(57)【要約】  本発明は、第１のいわゆる「ドナー」基板（１）内部に原子種を注入して、ドナー基板（１）内に脆化領域（１１）を形成するステップと、ドナー基板（１）上に第２のいわゆる「レシーバ」基板（３）を組み合わせるステップと、脆化領域（１１）に沿って前記ドナー基板（１）の背面部分を剥離して、レシーバ基板上の関心のある薄層（１２）を個別化するステップとを含み、前記レシーバ基板（３）が、ドナー基板（１）のものより大きい熱膨張係数を有し、前記組み合わせ後で前記剥離前にいわゆる「剥離」アニールを適用して剥離を容易にするヘテロ構造を製造する方法に関する。前記剥離アニールが、同時に、第１の温度をドナー基板（１）に印加し、第２の温度をレシーバ基板（３）に印加することを含み、これらの第１及び第２の温度が、ドナー基板（１）の引張り応力状態を低減させるように選択される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のいわゆる「ドナー」基板（１）内部に原子種を注入して、前記ドナー基板（１）内に脆化領域（１１）を形成するステップと、
前記ドナー基板（１）上に第２のいわゆる「レシーバ」基板（３）を組み合わせるステップと、
前記脆化領域（１１）に沿って前記ドナー基板（１）の背面部分を剥離して、前記レシーバ基板上の関心のある薄層（１２）を個別化するステップと、を含み、
前記レシーバ基板（３）が、前記ドナー基板（１）のものより大きい熱膨張係数を有し、前記組み合わせ後で前記剥離前にいわゆる「剥離」アニールを適用して前記剥離を容易にする、特に電子工学、光起電力学、光学、又は光電子工学の分野で適用するためのヘテロ構造を製造する方法において、
前記剥離アニールが、同時に、
第１の温度を前記ドナー基板（１）に印加し、
前記第１の温度とは異なる第２の温度を前記レシーバ基板（３）に印加することを含み、
これらの第１及び第２の温度が、前記ドナー基板（１）の引張り応力状態を低減させるように選択されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ドナー基板（１）上に絶縁体層を形成又は堆積させることからなる事前ステップを含み、それにより、それらの間にいわゆる「結合」界面を生じさせること、及び、前記ドナー基板（１）上に前記レシーバ基板（３）を組み合わせる前記ステップが、前記絶縁体の自由表面上で実現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】
前記ドナー基板（１）上に前記レシーバ基板（３）を組み合わせる前記ステップが、分子結合によって実現さ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】
前記剥離アニールに、機械的な力を印加することが伴い及び／又は続くことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の温度の印加は、各基板（１、３）の体積全体が均質な温度を有するように実現され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】
前記第１及び第２の温度が、２つの加熱電極間に前記構造を配置することによって印加されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１及び第２の温度の前記印加が、対応する温度にした関連する支持体上に各基板を配置することによって実現されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
結合装置の一体部分である、各基板（１、３）に関連する支持体が使用されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ドナー基板（１）がシリコンであり、前記レシーバ基板（３）がサファイアであり、前記第１の温度が前記第２の温度を上回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】
前記第１の温度が３００℃程度であり、前記第２の温度が８０℃程度であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野及び背景技術】
【０００１】
本発明は、特に電子工学、光学、光起電力学、又は光電子工学の分野で適用するためのヘテロ構造を作製する方法に関する。
【０００２】
これは、より詳細には、
第１のいわゆる「ドナー」基板内部に原子種を注入して、ドナー基板内に脆化領域を形成するステップと、
ドナー基板上に第２のいわゆる「レシーバ」基板を組み合わせるステップと、
脆化領域に沿って前記ドナー基板の背面部分を剥離して、レシーバ基板上の関心のある薄層を個別化するステップと、を含む方法である。
【０００３】
この種の方法は、「スマートカット（Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ）」という商標で一般に知られている。
【０００４】
この技法を用いて、薄層と支持体の材料の特有の利点を組み合わせることができる。
【０００５】
