專利名稱：在剝離薄層之后重復利用包含多層結構的晶片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在剝離半導體材料層之后重復利用施主晶片(recyclingofa donor wafer)，重復利用包括在發(fā)生剝離的一側從施主晶片的一部分除去物質。
背景技術：
在剝離之前，這種類型的施主晶片包含襯底和在襯底上待剝離的外延層(an epitaxied layer to be taken-off)。
在剝離之后，將剝離層集成到通常用來制備電子學、光學和光電學領域的組件的結構中。
因此，待剝離層必須具有根據一個或多個標準而確定的高質量水平。
待剝離層的質量主要取決于生長支撐(growth support)，也就是說，取決于它被外延于其上的襯底的質量。
形成這種類型的高質量襯底常常是復雜的并需要特別的注意，涉及技術難點和較高的經濟成本。
這一點尤為正確，如果考慮到由諸如合金的復合半導體材料所構成的待剝離層，在它前面的外延襯底也具有常常較難制備和較貴的結構。
因而，包含緩沖層(buffer layer)的襯底在制備期間尤其會產生這種類型的困難。
所謂“緩沖層”，通常是指在諸如支撐襯底的第一晶體結構與第二晶體結構之間的過渡層；其第一功能是改變材料的性能，諸如結構、化學計量性能或表面處的原子復合。
在緩沖層的一個特定例子中，該緩沖層使得可以獲得晶格參數顯著不同于支撐襯底的晶格參數的第二晶體結構。
制備緩沖層的第一技術包括生長連續(xù)的層，以便形成成分隨厚度逐漸變化的結構，而緩沖層成分的逐漸變化直接與它的晶格參數的逐漸變化相關。
制備在緩沖層上的層或重疊層(a superposition of layers)可以從施主晶片剝離而轉移到接收襯底，以形成確定的結構。
轉移形成在緩沖層上的薄層的主要用途之一涉及彈性應變硅層(elastically strained silicon layers)的形成，尤其是在硅受拉應變的情況下，因為明顯地改善了它的某些性能，諸如材料中的電子遷移率。
其它材料，例如SiGe，也可以用相似的方式剝離。
將這些層轉移到接收襯底，特別是使用本領域技術人員所熟知的Smart-Cut工藝，可以用來制備諸如SeOI(Semiconductor On Insulator，絕緣體上半導體)的結構。
例如，在剝離彈性松弛的SiGe層(a layer ofelastically relaxed SiGe)之后，所獲得的包含剝離層的結構就可以用作硅的生長支撐，而所述硅將被松弛的SiGe層施加拉力。
在L.J.Huang等人的IBM文獻“由晶片鍵合和層轉移而制備的絕緣體上SiGe以用于高性能場效應晶體管”，Applied Physics Letters，26/02/2001，Vol.78，No.9，中描述了上述工藝的一個示意性例子，其中給出了制備Si/SGOI結構的工藝。
緩沖層上其它的生長應用是可能的，特別是對于III-V族半導體。
因而，目前采用基于GaAs或者基于InP的技術來形成晶體管。
就電子性能而言，InP比GaAs具有顯著的優(yōu)勢。
主要由于制備成本和可行性的原因，所選擇的技術包括將剝離的InP層轉移到接收襯底，而該InP層是通過在GaAs支撐襯底上的緩沖層上生長所獲得。
某些剝離工藝，諸如“回蝕(etch back)”工藝，在剝離時破壞了支撐襯底和緩沖層的剩余部分。
在其它的剝離過程中，可重復利用支撐襯底，但是失去了緩沖層。
形成緩沖層的技術是復雜的。
而且，為了使結晶缺陷的密度最小化，緩沖層一般較厚，通常是在一微米與幾微米之間。
因而，制備這種緩沖層需要較長、較困難且較貴的過程。
在文獻WO 00/15,885中特別給出了制備緩沖層的第二技術，它的主要目標是通過Ge緩沖層來彈性松弛應變Ge層。
這一技術基于特定的外延條件，特別涉及溫度、時間和化學成分的參數組合。
相對于第一技術，它的主要優(yōu)勢在于制備更簡單、更快而且更便宜。
而且，最終所獲得的緩沖層比根據第一技術而制備的緩沖層更薄。
在B Hllander等人的標題為“在氫或氦離子注入之后贗形Sil-xGex/Si(100)異質結構的應變松弛以用于制備虛擬襯底”(in Nuclearand Instruments and Methods in Physics Research B 175-177(2001)357-367)的文獻中特別描述了制備緩沖層的第三技術。
它包括通過氮或氦的深注入來松弛存在于待剝離層中的彈性應變。
因而，在這一背景下，第三技術給出的結果可以類似于根據前兩個技術之一而制備的緩沖層，但應用的要求卻遠沒那么嚴格。
該工藝特別描述了處于壓應變的SiGe層的松弛，該層形成在硅襯底上。
所使用的技術包括通過硅襯底中應變層的表面將氫或氦離子注入到給定深度，在注入區(qū)域上方的硅厚度(該厚度便形成緩沖層)中產生干擾(disturbances)，并在熱處理的情況下引起SiGe層的某些松弛。
相比于制備緩沖層的第一技術，該技術似乎實施更快、更容易并且花費更低。
實施這一技術的優(yōu)點是以后可將這一松弛或偽松弛層(pseudo-relaxed layer)集成到結構中以制備組件，特別是用于電子學或者光電子學。
然而，與制備緩沖層的第一技術相似，在剝離完成之后依據已知技術來除去根據上面后兩個技術之一制備的緩沖層，以重復利用施主晶片。
然而，實施起來仍有技術困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的，根據其第一方面，是通過提出在剝離包含選自半導體材料的材料的有用層之后重復利用施主晶片(10)的一種工藝來改善這種狀況，施主晶片(10)依次包含襯底(1)和多層結構(I)，多層結構(I)在剝離之前包含剝離的有用層，該工藝包括在已發(fā)生剝離的一側除去含有施主晶片(10)的一部分的物質，其中進行物質的去除以保留剝離結構的一部分(I′)，該剝離結構的一部分(I′)包含至少一層在重復利用之后可剝離的其它有用層，而不需要重新形成有用層的輔助步驟。
根據第二方面，本發(fā)明提出一種制備施主晶片的工藝，該施主晶片將通過剝離給出有用層、并能用所述重復利用的方法在剝離之后重復利用，其中，該工藝包括在襯底上形成多層結構。
根據第三方面，本發(fā)明提出一種剝離施主晶片上待轉移到接收襯底的有用層的方法，包括(a)在待剝離的有用層的一側將施主晶片鍵合到接收襯底；(b)將包含在施主晶片的多層結構中的有用層分離；(c)依據所述重復利用方法重復利用施主晶片。
根據第四方面，本發(fā)明提出一種從施主晶片循環(huán)剝離有用層的方法，其中包括剝離有用層的一系列步驟，每一個步驟都遵循所述剝離工藝。
根據第五方面，本發(fā)明提出所述循環(huán)剝離工藝或所述剝離工藝的一種應用，以制備包含接收襯底和有用層的結構，有用層包含以下材料中的至少一種SiGe、Si、成分分別選自(Al，Ga，In)-(N，P，As)的可能組合的屬于III-V族的合金。
根據第六方面，本發(fā)明提出通過剝離來給出有用層、并通過所述重復利用的方法來重復利用或能重復利用的施主晶片，其中施主晶片依次包含襯底和供應有用層的多層結構，并且在剝離之后，具有足夠的厚度以包含至少一層可剝離的其它有用層。


參照附圖作為非限制性例子給出了本發(fā)明的優(yōu)選工藝，閱讀了以下使用本發(fā)明優(yōu)選過程的詳細說明之后，本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點將變得更明顯，其中圖1顯示了根據本發(fā)明的工藝的不同步驟，該工藝包括從施主晶片剝離薄層并隨后在剝離之后重復利用施主晶片；圖2顯示了根據本發(fā)明的在剝離之前的第一施主晶片；圖3顯示了根據本發(fā)明的工藝的不同步驟，該工藝包括連續(xù)從施主晶片開始剝離薄層并在剝離之后重復利用施主晶片；圖4顯示了根據本發(fā)明的第二施主晶片。
具體實施例方式
本發(fā)明的主要目的是在剝離至少一層有用層(也就是，被剝離的施主晶片的部分)以將其集成到半導體結構之后，重復利用包含多層結構的晶片，實施重復利用以使多層結構的剩余部分可以在重復利用之后的后續(xù)剝離中再次提供有用層，而不需要使用重新形成有用層的步驟，諸如外延晶體生長的步驟。
因此，重復利用應該特別包括適當的處理以不使多層結構的一部分退化，該多層結構的一部分中包含有用層，以便在重復利用之后還可以剝離這層有用層。
在一個特定的構造中，在重復利用的多層結構中可能包含可剝離的幾層有用層，因而能夠有一系列幾次連續(xù)的剝離操作，在其中間可有利地使用根據本發(fā)明的重復利用方法。
參照圖1a，1b，2，2a，2b，3和4，施主晶片10包含襯底1和多層結構I。
在襯底1的第一構造中，該襯底由具有第一晶格參數的單晶材料組成。
在襯底1的第二構造中，該襯底是由支撐襯底以及與多層結構I交界的緩沖結構組成的“偽襯底(pseudo-substrate)”。
“緩沖結構”是指起類似緩沖層作用的任何結構。
有利地，表面處的結構是還算松弛的結晶結構和/或沒有顯著數量的結構缺陷。
有利地，緩沖層執(zhí)行下面兩個功能中的至少一個-減少上層中的缺陷密度；-在具有不同晶格參數的兩個結晶結構之間適應(adaptation)晶格參數。
為了執(zhí)行第二個功能，在緩沖層一個表面的外圍周圍的區(qū)域所具有的第一晶格參數幾乎等于支撐襯底的晶格參數，而在緩沖層另一個表面的外圍周圍的區(qū)域所具有的第二晶格參數幾乎等于多層結構I的直接位于緩沖結構之上的層的晶格參數。
在緩沖結構的第一構造中，緩沖結構包含單一的緩沖層。
位于支撐襯底上的緩沖層在其表面上的晶格參數明顯不同于支撐襯底的晶格參數，因而其在同一個施主晶片10中具有晶格參數不同于支撐襯底的晶格參數的一層。
而且，在一些應用中，緩沖層可防止上面層含有高密度的缺陷和/或被顯著地應變。
在一些應用中，緩沖層還可導致上面層的良好的表面狀況。
根據制備緩沖結構的第一技術，形成緩沖層以獲得在相當厚度上整體逐漸變化的晶格參數，從而形成在兩個晶格參數之間的過渡。
這種類型的層一般稱為變質層(metamorphic layer)。
可在緩沖層的厚度中連續(xù)實現這種晶格參數的變化。
它可以通過“階段(stages)”來實現，每個階段都是具有幾乎恒定的晶格參數的薄層，該幾乎恒定的晶格參數不同于下面階段的晶格參數，以便離散地逐步改變晶格參數。
它還可以具有更復雜的形式，諸如可變含量的成分的改變、含量改變的符號反轉或者成分的不連續(xù)臺階(steps)。
緩沖層中晶格參數的改變可通過從支撐襯底開始，逐漸增加不包含在支撐襯底中的至少一種原子元素的濃度而有利得到。
因而，例如，形成在一元材料的支撐襯底上的緩沖層可以由二元的、三元的、四元的或更高元數的材料構成。
因而，例如，形成在二元材料的支撐襯底上的緩沖層可以由三元的、四元的或更高元數的材料構成。
通過在支撐襯底上生長而有利地制備緩沖層，例如通過使用諸如CVD(化學氣相沉積)和MBE(分子束外延)技術的已知技術的外延。
通常，可通過任何其它的已知方法來制備緩沖層，例如為了獲得由不同原子元素間的合金構成的緩沖層。
在制備緩沖層之前，可對緩沖層下面的支撐襯底的表面進行一個輕微的修整(finishing)步驟，例如通過CMP拋光。
