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特表2024-533618多結晶ＳｉＣから作られているキャリア基板に単結晶ＳｉＣから作られている薄層を備える複合構造体を製作するためのプロセス
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-12
(54)【発明の名称】多結晶ＳｉＣから作られているキャリア基板に単結晶ＳｉＣから作られている薄層を備える複合構造体を製作するためのプロセス
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20240905BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 C
H01L21/02 B
H01L21/205
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024517439
(86)(22)【出願日】2022-09-13
(85)【翻訳文提出日】2024-05-17
(86)【国際出願番号】 FR2022051717
(87)【国際公開番号】W WO2023052704
(87)【国際公開日】2023-04-06
(31)【優先権主張番号】2110273
(32)【優先日】2021-09-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】598054968
【氏名又は名称】ソイテック
【氏名又は名称原語表記】Ｓｏｉｔｅｃ
【住所又は居所原語表記】Ｐａｒｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｑｕｅ ｄｅｓ ｆｏｎｔａｉｎｅｓ ｃｈｅｍｉｎ Ｄｅｓ Ｆｒａｎｑｕｅｓ ３８１９０ Ｂｅｒｎｉｎ， Ｆｒａｎｃｅ
(74)【代理人】
【識別番号】100107456
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 成人
(74)【代理人】
【識別番号】100162352
【弁理士】
【氏名又は名称】酒巻 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123995
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅一
(72)【発明者】
【氏名】アリベール， フレデリック
(72)【発明者】
【氏名】ギオ， エリック
【テーマコード（参考）】
5F045
【Ｆターム（参考）】
5F045AA03
5F045AB06
5F045AD12
5F045AD14
5F045AD15
5F045AD16
5F045AD17
5F045AD18
5F045DA52
5F045DA59
(57)【要約】
本発明は、多結晶炭化ケイ素（ｐ－ＳｉＣ）のキャリア基板に配置された、単結晶炭化ケイ素（ｃ－ＳｉＣ）の薄層を備える複合構造体を製作するためのプロセスに関し、プロセスは、ａ）ｃ－ＳｉＣの初期基板を用意するステップと、ｂ）初期基板の前面にｐ－ＳｉＣの第１の層を形成する第１のステップと、ｃ）初期基板に埋め込み脆性平面を形成するステップと、ｄ）第１の層に非晶質及び／又は多結晶ＳｉＣの第２の層を形成するための、９００℃より低い温度での堆積の第２のステップであって、第２の層は、１０μｍ以上の厚さ、及び１０１９／ｃｍ３より高い、第１の層と同じタイプのドーパントの濃度を有する、ステップと、ｅ）第２の層にｐ－ＳｉＣの第３の層を形成するための、１０００℃より高い温度での堆積の第３のステップであって、第１～第３の層がキャリア基板を形成し、埋め込み脆性平面に沿った分離が発生する、ステップとを含む。
【選択図】 図２ｅ
【選択図】 図２ｅ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
多結晶炭化ケイ素から作られているキャリア基板（２０）に配置された、単結晶炭化ケイ素から作られている薄層（１０）を備える複合構造体（１）を製作するためのプロセスであって、ａ）単結晶炭化ケイ素から作られている初期基板（１１）を用意するステップと、
ｂ）前記初期基板（１１）の前面（１１ａ）に多結晶炭化ケイ素から作られている第１の層（２１）を形成するための、１１００℃よりも高い温度での堆積の第１のステップであって、前記第１の層（２１）は、１μｍ未満の厚さ、及び１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度を有する、堆積の第１のステップと、
ｃ）前記初期基板（１１）に埋め込み脆性平面（１２）を形成するための、前記第１の層（２１）を通した、軽元素種のイオン注入のステップであって、前記埋め込み脆性平面（１２）と前記初期基板（１１）の前記前面との間に前記薄層（１０）を画成する、イオン注入のステップと、
