(57)【要約】  本発明は、サファイアからなる第１基板１２０と、第１基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する材料からなる第２基板１１０とを少なくとも備えるヘテロ構造を作製し、サファイアからなる第１基板１２０に第２基板１１０を分子結合する工程Ｓ６を含む、製造方法に関する。本発明の製造方法は、２つの基板を互いに結合する前に、１００℃から５００℃の範囲の温度で第１基板１２０をストービングする工程Ｓ１を含む。【選択図】  図３
2012509581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイアからなる第１基板（１２０）と、前記第１基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する材料からなる第２基板（１１０）とを少なくとも備えるヘテロ構造（２００）を作製する製造方法であって、前記製造方法はサファイアからなる前記第１基板（１２０）に前記第２基板（１１０）を分子結合する工程を含み、２つの前記基板を互いに結合する前に、１００℃から５００℃の範囲の温度で前記第１基板（１２０）をストービング（stoving）する工程を含み、ストービングを１００℃で実施する場合は、１ｈよりも短くない時間幅にわたって実施することを特徴とする、製造方法。
【請求項２】
前記ストービングの工程を、約２００℃で約２ｈ以上実施することを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記ストービングを、空気または不活性ガスの雰囲気中で実施することを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ストービングの工程の後に、湿式化学洗浄の工程を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
２つの前記基板を互いに結合する前に、サファイアからなる前記第１基板（１２０）の結合面（１２０ａ）をプラズマ処理により活性化させる工程を含み、用いるプラズマの平均電力密度を、１Ｗ／ｃｍ2よりも小さいかまたはそれに等しくす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製造方法。
【請求項６】
サファイアからなる前記第１基板（１２０）の前記結合面（１２０ａ）を、酸素に由来するプラズマに曝露することを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
２つの前記基板を互いに結合する前に、前記第２基板（１１０）の結合面（１１１ａ）に酸化物層（１１４）を形成することを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
２つの前記基板を互いに結合する前に、プラズマ処理により、前記第２基板（１１０）の結合面（１１１ａ）を活性化させる工程を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項９】
２つの前記基板を互いに結合させた後に、３００℃よりも低い温度でのアニール処理により結合を安定化させる工程を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記第２基板を、シリコンの層により構成す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製造方法。
【請求項１１】
前記第２基板（１１０）を、ＳＯＩ構造により構成す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製造方法。
【請求項１２】
サファイアからなる前記第１基板（１２０）に前記第２基板（１１０）を分子結合する工程を、雰囲気温度で実施す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製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）からなる基板にシリコン等の半導体材料からなる少なくとも１つの基板を結合することにより形成されるヘテロ構造の作製に関する。本発明は、シリコン・オン・サファイア（ＳＯＳ）タイプの構造の作製に特に適合する。
【背景技術】
【０００２】
サファイア基板上にシリコンの層を備えるヘテロ構造には、特有の利点がある。ＳＯＳ構造により、エネルギー消費の小さい高周波デバイスの作製が可能となる。サファイア基板を用いることにより、非常に良好な熱損失であって、シリコン基板等を用いて実現される熱損失よりも優れた熱損失も実現できる。
【０００３】
ＳＯＳ構造は、当初は、サファイア基板上でシリコンの層をエピタキシーによって成長させることにより作製されていた。しかし、この技術では、２つの材料の格子パラメーターおよび熱膨張係数が大きく異なり、シリコンの層またはフィルムの結晶欠陥密度を低くすることが困難である。
