專(zhuān)利名稱(chēng)：可拆除基片或可拆除結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由在一個(gè)基片上的一個(gè)薄層生產(chǎn)元件和這種薄層/基片組件的生產(chǎn)?；苁且粋€(gè)初始或中間基片并且能是可拆除的，即，適于與薄層分離。
背景技術(shù)：
元件日益必須集成到與用來(lái)生產(chǎn)它們的那些不同的支撐上。
例如，可以列舉在塑料材料基片上或在可彎曲基片上的元件。元件指的是完全或部分“加工”，即完全或部分生產(chǎn)的任何微電子、光電子或傳感器(例如，化學(xué)、機(jī)械、熱、生物或生物化學(xué)傳感器)器件。
能使用一種層轉(zhuǎn)移方法把元件集成到可彎曲支撐上。
有多種其它應(yīng)用例子，其中層轉(zhuǎn)移技術(shù)能提供用來(lái)把元件或?qū)蛹傻绞虑安贿m于其生產(chǎn)的支撐上的一種適當(dāng)解決辦法。在相同的思路中，當(dāng)需要把帶有或不帶有元件的一個(gè)薄層與其原始基片隔離時(shí)，例如通過(guò)分離或消除后者，層轉(zhuǎn)移技術(shù)也非常有用。仍在相同的思路中，翻轉(zhuǎn)一個(gè)薄層和把它轉(zhuǎn)移到另一個(gè)支撐上提供給工程師有價(jià)值的自由度，以設(shè)計(jì)否則不可能的結(jié)構(gòu)。抽樣和翻轉(zhuǎn)薄膜能用來(lái)生產(chǎn)埋入結(jié)構(gòu)，例如像用于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)的埋入電容器，其中與通常的情形截然不同，首先形成電容器，并且然后在新基片上構(gòu)造電路的剩余部分之前轉(zhuǎn)移到另一個(gè)硅基片上。另一個(gè)例子涉及稱(chēng)作雙柵極結(jié)構(gòu)的晶體管結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)。使用一種常規(guī)技術(shù)在一個(gè)基片上生產(chǎn)MOS晶體管的第一柵極，并且然后翻轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)移到一個(gè)第二基片上以生產(chǎn)第二柵極和完成晶體管，由此使第一柵極埋在結(jié)構(gòu)中(見(jiàn)，例如，K.Suzuki，T.Tanaka，Y.Tosaka，H.H0 rie and T.Sugii，“High-Speed and Low-Power n+-p+Double-Gate SOI CMOS”，IEICE Trans.Electron.，vol.E78-C，1995，PP.360-367)。
在發(fā)光二極(LED)的領(lǐng)域中遇到把薄層與其原始基片隔離的要求，例如，如在文檔W.S Wong等，Journal of ElectronicMATERIALS，第1409頁(yè)，Vol.28，N°12，1999和I.Pollentier等.第1056頁(yè)，SPIE Vol.1361 Physical Concepts of Materials for NovelOpto-electronic Device Application I(1990)中報(bào)告的那樣。這里的目的之一在于改進(jìn)發(fā)射光的抽取的控制。另一個(gè)目的涉及這樣的事實(shí)，在這個(gè)具體例子中，用來(lái)生產(chǎn)外延堆的藍(lán)寶石基片事后體積龐大，特別是因?yàn)樗请姎饨^緣的，這防止對(duì)其后表面進(jìn)行電氣接觸。對(duì)于生長(zhǎng)材料的階段有利的能夠在之后除去藍(lán)寶石基片因而顯得是希望的。
例如，在對(duì)于電信和微波的應(yīng)用領(lǐng)域中遇到一種相同情形。在這種情況下，希望把元件最終集成到具有高電阻率，典型地至少幾kohms.cm的支撐上。然而，一種高電阻基片不必以與通常采用的標(biāo)準(zhǔn)基片相同的成本和相同的質(zhì)量得到。在硅的情況下，標(biāo)準(zhǔn)電阻率的200和300mm硅晶片是可得到的，而對(duì)于大于1kohms.cm的電阻率，200mm尺寸的提供非常少而300mm尺寸根本沒(méi)有。一種解決辦法在標(biāo)準(zhǔn)基片上生產(chǎn)元件和然后在最后加工步驟期間包括把一個(gè)包含元件的薄層轉(zhuǎn)移到一個(gè)玻璃、石英、藍(lán)寶石等絕緣基片上。
從技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)，這些轉(zhuǎn)移操作的主要好處在于使其中形成元件的層的性質(zhì)和最后支撐層的那些性質(zhì)無(wú)關(guān)，并因此它們?cè)诙喾N其它情形下是有益的。
也可以列舉其中對(duì)于元件生產(chǎn)有益的基片成本過(guò)高的情形。在這種情況下，例如，提供改進(jìn)性能(較高使用溫度、顯著提高的最大使用功率和頻率等)的碳化硅的成本，但其成本與硅相比非常高，把昂貴基片的一個(gè)薄層(在這個(gè)例子中是碳化硅)轉(zhuǎn)移到便宜的基片(這里是硅)上、和可能在一次重新循環(huán)操作之后重新覆蓋用于再次使用的昂貴基片的剩余部分是有益的。轉(zhuǎn)移操作能在元件的生產(chǎn)之前、期間或之后進(jìn)行。
以上技術(shù)在其中得到一個(gè)薄基片對(duì)于最后應(yīng)用是重要的所有領(lǐng)域中也能證明是有益的。特別是可以列舉大功率用途，不管為了與如果基片較薄則提高的散熱有關(guān)的原因，還是因?yàn)樵谀承┣闆r下電流必須以與經(jīng)其電流通過(guò)的厚度成第一近似比例的損失流經(jīng)基片的厚度。也可以列舉為了靈活性原因要求一個(gè)薄基片的智能卡用途，在較厚或標(biāo)準(zhǔn)厚度基片上生產(chǎn)電路，這首先具有對(duì)于各種加工步驟的良好機(jī)械阻力的優(yōu)點(diǎn)，并且第二具有按照與其在一定生產(chǎn)設(shè)備上的使用有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。最后薄化通過(guò)分離實(shí)現(xiàn)。這種分離能伴隨有向另一個(gè)支撐的轉(zhuǎn)移。在某些情況下，向另一個(gè)支撐的轉(zhuǎn)移不是不可缺少的，特別是如果在薄化期間目標(biāo)最后厚度足以產(chǎn)生自支撐結(jié)構(gòu)。
各種技術(shù)能用來(lái)把各層從一個(gè)支撐轉(zhuǎn)移到另一個(gè)。例如可以列舉在1985by T.Hamaguchi等，Proc.1EDM，1985，p.688中公開(kāi)的技術(shù)。這些技術(shù)由于它們能夠使一個(gè)層從一個(gè)基片轉(zhuǎn)移到另一個(gè)上具有很大益處，但它們必須消耗基本基片(它在加工期間破壞)并且不能實(shí)現(xiàn)薄膜的均勻轉(zhuǎn)移，除非有一個(gè)阻擋層存在(即在基片材料中的一個(gè)非均勻?qū)?。
在對(duì)于熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員已知的轉(zhuǎn)移方法中，也有可能使用轉(zhuǎn)移可以包含一個(gè)微電子元件的全部或部分的薄材料層的一種。這些方法的某些基于通過(guò)引入一種或多種含氣物質(zhì)在一種材料內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)埋入薄弱層。關(guān)于這個(gè)主題見(jiàn)公開(kāi)這樣方法的文檔US-A-5374564(或EP-A-533551)、US-A-6020252(或EP-A-807970)、FR-A-2767416(或EP-A-1010198)、FR-A-2748850(或EP-A-902843)、及FR-A-2773261(或EP-A-963598)。
對(duì)于把膜的全部與一個(gè)原始基片分離以把它轉(zhuǎn)移到一個(gè)支撐上的目的，一般使用這些方法。得到的薄膜然后可以包含原始基片的一部分。這些膜能用作用于電子或光學(xué)元件的生產(chǎn)的活性層。這些可以包含一個(gè)元件的某些或全部。
特別是這些方法能夠重新使用分離后的基片，對(duì)于每次循環(huán)消耗非常少的基片。這是因?yàn)槌サ暮穸瘸３２淮笥趲讉€(gè)微米，而基片厚度典型地為幾百個(gè)微米。因此有可能得到與由機(jī)械應(yīng)力“可拆下的”(就是說(shuō)可拆除的)基片類(lèi)似的基片，特別是在文檔US-A-6020252(或EP-A-807970)中公開(kāi)的方法的情況下。這種具體過(guò)程基于形成一個(gè)在最后轉(zhuǎn)移時(shí)切除的脆弱埋入?yún)^(qū)域的實(shí)施。
基于“搬走”原理的其它方法也把一個(gè)薄層與其原始支撐的剩余部分分離，同樣不必消耗后者。這些方法一般使用可能與機(jī)械力有關(guān)的一個(gè)埋入中間層的選擇性化學(xué)蝕刻。這種類(lèi)型的方法非常廣泛地用來(lái)把III-V元素轉(zhuǎn)移到不同類(lèi)型的支撐上(見(jiàn)C.Camperi等，IEEETransactions on photonics technology，vol.3，12(1991)，1123)。如在P.Demeester等的論文，Semicond.Sci.Technol.8(1993)，1124-1135中解釋的那樣，一般在外延生長(zhǎng)步驟之后發(fā)生的轉(zhuǎn)移能在元件的生產(chǎn)之前或之后執(zhí)行(分別通過(guò)“后加工”或“預(yù)加工”)。
在使用機(jī)械強(qiáng)度比基片的剩余部分低的一個(gè)(預(yù)存在)埋入層得到局部化分離的方法中，可以列舉ELTRAN方法(日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)07302889)。在這種情況下，基于單晶硅上的堆通過(guò)多孔區(qū)域的形成局部減弱。另一種類(lèi)似情形包括在絕緣體硅片(SOI)結(jié)構(gòu)的情況下利用埋入氧化物的存在，否則不管后者是如何標(biāo)準(zhǔn)(即，生產(chǎn)而不尋求任何具體的可拆除性效果)。如果把結(jié)構(gòu)足夠強(qiáng)地粘結(jié)到另一個(gè)基片上并且把一個(gè)高應(yīng)力施加到結(jié)構(gòu)上，則最好在氧化物中實(shí)現(xiàn)的局部斷裂能導(dǎo)致在整個(gè)基片比例上的切削效果。文檔“PHILIPSJournal of Research”，vol.49，N° 1/2，1995在第53至55頁(yè)上表示這種的一個(gè)例子。不幸地是，斷裂難以控制并且必需較高機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生它，這沒(méi)有免除折斷基片或損壞元件的危險(xiǎn)。
這樣的埋入脆弱層方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它們能用來(lái)基于在從幾十埃單位()到幾微米(μm)的厚度范圍內(nèi)的結(jié)晶硅(或SiC、InP、AsGa、LiNbO3、LiTaO3等)、以非常良好的均勻性生產(chǎn)各層。也能實(shí)現(xiàn)較大厚度。
