(57)【要約】      （修正有）【課題】薄い絶縁層のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を提供する。【解決手段】２〜２５ｎｍの厚さを呈する微細な埋め込み絶縁層３，４を有し、以下の工程、すなわち、第１の基板の表面３’および／または第２の基板２の表面に少なくとも１つの絶縁層３、４を形成する工程であって、上記表面３’は、絶縁体がなく、または、該基板の雰囲気への曝露から生じる自然酸化物層を呈する工程と、上記第１および第２の基板１および２を組み付ける工程と、上記半導体構造体を得るために、上記第１の基板１を薄層化する工程とを含む半導体構造体６’を形成する方法であって、該絶縁層形成工程が、酸化ガスおよび／または窒化ガスに基づくプラズマ活性化に存する方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２〜２５ｎｍの厚さを有する微細な埋め込み絶縁層を有する半導体構造体（６、６’、６’’’）を形成する方法であって
第１の基板（１）の表面（３’）および／または第２の基板（２）の表面（４’）に少なくとも１つの絶縁層（３、４）を形成する工程であり、前記表面（３’、４’）が、絶縁体を有しない面、または、前記基板の雰囲気への曝露から生じる自然酸化物層を有する面である、工程と、
前記第１の基板（１）および前記第２の基板（２）を組み付ける工程と、
前記第１の基板（１）を薄層化して前記半導体構造体を得る工程と
を含む方法において、
前記絶縁層形成工程が、酸化ガスおよび／または窒化ガスに基づくプラズマ活性化においてなされることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記酸化ガスが、窒素、二酸化窒素、一酸化窒素、アンモニア、硝酸から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記窒化ガスが、窒素、二酸化窒素、一酸化窒素、アンモニア、硝酸から選択され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】
前記第１の基板（１）および前記第２の基板（２）がシリコンから形成され、前記絶縁層（３、４）が、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または酸窒化シリコン（ＳｉｘＯｙＮｚ）層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方法。
【請求項５】
前記半導体構造体（６、６’、６’’’）の前記絶縁層（３、４）が、酸化物層と窒化物層の交互の層に相当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方法。
【請求項６】
前記酸化ガスおよび／または窒化ガスの電力が、１０Ｗ〜４０００Ｗであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記酸化ガスおよび／または窒化ガスの圧力が、５ｍＴ〜２００ｍＴであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記酸化ガスおよび／または窒化ガスの出力が、１０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
プラズマ曝露時間が、１秒〜３００秒であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも２つのプラズマ活性化が、前記第１の基板（１）および前記第２の基板（２）の一方または両方に対して連続して実施されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記プラズマ活性化が、２００℃未満の温度で実施されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記プラズマ活性化が、周囲温度で実施されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の基板（１）および／または前記第２の基板（２）が、結晶配向シリコン（１，０，０）、（１，１，０）または（１，１，１）から選択されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の基板（１）および前記第２の基板（２）の組付けの前に、弱められた領域（５）が、前記第１の基板（１）内に形成され、この領域（５）が、前記基板の部分（１００）の薄い活性層（１０）を画成し、前記第１の基板（１）の薄層化が、前記弱められた領域（５）に沿って、前記部分（１００）を切り離すことによって実施されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