ｄ）前記第１の層（２１）に非晶質及び／又は多結晶炭化ケイ素から作られている第２の層（２２）を形成するための、９００℃よりも低い温度での堆積の第２のステップであって、前記第２の層（２２）は、１０μｍ以上の厚さ、及び１０１９／ｃｍ３よりも高い、前記第１の層（２１）と同じタイプのドーパントの濃度を有する、堆積の第２のステップと、
ｅ）前記第２の層（２２）に多結晶炭化ケイ素から作られている第３の層（２３）を形成するための、１０００℃よりも高い温度での堆積の第３のステップであって、前記第１の層（２１）、第２の層（２２）、及び第３の層（２３）は、前記キャリア基板（２０）を形成し、前記第３の堆積ステップで、埋め込み脆性平面（１２）に沿った分離が発生する、堆積の第３のステップと、
を含む、プロセス。
【請求項2】
前記第１の堆積ステップ及び前記第３の堆積ステップは、１１００℃～１６００℃、好ましくは１２００℃～１６００℃、より好ましくは１２００℃～１４００℃の温度で化学気相成長によって実行される、請求項１に記載の製作プロセス。
【請求項3】
前記第１の層（２１）が、５×１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度を有する、請求項１又は２に記載の製作プロセス。
【請求項4】
前記第１の堆積ステップの終わりに、前記第１の層（２１）は、５０ｎｍ～５００ｎｍ、さらには５０ｎｍ～２００ｎｍの厚さを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の製作プロセス。
【請求項5】
前記第１の堆積ステップの前に、前記初期基板（１１）の前面の少なくとも１つの脱酸素を含む、前記初期基板（１１）の前処理のステップを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の製作プロセス。
【請求項6】
ステップｂ）の前に、電気伝導を促進することを目的として、前記初期基板（１１）の前記前面への中間層の形成のステップａ’）を含み、次いでステップｂ）で前記第１の層（２１）が、前記中間層に形成される、請求項１～５のいずれか一項に記載の製作プロセス。
【請求項7】
前記中間層が、シリコンから作られている、請求項６に記載の製作プロセス。
【請求項8】
ステップｅ）で形成される前記第３の層（２３）が、１００μｍ以上の厚さと、少なくとも前記第３の層（２３）の厚さの最初の１００ミクロンにおいて、１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度とを有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の製作プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マイクロエレクトロニクス構成要素のための半導体の分野に関する。本発明は特に、多結晶炭化ケイ素から作られているキャリア基板に単結晶炭化ケイ素から作られている薄層を備える複合構造体を製作するためのプロセスに関し、複合構造体は、薄層とキャリア基板との間を垂直に電気を導通する。
【背景技術】
【0002】
単結晶炭化ケイ素に基づくパワーデバイス及び集積化電源システムは、それらの従来のシリコンの等価なものと比べて、ずっと高い電力密度を管理することができ、そうするためにより小さなサイズの活性領域を用いる。ＳｉＣのパワーデバイスのサイズをさらに制限するために、横方向構成要素ではなく垂直構成要素を製作することが有利となる。そうするために、ＳｉＣ構造体の前面に配置された電極と、後面に配置された電極との間の、垂直電気伝導が前記構造体によって可能にされなければならない。
【0003】
マイクロエレクトロニクス産業を対象とする単結晶ＳｉＣ基板は、依然として高価で、大量生産が難しく、より安価なキャリア基板の単結晶ＳｉＣから作られている薄層を通常備える、複合構造体を製造するために、薄層移転解決策を使用することが有利である。１つのよく知られている薄層移転解決策は、軽いイオンの注入及び直接ボンディングに基づく、スマートカット（Ｓｍａｒｔ Ｃｕｔ）（商標）プロセスである。このようなプロセスは、例えば、単結晶ＳｉＣ（ｃ－ＳｉＣ）から作られている薄層を備えた、複合構造体を製作することを可能にし、単結晶ＳｉＣ（ｃ－ＳｉＣ）から作られている薄層は、多結晶ＳｉＣ（ｐ－ＳｉＣ）から作られているキャリア基板と直接接触にある、ｃ－ＳｉＣから作られているドナー基板から分裂され、垂直電気伝導を可能にする。それでも、２つのｃ－ＳｉＣ及びｐ－ＳｉＣ基板の間の良好な直接ボンディングを、分子付着によって達成することは依然として難しく、なぜなら前記基板の表面仕上げ及び粗さの管理は複雑であり、及びｃ－ＳｉＣ及びｐ－ＳｉＣは異なるポリタイプを有する傾向があるからである。
【0004】
