特許 6342876 層転写プロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6342876

(24)【登録日】2018年5月25日

(45)【発行日】2018年6月13日

(54)【発明の名称】層転写プロセス

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20180604BHJP

   H01L 27/12 20060101ALI20180604BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/12 B

   H01L21/02 C

【請求項の数】13

【外国語出願】

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-235008(P2015-235008)

(22)【出願日】2015年12月1日

(65)【公開番号】特開2016-111365(P2016-111365A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2017年8月1日

(31)【優先権主張番号】1402800

(32)【優先日】2014年12月4日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】507088071

【氏名又は名称】ソイテック

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ビビアン ルノード

(72)【発明者】

【氏名】モニーク ルコンテ

【審査官】 山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特表2007−507872（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平11−154652（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2004−56143（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有用層（４０）をレシーバー基板 （５０）に転写するためのプロセスであって、前記プロセスは
ａ）キャリア基板（２０）と有用層（４０）の間に配置された中間層（３０）を含むドナー基板（１０）を提供するステップであって、前記中間層（３０）は、第１の温度から軟らかくなるのに適している、ステップ；
ｂ）レシーバー基板（５０）を提供するステップ；
ｃ）前記有用層（４０）および前記中間層（３０）が前記キャリア基板（２０）と前記レシーバー基板（５０）との間に挟まれるように前記レシーバー基板（５０）と前記ドナー基板（１０）を組み立てるステップ；および
ｄ）ステップｃ）後に前記レシーバー基板（５０）と前記ドナー基板（１０）に熱処理を実施するステップであって、前記熱処理は、第１の温度より高い第２の温度で実施する、ステップ
を含み、
前記中間層（３０）には脱ガスしやすい種が除外されていること、および追加の層（６０）が形成され、前記追加の層（６０）が、ステップｄ）で前記中間層（３０）内に拡散し、その中に脆弱ゾーン（３１）を形成するのに適した化学種を含むことを特徴とするプロセス。

【請求項2】

前記有用層（４０）を前記レシーバー基板（５０）に転写するために、前記脆弱ゾーン（３１）に沿って破壊するステップｅ）を実施することを特徴とする請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

前記追加の層（６０）は前記中間層（３０）および前記キャリア基板（２０）との間に挟まれることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。

【請求項4】

前記追加の層（６０）は、ステップａ）の前記有用層（４０）の自由表面上に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。

【請求項5】

前記追加の層（６０）は、前記レシーバー基板（５０）上に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。

【請求項6】

前記有用層（４０）は、前記有用層（４０）の厚さを完全に貫通して伸びたトレンチ（４２）によって分離された複数の領域（４１）を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項7】

前記中間層（３０）は、ガラス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プロセス。

【請求項8】

前記ガラスは、リンケイ酸ガラスおよびホウリンケイ酸ガラスから選択される少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項７に記載のプロセス。

【請求項9】

前記追加の層（６０）に含有されている前記化学種は、水素、窒素、ヘリウムおよびアルゴンから選択される元素の少なくとも１つ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プロセス。

【請求項10】

前記追加の層（６０）は、水素含有二酸化ケイ素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プロセス。

【請求項11】

前記キャリア基板（２０）は、ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素およびサファイアから選択される材料の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項12】

前記有用層（４０）は、ＧａＮおよびＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮから選択される材料の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項13】

前記レシーバー基板（５０）は、ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素およびサファイアからの材料の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有用層をレシーバー基板に転写するためのプロセスに関する。

【背景技術】

【0002】

先行技術から知られており、仏国特許（例えば、特許文献１参照）に記載されている、有用層をレシーバー基板に転写するための１つのプロセスは、
ａ）キャリア基板２と有用層４の間に配置された中間層３を含むドナー基板１を提供するステップであって、中間層３は、第１の温度から軟らかくなるのに適している、ステップ；
ｂ）レシーバー基板５を提供するステップ；
ｃ）レシーバー基板５とドナー基板１を組み立てるステップ；および
ｄ）ステップｃ）後にレシーバー基板５とドナー基板１に熱処理を実施するステップであって、熱処理は、第１の温度より高い第２の温度で実施する、ステップ
を含む。