記組付けの前に、前記絶縁層（３、４）を含む前記第１の基板（１）および前記第２の基板（２）のうちの少なくとも一方が、前記絶縁層（３、４）の電気的および／または物理的特性を改善するように意図された熱処理に曝されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記部分（１００）が、後に、少なくとも２つの別の層の移行のための前記薄い活性層の切り離しが続く第１の基板（１）として用いられることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料の中から選択した材料物質から作製された２枚の基板のウェーハ直接貼り合わせによって基板を製造する方法に関し、該方法によって得られる最終構造体は、特に、エレクトロニクス、光学、太陽光発電またはオプトエレクトロニクスの分野の用途に関連している。
【０００２】
具体的には、この最終構造体は、極端に薄い（５０ｎｍ未満）埋め込み絶縁膜を特徴とするＳｅＯＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、より具体的には、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板である。この薄い絶縁膜が酸化物である場合には、該基板は、超薄膜埋め込み酸化物（ｕｌｔｒａ−ｔｈｉｎ  ｂｕｒｉｅｄ  ｏｘｉｄｅ；ＵＴＢＯＸ）といわれている。この最終構造体は、いわゆる「ドナー」基板と、いわゆる「レシーバ」基板をウェーハ直接貼り合わせによって得られその後、材料物質から構成される概して薄い層を上記ドナー基板から該レシーバ基板へ移すことを目的として、該ドナー基板を薄くすることによって得られる。
【背景技術】
【０００３】
ウェーハ直接貼り合わせは、完全に平坦な面を有する２つの基板を、接着剤（ペースト、のり等）を使用することなく、直接互いに付着できるようにする方法である。この種の貼り合わせは、ＳＯＩおよびＳｅＯＩ構造体の製造に共通して用いられている技術工程である。
【０００４】
直接貼り合わせによってＳｅＯＩまたはＳＯＩ構造体を製造することに関しては、３つの基本的な方法、すなわち、ＳＭＡＲＴ  ＣＵＴ（商標）、ＢＳＯＩ（およびＢＥＳＯＩ）、およびＥＬＴＲＡＮ（登録商標）がある。これらの方法の各々に含まれる処理手順の説明は、“Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｗａｆｅｒ  ｂｏｎｄｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ＶＬＳＩａｎｄ  ＭＥＭＳ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”、Ｓ．Ｓ．Ｌｙｅｒ  ａｎｄ  Ａ．Ｊ．Ａｕｅｒｔｏｎ−Ｈｅｒｖｅ、ＩＥＥ（２００２）に見つけることができる。
【０００５】
これらの異なる方法によるウェーハ直接貼り合わせによって得られるＳＯＩ基板は、埋め込み絶縁層を含む。従って、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）から構成される絶縁層を、元のシリコン基板上に形成するため、該基板の表面において、シリコンの湿式または乾式の熱酸化を実現するために、熱処理を施すことができる。別法として、ＣＶＤ（化学気相堆積）、ＬＰＣＶＤ（低圧化学気相堆積）およびＰＣＶＤ（プラズマ気相堆積）等の一般的な薄膜形成技術も用いることができる。
【０００６】
熱酸化物層または堆積した酸化物層の厚さは、最終的な構造体、換言すれば、求める埋め込み絶縁層により変化する。ＵＴＢＯＸ基板を製造するために、該埋め込み絶縁層は、５０ｎｍ未満、好ましくは、５ｎｍ〜２５ｎｍの厚さを有する。
【０００７】
しかし、ＵＴＢＯＸ基板の絶縁層の厚さは、分子結合を困難にし、最終的な構造体の品質に間接的に影響を及ぼす。一定の製造方法に基づいて、いわゆる厚い（典型的には、１００ｎｍを超えるの厚さを有する）埋め込み絶縁体を特徴とするＳＯＩは、後に続く低レベルの熱処理から明らかなように、統計的に、非常に薄い埋め込み絶縁体を有する基板よりもかなり少ない貼り合わせ欠陥を呈する。
【０００８】
実際には、ＵＴＢＯＸの場合、水、水素、炭化水素、または、注入段階によって生じる活性種等の貼り合わせ界面に存在する活性種は、薄い酸化物層内にはもはや十分な捕獲サイトを見つけることができず、該活性種が融合する貼り合わせ界面に沿って拡散することもできず、多くの構造的欠陥を生じる。
【０００９】
Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）技術を用いた薄層移行の場合、埋め込み絶縁体の極度の薄さによって、最終構造体に悪影響を及ぼす主な欠陥は、「ブリスター（ｂｌｉｓｔｅｒ）」および「移されない領域（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ  ｚｏｎｅ）」と呼ばれる。図１に示すように、該欠陥は、活性層１０内に、異なるサイズのホールをもたらすが、該欠陥は、これらの基板から製造されるデバイスにとって、常に「致命的な」欠陥である。
【００１０】
「ＮＴＺ」と省略され、または、「ボイド」とも呼ばれる、移されない領域２００は、活性層１０と、典型的には、０．１μｍ〜３ｍｍの大きさの埋め込み絶縁体３の中のホールである。ＮＴＺ２００は、第２の基板とも呼ばれるレシーバ基板２へ移されない、第１の基板とも呼ばれるドナー基板１から生じる活性層１０内の領域に相当する。これらのＮＴＺは、最終構造体の周辺に、より正確には、該基板の縁部から典型的には１〜５ｍｍの距離に集中し、該ＮＴＺは、エッジボイド３００と呼ばれる。
【００１１】
エッジボイド３００は、薄い移行層１０内の、典型的には、５０μｍ〜３ｍｍの直径を有するホールである。
【００１２】
ブリスター４００は、貼り合わせ界面における蓄積された気泡による圧力下で、レシーバ基板２からはがれている、移行される膜の領域に相当する。局所的に浮き上がっている該膜は、非常に脆弱であるため、ブリスター４００は、最終構造体において、典型的には、０．５〜３ｍｍの直径を有するホールとなる。
【００１３】
該ウェーハの中心または縁部における全てのホールは、サイズが微視的であろうが巨視的であろうが、致命的な欠陥であり、電子コンポーネントの形成のための活性層がない場合には、この箇所にコンポーネントを形成することができない。そのため、ＮＴＺ２００、エッジボイド３００およびブリスター４００は、品質の低下および歩留まりの低下を意味する。
【００１４】
貼り合わせ段階に付随する欠陥の数を低減し、貼り合わせ界面を補強するために、２枚の基板は、接触される前に、プラズマ活性化を受けることができる。貼り合わせ界面の「プラズマ活性化」は、（特に、真空中または大気圧で行うことのできる）この面のプラズマへの曝露として画成される。
【００１５】
より正確には、公知の活性化方法において、活性化すべき部分の表面は、曝露パラメータが制御される曝露段階において、プラズマに曝露され、その結果、各パラメータは、プラズマ活性化の間中、一定に保たれる所定の値に設定される。
【００１６】
「曝露パラメータ」の原理は、
・電力密度：これは、プラズマに供給される電力密度であり、電力密度を単位面積（Ｗ／ｃｍ２）ごとに変換し、該電力密度は、この文章においては、単に「電力」という用語を用いて同様に言及される。
・圧力（プラズマを保持する容器内の圧力）
・この容器に供給するガスの性質および出力
・活性化期間
である。
【００１７】
この種の活性化は、特に、必ず高圧で行わなければならない熱処理を用いることなく、有効な貼り合わせエネルギを実現することにより、ウェーハ直接貼り合わせを実行することを可能にする。
【００１８】
実質的に、プラズマ活性化は、２枚の基板の間で、高い貼り合わせエネルギを得ることを可能にし、該基板の少なくとも一方は、貼り合わせの前に活性化され、その後、熱処理が、比較的短期間（例えば、約２時間）および比較的低温（例えば、約６００℃以下）で実行される。
【００１９】
従って、この種の活性化は、意図が、該構造体を極端な高温にさらすことを避けることである場合（特に、著しく異なる熱膨張率を有する材料から構成される層で形成された構造体として定義されるヘテロ構造体の場合）に、２枚の貼り合わされた基板を備える構造体を安定化する際に有利である。
【００２０】
また、この種の活性化は、所定の温度において、かなりの貼り合わせ強度を実現する際に有利となる可能性がある。
【００２１】
そのため、この種の活性化は、例えば、２つの基板の貼り合わせを含む多層構造体を実現する際に有利である。
【００２２】
移行処理手順（具体的には、“ＳＩＬＩＣＯＮ−ＯＮ−ＩＮＳＵＬＡＴＯＲ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ：Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｔｏ  ＶＬＳＩ，２ｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ）”（Ｊｅａｎ−Ｐｉｅｒｒｅ  ＣＯＬＩＮＧＥ）に概要が示されているＳｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）処理手順、または、２つの基板が貼り合わされた後に、エッチングによって、該基板の一方から余剰物質が除去されるＢＥＳＯＩ（Ｂｏｎｄ  Ｅｔｃｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）処理手順、あるいはＥＬＴＲＡＮ（商標））は、貼り合わせをサポートするプラズマ活性化から恩恵を受けることが可能なアプリケーションの実例である。