在另一個構造中，依據第一技術制備的緩沖層包含在緩沖結構中，該緩沖結構由緩沖層(幾乎等同于第一構造中的第一緩沖層)和附加層(additional layer)組成。
附加層可以在支撐襯底和緩沖層之間，或者在緩沖層上。
在第一特定情況下，該附加層可形成第二緩沖層，諸如限制(confine)缺陷的緩沖層，因而改善了制備在緩沖結構上的多層結構I的晶體質量。
該附加層由半導體材料構成，優(yōu)選具有恒定的材料成分。
于是，為待制備的這種附加層所選擇的成分和厚度是獲得這一性能的特別重要的標準。
因而，例如，外延層中的結構缺陷通常在該層的厚度中逐漸地減少。
在第二特定情況下，附加層位于緩沖層上并具有松弛材料的恒定成分。
因而它可以固定第二晶格參數。
附加層也可以具有幾個功能，諸如選自這兩個特定情況下的功能。
在一種有利的構造中，附加層位于緩沖層上，并且其晶格參數顯著地不同于支撐襯底的晶格參數。
在該有利構造的一個特定情況下，附加層是通過緩沖層而松弛的材料。
通過在緩沖層上生長，例如通過CVD或者MBE的外延，而有利地制備附加層。
在第一實施例中，直接接著下面緩沖層的形成來原地完成附加層的生長，在這種情況下，下面的緩沖層也通過層生長而有利地形成。
在第二實施例中，在下面緩沖層的表面修整的短步驟之后生長附加層，表面修整例如通過CMP拋光、熱處理或者其它任何光滑技術(smoothing technique)執(zhí)行。
制備緩沖結構的第二技術基于在支撐襯底上沉積表面層的技術，該表面層的標稱標稱(nominal)晶格參數，其明顯不同于支撐襯底表面上的相鄰材料的晶格參數。
進行這種表面層沉積使得所沉積的層幾乎沒有諸如位錯的塑性缺陷(plastic defects)。
制備該表面層以使它最終具有-與支撐襯底相接觸的第一部分，其限制諸如位錯的塑性缺陷；和
-第二部分，通過第一部分而松弛或者偽松弛，并且?guī)缀鯖]有或者沒有塑性缺陷。
于是，所沉積的表面層的第一部分起緩沖層的作用，因為-它限制塑性缺陷以保護表面層的第二部分；以及-它適應表面層的晶格參數以匹配襯底的晶格參數。
“限制”是指絕大多數的塑性缺陷位于第一部分中。表面層的第二部分并不是絕對沒有缺陷，而是缺陷的濃度與微電子應用相容。
用于制備這種緩沖層的沉積技術有利地包括沉積的溫度和化學成分隨時間的變化。
因而能夠制備具有在厚度中幾乎恒定的化學成分的緩沖層，其不同于根據第一技術制備的緩沖層。
然而，可以在緩沖層和表面層的第二部分之間插入一個或多個層。
而且，緩沖層的厚度可以小于根據第一技術制備的緩沖層的最小厚度。
文獻WO 00/15885提供了根據這一技術的這種緩沖層的實施例信息，通過在單晶Si支撐襯底上沉積SiGe或者Ge。
例如，也能以在單晶Si支撐襯底上沉積單晶Ge的方式來進行這種類型的沉積工藝，根據以下步驟-將單晶硅支撐襯底的溫度穩(wěn)定在400℃和500℃之間的第一預定穩(wěn)定溫度，優(yōu)選在430℃和460℃之間；-在所述第一確定溫度下進行Ge的化學氣相沉積(CVD)，直到在支撐襯底上獲得Ge的基層(base layer)，其預定厚度小于所要求的最終厚度；-將Ge化學氣相沉積的溫度從第一預定溫度增加到在750℃和850℃之間的第二預定溫度，優(yōu)選在800℃和850℃之間；和-在所述第二預定溫度下繼續(xù)進行Ge的化學氣相沉積，直到單晶Ge的表面層獲得最終所要求的厚度。
緩沖層是所沉積的層的一部分，該部分與支撐襯底交界并延伸超過結晶缺陷率大于極限值的厚度上。
特別地，上述緩沖層的厚度可大約為0.5至1微米，小于根據第一技術制備的緩沖層的厚度。
該層的其它部分至少是多層結構I的一部分。
這種類型的沉積工藝也可采用不同的變量來進行—例如，如文獻WO 00/15885所說明的。
結果是形成了施主晶片10的襯底1，襯底1包括所述支撐襯底和所述緩沖層。
形成緩沖結構的第三技術用于包括襯底1和沉積在襯底1上的層的結構。
所選擇的形成該層的材料，其標稱的晶格參數基本上不同于襯底1的表面的晶格參數，以使它不得不受到襯底1的彈性壓應變或拉應變。
應變層的一般結構由應變材料構成，但是它還可包括一種或多種厚度的松弛或者偽松弛材料，而其累積厚度遠小于應變層的厚度，以使應變層保持總的應變狀態(tài)。
在所有的情況下，通過諸如外延的晶體生長，并使用諸如CVD或MBE技術的已知技術，在襯底1上有利地形成應變層。
為了獲得沒有太多結晶缺陷的這種應變層，例如沒有孤立的缺陷或者諸如位錯的擴展缺陷，有利地選擇形成襯底1和應變層(在它與襯底1的界面附近)的晶體材料，以使它們第一和第二標稱晶格參數之間的差異足夠小。
例如，晶格參數的這種差異典型地在約0.5％和約1.5％之間，但是可以更大。
例如，在IV-IV族材料中，Ge的標稱晶格參數比Si的晶格參數大4.2％左右，因而含30％Ge的SiGe具有比Si的晶格參數大1.15％左右的標稱晶格參數。
而且，應變層優(yōu)選具有基本上恒定的厚度，以便它具有基本上恒定的本征性能和/或有助于以后鍵合到接收襯底(如圖1b或2b所示)。
為了避免應變層松弛或者塑性類型的內應力出現，應變層的厚度應該還保持小于臨界彈性應變厚度。
臨界彈性應變厚度主要取決于所選擇的用于形成應變層的材料和與襯底1在晶格參數方面的所述差異。
本領域技術人員可使用現有技術的已知信息來確定他們用于應變層的材料的臨界彈性應變厚度值，該應變層形成在用于襯底1的材料上。
因此，一旦形成應變層，它所具有的晶格參數就與它的生長襯底1的晶格參數大約相同，因而受到內部的彈性壓應變或拉應變。
一旦形成該結構，制備緩沖結構的第三技術就包括在襯底1內的給定深度形成干擾區(qū)的第一步驟。
干擾區(qū)被定義為其中存在能在周圍部分中形成結構干擾的內應力的區(qū)域。
干擾區(qū)有利地形成在襯底1的大部分表面上，并平行于襯底1的表面。
形成上述脆化區(qū)(embrittlement zone)的一種方法包括用給定注入能量和給定計量的原子種類在襯底1內的給定深度注入原子種類。
在注入的一個特定實施例中，所注入的原子種類包含氫和/或氦。
通過注入而形成的這種類型的干擾區(qū)因而包含內應變，乃至結晶缺陷，由注入到臨近干擾區(qū)的晶體網絡中的原子種類所施加。
這些內應變于是能在上面的區(qū)域中產生結晶干擾。
依據該第三技術，制備緩沖層，同時通過調整到具有合適參數的能量輸入來進行第二步驟，以便-幫助在干擾區(qū)之上的區(qū)域出現干擾；-增加在該上面區(qū)域中的干擾的幅度；以及-在出現干擾之后至少在應變層中引起彈性松弛。
因而，這種能量輸入的主要目的是引起應變層中彈性應變的至少相對松弛，以形成松弛的應變層。
干擾區(qū)和應變層之間的襯底1中的中間區(qū)(intermediate region)-限制位錯類型的缺陷；-使襯底1的晶格參數適應應變層的標稱晶格參數。
因此，在這種情況下，該中間區(qū)可視為緩沖層。
如果為熱處理定義了適當的參數的話，則有利地使用熱處理來產生所述充足的能量輸入從而引起這些結構改變。
有利地在溫度顯著低于臨界溫度時進行該熱處理，超過臨界溫度則會有極大數量的注入原子種類將被除氣(degassed)。
因而，在干擾區(qū)中由這些內應變產生了局部結晶干擾。
特別是因為應變層中的彈性能最小化了，所以這些干擾主要出現在緩沖層中，并且它們會在熱處理的影響下增加幅度。
當這些干擾變得足夠大時，它們通過至少相對地松弛應變層中的彈性應力而作用于應變層，這些松弛的應變主要是因為應變層材料與襯底1材料的標稱網格的晶格參數的失配。
然而，應變層的松弛也可伴隨著在應變層的厚度中出現非彈性類型的晶體缺陷，諸如貫穿位錯。
因而可進行適當的處理，諸如熱處理，以減少這些缺陷的數量。
例如，可使用適當的處理以增加位錯密度而使它位于兩個極限值之間，這兩個極限值定義了一個位錯密度間隔，其中至少一部分位錯抵償它們自己。
在所有的情況下，最終的結果是松弛的或者偽松弛層，其標稱晶格參數顯著不同于生長襯底1的標稱晶格參數，并且具有低含量的位錯，該位錯不利于在松弛應變層中形成微電子組件。
該松弛或者偽松弛層可形成多層結構I的至少一部分。
對于更多信息，參考B.Hllander等人的，特別是標題為“在氫或氦離子注入之后贗形Si1-xGex/Si(100)異質結構的應變松弛以用于制備虛擬襯底”(Nuclear and Instruments and Methods in Physics Research B175-177(2001)357-367)的文獻。
因此使用該制備緩沖層的第三技術而制備的緩沖層包含在襯底1中，如同在使用該制備緩沖層的第三技術之前所定義的那樣。
制備緩沖結構的第四技術基于待制備的緩沖結構的支撐襯底，其表面為浮雕狀；并基于在支撐襯底上沉積緩沖結構的組成元素。
由于支撐襯底的表面不平，所以各向異性地沉積緩沖結構的成分，具有生長選擇性效應(growth selectivity effects)和局部偏聚(localcoalescence)，導致所構建的緩沖結構具有確定的性能。
制備緩沖結構的第四方法使用確定的技術，其設置的參數使得緩沖層獲得的性能符合結晶缺陷限制性能，以使制備在緩沖結構上的剝離結構I具有本征的高質量結構。
對支撐襯底外形(topography)的選擇是獲得這一結果的基本因素之優(yōu)選地在支撐襯底的整個表面上具有周期性重復圖案的外形，以對晶片整個表面具有均勻的影響。
例如，支撐襯底具有彼此相距固定距離的條帶(band)。
對于這種類型的條帶外形，以及在某些沉積條件下，能夠在條帶的附近，特別是條帶的角落處成功地集中外延層的位錯。
于是該厚度的限制了大部分位錯的層形成了緩沖層。
對于這種特定的支撐襯底的表面外形，即在支撐襯底的整個表面上有周期性間隔的條帶，條帶有利地由形成在襯底上的絕緣材料組成，因而形成了以后將沉積的材料的掩模。
此外，可在固體襯底與浮雕結構之間插入晶體材料的中間層，以作為生長緩沖結構的襯底，絕緣的浮雕結構足夠薄，因此不干擾緩沖結構在其下面生長襯底上的繼續(xù)生長。
該技術也稱為ELOG(Epitaxially Laterally Overgrown，橫向外延過度生長)，主要用于通過MOCVD(Metal Organic Chemical-Vapor-Deposition，金屬有機化學氣相沉積)外延來沉積氮化物薄膜。
例如，在“Materials Research Community”Bulletin，May 1998，Volume 23，No.5中，Shuji Nakamura的標題為“預算壽命超過10,000小時的InGaN/GaN/AlGaN-基激光二極管”的論文可用作基礎，它特定描述了在SiO2條帶結構上生長GaN。
本文獻下面的例9將描述使用通過ELOG制備緩沖結構的第四技術而制備的GaN結構。
無論襯底1的結構構造如何(包含或者不包含緩沖結構)，都在與多層結構I的界面處由晶體材料形成襯底1，結晶缺陷很少或沒有。
通過在襯底1上生長，例如通過CVD或者MBE外延，來有利地制備形成多層結構I的不同層的至少一部分。
在第一實施例中，至少這些層的一部分是原地生長的，直接接著在每層下面的層的形成，在這種情況下，下面的層也通過層生長而有利地形成。
在第二實施例中，至少這些層的一部分是在給每層下面的層施加輕微表面修整的步驟之后生長的，例如通過CMP拋光、熱處理或者其它光滑處理。
最終，獲得包含多層晶體材料層的多層結構I。
在重復利用之前，多層結構I包含等于或者大于至少兩個有用層的厚度。