為了構(gòu)造用于可能以后把一層轉(zhuǎn)移到另一個(gè)支撐或基片上的可拆除結(jié)構(gòu)，對(duì)于熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員知道，控制在層與基片之間的結(jié)合能量，如在文檔EP 0702609 A1中指示的那樣。
本專(zhuān)利的發(fā)明者也知道，為了生產(chǎn)一種可拆除基片，也有可能使用涉及在“拆除”表面處存在的結(jié)合力的控制的方法，以把薄層和從其以后拆除它的基片臨時(shí)組裝在一起。其中通過(guò)分子粘合得到結(jié)合的情形特別有好處。在通過(guò)分子結(jié)合得到的組件種類(lèi)中，由這些結(jié)合技術(shù)生產(chǎn)的絕緣體硅片(SOI)基片構(gòu)成一種特別有益的種類(lèi)。該種類(lèi)包括多個(gè)變量，其原理在書(shū)“Semiconductor Wafer bondingScience and Technology”，Q.-Y.Tong and U.Gsele，a WileyInterscience publication，John Wiley & Sons，Inc中描述。一些變量稱(chēng)做結(jié)合SOI(BSOI)或結(jié)合和蝕刻背部SOI(BESOI)。除涉及分子粘合的結(jié)合之外，這些變量依賴(lài)于通過(guò)拋光技術(shù)和/或化學(xué)蝕刻技術(shù)的原始基片的實(shí)際除去。在至此的部分中作為層轉(zhuǎn)移技術(shù)描述的其它變量另外基于通過(guò)分子粘結(jié)的結(jié)合和通過(guò)沿已經(jīng)弱化的一個(gè)區(qū)域的“切削”的分離，例如如在文檔US-A-5374564(或EP-A-533551)和US-A-6020252(或EP-A-807970)(沿一個(gè)植入?yún)^(qū)域的分離)中或在文檔EP 0925888(通過(guò)沿已經(jīng)致使多孔的埋入層的斷裂的分離)中描述的方法中。無(wú)論準(zhǔn)確技術(shù)使用什么，在文獻(xiàn)中在要產(chǎn)生接觸的表面處帶有硅(Si)或氧化硅(SiO2)的兩個(gè)基片之間的遇到的大多數(shù)情況下，這些變量的共同特征是其分子結(jié)合的使用。有時(shí)遇到其它材料(氮化物、硅化物等)。
如果要得到不可拆除的SOI，則最后打算提供表面準(zhǔn)備操作，并且常常借助于在結(jié)合之后執(zhí)行退火，高結(jié)合能量典型地從1到2J/m2。按常規(guī)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備操作，在SiO2/SiO2結(jié)合的情況下，結(jié)構(gòu)的結(jié)合能量具有在室溫下100mJ/m2的量級(jí)而在400℃下退火30分鐘之后為500mJ/m2(通過(guò)由Maszara開(kāi)發(fā)的刀片方法確定結(jié)合能量(見(jiàn)Maszara等，J Appl.Phys.，64(10)，p.4943，1988)。當(dāng)在高溫(1100℃)下退火結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)合能量能高達(dá)2J/m2(C.Maleville等，Semiconductor wafer bonding，Science Technology andApplication IV，PV 97-36，46，The Electrochemical Society ProceedingsSeries，Pennington，NJ(1998))。存在在結(jié)合之前的其它準(zhǔn)備形式，例如要結(jié)合的表面對(duì)于等離子體(例如氧等離子體)的暴露，并且能產(chǎn)生等效結(jié)合能量而不總是必需這種退火(YA，Li and R.W.Bower，Jpn.JAppl.Phys.，vol.37，p.737，1998)。
與以上截然不同，本發(fā)明者感興趣可拆除SOI結(jié)構(gòu)。已經(jīng)表明通過(guò)修改親水性質(zhì)和表面的粗糙度能得到不同的機(jī)械強(qiáng)度。例如，如在由O.Rayssac等的論文中指示的那樣(Proceedings of the 2ndInternational Conference on Materials for Microelectronics，IOMCommunications，p.183，1998)，氟化氫蝕刻增大氧化硅層的粗糙度。該論文描述8000蝕刻如何把RMS粗糙度從0.1nm增大到0.625nm。已經(jīng)證實(shí)，對(duì)于面對(duì)表面具有0.625nm和0.625nm RMS粗糙度的SiO2/SiO2結(jié)合在1100℃下退火之后產(chǎn)生500J/m2量級(jí)的結(jié)合能量值，即遠(yuǎn)低于在以前列舉的標(biāo)準(zhǔn)情形中。本發(fā)明者已經(jīng)表明，在這種情況下，能利用粗糙化來(lái)提供可拆除界面，即使在高達(dá)1100℃的高溫下退火之后也是如此。通過(guò)精明地把在結(jié)合之前的粗糙度準(zhǔn)備與適當(dāng)?shù)臒嵬嘶鹛幚硐嘟Y(jié)合，已經(jīng)證明，可拆除SOI基片能承受用來(lái)生產(chǎn)CMOS晶體管的過(guò)程的大多數(shù)步驟(特別包括在典型1100℃高溫下的熱處理步驟、以及沉積限制層，例如氮化物層，的步驟)而沒(méi)有在組合界面處的最終分離，并且能事后通過(guò)受控機(jī)械應(yīng)力的故意施加在結(jié)合界面處拆除。

發(fā)明內(nèi)容
分層在多層結(jié)構(gòu)的上下文中是一個(gè)熟知的問(wèn)題，特別是在用于微電子元件、傳感器等的構(gòu)造技術(shù)領(lǐng)域中。這是因?yàn)闊崽幚?、化學(xué)處理、(氟化氫蝕刻等)、生產(chǎn)元件必需的除去材料的機(jī)械和/或物理操作(拋光等)、沉積和/或外延生長(zhǎng)步驟、及在不均勻堆的生產(chǎn)期間產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，常常在層邊緣處產(chǎn)生劈開(kāi)或在結(jié)構(gòu)邊緣處開(kāi)始搬走。在SOI的情況下，例如，用來(lái)脫氧Si表面的多種氟化氫處理在某些情況下導(dǎo)致埋入氧化物的重要過(guò)蝕刻，并且由此弱化在晶片邊緣處的表面膜。
如果在故意分離之前的加工侵蝕得太狠，則通過(guò)形成中間層或脆弱界面(不管是通過(guò)物質(zhì)植入、通過(guò)多孔區(qū)域的形成、通過(guò)結(jié)合能量的控制等的弱化)基于可拆除基片生產(chǎn)的層轉(zhuǎn)移技術(shù)(帶有或不帶有元件)遇到與最終分層有關(guān)的某些問(wèn)題。斷裂在邊緣處、在元件整體或部分的構(gòu)造過(guò)程期間能意外地開(kāi)始，并且能降低生產(chǎn)率。除由在邊緣處的膜剝離引起的活性膜的表面面積的減小外，這些問(wèn)題能導(dǎo)致晶片顆粒污染的高度增大，并因此導(dǎo)致元件構(gòu)造生產(chǎn)率的高度減小和使用設(shè)備的污染(在特定爐中)。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于，利用一個(gè)層/基片界面減輕以前列舉的缺陷，這個(gè)界面把在正確時(shí)刻容易分離的迫切性與其中如有必要承受對(duì)于微電子、光學(xué)、或聲學(xué)元件或傳感器的全部或一些的生產(chǎn)、或外延生長(zhǎng)步驟必需的熱量施加或機(jī)械處理的迫切性可靠地結(jié)合，而不會(huì)引起過(guò)早分離或分層。
更一般地說(shuō)，本發(fā)明包括在一種在一個(gè)基片上包括一個(gè)薄層的組合中，所述層由具有機(jī)械強(qiáng)度的受控級(jí)的界面或中間層連接到所述基片上。
為此，首先提出一種準(zhǔn)備一個(gè)薄層的方法，該方法包括生產(chǎn)在所述薄層與一個(gè)基片之間的界面或一個(gè)中間層的步驟，其特征在于，生產(chǎn)所述界面從而帶有一個(gè)具有一個(gè)第一機(jī)械強(qiáng)度級(jí)的第一區(qū)域、和具有顯著大于第一級(jí)的一個(gè)第二機(jī)械強(qiáng)度級(jí)的至少一個(gè)第二區(qū)域。
換句話說(shuō)，本發(fā)明提出一種得到具有其機(jī)械強(qiáng)度在一個(gè)區(qū)域中大于在另一個(gè)區(qū)域中的埋入結(jié)構(gòu)(界面或?qū)?的結(jié)構(gòu)的方法。因而界面(或中間層)能根據(jù)要求被優(yōu)化，允許打算施加到其上的加工。
貫穿本文檔，表示“機(jī)械強(qiáng)度”指在“材料強(qiáng)度”意義上的機(jī)械強(qiáng)度，但也能更一般地指對(duì)于連續(xù)或間斷介質(zhì)(如例如能承受分層等的堆的界面)的斷裂或分離的敏感性，不管這響應(yīng)在熱處理期間、或在化學(xué)攻擊期間的純機(jī)械應(yīng)力(牽引、彎曲、剪切、壓縮、扭轉(zhuǎn)等)、以及所有可行組合。
在上文討論的具體問(wèn)題的情況下，如果要求在正確時(shí)刻而不是在之前把基片與層分開(kāi)，則具有較低機(jī)械強(qiáng)度的第一區(qū)域是一個(gè)包括在第二區(qū)域中的區(qū)域。
特別是當(dāng)薄層的整體以晶片規(guī)模轉(zhuǎn)移時(shí)，具有最高機(jī)械強(qiáng)度的區(qū)域最好是一個(gè)環(huán)(在圓形基片情況下的環(huán)形環(huán))，環(huán)的寬度能從幾百微米到幾毫米變化，或者甚至在一厘米的量級(jí)上。因而環(huán)能構(gòu)成其芯部具有較低機(jī)械強(qiáng)度的圓形、正方形、多邊形或其它形狀板的周緣。
在代之以與薄層的各部分高度處的分離相對(duì)應(yīng)的情況下(通過(guò)模片、通過(guò)元件、模片組或子組等)，所述層的準(zhǔn)備最好包括一個(gè)步驟，其中所述層的至少一段在基片上隔離，并且所述第二區(qū)域沿所述段的輪廓延伸。因而第一區(qū)域能分段，每一段由一個(gè)較大機(jī)械強(qiáng)度區(qū)域包圍著。
因而，在薄層與基片之間產(chǎn)生的界面或中間層在力學(xué)上在其中央部分中比在其周緣處弱，這大大地減小分層的危險(xiǎn)。
因而所述界面或埋入層能具有各種形式。它能具體地定義為-一個(gè)結(jié)合界面(帶有或不帶有粘合劑，例如通過(guò)分子粘合結(jié)合)，及帶有或不帶有一個(gè)中間層(氧化物、氮化物)，-一層微型空腔(和/或氧化微泡和/或片晶)，及更一般地一個(gè)缺陷層，-一個(gè)中間層，具有與基片和層的那些不同的特性，例如，能按照其機(jī)械強(qiáng)度或其對(duì)于化學(xué)蝕刻(化學(xué)和機(jī)械的)敏感性等區(qū)分的一個(gè)多孔硅層，-一個(gè)打算選擇性化學(xué)蝕刻的不同化學(xué)成分的中間層。
能實(shí)現(xiàn)在較高或較低機(jī)械強(qiáng)度的連接區(qū)域或其它不同種類(lèi)連接之間的區(qū)分-在結(jié)合界面的情況下，通過(guò)得到的連接能量，例如，通過(guò)在結(jié)合之前的不同準(zhǔn)備(粗糙度、不同的親水性質(zhì)、化學(xué)表面連接狀態(tài)等)和/或通過(guò)熱處理差別，特別是在產(chǎn)生用于結(jié)合的接觸之后，
