JP2010522426A - Method for manufacturing hybrid substrate - Google Patents
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Abstract
本発明は、互いに直接結合している少なくとも2つの結晶性材料層を備えるハイブリッド基板の製造方法に関する。この方法は、ドナー基板に少なくとも1種類の原子種および/またはイオン種を注入して、活性層とその残余部との間に界面を形成する脆弱ゾーンを形成するステップと、ドナー基板とレシーバ基板の表面に、水素および/またはアルゴン雰囲気の下、900℃〜1200℃で少なくとも30秒間の熱処理を施すステップと、上記表面を互いに結合するステップと、上記残余部を分離するステップとを備え、上記種の性質、注入ドーズ量および注入エネルギは、これらの種によってドナー基板内に誘発される欠陥が、その後にドナー基板の残余部を分離することを可能にするが、上記熱処理中に、その後の結合を阻止し、もしくはドナー基板の表面を変形させる程には発達しないように、選択される。
【選択図】 図6The present invention relates to a method of manufacturing a hybrid substrate comprising at least two crystalline material layers that are directly bonded to each other. The method includes injecting at least one atomic species and / or ionic species into a donor substrate to form a fragile zone that forms an interface between the active layer and its remainder, and a donor substrate and a receiver substrate The surface is subjected to a heat treatment at 900 ° C. to 1200 ° C. for at least 30 seconds under an atmosphere of hydrogen and / or argon, the surfaces are bonded to each other, and the remaining portion is separated, The nature of the species, implantation dose and implantation energy allow defects induced in the donor substrate by these species to subsequently isolate the remainder of the donor substrate, but during the heat treatment, It is selected so that it does not develop enough to prevent bonding or to deform the surface of the donor substrate.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、直接結合によって互いに結合している少なくとも2つの結晶性材料層を備えるハイブリッド基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a hybrid substrate comprising at least two crystalline material layers bonded together by direct bonding.
このタイプの基板は、光学、電子工学または光電子工学の分野で使用することができ、これらの用語には、一般に、マイクロエレクトロニクス、ナノエレクトロニクス、オプトナノエレクトロニクスおよび構成部品の技術も含まれる。 This type of substrate can be used in the field of optics, electronics or optoelectronics, and these terms generally include microelectronics, nanoelectronics, opto-nanoelectronics and component technology.
上記2つの材料層の性質は同じであっても異なっていてもよく、用語「性質」は、材料の化学的性質にも、それら材料の物理化学的特性および/またはそれら材料の結晶配向にも、その範囲が及ぶ。 The properties of the two material layers may be the same or different, and the term “property” refers to the chemical properties of the materials, the physicochemical properties of the materials and / or the crystal orientation of the materials. Range.
2つの層または2枚の基板の用語「直接結合」とは、接着剤層のような中間層がない分子結合を意味する。 The term “direct bond” of two layers or two substrates means a molecular bond without an intermediate layer such as an adhesive layer.
ハイブリッド基板には、頭字語DSB(direct silicon bonding、直接シリコン結合)で当業者によく知られている基板がある。このような基板は、中間層を形成せずに、特に埋め込み酸化物層を形成せずに、異なる結晶配向のシリコンで形成されたレシーバ基板に直接結合されたシリコン活性層を備える。したがって、(100)結晶配向を有するシリコンの支持体に直接結合された(110)結晶配向を有するシリコン層を備える基板、またはそれが逆になっている基板を製造することが可能である。 Hybrid substrates include those well known to those skilled in the art under the acronym DSB (direct silicon bonding). Such a substrate comprises a silicon active layer directly bonded to a receiver substrate formed of silicon of different crystal orientation without forming an intermediate layer, in particular without forming a buried oxide layer. Thus, it is possible to produce a substrate comprising a silicon layer having a (110) crystal orientation that is directly bonded to a silicon support having a (100) crystal orientation, or vice versa.
レシーバ基板が炭化ケイ素(SiC)で形成されている場合には、頭字語SopSiC(シリコン−オン−多結晶SiC)で当業者に知られるハイブリッド基板を作製することが可能である。 If the receiver substrate is made of silicon carbide (SiC), it is possible to make a hybrid substrate known to those skilled in the art with the acronym SopSiC (silicon-on-polycrystalline SiC).
このようなハイブリッド基板は、高性能マイクロ電子回路の製造に有用である。 Such hybrid substrates are useful for the production of high performance microelectronic circuits.
C.Y.Sungによる論文「Direct Silicon Bonded(DSB) Mixed Orientation Substrate for High Performance Bulk CMOS Technology」、Extended Abstracts of the 2006 International Conference on Solid−State Devices and Materials,Yokohama,2006,pp.160−161は、このような基板の作製の例を挙げており、この例は、薄化が後続する結合によって、(100)シリコンレシーバ基板上に(110)シリコンドナー基板の層を転写させる例である。この論文には、そのような基板の作製においては互いに結合している2つの層の間に何の絶縁層も必要ないことが記されている。 C. Y. Sung's paper "Direct Silicon Bonded (DSB) Mixed Orientation Substrate for High Y er and M e n e s e n s e n t e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n e n i 160-161 gives examples of making such a substrate, which is an example of transferring a layer of a (110) silicon donor substrate onto a (100) silicon receiver substrate by subsequent thinning bonding. It is. This paper states that no such insulating layer is required between two layers that are bonded together in the fabrication of such a substrate.