このプロセスに由来する様々な方法も、従来技術において知られている。例えば、Ｆ． Ｍｕら（ＥＣＳ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ， ８６ （５） ３－２１， ２０１８）は、アルゴンによる衝撃によって結合されるようになる、表面の活性化の後の、直接ボンディング（ＳＡＢ：「表面活性化ボンディング」）を実施しており、ボンディングの前のこのような処理は、非常に高い密度のダングリングボンドを生成し、これは接合部での共有結合の形成、したがって高いボンディングエネルギーを促進する。それでも、この方法は、単結晶ＳｉＣから作られているドナー基板の表面に、非晶質層を生成するという欠点を有し、これは、ｃ－ＳｉＣから作られている薄層と、ｐ－ＳｉＣから作られているキャリア基板との間の、垂直電気伝導に好ましくない影響を与える。
【0005】
この問題を解く解決策が提案されており、特に文献欧州特許第３１６８８６２号では、非晶質層の電気的特性を回復するために、前記非晶質層内へのドーパント元素種の注入が用いられる。この手法の欠点は、手法の複雑さ、したがって手法のコストである。
【0006】
さらに、文献国際公開第２０２１／０１９１３７号が知られており、この文献は、多結晶炭化ケイ素から作られているキャリア基板に配置された、単結晶炭化ケイ素から作られている薄層を備える、複合構造体を製作するためのプロセスを述べており、プロセスは、
単結晶炭化ケイ素から作られている初期基板を用意するステップと、
初期基板の、多結晶炭化ケイ素から作られている中間層を形成するための、１０００℃よりも高い温度での堆積の第１のステップであって、中間層は、１．５ミクロン以上の厚さを有する、第１のステップと、
初期基板に埋め込み脆性平面を形成するための、中間層を通した、軽元素種のイオン注入のステップであって、前記埋め込み脆性平面と、中間層との間に、薄層を画成する、イオン注入のステップと、
中間層に多結晶炭化ケイ素から作られている追加の層を形成するための、１０００℃よりも高い温度での堆積の第２のステップであって、前記中間層と、追加の層は、キャリア基板を形成する、堆積の第２のステップとを含む。第２の堆積ステップで、埋め込み脆性平面に沿った分離が発生し、複合構造体の取得に繋がる。
単結晶炭化ケイ素から作られている初期基板を用意するステップと、
初期基板の、多結晶炭化ケイ素から作られている中間層を形成するための、１０００℃よりも高い温度での堆積の第１のステップであって、中間層は、１．５ミクロン以上の厚さを有する、第１のステップと、
初期基板に埋め込み脆性平面を形成するための、中間層を通した、軽元素種のイオン注入のステップであって、前記埋め込み脆性平面と、中間層との間に、薄層を画成する、イオン注入のステップと、
中間層に多結晶炭化ケイ素から作られている追加の層を形成するための、１０００℃よりも高い温度での堆積の第２のステップであって、前記中間層と、追加の層は、キャリア基板を形成する、堆積の第２のステップとを含む。第２の堆積ステップで、埋め込み脆性平面に沿った分離が発生し、複合構造体の取得に繋がる。
【0007】
しかし、ｐ－ＳｉＣから作られている、厚い中間層を通したイオン注入は、標準とは離れた、注入ドース及びエネルギーが関わるので、比較的複雑で、高価なままとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、従来技術のものに対する代替的解決策に関し、上述の欠点のすべて又はいくつかを克服することを目標とする。本発明は特に、ｐ－ＳｉＣから作られているキャリア基板に配置された、ｃ－ＳｉＣから作られている薄層を備える、複合構造体を製作するためのプロセスに関し、複合構造体は、薄層とキャリア基板との間を垂直に、電気を非常に良く導通する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、多結晶炭化ケイ素から作られているキャリア基板に配置された、単結晶炭化ケイ素から作られている薄層を備える、複合構造体を製作するためのプロセスに関し、プロセスは、
ａ）単結晶炭化ケイ素から作られている初期基板を用意するステップと、
ｂ）初期基板の前面に多結晶炭化ケイ素から作られている第１の層を形成するための、１１００℃よりも高い温度での堆積の第１のステップであって、第１の層は、１μｍ未満の厚さ、及び１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度を有する、堆積の第１のステップと、
ｃ）初期基板に埋め込み脆性平面を形成するための、第１の層を通した、軽元素種のイオン注入のステップであって、前記埋め込み脆性平面と、初期基板の前面との間に、薄層を画成する、イオン注入のステップと、
ｄ）第１の層に非晶質及び／又は多結晶炭化ケイ素から作られている第２の層を形成するための、９００℃よりも低い温度での堆積の第２のステップであって、第２の層は、１０μｍ以上の厚さ、及び１０１９／ｃｍ３よりも高い、第１の層と同じタイプのドーパントの濃度を有する、堆積の第２のステップと、
ｅ）第２の層に多結晶炭化ケイ素から作られている第３の層を形成するための、１０００℃よりも高い温度での堆積の第３のステップであって、第１の層、第２の層、及び第３の層は、キャリア基板を形成し、第３の堆積ステップで、埋め込み脆性平面に沿った分離が発生する、堆積の第３のステップと
を含む。