-在一層微空腔的情況下，通過(guò)在第二區(qū)域中減小植入劑量或通過(guò)在第一區(qū)域中微裂紋的希望生長(zhǎng)，-在一個(gè)多孔層的情況下，通過(guò)修改百分比多孔性，從而它在第一區(qū)域中較高，-在打算選擇性地化學(xué)蝕刻的、不同化學(xué)成分的中間層的情況下，通過(guò)改變化學(xué)成分，這能是植入差別或用于半導(dǎo)體物質(zhì)的成分百分比差別，例如這具有對(duì)于化學(xué)蝕刻敏感度的任何變化的直接影響。
更準(zhǔn)確的說(shuō)，在其中只有兩個(gè)區(qū)域的情況下，按照可能組合中的本發(fā)明的最佳特征(在該情況下第二區(qū)域圍繞第一區(qū)域)·在生產(chǎn)界面的步驟之后，實(shí)現(xiàn)一個(gè)隔離包含所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的層的一段的步驟，從而所述第二區(qū)域沿所述段的周緣，隨后是其中搬走基片和薄層的分離操作；在這種情況下，有時(shí)便利地在搬走步驟之前是劃分第一區(qū)域和第二區(qū)域的步驟，例如在部分或全部切削之后，通過(guò)全部或部分化學(xué)蝕刻、通過(guò)全部或部分機(jī)械斷裂等。
·在基片的表面與層表面之間產(chǎn)生界面，并且產(chǎn)生界面的步驟包括準(zhǔn)備這些表面至少一個(gè)的步驟和一個(gè)在其期間通過(guò)分子粘結(jié)結(jié)合把表面結(jié)合到其它表面上的步驟；產(chǎn)生界面的步驟最好和便利地包括用于基片和層表面每一個(gè)的準(zhǔn)備步驟。例如，表面準(zhǔn)備步驟最好包括一個(gè)在其期間使在所述第一區(qū)域中的所述表面親水性較小或局部增大其粗糙度的處理步驟；這例如指在這個(gè)第一區(qū)域中的表面的局部酸蝕刻；更精確地說(shuō)，甚至更希望，是否至少一個(gè)表面包括一個(gè)氧化物層并且用氫氟酸實(shí)現(xiàn)酸蝕刻，在這個(gè)第二區(qū)域中的表面由一個(gè)之后消除的保護(hù)(例如氮化物)層保護(hù)免受所述蝕刻。在另一種變形中，使兩個(gè)晶片的至少一個(gè)的表面完全粗糙，并且在某些部分中然后修改、基本上提高粗糙度，以得到較大結(jié)合力，例如借助于化學(xué)拋光處理、機(jī)械或化學(xué)-機(jī)械或離子處理，或者通過(guò)干燥蝕刻。
·為了準(zhǔn)備表面和控制粗糙度，特別是如果表面之一是氧化物，則使用氫氟酸能實(shí)現(xiàn)部分酸蝕刻。
·產(chǎn)生界面的步驟包括減弱在一個(gè)開(kāi)始基片中的埋入層的步驟，由此至少使第一區(qū)域比第二區(qū)域弱，所述埋入層布置在形成層的一部分與形成基片的一部分之間。減弱步驟最好包括植入至少一種元素，最好是一種氣體的步驟，這個(gè)植入步驟對(duì)于第一和第二區(qū)域以不同方式進(jìn)行。
·產(chǎn)生界面或中間層的步驟包括一個(gè)適于使基片的一個(gè)表面層多孔的處理步驟，這個(gè)處理步驟對(duì)于第一和第二區(qū)域以不同方式進(jìn)行，接著是其中在所述多孔層的頂部上產(chǎn)生該層的覆蓋步驟。在其中基片是硅的具體情況下，這個(gè)處理步驟便利地包括在氫氟酸介質(zhì)中的電解。
·根據(jù)它是否是結(jié)合粗糙表面、多孔材料、埋入缺陷、氣體的或其它微空腔的問(wèn)題，通過(guò)非均勻熱處理修改界面或連接層的機(jī)械和/或化學(xué)強(qiáng)度以便與其它相比選擇性地強(qiáng)化或選擇性地弱化某些區(qū)域。
·產(chǎn)生界面的步驟后面是把層與基片分離的步驟。在產(chǎn)生界面的步驟與搬走步驟之間，便利地有一個(gè)在其期間把層結(jié)合到一個(gè)第二基片上的結(jié)合步驟。所述結(jié)合步驟便利地包括分子粘結(jié)結(jié)合或粘合劑結(jié)合，例如在后一種情況下使用由UV硬化的粘合劑、一種樹(shù)脂、或一種聚合物粘合劑。在這些情況下，通過(guò)酸蝕刻和/或機(jī)械應(yīng)力的施加便利地實(shí)現(xiàn)分離步驟。
·該層具有半導(dǎo)體材料(Si、Ge、SiGe、SiC、GaN和其它等效氮化物、AsGa、InP、Ge等)或者鐵電材料或壓電材料(LiNbO3、LiTaO3)、或者處理或未處理磁性材料。
·通過(guò)變薄一個(gè)原始半導(dǎo)體材料基片得到在可分離基片上的薄層。
·通過(guò)加工和/或化學(xué)-機(jī)械或其它拋光和/或化學(xué)蝕刻得到變薄。
·通過(guò)切成原始半導(dǎo)體材料基片得到在可分離基片上的薄層。
·通過(guò)植入得到埋入減弱層，并且通過(guò)熱和/或機(jī)械和/或化學(xué)處理得到分離。
·植入的物質(zhì)是一種氣體(氫、氦等)。
按照產(chǎn)品，本發(fā)明提出一種在一個(gè)基片上包括一個(gè)層的組件，所述層由一個(gè)界面連接到所述基片上，該界面的至少一個(gè)第一選擇區(qū)域具有第一級(jí)的機(jī)械強(qiáng)度而一個(gè)第二選擇區(qū)域具有顯著高于第一級(jí)的機(jī)械強(qiáng)度級(jí)，并且第二區(qū)域圍繞第一區(qū)域。
根據(jù)最佳特征，它們可以組合·在包含所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的所述層中全部或部分限制(通過(guò)切削、蝕刻等)一段，從而所述第二區(qū)域沿所述段的周緣。
·在通過(guò)分子粘結(jié)的基片的一個(gè)表面和層的一個(gè)表面之間產(chǎn)生界面。界面的至少一個(gè)表面在所述第二區(qū)域中具有比第一區(qū)域中低的粗糙度。
·界面由在一個(gè)原始基片中的一個(gè)埋入層形成，第一區(qū)域比第二區(qū)域弱。
·界面由在所述層與所述基片之間的一個(gè)多孔層形成，所述層在所述第一與第二區(qū)域之間具有不同的孔隙度。
·便利地通過(guò)分子粘結(jié)結(jié)合或粘合劑結(jié)合，例如通過(guò)由UV輻射硬化的粘合劑，把所述層進(jìn)一步結(jié)合到一個(gè)第二基片上。
·根據(jù)它是否是結(jié)合粗糙表面、多孔材料、埋入缺陷、氣體的或非氣體的微空腔的問(wèn)題，借助于局部或非均勻處理(熱處理、UV曝光處理、激光輻射處理等)修改界面或連接層的機(jī)械和/或化學(xué)強(qiáng)度以便除其它之外選擇性地強(qiáng)化或選擇性地弱化某些區(qū)域。
·該層具有半導(dǎo)體材料(Si、Ge、SiGe、SiC、GaN和其它等效氮化物、AsGa、InP、等)或者鐵電材料或壓電材料(LiNbO3、LiTaO3)、或者處理或未處理磁性材料。


由經(jīng)由非限制說(shuō)明性例子和參照附圖給出的如下描述，顯現(xiàn)本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中-圖1是其上準(zhǔn)備兩個(gè)區(qū)域從而它們具有不同分子結(jié)合特性的表面的部分俯視圖，-圖2是沿在圖1中的線II-II得到的剖視圖，-圖3是包括一個(gè)基片上的一個(gè)薄層與圖1類(lèi)型的界面的組合的視圖，-圖4是在一個(gè)基片上的一個(gè)薄層的整體的剖視圖，-圖5是裝有一個(gè)保護(hù)層的一個(gè)基片晶片的剖視圖，-圖6是在凹下它之后圖5晶片的視圖，-圖7是在凹坑填充有氧化物沉積之后相同晶片的視圖，-圖8是所述晶片覆蓋有拋光之后的氧化物沉積的視圖，-圖9是在過(guò)多氧化物涂層消除之后晶片的視圖，-圖10是在固定薄層之后或在固定一個(gè)厚層之后和然后變薄它的晶片的視圖，-圖11是圖10的一種變形，其中氧化物涂層透入到基片中并且透入到薄層中，-圖12是圖10的一種變形，其中氧化物涂層在薄層上，-圖13是圖11的一種變形，其中氧化物占據(jù)在基片中和在薄層中的不同區(qū)域，-圖14表示一種變形，其中界面由不同材料(在這個(gè)例子中是SiO2和Si3N4)區(qū)域形成的一個(gè)層形成，-圖15是圖10的一種變形，表示由氧化物形成的多個(gè)區(qū)域，-圖16是圖14的一種變形，表示由不同材料的多個(gè)區(qū)域形成的一個(gè)中間層，-圖17表示同心和交替環(huán)Z1和Z2，-圖18表示在一個(gè)全部區(qū)域Z2中的一系列區(qū)域Z1，-圖19是在沉積一個(gè)表面層之后來(lái)自圖4的組件的視圖，-圖20是在一個(gè)最后基片的分子結(jié)合之后的另一個(gè)視圖，-圖21是在搬走操作施加之后的另一個(gè)視圖，
-圖22是在搬走和拋光之后得到的晶片的視圖，-圖23是圖4類(lèi)型的一個(gè)可分離組件的視圖，-圖24是其在元件的某些或所有，例如一個(gè)第一晶體管柵極，的生產(chǎn)之后的視圖，-圖25是其在氧化物沉積之后的視圖，-圖26是其在由CMP平面化之后的視圖，-圖27是其在分子粘結(jié)結(jié)合(包括熱處理)之后的視圖，-圖28是其在分離和還原之后的視圖，-圖29是圖4類(lèi)型的一種可分離組件的視圖，-圖30是其在元件生產(chǎn)之后的視圖，-圖31是其在通過(guò)氟化氫蝕刻和/或機(jī)械力的施加而分離沒(méi)有到一個(gè)靶基片的轉(zhuǎn)移之后的視圖，-圖32是其在分離成最終基片和能循環(huán)的一個(gè)基片之后的視圖，-圖33是在元件之間的溝道或槽口切開(kāi)之后、圖30的一種變形，-圖34是其視圖，表示在搬走過(guò)程中的元件，例如在氟化氫蝕刻之后，-圖35是與圖4類(lèi)似的視圖，-圖36是在透明基片的粘合劑結(jié)合之后圖35組件的剖視圖，-圖37是在搬走和拋光之后這個(gè)組件的上部的視圖，-圖38是在搬走和拋光之后這個(gè)組件的上部的視圖，-圖39是與圖4的類(lèi)似的組件的視圖，表示由化學(xué)和機(jī)械切削消除的區(qū)域，-圖40其是在結(jié)合上部基片之后的視圖，-圖41是包括交錯(cuò)區(qū)域Z1和Z2的組件的較大比例的視圖，-圖42是與圖4的類(lèi)似的組件的視圖，-圖43其是在基于GaN的外延堆沉積之后的視圖，-圖44是其在結(jié)合一個(gè)基片之后的視圖，-圖45是其在搬走時(shí)的視圖，
-圖46是在拋光之后其上部的視圖，-圖47是其在除去在堆下方的層之后的視圖，-圖48是包括一個(gè)埋入薄弱層的基片的視圖，及-圖49是包括一個(gè)埋入薄弱層部分的基片的視圖。
具體實(shí)施例方式
1-分子粘結(jié)結(jié)合界面為詳細(xì)描述選擇的最佳例子主要涉及一般以例如200mm直徑的圓形基片形式得到的硅。這些方法以非限制方式和不脫離本發(fā)明范圍地易于變換到其特征具體在于除硅之外的材料的其它系統(tǒng)上。
根據(jù)本發(fā)明的方法的某些實(shí)施例往往鼓勵(lì)以整體級(jí)把層搬離其基片，即在基片的整體規(guī)模上，而其它往往限制各段。
在前一種情況下要生產(chǎn)的一個(gè)組件圖示在圖1和2中，在圖2中圖示的界面或中間層代表其中產(chǎn)生局部結(jié)合差別產(chǎn)生的區(qū)域。除這些圖之外，圖3特別表示打算參與在按照本發(fā)明帶有具有不同機(jī)械強(qiáng)度的兩個(gè)區(qū)域的界面的表面的準(zhǔn)備的一個(gè)例子。更準(zhǔn)確地說(shuō)，在表示的例子中，目的在于得到一個(gè)其機(jī)械強(qiáng)度Ec1小于圍繞中央?yún)^(qū)域的周緣區(qū)域Z2的Ec2的中央?yún)^(qū)域Z1。