【００２３】
各貼り合わせに対するプラズマ処理の効果から最大限に恩恵を受けるために、文献（特に、“Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｐｌａｓｍａ  ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ  ｂｏｎｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｓｉ  ａｎｄ  ＳｉＯ２”（Ｔ．Ｓｕｎｉ  ａｎｄ  Ｉ．Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈ．Ｓｏｃ．Ｖｏｌ．１４９，ｎ。６、ｐ．３４８（２００２））というタイトルの文書、およびＦａｒｒｅｎｓらによる米国特許第６１８０４９６号明細書）に見られる標準的な処理手順は、貼り合わせ基板の一方または両方のプラズマ活性化を含む。
【００２４】
今日では、ウェーハを接触させる前に、ウェーハ表面を活性化するために、例えば、酸素、窒素およびアルゴンを含む異なるガスが、プラズマ処理に用いられている。
【００２５】
しかし、現在、用いられている様々な方法は、界面において、高い貼り合わせエネルギを必要とするが、それらの方法は、薄いまたは極薄の絶縁層を有する高品質の半導体構造体を製造することを可能にしない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明の目的は、特に、補強された貼り合わせ界面の結果として、２〜２５ｎｍの厚さおよび最小限の欠陥性を呈し、高品質の薄い埋め込み絶縁層を有するＳｅＯＩ半導体構造体を作り出すことである。
【００２７】
本発明の別の目的は、薄い埋め込み絶縁層を有するＳｅＯＩ構造体を形成する簡素化され、かつあまり煩雑ではない方法を開発することである。埋め込む絶縁体は、従来、熱酸化または堆積、すなわち、湿式洗浄が先行して行われる工程によって得られる。本発明は、処理手順を単純化し、洗浄および該絶縁体の形成に付随するコストをなくし、および熱量を低減するプラズマ処理を利用して、該絶縁体を形成することにより、それらの工程をなくすことを可能にする。
【００２８】
洗浄工程の排除は、この工程に付随する粗度の増加を回避し、それによって後の貼り合わせの品質を向上させることを可能にする。
【００２９】
絶縁体を形成する絶縁体堆積または熱処理工程（例えば、シリコンの熱酸化）の排除に付随する熱量の大幅な低減は、転位、または、熱処理に付随する他の欠陥、例えば、処理された基板内に現れる可能性のあるスリップラインまたは酸化物の析出等の、６００℃を超える温度で引き起こされる欠陥の数を制限することを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明によれば、この目的は、第１の基板の表面３’および／または第２の基板２の表面４’に少なくとも１つの絶縁層３、４を形成し、上記表面３’、４’は、絶縁体がなく、または、該基板の雰囲気への曝露から生じる自然酸化物層を呈し、上記第１および第２の基板を組付けて、上記基板１を薄層化し、絶縁層形成工程は、酸化ガスおよび／または窒化ガスに基づくプラズマ活性化に存することによって実現される。
【００３１】
具体的には、本発明の有利な適用は、薄い埋め込み絶縁体、特に、２５ｎｍ未満、例えば、約１０ｎｍ程度の厚さを有するＵＴＢＯＸ  ＳＯＩ基板によって特徴付けられるＳｅＯＩ基板の形成を含む。
【００３２】
ＳｅＯＩ構造体を形成するこの方法は、（例えば、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（商標）という移行または他の方法を用いる）該基板の薄層化を用いたウェーハ直接貼り合わせによって、薄層を移行することを目的として、用いることができる。
【００３３】
本発明の他の特徴および効果は、何ら限定されることなく、例証として示されているいくつかの可能な実施形態を表す添付図面を参照して、以下の本発明の説明から浮かび上がってくるであろう。
【００３４】
以下に説明する様々な図面の同一の、同様のまたは等価的な部分は、同じ参照数字を有しており、１つの図面から次の図面への移動を可能にしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
次に、第１の実施形態における異なる連続的な工程について簡単に説明する。
【００３６】