然而，多層結構I有利地比兩個有用層厚，以補償在處理期間所除去的材料厚度，該處理是在重復利用期間施加的，以除去經常是在剝離有用層時所產生的缺陷。
在剝離之后，經常在施主晶片10的表面上發(fā)現粗糙、厚度變化、結構缺陷和/或其它類型的缺陷，如同參照圖1c或圖2c的后剝離(post-taking off)層3′所示的那樣。
例如，在剝離之后，會在剩余施主晶片10的剝離表面上出現突出(projecting)和/或粗糙部分。
出現在多層結構I表面上的這些浮雕表面部分主要取決于剝離的方式和在剝離期間所使用的技術。
-因而，例如，工業(yè)中經常使用的一種剝離方式包括僅僅在施主晶片10的一部分(通常大約是中心部分)上、而并非在施主晶片10的整個表面上剝離有用層，并在施主晶片10的表面上留下突出部分。這些突出部分通常是單片的(single-piece)，并位于施主晶片10表面的外圍周圍，因而在行業(yè)中將所有的突出部分稱為“剝離環(huán)(taking offring)”。
-因而，例如，諸如我們在本文后面將更詳細說明的已知的剝離技術，諸如上面已提到的Smart-Cut技術，有時會引起表面粗糙。
因而，在剝離之前，多層結構I的厚度必須是至少兩個待分離的有用層和大于或者等于厚度富余(thickness margin)的厚度，該厚度富余對應于在重復利用期間要除去的最少量的材料。
因而，在Smart-Cut類型的剝離(將在下文討論)之后重復利用的情況下，該厚度富余典型地在1微米的量級。
然而，通過使用諸如選擇性化學蝕刻(selective chemical etching)的高效重復利用技術，可以減少該厚度富余。
根據本發(fā)明在重復利用期間進行的一種主要類型的處理是用于除去適當的材料的過程，使得僅保留多層結構I的一部分，該多層結構I的一部分包含至少另一個在重復利用之后可剝離的有用層。
物質的除去是在施主晶片10上進行的，換句話說是在剝離之后仍保留的多層結構I的自由表面上。
在重復利用的一個特定方法中，進行表面處理以除去其上有用層被剝離的多層結構I的一部分。
特別地，該表面材料的去除除去了包含剝離期間出現的表面缺陷的表面厚度，諸如位錯類型的結晶干擾或孤立的缺陷。
因而可單獨地或聯合地進行諸如下述的幾種表面處理-干法或濕法化學蝕刻，有利地通過等離子體或通過原子分裂(atomisation)在浴液中(in a bath)進行；蝕刻可以是單獨的化學的、電化學的或光電化學的，或任何其它相當的蝕刻，諸如在機械化學拋光期間進行的蝕刻；-退火，例如在氫的氛圍中；-化學蝕刻，例如用HCl并伴隨著退火；-在多層結構I表面上的表面氧化步驟，利用本領域技術人員所熟知的氧化技術來進行，接著進行通過還原而除去氧化層的步驟，有利地使用化學過程(諸如氫氟酸浴的侵蝕)，在該化學過程之前有利地進行退火步驟。這種類型的犧牲氧化過程將在本文獻的后面說明。
表面處理還可顯著地改進在剝離之后保留的多層結構I的表面狀況，以及它厚度的均勻性，尤其是在上面四種表面處理的情況下，并且，如果在剝離有用層時施加了鍵合，這將尤其有用。
不論所選擇使用什么表面處理，與進行這處理之前的表面狀況相比，它們能改進多層結構I的表面質量。
在第一情況下，多層結構I的結構和幾何質量的改進足夠好，以至于可以剝離有用層，而不用任何其它的物質除去處理。
在這第一情況下，并且在多層結構I的剝離之前的第一構造中，多層結構由幾層具有幾乎相同性能的相同材料組成。
在這第一情況下，并且在多層結構I的剝離之前的第二構造中，該多層結構包含幾個層，例如如圖1a、2a、3或4所示，材料性能在它們的每個界面處都顯著地互不相同。
不論多層結構I的構造是什么，在剝離之后，從表面在給定厚度上除去材料，使得最后保留一個或多個層，該一個或多個層包含一個或多個可在后續(xù)剝離操作中剝離的有用層。
在第二情況下，在使用表面處理之后所獲得的多層結構I的結構和幾何質量的改進在沒有其它的后續(xù)物質去除處理的情況下不足以使有用層剝離。
在這些表面處理之后進行的其它處理則有利地包括相對于相鄰的層而選擇性地除去一層，在這兩層間的選擇性基本上歸因于構成這兩層的兩種材料在性能上的顯著差異。
選擇性物質去除還可接著另一個不同于表面處理之后所獲得的物質去除，例如在多層結構I的一部分中更大規(guī)模的除去物質，例如通過研磨(grinding)、拋光、磨蝕(abrasion)和/或轟擊(bombardment)的機械去除。
然而，也可進行選擇性除去物質的處理，而沒必要進行諸如表面處理或更大規(guī)模物質去除的在前處理。
為了進行上述選擇性物質去除，在剝離之前，多層結構I包含可終止在上面層中除去材料的一層，即選擇在這兩層界面附近構成它們的兩種材料，使得存在一種選擇性除去物質的方法(means)，即侵蝕待除去層的能力顯著地大于侵蝕終止層的能力。
于是對多層結構I位于終止層之上的部分進行剝離，即在終止層相對于襯底1的那一側。
對于保護層3，可使用選擇性除去物質的幾種技術。
選擇性除去物質的第一技術包括對待選擇性除去的層施加摩擦力，以除掉待除去材料的至少一部分。
例如，可由拋光板(polishing plate)施加這些摩擦力，還可與研磨作用和/或化學作用相結合。
形成終止層的材料選自于半導體，所以存在一種侵蝕材料的機械方法，其機械侵蝕形成終止層的材料的能力顯著地低于侵蝕上面層中待除去材料的能力，因此適合用于至少一次選擇性機械侵蝕。
因此終止層中的材料比它上面的層具有對所使用的機械侵蝕明顯更大的抵抗力。
因此，例如有可能適當地硬化保護層3，以使它比上面層對所選擇用來除去上面區(qū)域的機械侵蝕更具抵抗力。
因而，例如，諸如Si的半導體，用5％和50％之間的典型C濃度碳酸鹽化(carbonated)的半導體比沒有碳酸鹽化的相同半導體更硬。
選擇性除去物質的第二技術包括化學地和選擇性地蝕刻待除去的材料。
可以使用濕法蝕刻過程，使蝕刻溶液適于待除去的材料。
還可以使用干法蝕刻過程以除去材料，諸如通過等離子體或原子分裂的蝕刻。
蝕刻也可以僅僅是化學的、電化學的或光電化學的。
構成終止層的材料選自于半導體，使得存在用于蝕刻的流體(即，氣體或溶液，取決于蝕刻是干法的還是濕法的)，其蝕刻形成終止層的材料的能力顯著地低于蝕刻待除去的上面層中的材料的能力，因此能夠實施選擇性蝕刻。
然而，應注意，術語“終止層”具有“終止”蝕刻的主要功能，即使不存在絕對的蝕刻終止。對于通過原子分裂的蝕刻尤其是這樣，對此，更準確地說是“原子分裂率”或“侵蝕率”。
一般地，相對于層B的蝕刻層A的選擇性通過涉及下面比率的選擇性因子而量化。
層A的蝕刻率層B的蝕刻率因此，終止層通過保護它自己和在它下面的部分(包括襯底1)而作為化學侵蝕的阻擋物(barrier)。
可以通過下述事實來獲得選擇性蝕刻所涉及的、化學蝕刻在終止層材料和待除去層材料之間的選擇性-該兩種材料不同；或-該兩種材料包含幾乎相同的原子元素，除了至少一種原子元素之外；或-該兩種材料幾乎相同，但是一種材料中的至少一種原子元素的原子濃度顯著地不同于另一種材料中的相同原子元素的原子濃度；或-該兩種材料具有不同的多孔性密度(porosity densities)。
例如，對于用包含諸如KOH(氫氧化鉀，選擇性約為1∶100)、NH4OH(氫氧化銨，選擇性約為1∶100)或TMAH(tetramethyl ammoniumhydroxide，氫氧化四甲銨)的化合物的溶液來蝕刻Si，已知SiGe可作為終止層。
例如，對于用包含諸如TMAH的化合物的溶液來蝕刻Ge濃度小于或等于20％的SiGe，已知Ge濃度大于或等于25％的SiGe可作為終止層。
例如，對于用包含諸如EDP(ethylene diamine and pyrocathechol，乙烯二胺和鄰苯二酚)、KOH或N2H2(hydrazine，肼)的化合物的溶液來蝕刻未摻雜的Si材料，已知用選擇的摻雜元素及選擇的濃度來適當摻雜的Si可作為終止層，諸如摻雜2×1019cm-3的硼。
例如，已知用相對于非多孔晶體Si具有選擇性的蝕刻，用包含諸如KOH或HF+H2O2的化合物的溶液，來蝕刻多孔的Si。
該化學的物質除去也可伴隨著使用機械的或其它的方式，以侵蝕材料。
特別地，可以用選擇性的化學蝕刻溶液來進行CMP拋光。
在選擇性的化學蝕刻之前或之后，也可通過侵蝕材料的機械方法來除去物質，諸如拋光、研磨、磨蝕或任何其它方式。
選擇性除去物質的第三技術包括應用犧牲的氧化。
在這一方面，多層結構I包含可氧化的層，其具有比下面層更大的氧化能力，于是，該可氧化層相對于欲保留的下面層是要選擇性除去的層，而該欲保留的下面層作為終止層。
在剝離之前(因而在重復利用之前)，可氧化的層包含在多層結構I中，于是，剝離適用于多層結構I位于可氧化層之上的那部分，即在終止層相對于襯底1的那一側。
在剝離之后重復利用時，可氧化的層在多層結構I的表面被氧化，然后就對應于上述除去表面材料的處理技術。
不論所選擇的是什么構造，犧牲氧化過程包括形成氧化物的步驟，可能的退火步驟和還原步驟。
氧化可用于一層或幾層的氧化。
氧化也可在終止層表面的附近進行。
使用任何已知的氧化技術來進行氧化，諸如熱氧化。
在使用熱氧化的特殊情況下，主要參數是氧化溫度和持續(xù)時間。
其它重要參數有環(huán)境的氧化特性、氧的含量和處理的壓力條件。
可以很好地控制這些參數，這意味著應用該過程的可重復性較好。
退火步驟的目的是消除(cure)可能在前面的氧化步驟中出現的缺陷。
還原步驟包括相對于終止層選擇性地除去氧化物層，例如通過使用氫氟酸浴的化學過程，并形成所述選擇性的物質去除。
為了示意的目的，將氧化的硅浸在10或20％的氫氟酸浴中幾分鐘，通?？沙ピ撗趸镆话俚綆装偌{米的厚度。
不論在根據本發(fā)明的過程中所使用的選擇性除去物質的方法是什么，在所有情況下，它們都能使多層結構I在重復利用之后保留的層的質量幾乎等同于它們在重復利用之前所具有的質量，并與在它們形成期間的原始質量相似(在第一次剝離之前)，諸如層的質量與外延層的質量相似。
于是，在根據本發(fā)明的重復利用之后仍保留在多層結構I中的可除去的層保持非常好的質量，特別是結構的質量。
在本文獻的其余部分，給出了在重復利用期間、在可使用的剝離過程期間、在重復利用之前的施主晶片期間進行選擇性除去材料的例子。
參照圖1a，在剝離之前的多層結構I由第一層2和在第一層2之上的第二層3組成，第一層2形成用于選擇性除去第二層3的終止層。
層2和層3都比有用層厚，或都與有用層一樣厚。
圖1b和1c顯示了剝離薄層的方法。
根據本發(fā)明的第一優(yōu)選剝離步驟包括在第二層3中生成脆化區(qū)，以進行分離并由此剝離特定的層。
可使用幾種技術來生成這種類型的脆化區(qū)，如在此所示第一技術，稱為Smart-Cut技術，是本領域技術人員所了解的(許多有關晶片還原技術的書中都有說明)，包括用確定的能量注入原子種類(諸如氫離子)以產生脆化區(qū)的第一步驟。
第二技術包括通過產生至少一個多孔層而形成弱化的(weakened)界面，例如，如文獻EP-A-0849788所述。
根據這兩種技術之一而有利形成的弱化區(qū)，在該例子中在根據本發(fā)明的過程之后，被生成在第一層2和第二層3之間或在第二層3中。
參照圖1b，涉及剝離薄層的第二步驟包括將接收襯底5添加到施主晶片10的表面。
接收襯底5形成足夠剛性的機械支撐，以支撐第二層3，第二層3的一部分將從施主晶片10剝離，并保護它不受來自外部的任何機械應力。