能使用不同的方法以在周緣區(qū)域Z2中得到比在中央?yún)^(qū)域Z1中高的結(jié)合能量?？紤]SiO2/SiO2和Si/SiO2結(jié)合的例子。在不同種類(lèi)層的情況下(Si3N4是另一個(gè)常規(guī)例子，但也有硅化物)，并且通過(guò)從下文描述的類(lèi)推，只要使用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理就足夠了(例如用于Si的NH4OH/H2O2/H2O(也稱(chēng)作SC1)和用于Si3N4的H3PO4或HF)。圖4表示其中基片11和薄層14是單晶硅的并且兩個(gè)中間層12和13在分別結(jié)合在基片11和薄層14上之前形成的選擇。當(dāng)然，只有兩個(gè)中間層12或13的一個(gè)可能就足夠了，并且必須考慮(即有兩種特殊情況)其中它們都不存在的情形(即Si/Si結(jié)合的情形)。如果中間層12和13存在并且都是SiO2的，則系統(tǒng)稱(chēng)作SiO2/SiO2結(jié)合。如果兩個(gè)之一存在，并且包括SiO2，那么系統(tǒng)稱(chēng)作Si/SiO2結(jié)合。
多種技術(shù)能用來(lái)生產(chǎn)像在圖4中表示的結(jié)構(gòu)，除與分子粘結(jié)結(jié)合有關(guān)的技術(shù)方面之外，對(duì)于不可分離SOI基片的生產(chǎn)包括以前列舉的那些(見(jiàn)Semiconductor Wafer Bonding，Science andTechnology，Q.Y.Tong and U.Gsele，Wiley Intersciencepublications)。除其中把一個(gè)例如輔助外延層沉積到層14上的某些特定情況之外，下文把層14稱(chēng)作是包括元件的層的活性層。在本發(fā)明的某些變形中，通過(guò)化學(xué)和/或機(jī)械地變薄結(jié)構(gòu)得到薄層。這些變形稱(chēng)作結(jié)合SOI(BSOI)及結(jié)合與蝕刻背部SOI(BESOI)。除分子粘結(jié)結(jié)合之外，這些變形基于通過(guò)拋光技術(shù)和/或化學(xué)蝕刻技術(shù)的原始基片的物理除去。下文部分描述為層轉(zhuǎn)移技術(shù)的其它變形除分子粘結(jié)結(jié)合之外基于通過(guò)沿減弱區(qū)域的“切削”或劈開(kāi)，如在文檔US-A-5374564(或EP-A-533551)和US-A-6020252(或EP-A-807970)沿一個(gè)植入?yún)^(qū)域的分離，或文檔EP 0925888通過(guò)沿已經(jīng)致使多孔的一個(gè)埋入層的斷開(kāi)的分離，中描述的方法。
參照與用于可分離基片的結(jié)合有關(guān)的特定方面，在SiO2/SiO2(或甚至Si/SiO2)結(jié)合的情況下，一個(gè)臨時(shí)掩模能首先用來(lái)把一個(gè)保護(hù)層，例如一個(gè)氮化硅Si3N4層只沉積到氧化硅SiO2層12和/或13的環(huán)上。氧化物層能以幾種方式準(zhǔn)備(沉積、硅的熱氧化)并且能具有根據(jù)用途變化的厚度。對(duì)于這個(gè)例子，選擇1μm厚熱氧化物。因此得到如下結(jié)構(gòu)中央盤(pán)的表面僅由氧化物形成，并且外部環(huán)的表面(典型地幾mm寬)由覆蓋有一個(gè)另外保護(hù)層(例如氮化物)的氧化物形成。
這隨后是氫氟酸蝕刻以使氧化物表面粗糙，要求的粗糙化隨除去氧化物的厚度增大。對(duì)于每種用途，能優(yōu)化粗糙度，特別是作為生產(chǎn)必須形成沒(méi)有分層的元件(或外延增長(zhǎng))的方法、和適于最后分離的方法的一種功能。典型地，除去幾百至幾千量級(jí)的氧化物厚度的氫氟酸蝕刻是一種良好的最初折衷。1000量級(jí)的氮化物厚度保護(hù)下面的氧化物免受氫氟酸蝕刻，這增加氧化物層12和/或13的中央?yún)^(qū)域的粗糙度。例如，氮化物隨后通過(guò)用熱(＞110℃)正磷酸(H3PO4)蝕刻除去。這能與選擇性濕潤(rùn)或干燥清理結(jié)合以在區(qū)域Z1與Z2之間得到不同的氟化氫性質(zhì)。生成的效果是比在中心處的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合弱的結(jié)合，并且結(jié)合與環(huán)的位置處的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合相同。
如果除去的氧化物較厚，特別是因?yàn)橛猛疽筮@樣(特別是在幾千的范圍內(nèi)，知道5000在多數(shù)情況下是一種良好的最初折衷)，則必須注意，除局部增大粗糙度的要求效果之外，在中央?yún)^(qū)域(已經(jīng)氫氟酸蝕刻)與環(huán)(已經(jīng)保護(hù)免于這種蝕刻)之間產(chǎn)生高度差。為了在環(huán)中得到非常高質(zhì)量的結(jié)合，與在中央?yún)^(qū)域中滿意質(zhì)量的結(jié)合相組合，在某些情況下可能必須消除或減小高度差。為此使用拋光(例如化學(xué)/機(jī)械拋光)可能是適當(dāng)?shù)?。因?yàn)楦叨炔睿ㄟ^(guò)對(duì)于熟悉微電子專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員熟知的平面化效應(yīng)，拋光是一種直覺(jué)均勻的結(jié)果，最好是露出區(qū)域，即在本實(shí)例中的環(huán)的區(qū)域，的拋光。然而，也能把拋光故意局限于環(huán)。如果基片是圓的，則例如希望通過(guò)使用帶有一個(gè)中央開(kāi)口的拋光布拋光環(huán)，由此把環(huán)的高度減小到已經(jīng)氫氟酸蝕刻的中央?yún)^(qū)域的高度。況且，人們知道，拋光導(dǎo)致比通過(guò)常規(guī)分子粘結(jié)結(jié)合(不用拋光)得到的高的結(jié)合能量。這因此把趨向于比在中心處的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合弱的結(jié)合和在環(huán)位置處的較強(qiáng)結(jié)合的兩種效果相組合。這種組合是在圖3中表示的另一種特定情形。把環(huán)的高度降低到中心的高度的另一種方法是局部濕潤(rùn)或干燥蝕刻。
對(duì)于這個(gè)的一個(gè)選擇例是使中間層12和/或13都粗糙，即不保護(hù)環(huán)，但添加局限到環(huán)、顯著增大結(jié)合強(qiáng)度的處理。這些處理例如包括氧等離子體或局部退火的使用，其一個(gè)目的是通過(guò)流動(dòng)效應(yīng)重新構(gòu)造和減小氧化物表面的粗糙度；或?qū)τ谑煜け緦?zhuān)業(yè)的技術(shù)人員知道的改進(jìn)組件的附著力的任何其它處理。這些處理具有不產(chǎn)生任何凹凸的優(yōu)點(diǎn)。
另一個(gè)選擇例與在結(jié)合操作之后的局部熱退火(激光束、非均勻爐、由燈加熱等)的使用有關(guān)。如在C.Malevill等的Semiconductor wafer bonding，Science Technology and ApplicationsIV，PV 97-36，46，The Electrochemical Society Proceedings Series，Penning，NJ(1998)中報(bào)告的那樣，在結(jié)合之后的100℃退火溫度差能顯著改變結(jié)合能量，特別是在超過(guò)800℃的溫度范圍內(nèi)。這個(gè)選擇例能與使至少一個(gè)中間層12或13粗糙組合地使用，或單獨(dú)使用(即，沒(méi)有使任何東西粗糙的步驟)。在任何方面不能認(rèn)為是對(duì)于本發(fā)明的限制的、應(yīng)用于SiO2/SiO2結(jié)合的一個(gè)非常具體的例子是在1000℃的溫度下退火整個(gè)結(jié)構(gòu)并且把環(huán)選擇性地加熱到1200℃。另一個(gè)例子是在1000℃的溫度下不退火整個(gè)環(huán)。對(duì)于這個(gè)選擇性退火的選擇例，必須理解，因?yàn)闊醾鲗?dǎo)現(xiàn)象和難以生產(chǎn)用于具有完美選擇性的局部加熱的設(shè)備，局部加熱能導(dǎo)致一個(gè)熱輸入梯度。在這種情況下，能認(rèn)為退火溫度在基片邊緣處處于最大值并且隨著接近基片中心下降。
生產(chǎn)一種可分離基片的另一種變形能基于在區(qū)域Z1與區(qū)域Z2之間的化學(xué)性質(zhì)差別。經(jīng)由非窮盡例子可以列舉如下對(duì)Z1＝SiO2而Z2＝Si；Z1＝Si3N4而Z2＝SiO2；Z1＝Si3N4而Z2＝Si等。這里只描述對(duì)Z1＝SiO2而Z2＝Si。
如圖5中所示，把一個(gè)幾mm寬的保護(hù)環(huán)(樹(shù)脂、沉積PECVD等的)沉積到一個(gè)硅基片上，以限定區(qū)域Z2的尺寸。
然后蝕刻該結(jié)構(gòu)(濕潤(rùn)或干燥的，通過(guò)常規(guī)用來(lái)蝕刻硅的各技術(shù)的任一種)，從而蝕刻僅攻擊未保護(hù)區(qū)域。也能設(shè)想機(jī)械攻擊(研磨、拋光等)，從而借助于采用工具的輪廓和/或尺寸僅加工中心。在以上情況下，沉積一個(gè)保護(hù)層的操作不再是不可缺少的。與采用的方法無(wú)關(guān)(可能涉及除去保護(hù)性環(huán)的步驟)，得到在中心處有一個(gè)凹坑的硅晶片，如圖6中所示。
這限定區(qū)域Z1(帶有凹坑的盤(pán))和區(qū)域Z2(外環(huán))的位置。
一種氧化物由CVD過(guò)程沉積在帶有一個(gè)凹坑的生成基片上。沉積的氧化物層的厚度遠(yuǎn)大于凹坑的深度，產(chǎn)生在圖7中表示的結(jié)構(gòu)。
通過(guò)拋光的平面化消除在結(jié)構(gòu)的環(huán)與中心之間的高度差以及這種類(lèi)型沉積的較高固有粗糙度(見(jiàn)圖8)。氫氟酸蝕刻然后產(chǎn)生在圖9中表示的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，當(dāng)硅與環(huán)平齊時(shí)，停止氫氟酸蝕刻。這產(chǎn)生一種“硅環(huán)和在中心處的粗糙化氧化物”的輪廓，這限定在區(qū)域Z1與Z2之間的能量差，首先是因?yàn)檫@兩個(gè)區(qū)域具有不同的粗糙度而第二是因?yàn)椴牧系男再|(zhì)不同(不同的分子粘結(jié)結(jié)合性質(zhì))。
依據(jù)在區(qū)域Z1與Z2之間要求的能量差，能修改以上順序以產(chǎn)生“硅環(huán)和在中心處的非粗糙化氧化物”的輪廓。為此目的，例如能消除氫氟酸蝕刻步驟，并且擴(kuò)展以前的拋光步驟，從而拋光硅環(huán)生成一個(gè)平齊表面。在這種情況下，在區(qū)域Z1與Z2之間的能量差基本上由材料的性質(zhì)差別引起。在這種情況下，差別較小。
在其中在基片11上產(chǎn)生它們的情形下已經(jīng)列舉一個(gè)凹坑和一種氧化物沉積(結(jié)果是在結(jié)合之后得到圖10輪廓)。一種變形包括在薄層14的一側(cè)上(見(jiàn)圖12)、或者甚至在兩側(cè)上(見(jiàn)圖11)實(shí)現(xiàn)這些操作。