上記論文はまた、最終的な構造にSiO2絶縁層が存在しないことは、親水性よりも疎水型の結合前準備のほうが好ましいことを意味することに言及している。 The above article also be SiO 2 insulating layer is not present in the final structure, it mentions that means that preferably more preparation prior to bonding of the hydrophobic type than hydrophilic.
この理由は、親水結合には、互いに密着させようとする層の表面準備の間に薄いシリコン酸化物層を形成することが含まれ、最終構造において埋め込まれるこの酸化物層は、たとえば非常に高温な最終アニール工程によりその後取り除かなければならず、それによりこの場合製造方法が複雑になるからである。 The reason for this is that hydrophilic bonding involves the formation of a thin silicon oxide layer between the surface preparations of the layers that are to be brought into close contact with each other, and this oxide layer embedded in the final structure is, for example, very hot. This is because the final annealing step must then be removed, which complicates the manufacturing method in this case.
しかしながら、水素終端結合を伴う疎水結合は、これら水素終端結合が結合に悪影響を及ぼす粒子を引き付けるため、実施がはるかに困難である。 However, hydrophobic bonds with hydrogen-terminated bonds are much more difficult to implement because these hydrogen-terminated bonds attract particles that adversely affect the bond.
ドナー基板から半導体材料の薄層を得る方法も、米国特許第6020252号から公知である。この方法は、希ガスまたは水素イオンを所定の温度および所定の注入ドーズ量でドナー基板に注入して、その中に脆弱ゾーンを形成し、その後、その脆弱な面の両側で上記基板が2つの部分に分離するのに十分な高温で熱処理を行うことである。 A method for obtaining a thin layer of semiconductor material from a donor substrate is also known from US Pat. No. 6,020,252. In this method, a rare gas or hydrogen ions are injected into a donor substrate at a predetermined temperature and a predetermined implantation dose to form a fragile zone therein, and then the substrate is divided into two on both sides of the fragile surface. The heat treatment is performed at a high temperature sufficient to separate the parts.
上記文献に記載されている内容によれば、脆弱ゾーンを得るために十分な量の微小空洞が基板内に形成されるように、ただし、後段の熱処理のみで分離を実現するには不十分な量となるように、温度および注入ドーズ量が選択される。分離には、機械的な力を追加的に加えることが必要となる。 According to the content described in the above document, a sufficient amount of microcavities to form a fragile zone is formed in the substrate, however, it is insufficient to realize separation only by the subsequent heat treatment. The temperature and the implantation dose are selected so as to be a quantity. Separation requires an additional mechanical force.
しかしながら、この文献は、優れた直接結合を可能にする表面準備とは明確には関連していない。 However, this document is not clearly related to surface preparation that allows for excellent direct bonding.
本発明の目的は、従来技術の上記欠点を解決すること、特に、中間層を用いる結合を必要とせず、またドナー基板とレシーバ基板との間の結合が高品質の疎水性結合で行われる、層転写によって得られるハイブリッド基板の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, in particular, it does not require a bond using an intermediate layer, and the bond between the donor substrate and the receiver substrate is made with a high quality hydrophobic bond, It is to provide a method for producing a hybrid substrate obtained by layer transfer.
この目的のために、本発明は、「ドナー」基板と称される結晶性基板によってもたらされ、「活性」層と称される材料層を含み、互いに直接結合している少なくとも2つの結晶性材料層を備えるハイブリッド基板の製造方法に関する。 For this purpose, the present invention is provided by a crystalline substrate, referred to as a “donor” substrate, comprising at least two crystalline layers that are directly bonded to each other, including a material layer referred to as an “active” layer. The present invention relates to a method for manufacturing a hybrid substrate including a material layer.
