注入或联合注入后由冲击引发薄层自持转移的方法技术

本发明专利技术涉及一种薄层自持转移方法，根据该方法，－在相对于源基片一个表面的一给定深度，以一定的剂量往该源基片中注入至少一种物类的离子，－将一个加强件与该源基片紧密接触，－在给定的温度给定的时间下，向该源基片施加热处理，以便基本上在给定的深度产生一个脆弱化的内埋区域，而不引发薄层的热脱离，－以时间上局部化的方式向该源基片施加一个受控能量脉冲，以便引发被界定在表面与脆弱化埋层之间的薄层相对于该源基片的其余部分的自持脱离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种应用冲击能量引发的断裂自持扩展的超薄层(也有用薄层这个词的)转移方法。它尤其应用在微电子、微机械、光学、集成电子领域中。
技术介绍
正如已知的那样，可以通过往源基片(例如由硅构成)中注入化学物类以促使在某个深度形成一个缺陷区的方法来实现薄层的脱离。这些缺陷可能是一些微小泡和/或小盘和/或微小空腔和/或错位的环和/或其它晶体缺陷，从而局部地扰乱了材料的晶体质量；其特性、密度、尺寸都大大地依赖于被注入的物类(典型地，注入氢)以及源基片的特性。然后可以应用热处理，以容许存在于脆弱区中的特定缺陷的发展，从而容许实现该薄层以后从源基片上脱离。这尤其在文档US-5 374564和其发展，文档US-6 020 252中被描述。然而，有时候热退火期间的自发脱离难以适应某些情况，例如当相互接触的基片具有不同的热膨胀系数时。此外，我们知道(例如参见US-2003/0134489)，在由热获得断裂的情况下，在某些条件下，该断裂优先从片的局部开始，这有时候可能导致表面的不均匀性，这种不均匀性以“大理石”花纹类型的外观表现出来。当为了便于形成断裂或为了减少后来提供给片的热预算(budget)(温度-期间偶)而力图通过过量注入如氢这样的物质来过脆弱化时，这些不均匀还会在纯热断裂的情况下出现。当在高温(典型地，500℃左右)下进行脱离时，在有时候遇到的技术问题中，应该提到表面粗糙度及热脱离过程中转移的膜的劣化。这使得后续的处理步骤更加困难(例如需要更多地抛光所转移的膜，在后续处理期间可能产生晶体缺陷，......)。此外，在异质结构(包括由不同材料构成的基片的重叠)中，所遇到的另一个技术问题就是由于相互接触的各种材料的热膨胀系数不同而在热处理过程中存在于相互接触的各种膜中的很强的应力场。如果热脱离在比临界温度更高的温度下发生，这可能引发异质结构的劣化。典型地，这种劣化可能是相互接触的一个或两个基片的破碎和/或基片在粘结界面处的脱离。这就是为什么可能希望在更低的温度下实现脱离。一种实现这种脱离的方法就是在注入条件上想办法。例如，被注入物类的过剂量容许增加被注入区的脆弱性，并容许通过提供外力而在低温下引发脱离。通过施加(通常在热处理之后)一个在脆弱区内引发断裂直至薄层脱离的外力，也可以发生脱离。特别地，可以参阅文档US-6 225 192(CEA)。重要的是要注意到对于一个给定的基片和一些给定的注入条件，决定后来的薄层脱离条件的不仅仅有处理温度，而且还有处理时间，这已经由热预算的概念表达出来了(见FR-2 767 416-CEA)；至于提供机械能，它是由一个例如“剪床”类型的工具实施的(见WO02/083387-SOITEC)。Henttinen等人(2000)就是这样描述的如果源基片是硅片的话，1×1017H+/cm2(即5×1016H2/cm2)的注入的氢离子量容许在实施如下步骤后通过机械力脱离通过化学激活等离子进行与目标基片相同的处理；RCA1类型的清洗，在室温下将源基片粘结到目标基片上，并在200℃退火2小时。所使用的机械力来源于插在被粘结界面上用以引发脱离的刀片。尽管降低了被转移表面的粗糙度(与经典的脱离方案(即纯热且无等离子激活)相比，大约为其一半)，这种方法意味着断裂波的缓慢而断续的扩展。因此Henttinen记述道刀片的每一次前进导致一个断裂波的扩展，该断裂波在两分钟后稳定在某一距离。因而这种类型的机械脱离在于从结构的边缘引入一个刀片并在差不多全部的粘结结构上推进该刀片，如同为了沿脆弱区“切割”该结构一般；有时候用辅助脱离这个词，因为工具(例如刀片)的作用是从该结构的一边到另一边扩展断裂波。