該接收襯底5可以是，例如，由硅或石英或任何其它類型的材料構成的。
通過將接收襯底5與多層結構I密切接觸并產生鍵合來添加接收襯底5，其中在襯底5和結構I之間有利地具有分子鍵合。
在Q.Y.Tong，U.Gsele and Wiley的標題為“半導體晶片鍵合”(Science and Technology，Interscience Technology)的文獻中特別描述了這一鍵合技術及其變體。
如有必要，鍵合可伴隨著最初對相應待鍵合的表面的適當處理和/或輸入熱能和/或添加其它的粘合劑(binder)。
因而，例如，在鍵合期間或者之后立刻使用的熱處理可使鍵堅固。
也可通過插入在多層結構I和接收襯底5之間、并具有特別強的分子鍵合能力的鍵合層，諸如二氧化硅(silica)，來控制鍵合。
有利地，形成接收襯底5的鍵合表面的材料和/或鍵合層的材料是電絕緣的，以從剝離的層制備SeOI結構，在這一情況下，SeOI結構的半導體層是第二轉移層3的被剝離部分。
一旦鍵合了接收襯底5，就在先前形成的弱化區(qū)通過分離而除去施主晶片10的一部分。
在所述第一技術(Smart-Cut)的情況下，進行第二步驟，在該第二步驟中，使注入區(qū)(形成脆化區(qū))受到熱和/或機械處理，或具有任何其它類型的能量輸入的處理，以在脆化區(qū)分離它。
在所述第二技術的情況下，弱化區(qū)受到機械處理或者輸入另一類型的能量，以在弱化層分離它。
根據這兩種技術之一的在脆化區(qū)的分離除去了晶片10的絕大部分，以獲得包含(如果有的話)第二層3被剝離的部分(在這一情況下代表有用層)、鍵合層和接收襯底5所留下來的任何部分的結構。
有利地對形成在剝離層處的結構的表面進行修整步驟，以除去任何的表面粗糙、厚度中的非均勻性和/或不想要的層，例如使用化學機械拋光CMP、蝕刻或至少一次熱處理。
在一個特定的構造中，選擇性除去物質的終止層可以包括在有用層中，以便通過終止在這個終止層的選擇性物質去除來改進有用層的修整。
后剝離層3′形成了第二層3在剝離之后仍保留的、并位于第一層2之上的那部分，而整個晶片形成了將被送去重復利用的施主晶片10′，以使它以后在剝離后續(xù)層期間可以再次使用。
圖1d顯示了重復利用上述施主晶片10′的結果。
它相對于第一層2對后剝離層3′使用選擇性物質去除，在此之前或之后，可能有表面修整步驟。
于是，施主晶片10″能提供有用層，該有用層在后續(xù)剝離期間在第一層2中被剝離，而不要任何其它的步驟。
在施主晶片10剝離之前的另一個構造中，施主晶片包括幾對的層，每對層都包含所述第一層2和第二層3，通過能選擇性除去材料的方法，可相對于每對層中的第一層選擇性地除去同一對層中的第二層。
有利地，也有方法可以相對于一對層中層2的下面的層而選擇性地除去該一對層中層2的材料，并且該一對層中層2的下面的層也包含在多層結構I中。
這一構造所具有的優(yōu)點是層3可以相對于下面的層2而被選擇性除去，或層2可以相對于它下面的層而被選擇性除去。
在這一構造中，并且在一個特殊的情況下，在層2下面的層仍是屬于另一對層的層3。
參照圖3，給出了包含幾對上述層的多層結構I的特定構造的例子，其中，多層結構I由第一對層和第二對層組成，該第一對層包括第一層2A和第二層3A，該第二對層包括第一層2B和第二層3B，每層的厚度都與有用層的相同或比有用層的大。
在施主晶片10的這一構造中，根據本發(fā)明的過程可以在一個或幾個步驟中除去一層或幾層，通過對層在剝離之后仍保留的那部分和包含至少一個可剝離的有用層的下面層選擇性除去物質，進行根據本發(fā)明的一個或更多的中間重復利用步驟。
因此，用這一個特別的構造可以剝離具有一層或幾層材料的有用層。
參照圖2a，在這一情況下，在剝離之前，多層結構I由插入在第一層2上面的第二層3B與鄰近襯底1的第三層3A之間的第一層2組成。
第二層3B和第三層3A的厚度大于或等于有用層的厚度。
選擇第一層2的材料，使得至少有一種除去材料的方法，該方法在相應的界面上侵蝕形成第一層2的材料的能力顯著不同于侵蝕兩層3A和3B至少之一的材料的能力。
因此，可以實施選擇性物質去除。
在第一構造中，第一層2的厚度等于或大于待剝離的有用層的厚度。
結果得到等價于上面已說明過的構造之一的構造。
在第二構造中，層3A和3B的結晶結構，尤其是晶格參數，幾乎相同，于是我們不希望第一層2顯著地干擾它相鄰的層3A和3B的結晶結構，尤其是不希望它在上面第二層3B形成在它上面的期間干擾上面第二層3B的晶體生長，為此，在這一情況下，晶格參數必須近似等于在第一層2下面的3A部分的晶格參數。
這一結果的獲得是利用了第一層2的一個或幾個實施例，這些實施例說明如下在第一層2的第一實施例中，該第一層被彈性約束(elasticallyconstrained)，以使它的晶格參數幾乎等于它下面的區(qū)域3A的晶格參數，即便該層中材料的晶格參數顯著地不同于第一層2的晶格參數。
為了成功地實施這一操作，需要考慮兩種主要情況-第一層2的標稱晶格參數與它下面區(qū)域(包含在第三層3A中)的晶格參數相互差別不大，以防止在第一層2中出現缺陷(諸如位錯或局部應力)；-第一層2必須足夠薄，以防止彈性應變通過該層的厚度而逐漸松弛和/或產生缺陷。為此，這種由彈性應變的半導體材料所構成的第一層2的厚度必須小于本領域技術人員所知曉的臨界厚度，尤其是取決于它的組成材料、它相鄰的層的材料以及制備應變層的技術。
對于在兩層SiGe(50％-50％)層3A和3B之間的Si層2，臨界厚度通常大約等于幾十個納米。
在第一層2的第二實施例中，所選擇的第一層2材料的標稱晶格參數幾乎等于構成它相鄰區(qū)域的材料的晶格參數。
因此，與第一實施例不同，在這一情況下第一層2的結晶結構被顯著松弛。
因此，并且為了滿足在第一重復利用步驟期間所進行的除去物質時的選擇性標準，例如，選擇第一層2的材料使得它至少具有一種組元(constituent element)，該組元不在它相鄰的至少一種材料中，然而，第一層2中的材料的晶格參數與相鄰區(qū)域的晶格參數相似，于是該組元是確定相對于相鄰層的選擇性的基本元素，該相對于相鄰層的選擇性是在選擇性除去物質期間所考慮的。
在一個特殊情況下，第一層2中的材料的組元不出現在構成選擇性除去物質所涉及的相鄰區(qū)域的材料中，于是這兩種材料完全不同。
在另一個特殊情況下，第一層2中不同于選擇性除去物質所涉及的相鄰區(qū)域的每個組元都可以是其它元素或者是不存在于所考慮的相鄰層中的元素。
例如，可以摻雜具有與相鄰區(qū)域大約相同的晶格參數的第一層2，使得在摻雜之后不會顯著地干擾該晶格參數。
如果組成第一層2的材料與構成選擇性除去物質所涉及的相鄰區(qū)域的材料相同，那么該摻雜元素就是確定選擇性能力的元素。
當摻雜第一層2時，如果不想要諸如位錯、尤其是貫穿位錯的缺陷，那么第一層2的厚度在一些情況下可以保持小于本領域技術人員所知曉的臨界厚度。
在第一層2的第三實施例中，使得先前制備的層3A的表面是多孔的，以制備多孔層。
可通過陽極氧化(anodisation)或任何其它的多孔性技術來增加多孔性，例如，如文獻EP 0 849 788 A2所說明的那樣。
如果用合適的侵蝕方法可以選擇性侵蝕至少一種相鄰材料，則該多孔材料層可制造第一層2。
多孔性并不顯著地干擾這兩層相鄰層的結晶結構，所以，這種第一層2并不顯著地干擾施主晶片10的結晶結構。
結果，第一層2的結晶結構與它相鄰區(qū)域的結晶結構即便不相同的話，也非常相似，所以，第一層2并不干擾周圍結構的結晶。
然而，在其它情況下，第一層2可能會對周圍結構的晶格參數有特定的影響，在這些情況下，第一層2在相鄰層中可引起的狀態(tài)(應變的或松弛的、完全的或相對的)代表了對下面的應用具有非常小的優(yōu)勢的性能。
參照圖2b和2c，根據幾乎等同于上面參照圖1b和1c所說明的剝離方法，剝離層3B的一部分以將其轉移到接收襯底5。
在剝離之后并且在重復利用期間，在第一層2處進行的選擇性物質去除包括下述選擇性除去材料中的至少一種-參照圖2d，選擇性除去與第一層2相鄰的層3B′的材料，第一層2形成了除去物質的終止層；-在除去層3B′之后，選擇性除去第一層2中的材料，與第一層2相鄰的第三層3A中的材料形成了除去物質的終止層。
在選擇性去除的一個特定方法中，因此能夠在第一層2處結合兩次連續(xù)的選擇性材料的去除。
在這一情況下，選擇性除去第二層3B，然后選擇性除去第一層2。
不論在第一重復利用步驟中所選擇的用于選擇性除去物質、即在與有用層相同的一側除去施主晶片10的一部分的方法是什么，都存在用于除去物質的終止層(在第一選擇性除去物質的情況下是第一層2，或者在第二選擇性除去物質的情況下是第一層2的下面區(qū)域，該第一層2的下面區(qū)域包含在第三層3A中)。
由此，終止層成為材料侵蝕的阻擋物，并且特別保護了第三層3A，在第三層3A中，有一層將在以后的剝離期間剝離的新的有用層。
在剝離之前的施主晶片10的另一個構造中，施主晶片包括幾個三層組(triplets)，每一組都由所述第一層2、第二層3B和第三層3A組成，通過能選擇性除去材料的方法，每個三層組中的第二層3B和/或第一層2可以相對于它們下面的、并且是形成同一個三層組的一部分的層而被選擇性除去。
有利地，也有方法可以使一個三層組中的第三層3B的材料相對于它下面的、并且也包含在多層結構I中的層而被選擇性除去。
這后一構造所具有的優(yōu)點是一個三層組中的任何一個層都可以在重復利用期間被選擇性除去。
在同一個構造中并且在第一特定情況下，第三層3B下面的層是屬于另一個三層組的第二層3A。
還是在這一構造中并且在第二特定情況下，第三層3B下面的層是不屬于與層3B同一個三層組的第一層2。
在該第二特定情況下，有利地用另一個在第一層2下面的三層組插入第一層2，該第一層2是在它上面的、并且是第三層3B所屬的三層組中。在這一情況下，結果得到一個組裝(assembly)，該組裝由一系列通過2類型的層所分隔開的3A類型的層和3B類型的層形成。
參照圖4給出了多層結構I的一個特定構造的例子，該多層結構I包括幾個上述三層組，其中多層結構I由下列組成-第一個三層組，由插入在參照圖2a的第三層3A類型的層3A和參照圖2a的第二層3B類型的第二層2A之間的第一層2類型的層2A組成；-第二個三層組，由插入在參照圖2a的第三層3A類型的層3C和參照圖2a的第二層3B類型的層3D之間的第一層2類型的第一層2C組成；-插入在這兩個三層組之間的第一層2類型的層2B。
層3A、3B、3C和3D的厚度都等于或大于待剝離的有用層的厚度。
在這一情況下，層2A、2B和2C的第一功能是保護它們下面的層不受到在重復利用期間所進行的物質去除的影響，通過-形成終止層以在重復利用期間選擇性除去它上面的層；和/或通過-形成相對于它下面的層而選擇性除去的層。
因此，在施主晶片10的這一構造中，存在著由保護層2A、2B和2C所分隔開的層3A、3B、3C和3D，在層3A、3B、3C和3D中可以剝離有用層，而保護層2A、2B和2C在重復利用期間分別保護它們下面的層。
因此，根據本發(fā)明的一個過程，可以在一個或幾個步驟中剝離一層或幾層，尤其是通過相對于所遇到的第一保護層(2A、2B或2C)而選擇性除去層在剝離之后仍保留的那部分，來進行根據本發(fā)明的一個或多個中間重復利用操作，于是該第一保護層保護了它下面的、并且至少包含一層可剝離的有用層的層。