ａ）単結晶炭化ケイ素から作られている初期基板を用意するステップと、
ｂ）初期基板の前面に多結晶炭化ケイ素から作られている第１の層を形成するための、１１００℃よりも高い温度での堆積の第１のステップであって、第１の層は、１μｍ未満の厚さ、及び１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度を有する、堆積の第１のステップと、
ｃ）初期基板に埋め込み脆性平面を形成するための、第１の層を通した、軽元素種のイオン注入のステップであって、前記埋め込み脆性平面と、初期基板の前面との間に、薄層を画成する、イオン注入のステップと、
ｄ）第１の層に非晶質及び／又は多結晶炭化ケイ素から作られている第２の層を形成するための、９００℃よりも低い温度での堆積の第２のステップであって、第２の層は、１０μｍ以上の厚さ、及び１０１９／ｃｍ３よりも高い、第１の層と同じタイプのドーパントの濃度を有する、堆積の第２のステップと、
ｅ）第２の層に多結晶炭化ケイ素から作られている第３の層を形成するための、１０００℃よりも高い温度での堆積の第３のステップであって、第１の層、第２の層、及び第３の層は、キャリア基板を形成し、第３の堆積ステップで、埋め込み脆性平面に沿った分離が発生する、堆積の第３のステップと
を含む。
【0010】
個別に又は任意の技術的に可能な組み合わせで適用可能な、本発明の他の有利な及び非限定的な特徴によれば、
第１の堆積ステップ及び第３の堆積ステップは、１１００℃～１６００℃、好ましくは１２００℃～１６００℃、より好ましくは１２００℃～１４００℃の温度で化学気相成長によって実行され、
第１の層は、５×１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度を有し、
第１の堆積ステップの終わりに、第１の層は、５０ｎｍ～５００ｎｍ、さらには５０ｎｍ～２００ｎｍの厚さを有し、
製作プロセスは、第１の堆積ステップの前に、前記初期基板の前面の少なくとも１つの脱酸素を含む、初期基板の前処理のステップを含み、
製作プロセスは、ステップｂ）の前に、電気伝導を促進することを目的として、初期基板の前面への中間層の形成のステップａ’）を含み、次いでステップｂ）で第１の層が、前記中間層に形成され、
中間層は、シリコンから作られており、
ステップｅ）で形成される第３の層は、１００μｍ以上の厚さと、少なくとも第３の層の厚さの最初の１００ミクロンにおいて、１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度とを有する。
第１の堆積ステップ及び第３の堆積ステップは、１１００℃～１６００℃、好ましくは１２００℃～１６００℃、より好ましくは１２００℃～１４００℃の温度で化学気相成長によって実行され、
第１の層は、５×１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度を有し、
第１の堆積ステップの終わりに、第１の層は、５０ｎｍ～５００ｎｍ、さらには５０ｎｍ～２００ｎｍの厚さを有し、
製作プロセスは、第１の堆積ステップの前に、前記初期基板の前面の少なくとも１つの脱酸素を含む、初期基板の前処理のステップを含み、
製作プロセスは、ステップｂ）の前に、電気伝導を促進することを目的として、初期基板の前面への中間層の形成のステップａ’）を含み、次いでステップｂ）で第１の層が、前記中間層に形成され、
中間層は、シリコンから作られており、
ステップｅ）で形成される第３の層は、１００μｍ以上の厚さと、少なくとも第３の層の厚さの最初の１００ミクロンにおいて、１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度とを有する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の図を参照して、以下の本発明の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。
【図1】本発明による製作プロセスを用いて製造される複合構造体を示す図である。
【図2a】本発明による製作プロセスのステップを示す図である。
【図2b】本発明による製作プロセスのステップを示す図である。
【図2c】本発明による製作プロセスのステップを示す図である。
【図2d】本発明による製作プロセスのステップを示す図である。
【図2f】本発明による製作プロセスのステップを示す図である。
【0012】
図は、読みやすさのために、原寸に比例して描かれていない概略表示である。特に、ｚ軸線に沿った層の厚さは、ｘ軸線及びｙ軸線に沿った横方向寸法に関して、原寸に比例して描かれてなく、互いに対する層の相対厚さは、図では順守されない。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、多結晶炭化ケイ素から作られているキャリア基板２０に配置された、単結晶炭化ケイ素から作られている薄層１０を備える、複合構造体１を製作するためのプロセスに関する（図１）。
【0014】