図２Ａは、前面３’を有する第１の半導体基板１を示し、図２Ｂは、前面４’を有する第２の基板２を示す。基板１および２の前面の各々は、図２Ｃおよび図２Ｄに従ってプラズマ処理を受ける。絶縁層は、基板１および２が、本発明によるプラズマ処理を受ける前に、該基板１および２の表面には意図的に形成されていない。さらに、該基板の雰囲気への曝露から生じる自然酸化物層が、これらの基板の表面に存在する可能性がある。
【００３７】
従って、第１の基板１の前面３’は、基板１の表面に絶縁層３を形成するために、酸素、水または窒素初級酸化物等の酸化ガスに基づく処理を受ける。プラズマ酸化処理が、酸素を用いて行う場合、２ｎｍ〜１５ｎｍの厚さを有する絶縁層３を形成するために、圧力範囲は、約５〜２００ｍＴであり、電力範囲は、約１０〜４０００Ｗであり、出力は、約１０〜１０００ｓｃｃｍであり、およびこのことは、１秒〜３００秒続く。
【００３８】
例証として、第１の基板１は、８ｎｍの厚さを有するＳｉＯ２絶縁層３を形成するために、圧力１５ｍＴ、電力１０００Ｗおよび出力１００ｓｃｃｍで３０秒間、酸素プラズマにさらされる。
【００３９】
必要に応じて、第２の基板２の前面４’を、プラズマ窒化処理にさらしてもよく、該窒化ガスは、窒素、二酸化窒素、アンモニア、一酸化窒素および硝酸から選択することができ、一般的なプラズマ窒化条件は、２ｎｍ〜１５ｎｍの厚さを有する絶縁層４を形成するために、圧力範囲が５〜２００ｍＴであり、電力範囲が１０〜４０００Ｗであり、および出力範囲が、１０〜１０００ｓｃｃｍであり、期間が１〜３００秒である。
【００４０】
しかし、この第２のプラズマ処理は任意のものであるため、第２の基板２を第１の基板１に直接接触させてもよい。
【００４１】
この場合、第２の基板２の前面４’は、厚さ５ｎｍの窒化層を形成するために、圧力５０ｍＴ、電力１０００Ｗおよび出力２００ｓｃｃｍで４５秒間、窒素プラズマにさらされる。
【００４２】
２つの基板１または２のどちらに対して実行されるにしても、実行されるプラズマ処理は、５００ｍＪ／ｃｍ２かそれ以上のエネルギで、高品質の貼り合わせを実現するために、微細な絶縁層を形成できるようにするだけではなく、処理される基板表面を活性化できるようにする。
【００４３】
適用されるプラズマ処理がプラズマ酸化であれプラズマ窒化であれ、使用するガスの割合は、該処理中に、一定にしても、または変化させてもよいことを明確に示すことが重要である。従って、窒化ガスの割合が上昇するにつれて、酸化ガスの割合が低下すること、および逆に、窒化ガスの割合が低下するにつれて、酸化ガスの割合が上昇することが想定されている。
【００４４】
一般的に、プラズマ処理パラメータは、プラズマによって、基板の一方および／または他方に形成される絶縁層３、４の厚さ、ならびに最終的な構造体に埋め込まれる絶縁体の全体的な厚さを制御するために調節される。
【００４５】
全ての場合において、プラズマ処理は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または酸窒化シリコン（ＳｉｘＯｙＮｚ）から形成することができ、または、使用するプラズマにより、他の種類であってもよい単一または多数の絶縁層の形成をもたらす。
【００４６】
この方法により、同様に用いることのできる堆積方法とは違って、何らかの材料物質を与えることなく、微細な絶縁層が、該基板表面に形成される。実際には、本発明において説明したプラズマ処理は、この基板の表面を酸化、窒化または酸窒化するための、該処理される基板の改質および／または消耗から構成される。
【００４７】
プラズマ処理の前の該基板の前面３’および４’の調整は、例えば、洗浄、ブラッシングまたは乾燥処理が想定される。従って、例えば、該基板を、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）および脱イオン水から構成される混合物で作られた第１の溶液に、およびその後に、塩酸（ＨＣｌ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）および脱イオン水から構成される混合物を備える第２の溶液にさらすことを含むＲＣＡ処理等の標準的な洗浄処理を、２つの基板の少なくとも一方に施すことができる。
【００４８】
基板１および２の前面３’および４’は、酸化および窒化しなくてもよく、換言すれば、絶縁体がなくてもよく、あるいは、該基板は、これらの表面に、該基板の周囲空気への曝露から生じる自然層、例えば、約２〜３ｎｍ、より具体的には、３ｎｍ未満の厚さを有する自然酸化物をもたらしてもよい。
【００４９】
次に、それぞれの絶縁層３および４を有する２つの基板１および２は、図２Ｅに示すように、ＳｅＯＩ構造体６を実現するため、分子結合による組付けのために密着される。構造体６は、基板２、絶縁層４および３、および基板１によって連続的に形成されている。
【００５０】
上述した実施例によれば、８ｎｍの第１のＳｉＯ２絶縁層３は、５ｎｍ厚の第２の窒化絶縁層４に接触され、その結果、最終的な構造体６は、１３ｎｍの最終的な厚さを有する絶縁層を有することになる。