【0003】

中間層３は、ガラス質材料を含む層であってもよい。

【0004】

中間層３は、一般に、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）およびホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）の群から選択される材料の少なくとも１つを含む。

【0005】

中間層３は、一般にガラス転移温度と呼ばれる、中間層３が軟らかくなり、可塑的変形が可能である、第１の温度によって特徴づけられる。

【0006】

ステップｄ）では、ガラス転移温度より高い第２の温度で実施され、マイクロバブルまたはマイクロキャビティが中間層３内に形成される。

【0007】

ステップｄ）で形成されたマイクロバブルおよびマイクロキャビティは、中間層３に存在する化学種から生じる。化学種は、ステップｄ）で気体に変換される。中間層３および有用層４は、キャリア基板２とレシーバー基板５の間に挟まれているので、気体に変換された化学種は、その後中間層３内にトラップされる。

【0008】

その結果、気体に変換された化学種は、オストワルド熟成機構によって合体し、それにより中間層３が海綿状になり、したがって脆弱ゾーンが形成される。

【0009】

それは、その後、中間層３に対して力を加えて、組立てステップｃ）で形成された構造からキャリア基板２を分離し、このように有用層４をレシーバー基板５に転写するのに十分である。

【0010】

しかしながら、このプロセスは、不十分である。

【0011】

詳細には、ドナー基板１は、組立てステップｃの前に、中間層３に脆弱ゾーンを生成しやすい温度上昇を含む処理ステップを受けることができない。これは、その転写の前に有用層４を分解させる結果を有するであろう。

【0012】

このような熱アニーリングステップは、特に、中間層３を軟化させることによって、有用層４中の既存の応力を緩和させるために実施される。一例として、有用層４は、ＧａＮの層であってもよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】仏国特許発明第２８６０２４９号明細書

【特許文献2】仏国特許発明第２６８１４７２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明の一つの目的は、したがって、有用層４の完全性の維持を可能にするプロセスを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、前述の問題を解決することを目的とし、
ａ）キャリア基板と有用層の間に配置された中間層を含むドナー基板を提供するステップであって、中間層は、第１の温度から軟らかくなるのに適している、ステップ；
ｂ）レシーバー基板を提供するステップ；
ｃ）有用層および中間層がキャリア基板とレシーバー基板の間に挟まれるようにレシーバー基板とドナー基板を組み立てるステップ；ならびに
ｄ）ステップｃ）後にレシーバー基板とドナー基板に熱処理を実施するステップであって、熱処理は、第１の温度より高い第２の温度で実施する、ステップ
を含む、有用層をレシーバー基板に転写するためのプロセスにおいて、
中間層には、脱ガスしやすい種が除外されていること、および追加の層が形成され、前記追加の層が、ステップｄ）で中間層内に拡散し、その中に脆弱ゾーンを形成するのに適した化学種を含むことが注目すべきである、プロセスを提供する。