プロセスは、最初に、単結晶炭化ケイ素（ｃ－ＳｉＣ）から作られている初期基板１１を用意するステップａ）を含む（図２ａ）。
【0015】
初期基板１１は、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、さらには３００ｍｍの直径と、通常３００～８００ミクロンの厚さとを有するウェハの形をとることが好ましい。これは、前面１１ａと、後面１１ｂとを有する。前面１１ａの表面粗さは、２０μｍ×２０μｍのスキャンでの原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）による測定に従って、１ｎｍ Ｒａ（平均粗さ）よりも低くなるように選択されることが有利である。
【0016】
本発明のプロセスの終わりに、初期基板１１から、複合構造体１の薄いｃ－ＳｉＣ層１０が形成されるようになり、したがって、初期基板１１の結晶方位、結晶品質、及びドーピングレベルは、薄層１０に製造されるようになる垂直構成要素の必要とされる仕様を満たすように選択される。例えば、初期ｃ－ＳｉＣ基板１１は、４Ｈ又は６Ｈポリタイプであり、結晶軸線＜１１－２０＞±０．５°に対して、約４．０°のオフカット角度と、５／ｃｍ２以下、さらには１／ｃｍ２未満のマイクロパイプ密度とを有する。ｎ型にドープされ（窒素によって）、０．０１５Ω．ｃｍ～０．０３０Ω．ｃｍの比抵抗を有することが好ましい。低密度の基底面転位（ＢＤＰ）と、通常１５００／ｃｍ２以下のＢＰＤの密度とを有する、初期基板１１が、場合により選択されることが有利になり、これらの欠陥に対する目標とする構成要素の感度に依存する。
【0017】
代替として、初期基板１１は、初期基板１１の前面１１ａに表面層を備えることができ、表面層は、例えばエピタキシによって製造され、本発明のプロセスの終わりに前記表面層から形成されるようになる、将来の薄層１０のために必要な特性を有する。
【0018】
次いでプロセスは、初期基板１１の前面１１ａに、多結晶炭化ケイ素（ｐ－ＳｉＣ）から作られている第１の層２１を形成するための、第１の堆積ステップと呼ばれるステップｂ）を含む（図２ｂ）。本説明の関連において、第１の層２１は、初期基板１１の前面１１ａに直接形成され得、又は間接的に、すなわち次いで初期基板１１と第１の層２１との間に挿入されることになる中間層を通じて形成され得ることが留意される。このような中間層が関わる変形形態は、以下で述べられる。
【0019】
第１の層２１は、１μｍ未満の厚さを有する。この第１の層２１の厚さは、５００ｎｍ以下であり、通常５０ｎｍ～２００ｎｍであることが有利である。
【0020】
第１の層２１はさらに、１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度を有する。通常、ドーパントは、将来の薄層１０のドーパントと同じタイプであること、及びしたがって、この場合は初期基板１１のドーパントと同じタイプであることが望ましく、電力用途を対象とする複合ＳｉＣ構造体では、ドーパントは最もしばしば、ｎ型（窒素によるドーピング）であるように選択される。第１の層２１のドーピング濃度は、１０１９／ｃｍ３～数１０２１／ｃｍ３の間で選択される。特に、ドーパント濃度は、５×１０１９／ｃｍ３以上、例えば３×１０２０／ｃｍ３以上、とりわけ、４×１０２０／ｃｍ３～６×１０２０／ｃｍ３である。多結晶炭化ケイ素を、このようなレベルまでドーピングすることは、薄層１０（これはその後に初期基板１１から移転されるようになる）と、キャリア基板２０（これは、とりわけ、第１の層２１を含む）との間の、良好な電気伝導を得ることを促進するようになる。
【0021】
ステップｂ）のｐ－ＳｉＣ堆積は、１１００℃よりも高い温度で実行される。化学気相成長（ＣＶＤ）技法、例えば塩素含有前駆体に基づくものを用い、１１００℃～１６００℃の温度で実行されることが有利である。堆積温度は、１２００℃～１６００℃、とりわけ１２００℃～１４００℃であることが、より一層有利である。第１の堆積のパラメータは、第１の層２１が、高度にドープされることとポリタイプ（３Ｃが有利である）の観点での均一性とによる良好な導電率は別として、高い熱伝導率（通常、２００Ｗ．ｍ－１．Ｋ－１以上）と、将来の薄層１０と同様な熱膨張係数（室温で通常、３．８Ｅ－６／Ｋ～４．２Ｅ－６／Ｋ）を有するように決定される。
【0022】
第１の堆積ステップｂ）は、高い温度、さらには非常に高い温度で実行されるので、良好な品質で、低い応力レベルを有し、目標とする電気的、熱的、及び機械的特性に適合した構造的特性を有する、ＳｉＣ多結晶の形成を促進する。
【0023】
例として、場合により、第１の層２１は、１１１方位及び１～１０μｍの平均サイズの３Ｃ ＳｉＣ粒子を備え、約５×１０２０／ｃｍ３のｎ型ドーパントの濃度（約２ｍΩ．ｃｍの比抵抗と等価）を有するようになる。
【0024】