【００５１】
次に、他の２つの実施形態を、図３Ａ〜図３Ｆおよび図４Ａ〜図４Ｆに関して説明する。
【００５２】
同じ要素は、同じ参照符号を有し、再び説明しない。
【００５３】
図３Ａおよび図３Ｆは、ＳＭＡＲＴ  ＣＵＴ（商標）処理手順を用いる本発明の実施形態を示す。この種の注入処理手順のより詳細な説明のために、“Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｔｏ  ＶＬＳＩ”（２ｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊｅａｎ−Ｐｉｅｒｒｅ  ＣＯＬＩＮＧＥ）を参照されたい。
【００５４】
図３Ａは、前面３’を有する第１の基板１を示し、図３Ｂは、原子および／またはイオン活性種注入工程を受けている同じ第１の基板１を示す。
【００５５】
この注入の目的は、第１の基板１内に、弱くなった領域５を形成するためであり、該領域は、薄い、いわゆる活性層１０を、第１の基板１の符号１００で示す部分に画成する。
【００５６】
さらに、原子および／またはイオン活性種の注入を、例えば、水素およびヘリウム活性種の注入と一緒に実行することが可能である。
【００５７】
図３Ｃに示すように、第１の基板１は、プラズマ窒化処理に曝される。例えば、厚さ４ｎｍの窒化絶縁層３を形成するために、アンモニアプラズマが、４５秒間、圧力５０ｍＴ、電力５００Ｗおよび出力２００ｓｃｃｍで得られる。
【００５８】
第２の基板２に関して、該基板は、後述する方法に従って、プラズマ酸化処理を受ける。そのため、厚さ６ｎｍのＳｉＯ２絶縁層４を形成するために、例えば、酸素プラズマが、４５秒間、圧力５０ｍＴ、電力５００Ｗおよび出力２００ｓｃｃｍで適用される。
【００５９】
一般的に、プラズマ処理は、低温で、換言すれば、２００℃未満の温度で、より正確には、１００℃未満で、または、周囲温度で実行される。好ましくは、プラズマ処理は、ＲＩＥ型のプラズマ機器（すなわち、反応性イオンエッチング）で、５０℃未満の温度で実行される。
【００６０】
必要に応じて、熱処理を、本発明に従って、該処理の後に続く貼り合わせの前に、基板１および／または２の表面に形成された絶縁層３、４に適用することができる。この熱処理は、基板１、２の一方または他方に形成された絶縁層３、４の電気的および／または物理的特性を改善するために、３０分〜５時間、５０℃〜３５０℃の温度に該基板をさらすことを含む。
【００６１】
この後には、第２の基板２と第１の基板１のウェーハ直接貼り合わせが続き、第１の基板１の絶縁層３を、第２の基板２の絶縁層４に密着させる。この工程を図３Ｅに示す。
【００６２】
図３Ｃおよび図３Ｄに示す基板１および２のプラズマ処理工程の前に、必要に応じて、前述したように、処理すべき基板表面の洗浄工程を実行することが可能である。
【００６３】
最後に、図３Ｆに示すように、第１の基板１は、第２の基板２、絶縁層４および３の積層体、および薄い活性層１０で連続的に形成された、符号６’で示すＳｅＯＩ複合構造体を得るために、上記第１の基板１の部分１００を切り離すことにより、薄層化される。
【００６４】
部分１００は、例えば、２００℃〜５００℃の熱処理等の、機械的、化学的および／または熱的力を加えることによって、弱くなった領域５に沿って切り離される。
【００６５】
それにより、最終的な構造体６’は、この積層に限定するものではないが、酸化物層と窒化物層の交互の層を備える。実際には、存在する絶縁層の性質および数により、全ての可能な交互の層を想定することが可能である。異なる用途に対して、実際には、一方または両方の基板に対して、少なくとも２つのプラズマ処理を施すことが可能である。
【００６６】
一般的に、異なるプラズマ処理によって得られる絶縁層を積層することによって形成された構造体６’の最終的な絶縁層は、２〜２５ｎｍの厚さを有する。
【００６７】
前述した実施例によれば、４ｎｍの第１の窒化絶縁層３は、６ｎｍ厚のＳｉＯ２から構成される第２の絶縁層４に接触され、その結果、最終構造体６は、１０ｎｍの最終的な厚さを備えた絶縁層を有することになる。図５は、この種の最終構造体、この場合、本発明による第２の実施形態から得られる１０ｎｍ厚の埋め込み絶縁体を有するＵＴＢＯＸ  ＳＯＩ基板の透過型電子顕微鏡による断面を示す。
【００６８】
必要に応じて、構造体６’は、（急速加熱アニール（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ；ＲＴＡ）または中性または還元性雰囲気中での長時間アニーリング等の）乾式または湿式エッチング、酸化／脱酸、研磨および熱処理のうちから選択された少なくとも１つの薄層化および／またはスムージング工程を含む仕上げ処理を受ける。
【００６９】
