在材料中形成断面的方法技术

本发明专利技术涉及一种由基板（20）或供体基板形成半导体材料层（26）的方法，所述基板或供体基板由相同的半导体材料制成，所述方法包括：在所述供体基板中形成浓度在5×1018原子/cm3和5×1020原子/cm3之间的高锂浓度区域（22）；然后，将氢注入（24）到在所述高锂浓度区域或所述高锂浓度区域的附近的供体基板中；将加固件（19）施加至所述供体基板；施加热预算以使得通过所述注入界定的层（34）剥离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在材料中形成断面的方法
本专利技术涉及在基板中，例如半导体基板中生成断面的方法。本专利技术尤其适用于制造用于微电子的薄层。
技术介绍
“智切”法是已知的，其适用于根据下列步骤在加固件（stiffener）上剥离薄膜并且转移薄膜，将参照图1A至图1D来描述这些步骤。在第一步骤（图1A）中，在供体基板2中经由供体基板2的表面2’进行一种（或多种）气体种类（例如氢气、氦气等）的离子注入。这就形成注入区域6，注入区域6的离子浓度足以产生微腔层（图1B）。注入通常是在10至210keV的能量下，以约1016至1017/cm2的剂量的氢气或氦气的注入。然后，将供体基板2的表面2’与受体基板8紧密接触地放置（图1C）。然后，通过施加热处理和/或剥离应变，在微腔区域6处形成断面。在热处理的情况下，通过施加范围大致在300℃和700℃之间的温度来进行该处理。为了施加剥离应变，在两个基板2、8之间可插入刀片（blade），和/或也可施加拉伸载荷和/或弯曲载荷和/或剪切载荷，和/或也可施加超声波或微波。如图1D所示，沿着来自于安装在受体基板8上的供体基板2的材料层4得到断面。然后，供体基板2的剩余部分21可循环利用并且特别是重复利用以重复该循环。为了降低用于断面形成所需的注入剂量4，或为了降低断面形成的处理温度，已经提出了该方法的各种替代的实施例。在这种情况下，已知的是He-H共注入能够降低断面形成的温度和/或减少得到断面形成所需的剂量，参见C.Lagahe-Blanchard等人，ProceedingsontheSemiconductorWaferBondingVII:Science,Technology,andApplications,Paris,France,27April–2May2003ElectrochemicalSociety,Pennington,NJ,2003,Vol.PV2003-19,p.346的文章。该He-H共注入对于降低断面形成所需的总剂量，或对于降低断面形成的退火温度，或在断面形成之后对于降低层的粗糙度是非常有效的。然而，该技术对于注入参数是高度敏感的。具体地，氢注入区域和氦注入区域之间或峰值之间的相对距离，或进行注入的顺序、或甚至是He/H剂量比分别对总剂量或断面退火温度或源自断面形成的膜的特征，或甚至对得到的断面本身具有强烈的影响。迄今为止，未曾识别出最佳的注入条件。文献包括关于这些条件的各种指标，并且这些指标彼此并不是一致的。此外，He-H共注入的机构显然是复杂的，其使得该技术的应用复杂化。根据来自文件Appl.Phys.Lett.,Vol.72,p.49,1998或US5877077的另一方法，已知的是，硼和氢共注入能够将断面形成温度降低至200℃。硼注入具有许多优势：具体地，该元素通常被用在微电子中，有助于工业方法的微电子集成。然而，硼原子比氢或氦要重。所以，硼原子引起对其注入的基板的材料的更大损伤，这就可能对层的质量具有不利的影响。此外，对于给定的注入能量，当离子质量增加时，注入深度降低。因此，不可能利用常规离子注入机（能量受限的）在深度（通常大于100nm）处注入硼。因此，需要解决的问题是找到一种不受上述限制的新型方法。还需要解决的问题是找到一种用于降低注入剂量和/或降低用于形成断面的热预算的新型方法。
技术实现思路
本专利技术描述了一种新型方法，该新型方法涉及形成高锂浓度区域，随后进行氢注入。该方法包括：-在硅基板中形成浓度在5x1018原子/cm3（at/cm3）和5x1020原子/cm3之间的高锂浓度区域；-以及，将氢注入到高锂浓度区域或所述高锂浓度区域的附近。因此，可能的是，由硅基板或供体基板进行用于形成硅层的方法，该方法包括：-在所述供体基板中形成浓度在5x1018原子/cm3和5x1020原子/cm3之间的高锂浓度区域，-然后，将氢注入到在所述高锂浓度区域或所述高锂浓度区域的附近的供体基板中；-将加固件施加至所述供体基板；-施加至少一个热预算以使得通过所述注入界定的层的剥离。高锂浓度区域的形成使得形成用于氢的有效圈闭（traps）成为可能，具体地，锂和氢具有强的化学亲和性。通过例如以大于1x1013/cm2的剂量（或在1013和5x1015/cm2之间）的锂离子的第一注入可得到锂注入区域的形成。