本発明によれば、この方法は、以下の連続したステップ、すなわち、
上記ドナー基板に、少なくとも1種類の原子種および/またはイオン種を注入して、ドナー基板の活性層とその残余部との間に界面を形成する脆弱ゾーンを形成する工程を実行するステップと、
ドナー基板の面のうちの「表」面と称される一方の面と、「レシーバ」基板と称される結晶性基板の面のうちの「表」面と称される一方の面とに、上記表面を疎水化するために、「結合前準備」熱処理と称される熱処理を、水素および/またはアルゴンを含む気相雰囲気中、800℃〜1200℃の温度で少なくとも30秒間施すステップと、
上記表面を互いに直接結合するステップと、
それら2枚の基板間に強い結合を得る条件の下、2枚の基板の熱処理を行うステップと、
純粋に機械的な作用によって、脆弱ゾーンに沿って上記残余部を分離するステップとを備え、
上記原子種および/またはイオン種の性質、注入ドーズ量および注入エネルギが、これらの種によってドナー基板内に誘発される欠陥が、その後にドナー基板の残余部を分離することを可能にするが、結合前準備の熱処理中に、その後の結合を阻止し、もしくはドナー基板の表面を変形させる程には成長しないように、選択される。
According to the present invention, the method comprises the following sequential steps:
Injecting at least one atomic species and / or ionic species into the donor substrate to form a fragile zone forming an interface between the active layer of the donor substrate and the remainder thereof;
One of the surfaces of the donor substrate, referred to as the “front” surface, and one of the surfaces of the crystalline substrate, referred to as the “receiver” substrate, referred to as the “front” surface, Applying a heat treatment referred to as a “preparation before bonding” heat treatment at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. for at least 30 seconds in a gas phase atmosphere containing hydrogen and / or argon to hydrophobize the surface;
Directly bonding the surfaces together;
Performing a heat treatment of the two substrates under conditions to obtain a strong bond between the two substrates;
Separating the remainder along the zone of weakness by purely mechanical action,
The nature of the atomic species and / or ionic species, implantation dose and implantation energy allows defects induced in the donor substrate by these species to subsequently isolate the remainder of the donor substrate, During the pre-bonding heat treatment, it is selected to prevent subsequent bonding or to grow to such an extent that the donor substrate surface is deformed.
本発明のその他の有利で限定されるものではない特徴によれば、以下を個別に、または組み合わせて取り入れられる。
・上記結合前準備処理が、アルゴンのみを含む気相雰囲気中で行われる。
・上記結合前準備処理が、水素のみを含む気相雰囲気中で行われる。
・上記結合前準備処理が、急速加熱アニーリング(RTP)炉内で行われる。
・2枚の基板の結合を強化するための熱処理が、1100℃以上の温度で少なくとも2時間の長い熱処理によって行われる。
・脆弱ゾーンを形成するために注入される種が、水素、ヘリウム、フッ素、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンから選択される。
・ドナー基板の活性層が、シリコン(Si)、(110)シリコン、(100)シリコン、シリコン−ゲルマニウム(SiGe)、ゲルマニウム(Ge)、炭化ケイ素(SiC)およびガリウム窒化物(GaN)から選択される材料で構成される。
・レシーバ基板が、少なくとも部分的には、シリコン(Si)、(110)シリコン、(100)シリコンおよび炭化ケイ素(SiC)から選択される材料で構成される。
According to other advantageous and non-limiting features of the invention, the following may be incorporated individually or in combination:
The pre-bonding preparation process is performed in a gas phase atmosphere containing only argon.
The pre-bonding preparation process is performed in a gas phase atmosphere containing only hydrogen.
-The pre-bonding preparation process is performed in a rapid heating annealing (RTP) furnace.
The heat treatment for strengthening the bonding between the two substrates is performed by a long heat treatment at a temperature of 1100 ° C. or higher for at least 2 hours.
The species injected to form the fragile zone is selected from hydrogen, helium, fluorine, neon, argon, krypton and xenon.
The active layer of the donor substrate is selected from silicon (Si), (110) silicon, (100) silicon, silicon-germanium (SiGe), germanium (Ge), silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) Consists of materials.
The receiver substrate is composed at least in part of a material selected from silicon (Si), (110) silicon, (100) silicon and silicon carbide (SiC);
本発明の他の特徴および利点は、これから添付の図面を参照して行う本発明の説明から明らかとなる。添付の図面は、限定を意味するものではなく、本発明の実施可能な一実施形態を示すためのものである。 Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of the invention which refers to the accompanying drawings. The accompanying drawings are not meant to be limiting, but are intended to illustrate one possible embodiment of the invention.
ここで、本方法の様々なステップのシーケンスについて簡単に説明する。 The sequence of the various steps of the method will now be briefly described.
図1に見られるように、「ドナー」基板1は、それぞれ「表」面および「裏」面と称される2つの対向面10、11を備える。
As can be seen in FIG. 1, the “donor”
図2に示すように、その後ドナー基板1に、内部に脆弱ゾーン12が形成されるように原子またはイオンの種を注入することができ、この脆弱ゾーン12は、「活性」層13と称される層13とこの基板の残余部14との間の境界を形成する。
As shown in FIG. 2, the
この注入は、好ましくは、基板1の表面10上に堆積させた、たとえば二酸化ケイ素(SiO2)層である犠牲絶縁層3を介して行われる。
This implantation is preferably performed via a
図3に示すように、この絶縁層3をその後取り除かれる。
This
ドナー基板1および「レシーバ」基板2には、その後「結合前準備」処理が施されるが、この処理については後ほど詳しく説明する(図4参照)。
The
「レシーバ」基板2は、それぞれ「表」面および「裏」面と称される2つの対向面20、21を備える。
The “receiver”
次に、レシーバ基板2の表面20を、直接結合によってドナー基板1の表面10に貼り付ける(図5参照)。
Next, the
結合界面には参照番号4を付している。
結合を強化するための処理の後、図6に示すようにドナー基板1の残余部14が分離されて、活性層13がレシーバ基板2上へ転写されると共に、参照番号5が付されたハイブリッド基板が得られる。
After the treatment for strengthening the bond, the
これら様々なステップについて、これからより詳細に説明する。 These various steps will now be described in more detail.