因此，用這一特定的構造可以剝離由一層或幾層材料組成的有用層。
當剝離幾層的時候，當被剝離的有用層的表面不是在重復利用期間被修整時，尤其是為了除去表面粗糙，諸如層2A、2B和2C的一層保護層或一層保護層的一部分至少也被剝離，因而可在選擇性除去材料時作為保護層。
通常，對于根據本發(fā)明的多層結構I，在該多層結構I中在根據本發(fā)明的重復利用步驟之間可剝離幾層有用層，在一個有利的背景下，根據本發(fā)明，通過反復依次進行下列步驟來使用根據本發(fā)明的從施主晶片10剝離有用層的循環(huán)過程-剝離過程；和-根據本發(fā)明的重復利用方法。
在使用循環(huán)剝離方法之前，可用上文所描述的在襯底1上制備薄層的一種或多種技術，來實施根據本發(fā)明制備施主晶片10的過程。
根據本發(fā)明，從施主晶片10(諸如圖1a、2a、3或4所示的之一)開始，在制備在襯底1上的相同結構I中剝離若干次，而不必在其中形成其它層和/或不必進行處理以重新得到襯底1的至少一部分，這能夠節(jié)約實施整體剝離過程的時間，而且使得過程的實施比根據現有技術水平的不同過程更容易且明顯地更廉價。
在多層結構I中剝離和重復利用幾次之后，剝離操作的次數特別的為多層結構的厚度的函數，剩下的多層結構I的厚度不再足以包含待剝離的有用層。
于是施主晶片10實際上僅由襯底1組成。
在第一情況下，丟棄施主晶片10，在這一情況下，失去整個襯底1，但是襯底的制備可能是復雜的、長時間的并且昂貴的，特別是如果襯底1包含緩沖結構。
在更有利的第二情況下，通過使用重復利用的方法，至少恢復襯底1的一部分。
如果襯底1包含緩沖結構，則可進行襯底1的三種類型的重復利用-重復利用包括除去整個緩沖結構，但其中可以保留其上形成有緩沖結構的支撐襯底的至少一部分；然而該重復利用總是損失了襯底1通常制備起來最困難且最昂貴的那部分；并且它需要使用形成緩沖結構的其它步驟，例如，如果需要重新形成襯底1，該襯底1等同于重復利用之前的襯底；-重復利用包括除去緩沖結構的一部分，并能保留其上形成有緩沖結構的支撐襯底以及緩沖結構的一部分，諸如制備昂貴的緩沖層；例如，當重復利用結束時，可從明智地位于緩沖結構的終止層開始來選擇性除去物質；如果尤其是需要重新形成等同于重復利用之前襯底的襯底1，則可有利地進行重新形成緩沖結構的其它步驟；-重復利用包括除去原始多層結構I的剩余部分的至少一部分，以保留整個襯底1；在重復利用期間，可對多層結構I的余下部分進行修整步驟；例如，通過CMP、熱處理、犧牲氧化、轟擊或者其它光滑技術和/或可使用終止層而進行選擇性物質去除，例如，該終止層明智地位于多層結構I和襯底1之間；在重復利用襯底1之后，重新形成新的多層結構I，在該新的多層結構I中，根據本發(fā)明的一個過程可剝離幾層有用層。
該新的多層結構I可幾乎等同于重復利用之前的結構。
通過稍微改變一些制備參數，該新的多層結構I所具有的結構可稍不同于重復利用之前的多層結構I。例如，可稍微改變材料中一些化合物的濃度。
在所有情況下，通過層生長而有利地制備多層結構，例如通過CVD或者MBE外延。
在第一情況下，原地進行多層結構I中的至少一層的生長，直接與形成下面的生長支撐連續(xù)進行，在這一情況下，下面的生長支撐也有利地通過層生長而形成。
在第二情況下，這些層中的至少一個是在下面生長支撐的表面進行輕微修整步驟之后生長的，例如通過CMP拋光、熱處理或者其它的光滑技術。
在本文獻的下文中，我們將給出包含多層結構I的施主晶片10的示例構造，這些構造能通過根據本發(fā)明的過程而實施。
特別地，我們將給出可有利地用于這種施主晶片10的材料。
我們將詳細給出的一些例子，有時包含緩沖結構和在襯底1中的支撐襯底，緩沖結構制備在支撐襯底上。
在一些所涉及到的例子中，緩沖結構在其支撐襯底的水平面處具有第一晶格參數，并在它與下面多層結構I的界面附近具有第二晶格參數。
這一類型的緩沖結構包含緩沖層以進行晶格參數的這種適應。
形成緩沖結構(如上文所述)的第一技術，通常是用來獲得具有該性能的緩沖層，該第一技術是具有由幾種原子元素組成的緩沖層，在所述幾種原子元素中-至少一種原子元素包含在支撐襯底的成分中；以及-至少一種原子元素根本就不出現在支撐襯底中，或僅出現少量，且其濃度沿緩沖層的厚度而逐漸變化。
該元素在緩沖層中的漸進濃度(gradual concentration)將是晶格參數在緩沖層中逐漸變化以改變結構(metamorphically)的主要原因。
因而，在這一構造中，緩沖層主要是合金。
為緩沖結構的支撐襯底以及緩沖層的成分而選擇的原子元素可以是IV族類型的，諸如Si或者Ge。
例如，在這種情況下，可以有Si支撐襯底和SiGe緩沖層，Ge的濃度隨厚度而逐漸變化，在與支撐襯底的界面處其值接近于0，而在緩沖層的另一面上是一個確定的值。
在另一種情況下，支撐襯底和/或緩沖層的成分可包含III-V族類型的一對原子元素，諸如選自(Al，Ga，In)-(N，P，As)的可能組合中的一對。
例如，在這種情況下，可以有由AsGa構成的支撐襯底和由As和/或Ga以及至少一種其它元素構成的緩沖層，該其它元素隨厚度而逐漸變化，在與支撐襯底的界面處其值接近于0，而在緩沖層的另一面上是一個確定的值。
支撐襯底和/或緩沖層的成分可包含II-VI族類型的一對原子元素，諸如選自(Zn，Cd)-(S，Se，Te)的可能組合中的一對。
下面我們給出這種構造的幾個例子前五個例子特別涉及施主晶片10，該施主晶片10包括由Si構成的支撐襯底1、由SiGe或Si構成的緩沖層、在多層結構I中的其它Si和SiGe層。
在剝離應變SiGe層和/或應變Si層以制備SGOI、SOI或者Si/SGOl結構時，這些晶片10尤為有用。
在這一背景下，取決于要蝕刻的材料(Si或SiGe)，所使用的蝕刻溶液的類型是不同的。因此，將適于蝕刻這些材料的蝕刻溶液分類，每類都指定了下列一個標志符-S1相對于SiGe而選擇性蝕刻Si的溶液，諸如包含KOH、NH4OH(氫氧化銨)、TMAH、EDP或HNO3中的至少一種化合物的溶液，或目前正研究的、結合諸如HNO3、HNO2H2O2、HF、H2SO4、H2SO2、CH3COOH、H2O2和H2O的試劑的溶液，如文獻WO 99/53539第9頁所解釋的。
-S2相對于Si而選擇性蝕刻SiGe的溶液，諸如包含HF、H2O2、CH3COOH(選擇性約為1∶1000)或HNA(hydrofluoric-nitric-aceticsolution，氫氟酸-硝酸-乙酸溶液)的溶液。
-Sc1相對于Ge濃度等于或大于25％的SiGe而選擇性蝕刻Ge濃度顯著小于或等于20％的SiGe的溶液，諸如包含TMAH或KOH的溶液。
-Sd1相對于摻雜硼的Si，優(yōu)選摻雜到大于2×1019cm-3，而選擇性蝕刻未摻雜Si的溶液，諸如包含EDP(乙烯二胺和鄰苯二酚)、KOH或N2H2(肼)的溶液。
實施例1.
施主晶片10由下列組成-襯底1，由下列組成-由Si構成的支撐襯底；-根據所述制備緩沖結構的第一技術而制備的由SiGe構成的緩沖結構，包含緩沖層和附加層；-包含SiGe的多層結構I。
緩沖層中的Ge濃度優(yōu)選從與支撐襯底的界面處逐漸增加，以使SiGe晶格參數按以上說明而變化。
對于小于30％Ge的表面濃度，厚度通常在1和3微米之間，以在表面獲得良好的結構松弛，并限制與晶格參數差異相關的缺陷以便將它們埋入(buried)。
附加層由SiGe構成并由緩沖層顯著地松弛，有利地具有均勻的Ge濃度，該均勻的Ge濃度幾乎等同于在它們界面附近的緩沖層的濃度。
在松弛的SiGe層內的硅中的鍺濃度通常在15％和30％之間。
30％的這一限制代表當前技術的典型限制，但將來它可以變化。
附加層的厚度可根據情況而極大地變化，典型厚度在0.5和1微米之間。
例如，參照圖2a，多層結構I在剝離之前有利地包含下列層的三層組-由顯著松弛的SiGe構成的層3A，厚度大于待剝離的有用層的厚度；-在層3A上的層2；-在顯著松弛的SiGe層2上的層3B，厚度大于待剝離的有用層的厚度。
層2由下列材料中的一種組成-應變Si；或-應變SiGe。
要提醒的是，在層2是由應變Si或SiGe構成的情況下，該層2的厚度必須不超過臨界厚度。
因此，例如，對于插入在Ge濃度幾乎等于20％的兩層SiGe層之間的并由應變Si構成的層2，臨界厚度通常是在約20納米的量級。
取決于層2中的材料，在剝離層3B的一部分之后，可有利使用幾種類型的蝕刻-如果層2是由應變Si構成的-用S2類型的溶液來選擇性蝕刻由SiGe構成的上面部分；和/或-在除去剝離后保留的層3B之后，用S1類型的溶液來選擇性蝕刻層2。
-如果層2是由Ge濃度幾乎等于或大于25％的應變SiGe構成的，并且上面層中的Ge濃度幾乎等于或小于20％-用Sc1類型的溶液來選擇性蝕刻由SiGe構成的上面部分。
-如果層2是由Ge濃度幾乎等于或小于20％的SiGe構成的，并且下面層中的Ge濃度幾乎等于或大于25％-在除去剝離后保留的層3B之后，用Sc1類型的溶液來選擇性蝕刻層2。
由SiGe或Si構成的層2也可用諸如硼或磷的摻雜元素來摻雜，以改進化學蝕刻的選擇性。
在多層結構I的一個特定構造中，多層結構I包含這些層3A、2和3B的幾個三層組。
在該構造的一個特殊情況下，多層結構I僅由層2和3的層對組成，例如如圖3所示。
在后一種情況下，有利地具有分隔連續(xù)三層組的層2，諸如圖4所示的施主晶片10。
于是，有利地且較容易地找到涉及在一次或幾次操作中剝離一層或幾層的所有剝離規(guī)則，該幾次操作由根據本發(fā)明的重復利用方法而分隔開，而該重復利用方法有利地包括在SiGe和層2材料之間的選擇性蝕刻。
實施例2施主晶片10由下列組成-襯底1，由下列組成-由Si構成的支撐襯底；-根據所述制備緩沖結構的第一技術而制備的由SiGe構成的緩沖結構，包含由SiGe構成的緩沖層和由Ge構成的附加層；-在剝離之前包含AsGa和/或AlGaAs的多層結構I。
緩沖層中的Ge濃度優(yōu)選地從與支撐襯底的界面處逐漸增加，以相對于由Ge構成的附加層的晶格參數來改變Si支撐襯底的晶格參數。
緩沖層中的Ge濃度從大約0增加到大約100％或更精確地在98％左右，以完全匹配兩種材料間的理論網格(mesh)。
例如，參照圖1a，多層結構I在剝離之前有利地包含下列層的層對-由AlGaAs構成的層2；-在層2上的層3，層3由顯著松弛的AsGa構成，并且厚度大于待剝離的有用層的厚度。
剝離適用于多層結構I在層2上的那部分，并且重復利用包括用選擇性蝕刻溶液來選擇性化學蝕刻層3，選擇性蝕刻溶液為諸如包含檸檬酸(C6H8O7)和PH值在大約6和7之間的氧化水(oxygenated water)的溶液(選擇性系數典型地為20)，所以可剝離幾乎整個層3，在這一情況下，層2作為蝕刻終止層。
在多層結構I的一個特定構造中，多層結構I包含在層2之下的由AsGa構成的另一層。
于是，剝離適用于多層結構I在該另一層AsGa層之上的那部分，并且重復利用包括用選擇性蝕刻溶液來選擇性化學蝕刻層2，選擇性蝕刻溶液為諸如包含稀釋的氫氟酸(在約9％和48％之間)的溶液(選擇性系數典型地在350和10000之間)，所以用該另一層下面的AsGa層作為蝕刻終止層可除去幾乎整個層2。
在一個特殊情況下，該兩次選擇性蝕刻可一個接一個地進行，以除去層3的至少一部分，然后除去層2。