製作プロセスは、ステップｂ）の前に、初期基板１１の前面１１ａの脱酸素の少なくとも１つのシーケンスを含む、前記初期基板１１の前処理のステップを含むことが有利である。このシーケンスは、例えば場合により、フッ化水素酸（ＨＦ）の浴槽への浸漬、ＨＦ蒸気への露出、さらにはｐ－ＳｉＣの第１の堆積の予備段階での水素のもとでのアニールが関わるようになる。前処理ステップはまた、初期基板１１の面１１ａ、１１ｂに潜在的に存在する金属又は有機物の、粒子状汚染物質のすべて又は一部を除去するための、クリーニングシーケンスを含み得る。
【0025】
１つの変形形態によれば、プロセスは、ステップｂ）の前に、電気伝導を促進することを目的として、初期基板１１の前面１１ａへの中間層の形成のステップａ’）を含むことができ、次いで第１の層２１が、ステップｂ）で前記中間層に形成される。
【0026】
このような中間層は、例えば、非晶質シリコン又はポリシリコンから作られることができ、任意選択で初期基板１１と同じタイプで高度にドープされ得る。第１の層２１と初期基板１１との間に、良好な電気的接触を形成することができる、チタン、ニッケル、アルミニウム、モリブデン、ニオブ、タンタル、コバルト、又は銅など、他の材料も想定され得る。中間層の厚さは、通常２０ｎｍ未満、さらには１０ｎｍ未満に小さく保たれる。
【0027】
全体的な説明に戻ると、本発明による製作プロセスは、第１の層２１を通して、初期基板１１の所与の深さへの、軽元素種のイオン注入のステップｃ）をさらに含む。この注入は、初期基板１１に、埋め込み脆性平面１２を作り出す（図２ｃ）。
【0028】
注入される軽元素種は、水素、ヘリウム、又は同時注入されるこれら２つの元素種であることが好ましい。よく知られているように（スマートカット（商標）プロセスを参照されたい）、これらの軽元素種は、所与の深さの周りに、第１の層２１の自由表面に並行な、すなわち図の平面（ｘ，ｙ）に並行な、薄層に分散された微小空洞を形成するようになる。この薄層は、簡略にするために、埋め込み脆性平面と呼ばれる。
【0029】
埋め込み脆性平面１２は、初期基板１１の前面により、将来の薄層１０を画成する。軽元素種の注入のエネルギーは、それらが第１の層２１を通過し、初期基板１１の所与の深さに到達するように選択され、前記深さは、薄層１０に対する目標とされる厚さに対応する。これは、第１の層２１の小さな厚さのために、従来の注入エネルギー範囲内に留まる。
【0030】
通常、水素イオンは、５０ｎｍ～１μｍの第１の層２１を通過し、約１００～１５００ｎｍの薄層１０を画成するように、５０ｋｅＶ～２１０ｋｅＶのエネルギーで、及び５Ｅ１６／ｃｍ２～１Ｅ１７／ｃｍ２のドースにおいて、注入されるようになる。
【0031】
場合により保護層が、イオン注入ステップの前に、第１の層２１の自由面に堆積され、ステップｄ）すなわちプロセスの後続のステップの前に、除去されるようになることが留意される。この保護層は、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンなどの材料から作られ得る。
【0032】
次いで製作プロセスは、第１の層２１（図２ｄ）に第２の層２２を形成するために、第２の堆積ステップと呼ばれるステップｄ）を含み、この第２の層２２は、非晶質炭化ケイ素（ａ－ＳｉＣ）、又は多結晶炭化ケイ素（ｐ－ＳｉＣ）、又はａ－ＳｉＣとｐ－ＳｉＣとの混合物から形成される。
【0033】
ａ－ＳｉＣ又はｐ－ＳｉＣの第２の堆積は、９００℃以下、好ましくは８００℃以下の温度で実行される。第２の堆積のサーマルバジェットは、埋め込み脆性平面１２のレベルでのブリスタリング又は分裂のサーマルバジェット未満に留まるように選択される。言い換えれば、ステップｄ）の堆積のために使用される温度、及び堆積時間は、埋め込み脆性平面１２の空洞及び微小クラックが、層のスタック（薄層１０、第１の層２１、第２の層２２）の局所的変形（ブリスタリング）が生じるポイントまで、又は埋め込み脆性平面１２の長さ全体にわたる完全な分裂による部分的な剥離又は分離を引き起こすポイントまで、熱的に成長することを防止する。
【0034】
通常、第２の堆積は、７５０～８００℃で実行され、第２の層２２に対して、約１０～１５μｍの厚さが得られることを可能にする。従来の化学気相成長（ＣＶＤ）技法が、場合により使用されるようになる。
【0035】
第２の層２２は、１０μｍ以上の厚さを有する。この最小厚さは、以下で述べられるように、埋め込み脆性平面１２の空洞及び微小クラックの熱的成長を引き起こすことを目的として、プロセスの後続のステップにおいて、第２の層２２が、より高いサーマルバジェットの用途を可能にする硬化の役割をし得ることを確実にするように規定される。
【0036】
第２の層２２は、１０１９／ｃｍ３よりも高い、第１の層２１ものと同じタイプのドーパントの濃度をさらに有する。第２の層２２のドーピング濃度は、５×１０１９／ｃｍ３から数１０２０／ｃｍ３まで、さらには数１０２１／ｃｍ３までに選択されることが有利である。目的は、第２の層２２が第２の層２２の比較的低い堆積温度のために、より低い品質のものであっても、第１の層２１と第２の層２２との間で導電率における一定の連続性を確実にすることである。
【0037】