図４Ａ〜図４Ｆに示す第３の実施形態において、弱められた領域５’は、例えば、当業者には、ＥＬＴＲＡＮ（商標）として知られている処理手順によって得られた多孔質層で形成されている。
【００７０】
従って、図３Ｂは、第１の基板１の部分１００の薄い、いわゆる活性種１０を画成するこの多孔質層５’を含む第１の基板１を示す。図３Ｃに示すように、第１の基板１は、第１の基板１の前面３’に絶縁層３を形成するために、酸化雰囲気中で、プラズマ処理に曝される。
【００７１】
図４Ｅに示すように、第１の基板１のプラズマ処理工程の前に、および該第１の基板が、第２の基板２と共に組み付けられる前に、表面３’および４’の任意の洗浄工程を実行することが可能である。
【００７２】
第１の基板１と第２の基板２の貼り合わせは、絶縁層３を、基板２の前面４’に密着させることによって実行される。
【００７３】
熱処理は、貼り合わせ界面を補強するために施すことができる。それにより、２００℃〜１１００℃の熱量が、３０分〜２０時間、加えられる。
【００７４】
第１の基板１の部分１００の排除は、図４Ｆに示すように、弱められた領域５’のレベルにおける加圧水等の液体を当てることによって、物理的力を加えることにより、機械的化学的研磨により、熱エネルギを与えることにより、および／または薬品による腐食によって、あるいは別の方法で研削またはエッチングすることにより、実行される。
【００７５】
この第３の実施形態の結果として得られる最終構造体は、符号６’’で示され、貼り合わせ界面が、単一の絶縁層３を含むという点で、上述した基板６’とは異なる。
【００７６】
最後に、これは、図面には図示されてはいないが、本発明の処理手順に関する他の実施形態は、特に、単一の酸化および／または窒化プラズマを第１の基板１に適用するのではなく、第１の基板１との貼り合わせの前に、単一のプラズマ酸化および／または窒化処理を第２の基板２に適用することにより、または、異なるプラズマ処理を、組み付ける基板の一方または両方に対して組合わせることにより、用いることができることに留意されたい。従って、少なくとも２つのプラズマ処理が連続的に、一方または両方の基板に施されることを想定することができる。
【００７７】
基板１および２は、半導体材料であり、結晶配向シリコン（１００）または（１１０）または（１１１）、多結晶シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウムおよびガリウムヒ素から選択することができる。同様に、第２の基板２は、サファイア、石英、半透明石英ガラスまたはガラスから形成することができる。
【００７８】
第１の基板１および／または第２の基板２に施されるこれらのプラズマ処理の結果、絶縁層および活性化表面が単一の工程で形成され、微細な貼り合わせをもたらすと共に、処理される基板の品質が期待され、かつ加える熱量が制限される。
【００７９】
絶縁体を形成する絶縁体付着または熱処理工程（例えば、シリコンの熱酸化）の抑制に付随する熱量の大幅な低減は、６００℃を超える温度で発生する欠陥の数を制限することを可能にし、その結果、転位スリップラインまたは他の酸化物の析出は、処理される基板中に現れる可能性がある。
【００８０】
また、このことは、基板のリサイクルを可能にする。実際には、少なくとも第２の活性層１０に対して、第１の基板１の部分１００を再利用して、新たな第２の基板２上に移行することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】ＳｅＯＩ基板に存在する可能性のある異なる欠陥を示す図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の処理手順の第１の実施形態における連続的な工程を示す図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の第２の実施形態における連続的な工程を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の処理手順の第３の実施形態における連続的な工程を示す図である。
【図５】本発明の処理手順の第２の実施形態によって実現された、１０ｎｍ厚の埋め込み絶縁層を有するＵＴＢＯＸ  ＳＯＩ基板の透過型電子顕微鏡による断面である。
【符号の説明】
【００８２】
１、２…基板、３、４…絶縁層、３’、４’…表面、５…弱くなった領域、５’…多孔質層、６、６’…半導体構造、１０…活性層、１００…部分、２００…移送されない領域、３００…エッジボイド、４００…ブリスター。
【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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【外国語明細書】
2009111381000001.pdf