【０００４】
別の技術では、ＳＯＳ構造は、サファイア基板にシリコンの層を取り付けることにより作製される。公知の方法では、２つの基板が完全な平面（「鏡面（mirror polish）」）である表面を有するという条件下で、中間接着剤（接着剤、はんだ等）を用いることなく２つの基板を互いに結合させ得る技術である分子結合（「直接ウエハボンディング（direct wafer bonding）」または「溶融接着(fusion bonding)」としても知られている）が利用される。典型的には、密着された２つの基板に局所的に小さい圧力を加えることにより結合は開始される。そして、結合波は数秒で基板の全範囲に伝搬する。
【０００５】
さらに、基板間の良好な分子結合を実現可能にするためには、基板の結合面の不純物密度を非常に低くする必要がある。材料自体または化学機械研磨（ＣＭＰ）のような前処理に由来する不純物は、主として粒子状で、金属を含み、かつ有機物に由来する。
【０００６】
このため、それぞれの基板の研磨された結合面の洗浄を実施することがよく知られている。サファイアの場合は、洗浄は、一般的には、ＲＣＡタイプの化学洗浄剤を用いた基板の処理である。
【０００７】
さらに、特に後の研磨や科学的侵食の後の工程に耐え得るに足りる、２つの基板間の結合エネルギーを得るために、このように互いに結合される２つの基板は、結合の強化のためのアニール処理または安定化のためのアニール処理として知られている熱処理を受ける。アニール処理は、一般的には約７００℃から８００℃の高温で実施される。
【０００８】
しかし、サファイア基板にシリコン基板を結合することにより作製されるヘテロ構造では、シリコンとサファイアの熱膨張係数の大きな相違（シリコンでは３．６×１０-6／℃、サファイアでは５×１０-6／℃）のため、上記のような温度は採用できない。サファイア上にシリコンを有するヘテロ構造は、結合後に、結合面を強化するために通常採用される温度まで温度が上げられると、構造中で大きな熱機械応力が生じ、これによりシリコン中で亀裂が発生したり発達したりする。
【０００９】
したがって、シリコンの完全性を維持するためには、結合面を強化するためのアニール処理は、通常採用される温度に比べて比較的低い温度（＜３００℃）でしか実施できない。このような温度制限により、シリコン基板とサファイア基板との間で得られる結合エネルギーを大きくできない。
【００１０】
シリコン・オン・サファイアの結合方法は、下記の文献に記載されている。
・G.P. Imthurn, G.A. Garcia, H.W. Walker, and L. Forbes, "Bonded silicon-on-sapphire wafers and devices", J. Appl. Phys., 72(6), September 15, 1992, pp.2526-2527
・特許文献ＵＳ５４４１５９１
・Takao Abe et al., "Dislocation-free silicon-on-sapphire by wafer bonding", January 1994, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.33, pp.514-518
・Kopperschmidt et al., "High bond energy and thermomechanical stress in silicon-on-sapphire wafer bonding", Appl. Phys. Lett., 70(22), p.2972, 1977
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的の１つは、サファイア基板にサファイアの熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する他の基板を結合することを、基板間の良好な結合エネルギーを得ながら、結合後の欠陥の発生を抑制しながら、かつ結合後の処理を制限しながら実施し、ヘテロ構造を得ることができる方法を提供することにより、上記の欠点を緩和することである。
【００１２】
この目的のために、本発明は、サファイアからなる第１基板と、第１基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する材料からなる第２基板とを少なくとも備えるヘテロ構造を作製する方法を提供し、その方法は、サファイアからなる第１基板に第２基板を分子結合する工程を含み、その方法において２つの基板を互いに結合する前に、１００℃から５００℃の範囲の温度で第１基板をストービング（stoving）する工程を実施する。ストービングの工程を１００℃で実施する場合は、ストービングの工程の時間幅を少なくとも１時間（ｈ）とする。
【００１３】
予期せぬことに、そして以下で詳細に説明されるように、結合前のサファイア基板へのこのようなストービングによれば、事前のストービングの工程を省略して実施された結合に比べて、結合エネルギーおよび結合の質が顕著に向上する。