本発明による製作プロセスは、最後に、第２の層２２に、多結晶炭化ケイ素から作られている第３の層２３を形成するための、第３の堆積ステップと呼ばれるステップｅ）を含む（図２ｅ）。
【0038】
第３の堆積は、十分な堆積速度を確実にするために、１０００℃よりも高い温度で実行される。第１の堆積（ステップｂ））でのように、この第３の堆積は、１１００℃～１６００℃、好ましくは１２００℃～１６００℃の温度で、化学気相成長（ＣＶＤ）技法を用いて実行されることが有利である。第３の堆積のパラメータはまた、第３の層２３が、良好な導電率と、高い熱伝導率（２００Ｗ．ｍ－１．Ｋ－１以上）と、薄層１０と同様な熱膨張係数とを有するように決定される。
【0039】
第３の堆積の温度及び条件は、場合により、ステップｂ）での第１の堆積のものと同一、又は異なるようになる。
【0040】
第２の堆積ステップ、ステップｄ）で堆積される第２の層２２が、全体的に又は部分的に非晶質炭化ケイ素から作られている場合、高温ステップ、ステップｅ）は、非晶質炭化ケイ素を多結晶の形に結晶化させることになることが留意される。
【0041】
通常、ステップｅ）で形成される第３の層２３は、１００μｍ以上、さらには２００μｍ以上の厚さを有する。第１の層２１と、第２の層２２と、第３の層２３とから作られる組立体は、複合構造体１のｐ－ＳｉＣキャリア基板２０を形成する。これは主に、キャリア基板２０にキャリア基板の厚さ、したがってキャリア基板の機械的特性を与える、第３の層２３である。したがって、第３の層２３の厚さは、キャリア基板２０のために必要とされる仕様に対して調整される。
【0042】
第３の層２３は、少なくとも第３の層２３の厚さの最初の１００ミクロンにおいて、１０１９／ｃｍ３よりも高いドーパント濃度を有することが有利である。ドーピングは、層の応力を制限するため、及び堆積を簡略化するために、第３の層２３の厚さにわたって均一とする、又は徐々に減少させる、又は一定の厚さ（例えば１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、それ以上）の先は突然減少させることができる。
【0043】
ドーパントのタイプは、第１の層２１のもの、及び第２の層２２のものと同一であるように選択される。
【0044】
第３の堆積ステップ、ステップｅ）では、初期基板１１と、第１及び第２の層２１、２２と、成長する追加の第３の層２３とによって形成される、構造体に適用されるサーマルバジェットのために、埋め込み脆性平面１２に沿って分離が発生するようになる（図２ｅ’）。具体的には、埋め込み脆性平面１２に存在する微小空洞は、分裂波が開始されるまで成長し、分裂波は、埋め込み脆性平面１２の全範囲にわたって伝搬し、薄層１０と、第１、第２、及び第３の層２１、２２、２３とから形成された組立体を、初期基板１１の残り１１’から分離させるようになる。
【0045】
一般に分離は、第３の堆積のサーマルバジェットのために、第３の層２３がそれの目標厚さに達する前に発生し、これは、分裂が生じるのに必要なサーマルバジェットよりも非常に高い。分離が発生するとき、前記層２３の厚さに関わらず、第２の層２２のみが補強効果を保証するのに十分な厚さがあるので、分裂波は、埋め込み脆性平面１２の全範囲にわたって伝搬するようになり、したがって空洞は、層を膨れさせない。また第２の層２２の厚さのみが、中間複合構造体１’（図ｅ’）の完全性が維持されることを可能にし、第３の層２３が完成されるまで、前記構造体の剥離又は劣化を回避する。
【0046】
したがって、第３の堆積は、第３の層２３の目標厚さが達成されて、最終複合構造体１が得られるまで続行し得る（図２ｆ）。
【0047】
製作プロセスの堆積ステップｂ）、ｄ）、及びｅ）に関連して述べられなかったが、従来の表面前処理ステップは、場合により、第１の層２１、第２の層２２、及び／又は第３の層２３の形成の前に実行されるようになることが有利である。
【0048】
１つの有利な実施形態によれば、製作プロセスは、ステップｅ）の終わりで得られた最終複合構造体１に適用される仕上げステップを含む。これらの仕上げステップは、特に、薄層１０の自由表面（最終複合構造体１の前面）の粗さ、及び任意選択で第３の層２３の自由面（最終複合構造体１の後面）の粗さを改善することを目標とする。
【0049】
具体的には、分離の後に、薄層１０の自由面は通常、３ｎｍ～６ｎｍ Ｒａ（ＡＦＭ － ２０μｍ×２０μｍスキャン）の粗さを有する。構成要素のその後の製作に関して、目的は、１ｎｍ Ｒａよりも低い粗さを得ることである。最終複合構造体１の後面に関しては、第３の堆積の終わりでの粗さは通常、１０ｎｍ Ｒａよりも高く、さらには１００ｎｍ Ｒａよりも高く、目標とする目的は、通常、粗さを３ｎｍ Ｒａ未満まで低くすることである。
【0050】
仕上げステップは特に、知られている機械的及び／又は化学機械的研磨技法を使用することができ、最終複合構造体１の前面に、それの後面に、又は両側研磨装置を用いて同時に両面に適用される。前面に適用される研磨プロセスは、後面に適用されるものとは、場合により、異なるようになり、通常、ｃ－ＳｉＣ表面及びｐ－ＳｉＣ表面を円滑にするために、異なる消耗品が必要になる。