在多層結構I的一個特定構造中，多層結構I包含這些層2和3的幾個層對。
在這一構造的一個特殊情況下，多層結構I僅由層2和3的層對組成，例如如圖3所示。
于是，有利地且較容易地找到涉及在一次或幾次操作中剝離一層或幾層的所有剝離方法，該幾次操作由根據本發(fā)明的重復利用方法而分隔開，而該重復利用方法有利地包括在AlGaAs和GaAs之間的選擇性蝕刻。
實施例3施主晶片10由下列組成-由Si組成的襯底1；-在剝離之前包含Si的多層結構I。
例如，參照圖2a，多層結構I在剝離之前有利地包含下列層的三層組-由顯著松弛的Si構成的層3A，厚度大于待剝離的有用層的厚度；-在層3A上的層2；-在顯著松弛的Si層2之上的層3B，厚度大于待剝離的有用層的厚度。
層2由下列材料中的一種組成-摻雜Si；或-應變SiGe。
要提醒的是，在層2是由應變SiGe構成的情況下，該層2的厚度必須不超過與Ge濃度有關的臨界厚度。
取決于層2中的材料，在剝離層3B的一部分之后，可有利使用幾種類型的蝕刻-如果層2是由摻雜Si構成的-用Sd1類型的溶液來選擇性蝕刻由Si構成的并在剝離后所保留的上面部分；-如果層2是由應變SiGe構成的-用S1類型的溶液來選擇性蝕刻由Si構成的上面部分；和/或-在除去剝離后保留的層3B之后，用S2類型的溶液來選擇性蝕刻層2。
實施例4施主晶片10由下列組成-襯底1，由下列組成-由Si構成的支撐襯底；-緩沖層，通過使用上面所討論過的并由文獻WO 00/15885所公開的所述制備緩沖結構的第二特定技術而制備，即通過-根據上面所討論過的并由文獻WO 00/15885所公開的所述制備緩沖結構的第二特定技術來沉積由Ge或SiGe構成的第一層；-可能接著沉積能改進上面層的結晶質量的第二可選擇層，如文獻WO 00/15885所描述，第二層由下列構成-SiGe(50/50)，如果緩沖層中的第一層是由Ge構成的；-應變Si，如果緩沖層中的第一層是由SiGe構成的；-包含一系列層對的多層結構I，每對層都由松弛的層3和應變層2組成，
-每個松弛的層3至少與待剝離的有用層一樣厚，并由下列構成-Ge，如果構成緩沖層的第一層是由Ge構成的；或-SiGe，如果構成緩沖層的第一層是由SiGe構成的(濃度幾乎與緩沖層中的第一層的濃度一樣)；-每個應變層2都是由應變Si或SiGe構成的，并且它的厚度小于臨界厚度，超出該臨界厚度則彈性應變開始松弛，該臨界厚度取決于由Si構成的三個相鄰松弛層的成分。
多層結構I的去除可適用于構成多層結構I的一組層或一單層。
因此，可剝離松弛的層3、應變層2或一組應變層2和松弛的層3，以將它們轉移到接收襯底5。
如果剝離發(fā)生在松弛的層3中，通過使用能相對于層2的材料而選擇性蝕刻層3的材料的溶液來化學蝕刻松弛的層3的其余部分，可以實施根據本發(fā)明的重復利用。
如果層2是由Si構成的并且層3是由SiGe構成的，將用S2類型的溶液來蝕刻應變層2，于是應變層2是蝕刻終止層。該蝕刻之后，可進行應變層2的第二蝕刻，該第二蝕刻相對于另一層松弛層是選擇性的。
由此，可以在第一剝離之后實施第二剝離，第二剝離適用于應變層2和/或下面的多層結構I的一部分。
應注意，根據本實施例在剝離之后所獲得的結構沒有任何位錯類型的缺陷，即便是在埋入區(qū)中。
于是，通過在由應變SiGe、Ge或Si構成的層上外延，可以用所獲得的結構來生長其它層，例如由應變硅構成的層。
實施例5施主晶片10由下列組成-襯底1，由下列組成-由Si構成的支撐襯底；-由Si構成的緩沖層，是根據所述制備緩沖結構的第三技術制備的；-包含下列連續(xù)層的三層組的多層結構I
-由SiGe構成的第一層3A，至少有15％的Ge是在緩沖結構上，SiGe是松弛的或偽松弛的；-由應變Si構成的第二層2，厚度遠小于第一層3A和第二層3B的累積厚度；-由包含至少15％Ge的SiGe構成的第三層3B，SiGe是松弛的或偽松弛的。
施主晶片10是在根據所述制備緩沖結構的第三技術來制備緩沖層之后獲得的晶片。
在緩沖層的第一實施例中，三層組在制備緩沖層之前就存在，于是施主晶片10是下列形式-由Si構成的襯底1；-由以下層依次組成的多層結構I′-由SiGe構成的第一層3A′，至少有15％的Ge是在緩沖結構上，SiGe是應變的；-由松弛的Si構成的第二層2′；-由包含至少15％Ge的SiGe構成的第三層3B′，SiGe是應變的。
應變SiGe層3A′具有與應變SiGe層3B′大約相同的特性。
多層結構I′中諸如位錯的缺陷的密度有利地小于約107cm-2。
具有15％Ge的層3A′和3B′的多層結構I′以及具有30％Ge的層3A′和3B′的多層結構I′的典型厚度分別是大約250nm和大約100nm，因而每層保持在彈性應變厚度的臨界末端之下。
松弛的層2′的典型厚度是幾十納米。
有利地，應變層3A′和3B′的厚度的數量級幾乎相同。
所以，多層結構I′整體受到應變。
根據上述，將在兩個主要步驟中制備緩沖層-通過注入諸如H或He的原子種類而在由Si構成的支撐襯底1中形成干擾區(qū)；-熱處理以引起多層結構I′中的彈性應變的至少相對松弛。
在第一步驟期間所使用的H或He的注入能量范圍典型地在12和25keV之間。
所注入的H或He的劑量典型地在1014和1017cm-2之間。
-因而，例如，對于具有15％Ge的應變層3A′，注入優(yōu)選使用H，在約25keV的能量下用約3×1016cm-2的劑量。
-因而，例如，對于具有2至30％Ge的應變層，注入優(yōu)選使用He，在約18keV的能量下用約2×1016cm-2的劑量。
襯底1中原子種類的注入深度也典型地在50nm和100nm之間。
必須特別調整在第二步驟期間所進行的熱處理，使得干擾位于干擾區(qū)和多層結構I′之間的區(qū)域中。
于是，干擾所在的區(qū)域將形成緩沖層。
位錯出現在緩沖層和多層結構I′之間的界面上，于是引起多層結構I′的整體松弛，如下所述-應變層3A′的彈性松弛以形成松弛的或偽松弛的層3A；-松弛的層2′中的彈性應變以形成應變層2，該層于是具有與下面松弛SiGe的晶格參數幾乎相同的晶格參數；-應變層3B′的彈性松弛以形成松弛的或偽松弛的層3B。
位錯在緩沖層中的運動也引起位錯在多層結構I′中大量消失。
優(yōu)選在惰性氣氛之下實施熱處理。
然而，可以在另一氣氛下進行熱處理，例如氧化性氣氛。
因此，對這種類型的施主晶片10要進行的特定熱處理典型地是在400℃和1000℃之間的溫度下進行的，持續(xù)時間從30秒到60分鐘變化，更準確地是從5分鐘到大約15分鐘變化。
在緩沖層的第二實施例中，三層組在制備緩沖層之前不存在，于是施主晶片10有利地具有下列形式-Si襯底1；-由至少包含15％Ge的SiGe構成的層，SiGe是彈性應變的。
用于該SiGe層的松弛技術和參數幾乎與用于緩沖層的第一實施例的相同。
在制備緩沖層之后的下一步是生長形成多層結構的層，該多層結構包含所述整體松弛的層的三層組。
因此是在緩沖層之后制備多層結構I，此例中提出的與第一實施例中的相反。
關于實驗技術的進一步信息，參考B.Hllander等人所作的研究，特別是在標題為“在氫或氦離子注入之后贗形Si1-xGex/Si(100)異質結構的應變松弛以用于制備虛擬襯底”(in Nuclear and Instruments andMethods in Physics Research B 175-177(2001)357-367)的文獻中。
在將晶片10鍵合到在松弛的層3B之上的接收襯底5之后，使用上述已知技術中的一個或多個，在有或者沒有中間鍵合層的情況下進行剝離。
一些松弛的SiGe層3B被剝離。
通過用S2類型的溶液來選擇性化學蝕刻層3B的殘留物而有利地進行重復利用，于是層2形成蝕刻終止層。
然后可用S1類型的溶液來進行層2的第二選擇性化學蝕刻步驟，層3A形成蝕刻終止層。
結果得到重復利用過的施主晶片10，該施主晶片10通過剝離可給出層3A或層2/3A對中的新的有用層。
實施例6施主晶片10由下列組成-襯底1，由下列組成-支撐結構，在它與上面緩沖結構的界面處至少它的一部分是由AsGa組成的；-由III-V族材料構成的緩沖結構，是根據所述第一緩沖結構制備技術而制備的；-在剝離之前包含III-V族材料的多層結構I。
支撐結構可以是由固體AsGa或固體Ge構成的，在該支撐結構上外延有一定厚度的AsGa。
緩沖結構的第一優(yōu)點是使它們界面附近的多層結構I材料的晶格參數(例如，在InP的情況下，標稱值約為5.87埃)適應AsGa的值(其標稱值約為5.65埃)。
在固體III-V族材料中，例如，通過比較諸如固體InP和固體AsGa的不同材料，這種緩沖結構的實際優(yōu)點可能變得較清楚，例如，與固體InP相比，固體AsGa更便宜，在半導體市場上更易獲得，機械方面更堅固，可使用最熟悉的背面接觸技術(rear face contact technologies)，并且可以尺寸更大(典型地為6英寸，而對于固體InP則是4英寸)。
然而，InP的電子性能通常比AsGa的電子性能更有用。
因而，例如，通過提出包含InP的多層結構I，該InP制備在AsGa支撐襯底上并由緩沖結構松弛，所述施主晶片10給出了制備6英寸的InP層的解決方案。
因此，這種施主晶片10的可能優(yōu)點變得較明顯；可以用它來制備欲以給定的質量和性能而轉移的由III-V族材料構成的有源層，例如，該給定的質量和性能可以與使用固體III-V族材料所能得到的性能相似。
包含在這種類型的施主晶片10中的緩沖結構的厚度典型地大于一微米，并且這一厚度可增大，特別是能夠避免在每次剝離操作之后破壞它，特別是由于使用了根據本發(fā)明的重復利用方法。
在包含InP的多層結構I的例子中，該InP在與下面緩沖結構的界面處基本上是松弛的，襯底1的緩沖結構有利地包括緩沖層，該緩沖層由InGaAs組成，In的濃度在0和約53％之間變化。
緩沖結構也可包含諸如InGaAs或者InAlAs的III-V族材料的附加層，具有基本上恒定的原子元素濃度。
在一個特殊的剝離情況下，多層結構I中至少剝離了一層InP層，以轉移到接收襯底5。
因而，可充分使用任何電性能或電子性能。
例如，如果被剝離的部分還包含InGaAs或InAlAs，就是這種情況；后種材料和InP之間的電子能帶的不連續(xù)性在剝離層中產生明顯更好的電子遷移率。
施主晶片10的其它構造是可能的，包含其它的III-V族化合物。
這些剝離層的方法的典型應用包括實施HEMT(High ElectronMobility Transistor，高電子遷移率晶體管)和HBT(Heterojunction BipolarTransistor，異質結雙極晶體管)。
在重復利用期間可有利地使用能夠選擇性的并且適合除去一些III-V族材料而不能除去其它III-V族材料的化學蝕刻溶液。
因此，例如，有利地使用包含濃HCl的溶液來選擇性蝕刻InP，以除去InP層而不剝離下面的InGaAs層。
實施例7施主晶片10由下列組成-襯底1，由下列組成-支撐結構，在它與上面緩沖結構的界面處由AsGa組成；-緩沖結構，根據所述制備緩沖結構的第一技術而制備，在它與多層結構I的界面處包含InGaAs；-在剝離之前包含InP和/或InxGa1-xAsyP1-y的多層結構I。
例如，參照圖1a，多層結構I在剝離之前有利地包含下列層的層對-由InGaAs(P)構成的層2；在層2之上的層3，層3由顯著松弛的InP構成，并且厚度大于待剝離的有用層的厚度。