【００１４】
本発明の一側面では、ストービングの工程を、約２００℃で約２ｈにわたって実施する。
【００１５】
本発明の別の側面では、結合の質、特に結合エネルギーを、プラズマ処理によって一方または両方の基板の結合面を活性化させることによりさらに向上させてもよい。
【００１６】
サファイアからなる第１基板の結合面を活性化させるために、プラズマを、好ましくは１ワット毎平方センチメートル（Ｗ／ｃｍ2）よりも小さいかまたはそれに等しい平均電力密度で用いる。プラズマはまた、好ましくは酸素に由来するプラズマである。
【００１７】
本発明の別の特異な特徴によれば、この製造方法は、２つの基板を互いに結合する前に、第２基板の結合面に酸化物層を形成することをさらに含む。
【００１８】
第１基板と第２基板の間の分子結合を、好ましくは雰囲気温度で実施する。
【００１９】
この製造方法は、２つの基板が互いに結合された後に、３００℃よりも低い温度で結合の安定化のためのアニール処理を実施する工程をさらに含んでいてもよい。安定化のためのアニール処理の温度をこのように制限することによって、２つの基板の熱膨張係数の相違に由来する、構造中での過剰な応力の発生が抑制される。このように温度が制限されるにも関わらず、本発明のストービングの工程によれば、良好な結合エネルギーを得ることが可能となる。
【００２０】
第２基板を、特に、シリコンの層またはシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）構造により構成してもよい。
【００２１】
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、非限定的な例としての本発明の具体的な実施形態を以下で説明することにより示す。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、サファイア基板の表面の前処理の方法および安定化のためのアニール処理の温度に対する結合エネルギーの値を示すグラフである。
【図２】図２は、サファイア基板の結合面を活性化するために用いられるプラズマの平均電力密度に対するそれぞれのリングの長さを示すグラフである。
【図３】図３Ａから図３Ｆは、本発明の方法を実施することによるヘテロ構造の作製過程を示す線図である。
【図４】図４は、図３Ａから図３Ｆに示す３次元構造の作製時に実施される工程のフローチャートである。
【図５】図５Ａは、従来技術に基づいて前処理されたサファイア支持基板の結合面を有するＳＯＳタイプのヘテロ構造を示し、図５Ｂは、本発明の方法の実施により前処理されたサファイア支持基板の結合面を有するＳＯＳタイプのヘテロ構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、サファイアからなる第１基板と、異なる熱膨張係数を有する他の材料（特にシリコン、石英、ゲルマニウム等）、および、シリコンの熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有するIII−Ｖ族の材料（ＧａＡｓまたはＩｎＰ等）からなる第２基板との間の分子結合全般に適合する。
【００２４】
よく知られているように、直接結合としても知られている分子結合の原理は、２つの表面を直接接触させること、すなわち、特定の結合用材料（接着剤、ワックス、はんだ等）を全く用いないことに基礎を置いている。このような処理には、結合面が十分に滑らかにされること、結合面に粒子または汚染物質が存在しないこと、および、接触が開始し得るように十分に、典型的には数ナノメートルよりも短い距離で結合面が互いに近接されることが必要である。このような状況では、２つの表面間の引力は十分に大きいので、分子結合（互いに結合する２つの表面の原子または分子の間の電子的相互作用を含む引力（ファンデルワールス力）の総和によって引き起こされる結合）が発生する。
【００２５】
しかし、サファイア基板と、サファイアの膨張係数とは異なる膨張係数を有する他の基板とを結合させる場合は、サファイアに結合される基板における亀裂の発生および発達を抑制するために、強化または安定化のためのアニール処理の温度は（３００℃未満に）制限される必要がある。このため、できるだけ分子結合を促進し、高い結合エネルギーを得るために、２つの基板の結合面には前処理が実施される必要がある。
【００２６】
上記のように、サファイア基板は、基板の結合面が研磨された後に洗浄される。研磨は、一般的にはＣＭＰにより実施される。ＣＭＰは、よく知られた研磨すなわち平坦化技術であり、化学的に層の表面を侵食することに適した薬剤（ＮＨ4ＯＨ等）と機械的に上記の表面を侵食させることに適した研磨剤粒子（シリカ粒子等）の両方を含む研磨液を有する布を利用する。
【００２７】
サファイア基板の結合面は、通常は、ＲＣＡタイプの化学洗浄を受け、引き続いてスクラブを受け得る。
【００２８】