ドナー基板1およびレシーバ基板2は、半導体材料で構成されていても、されていなくてもよい。
The
一般に、ドナー基板1を構成する材料は、原子種および/またはイオン種の注入処理、その後の熱アニール処理工程によって、その中に高濃度分布の空洞を形成することが可能な結晶性材料から選択される。
In general, the material constituting the
一例として、ドナー基板1を構成する材料は、シリコン(Si)、(110)シリコン、(100)シリコン、シリコンゲルマニウム(SiGe)、ゲルマニウム(Ge)、炭化ケイ素(SiC)および窒化ケイ素(GaN)から選択されてもよい。
As an example, the material constituting the
レシーバ基板2は、任意の結晶性または非結晶性の材料、たとえば、シリコン(Si)、(110)シリコン、(100)シリコンまたは炭化ケイ素(SiC)で構成され、好ましくは単結晶シリコンまたは多結晶炭化ケイ素だが、多結晶シリコンであってもよい。半導体または絶縁体の材料であってもよい。
The
本発明の2つの特定の用途として、ドナー基板1およびレシーバ基板2が、シリコン、好ましくは単結晶シリコンで作られ且つ異なる結晶配向(たとえば(100)、(110)または(111))を有するDSB型基板を形成する用途と、あるいは、ドナー基板1がシリコン(好ましくは単結晶シリコン)で作られ、レシーバ基板2が多結晶炭化ケイ素で作られたSopSiC型基板の形成する用途とがある。
As two particular applications of the present invention, the
ドナー基板およびレシーバ基板が多層基板であってもよいことに留意されたい。しかしながら、この場合、基板1、2の表面10、20を構成する層の材料が上記仕様に合っていることが必要である。
Note that the donor and receiver substrates may be multilayer substrates. However, in this case, it is necessary that the materials of the layers constituting the
原子種および/またはイオン種を注入するステップは、注入する種、それらのドーズ量およびそれらの注入エネルギを、これらの種によってドナー基板1内に誘発される欠陥が、その後に残余部14を分離する(図6参照)ことを可能にするが、図4に示す結合前準備の熱処理中に、結合されるべき表面10を変形させたり、図5に示されるその後の結合を阻止したりする程には成長しないように、選択することによって実行される。
The step of implanting atomic species and / or ionic species is the step of implanting seeds, their doses and their implantation energy, and defects induced in the
注入することができる種の例としては、水素(H)、ヘリウム(He)、フッ素(F)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)およびキセノン(Xe)と言うことができる。 Examples of species that can be implanted can be hydrogen (H), helium (He), fluorine (F), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr) and xenon (Xe). .
これらの種は、シリコン基板1への注入に特に適している。
These species are particularly suitable for implantation into the
これらの種、それらのドーズ量およびそれらの注入エネルギの選択は、標準的なやり方で注入した材料がアニールした際に通常生じる表面泡立ちの現象を回避するように行われる。 The selection of these species, their doses and their implantation energy is done to avoid the phenomenon of surface bubbling that normally occurs when the implanted material is annealed in a standard manner.
一般に、同時注入(co−implantation)を行うことも可能であり、基板の表面には異なる種が連続して衝突する。たとえば、最初にヘリウムの注入、その後にH+イオンの注入を利用するのが好ましい。 In general, it is also possible to perform co-implantation, where different species successively strike the surface of the substrate. For example, it is preferable to use helium implantation first, followed by H + ion implantation.
同様に、これら種の性質、それらのドーズ量およびそれらの注入エネルギは、注入した種の泡立ちが制限されるように選択する。 Similarly, the nature of these species, their dose, and their implantation energy are selected to limit the foaming of the implanted species.
したがって、単一注入であろうと同時注入であろうと、上記種の注入エネルギは20keV〜500keVの間で選択され、上記種のドーズ量は1×1014at/cm2〜1×1017at/cm2の間で選択される。 Therefore, whether single injection or simultaneous injection, the implantation energy of the species is selected between 20 keV and 500 keV, and the dose of the species is 1 × 10 14 at / cm 2 to 1 × 10 17 at / Selected between cm 2 .
