从不具有缓冲层的晶片形成松弛的有用层制造技术

用于从晶片（１０）形成有用层（６）的方法，该晶片（１０）包括分别从结晶材料选择的支撑衬底（１）和应变层（２）。该方法包括：第一步骤，通过产生可引起应变层（２）中弹性应变的至少相对松弛的结构性摄动以限定的深度在支撑衬底（１）形成摄动区域（３）；第二步骤，提供能量，以引起应变层（２）中的弹性应变的至少相对松弛；第三步骤，从该松弛的应变层（２）的相对侧移除晶片（１０）的一部分，有用层（６）为晶片（１０）剩余的部分。本发明专利技术还涉及该方法的应用及在该过程中产生的晶片。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从晶片形成有用层，该晶片包括分别选自用于微电子、光学上或者光电子的晶体材料的衬底和应变层。
技术介绍
在该文本中，如果一个层所包含的晶体材料具有和它的标称晶格参数相同的晶格参数，则该层叫做“松弛(relaxed)”层，也就是说，材料的晶格参数平衡地处在它的本体形式。相反，“应变(strained)”层指在晶体生长期间，例如要求它的晶格参数不同于这种材料的标称晶格参数的外延生长期间，其晶体结构受拉伸或者压缩而弹性应变的晶体材料的任何层。在同一晶片中，在分别具有不同标称晶格参数的第二晶体材料的基板上形成第一晶体材料的层，同时至少部分地使它的晶体结构保持松弛及/或没有过量的结晶缺陷，这样有时是有用或者有利的。为此，公知的是在衬底和形成层之间插入缓冲层。在该结构中，“缓冲层”理解为意味着匹配形成层的晶格参数和衬底的晶格参数的转换层。为此，这种缓冲层可以具有随厚度逐渐变化的组成，然后缓冲层组成的逐渐变化直接与在衬底和形成层各自的晶格参数之间的它的晶格参数的逐渐变化有关。还可以有更复杂的形式，例如可变含量的成分变化，含量标志的转变或者成分的不连续阶跃变化。这种可变成分的形成需要占用很长的时间且实现起来通常很复杂。而且，为了使它的结晶缺陷的密度最小化，缓冲层的厚度通常很大，一般在一至几个微米之间。由此，这种缓冲层的生产通常包含漫长的、困难的和昂贵的工艺。由B.Hollander等人给出的另一种在形成层中松弛弹性应变的技术可在所需工艺更少的情况下，产生类似的效果，例如刊登在“原子核仪器与物理学研究方法”(Nuclear Instruments and Methods inPhysics Research B 175-177(2001)357-367)中标题为“在用于实际衬底生产的氢或氦离子注入之后假晶的Si1-xGex/Si(100)异质结构的应变松弛(Strain relaxation of pseudomorphic Si1-xGex/Si(100)heterostructures after hydrogen or helium ion implantation forvirtual substrate fabrication)”的文献中所述。所述的方法涉及压缩时应变SiGe层的松弛，该层在Si衬底上形成。所应用的技术包括将氢或氦离子通过应变层表面注入到Si衬底预定的深度。经过热处理，由离子注入产生且位于在注入区域和SiGe层之间的一定厚度Si衬底中的晶体摄动导致一定的SiGe层的松弛。由此，通过仅仅将原子或分子注入到衬底，这种技术使得可以在中间缓冲层中产生松弛的或者伪松弛的形成层。由此，这种技术相对于包括缓冲层形成的技术来说，似乎耗时更短、更易实现且更加廉价。应当关注使用这种技术，以便随后将这种松弛或者伪松弛的应变层集成到器件制作的结构中，尤其是用于电子或者光电子中。
技术实现思路
本专利技术的目的是成功地实现该层的集成，根据第一个方面，通过提供用于从晶片形成有用层的方法，该晶片包括分别选自于用于微电子、光学或者光电子的晶体材料的支撑衬底和应变层，其特征在于，它包括下述步骤(a)以能够形成结构摄动(structural perturbation)的预定深度在支撑衬底中形成摄动区域；(b)提供能量以至少在应变层中产生弹性应变的相对松弛；以及(c)将相对侧上的部分晶片移动到该松弛的应变层，有用层是晶片的剩余部分。在权利要求2到34给出根据本专利技术的循环方法的进一步的优选方面。根据第二个方面，本专利技术的目的是在权利要求35中去除方法的应用。根据第三个方面，本专利技术的目的是通过移走薄膜层得到的源晶片和结构，在权利要求36到39中给出。附图说明通过参考下面的附图阅读具体的描述，本专利技术的进一步的特征、目的和优点将变得更显而易见图1示出了根据本专利技术的方法的各个步骤。