СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ КРЕМНИЙ-НА-САПФИРЕ

1. Способ изготовления структуры кремний-на-сапфире, заключающийся в том, что в подложку из кремния проводят имплантацию ионов с формированием слоя, подвергшегося имплантации, предназначенного для переноса, после чего осуществляют активирующую обработку поверхности, по которой затем проводят сращивание, далее подложки соединяют в пары поверхностями, предназначенными для сращивания, затем выполняют сращивание поверхностей подложки из кремния и подложки сапфира друг с другом и расслоение, осуществляя перенос слоя кремния на подложку сапфира и получая структуру, отличающийся тем, что подложки соединяют в пары, предварительно придав им температуру, соответствующую состояниям их материалов, обусловленных термическим расширением, гарантирующим при соединении в пары и последующих термических воздействиях отсутствие вызывающих разрушение внутренних механических напряжений.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве подложки из кремния используют подложку из монокристаллического кремния или подложку из монокристаллического кремния, содержащую окисный слой, предварительно выращенный на ней.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при имплантации ионов с формированием слоя, подвергшегося имплантации, создают разупрочненную область на требуемом расстоянии от рабочей поверхности подложки из кремния, выделяя, таким образом, отсеченный поверхностный слой кремния заданной толщины, подлежащий переносу на подложку сапфира.
16
17
-2
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что разупрочненную зону в подложке из кремния на требуемом расстоянии от рабочей поверхности создают тем, что проводят имплантацию ионов водорода со значением энергии 20÷200 кэВ и дозы 2,7×10÷1×10 см.
3
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
2
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что активирующую обработку поверхности, по которой проводят сращивание, включающую очистку и гидрофилизацию в отношении подложки из кремния проводят тем, что последовательно осуществляют: гидромеханическую обработку с использованием раствора NH (25%) : HO (30-31%) : НО с соотношением 1:4:60; обработку в плазме O; снова предшествующую гидромеханическую обработку; удаление защитного слоя SiO, если используют подложку из монокристаллического кремния, содержащую окисный слой, который подлежит удалению, в 5%=ном растворе плавиковой кислоты; промывку деионизованной водой; обработку в растворе HCl (37%) : HO (30-31%) : HO с соотношением 1:1:5 при температуре 80°C в течение 10 минут; промывку деионизованной водой; обработку в растворе NH (25%) : HO (30-31%) : HO с соотношением 1:1:5 при температуре 80°С в течение 10 мин; промывку в деионизованной воде.
3
2
2
2
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что активирующую обработку поверхности, по которой проводят сращивание, включающую очистку и гидрофилизацию в отношении подложки из сапфира проводят тем, что последовательно осуществляют: гидромеханическую обработку в изопропиловом спирте, сначала обрабатывают в 100% изопропиловом спирте, затем - в 10%; промывку в деионизованной воде; гидрофилизацию в растворе NH (25%) : HO (30-31%) : HO с соотношением 1:1:5 при комнатной температуре в течение 1 минуты; промывку в деионизованной воде.
-3
2
7. Способ по п.1, или 5, или 6, отличающийся тем, что после активирующей поверхность обработки, заканчивающейся промывкой в деионизованной воде подложек кремния и сапфира, проводят их сушку и удаление избыточных физически адсорбированных веществ с их поверхностей путем центрифугирования с одновременной откачкой из камеры воздуха до достижения давления от 1×10 Па до 2×10 Па включительно.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что подложки соединяют в пары поверхностями, предназначенными для сращивания, предварительно придав им температуру, соответствующую состояниям их материалов, обусловленных термическим расширением, гарантирующим при соединении в пары и последующих термических воздействиях отсутствие вызывающих разрушение внутренних механических напряжений, а именно, от 200 до 400°C включительно, осуществляя постепенно нагрев длительностью до 5÷10 минут включительно.
-3
2
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что сращивание поверхностей подложки из кремния и подложки сапфира друг с другом и расслоение проводят одновременно при температурах от 250 до 460°C, длительностях процедур от 2 минут до 350 часов включительно, в камере с вакуумом от 1×10 Па до 2×10 Па включительно или в сочетании с использованием инертной сухой атмосферы.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что после осуществления переноса слоя кремния на подложку сапфира и получения структуры проводят финальный отжиг пластины сапфира с перенесенным на нее слоем кремния при условиях, в совокупности обеспечивающих увеличение энергии связи на границе раздела, устранение остаточных в результате имплантации газов и дефектов из слоя кремния - в инертной или окислительной атмосфере при температуре от 900°C по 1050°C включительно длительностью от 20 мин до 5 ч включительно.
3
2
2
2
2
2
16
-2
11. Способ по п.1, или 3, или 4, отличающийся тем, что после проведения имплантации ионов с формированием слоя, подвергшегося имплантации, предназначенного для переноса, проводят постимплантационную обработку подложки из кремния, включающую гидромеханическую обработку с использованием раствора NH (25%) : HO (30÷31%) : HO с соотношением 1:4:60, обработку в плазме O, снова предшествующую гидромеханическую обработку, отжиг продолжительностью 4 мин при температуре 450°C в кислородсодержащей атмосфере O, затем осуществляют дополнительную имплантацию ионов гелия на глубину большую или равную толщине слоя, подвергшегося имплантации, предназначенного для переноса, дозой 1×10 см.