一例として、ヘリウム原子は、約30〜200keVのエネルギで、且つ、5×1016〜1×1017at/cm2の範囲内のドーズ量で、基板に注入される。アルゴン原子の場合には、加えられるエネルギは約200〜500keVであり、注入ドーズ量は1×1016〜5×1016at/cm2である。 As an example, helium atoms are implanted into the substrate with an energy of about 30-200 keV and a dose in the range of 5 × 10 16 to 1 × 10 17 at / cm 2 . In the case of argon atoms, the applied energy is about 200 to 500 keV, and the implantation dose is 1 × 10 16 to 5 × 10 16 at / cm 2 .
同時注入の場合には、たとえば、フッ素と同時注入する水素、またはヘリウムと同時注入する水素を用いることが可能である。 In the case of co-injection, for example, hydrogen co-injected with fluorine or hydrogen co-injected with helium can be used.
水素/フッ素同時注入の場合、水素は、20〜50keVのエネルギ、1×1015〜5×1016H+/cm2のドーズ量で注入し、一方、フッ素は、150〜200keVのエネルギ、1×1014〜1×1016F+/cm2の注入ドーズ量で注入する。 In the case of hydrogen / fluorine co-implantation, hydrogen is implanted with an energy of 20-50 keV and a dose of 1 × 10 15 to 5 × 10 16 H + / cm 2 , while fluorine has an energy of 150-200 keV, 1 Implantation is performed at an implantation dose amount of × 10 14 to 1 × 10 16 F + / cm 2 .
水素/ヘリウム同時注入の場合、ヘリウムは、70〜90keVのエネルギ、1×1016〜6×1016He+/cm2のドーズ量で注入し、一方、水素は、70〜90keVのエネルギ、1×1015〜6×1015H+/cm2の注入ドーズ量で注入する。 In the case of hydrogen / helium co-implantation, helium is implanted with an energy of 70-90 keV and a dose of 1 × 10 16 to 6 × 10 16 He + / cm 2 , while hydrogen is implanted with an energy of 70-90 keV, 1 Implantation is performed with an implantation dose amount of × 10 15 to 6 × 10 15 H + / cm 2 .
注入に関して、読者はSmart Cut(商標)プロセスについての文献を参照することができる。 Regarding injection, the reader can refer to the literature on the Smart Cut ™ process.
好ましくは、図2に示すように、注入は表面10を介して行われる。
Preferably, the implantation is performed through the
また好ましくは、これらの注入はすべて犠牲酸化物層3を介して行われる。この酸化物層3は、熱的に形成することができ(たとえば、シリコン基板の場合にはSiO2)、または、大気圧での化学気相堆積(CVD)や低圧化学気相堆積(LPCVD)といった当業者にとって周知の堆積技術によって堆積させることもできる。ここでは、これらの技術については詳細には説明しない。
Also preferably, all of these implantations are performed through the
酸化物層3は自然酸化物であってもよい。
The
その後、犠牲酸化物層3は、上記注入の後に取り除かれ、たとえば、希釈フッ化水素酸(HF)溶液に基板1を浸すことによって、またはフッ化水素酸蒸気の雰囲気中に基板1を配置することによって取り除かれる。
Thereafter, the
犠牲酸化物層を取り除いた後、好ましくは、表面10を汚染粒子から保護するために、RCA型洗浄作業を行う。
After removing the sacrificial oxide layer, an RCA type cleaning operation is preferably performed to protect the
RCA洗浄(RCA−clean)と呼ばれる化学浴を用いる処理とは、表面10を、
・水酸化アンモニウム(NH4OH)と過酸化水素(H2O2)と脱イオン水との混合物を含むSC1(Standard Clean 1)として知られる溶液の第1の浴、および
・塩酸(HCl)と過酸化水素(H2O2)と脱イオン水との混合物を含むSC2(Standard Clean 2)として知られる溶液の第2の浴
で連続して処理することである。
The treatment using a chemical bath called RCA cleaning (RCA-clean) means that the
A first bath of a solution known as SC1 (Standard Clean 1) containing a mixture of ammonium hydroxide (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and deionized water, and hydrochloric acid (HCl) Treatment in a second bath of a solution known as SC2 (Standard Clean 2) containing a mixture of water, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and deionized water.
図4に示す結合前準備処理とは、結合しようとする面10、20の少なくとも一方に、水素および/またはアルゴンを含むが酸素を含まない気相雰囲気中で、800℃〜1200℃の温度で熱処理を施すことである。
The pre-bonding preparation process shown in FIG. 4 is a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. in a gas phase atmosphere containing hydrogen and / or argon but not oxygen on at least one of the
したがって、気相雰囲気は、水素のみ、またはアルゴンのみ、もしくはこれら2種の気体の混合物を、または酸素を除く別の気体と組み合わせた水素、アルゴンもしくはこれら2種の気体の混合物を含むように選択される。 Thus, the gas phase atmosphere is selected to include hydrogen alone, argon alone, or a mixture of these two gases, or hydrogen, argon, or a mixture of these two gases in combination with another gas other than oxygen. Is done.
この処理の継続時間は少なくとも30秒であるが、好ましくは数分を超えない。 The duration of this process is at least 30 seconds, but preferably does not exceed a few minutes.