这类断裂带来如下缺陷，这些缺陷存在于通过薄层脱离而显现出来的未来表面处-环状缺陷(未转移区域，存在最后成品四周)，例如与相对于界面其余部分太弱的局部粘结能量有关，也与为了启动转移而引入工具有关，-尤其是由于机械辅助的(因而是不规则的、断续的)断裂波而形成的被转移薄层的厚度不均匀(低频粗糙度)，这然后使得比如抛光这样的处理成为必要，而这些处理通常是力图避免的，-困难的工业布署，这是考虑到使用伴随断裂扩展的工具，从而意味着对每个结构(片)的单独处理。此外，人们已经注意到如果热预算太低，则薄层转移的质量不佳；而如果热预算太高，则在异质结构的情况下可能存在某个基片的断裂。因而人们认识到原则上对于运行参数存在一个狭窄的窗口(当然这些参数是与各条件，尤其是注入量、材料特性、退火温度等等相关的)，然而该狭窄性对工业运营构成了一个严重的束缚。这些弊病的大多数存在于从一个均质基片(由单一材料构成，例如SOI)脱离薄层的情况下。当然，薄层的脱离还受选择注入的化学物类的影响。上文已经指出通常注入氢，但其它的选择也被提议过，尤其是注入氦。甚至可以存在两种不同化学物类的混合使用。Agarwal等人(1998)就是这样地注意到了这个事实同时注入氢和氦容许减少注入离子的总量，看来是由于氢和氦所起的不同作用氢与由于注入而断裂的Si-Si键相互作用，以产生Si-H键，从而导致高密度的、大约3-10nm大小的小盘类型的缺陷(称作氢-缺陷，小盘类型)，而化学不活动的氦则导致出现更低密度的、更大的缺陷(尺寸大于300nm左右)。该文章中考虑的热处理为450℃20分钟或750℃20秒钟，这必然意味着前述的关于高温下脱离的弊病。Cerofolini等人(2000)还以更加理论的方式研究了这种氢-氦混合，他们注意到对注入氦的缺陷加压比对注入氢加压更加困难，而且热处理可能根据所选择的温度而有不同的效果150℃-250℃的退火引发Si-H键的数量减少，相反，300℃-450℃范围的退火则引发其数量增加，而超过550℃的退火趋向于重新减少其数量。但该文章并没有从中推导出关于以适中的成本获得优质薄层(尤其从表面状况的角度)的方式的实用结论。本专利技术的目的就是缓解前述的弊病。更确切地说，本专利技术涉及一种薄层转移方法，这种方法可以在低温下实施(为了限制在使用具有巨大差异的膨胀系数的材料的情况下的强大机械应力)，可以批量实施，并且尤其通过避免断裂波的停顿来限制前述的在薄层脱离过程中的缺陷。换句话说，本专利技术的目的是通过同时避免高温下热处理的弊病，以及与为了辅助脱离而使用工具相关的、及与为了降低脱离后的粗糙度而进行的附加处理相关的弊病，从而以适中的成本获得优质薄层。
技术实现思路
为此，本专利技术提出一种薄层自持转移方法，根据该方法-准备一个源基片，-往该源基片中相对于其一表面的一给定深度处以第一剂量注入至少第一物类的离子或气体物质，该第一物类适于产生缺陷，-将一个加强件与该源基片紧密接触，-对该源基片在给定温度下进行给定时间的热处理，以便在基本上给定的深度建立一个脆弱化的内埋区域，但并不引发该薄层的热脱离，-对该源基片施加一个能量脉冲，以便引发一个被界定在该表面与脆弱化埋层之间的薄层相对于该源基片的其余部分自持脱离。在此可以定义自持脱离为完全而几乎瞬间的脱离，与通过高温下的简单热处理所获得的脱离类似，但可能由一个不必沿着任何断裂波的工具引发(如果有工具的话，该工具至多与该基片和该薄层接触，而不沿着脱离界面推进)；因而换句话说，这与辅助脱离相反。也可以用“灾变”现象这个术语。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄层自持转移方法，根据所述方法：－准备一个源基片，－向该源基片中相对于其一表面的一给定深度处以第一剂量注入至少第一物类的离子或气体，该第一物类适于产生缺陷，　－将一个加强件与该源基片紧密接触，－对该源基片 在给定温度下进行给定时间的热处理，以便在基本上给定的深度建立一个脆弱化的内埋区域，但并不引发该薄层的热脱离，－对该源基片施加一个能量脉冲，以便引发一个被界定在该表面与脆弱化埋层之间的薄层相对于该源基片的其余部分自持脱离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳古耶特丰纳古耶，伊恩凯莱弗科，克里斯泰勒拉加赫布兰查德，康斯坦丁鲍尔戴勒，奥莱利陶泽恩，弗兰克弗奈尔，
申请(专利权)人：SOI泰克绝缘体硅技术公司，原子能委员会，
类型：发明
国别省市：FR[法国]