層を転写することによって、同じ積層体内で、熱膨張係数の大きな差などの非適合性を先験的に有する部分を結合させることが可能である。
【０００６】
そのような構造では、構造の製造中に生じる問題の１つは、薄層の剥離が行われる処理などの熱処理中に、接触している様々な層内に非常に強い応力場が存在することによる。これらの応力は、接触している材料間で熱膨張が異なることによる。
【０００７】
そのような場合、上述の応力のためにヘテロ構造が劣化する臨界温度より低い温度で剥離を実行することが不可欠である。応力が作用し始める値は、組み合わせられた基板の厚さに関係するため、層を剥離した後に、構造をより大きな熱処理にかけることができることに留意されたい。
【０００８】
最終構造の製造中に発生しうる劣化とは通常、両方の基板を互いに接触させること、及び／又はボンディング界面で基板を剥離することによる破損である。
【０００９】
したがって、シリコンオンサファイア（Ａｌ２Ｏ３）タイプのヘテロ構造の場合、シリコン及びサファイアの熱膨張係数（ＴＥＣ）は、それぞれ３．６×１０−６／℃及び５．０×１０−６／℃である。薄層をシリコンドナー基板から剥離するための熱処理ステップの瞬間、初めは異なる膨張現象が発生する。
【００１０】
そのようなＴＥＣ差の状況では、接着結合後で転写前に行われる熱処理ステップ（たとえば剥離アニールなど）が必然的に制限されるため、薄層の転写は細心の注意を要するものとなる。実際には、両方の組み合わせた基板の膨張が異なることで、組み合わせの分離又は基板の破損を招くことがある。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、この現況技術を改善することを目的とする。
【００１２】
より詳細には、本発明は、層転写方法範囲内で、特にスマートカット技術によって、ドナーシリコン基板とサファイアレシーバ基板の組み合わせ（より一般には、ドナー基板の熱膨張係数（ＴＥＣ）がレシーバ基板のＴＥＣより低いとき）、組み合わせに続く熱処理中にドナー基板が引っ張られて破断を招くという観察に基づく。
【００１３】
ここでは、ドナー基板の材料の引っ張られた状態は、特に注入された領域において、破断現象の前兆である「プレートレット（ｐｌａｔｅｌｅｔ）」及び他の顕微鏡的欠陥の伝播及び／又は発達に対する障害であると考えられる。より具体的には、この応力をかけられた材料内の欠陥の向きは、有益な方向に沿って、すなわち板の平面内で発生しないと考えられる。この障害により、破断が不完全に遅延し、又はさらには破断が完全に阻止される。
【００１４】
したがって本発明は、特に電子工学、光学、光起電力学、又は光電子工学の分野で適用するためのヘテロ構造を製造する方法であって、
第１のいわゆる「ドナー」基板内部に原子種を注入して、ドナー基板内に脆化領域を形成するステップと、
ドナー基板上に第２のいわゆる「レシーバ」基板を組み合わせるステップと、
脆化領域に沿って前記ドナー基板の背面部分を剥離して、レシーバ基板上の関心のある薄層を個別化するステップと、を含み、
前記レシーバ基板が、ドナー基板のものより大きい熱膨張係数を有し、前記組み合わせ後で前記剥離前にいわゆる「剥離」アニールを適用して剥離を容易にする方法を提供する。
【００１５】
この方法は、前記剥離アニールが、同時に、
第１の温度をドナー基板に印加し、
第１の温度とは異なる第２の温度をレシーバ基板に印加することを含み、
これらの第１及び第２の温度が、ドナー基板の引張り応力状態を低減させるように選択されるという点で、注目に値する。
【００１６】
本発明の他の有利で非限定的な特徴によれば、
本発明は、ドナー基板上に絶縁体層を形成又は堆積させることからなる事前ステップを含み、それにより、それらの間にいわゆる「結合」界面を生じさせ、ドナー基板上にレシーバ基板を組み合わせるステップは、絶縁体の自由表面上で実行され、
ドナー基板上にレシーバ基板を組み合わせるステップは、分子結合によって実行され、
前記剥離アニールには、機械的な力の印加が伴い及び／又は続き、
第１及び第２の温度の印加は、各基板の体積全体が均質な温度を有するように実行され、
前記第１及び第２の温度は、２つの加熱電極間に前記構造を配置することによって印加され、
第１及び第２の温度の印加は、対応する温度にした関連する支持体上に各基板を配置することによって実行され、
接着結合装置の一体部分である、各基板に関連する支持体が使用され、
前記ドナー基板はシリコンであり、レシーバ基板はサファイアであり、前記第１の温度は第２の温度より高く、
前記第１の温度は３００℃程度であり、第２の温度は８０℃程度である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるヘテロ構造を製造する方法の主なステップを示す図である。
【図２】本発明によるヘテロ構造を製造する方法の主なステップを示す図である。
【図３】本発明によるヘテロ構造を製造する方法の主なステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の他の特徴及び利点は、特定の実施形態に関する次の詳細な説明を読めば、明らかになるであろう。この説明では、添付の図面を参照する。
【００１９】