上面在例6中已描述過這種類型的施主晶片10。
剝離應用于多層結構I在層2之上的那部分，并且重復利用包括用選擇性蝕刻溶液，諸如包含HF的溶液，來選擇性化學蝕刻層3，以使在剝離之后保留的層3幾乎全部被除去，在這一情況下，層2作為蝕刻終止層。
在多層結構I的一個特定構造中，多層結構I包含在層2之下的由InP構成的另一層。
于是，剝離應用于多層結構I在該另一InP層之上的那部分，并且重復利用包括用選擇性蝕刻溶液，諸如包含CeIVH2SO4的溶液，來選擇性化學蝕刻層2，以使層2幾乎全部被除去，在這一情況下，該另一在下面的InP層作為蝕刻終止層。
在第三情況下，可相繼進行這兩次選擇性蝕刻，以除去層3的至少一部分并除去層2。
在多層結構I的一個特定構造中，多層結構I包含幾個層2和3的層對。
在這一構造的一種特殊情況下，多層結構I僅由層2和3的層對組成，例如，如圖3所示。
于是，有利地且較容易地找到涉及在一次或幾次操作中剝離一層或幾層的所有剝離方法，該幾次操作由根據本發(fā)明的重復利用方法而分隔開，而該重復利用方法有利地包括在InP和InGaAs(P)之間的選擇性蝕刻。
實施例8施主晶片10由下列組成-襯底1，由下列組成-由藍寶石或SiC或Si構成的支撐襯底，-根據所述形成緩沖層的第一技術而制備的緩沖結構，由下列組成-由AlxGa1-xN構成的變形緩沖層，其中x從與藍寶石的界面處開始隨厚度從0到1變化；-由GaN構成的附加層，用于限制位錯類型的結晶缺陷；-包含氮化物層的多層結構I。
III-V族GaN、AlN和InN氮化物在微電子學中比較有用，特別是在諸如激光器的發(fā)光器件方面，用于讀取或寫入以高密度存儲在光盤上的數據，或者在諸如發(fā)光二極管的發(fā)光器件方面，用于新的顯示技術。這些材料也適于制備高功率電子組件或者在高溫下工作的電子組件。
一種制備包含在多層結構I中的氮化物層的方法是在由GaN構成的附加層上的外延生長，通過沉積諸如三甲基鎵(Trimethyl Gallium)、三甲胺鋁烷(Trimethylamine Alane)或三甲基銦(Trimethyl Indium)的I族有機金屬(group I organic metals)，以分別沉積GaN、AlN或InN層。
用于從同一個施主晶片10轉移幾層氮化物層的本發(fā)明包括了在每次剝離層的操作之間的重復利用步驟，以制備多層結構I中的另一層用于另一次剝離操作。
因此，幾種技術，主要是通過化學蝕刻來光滑層，有助于達到這一目的，同時使待剝離層的結構和幾何質量保持完整或幾乎完整。
一個例子是用于蝕刻GaN層的光蝕刻技術。例如，參考R.T.Leonard等人的文獻(“GaN的光援干法蝕刻”，在Applied Physics Letters 68(6)，February 51996中)。
在這里所涉及的特例中，包含氮化物的多層結構I與圖2和4所示的相似。
參照圖2a，在剝離之前的多層結構I有利地包含下列層的三層組
-由AlN構成的層3A，-由InN構成的層2，-由GaN構成的層3B。
有利地，多層結構I包含另一個幾乎相同的三層組，該幾乎相同的三層組通過由InN構成的層而與第一個三層組分隔開。
這種三層組結構的優(yōu)點在于對材料的選擇，存在著對每種材料顯著不同的化學侵蝕方法。
-因此，如果將包含極化的氯、氫或氬的等離子氣體注入到晶片10，特別是如下調整技術參數，那么InN就具有比GaN或AlN更低的干法蝕刻率-極化射頻功率優(yōu)選在400和1000瓦之間，尤其在約650瓦；-溫度在開氏500和1000°(Kelvin)之間，優(yōu)選接近1000；-1mT量級的低壓；-對于約25sccm的總流體比率(total fluidic ratio)，成分中Cl2與H2的比率等于2到3的量級。
GaN和AlN相比于InN的蝕刻選擇性主要是由于相比于包含Ga和Al的種類(species)的揮發(fā)性而言，InClx種類的揮發(fā)性較低。
氮化物中的N原子很好地與H2結合，以形成氣態(tài)的NH3分子。
參考S.J.Pearton等人在“GaN、AlN和InN的低偏壓電子回旋共振等離子蝕刻”(Applied Physics Letters 64(17)，April 251994)中所獲得的實驗結果，GaN相對于InN的蝕刻率可大于3比1，而AlN相對于InN的蝕刻率可在5比1的量級。
仍參考S.J.Pearton等人的所述文獻，GaN相對于AlN的蝕刻率可在2比1的量級，并且InN相對于AlN的干法蝕刻率可在3比2的量級。
如果剝離是在GaN層中完成的，則可有利地使用包含極化的氯的氣體，以使由InN構成的下面層形成蝕刻終止層。
如果不需要保留InN層，則可用包含CH2的氣體進行干法蝕刻，以使由AlN構成的下面層形成蝕刻終止層。
可使用額外的修整步驟，例如通過拋光，來修整在蝕刻之后仍保留的層的表面。
可根據本發(fā)明再次剝離所述在蝕刻之后仍保留的層。
類似地，如果剝離是在InN層中完成的，則可用包含CH2的氣體有利地干法蝕刻InN層的殘留物，以使InN層形成終止層。
如果不需要保留AlN層，則可用包含氯的氣體實施干法蝕刻，以使下面的InN層形成終止層。
最后，如果剝離AlN層，則可有利地用氯氣進行干法蝕刻，而下面的InN層形成終止層。
還可在單個剝離操作中剝離幾層，特別是如果具有由InN層所分隔開的幾個三層組(AlN，InN，GaN)。
實施例9施主晶片10由下列組成-襯底1，由下列組成-由藍寶石或SiC或Si構成的支撐襯底；-由GaN構成的中間層；-SiO2掩模；-GaN緩沖層；-包含連續(xù)氮化物層的多層結構I，包含至少一層由GaN構成的層。
制備緩沖層的方法在本文上面介紹所述制備緩沖結構的第四技術時已經描述過，它包括利用ELOG技術各向異性地生長氮化物層，尤其是GaN。
用于這一構造的SiO2掩模有利地具有條帶的形式，這些條帶周期性地排列在由GaN構成的中間層之上，并且?guī)缀跸嗷テ叫小?br> 每個條帶的厚度典型地在幾十微米的量級，而條帶的寬度在幾個微米的量級。
條帶間相互分隔開的距離典型地約為10微米或者15微米。
例如，可以有一個間隔為13微米的條帶網絡，每個條帶0.2微米厚并且5微米寬。
如上面在一般情況下所說明的，這些SiO2條帶會在上面所沉積的GaN層中接近于這些條帶的自由表面導致局部位錯。
于是，存在位于掩模周圍的這些位錯的GaN厚度形成所述緩沖層。
將GaN層或者晶格參數類似于GaN的晶格參數的其它材料層沉積在緩沖層上以形成所述多層結構I。
于是，該多層結構I包含至少兩層，每層的厚度都等于或者大于待剝離的有用層的厚度。
對于根據ELOG工藝制備晶片的方法的更多信息，參考取自“MRSBulletin”May 1998，volume 23，No.5的文獻，Shuji Nakamura的標題為“預算壽命超過10,000小時的In/GaN/AlGaN-基激光二極管”的論文。
特別地，在該多層結構I中，可以在制備期間集成具有選擇性化學蝕刻的終止層，諸如前面在實施例8中所描述的InN層。
因此，在剝離由GaN構成的層之后，可以實施根據本發(fā)明的重復利用，用包含極化的氯的蝕刻氣體相對于下面的InN層而選擇性蝕刻GaN，如前面在實施例8中所述。
可以將其它組分加入到本文獻所提及的半導體層中，例如碳，在所考慮的層中碳濃度顯著地小于或者等于50％，或更特別地濃度小于或者等于5％。
最后，本發(fā)明并不限于由上面例子所提到的材料構成的施主晶片10，而是包括屬于II、III、IV、V或VI原子族的其它類型的材料以及屬于IV-IV、III-V、II-VI原子族的合金。
應注意，在合金材料的情況下，所選擇的合金可以是二元的、三元的、四元的或者更高元數的。
如果施主晶片10包含緩沖層或者緩沖結構，那么本發(fā)明中的緩沖層或緩沖結構的主要作用并不限于在具有各自不同晶格參數的兩個相鄰結構之間的晶格參數的適應，還涉及在本文中以更一般方式定義的任何緩沖層或緩沖結構。
此外，通過剝離有用層所獲得的最終結構并不限于SGOI、SOI、Si/SGOI結構，也不限于用于HEMT和HBT晶體管的結構，或用于激光器的結構。
權利要求
1.在剝離包含選自半導體材料的材料的有用層之后重復利用施主晶片(10)的一種方法，所述施主晶片(10)依次包含襯底(1)和多層結構(I)，多層結構(I)在剝離之前包含待剝離的有用層，所述過程包括在發(fā)生剝離的一側除去物質，其特征在于，在除去物質之后，多層結構的至少一部分(I′)仍保留，所述緩沖結構的至少一部分(I′)包含至少一層可剝離的其它有用層，而不需要重新形成有用層的輔助步驟。
2.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于所述物質的去除包括化學蝕刻。
3.如前面的權利要求1所述的重復利用方法，其特征在于所述多層結構(I)在剝離之后包含第一層(2)和在所述第一層(2)上的第二層(3)。
4.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于所述第一層(2)包含在重復利用之后可剝離的有用層。
5.如前面兩個權利要求任一個所述的重復利用方法，其特征在于選擇所述各自兩層(2，3)靠近它們界面的兩種材料，使得存在選擇性除去材料的方法，所述方法侵蝕待除去的第二層(3)的能力顯著地大于侵蝕第一層(2)的能力，因此所述第一層(2)形成除去第二層(3)的終止層，并且此過程包括選擇性物質去除。
6.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于多層結構包含幾對層，每對層都由所述第一和第二層組成，每對層的第二層(3)可通過能選擇性除去材料的方法相對于同一對層中的第一層(2)被選擇性除去。
7.如權利要求3至6之一所述的重復利用方法，其特征在于多層結構(I)在剝離之后還包含在第一層(2)之下的第三層(3A)，所述第三層(3A)包含可在重復利用之后剝離的有用層。
8.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于所述第一層(2)的材料的天然晶格參數明顯不同于所述第二和第三層(3B，3A)的晶格參數，并且所述第一層(2)的厚度足夠小以被所述第二和第三層(3B，3A)施加彈性應變。
9.如前面兩個權利要求任一個所述的重復利用方法，其特征在于選擇所述各自的第一層(2)和第三層(3A)的兩種材料，使得存在用于選擇性除去物質的方法，所述方法侵蝕待除去的第一層(2)的能力顯著地大于侵蝕第三層(3A)的能力，因此所述第三層(3A)形成除去第一層(2)的終止層，并且所述過程包括這種選擇性除去物質的實施。
10.如前面三個權利要求任一個所述的重復利用方法，其特征在于所述多層結構包含幾個三層組，每個三層組都由所述第三層(3A)、第一層(2)、第二層(3B)組成，這些層中的一個能夠通過能選擇性除去物質的方法相對于形成同一個三層組一部分并在它下面的層而被選擇性除去。
11.如權利要求5，6，9和10任一個所述的重復利用方法，其特征在于所述選擇性物質去除包括選擇性化學蝕刻。
12.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于通過下述事實來獲得在所考慮的兩種材料間的化學蝕刻選擇性-所述兩種材料不同；或-除了至少一種原子元素之外，所述兩種材料包含幾乎相同的原子元素；或-所述兩種材料幾乎相同，但是一種材料中的至少一種原子元素的原子濃度明顯地不同于另一種材料中的相同原子元素的原子濃度；或-所述兩種材料具有不同的多孔性密度。