しかし、出願人は、サファイア基板が上記のように前処理されても、サファイア基板にシリコン基板が結合すると、高範囲かつ不均一なリング（ウエハのマージンにおける結合されていない領域）の形成という、特にシリコン中に高密度の欠陥を生じさせるような不満足な結果が生じること、すなわち結合エネルギーが低くなることがあることを観察した。
【００２９】
予期せぬことに、出願人は、結合の前にサファイア基板をストービングすると、このようなストービングを省略して実施された結合に比べて、生じる結合の質が顕著に向上され得ることを発見した。図１は、シリコン・オン・サファイア（ＳＯＳ）タイプのヘテロ構造を作製した際の、結合面への種々各々の前処理に対する結合エネルギーの大きさを示す。洗浄およびスクラブの前に２００℃で２時間にわたってサファイア基板が事前にストービングを受けた場合（項目Ｃ）の結合エネルギーは、ＲＣＡ洗浄のみを受けた場合（項目Ａ）、またはＲＣＡ洗浄後にスクラブを受けた場合（項目Ｂ）に比べて大きく、これは安定化のためのアニール処理の温度（雰囲気温度から２００℃の範囲）に無関係であることが分かる。
【００３０】
出願人はまた、サファイア基板の洗浄およびスクラブ、サファイア基板へのシリコン基板の結合、結合の安定化のためのアニール処理、機械研磨（切削）および化学エッチング（ＴＭＡＨ）によるシリコン基板の薄肉化を作製過程に含んでいた第１のＳＯＳタイプのヘテロ構造における欠陥密度（第１に１００マイクロメートル（μｍ）から５００μｍの範囲のサイズの欠陥を対象とし、第２に５μｍから１００μｍの範囲のサイズの欠陥を対象とする）と、第１のヘテロ構造用に採用された全工程に加えて、サファイア基板をストービングする追加の事前工程を作製過程に含んでいた第２のＳＯＳタイプのヘテロ構造における欠陥密度とを測定した。第２のヘテロ構造は、第１のヘテロ構造が有していた欠陥密度に比べて１／１０またはそれよりも小さな欠陥密度を有していた。さらに、第２のヘテロ構造は、第１のヘテロ構造に比べて半分のリング型の欠陥マージン（margin defectuosity）（図２に示す、移動されていない周縁領域）を有していた。
【００３１】
本発明におけるサファイア基板をストービングする工程は、１００℃から５００℃の温度範囲で実施される。ストービングの時間幅は、ストービングの温度に依存する。ストービングの時間幅は、採用される温度に応じて数分から数時間となる。最低限の温度、すなわち１００℃でストービングを実施する場合は、ストービングは少なくとも１ｈ、好ましくは４ｈから５ｈにわたって実施される。温度が２００℃の場合は、ストービングの時間幅は約２ｈである。５００℃の場合は、ストービングの時間幅は数分から１時間である。すなわち、ストービングの温度が高くなるほど、ストービングの時間幅は短くなる。
【００３２】
ストービングは、常圧（すなわち、大気圧）の空気中、もしくは、窒素またはアルゴンのような不活性ガス中で実施される。
【００３３】
本発明のストービングによれば、ＲＣＡ化学洗浄を採用した場合よりも、有機物由来の汚染物質が非常に効果的に除去される。
【００３４】
このストービングの工程はまた、サファイアの表面状態を変化（modify）させない、すなわち、新たな原子ステップを生成（「ミスカット」）しないという利点を有する。高温で実施される熱処理とは異なり、本発明のストービングは、サファイアウエハの局所表面を変化させない。
【００３５】
本発明の別の側面によれば、結合の質、特に結合エネルギーは、プラズマ処理を利用して一方または両方の基板の結合面を活性化させることによりさらに向上され得る。
【００３６】
プラズマ処理による活性化は、分子結合を実施する際に結合エネルギーを高めることでよく知られているが、出願人は、端損失タイプ（edge loss type）の欠陥マージンを抑制しながらも、好ましい結合エネルギーが得られるような処理の条件を規定した。
【００３７】
図２に示す試験は、プラズマの平均電力密度の値が、リング（基板のマージンの結合していない領域）のサイズすなわち結合後の欠陥に影響を及ぼすことを示した。出願人は、リング型のマージン欠陥（移動されていない周縁領域）を誘起し得る表面の劣化を抑えつつサファイアの結合面の良好な活性化を実現するためには、プラズマの平均電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ2までに制限される必要があることを発見した。一般的には、結合面の活性化を最大限にすることが望まれる場合はプラズマの電力密度はこのような値に制限されないので、好ましい結合のためのプラズマの電力密度のこのような制限は予期されない。
【００３８】
サファイア基板および／または他方の基板の結合面は、酸素、窒素、アルゴン等に由来するプラズマに曝露されてもよい。しかし、窒素等に由来するプラズマに比べて、欠陥密度をより小さくしつつより大きな結合エネルギーを得ることができるので、サファイア基板の分子結合には酸素に由来するプラズマを用いることが好ましい。
【００３９】
プラズマ生成のための他のパラメータまたは条件は、当業者により一般的に採用されるものである。例えば、酸素に由来するプラズマは、容量結合型の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を実施するために元来提供される装置中で、下記の条件で生成され得る。