本発明による方法は、本出願の導入部で述べたように、「スマートカット」（登録商標）タイプの方法の従来のステップを繰り返す。
【００２０】
しかし、支持基板から薄層を剥離させる剥離アニールは、特定の方法で行われる。
【００２１】
この剥離アニールは、同時に、
第１の温度をドナー基板に印加し、
第１の温度とは異なる第２の温度をレシーバ基板に印加することを含み、
これらの第１及び第２の温度は、ドナー材料の引張り応力状態を低減させるように選択される。
【００２２】
したがって、シリコンオンサファイア（ＳｏＳ）基板を製造する場合、シリコン基板に印加される温度は、サファイア基板に印加される温度を上回るように選択される。それによって、構造に印加される引張り応力は、従来の技法と比較すると低減され、したがって破断を促進又は可能にする。
【００２３】
さらに、本発明による方法では、組み合わせられた基板のＴＥＣ差に起因する変形がより少なく、破損リスクがより制限されるため、注入された領域において従来の技法の場合より高い温度を印加することが可能である（それによって両方の基板に同じ温度が印加される）。したがって、これにより、この製造方法の工業用の適用を容易にすることが可能である。
【００２４】
さらに、こうして温度がより高いことで、両方の基板間でより大きい結合エネルギーを得ることが可能である。
【００２５】
また補強された結合は、特に基板が分子結合によって組み合わせられた場合、転写層の品質を改善することにも寄与する。
【００２６】
したがって、本発明の方法を適用することによって、従来技術からの技法によって得られることができるものと比較すると、より大きな総転写表面及びこの表面のより規則的な輪郭を得ることが可能である。
【００２７】
これに基づき、以下の例示的な実施形態を適用することができる。
【００２８】
直径３００ｍｍ及び厚さ７２５マイクロメートルのシリコンのドナー基板１（図１参照）が使用される。
【００２９】
同じ直径及び厚さ６７５マイクロメートルのサファイアレシーバ基板３も使用される。
【００３０】
基板１は、基板３上に結合するために、表面１０で酸化され（５０ナノメートルの酸化物の形成）、（たとえばプラズマの活性化によって）洗浄及び準備される。
【００３１】
基板１は、酸化後で結合前に、水素イオン及びヘリウムイオンの共注入にかけられる（図１の矢印２）。共注入は、３〜６．１０１６ａｔ／ｃｍ２のＨ＋及び２．１０１６ａｔ／ｃｍ２程度のＨｅ＋という用量を使用して実行される。ヘリウムがまず注入されることが好ましい。
【００３２】
注入エネルギーは、転写すべき層１２の厚さに応じて、数ｋｅＶ〜２００ｋｅＶの間で選択される。
【００３３】
これにより、脆化領域１１が生じる。
【００３４】
たとえば分子結合によって結合された後、それによって生じる組み合わせ体は、図２に見られるように、薄層１２を剥離するためのアニールにかけられる。このアニールは、
構造が２つの加熱電極間に配置され、シリコン基板側に位置決めされた電極が、サファイア基板側に位置決めされた電極を上回る温度であり、
これらの温度が、シリコン基板の体積全体が３００℃になり、サファイア基板の体積全体が８０℃になるように選択されるという条件で実施される。
【００３５】
サファイア基板の温度は、サファイアからの応力を最小にし、剥離平面内の「プレートレット」の発達を促進するのに有利である。
【００３６】
特定の例では、これらの温度は、ドナー基板をわずかに圧縮応力状態にするように選択することができる。これには、破断の前兆である欠陥の形成を促進するという特定の利点がある。
【００３７】
上述の技術に対する代替手段は、たとえばこの支持体内に液体を循環させることによって、十分な温度にした支持体上にそれぞれの基板を配置することからなる。十分な温度は、室温より低く、又は室温と等しくすることができる。たとえば、支持基板は、液体の循環によって温度制御された支持体上に配置することができ、支持体の温度は、室温より低く、又は室温と等しい。
【００３８】
別法として、ドナー基板上の第１の温度の印加及びレシーバ基板上の第２の温度の印加は、ドナー基板にある温度を単に印加し、一方レシーバ基板に室温だけを印加することに対応することもできる。
【００３９】
先の代替手段を繰り返すことによって、これは、ドナー基板が配置された支持体だけが十分な温度になる場合に対応することができる。いずれにせよ、第１及び第２の温度は、ドナー材料の引張り応力状態を低減させる。
【００４０】
この機器は、基板を支持する２つの工具ホルダを有する結合装置とすることができ、上述のように、ホルダを十分な温度にして接触させることができる。
【００４１】
この場合、アニール及び破断は、装置内においてその場で行うことができる。別法として、破断は、機械的な力を印加することによって（たとえば脆化した領域に横から刃を入れることによって）、その場を離れて行うこともできる。
【００４２】
最後に、研磨、ボンディング界面の安定化アニール、犠牲酸化のステップなど、それによって形成されたＳｏＳ構造を仕上げる従来のステップを適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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