能呈現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度差的用于其它材料對(duì)的方法能包括較小數(shù)量的輔助步驟。例如，如果目標(biāo)在于得到對(duì)Z1＝Si3N4而Z2＝SiO2，則除氧化物之外必須沉積Si3N4，使用常規(guī)掩模技術(shù)(照相平版印刷、機(jī)械方法等)一定限定用于整個(gè)結(jié)構(gòu)的要求環(huán)。這種結(jié)構(gòu)在關(guān)心的兩種材料之間具有優(yōu)良化學(xué)蝕刻(例如氫氟酸蝕刻)選擇性的優(yōu)點(diǎn)，這能有助于通過(guò)由化學(xué)蝕刻容易和選擇性地除去環(huán)的分離。
其它輪廓是可能的，例如-圖13是圖11的一種變形，其中中心層在基片中和在薄層中不具有相同尺寸，-圖14表示一種組件，其中在基片與薄層之間的界面層具有與周緣部分Z2的(SiO2)不同的材料(Si3N4)的中心區(qū)域Z1，這兩個(gè)部分除基片和薄層之外具有不同材料(這里是Si)，-圖15是圖10的一種變形，其中有與支撐不同的材料的多個(gè)區(qū)域Z1，-圖16是圖14的一種變形，其中有與基片和薄層的那些(這里是Si)不同的材料的多個(gè)區(qū)域Z1和多個(gè)區(qū)域Z2。
圖15和16能與圖17和18是例子的多個(gè)幾何形狀相對(duì)應(yīng)(在模片高度處或其它)
-圖17表示具有多個(gè)同心帶Z1或Z2的輪廓，及-圖18表示在其它類(lèi)型(Z2)的整體區(qū)域中具有一種類(lèi)型(Z1)的一個(gè)區(qū)域陣列(由行和列組成)的一種輪廓。
除可分離基片本身的生產(chǎn)之外，使用基于分子結(jié)合的技術(shù)，有關(guān)于其使用和關(guān)于實(shí)現(xiàn)它的裝置的幾種手段。
可分離基片的好處，依據(jù)未加工活性層或加工活性層的厚度(即，其已經(jīng)加工它以生產(chǎn)元件的全部或部分的厚度)，在于它允許活性層的分離以得到一個(gè)自支撐層(一個(gè)較厚層，不管厚度在其構(gòu)造之后的沉積步驟期間制造或得到的可分離基片中已經(jīng)存在，如是在外延生長(zhǎng)步驟中的情形)或一個(gè)一般較薄、轉(zhuǎn)移到一個(gè)目標(biāo)支撐上的表面層，不管后者是最后支撐或者只是本身將拆除的臨時(shí)支撐。
有把表面層轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基片上的各種方式。
首先，通過(guò)成為要轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基片上的薄層的分子粘結(jié)結(jié)合能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移。
作為說(shuō)明，在生產(chǎn)一種這里稱(chēng)作第二SOI結(jié)構(gòu)的新SOI結(jié)構(gòu)的上下文中描述一種分離方法。較前面描述的技術(shù)這種方法仍然具有多個(gè)好處。這里選擇的例子與具有一個(gè)埋入氧化物層500厚的第二SOI基片的生產(chǎn)有關(guān)，直接使用這種方法難以得到該厚度。
通過(guò)以前描述的方法之一得到第一結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生與圖4相對(duì)應(yīng)的一種可分離基片。在這個(gè)例子中，單晶硅層14成為活性層。到其中連接層的中心區(qū)域已經(jīng)在結(jié)合之前粗糙化并且還沒(méi)有經(jīng)受在非常高溫度(希望小于1100℃并且小于1000℃或甚至900℃更好)下的任何強(qiáng)化熱處理的這種可分離基片上，通過(guò)熱氧化形成一個(gè)500氧化物層以產(chǎn)生在圖20中表示的結(jié)構(gòu)。這種氧化物成為第二SOI結(jié)構(gòu)的埋入氧化物。在本例子中，可分離基片(11+12+13+14+15)是結(jié)合到要成為活性層的最后支撐的一個(gè)硅基片16上的分子粘結(jié)(見(jiàn)圖2)。得到的堆最好在高溫(1100℃)下穩(wěn)定以強(qiáng)烈固結(jié)在層15和16的界面處的第二結(jié)合。這種第二結(jié)合在不同機(jī)械強(qiáng)度的區(qū)域之間沒(méi)有差別的意義上是常規(guī)的。第一結(jié)合，如果經(jīng)受相同的處理，至少在其與區(qū)域Z1相對(duì)應(yīng)的中心部分中仍然具有小于第二結(jié)合的機(jī)械強(qiáng)度。能使用一種化學(xué)和/或機(jī)械分離方法。例如，把以上得到的堆首先浸入在一個(gè)氫氟酸槽中，其一個(gè)目的在于從組件的邊緣開(kāi)始過(guò)蝕刻氧化物層12和13，以消除與區(qū)域Z2相對(duì)應(yīng)的環(huán)并且達(dá)到區(qū)域Z1。最好蝕刻兩個(gè)界面12/13和15/16。況且，可分離基片的界面12/13便利地是一個(gè)氧化物/氧化物界面。它因此比在氧化物與硅之間的界面15/16更容易地產(chǎn)生。因而，在搬走較高強(qiáng)度的環(huán)的這個(gè)步驟期間，在第二結(jié)合的界面處比在可分離基片的界面處有較少表面蝕刻。當(dāng)酸到達(dá)低能量區(qū)域(中心區(qū)域，見(jiàn)圖21)時(shí)，機(jī)械分離(通過(guò)加壓水噴嘴，如在文檔EP 0925888中那樣，通過(guò)壓縮空氣噴嘴，如在文檔FR 2796491中那樣，通過(guò)牽引，如在文檔WO 00/26000中那樣，通過(guò)刀片的插入等)完全解除最后結(jié)構(gòu)13+14+15+16(見(jiàn)圖22)。在氧化物13除去之后，例如由氫氟酸蝕刻，得到最后SOI結(jié)構(gòu)。用作在可分離基片內(nèi)的基片的Si晶片11能重新循環(huán)和重新使用，例如以生產(chǎn)另一個(gè)可分離基片(最好在消除層12之后)。
消除一個(gè)環(huán)以得到對(duì)于區(qū)域Z1的接近的其它手段能至少部分消除環(huán)。為此能采用濕潤(rùn)或干燥化學(xué)蝕刻技術(shù)或其它機(jī)械拋光、激光切削等技術(shù)，局限于環(huán)(見(jiàn)圖39和40，它們與在結(jié)合第二基片之前的機(jī)械或化學(xué)切削(陰影面積)的產(chǎn)生相對(duì)應(yīng))。
注意，以前在層14上形成的500厚埋入氧化物層15可能在結(jié)合之前已經(jīng)形成在基片16上而不是在基片14上。另一種變形把500厚度劃分成兩部分，在基片16上的一部分例如250厚，而在層14上的另一部分在這個(gè)例子中也是250厚。
注意，如果兩個(gè)分子粘結(jié)結(jié)合界面都是氧化物/氧化物類(lèi)型的，則能以這樣一種方式實(shí)現(xiàn)在高溫下的第二結(jié)合的穩(wěn)定，從而保證希望的氫氟酸蝕刻發(fā)生在第一界面處。在這種方法中，機(jī)械薄弱區(qū)域Z1的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)在第一結(jié)合界面處的完全堆的希望分離，并且區(qū)域Z2首先產(chǎn)生良好質(zhì)量的活性層14并且第二防止能引起生產(chǎn)率損失的裂紋的開(kāi)始；和由在邊緣處的膜剝離、并因而是晶片顆粒污染的強(qiáng)烈增大引起的活性膜表面的減小。
使用根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)例子與雙柵極晶體管結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)有關(guān)。與晶體管的構(gòu)造有關(guān)的第一操作基本上包括使用常規(guī)技術(shù)(見(jiàn)圖23)在一個(gè)可分離基片上生產(chǎn)第一CMOS晶體管柵極(見(jiàn)圖24)，如在圖4中所示，例如以與對(duì)于帶有一個(gè)薄埋入氧化物層的SOI結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)以前描述的相同方式。在約900/1000℃的溫度范圍內(nèi)能降低結(jié)合穩(wěn)定溫度。然后使用一種常規(guī)沉積技術(shù)(例如CVD)把具有約1μm的厚度的一個(gè)氧化物層沉積到這個(gè)基片上(見(jiàn)圖25)。使用一種常規(guī)化學(xué)/機(jī)械拋光技術(shù)使氧化物平面化(見(jiàn)圖26)。這隨后是對(duì)于另一個(gè)硅基片16的分子粘結(jié)結(jié)合(見(jiàn)圖27)。如果對(duì)于第一柵極形成的結(jié)構(gòu)能承受這樣高的一個(gè)溫度，則希望在從1000到1100℃的溫度下穩(wěn)定結(jié)合，否則在900/1000℃量級(jí)的溫度下。最后(見(jiàn)圖28)，以與以上準(zhǔn)確相同的方式(刀片的插入、加壓水噴嘴、壓縮空氣噴嘴等)實(shí)現(xiàn)分離。在恢復(fù)晶體管制造過(guò)程之前，特別是為了生產(chǎn)第二柵極(在圖28中表示的新“基片”上)，通過(guò)化學(xué)蝕刻除去氧化物層13的剩余部分。因?yàn)榻柚趯?duì)于硅已知蝕刻選擇性的氫氟酸溶液蝕刻氧化物，所以一旦已經(jīng)完全蝕刻氧化物，露出一個(gè)硅表面，蝕刻就自然停止。這種技術(shù)超越例如通過(guò)植入得到的其它斷裂技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于，它不必使按照其產(chǎn)生缺陷的可能性，例如對(duì)于最后拋光操作，有問(wèn)題的精整工序過(guò)分復(fù)雜。雙柵極晶體管構(gòu)造過(guò)程的其余部分對(duì)于熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員是顯然的。
在多種其它用途中能使用相同的過(guò)程。如果第一SOI結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖4)用來(lái)生產(chǎn)晶體管、電路、元件等，這些能最后轉(zhuǎn)移到多種類(lèi)型的專(zhuān)用支撐上。例如，對(duì)于其電氣絕緣性質(zhì)(高電阻率硅、石英、藍(lán)寶石等)能選擇基片16，以便為微波和電信電路提供理想支撐，由此限制在基片中的損失。對(duì)于與平屏幕有關(guān)的用途，對(duì)于最后支撐選擇一種透明基片。
在薄基片上生產(chǎn)電路的情況下，這里簡(jiǎn)要描述分離的另一個(gè)例子(圖29至32)。感興趣的最后厚度典型地小于幾百μm，甚至約幾十μm。它們例如與功率用途或?qū)τ谥悄芸ê蛯?duì)于其要求某種柔性的其它電路的用途(塑料材料支撐、彎曲支撐等)有關(guān)。一種變形與不必轉(zhuǎn)移到一個(gè)目標(biāo)基片的一種分離類(lèi)型有關(guān)。當(dāng)層14足夠厚自我支撐但太薄不能沒(méi)有損壞地承受電路生產(chǎn)過(guò)程(典型地小于幾百μm厚，并且甚至約幾十μm)時(shí)，這里目的是在生產(chǎn)電路或元件C之后實(shí)現(xiàn)分離而不轉(zhuǎn)移層14。例如，生產(chǎn)可分離基片的方法在每個(gè)方面與以前描述的生產(chǎn)圖4結(jié)構(gòu)的那些的任一種相同。在200mm直徑硅晶片的情況下，標(biāo)準(zhǔn)基片厚度是725μm。如果用途要求例如80μm的最后基片厚度，對(duì)于支撐基片11選擇一個(gè)硅基片725-80＝645μm。然后把這個(gè)645μm厚基片分子粘結(jié)結(jié)合到例如一個(gè)725μm晶片上，形成較低機(jī)械強(qiáng)度的區(qū)域。然后把725μm晶片減薄到80μm的要求厚度，例如通過(guò)平面化和化學(xué)/機(jī)械拋光。生成的組件因此與標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)，并且把足夠的抵抗力供給用來(lái)構(gòu)造元件的一些或全部的過(guò)程。在后者生產(chǎn)之后，可以使用以前列舉的分離技術(shù)之一(見(jiàn)圖31，氫氟酸蝕刻和機(jī)械應(yīng)力)，不同之處在于能省略基片16。然而，其存在可能在某些情況下是有益的。在分離之后，自支撐層14單獨(dú)代表感興趣的最后基片，其特征在于包括元件的80μm基片厚度?；氖Ｓ嗖糠帜茉傺h(huán)。