・基板支持チャックは１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）の高周波（ＲＦ）源に接続されている。
・Ｏ2ガスの使用圧力は２０ミリトル（ｍＴｏｒｒ）から１００ｍＴｏｒｒの範囲である。
・Ｏ2ガスの流量は、７５標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）に等しい。
・プラズマの曝露時間は、１０秒（ｓ）から６０ｓである。
【００４０】
大気圧プラズマを使用する他の装置もしくは電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）源またはヘリコン源を有する他の装置もまた採用され得る。
【００４１】
下記の表は、サファイア基板およびシリコン基板の表面において測定された粗さおよび接触角を示す。
【００４２】
【表１】
2012509581.tif 000003
【００４３】
サファイア基板が酸素に由来するプラズマで処理された場合には、サファイア基板の表面は２°の接触角を有することが分かる。サファイアの表面が処理されなかった場合は接触角は２０°よりも大きく、ＲＣＡ洗浄のみを受けた場合は接触角は６°に等しい。しかし、親水性の分子結合、すなわち、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）技術において最も広く採用されている結合のタイプを実施したい場合には、結合の質を良好に制御するために、結合面の接触角を５°よりも小さくすることが必要である。
【００４４】
また、本発明の酸素に由来するプラズマ処理は、サファイアの表面粗さをそれほど大きくするわけではないことも分かる。
【００４５】
ただし、本発明のヘテロ構造の作製には、親水性の結合を必ずしも採用しなくてもよい。結合は、疎水性であってもよい。
【００４６】
さらに、サファイアからなる第１基板と、第１基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する第２基板との間の分子結合は、好ましくは雰囲気温度、すなわち結合時に基板を熱するための手段を用いずに室温で実施される（温度は通常は約２０℃であり、室温によっては変動（±１０℃）し得る）。
【００４７】
以下、図３Ａから図３Ｆおよび図４を参照して、第１基板すなわち初期基板１１０（頂部）および第２基板すなわち支持基板１２０（基部）からＳＯＳタイプのヘテロ構造を作製する方法を説明する。
【００４８】
図３Ｂに示すように、初期基板１１０は、シリコン層１１１であって同様にシリコンからなる支持体１１３上に設けられたシリコン層１１１と、層１１１と支持体１１３の間に設けられ、例えばＳｉＯ2からなる酸化物埋込層１１２とを備えるＳＯＩタイプの構造により構成される。
【００４９】
第１基板すなわち初期基板はまた、結合面上に酸化物層を任意的に含む単純なシリコンウエハにより構成されてもよい。
【００５０】
支持基板１２０は、サファイアウエハにより構成される（図３Ａ）。
【００５１】
支持基板１２０への初期基板１１０の結合を実施する前には、サファイア支持基板の表面は典型的にはＣＭＰにより事前に研磨されており、サファイア支持基板の結合面１２０ａ自体には前処理がなされている。本発明では、サファイア基板１２０はストービングを受ける。この例では、ストービングは２ｈにわたって２００℃で実施される（ステップＳ１）。上記のように、このストービングにより、特にサファイア基板の結合面における有機物に由来する汚染物質が除去され、これにより欠陥の発生を抑制しながら分子結合が向上される。
【００５２】
次に、サファイア基板１２０の結合面は、湿式化学洗浄を受ける（ステップＳ２）。湿式洗浄は、特に、ＲＣＡ洗浄（すなわち、粒子および炭化水素を除去するのに適したＳＣ１（ＮＨ4ＯＨ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ）浴、金属汚染物質を除去するのに適したＳＣ２（ＨＣｌ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ）浴の組み合わせ）、「カロ（Caro’s）」タイプまたは「ピラニア洗浄(piranhaclean)」タイプ（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2）の洗浄、またはオゾン／水（Ｏ3／Ｈ2Ｏ）溶液を用いた洗浄により実施されてもよい。
【００５３】
さらに結合エネルギーを低下させるために、基板１２０の表面１２０ａは、プラズマ処理により活性化されてもよい（ステップＳ３）。好ましくは、表面１２０ａは、１Ｗ／ｃｍ2を超えない平均電力密度の、酸素に由来するプラズマに曝露される。プラズマ処理の他の条件は上記によればよい。
【００５４】
初期基板１１０のシリコン層１１１の表面１１１ａは、例えば基板の表面を酸化させることにより形成される、熱酸化物層１１４により覆われてもよい（図３Ｃ、ステップＳ４）。
