、及び制限なく記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図１は、ここに記載された層状構造の実施例の略図である。
【図２】図２は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図３】図３は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図４】図４は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図５】図５は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図６】図６は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図７】図７は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図８】図８は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図９】図９は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図１０】図１０は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図１１】図１１は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図１２】図１２は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図１３】図１３は、図１における前記構造の層の選択的な接着のための様々な処理技術を示している。
【図１４】図１４は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図１５】図１５は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図１６】図１６は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図１７】図１７は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図１８】図１８は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図１９】図１９は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図２０】図２０は、図１の前記構造のための様々な接合幾何学的形状を示している。
【図２１】図２１は、様々な非接合技術を示している。
【図２２】図２２は、様々な非接合技術を示している。
【図２３】図２３は、様々な非接合技術を示している。
【図２４】図２４は、様々な非接合技術を示している。
【図２５】図２５は、様々な非接合技術を示している。
【図２６】図２６は、様々な非接合技術を示している。
【図２７】図２７は、様々な非接合技術を示している。
【図２８】図２８は、様々な非接合技術を示している。
【図２９】図２９は、様々な非接合技術を示している。
【図３０】図３０は、様々な非接合技術を示している。
【図３１】図３１は、様々な非接合技術を示している。
【図３２】図３２は、様々な非接合技術を示している。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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