图2示出了根据本专利技术的晶片，从该晶片移走有用层。图3示出了根据本专利技术的另一种晶片，从该晶片移走有用层。具体实施例方式本专利技术包括·一源晶片，其中有用层包括-支撑衬底；及-在支撑衬底上的应变层；·一接收衬底，其形成用于形成有用层的支撑。在该文本中，通常，“有用层”表示形成在接收衬底上的源晶片的那部分。本专利技术的主要目的在于在接收衬底上从源晶片形成松弛的或伪松弛的有用层，有用层至少部分地包括在源晶片的应变层中。在没有缓冲层时应变层已经被预先松弛或伪松弛。图1a所示的是根据本专利技术的源晶片10。晶片10由支撑衬底1和应变层2构成。在支撑衬底1的第一种结构中，该支撑衬底1是包括由一晶体材料构成的上层的伪衬底(pseudo-substrate)(图1中未示出)，该晶体材料例如半导体材料，其具有和应变层2的界面，并在与应变层2相接的界面具有第一晶格参数。上层的第一晶格参数优选是构成它的材料的标称晶格参数，使得所述材料处在松弛状态。上层还具有足够大的厚度，能够将它的晶格参数强加覆盖在应变层2上，而该应变层2不会影响支撑衬底1的上层的晶体结构。在支撑衬底1的第二种结构中，该支撑衬底1仅由具有第一晶格参数的晶体材料构成。在另一种优选的结构中，支撑衬底1是单晶衬底。不管支撑衬底1选择何种结构，该支撑衬底1优选具有带有低密度结构缺陷(例如位错)的晶体结构。在应变层2的第一种结构中，该应变层2仅由单一厚度的结晶材料例如半导体材料构成。所选的用于形成这种应变层2的材料具有不同于第一晶格参数的第二标称晶格参数。然后，支撑衬底1弹性压缩或者拉伸所形成的应变层2，也就是说，对其施加力以使其具有不同于构成它的材料的标称晶格参数的晶格参数，且由此得到接近第一晶格参数的晶格参数。优选地是，所选的用于形成这种应变层2的材料具有大于第一晶格参数的第二标称晶格参数，并由此受到压缩应变。应变层2还优选地具有恒定的原子元素组成。在应变层2的第二种结构中，后者由几种厚度的材料构成，每种厚度是由诸如半导体材料等的晶体材料构成。应变层2的每种厚度材料还优选地包括具有基本恒定的原子元素组成。应变层2的这种厚度的材料直接与支撑衬底1相交界，然后与根据第一种结构的应变层2具有相同的特性。在应变层2中具有小厚度的松弛材料的优点可以是至少下述中的一个-它构成形成在接收衬底上的至少部分活性层，以便获得某些材料的特性；-它在通过选择材料去除方法选择性地实现去除材料的期间构成阻止层，例如，通过蚀刻溶液进行可选择的化学蚀刻，尤其使得保护相邻层的材料去除；-它通过执行诸如选择性蚀刻等的选择性材料去除方法有可能去除实际上比相邻层更大的材料蚀刻，然后在可选择的材料去除期间相邻层表示阻止层，从而在材料去除受到保护。一定厚度的松弛材料还可以结合几种这些功能且可以具有其它功能。在所有的情况中，应变层2具有应变材料构成的普通结构，但是它还可以包含一种或多种一定厚度的松弛材料，这些材料累加的厚度远小于应变层2的厚度，使得应变层2整体上保持应变状态。不管应变层2选择何种结构，应变层2优选通过晶体生长在支撑衬底1上形成，例如使用诸如化学气相沉积(CVD)和分子束外延(MBE)技术等的公知技术的外延生长。为了获得这种不具有过量结晶缺陷的应变层2，例如点缺陷或者诸如位错的延伸缺陷，选择构成支撑衬底1和应变层2(在它的支撑衬底1的界面附近)的结晶材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从晶片（１０）形成有用层（６）的方法，该晶片（１０）包括分别选自应用于微电子、光学或者光电子的晶体材料的支撑衬底（１）和应变层（２），其特征在于它包括下述步骤：（ａ）以能够形成结构摄动的限定深度在摄动区域（３）的支撑衬底（１）上形成；（ｂ）提供能量以使得应变层（２）中的弹性应变至少相对的松弛；以及（ｃ）去除松弛的应变层（２′）的相对侧上的晶片（１０）的一部分，有用层（６）为该晶片（１０）的剩余部分。

【技术特征摘要】