在这种情况下，优选地，注入能量是这样选择的：以使得Li和H峰值相互地位于相同的深度，或位于相对于彼此小的距离处，该距离小于或等于大致200nm或150nm。利用在注入领域中使用多年的常规模拟器可评估注入深度的差异。所提到的模拟器例如可为在互联网上可购得的软件SRIM。通过二次电离质谱（已知的为首字母缩写SIMS）来测量该差异。注入剂量是这样选择的：-锂剂量小于5.1015Li/cm2，防止Si基板的非晶体化（最大Li浓度约为4.1019/cm3，非晶化限制为4.1021/cm3）。氢剂量在4.1016和1017/cm2之间。或者，例如在锂沉积或蒸发到基板的表面上后，通过电解或扩散将锂引入到供体基板。然后，优选地，氢注入是这样进行的：氢的峰值（最大氢浓度的位置）位于Si基板中锂浓度在4.1019/cm3或在5x1018/cm3和1x1020/cm3的范围内的深度处。再一次地，可能的是，利用上述提到的工具（SRIM或SIMS）来预测得到目标浓度的距离。该替代实施方式的一个优势是：其仅仅需要低成本步骤，通过电解或扩散推动的一个注入。在这种情况下，锂注入剖面（profile）从表面至最大插入深度是基本恒定的，目的是在供体基板中的平均氢注入深度在该区域内。在沉积或蒸发到基板的表面上之后，例如通过热处理进行扩散。一般来说，氢注入可以以1016原子/cm2和5.1017原子/cm2之间的剂量进行。在关于单一注入的情况下，由于热预算的降低，供体基板和加固件可具有热膨胀系数，其中就绝对值而言，两者的热膨胀系数的差值大于3.10-6K-1。如上所述，该方法适用于显著地降低断面形成的热处理和/或总注入剂量。上述该方法的执行比He-H共注入要简单：事实上，仅仅需要首先引入锂并且Li和H种类彼此接近。此外，锂是轻于硼的轻元素，其转移的层具有优质结晶质量且能够使用标准离子注入机来转移相对于硼的较厚的层（无疑地，高达1微米来注入并且甚至超过1微米来扩散）。附图说明图1A至图1D示出了已知方法的步骤；图2A至图2F示出了新型注入方法的步骤；图3A至图3D为示出了通过单独氢注入（图3A和图3B）或通过锂和氢共注入，随后在450℃下退火10分钟（图3C和图3D）的气泡形成的比较的图示；图4A和图4B为分别示出了作为硅中Li深度和溶解度的函数的扩散的锂浓度的关系图。具体实施方式利用图2A至图2D，描述了一种新型双-注入形成方法。在第一步骤（图2A）中，选择可选地提供有热氧化物SiO2表面层的硅基板。该氧化物（在图中未具体示出）可具有几十或几百纳米的厚度，例如50nm或100nm。在该基板中，利用直接穿过基板的表面20’的锂离子束14进行锂注入。这就导致经锂注入的区域22的形成（图2B）。事实上，附图标记22表示了在210keV的注入能量下，位于经注入的表面下方960nm处的锂注入峰值，或最大浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由基板（20）或供体基板形成半导体材料层（34）的方法，所述基板或所述供体基板由相同的半导体材料制成，所述方法包括：在所述供体基板中形成浓度在5x1018原子/cm3和5x1020原子/cm3之间的高锂浓度区域（22）；然后，将氢注入（18、24）到在所述高锂浓度区域或所述高锂浓度区域的附近的供体基板中；将经注入的供体基板与加固件（19）组装；施加热预算以使得通过所述注入在所述供体基板（20）中界定的层（34）剥离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.02 FR 11537371.一种由基板(20)或供体基板形成半导体材料层(34)的方法，所述基板或所述供体基板由相同的半导体材料制成，所述方法包括：在所述供体基板中形成浓度在5×1018原子/cm3和5×1020原子/cm3之间的高锂浓度区域(22)，以使得所述高锂浓度区域形成用于氢的圈闭；然后，将氢注入(18、24)到在所述高锂浓度区域或所述高锂浓度区域的附近的供体基板中；将经注入的供体基板与加固件(19)组装；施加热预算以使得通过所述注入在所述供体基板(20)中界定的所述半导体材料层(34)剥离。2.根据权利要求1所述的方法，锂通过离子注入(14)被引入。3.根据权利要求2所述的方法，锂以大于1×1013/cm2的剂量被引入。4.根据权利要求1所述的方法，锂通过电解或扩散被引入。5.根据权利要求4所述的方法，锂在沉积或蒸发到所述基板的表面上之后通过扩散被引入。6.根据权利要求5所述的方法，在沉积或蒸发到...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧拉丽·陶森，弗雷德里克·马曾，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：
国别省市：