本发明专利技术涉及一种源自单晶硅制成的供体衬底(1)的单晶硅薄层(3)的转移方法，此种转移方法包括：注入条件为使得薄层(3)的厚度小于10微米；以及用于将此薄层粘合到接收衬底的聚合物层(5)的厚度位于一个临界阈值之下，此临界阈值定义为注入的能量及剂量的函数，临界阈值小于或等于以下两个数量的最小的值：500纳米，以及此未来薄层的厚度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于一种用于将单晶硅(具有较佳为小于10微米，或甚至小于大约一微米的厚度)的薄层转移到聚合物层上的方法。本专利技术之方法能够特别应用于制作包含聚合物作为绝缘层的SOI (silicon-on-1nsulator,绝缘衬底上娃)型的结构。本专利技术之方法还旨在将一薄层的单晶硅转移到基于聚合物的衬底上。文档FR-2 681 472 (Bruel)描述了称为“Smart Cut ”的方法的基本原理。特别地，该文档描述了用于在支撑上获得单晶娃薄层以得到SOI (silicon-on-1nsulator)型衬底的方法。使用的标准方法包括三个连续的步骤。第一步骤是通过例如使用氢或氦的离子轰击的注入步骤，在注入的衬底(有时称为供体衬底)的体积中创建埋入的脆化区，此埋入的脆化区从所述衬底的注入面定义注入材料的一个薄层。第二步骤是将此注入面与接收衬底紧密接触。第三步骤是通过应用能够对注入离子产生的缺陷进行合并的热处理过程，在埋入的脆化区获得所得结构的分离(或断裂)。接收衬底在实际上具有两种功能。首先，在薄层的分离期间用作此薄层的加强件，以便防止通过缺陷的合并产生的气泡的形成，并且在沿着与注入表面平行的一个平面促进在埋入脆化区中形成空腔且因此导致分离。为此，此衬底至少在表面上，包括足以确保此加强作用的刚性之层。此外，它用作能够实现在该薄层分离之后应用于该薄层的随后步骤，特别地当该薄层确定固定地接合到另一衬底来使用时的处理衬底。实际上，已经看到，对于此薄层厚度在此薄层本身具有足够的刚性以执行该加强件作用的一阈值之上，不必要增添辅助加强件。此种情况下，能够省去该接收衬底，或者它能够仅作为一个处理衬底的目的而接口 ο对于已注入的衬底通过其注入面接合到接收基板，可区分两种技术，即直接结合与聚合物结合(也称为通过添加材料的结合或粘结结合)。直接结合，也称为分子结合，指定待结合的两个表面的高平面度(planeity)与低粗糙度,而聚合物结合由于粘合层能够补偿每个待结合的表面上的一定发散的平面度或一定程度的粗糙度，因此降低这些平面度和粗糙度的约束条件。由于，通过应用上述技术，取自所述供体衬底的该薄层最终由接收衬底承载，因此，按照将该薄层转移到接收衬底(无论是否其为最终的衬底)的操作典型陈述。在通过聚合物作为粘合层使用的所提供的主要优点中，我们可列举出以下:.如果具有结合步骤，在结合步骤期间，简化待执行的表面处理操作，.结合步骤的成本低，.只要达到低温度，附着力强，.通过聚合物的特殊处理，分解能力高(即分离能力)。可以进一步理解的是，接收衬底中该聚合物的厚度越大，这种机械衬底的机械挠性(mechanical flexibility)更高。实际上,粘合剂形成的聚合物层,其本身提供了接收衬底的底层部分和该薄层之间的机械适应性，这可特别有助于补偿例如从该底层部分和薄层之间的热膨胀系数可能的差异造成的限制。
技术介绍
各种材料通过应用实现聚合物层的“Smart Cut ”方法，已经进行过转移操作。因此，在光学材料(OpticalMaterials) 30 卷(2009 年)1054-1058 页中 Poberaj等人所著“有源光子器件的离子片铌酸锂薄膜”(还参见W02008/098404)的以下文档中描述，在光学领域中，通过苯并环丁烯(BCB)制造的粘合剂层，在供体与接收衬底的聚合物结合之后铌酸锂的薄层转移到铌酸锂衬底。陈述到，接收衬底具有与转移的薄膜相同或类似的热膨胀系数是重要的。还解释到，使用一薄层的粘合剂聚合物，具有呈现出待结合表面的平面度、粗糙度以及清洁度更少限制的优点。在描述的实例中，如此得到一个结构，所述结构由铌酸锂衬底与覆盖有铬(50nm厚)的电极形成细密层、厚度为I微米至2.5微米的一个BCB层、以及厚度为670nm的一铌酸锂薄层。此外，在应用物理快报(AppliedPhysics Letters)90 卷,052114(2007 年)中，Chen等人的文章，“通过粘接晶片结合和离子切割过程的磷化铟层的双翻转转移”中，描述了利用由Microchem SU-85树脂形成的一粘合层结合之后，InP层转移到玻璃衬底,其中该树脂是由在衬底放在一起之后通过紫外线照射形成为网状。