如果需要，在分離之前能切削模片，如從圖33和34清楚的那樣圖33表示在元件之間、延伸到剛好在未來(lái)分離區(qū)域下面的切口，而圖34表示粘結(jié)到各段之一上并且適于在氫氟酸蝕刻之后，如果有的話，允許剝離的一種剝離支撐SA。
弱化參數(shù)必須適于在可分離基片上在分離之前必須完成的技術(shù)操作，特別是熱和化學(xué)處理，并且根據(jù)機(jī)械應(yīng)力的性質(zhì)。例如，如果可分離基片包括一個(gè)承受550℃的外延生長(zhǎng)溫度的一個(gè)SiO2-SiO2結(jié)合界面的鍺表面層(它在生長(zhǎng)GaInAs情況下是典型的以構(gòu)成在空間使用的太陽(yáng)能電池)，那么對(duì)于可分離的基片rms粗糙度必須便利地是0.4nm。
使用的另一個(gè)例子涉及用于智能卡的電路生產(chǎn)，其中支撐的柔性成為關(guān)鍵的，首先因?yàn)殡娐烦叽绲脑龃?，而其次因?yàn)橼厔?shì)是要求卡具有日益高的對(duì)于變形的抵抗力。在這個(gè)角度上其厚度大于約50μm的單晶硅支撐太脆弱，因?yàn)槿绻?jīng)受彎曲力，如對(duì)于智能卡可能常常發(fā)生的那樣，則其厚度太大。
圖35表示與在圖4中表示的類(lèi)似的最初組件，使一個(gè)最初基片11′覆蓋有一個(gè)氧化硅層12′，氧化硅層12′分子粘結(jié)結(jié)合到一個(gè)第二氧化硅層13′上，氧化硅層13′又覆蓋有一個(gè)硅層14′。在硅層14′內(nèi)生產(chǎn)電路。然后，對(duì)于到第二支撐16′上的組件(見(jiàn)圖36)，最好選擇一種產(chǎn)生一個(gè)非常薄層1 5的粘合劑，而在例如＜400℃的低溫下具有最高可能機(jī)械強(qiáng)度，從而沒(méi)有損壞在這個(gè)結(jié)合步驟之后產(chǎn)生的活性層的元件的危險(xiǎn)。這些可能便利地是由加熱或通過(guò)暴露于UV輻射硬化的粘合劑(在這種后一情況下，足以選擇對(duì)于UV透明的最后基片16′)。
當(dāng)它沿可分離基片的弱化區(qū)域(這里是結(jié)合界面12′/13′)切削時(shí)，可能顯得難以產(chǎn)生純化學(xué)搬走，因?yàn)檎澈蟿┖蛯?duì)于UV透明的基片(在實(shí)際中由石英和玻璃制成)對(duì)于化學(xué)產(chǎn)品(氫氟酸、溶劑等)不全是惰性的。另一方面，如果環(huán)的結(jié)合能量低于粘合劑和構(gòu)成集成電路的各層的強(qiáng)度(這能比較容易地實(shí)現(xiàn))，則一種純機(jī)械作用可以足以搬走在薄弱界面12′/13′處的結(jié)構(gòu)。它然后有可能使用可分離基片的基片幾次。除環(huán)的限制化學(xué)蝕刻之外，通過(guò)在粘合劑結(jié)合之后在結(jié)構(gòu)中進(jìn)行圓形切削進(jìn)一步有可能消除環(huán)。切削能便利地在高結(jié)合能量區(qū)域與低結(jié)合能量區(qū)域之間的邊界處由激光實(shí)現(xiàn)。如果環(huán)僅幾mm寬，或者甚至更窄，則然后有可能重新使用基片。
作為一般規(guī)則，得到第一基片的殘余物，基片的支撐至今稱(chēng)作“可分離的”(見(jiàn)圖37)和可重新使用的，最好在拋光層12′和轉(zhuǎn)移到其它支撐16′或要不然如果層14′的厚度是適當(dāng)?shù)膭t免除和自支撐的活性層14′(圖38)之后。
不像以前的例子，在一個(gè)長(zhǎng)得多的過(guò)程中第二基片16′能代之以?xún)H是一個(gè)中間基片，隨后是純粹和簡(jiǎn)單消除該中間基片16′或到又一個(gè)支撐上的另一個(gè)層轉(zhuǎn)移操作，一般涉及基片16′的消除。借助于上述技術(shù)得到的可分離基片在它已經(jīng)“處理”之后結(jié)合到中間基片上。中間基片能是剛性的或柔性的(見(jiàn)以上例子)。如果它是剛性的，則它甚至能是硅晶片。
對(duì)于粘合劑結(jié)合，特別是對(duì)于切削硅晶片和封裝集成電路或包裝或背端(“Blu Tak”、Teflon粘合劑膜等)的操作，能設(shè)想熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員已知的粘合劑膜的使用。如果粘合劑膜是雙側(cè)的，則也可以把一個(gè)中間基片粘著到膜的后表面上，以起一個(gè)基片或用來(lái)在切削時(shí)加強(qiáng)組件的支撐的作用。
能設(shè)想的搬走技術(shù)包括牽引力和/或剪力和/或彎曲力的施加。也可以把力的施加與界面的化學(xué)蝕刻、或諸如超聲波之類(lèi)的其它手段相結(jié)合。如果要搬走的界面是氧化物型的，則蝕刻低能量界面使得結(jié)合界面更容易生產(chǎn)，并因此便于處理層到中間基片的轉(zhuǎn)移。在這些條件下，保護(hù)處理層是便利的(例如在氫氟酸蝕刻的情況下通過(guò)氮化物的另外沉積)。
也能把應(yīng)力直接施加到薄膜或中間基片上(稱(chēng)作處理(handle))。它們能是機(jī)械應(yīng)力(特別是通過(guò)在結(jié)合界面處插入刀片施加的)、和/或搬走工具(見(jiàn)WO 00/26000)、和/或噴嘴的使用，或者涉及插入一個(gè)氣體流，如在文檔FR 2796491中描述的那樣，和/或流體(見(jiàn)EP 0925888、EP 0989593)。在氣體流(或甚至流體流，例如如果界面是氧化物的則是氫氟酸流)的情況下，能便利地預(yù)先準(zhǔn)備可分離基片(例如通過(guò)化學(xué)蝕刻)以把流體局部供給到結(jié)合界面。這便于在多層結(jié)構(gòu)結(jié)合界面處的潛在搬走，其中搬走必定發(fā)生，通過(guò)保護(hù)包括元件的結(jié)構(gòu)的各層。因而有可能搬走結(jié)合界面，即使當(dāng)在內(nèi)部元件層之間的粘合較弱時(shí)也是如此。在這方面，見(jiàn)圖39和40。
然后能總體或部分地把有時(shí)稱(chēng)作“處理”的中間層(為了形成凹口或切削先驅(qū))切削成與能轉(zhuǎn)移到不同支撐上的電子元件相對(duì)應(yīng)的元件。轉(zhuǎn)移能是集體的，在這種情況下所有元件，即使它們僅通過(guò)一個(gè)支撐互連，也同時(shí)在相同的技術(shù)操作中轉(zhuǎn)移，或一個(gè)元件一個(gè)元件地(或一個(gè)模片一個(gè)模片地)，如果后者一個(gè)接一個(gè)地轉(zhuǎn)移。支撐能是塑料材料的，如在智能卡的情況下那樣，并且在這種情況下，一種粘合劑便利地用于轉(zhuǎn)移。元件也能轉(zhuǎn)移到包括其它電子或光電器件的晶片上，在這種情況下，轉(zhuǎn)移能同樣使用分子粘結(jié)技術(shù)(見(jiàn)圖4和19至22，假定在層14中形成的元件的另外存在)。通過(guò)諸如拾取和放置裝置能轉(zhuǎn)移元件。例如，也能把元件轉(zhuǎn)移到另一個(gè)支撐上以提高熱性能。
然后，通過(guò)施加應(yīng)力或局部加熱(例如使用激光)，借助于機(jī)械力能把以前結(jié)合到其最后支撐上的薄層與其處理分離。
如參照?qǐng)D1 7和18指示的那樣，區(qū)域Z1和Z2可以限定一個(gè)包括由一個(gè)外環(huán)Z2包圍的中央圓形區(qū)域Z1的系統(tǒng)。能設(shè)想多種其它結(jié)構(gòu)。在圖18中的正方形陣列能由其節(jié)距和其它幾何尺寸能隨應(yīng)用和采用的技術(shù)變化的其它形狀的陣列(行、列、同心圓等)代替。如果要產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)強(qiáng)加傳遞到連接界面上的高機(jī)械應(yīng)力(在這種情況下，良好機(jī)械強(qiáng)度區(qū)域的短距離重復(fù)是希望的)，或者如果層14可以特征在于各孔不管是故意的還是其它的局部裸露連接區(qū)域，連接區(qū)域可能又經(jīng)受其中心是孔的最終分層，或者在生產(chǎn)模片的情況下簡(jiǎn)化該方法(例如切成各個(gè)模片)，則采用一個(gè)陣列的好處可以證明是最佳的。在原理上，對(duì)于必須承受高應(yīng)力的結(jié)構(gòu)(例如異質(zhì)外延或任何其它沉積或向結(jié)構(gòu)施加顯著張力或壓縮的技術(shù)步驟)，或者在小電路、或用亞微米平板印刷分辯率生產(chǎn)電路的情況下，1μm量級(jí)的尺寸是希望的。在相反情形下，約1mm或甚至1cm的規(guī)模是最佳的。當(dāng)然能設(shè)想多于兩個(gè)區(qū)域的多種組合(Z1；Z2，Z3等)。不是離散數(shù)量類(lèi)型的特定機(jī)械強(qiáng)度區(qū)域，而是能設(shè)想其特征在于機(jī)械強(qiáng)度連續(xù)變化的區(qū)域的連續(xù)性。例如，能設(shè)想從在邊緣附近的最大值到在其中心處的最小值連續(xù)減小的機(jī)械強(qiáng)度。變化能選擇性地繞與基片平面垂直的軸線圓對(duì)稱(chēng)。生產(chǎn)這種類(lèi)型的基片的生產(chǎn)過(guò)程和其在分離中的使用在所有方面與參照?qǐng)D1至8描述的那些類(lèi)似，條件是采用的幾何形狀是適當(dāng)?shù)?對(duì)于選擇性粗糙度的保護(hù)層的形成的掩模形狀、用于選擇性沉的掩模形狀、用于希望拋光偏心環(huán)的拋光組織的形狀)。
以上幾何形狀與一個(gè)層14作為整體從可分離原始基片11+12+13+14到目標(biāo)基片16的轉(zhuǎn)移相容。
與根據(jù)本發(fā)明力圖鼓勵(lì)層與其基片以整體，即在基片整體的規(guī)模上，分離的方法的實(shí)施例相反，其它力圖分成各段，各段的形狀清楚地與模片或由活性層生產(chǎn)的元件相關(guān)。圖41表示這種的一個(gè)例子，有以后容納模片(或任何其它元件)的區(qū)域的放大。這種結(jié)構(gòu)能重復(fù)與在原始基片上要分離的元件一樣多次。理想地，每個(gè)區(qū)域Z2圍繞或簡(jiǎn)單地沿區(qū)域Z1的每一段的輪廓延伸。在其中元件和區(qū)域Z1的表面之一包圍另一個(gè)的配置中，元件(或模片等)的表面面積能準(zhǔn)確地與區(qū)域Z1對(duì)應(yīng)，或者大于或小于后者。采用的配置取決于要使用的分離技術(shù)，這能與為了分離只有繞一個(gè)中心盤(pán)Z1的一個(gè)環(huán)Z2的基片在以前描述的那些相同。一種有趣的變形包括使用常規(guī)元件切削技術(shù)(鋸、激光切削等)至少繞盤(pán)、各段等切削或定界溝槽。另一種有益的變形基于與照相平版操作有關(guān)的化學(xué)蝕刻的使用，以產(chǎn)生相同的溝槽和/或除去與區(qū)域Z2相對(duì)應(yīng)的連接區(qū)域。當(dāng)圖41表示在一個(gè)具體例子的情況下時(shí)，垂直虛線指示要求各段的輪廓。例如，在大面積上準(zhǔn)備分子粘結(jié)結(jié)合時(shí)，只把層3和4切削到表示的輪廓，其后把每段搬離基片，這相當(dāng)于認(rèn)為把基片搬離每段(作為一個(gè)選擇例，一次和同時(shí)能切削所有層或所有段。把在處理步驟，例如在層3或4上生產(chǎn)電子、光學(xué)或其它元件，期間的分層危險(xiǎn)降低到這樣的程度，從而在切削后，高機(jī)械強(qiáng)度區(qū)域在周緣處，而當(dāng)要求搬走時(shí)，它以受控方式在中心區(qū)域中沒(méi)有困難地?cái)U(kuò)展(它可能已經(jīng)在周緣處開(kāi)始)。