13.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于通過下述事實來獲得在所考慮的兩種材料間的蝕刻選擇性，即所述兩種材料包含幾乎相同的原子元素，除了位于所述第一層中的至少一種其它的原子元素之外，其中所述其它的原子元素是摻雜元素。
14.如前面三個權利要求任一個所述的重復利用方法，其中結合選擇性化學蝕刻一起進行對欲除去材料的機械侵蝕，以使用選擇性的機械-化學平坦化。
15.如權利要求5，6，9和10任一個所述的重復利用方法，其特征在于所述選擇性物質去除包括選擇性機械侵蝕。
16.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于所述選擇性機械侵蝕通過拋光而完成，能夠結合研磨劑和/或化學蝕刻。
17.如權利要求5，6，9和10任一個所述的重復利用方法，其特征在于選擇性物質去除包括通過還原步驟除去氧化物層，因此所述氧化物層是犧牲的。
18.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于進一步包括表面氧化所述多層結構(I)以形成犧牲氧化物層。
19.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于使用所述表面氧化過程以使表面層比它下面的層更容易氧化。
20.如權利要求1所述的重復利用方法，其特征在于所述襯底(1)包含支撐襯底和緩沖層，所述緩沖層位于支撐襯底和多層結構(I)之間，所述緩沖層是晶體材料的，具有恒定的化學成分以及與所述支撐襯底的晶格失配，以限制結晶缺陷。
21.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于所述緩沖層是Si、SiGe、Ge或氮化物材料的，并且所述多層結構(I)包含下列材料中的至少一種彈性應變的Si，或SiGe或Ge。
22.如權利要求1至19任一個所述的重復利用方法，其特征在于所述襯底(1)包含支撐襯底和緩沖結構，所述緩沖結構的晶格參數在支撐襯底的晶格參數和另一個明顯不同于支撐襯底晶格參數的晶格參數之間隨緩沖結構的厚度明顯地且逐漸地變化。
23.如前面的權利要求所述的重復利用方法，其特征在于所述緩沖結構還包含在緩沖層上的附加層，所述附加層-足夠厚以限制缺陷；和/或-具有的表面晶格參數稍不同于支撐襯底的晶格參數。
24.如前面三個權利要求之一所述的重復利用方法，其特征在于所述緩沖結構和多層結構(I)都包含屬于下列原子合金族之一的原子合金IV-IV族；III-V族；II-VI族；所述合金是二元的、三元的、四元的或更高元數的類型。
25.如權利要求1至19之一所述的重復利用方法，其特征在于所述襯底(1)包含-在第一構造中-Si支撐襯底；-緩沖結構，所述緩沖結構包含Ge濃度隨厚度逐漸增大的SiGe緩沖層和由緩沖層松弛的SiGe附加層；-在剝離之前包含彈性應變的SiGe和/或Si的多層結構(I)；或者-在第二構造中-Si支撐襯底；-緩沖結構，所述緩沖結構包含Ge濃度隨厚度逐漸增大的SiGe緩沖層和由緩沖層松弛的SiGe附加層-與第一構造中相同的層和相同的材料，緩沖層具有隨厚度在約0％和約100％之間增大的Ge濃度，由緩沖層松弛的SiGe附加層具有幾乎為零的Si濃度；-在剝離之前包含AsGa和/或Ge；或者-在第三構造中至少在與多層結構(I)交界的較厚的部分中的Si；-包含彈性應變的SiGe和/或Si；或者-在第四構造中-在與緩沖結構的界面處包含AsGa的支撐襯底；-包含緩沖層的緩沖結構，所述緩沖層包含屬于III-IV族的三元或更高元數類型的原子合金，所述原子合金的成分選自(Al，Ga，In)-(N，P，As)的可能組合，并且至少兩種元素選自III族或至少兩種元素選自V族，所述兩種元素具有在緩沖層的厚度中逐漸變化的濃度；-在剝離之前包含屬于III-V族的合金的多層；或者-在第五構造中與第四構造中相同的層和相同的材料，下列除外-緩沖結構還在它與支撐襯底界面的相對面附近具有與InP的晶格參數相似的晶格參數；-在剝離之前包含InP和/或InGaAs的多層；或者-在第六構造中-藍寶石或SiC或Si的支撐襯底；-AlxGa1-xN緩沖層，x從與支撐襯底的界面處開始從0至1在厚度中變化；-可選的GaN附加層，如果有的話；-在剝離之前包含AlN、InN和GaN的多層；或者-在第七構造中-藍寶石或SiC或Si的支撐襯底；-可能的GaN層；-掩模；-GaN緩沖層；-在剝離之前包含GaN和可能其它氮化物的多層。
26.如權利要求3至19之一結合權利要求25所述的重復利用方法，其特征在于所述多層結構(I)包含-在第一構造中-兩層幾乎彈性松弛的SiGe層；和-在所述兩層SiGe層之間的中間層，所述中間層由下列組成-Si，被彈性應變以具有與相鄰SiGe區(qū)域的晶格參數相似的晶格參數；或-SiGe，其Ge濃度明顯不同于所述兩個相鄰層的每層中的Ge濃度，并且被彈性應變以具有與相鄰區(qū)域的晶格參數相似的晶格參數；或-摻雜的Si或摻雜的SiGe；這三層中的至少一層是用于選擇性化學蝕刻它上面的層的終止層；或-在第二構造中-兩層GaAs層；-在所述兩層GaAs層之間的AlGaAs層；這三層中的至少一層是用于選擇性化學蝕刻它上面的層的終止層；或-在第三構造中-兩層幾乎彈性松弛的Si層；和-在所述兩層Si層之間的中間層，所述中間層由下列組成-SiGe，被彈性應變以具有與相鄰的Si區(qū)域的晶格參數相似的晶格參數；或-摻雜的Si或摻雜的SiGe；這三層中的至少一層是用于選擇性化學蝕刻它上面的層的終止層；或-在第五構造中-兩層InP層；-在所述兩層InN層之間的InGaAsP中間層；這三層中的至少一層是用于選擇性化學蝕刻它上面的層的終止層。-在第六構造中-在AlN層和GaN層之間的InN中間層；-在第七構造中-在兩層GaN層之間的InN中間層。
27.如前面的權利要求任一個所述的重復利用方法，其特征在于在除去物質之前或之后進行施主晶片(10)的表面的修整步驟。
28.如前面的權利要求任一個所述的重復利用方法，其中所述施主晶片(10)包含至少一層還包含碳的層，在所述層中的碳濃度明顯小于或等于50％。
29.如前面的權利要求任一個所述的重復利用方法，其中所述施主晶片(10)包含至少一層還包含碳的層，在所述層中的碳濃度明顯小于或等于5％。
30.剝離在施主晶片上的欲轉移到接收襯底(5)的有用層的方法，其特征在于包括(a)將施主晶片(10)在待剝離的有用層的一側鍵合到接收襯底(5)；(b)分離包含在施主晶片(10)的多層結構(I)中的有用層；(c)依據權利要求1至29之一的重復利用方法重復利用施主晶片10。
31.如前面的權利要求所述的剝離有用層的方法，其特征在于所述施主晶片(10)的多層結構(I)包含用于除去它上面層的物質的終止層，分離的步驟(b)涉及多層結構在終止層之上的那部分，并且重復利用的步驟(c)是依據權利要求5至21之一的重復利用方法。
32.如前面兩個權利要求之一所述的剝離有用層的方法，其特征在于它包括在步驟(a)之前形成鍵合層。
33.如前面三個權利要求之一所述的剝離有用層的方法，其特征在于-在步驟(a)之前，它包括在有用層之下形成脆化，以及在于-步驟(b)是通過給脆化區(qū)供應能量而從施主晶片(10)分離包含有用層的結構。
34.如前面的權利要求所述的剝離有用層的方法，其特征在于通過注入原子種類來形成所述脆化區(qū)。
35.如前面的權利要求所述的剝離有用層的方法，其特征在于所注入的原子種類至少包含一定比例的氫和/或氦。
36.如權利要求34所述的剝離有用層的方法，其特征在于通過將層多孔化而形成所述脆化區(qū)。
37.如權利要求30至36之一所述的剝離有用層的方法，其特征在于它包括，在步驟(b)之后，修整有用層的發(fā)生分離處的表面的另一個步驟。
38.從施主晶片循環(huán)剝離有用層的方法，其特征在于它進行剝離有用層的一系列步驟，所述步驟中的每一個都遵循根據權利要求30至37之一的方法。
39.應用如前面的權利要求所述的循環(huán)剝離方法或如權利要求30至37之一所述的剝離方法，以形成包含所述接收襯底(5)和所述有用層的結構，所述有用層包含下列材料中的至少一種SiGe、Si、成分選自(Al，Ga，In)-(N，P，As)的可能組合的屬于III-V族的合金。
40.應用如權利要求38所述的循環(huán)剝離方法或如權利要求30至37之一所述的剝離方法，以制備絕緣體上半導體的結構，所述后一結構包含所述接收襯底(5)和所述有用層，所述有用層至少是絕緣體上半導體結構的半導體層的一部分。
41.一種通過剝離而提供了有用層、并能通過根據權利要求1至29之一的方法而重復利用的施主晶片(10)，所述施主晶片依次包含襯底(1)和已經提供了有用層的多層結構(I)的剩余部分，其特征在于，在剝離之后，所述多層結構(I)的剩余部分仍然足夠厚，以包含至少一層待剝離的其它有用層。
42.如前面的權利要求所述的施主晶片(10)，其特征在于所述多層結構(I)的剩余部分包含在它上面的層上進行選擇性除去物質的終止層。
43.如前面的權利要求所述的施主晶片(10)，其特征在于所述終止層足夠厚，以便在選擇性除去它上面的層的物質之后包含可剝離的有用層。
44.如權利要求40所述的施主晶片(10)，其特征在于所述終止層足夠薄，以便由相鄰的層彈性應變。
45.如前面三個權利要求之一所述的施主晶片(10)，其特征在于所述選擇性物質去除包括選擇性化學蝕刻，并且在所述兩種材料之間的所述化學蝕刻是通過這一事實而具有選擇性的，即所述終止層和它上面的層分別是-兩種不同的材料；或-除了至少一種原子元素之外，包含幾乎相同的原子元素的兩種材料；或-幾乎相同的兩種材料，但是至少一種原子元素的原子濃度明顯地不同于另一種材料中的相同原子元素的原子濃度，或-具有不同的多孔性密度的兩種材料。
46.如前面四個權利要求之一所述的施主晶片(10)，其特征在于所述多層結構(I)還包含用于選擇性除去物質的幾層終止層。
47.如權利要求42至47之一所述的施主晶片(10)，其特征在于所述襯底(1)包含支撐襯底和緩沖結構，所述緩沖結構位于所述支撐襯底和所述多層結構(I)之間。
全文摘要
在剝離包含選自半導體材料的材料的有用層之后重復利用施主晶片(10)的一種方法，所述施主晶片(10)依次包含襯底(1)和多層結構(I)，所述多層結構(I)在剝離之前包含待剝離的有用層，所述過程包括在發(fā)生剝離的一側除去物質，其特征在于，在除去物質之后，所述多層結構的至少一部分(I′)仍保留，所述緩沖結構的至少一部分(I′)包含至少一層可剝離的其它有用層，而不需要重新形成有用層的輔助步驟。本文獻還涉及根據本發(fā)明從至少一片可重復利用的施主晶片(10)剝離薄層的方法，根據本發(fā)明可重復利用的施主晶片(10)。
文檔編號H01L21/762GK1757106SQ200480006143
公開日2006年4月5日 申請日期2004年1月7日 優(yōu)先權日2003年1月7日
發(fā)明者B·吉斯蘭, C·奧內特, B·奧特諾, T·赤津, Y·M·勒瓦揚 申請人:S.O.I.Tec絕緣體上硅技術公司