水素および/またはアルゴンの作用は、このように処理された面上に、場合より存在する自然酸化物を取り除くこと、これらの表面を水素原子によって不動態化すること、また表面粗さを極めて小さくすることである。 The action of hydrogen and / or argon removes any native oxide present on the treated surface, passivates these surfaces with hydrogen atoms, and extremely reduces the surface roughness. It is to be.
この結合前準備処理には、処理した表面を疎水化する作用もある。この作用は、水滴接触角を測定し、80°の値が得られたことによって実証された。この値は、「HF−last」タイプの処理後に得られる値、典型的には70°、よりもはるかに大きい(Y.Becklund、Karin HermassonおよびL.Smithによる論文、“Bond−strength measurements related to silicon surface hydrophilicity”,J.Electrochem.Soc,Vol.1398、No.8、1992を参照のこと)。 This pre-bonding pretreatment also has the effect of hydrophobizing the treated surface. This effect was demonstrated by measuring the water contact angle and obtaining a value of 80 °. This value is much greater than the value obtained after processing of the “HF-last” type, typically 70 ° (see the paper by Y. Becklund, Karin Hermasson and L. Smith, “Bond-strength measurements related to silicon surface hydrophility ", J. Electrochem. Soc, Vol. 1398, No. 8, 1992).
この処理の利点は、いずれの種も処理した表面に吸着されないことである。脱離すると、水素原子は非常に小さく、対向する表面10、20間に共有結合を形成することが可能となるため、界面に捕捉された状態が維持されなくなり材料中に拡散し、脱ガス欠陥が生じない。
The advantage of this treatment is that no species are adsorbed on the treated surface. When desorbed, the hydrogen atoms are very small and a covalent bond can be formed between the opposing
加えて、この処理は、上記HF−last処理の例とは異なり乾式である。たとえば、この処理は乾燥を必要としないため、実現がより単純である。 In addition, this process is dry, unlike the example of the HF-last process. For example, this process is simpler to implement because it does not require drying.
最後に、この結合前準備処理には、注入したイオン、たとえばHe+イオンを、捕捉し、生じ広がる微小空洞内において安定化させる作用がある。これにより、微小空洞が合体し、微小空洞を含むゾーン内の注入材料が脆化する。しかしながら、注入条件は、上記合体現象により残余部14から層13が分離されないように選択される。
Finally, this pre-bonding preparation process has the effect of trapping implanted ions, for example He + ions, and stabilizing them in the resulting microcavity. As a result, the microcavities merge and the injected material in the zone containing the microcavities becomes brittle. However, the injection conditions are selected so that the
この結合前準備処理は、制御された雰囲気中で、たとえば、単一ウエハRTP(急速加熱処理)炉またはエピタキシャル成長炉内における高温アニール用チャンバ内で行うことができる。 This pre-bonding preparation can be performed in a controlled atmosphere, for example, in a high temperature annealing chamber in a single wafer RTP (rapid heat treatment) furnace or an epitaxial growth furnace.
基板をバッチで処理する従来の炉の使用を考えてもよい。 The use of a conventional furnace for batch processing of substrates may be envisaged.
上記処理後、環境大気圧による汚染の危険性を最小限に抑えるように、表面10、20は非常に素早く結合されなければならない。この結合ステップを図5に示す。
After the treatment, the
好ましくは、不活性ガス、典型的にはアルゴンまたは窒素のみを含む制御された雰囲気を有するチャンバ内に、処理した基板を格納することも可能である。このような処理により、ホールド時間、すなわち、ドナー基板1とレシーバ基板2とを互いに結合させるまでの時間を延長させることが可能となる。
It is also possible to store the processed substrate in a chamber having a controlled atmosphere, preferably containing only inert gases, typically argon or nitrogen. By such processing, it is possible to extend the hold time, that is, the time until the
結合前準備処理を受けた表面は、上記HF−lastプロセスによって調製した表面よりも反応性がはるかに低いこともわかった。これにより、これら表面の粒子による汚染が低減する。したがって産業化が平易となる。 It was also found that the surface that had undergone the pre-bonding preparation was much less reactive than the surface prepared by the HF-last process. This reduces contamination by particles on these surfaces. Therefore, industrialization becomes easy.
図5に示す直接結合ステップは、ドナー基板1およびレシーバ基板2のそれぞれの表面10、20を互いに密着させること、すなわち、分子付着による結合に該当する。
The direct bonding step shown in FIG. 5 corresponds to bonding the
この結合ステップの後、結合を強化するための処理を、長い熱処理の形で、すなわち、1100℃以上の温度で少なくとも2時間行う。 After this bonding step, the treatment for strengthening the bonding is carried out in the form of a long heat treatment, ie at a temperature of 1100 ° C. or higher for at least 2 hours.