把區(qū)域Z1和Z2的分布與在基片處形成外環(huán)的目標(biāo)相組合，如在圖4中所示，具有打算保護(hù)模片的每一個(gè)的分布，如在圖13中所示，是一種有益的組合。
當(dāng)然，以前描述的實(shí)施例不限于單晶硅的單一情形，并且能擴(kuò)展到任何材料，如其它半導(dǎo)體材料(Ge、SiGe、SiC、GaN和其它等效氮化物、AsGaInP等)、鐵電和壓電材料(LiNbO3、LiTaO3)、及“處理的”磁性材料，不管元件是否是在分離之前生產(chǎn)。
如已經(jīng)描述的那樣，對(duì)于包括帶有必須經(jīng)受550℃的外延生長(zhǎng)溫度的SiO2-SiO2結(jié)合界面的鍺表面層的可分離基片的情形(如在生長(zhǎng)GaInAs以構(gòu)成用在空間中的太陽(yáng)能電池的情況下是典型的)，那么rms粗糙度對(duì)于可分離的基片應(yīng)該便利地是0.4nm。
另一個(gè)例子是在可分離基片上外延生長(zhǎng)一個(gè)外延堆。這特別適用于藍(lán)和白LED和薄層激光二極管的生產(chǎn)(例如，對(duì)于改進(jìn)的發(fā)射光的抽取或改進(jìn)的熱量消除，由于到是熱的良好導(dǎo)體的基片的轉(zhuǎn)移，如銅或金剛石)。在這種情況下，有關(guān)的外延堆基于從GaN(AIN、GaAIN、GaAIInN等)導(dǎo)出的合成半導(dǎo)體。一種方法包括使用以前描述的形成等效于圖4(或圖26或圖35)的可分離結(jié)構(gòu)的過(guò)程之一，其中層14是SiC6H(轉(zhuǎn)移Si表面在圖中的頂部處)的，層12和13是氧化硅的，如在圖4的例子中，及基片11是多晶硅SiC(或藍(lán)寶石)的?；诘锏亩?5(圖43)在這種結(jié)構(gòu)(圖42)上外延生長(zhǎng)。使用的外延技術(shù)對(duì)于熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員是熟知的，如用于一個(gè)種類(lèi)的分子束外延(MBE)、和用于另一個(gè)種類(lèi)的金屬有機(jī)化學(xué)蒸氣沉積(MOCVD)。在前一種情況下，外延生長(zhǎng)溫度幾乎不超過(guò)600℃，而用于第二種類(lèi)的典型溫度具有1050至1100℃的量級(jí)。對(duì)于以上兩種技術(shù)的每一種，必須優(yōu)化區(qū)域Z1、Z2等的對(duì)或集的選擇。在第二種情況下，例如選擇以前描述的基于通過(guò)氫氟酸蝕刻使兩個(gè)氧化物層12和13粗糙化的過(guò)程之一，而另一種變形包括從基片邊緣形成一個(gè)5mm寬的環(huán)。以后在1100℃下的MOCVD外延生長(zhǎng)產(chǎn)生其厚度是1μm量級(jí)的堆。在外延生長(zhǎng)階段之前，典型地在從900至1200℃的溫度范圍內(nèi)選擇性地退火該結(jié)構(gòu)，以便強(qiáng)烈強(qiáng)化環(huán)的機(jī)械強(qiáng)度。在生長(zhǎng)步驟之后，組件經(jīng)受氧化物的沉積、通過(guò)CMP的平面化、分子粘結(jié)結(jié)合(例如到一個(gè)硅基片上)、及在1100℃下退火以加強(qiáng)后一種結(jié)合。生產(chǎn)層16(圖44)。最后，在結(jié)合界面處有分離(圖45)。在50％氫氟酸槽中幾小時(shí)足以把氧化物層橫向蝕刻到幾mm的深度，其中這個(gè)界面與區(qū)域Z2相對(duì)應(yīng)，由此顯露區(qū)域Z1。這接著是借助于機(jī)械力的分離，例如通過(guò)插入一個(gè)刀片、應(yīng)用加壓水噴嘴、或應(yīng)用壓縮空氣噴嘴，例如使用以前描述的技術(shù)。一個(gè)最后還原步驟除去氧化物層13的殘余部分(圖46)。用作用于外延堆的一個(gè)成核層的至少SiC層14能通過(guò)蝕刻選擇性地消除(圖41)。在最后轉(zhuǎn)移之前或之后能生產(chǎn)二極管。
2-包括微腔、微泡或片晶的薄弱埋入層在基片與形成“活性”層的之間的界面能代之以具有埋入薄弱層的形式，例如由微腔、微泡、或片晶形成。這個(gè)過(guò)程能與多種半導(dǎo)體和其它材料一起使用。
通過(guò)不同程度的弱化得到在具有不同機(jī)械強(qiáng)度的區(qū)域之間的差別；在其中如在圖1至3中那樣，要求中心區(qū)域由一個(gè)較大機(jī)械強(qiáng)度的周緣區(qū)域圍繞著的情況下，足以在周緣處比在中心處小地減弱結(jié)構(gòu)，例如通過(guò)在周緣處引入用來(lái)減弱區(qū)域的較少量物質(zhì)(例如通過(guò)氫植入)；這在植入操作的一部分期間能通過(guò)掩模該層的一部分得到，例如通過(guò)在植入期間修改掃描；它也能通過(guò)在不同條件下、在其性能不同的各個(gè)區(qū)域中實(shí)現(xiàn)連續(xù)植入實(shí)現(xiàn)。通過(guò)把不同的熱處理施加到它們上也能不同地減弱各區(qū)域，以得到不同程度的減弱。
關(guān)于區(qū)域Z1和Z2(一個(gè)單環(huán)、各段、區(qū)域陣列、區(qū)域數(shù)值等)的分布，用來(lái)分離這些結(jié)構(gòu)(借助于機(jī)械應(yīng)力、化學(xué)處理、熱處理、環(huán)和區(qū)域Z2的除去等)和如何把它們減小到實(shí)際的技術(shù)、在與由分子粘結(jié)產(chǎn)生的界面或中間層有關(guān)的部分1中給出的元素和例子保持有效。
3-由一個(gè)多孔層形成的界面熟悉先有技術(shù)的人員特別是由文檔EP 0843346A2知道，特別是由如下材料能得到多孔層單晶、多晶或非晶形式的Si、GaAs、InP、GaAsP、GaAIAs、InAs、AIGaSb、ZnS、CdTe及SiGe。
因而這種描述的其余部分指硅只是舉例。
通過(guò)在氫氟酸中的電解有可能得到多孔硅。熟悉先有技術(shù)的人員知道，如何通過(guò)修改氫氟酸的濃度或通過(guò)改變電流改變Si的孔隙度。例如，把氫氟酸濃度從50％減小到20％把孔隙度從2.1g/cm3變化到0.6g/cm3。
因而通過(guò)用厚沉積物(例如氮化物、氧化物或多晶硅的)保護(hù)Si晶片的外環(huán)，有可能使硅層的中心區(qū)域多孔而保留周緣原封不動(dòng)。然后足以消除沉積在周緣處的層和電解整個(gè)晶片。這兩個(gè)電解操作的結(jié)果是產(chǎn)生在晶片的中心處比在周緣處高的孔隙度。
然后在這個(gè)多孔層上通過(guò)外延生長(zhǎng)產(chǎn)生一個(gè)Si單晶硅層(見(jiàn)圖48，它代表包括一個(gè)基片21、具有在區(qū)域Z1′與Z2′之間的孔隙度受控差的多孔層22、及一個(gè)薄層23的結(jié)構(gòu))。在外延生長(zhǎng)步驟之前便利地采用氫退火型的平滑退火，以至少部分封閉各孔的表面。
如果它們具有相同的組成，則有在各層之間的晶格連續(xù)性。
因而成為活性層的這個(gè)單晶層的厚度取決于希望的用途。
依據(jù)活性層的厚度，在分離之后它能成為一個(gè)自支撐層(如果它較厚)或者它能轉(zhuǎn)移到一個(gè)目標(biāo)基片上(例如通過(guò)分子粘結(jié))，特別是如果層較薄。通過(guò)化學(xué)手段或通過(guò)把流體局部引入到多孔層中能把活性層搬離其基片。
一個(gè)可選擇例是使周緣多孔僅到幾mm的距離(如在圖49中那樣，有一個(gè)基片21′、一個(gè)其某些區(qū)域是多孔的層22′、及一個(gè)單晶層23′)。然后變得通過(guò)切削(通過(guò)機(jī)械或激光切削或通過(guò)使用HF/HNO3或TMAH的化學(xué)處理)消除這個(gè)環(huán)成為適當(dāng)?shù)摹?br> 關(guān)于區(qū)域Z1和Z2的分布(一個(gè)單環(huán)、各段、區(qū)域陣列、多個(gè)區(qū)域等)的分布，用來(lái)分離這些結(jié)構(gòu)(借助于機(jī)械應(yīng)力、化學(xué)處理、熱處理、環(huán)和區(qū)域Z2的選擇性除去等)和如何把它們減小到實(shí)際的技術(shù)、在與由分子粘結(jié)產(chǎn)生的界面或中間層有關(guān)的部分1中給出的元素和例子保持有效。
注意-界面能是一個(gè)簡(jiǎn)單的接觸表面或一個(gè)連接層，-在正方形、直線、同心圓等的網(wǎng)絡(luò)中能分布各段，
-各段的幾何定義最好與模片的位置和尺寸(與最近區(qū)域Z2或最近鋸開(kāi)線)有關(guān)，-在結(jié)合之前的表面準(zhǔn)備步驟能包括氧化物層的粗糙化，-在結(jié)合之前的準(zhǔn)備可能影響粗糙度，而氟化氫性質(zhì)也能影響，-為了得到相對(duì)于第二區(qū)域較大的第一區(qū)域的粗糙度，能使兩個(gè)區(qū)域都粗糙，并且只降低第二區(qū)域的粗糙度，-在Z1、Z2之間的差別能由在局部分子結(jié)合之后的熱處理生成；要不然，在結(jié)合操作之后能使用局部熱退火(激光束、非均勻爐、由燈加熱等)，-當(dāng)界面是一個(gè)通過(guò)植入氣體元素減弱的埋入層時(shí)，后者最好保持是氣態(tài)的，-為了得到搬走，與區(qū)域Z2相對(duì)應(yīng)的材料部分能便利地通過(guò)化學(xué)蝕刻消除和/或通過(guò)材料的機(jī)械除去(加工)消除，-通過(guò)在真空中蝕刻和/或應(yīng)力的施加能實(shí)現(xiàn)搬走步驟；能使用水、空氣、或加壓流體的噴嘴，-以上描述一直強(qiáng)調(diào)一個(gè)硅層，但SiC、GaN、GaAs、InP、SiGe及由此導(dǎo)出的半導(dǎo)體也是相關(guān)的，-能有一個(gè)在分離之前的層上外延生長(zhǎng)的步驟；同樣元件能在分離之前完全或部分地生產(chǎn)，-能有具有與區(qū)域Z1和Z2的那些不同的機(jī)械強(qiáng)度級(jí)的區(qū)域Z3、和甚至Z4，-能有在極值之間的機(jī)械強(qiáng)度的連續(xù)形成，而不是由離散臺(tái)階鏈接的平臺(tái)，-在各區(qū)域之間的機(jī)械強(qiáng)度的差別能由不同的合成物生成(由具有一種材料的一個(gè)區(qū)域和另一種材料的另一個(gè)區(qū)域形成的界面、或者部分由基片或?qū)拥牟牧虾筒糠钟梢粋€(gè)轉(zhuǎn)移層形成的界面)。
權(quán)利要求