【００５５】
初期基板１１０（場合によっては他の酸化物層により覆われている）の表面１１１ａは、プラズマ処理により活性化されてもよい（ステップＳ５）。これはシリコン表面であるので、電力密度が１Ｗ／ｃｍ2に制限されない、酸素、窒素、アルゴン等に由来するプラズマ等の標準的なプラズマに曝露されてもよい。シリコンの結合面を活性化することは当業者によく知られているので、簡素化のために詳細な説明は省略する。
【００５６】
特に曝露時に導入された汚染物質を除去するために、水中に浸したりおよび／またはＳＣ１（ＮＨ4ＯＨ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ）中で洗浄したりするような、一または複数の洗浄がプラズマの曝露後に実施されてもよく、その後、任意的に遠心分離により乾燥させてもよい。ただし、これらの洗浄は、大部分の汚染物質を除去できるスクラブにより置き換えられてもよい。
【００５７】
それらが前処理された後に、表面１１１ａと１２０ａとは密着させられ、接合面間において接合波（bonding wave）の伝搬が開始するように、２つの基板の一方に圧力がかけられる（ステップＳ６、図３Ｄ）。
【００５８】
次に、結合の強化または安定化のためのアニール処理が実施されることにより、結合が強化される（ステップＳ７）。上記のように、サファイアとシリコンとでは熱膨張係数が異なるため、安定化のためのアニール処理は、３００℃よりも低い温度で実施される。例えば、安定化のためのアニール処理は、１８０度で２ｈにわたって実施されてもよい。
【００５９】
ヘテロ構造の作製では、引き続いて、シリコン層１１１の一部に相当する移動層１１５を形成するように、初期基板１１０を薄肉化する（ステップＳ８、図３Ｅ）。薄肉化では、まず支持体１１３の大部分の切削が実施され、引き続いて、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)の溶液を利用した、化学エッチングが実施される。
【００６０】
任意的な工程において、基板の周縁における面取り部(chamfers)およびエッジロールオフ（edge roll-off）を除去するように、構造は縁取られる（ステップＳ９、図３Ｆ）。図３Ｆに示すように、これにより、サファイア支持基板１２０および移動層１１５と、介在する埋込酸化物層１１４を備えるヘテロ構造２００が作製される。
【００６１】
図５Ａは、ＳＯＩ初期基板がサファイア支持基板に結合されて得られたＳＯＳタイプのヘテロ構造を示す。結合の前に、サファイア基板の結合面は、ＲＣＡ洗浄およびスクラブにより前処理された。結合後には、構造は、２００℃で２ｈにわたる安定化のためのアニール処理を受け、切削およびＴＭＡＨを用いた化学エッチングにより薄肉化された。
【００６２】
図５Ｂはまた、ＳＯＳタイプのヘテロ構造を示す。このヘテロ構造は、ＲＣＡ洗浄およびスクラブの前に、サファイア基板の結合面が、
・２００℃での２ｈにわたるストービング
・ＲＣＡ洗浄（Ｏ3／Ｈ2Ｏ、ＳＣ１（ＮＨ4ＯＨ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ）およびＳＣ２（ＨＣｌ、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2Ｏ））、および、
・１Ｗ／ｃｍ2を超えない平均電力密度での酸素に由来するプラズマによる活性化、
によっても前処理された点で、図５Ａのものとは異なる態様で作製された。
【００６３】
図５Ｂでは、移動されたシリコン層において欠陥はほとんど見られないことが分かるが、図５Ａでは、結合面および移動されたシリコンの支持体において多数の欠陥がある。つまり、これらの図は、結合および安定化のためのアニール処理後に現れる欠陥を減少させることに関する、ストービングおよびプラズマ処理による表面の活性化を組み合わせた効果を示している。
【００６４】
上記のように、本発明のストービングの工程により、ＳＯＳタイプの構造の結合エネルギーを増大させることができる。この結合エネルギーはまた、上記のようにプラズマ処理によりサファイア基板の結合面を活性化することによっても増大させることができる。図１に示すように、プラズマ処理を省略した場合（項目Ｃ）に比べて、ストービング、ＲＣＡ洗浄およびスクラブの後に、サファイア基板の表面をプラズマに曝露させた場合（項目Ｄ）は、結合エネルギーがさらに増大することが分かる。
【００６５】
本発明は、スマートカット技術への応用等、上記以外の層を移動させる技術に適用することもできる。
【図３】
2012509581.tif 000004
【図１】
2012509581.tif 000005
【図２】
2012509581.tif 000006
【図４】
2012509581.tif 000007
【図５】
2012509581.tif 000008
【国際調査報告】
2012509581.tif 000009
2012509581.tif 000010