図6に示すように、その後残余部14からのドナー基板1の分離が行われる。
As shown in FIG. 6, the
この分離は純粋に機械的なものある。 This separation is purely mechanical.
「純粋に」機械的な分離は、機械的作用によって、たとえば、基板の片側から脆弱ゾーン12に沿ってブレードなどの工具を走らせることによって、またはこの点にエアジェットもしくはウォータジェットを適用することによって始まる。
"Pure" mechanical separation is by mechanical action, for example by running a tool such as a blade along the
このタイプの純粋に機械的な分離を行っている間、分離を容易にするために構造体を回転させてもよい。 During this type of purely mechanical separation, the structure may be rotated to facilitate separation.
以下では、本発明を実施する手順に関する2つの実施例を示す。 In the following, two examples relating to the procedure for carrying out the present invention are given.
酸化ケイ素(SiO2)層で覆われた(110)Siシリコン基板に、1×1017He+/cm2をわずかに下回るドーズ量および50keVの注入エネルギでヘリウムイオン(He+)注入を施した。 A (110) Si silicon substrate covered with a silicon oxide (SiO 2 ) layer was subjected to helium ion (He + ) implantation with a dose slightly lower than 1 × 10 17 He + / cm 2 and an implantation energy of 50 keV. .
その後、形成された酸化ケイ素SiO2を、フッ化水素酸(HF)溶液中の処理によって取り除き、次いで上記RCA−クリーン型の洗浄を行った。 Thereafter, the formed silicon oxide SiO 2 was removed by treatment in a hydrofluoric acid (HF) solution, and then the RCA-clean type cleaning was performed.
その後このシリコンのドナー基板と、やはりシリコンであるが(100)結晶配向のシリコンで形成されたレシーバ基板とに、水素およびアルゴンを含む気相雰囲気中で、温度1050℃でおよそ4分間の結合前準備処理を施した。 Thereafter, this silicon donor substrate and a receiver substrate made of silicon but also of (100) crystal orientation are bonded to each other in a gas phase atmosphere containing hydrogen and argon at a temperature of 1050 ° C. for approximately 4 minutes. Preparation processing was performed.
その後、これら2枚の基板1、2を、それら基板のそれぞれの表面で互いに結合し、この結合を強化するために、1100℃で2時間の熱処理を施した。
Thereafter, these two
最後に、純粋に機械的にブレードを入れることによって、残余部からドナー基板を分離した。 Finally, the donor substrate was separated from the remainder by purely mechanically inserting the blade.
このようにして、シリコン/シリコンDSB型の基板を得ることができた。 In this way, a silicon / silicon DSB type substrate could be obtained.
この製品はしたがって、将来的な構成部品の製造にとって必要な非常に高品質な結合界面を有していた。 This product therefore had the very high quality bonding interface necessary for future component manufacturing.
酸化ケイ素(SiO2)層で覆われた(100)Siシリコン基板に、水素/フッ素同時注入を施した。フッ素は、1×1015Fe+/cm2のドーズ量および180keVの注入エネルギで注入し、一方、水素は、4×1016H+/cm2のドーズ量および30keVの注入エネルギで注入した。 Hydrogen / fluorine co-implantation was performed on a (100) Si silicon substrate covered with a silicon oxide (SiO 2 ) layer. Fluorine was implanted with a dose of 1 × 10 15 Fe + / cm 2 and an implantation energy of 180 keV, while hydrogen was implanted with a dose of 4 × 10 16 H + / cm 2 and an implantation energy of 30 keV.
その後、形成された酸化ケイ素SiO2を、フッ化水素酸(HF)溶液中の処理によって取り除き、次いで上記RCA−クリーン型の洗浄を行った。 Thereafter, the formed silicon oxide SiO 2 was removed by treatment in a hydrofluoric acid (HF) solution, and then the RCA-clean type cleaning was performed.
その後、このシリコンのドナー基板と、多結晶炭化ケイ素(pSiC)で作製されたレシーバ基板とに、水素を含む気相雰囲気中で、温度800℃で約5分間の結合前準備処理を施した。 Thereafter, a pre-bonding preparation process was performed for about 5 minutes at a temperature of 800 ° C. in a gas-phase atmosphere containing hydrogen on the silicon donor substrate and the receiver substrate made of polycrystalline silicon carbide (pSiC).
これら2枚の基板1、2を、それら基板のそれぞれの表面で互いに結合し、この結合を強化するために、1000℃で3時間の熱処理を施した。
These two
最後に、純粋に機械的に流体ジェットを注入することによって、残余部からドナー基板を分離した。 Finally, the donor substrate was separated from the remainder by purely mechanically injecting a fluid jet.
このようにして、非常に高品質の結合界面を有するSopSiC(シリコン オン 多結晶炭化ケイ素)型の基板を得ることができた。 In this way, a SopSiC (silicon on polycrystalline silicon carbide) type substrate having a very high quality bonding interface could be obtained.