在描述的实例中，我们由此获得由树脂层(2.6微米厚)和一个薄InP层(500nm厚)覆盖顶部的玻璃衬底形成的结构。我们也可列举出在应用物理快报(Applied Physics Letters) 94卷，261107 (2009年)中，Ho等人的文章“可挠性聚酰亚胺上锗探测器”，该文章描述到在利用粘合剂层结合之后锗(Ge)转移到聚酰亚胺。这里，可记得干膜形式的一个最好的聚酰亚胺为Kap丨on%在描述的实例中，因此暂时地获得一个结构:包括聚酰亚胺衬底，因此为挠性衬底，覆盖有承载一薄层锗(1.6微米厚)的感光性树脂SU-82100之层。上述出版物涉及到与硅均不同的各种材料是没有价值的。现在，似乎在通过聚合物结合之后转移薄硅层提出了仍然不明的特殊的困难。因此，在ECS Transactions-卷 3，第 6 期(2006 年)，第 67-73 页中，Holl 等人的文章“薄膜硅层转移的制造技术”论述，在直接结合之后或利用聚合物层结合之后硅薄层的转移。提到能够用作加强件的不同类型的接收衬底，即熔融二氧化硅、石英以及硅。在关于如此转移的结果中表明，在氢注入360nm的深度之后，通过在硅供体衬底上TEOS (原硅酸四乙酯)的气相淀积(VPD)，3至4微米的SiO2层(以下称为SiO2-TEOS)沉积为一加强件。它是介于此加强件形成的氧化物层和该聚合物层设计的接收衬底之间。文中陈述到，当该硅薄层没有通过此氧化物层强化时，该膜层在分离期间不能够其完整性。此文档补充到，在试验中，通过使用高温的聚合物作为粘合剂，通过注入之后分离以形成薄层是可能的。然而，该文档如此援引的，即在电子材料期刊，第30卷，第7期，2001年，841-844页，Collinge等人的文章“使用晶片结合和剥分离的硅层转移”，以及文档W02004/0102020 (Roberds等)，确认用以解释该聚合物极其柔软且其在分离步骤期间能够滑移而产生气泡中，沿着待转移的该薄层的SiO2TEOS厚层的必要性。该2001年的文章提到所述聚合物层的400至750纳米nm的厚度，与I至4微米厚的SiO2 TEOS以及厚度为360nm的硅相结合。在不同的情形中，文档FR-2 925 221 (Di Cioccio)例如解释，一个双转移(从供体衬底到接收衬底且然后到最终衬底)不能够使用柔性衬底进行，因此它们要么太软且在通过注入产生的埋入脆化区的空腔熟化的步骤期间变形，或者它们是热变形或热劣化，并且不能承受断裂法所施加的温度，因此，不再保留必需的刚性。该文档教导(指引)在紫外线照射应用于表面条件下处理之后，供体衬底的一个面与硅酮型聚合物的一个面之间的结合，其效果在于将该聚合物层转换为10微米至20微米级别的大厚度硬质氧化物。直接位于聚合物衬底(特别地为具有100微米级别厚度的可挠性“ Kapton ”支撑)上的薄膜，特别是硅的转移在文档FR-2 748 851中有提及，但是在“Smart Cut ”的技术的版本中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.22 FR 10549691.一种源自单晶硅制成的供体衬底的单晶硅薄层的转移方法，其中所述供体衬底(1、11)自一个自由面具有的至少一个厚度大于待转移的所述薄层(3、13)的厚度，该转移方法包括: -通过该自由面注入至少一个给定种类的离子，以便在所述单晶硅中形成一埋入的脆化层(2、12)， -利用聚合物层(5、15)，所述供体衬底通过所述自由面结合到接收衬底(4、14)，以及 -通过本质上的热断裂处理，源自所述供体衬底的该薄层的断裂在所述埋入的脆化层(2、12)促成， 其特征在于: -注入条件为使得所述薄层(3、13)的该厚度小于10微米，以及 -所述聚合物层(5、15)的该厚度位于一个临界阈值之下，该临界阈值定义为注入的该能量及剂量的函数，该临界阈值小于或等于以下两个数量的该最小的值: 500纳米，以及 该未来薄层的该厚度。2.根据权利要求1所述的源自单晶硅制成的供体衬底的单晶硅薄层的转移方法，其特征在于，所述聚合物层的该厚度的该临界阈值相比较于在使用注入的所述能量及所述剂量注入之后，并且在该相同热断裂处理之后但是没有该加强件的情况下，相同供体衬底中观察到的所述气泡的平行于所述自由面的该平均尺寸小15倍。3.根据权利要求1或2所述的 源自单...
【专利技术属性】
技术研发人员：马极米·阿尔顾德，修伯特·莫里西欧，克里思汀·佛里特格尼，
申请(专利权)人：法国原子能源和替代能源委员会，法国国家科学研究中心，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。