【0051】
仕上げステップはまた、薄層１０の結晶品質及び電気的特性を回復することと、キャリア基板２０の様々な層２１、２２、２３の構造的特性の均一性を向上させることとを目的として、高い温度又は非常に高い温度での、及び通常１５００℃～１９００℃での、熱処理を含み得る。
【0052】
本発明による複合構造体１は、薄層１０とキャリア基板２０との間で優れて電気を伝導する、及び特に、５×１０－５Ω．ｃｍ２よりも低い、さらには１０－５Ω．ｃｍ２以下の界面抵抗率を有するという利点を有する。
【0053】
（実施例）
実施態様の１つの非限定的な実施例によれば、製作プロセスの第１のステップで用意される初期基板１１は、軸線＜１１－２０＞±０．５°に対して、４．０°の方位を有し、並びに１５０ｍｍの直径、３５０μｍの厚さ、及び２０ｍΩ．ｃｍの平均比抵抗を有する、４Ｈポリタイプのｃ－ＳｉＣウェハである。
実施態様の１つの非限定的な実施例によれば、製作プロセスの第１のステップで用意される初期基板１１は、軸線＜１１－２０＞±０．５°に対して、４．０°の方位を有し、並びに１５０ｍｍの直径、３５０μｍの厚さ、及び２０ｍΩ．ｃｍの平均比抵抗を有する、４Ｈポリタイプのｃ－ＳｉＣウェハである。
【0054】
ＲＣＡクリーニング工程（標準クリーニング１＋標準クリーニング２）からなる従来のクリーニングシーケンス、続いてカロ酸（硫酸と過酸化水素の混合物）でのクリーニング工程、次いでＨＦ（フッ化水素酸）でのクリーニング工程が、第１の堆積ステップの前に初期基板１１に対して実行される。塩素含有前駆体に基づくＣＶＤ堆積が、初期基板１１の前面１１ａに、１３００℃の温度で実行され、５００ｎｍの厚さで、５×１０２０／ｃｍ３のｎ型ドーパント（窒素）の濃度を有する、ｐ－ＳｉＣ第１の層２１を生成する。堆積界面での比抵抗は、１０－５Ω．ｃｍ２程度である。
【0055】
水素イオンの注入は、第１の層２１の自由表面を通して、２００ｋｅＶのエネルギー、及び６Ｅ１６ Ｈ＋／ｃｍ２のドースで実行される。したがって埋め込み脆性平面１２は、初期基板１１の約１．２μｍの深さにおいて作り出される。
【0056】
ＲＣＡ＋カロ酸クリーニング工程からなるクリーニングシーケンスが、第１の層２１の自由面から潜在的な汚染物質を除去するために、構造体に実行される。
【0057】
第２の層２２に対して１０μｍの厚さを達成するように、８００℃の温度で、第１の層２１に対して、多結晶ＳｉＣ又は非晶質ＳｉＣ又は混合ｐ－ＳｉＣ／ａ－ＳｉＣ構造体の、第２のＣＶＤ堆積が行われる。５×１０２０／ｃｍ３のｎ型ドーパント（窒素）の濃度が、堆積の間に第２の層２２に組み入れられる。
【0058】
ＲＣＡ＋カロ酸クリーニング工程からなる新たなクリーニングシーケンスが、第２の層２２の自由面から潜在的な汚染物質を除去するために、得られた構造体で実行される。
【0059】
第３の層２３に対して３５０μｍの厚さを達成するように、第３のＣＶＤ堆積が、１３００℃の温度で、第２の層２２に対して行われる。第３の層２３の初期の１００μｍは、約５×１０２０／ｃｍ３の濃度で、ｎドープされ（窒素でドープされる）、次いで、成長が進行して、３５０μｍの目標とする厚さにおいて、５×１０１８／ｃｍ３に到達するのに従って、ドーピングは減少される。
【0060】
第３のＣＶＤ堆積のサーマルバジェットは、第２の層２２を、多結晶の形に結晶化させる。
【0061】
分離は、第３の堆積の間に、埋め込み脆性平面１２のレベルで発生する。第３の堆積の終わりに、薄層１０から、及びキャリア基板２０から形成された、複合構造体１は、初期基板１１の残り１１’から分離する。
【0062】
機械的、次いで化学機械的研磨が、キャリア基板２０のｐ－ＳｉＣ後面（第３の層２３の自由面）の表面粗さを回復するために実行され、通常、約数ミクロンから数十ミクロンのｐ－ＳｉＣの厚さが、場合により除去されるようになる。化学機械的研磨が、薄層１０の表面粗さを回復するために実行され、ここで約数十から数百ナノメートルが除去される。
【0063】
３０分の間の１７００℃での熱処理が、薄層１０の側面に対して実行される上述の化学機械的研磨の前及び後に、複合構造体１に適用される。
【0064】
もちろん、本発明は、述べられた実施形態及び実施例に限定されず、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱せずに、変形実施形態が追加され得る。
【0065】
特に、１つの想定可能な変形形態によれば、第２の層２２（第２の堆積の間、全体的に又は部分的に非晶質）を、第２の層２２の全体において、多結晶の形に結晶化させるためには、第３のＣＶＤ堆積のサーマルバジェットは十分に高くない。この場合、第３の堆積の前及び後に、この結晶化を引き起こすために、追加の熱処理が行われる可能性がある。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図2d】
【図2e】
【図2e-1】
【図2f】
【国際調査報告】