FR 2002-9-18 0211543;US 2003-1-13 60/439,4281.用于从晶片(10)形成有用层(6)的方法，该晶片(10)包括分别选自应用于微电子、光学或者光电子的晶体材料的支撑衬底(1)和应变层(2)，其特征在于它包括下述步骤(a)以能够形成结构摄动的限定深度在摄动区域(3)的支撑衬底(1)上形成；(b)提供能量以使得应变层(2)中的弹性应变至少相对的松弛；以及(c)去除松弛的应变层(2′)的相对侧上的晶片(10)的一部分，有用层(6)为该晶片(10)的剩余部分。2.如权利要求1所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于，在步骤(b)横过转换层(4)发生至少应变层(2)的相对松弛，分离摄动区域(3)和应变层(2)。3.如上述权利要求中任一项所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于，通过注入粒子形成摄动区域(3)。4.如权利要求3所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于注入的粒子至少部分地包括氢及/或氦。5.如上述权利要求中任一项所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于在步骤(b)施加的能量包括热能，以便于进一步促进应变层(2)中的应变的松弛。6.如上述权利要求中任一项所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于还包括，在步骤(c)之前将接收衬底(5)粘接到具有应变层(2)一侧上的晶片(10)。7.如权利要求6所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于通过将粘接层施加到被粘接的两个表面的至少一个来实现粘接步骤。8.如权利要求7所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于粘接层由二氧化硅构成。9.根如权利要求6至8中任一项所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于它还包括，在要被粘接的两个表面的至少一个表面上实现磨光步骤的执行。10.如权利要求6至9中任一项所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于它还包括，为了增强粘接的热处理。11.如前述权利要求中任一项所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于在步骤(c)之前，它包括在支撑衬底(1)中形成缺陷区域(3)；以及步骤(c)包括为了从施主晶片(10)分离有用层(6)而将能量施加到缺陷区域。12.如权利要求11所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于通过原子注入形成缺陷区域。13.如权利要求12所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于注入的粒子至少部分地包括氢及/或氦。14.如权利要求12至13中任一项所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于缺陷区域和摄动区域(3)位于晶片(10)同一点上。15.如权利要求14所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于缺陷区域和摄动区域(3)同时并通过形成该区域相同的方式而形成。16.如权利要求11所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于通过晶片(10)中的层的孔隙化形成缺陷区域。17.如前述权利要求中任一项所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于步骤(c)包括对要被去除的至少一部分晶片(10)的化学蚀刻。18.如前述权利要求中任一项所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于步骤(c)包括对接近于松弛的应变层(2′)的一部分支撑衬底(1)进行选择性化学蚀刻，该松弛的应变层(2′)为该蚀刻形成阻止层。19.如前述权利要求中任一项所述的用于形成有用层(6)的方法，其特征在于松弛的应变层(2′)包含化学蚀刻阻止层，以及为了去除覆盖到阻止层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T阿卡兹，B吉塞林，
申请(专利权)人：SOITEC绝缘体上硅技术公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]