【0016】

したがって、中間層が脱ガスしやすい種を含まないので、有用層は、ステップａ）で分解されない。

【0017】

その上、脆弱ゾーンの形成は、追加の層の形成によって依然として可能である。

【0018】

さらに、本発明は、先行技術で提案された方法に代わる脆弱な層を形成するための方法を提供する。

【0019】

一実施形態によれば、有用層がレシーバー基板に転写されるように、脆弱ゾーンに沿ってステップｄ）に続いて分離ステップｅ）が実施される。

【0020】

一実施形態によれば、追加の層は、中間層とキャリア基板の間に挟まれている。

【0021】

一実施形態によれば、追加の層は、ステップａ）の有用層の自由表面上に配置される。

【0022】

一実施形態によれば、追加の層は、レシーバー基板上に形成される。

【0023】

一実施形態によれば、有用層は、有用層の厚さを完全に貫通して伸びたトレンチによって分離された複数の領域を含む。

【0024】

これは、有用層が中間層と追加の層の間に挟まれた場合、追加の層に含有されている化学種が中間層に向かって拡散するのを容易にする。

【0025】

一実施形態によれば、中間層は、ガラスを含む。

【0026】

一実施形態によれば、ガラスは、リンケイ酸ガラスおよびホウリンケイ酸ガラスから選択される少なくとも１つの材料を含む。

【0027】

一実施形態によれば、追加の層に含有されている化学種は、水素、窒素、ヘリウムおよびアルゴンから選択される元素の少なくとも１つを含む。

【0028】

一実施形態によれば、追加の層は、水素含有二酸化ケイ素である。

【0029】

一実施形態によれば、キャリア基板は、ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素およびサファイアから選択される材料の少なくとも１つを含む。

【0030】

一実施形態によれば、有用層は、ＧａＮおよびＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮから選択される材料の少なくとも１つを含む。

【0031】

一実施形態によれば、レシーバー基板は、ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素およびサファイアからの材料の少なくとも１つを含む。

【0032】

本発明は、添付図を参照して示される、本発明の１つの特定の、かつ非限定的な実施形態の以下の説明に照らしてよりよく理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の一実施形態に基づいたドナー基板の概略断面図である。

【図2a】本発明の一実施形態に基づいたドナー基板の概略図である。

【図2b】本発明の一実施形態に基づいたドナー基板の概略図である。

【図2c】本発明の一実施形態に基づいたドナー基板の概略図である。

【図3a】本発明の種々の実施形態に基づいた概略断面図である。

【図3b】本発明の種々の実施形態に基づいた概略断面図である。

【図3c】本発明の種々の実施形態に基づいた概略断面図である。

【図3d】本発明の種々の実施形態に基づいた概略断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に基づいた組立てステップの概略図である。

【図5】本発明の一実施形態に基づいた熱処理ステップｄ）の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

実装形態の種々の方法の場合、説明の簡略化のため、同一の、または同じ機能を提供する要素には同じ参照符号を使用する。

【0035】

ステップａ）は、ドナー基板１０を提供することにある。

【0036】

図１に示すドナー基板１０は、その裏面からその表面まで、キャリア基板２０、中間層３０および有用層４０を含んでもよい。

【0037】

キャリア基板２０は、ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素およびサファイアから選択される材料の少なくとも１つを含んでもよい。

【0038】

中間層３０は、第１の温度より高い温度まで加熱された場合に、可塑的に変形するのに適した層である。

【0039】

「塑性変形」という表現は、中間層３０を軟らかくし、クリープしやすくする変形を表すことが理解されている。

【0040】

中間層３０は、その後、そのガラス転移温度とも呼ばれている第１の温度でガラス転移を起こしうるガラスであってもよい。

【0041】

「ガラス」という用語は、ガラス転移温度より低い任意の温度で固体状態のままであり、その粘度がガラス転移温度より高い任意の温度で徐々に減少する材料を表すことが理解されている。

【0042】

中間層３０は、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）およびホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）から選択される少なくとも１つの材料を含んでもよい。

【0043】

第１の温度は、３００および１０００℃の間に含まれてもよく、通常６００℃である。

【0044】

ドナー基板１０の製造中、中間層３０は、プラズマ促進化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）技術によって、キャリア基板２０上に形成することができる。

【0045】

例えば、中間層３０は、例えば、前駆体のオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を伴う、ＰＥＣＶＤ法によって形成されたホウリンケイ酸ガラスを含んでもよい。蒸着温度は、４００℃であってもよい。