Claims (8)
前記ドナー基板に、少なくとも1種類の原子種および/またはイオン種を注入して、前記ドナー基板の前記活性層とその残余部との間に界面を形成する脆弱ゾーン(12)を形成する工程を実行するステップと、
前記ドナー基板の面のうちの「表」面と称される一方の面と、「レシーバ」基板と称される結晶性基板の面のうちの「表」面と称される一方の面とに、前記表面を疎水化するために、「結合前準備」熱処理と称される熱処理を、水素および/またはアルゴンを含む気相雰囲気中、800℃〜1200℃の温度で少なくとも30秒間施すステップと、
前記表面を互いに直接結合するステップと、
前記2枚の基板間に強い結合を得る条件の下、前記2枚の基板の熱処理を行うステップと、
純粋に機械的な作用によって、前記脆弱ゾーンに沿って前記残余部を分離するステップとを備え、
前記原子種および/またはイオン種の性質、注入ドーズ量および注入エネルギが、これらの種によって前記ドナー基板内に誘発される欠陥が、その後に前記ドナー基板の前記残余部を分離することを可能にするが、前記結合前準備の熱処理中に、その後の前記結合を阻止し、もしくは前記ドナー基板の前記表面を変形させる程には成長しないように、選択される、ハイブリッド基板の製造方法。 In a method of manufacturing a hybrid substrate provided by a crystalline substrate referred to as a “donor” substrate, comprising a material layer referred to as an “active” layer and comprising at least two crystalline material layers bonded directly to each other And at least one atomic species and / or ion species is implanted into the donor substrate to form an interface between the active layer of the donor substrate and the remainder thereof. Performing a step of forming a fragile zone (12);
One of the surfaces of the donor substrate, referred to as the “front” surface, and one of the surfaces of the crystalline substrate, referred to as the “receiver” substrate, referred to as the “front” surface. Applying a heat treatment referred to as “preparation before bonding” heat treatment to hydrophobize the surface at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. for at least 30 seconds in a gas phase atmosphere containing hydrogen and / or argon;
Directly bonding the surfaces to each other;
Performing a heat treatment of the two substrates under conditions for obtaining a strong bond between the two substrates;
Separating the remainder along the fragile zone by purely mechanical action,
The nature of the atomic species and / or ionic species, implantation dose, and implantation energy allow defects induced in the donor substrate by these species to subsequently isolate the remainder of the donor substrate. However, the method for manufacturing a hybrid substrate is selected so as to prevent the subsequent bonding or to grow to such a degree that the surface of the donor substrate is deformed during the heat treatment for preparation before the bonding.
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
JP2016508291A (en) * | 2012-12-28 | 2016-03-17 | サンエディソン・セミコンダクター・リミテッドSunEdison Semiconductor Limited | Low temperature layer transfer method for manufacturing multilayer semiconductor devices |
JP2019511834A (en) * | 2016-02-16 | 2019-04-25 | ジーレイ スイッツァーランド エスアー | Structures, systems and methods for charge transport across junction interfaces |
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Families Citing this family (2)
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US20130154049A1 (en) * | 2011-06-22 | 2013-06-20 | George IMTHURN | Integrated Circuits on Ceramic Wafers Using Layer Transfer Technology |
Family Cites Families (10)
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FR2748851B1 (en) | 1996-05-15 | 1998-08-07 | Commissariat Energie Atomique | PROCESS FOR PRODUCING A THIN FILM OF SEMICONDUCTOR MATERIAL |
AU8036898A (en) * | 1997-06-19 | 1999-01-04 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Soi substrate and process for preparing the same, and semiconductor device and process for preparing the same |
US7019339B2 (en) * | 2001-04-17 | 2006-03-28 | California Institute Of Technology | Method of using a germanium layer transfer to Si for photovoltaic applications and heterostructure made thereby |
FR2834123B1 (en) * | 2001-12-21 | 2005-02-04 | Soitec Silicon On Insulator | SEMICONDUCTOR THIN FILM DELIVERY METHOD AND METHOD FOR OBTAINING A DONOR WAFER FOR SUCH A DELAYING METHOD |
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US20040262686A1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-12-30 | Mohamad Shaheen | Layer transfer technique |
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WO2006037783A1 (en) * | 2004-10-04 | 2006-04-13 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Method for transferring a thin film comprising a controlled disturbance of a crystal structure |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016508291A (en) * | 2012-12-28 | 2016-03-17 | サンエディソン・セミコンダクター・リミテッドSunEdison Semiconductor Limited | Low temperature layer transfer method for manufacturing multilayer semiconductor devices |
JP2018085536A (en) * | 2012-12-28 | 2018-05-31 | サンエディソン・セミコンダクター・リミテッドSunEdison Semiconductor Limited | Method for low temperature layer transfer method in the preparation of multilayer semiconductor devices |
JP2019511834A (en) * | 2016-02-16 | 2019-04-25 | ジーレイ スイッツァーランド エスアー | Structures, systems and methods for charge transport across junction interfaces |
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