1.一種準(zhǔn)備一個(gè)薄層的方法，包括生產(chǎn)在打算形成所述薄層的部分的一個(gè)層與一個(gè)基片之間的界面的步驟，其特征在于，生產(chǎn)所述界面從而帶有至少一個(gè)具有一個(gè)第一機(jī)械強(qiáng)度級(jí)的第一區(qū)域(Z1、Z1′)、和具有顯著大于第一機(jī)械強(qiáng)度級(jí)的一個(gè)第二機(jī)械強(qiáng)度級(jí)的一個(gè)第二區(qū)域(Z2、Z2′)，第一區(qū)域包括在第二區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二區(qū)域構(gòu)成一個(gè)晶片的周緣，其第一區(qū)域構(gòu)成芯部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，把第一區(qū)域劃分成各段，每段由一個(gè)第二區(qū)域包圍著。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在基片的一個(gè)表面與層的一個(gè)表面之間產(chǎn)生界面，并且產(chǎn)生界面的步驟包括準(zhǔn)備所述表面至少一個(gè)的步驟和在其期間通過(guò)分子粘結(jié)結(jié)合把所述表面結(jié)合到其它表面上的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生界面的步驟包括準(zhǔn)備基片表面和層表面的一個(gè)步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，表面準(zhǔn)備步驟包括用來(lái)局部增加在所述第一區(qū)域中的所述表面的粗糙度的一個(gè)處理步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，處理步驟包括在所述第一區(qū)域中表面的局部酸蝕刻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，用氫氟酸實(shí)現(xiàn)酸蝕刻，由在蝕刻之后消除的例如一個(gè)氮化物層保護(hù)在所述第二區(qū)域中的表面免受所述蝕刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，表面準(zhǔn)備步驟包括一個(gè)其中使表面整體粗糙的步驟和一個(gè)其中提高某些部分的粗糙度以得到較大結(jié)合力的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，某些部分的粗糙度通過(guò)化學(xué)拋光、機(jī)械處理或化學(xué)-機(jī)械處理、或干燥蝕刻減小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生界面的步驟包括減弱在一個(gè)開(kāi)始基片中的埋入層的步驟，由此至少使第一區(qū)域比第二區(qū)域薄弱，所述埋入層布置在形成層的一部分與形成基片的一部分之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，減弱步驟最好包括植入至少一種元素的步驟，所述植入步驟對(duì)于第一和第二區(qū)域不同地進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生界面的步驟包括一個(gè)適于使基片的一個(gè)表面層多孔的處理步驟，所述處理步驟以這樣一種方式進(jìn)行，以便使第一區(qū)域比第二區(qū)域多孔，及接著是在其期間在所述多孔層的頂部上產(chǎn)生該層的覆蓋步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，基片是硅的，并且所述處理步驟包括在氫氟酸介質(zhì)中的電解。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生界面的步驟后面是把層與基片分離的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在產(chǎn)生界面的步驟之后，跟隨有一個(gè)切削包含所述第一區(qū)域(Z1′)和所述第二區(qū)域(Z2′)的層的至少一段的步驟，從而所述第二區(qū)域(Z2′)沿所述段的周緣延伸，可能跟隨有在其期間搬走基片和薄層的分離操作。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在產(chǎn)生界面的步驟與分離步驟之間，有一個(gè)相對(duì)于第一區(qū)域切削第二區(qū)域的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它在產(chǎn)生界面的步驟與搬走步驟之間，包括一個(gè)在層中產(chǎn)生所有或部分微電子、光學(xué)或機(jī)械元件的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，面對(duì)著由較高機(jī)械強(qiáng)度的第二區(qū)域包圍的低機(jī)械強(qiáng)度的第一區(qū)域，產(chǎn)生每個(gè)元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在產(chǎn)生界面的步驟與分離步驟之間，有一個(gè)在其期間把層結(jié)合到一個(gè)第二基片(16、16′)上的結(jié)合步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述結(jié)合步驟包括分子粘結(jié)結(jié)合。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述結(jié)合步驟包括粘合劑結(jié)合。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述粘合劑結(jié)合使用由UV輻射硬化的粘合劑。
24.根據(jù)權(quán)利要求15至18任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)酸蝕刻和機(jī)械應(yīng)力的施加實(shí)現(xiàn)搬走步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，層是硅的。
26.一種組件，包括在一個(gè)基片上的一個(gè)層，所述層(13+14、13′+14′、23)在一個(gè)界面處連接到所述基片(11+12、11′+12′、21)上，所述界面的至少一個(gè)選擇第一區(qū)域(Z1、Z1′)具有一個(gè)第一機(jī)械強(qiáng)度級(jí)，而其一個(gè)選擇第二區(qū)域(Z2、Z2′)具有顯著大于第一級(jí)的一個(gè)第二機(jī)械強(qiáng)度級(jí)，并且第一區(qū)域(Z1、Z1′)包括在第二區(qū)域(Z2、Z2′)中。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的組件，其特征在于，第二區(qū)域構(gòu)成一個(gè)晶片的周緣，第一區(qū)域構(gòu)成芯部。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的組件，其特征在于，把第一區(qū)域劃分成各段，每段由一個(gè)第二區(qū)域包圍著。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的組件，其特征在于，在所述層中切出的一段包含所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域，從而所述第二區(qū)域沿所述段的周緣延伸。
30.根據(jù)權(quán)利要求26至29任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，層包括一個(gè)微電子、光學(xué)或機(jī)械元件的全部或部分。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的組件，其特征在于，所述元件面對(duì)著由較高機(jī)械強(qiáng)度的第二區(qū)域包圍的低機(jī)械強(qiáng)度的第一區(qū)域。
32.根據(jù)權(quán)利要求26至31任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，在基片的一個(gè)表面與分子粘結(jié)結(jié)合的層的一個(gè)表面之間產(chǎn)生界面。
33.根據(jù)權(quán)利要求26至32任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，界面的至少一個(gè)表面具有在所述第一區(qū)域中比在第二區(qū)域中大的粗糙度。
34.根據(jù)權(quán)利要求26至31任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，界面由在一個(gè)開(kāi)始基片中的埋入層形成，第一區(qū)域比第二區(qū)域薄弱。
35.根據(jù)權(quán)利要求26至31任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，界面由在所述層與所述基片之間的一個(gè)多孔層形成，所述層在所述第一和第二區(qū)域中具有不同的孔隙度。
36.根據(jù)權(quán)利要求26至35任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，把層另外結(jié)合到一個(gè)第二基片(16、16′)上。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的組件，其特征在于，分子粘結(jié)結(jié)合所述第二基片。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的組件，其特征在于，粘合劑結(jié)合所述第二基片。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的組件，其特征在于，所述粘合劑結(jié)合使用由UV輻射硬化的粘合劑。
40.根據(jù)權(quán)利要求26至39任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，層是硅的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)薄層的準(zhǔn)備，包括一個(gè)其中在用來(lái)產(chǎn)生所述薄層的一個(gè)層與一個(gè)基片之間產(chǎn)生一個(gè)界面的步驟，其特征在于，以這樣一種方式形成所述界面，從而它帶有一個(gè)具有一個(gè)第一機(jī)械強(qiáng)度級(jí)的至少一個(gè)第一區(qū)(Z1)、和具有顯著低于第一區(qū)的一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度級(jí)的一個(gè)第二區(qū)(Z2)。通過(guò)粘合以不同方式準(zhǔn)備的表面、通過(guò)在所述區(qū)中以不同方式埋入和脆化一個(gè)層、或通過(guò)一個(gè)中間多孔層能產(chǎn)生所述界面。
文檔編號(hào)H01L27/12GK1528009SQ02809681
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2002年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月13日
發(fā)明者伯納德·阿斯巴, 伯納德 阿斯巴, 莫里索, 休伯特·莫里索, 祖斯, 馬克·祖斯, 奧利維耶·雷薩克, 耶 雷薩克 申請(qǐng)人:原子能委員會(huì)