【0046】

したがって、中間層３０の厚さは、２００ｎｍおよび５μｍの間に含まれてもよく、例えば１μｍである。

【0047】

その上、第１の温度は、３００および１０００℃の間に含まれてもよい。

【0048】

好ましくは、中間層３０は、形成後に脱ガスしやすい種が除外されている。

【0049】

しかしながら、その形成中に、中間層３０は、脱ガスしやすい種を含有してもよい。

【0050】

したがって、ドナー基板１０の製造中、中間層３０は、中間層３０を緻密化させるために、温度上昇を含む緻密化させる熱処理を受けてもよい。

【0051】

中間層３０の熱処理は、後者が脱ガスしやすい種を含有する場合、特に有利である。

【0052】

これは、特にリンケイ酸またはホウリンケイ酸ガラスについての場合である。

【0053】

脱ガスしやすい種は、通常、中間層３０の蒸着反応から生じる副生成物である。

【0054】

中間層３０の蒸着反応の副生成物は、アルキル基および水を含んでもよい。

【0055】

したがって、緻密化させる熱処理が実施された後、中間層３０は、脱ガスしやすい種が除外されている。中間層３０は、それにもかかわらず、第１の温度より高い温度まで加熱したときに可塑的に変形する能力を維持している。

【0056】

緻密化させる熱処理は、６００℃および９００℃の間に含まれる温度で６０分から３００分間実施してもよい。

【0057】

ホウリンケイ酸ガラスを含む中間層３０では、緻密化させる処理は、酸素および／または水蒸気雰囲気下において８５０℃の温度で６０分間実施してもよい。

【0058】

有用層４０は、転写プロセスによって中間層３０上に形成することができる。

【0059】

例えば、有用層４０は、ＳＭＡＲＴ ＣＵＴ（商標）プロセスによって形成することができる。この点について、当業者は、文献（例えば、特許文献２参照）を参照してもよい。

【0060】

有用層４０を転写するプロセス中、温度上昇を含む処理、例えば前述の文献で提案されているようなボンディング界面を強化するステップにしばしば頼る。

【0061】

このようなステップ中の中間層３０における脱ガスしやすい種の不在は、有用層４０の分解または劣化の回避を可能にする。

【0062】

有用層４０は、歪み層であってもよく、例えば、引っ張り歪みまたは圧縮歪み層であってもよい。これは、特に、有用層４０がＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮを含む場合の事例である。

【0063】

具体的には、合金Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮは、一般に、ＧａＮ基板上のエピタキシャル成長によって得られ、したがって歪んでいる。

【0064】

したがって、有用層４０を形成するためにＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮを含む層を中間層３０に転写する間、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ内の歪みは維持されている。

【0065】

有用層４０が歪んでいる場合、歪みは、第１の温度より高い温度で熱処理を実施することによって緩和することができる。熱処理は、中間層３０のクリープを可能にする。

【0066】

中間層３０は、脱ガスしやすい種が除外されているので、仏国特許（例えば、特許文献１参照。）で観察されるようなマイクロバブルまたはマイクロキャビティは形成されない。その結果、第１の温度より高い温度での熱処理中の有用層４０の分解または劣化の危険がない。

【0067】

有用層４０は、有用層４０の厚さを完全に貫通するトレンチ４２によって分離された複数の領域４１を含んでもよい。

【0068】

トレンチ４２は、当業者に既知の技術を用いて有用層４０をエッチングすることによって作ることができる。

【0069】

したがって、図２ａおよび２ｂは、それぞれ断面および上から有用層４０の複数の領域４１を示している。

【0070】

領域４１は、任意の形状であってもよく、例えば辺長が１００から２０００μｍの四角であってもよい。

【0071】

本発明に基づくプロセスのステップｂ）は、レシーバー基板５０を提供することにある。

【0072】

レシーバー基板５０は、ケイ素、ゲルマニウム、炭化ケイ素およびサファイアから選択される材料の少なくとも１つを含んでもよい。

【0073】

転写プロセスは、追加の層６０を形成することも含む。

【0074】

追加の層６０は、第１の温度より高い第２の温度で実施される熱処理中に中間層３０内に拡散するのに適した化学種を含む。

【0075】

追加の層６０は、キャリア基板２０と中間層３０の間（図３ａ）、または中間層３０と有用層４０の間（図３ｂ）、または有用層４０の自由表面上（図３ｃ）、またはさらにはレシーバー基板５０上（図３ｄ）に配置してもよい。

【0076】

追加の層６０に含有されている化学種は、水素、窒素、ヘリウム、アルゴンおよび酸素から選択される元素の少なくとも１つを含んでもよい。

【0077】

追加の層６０は、ＯＨもしくはＨイオンまたは水の分子Ｈ_２Ｏの形態で水素を含有している二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含んでもよいが、ＣＨ_３ＯＨまたはＣＨ_３ＣＨ_２ＯＨなどの炭素を含有する副生成物も含んでもよい。

【0078】

追加の層６０は、プラズマ促進化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）技術によって形成することができる。追加の層６０の形成に使用した前駆体は、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）または酸素（Ｏ_２）の流れ中に希釈されたシラン（ＳｉＨ_４）を含んでいてもよい。追加の層６０は、２００℃および５００℃の間に含まれている温度、例えば３００℃で蒸着される。

【0079】

追加の層６０は、層がキャリア基板２０と中間層３０の間、または中間層３０と有用層４０の間に挟まれている場合、ドナー基板１０の製造中に生成することができる。

【0080】

追加の層６０は、有用層４０の自由表面上に形成することもできる。

【0081】

図２ｃに示されているように、トレンチ４２が、有用層４０の厚さを貫通させて形成された場合、追加の層６０は、該トレンチも満たす。

【0082】

転写プロセスのステップｃ）は、図４に示されているように、ドナー基板１０とレシーバー基板５０を組み立てることにある。

【0083】

組立ては、有用層４０、中間層３０および追加の層６０がキャリア基板２０とレシーバー基板５０の間に挟まれるように実施する。

【0084】

ステップｃ）は、ダイレクトボンディングステップを含んでいてもよい。

【0085】

ステップｄ）は、第１の温度（またはガラス転移温度）より高い第２の温度で実施される熱処理を含む。

【0086】

ステップｄ）では、中間層３０は軟化する。言い換えれば、中間層３０は軟らかくなる。その上、追加の層６０に含有されている化学種は、フィック拡散によって追加の層６０から中間層３０に向かって拡散する。中間層３０は軟らかいので、その後マイクロバブルまたはマイクロキャビティが中間層３０内で形成され得る。したがって、マイクロバブルおよび／またはマイクロキャビティは、中間層３０を弱め、このように中間層３０の全範囲にわたって脆弱ゾーン３１を形成する（図５）。

【0087】

追加の層６０が有用層４０の自由表面上に形成された場合、追加の層６０に含有されている化学種は、まず有用層４０を通って拡散し、その後中間層３０内に拡散する。

【0088】

トレンチが有用層４０の厚さを貫通させて形成された場合、追加の層６０に含有されている化学種も、トレンチを通過して中間層３０に到達する。

【0089】

熱処理は、７００℃および１１００℃の間に含まれている温度、例えば８００℃で実施してもよい。

【0090】

レシーバー基板５０の存在は、脆弱ゾーン３１を形成するステップｄ）において構造を強化する。

【0091】

有用層４０をレシーバー基板５０に転写するために、脆弱ゾーン３１に沿って中間層３０の破壊を含む追加のステップｅ）を実施してもよい。

【0092】

破壊は、組立品（ａｓｓｅｍｂｌｙ）に力を加えることによって、例えば組立品の界面でブレードを挿入することによって、達成することができる。

【0093】

したがって、本発明によれば、追加の層６０に最初に含有されている化学種を注入することによって、中間層３０内に脆弱ゾーン３１を形成することが可能である。本発明に基づいて中間層３０内に脆弱ゾーン３１を形成することは、レシーバー基板５０に転写するための有用層４０の分解を防止する。

【0094】

本発明は、第１の基板から第２の基板に極性を有する有用層４０を転写する問題の場合に、特に有利である。

【符号の説明】

【0095】

１０ ドナー基板
２０ キャリア基板
３０ 中間層
３１ 脆弱ゾーン
４０ 有用層
４１ 領域
４２ トレンチ
５０ レシーバー基板
６０ 追加の層

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図3d】

【図4】

【図5】