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JP2003224042A - 半導体薄層の移し換え方法とそれに使用するドナーウエハの製造方法 - Google Patents

半導体薄層の移し換え方法とそれに使用するドナーウエハの製造方法

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JP2003224042A
JP2003224042A JP2002371675A JP2002371675A JP2003224042A JP 2003224042 A JP2003224042 A JP 2003224042A JP 2002371675 A JP2002371675 A JP 2002371675A JP 2002371675 A JP2002371675 A JP 2002371675A JP 2003224042 A JP2003224042 A JP 2003224042A
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donor
wafer
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donor wafer
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ルテートル ファブリス
Thibaut Maurice
モーリス ティボー
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Soitec SA
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドナーウエハからの薄層分離操作の対象とな
る材料が極めて薄くなったときでも適用可能なドナーウ
エハからの薄層の継続的な分離移し換え方法を提供す
る。 【解決手段】ドナーウエハの半導体材料から継続的に薄
層を受け側のベースウエハへ移し換える方法。半導体材
料製の厚手スライス片と支持体とを組み合わせてドナー
層と支持体層とを備えたドナーウエハを形成する。ドナ
ーウエハ内に管理された深さで脆弱層を生成し、ドナー
層の自由表面側でドナーウエハをベースウエハに貼り合
わせ、ドナーウエハを脆弱層で分離して半導体材料の薄
層をドナーウエハからベースウエハに移し換え、これを
ドナーウエハの支持体層を破断させることなく繰り返
す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広義には半導体基
板、特に電子工学、光電子工学或いは光学用の基板の製
造に関するものである。
【０００２】更に詳しくは、本発明は少なくとも一方が
半導体である二枚のウエハの貼り合わせ体の製造に関す
るものである。
【０００３】
【従来の技術】この種のウエハの貼り合わせは典型的に
は分子結合、即ちウエハボンディングにより行われ、こ
の貼り合わせの後に或る回数の技術的工程に付されて前
記技術分野における回路や機能部品が製造されている。
【０００４】特に、厚手のドナーウエハ内に管理された
深さで気体原子種を埋め込んで脆弱層を生成させ、応力
を印加することによりこの脆弱層で分離を生起させるス
マートカット（Smart-Cut:登録商標）法による基板製造
技術においては、この分離の後にウエハを複数の工程、
特に、 ・ドナーウエハを再利用するためにドナーウエハに対し
て行われる機械研磨又は化学−機械研磨その他の研磨工
程、 ・化学洗浄工程、 ・酸化膜形成工程のように典型的には３００〜９００℃
の比較的高温の処理又は熱酸化のための典型的には１１
５０℃ものかなり高温での処理（特に炭化シリコン（Ｓ
ｉＣ）基板の場合）を含む工程、 ・一種類以上の気体原子種の埋め込み工程、 ・ウエハボンディング工程、及び ・応力（熱応力及び／又は機械的応力及び／又はその他
の応力）を印加しての分離工程、に付す必要がある。
【０００５】ドナーウエハの再利用には、ドナーウエハ
から薄層を継続的に分離する必要があり、それによりド
ナーウエハの厚みは漸次減少する。
【０００６】このドナーウエハが極度に薄くなったと
き、或いはこれ以外には薄層分離前の出発ウエハが既に
何らかの理由で比較的薄い場合にも、これを継続的な薄
層の分離操作に使用すると以下のような種々の困難が生
じる。即ち、 ・再利用や表面酸化物のＣＭＰ平坦化によるボンディン
グその他に必要な種々の移送操作など、主に機械的な工
程中にドナーウエハが破損する虞が高い。 ・高温熱処理中に特にウエハ内の温度の不均一で破損す
る虞も高い。 ・作業員によるウエハの単純な取り扱いにも破損の危険
が内在する。 ・薄くなったウエハは、気体原子種の埋め込み又は或る
種の被着工程など、ウエハに大きな歪みを伴う技術的工
程に対して特に敏感になり、典型的には、気体原子種の
埋め込みの場合、薄くなったウエハは凸状に湾曲変形
し、このような変形は接触面に充分な平坦性が要求され
る成形工程を極めて困難にする。
【０００７】従って、ドナーウエハには、製造プロセス
上の損失に対して特に経済的な観点から、それ以下では
最早使用不能又は前述のような破損が増加すると言う最
小厚さの限界が存在する。
【０００８】特に、ドナーウエハが比較的高価で脆弱な
材料であるＳｉＣウエハの場合は、ウエハがほぼ２００
μｍ（標準直径２インチ、即ち約５ｃｍのウエハの場
合）まで薄くなると使用不能となり、これは、それ以下
の厚さでは処理中の破損が頻繁となるか、或いは後工程
の埋め込み生じる変形がウエハの結合を不可能にするほ
どのものとなってしまうからである。
【０００９】また別の例によれば、当初から必然的に厚
さの薄いドナーウエハもある。例えば、現時点で市場に
は前述の困難を生じないほど充分に厚いＧａＮドナーウ
エハが存在する。実際にはこれらのウエハは、ＨＰＶＥ
（ハイブリッド気相エピタキシー）と称する厚膜エピタ
キシー技術を利用してエピタキシャル成長基板（単結晶
シード層）上に作製され、エピタキシー後にシード層を
剥離しているのが常識である。しかしながら、厚膜エピ
タキシー技術には二つの大きな欠点があり、その第１
は、支持体の不要な厚い自立ウエハを得ようとしてもシ
ード層基板との結晶格子の整合が不完全であることによ
り過大な歪みが生じるので最大でも２００〜３００μｍ
程度の厚さの自立ウエハしか得ることができないことで
あり、また第２は、なによりも厚膜エピタキシー技術を
用いた成長の速度は極めて遅い（典型的には１０〜１０
０μｍ／ｈｒ）ことである。これは製造コストに関する
重大なハンデキャップである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な課題は、
以上に述べた諸欠点を解消して、ドナーウエハからの薄
層分離操作の対象となる材料が極めて薄くなったときで
も適用することのできるドナーウエハからの薄層の継続
的な分離移し換え方法を提供することである。を提供す
ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の課題を達成するた
めの本発明による第１の解決策は、ドナーウエハの半導
体材料から継続的に薄層を受け側のベースウエハへ移し
換える方法を提供する物であり、この方法は、（ａ）半
導体材料からなる厚手スライス片と支持体とを組み合わ
せ、前記半導体材料のドナー層と支持体層とを備えたド
ナーウエハを構成する機械的に安定した組立体を形成す
る工程と、（ｂ）ドナーウエハ内に管理された深さで脆
弱層を生成する工程と、（ｃ）ドナーウエハのドナー層
の自由表面側でドナーウエハをベースウエハに貼り合わ
せる工程と、（ｄ）ドナーウエハの脆弱層における分離
を実行して半導体材料の薄層をドナーウエハからベース
ウエハに移し換える工程と、（ｅ）ドナーウエハの支持
体層を破断させることなく前記工程（ｂ）〜（ｄ）を繰
り返す工程、とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】以上の特徴を備えた方法の限定を意図しな
い好ましい形態を列記すれば以下の通りである。即ち、 ・工程（ａ）を前記厚手スライス片の研磨面と支持体の
研磨面との間のウエハボンディングにより実行する。 ・工程（ａ）を前記厚手スライス片の研磨面と支持体の
研磨面との間の高温溶着により実行する。 ・工程（ｂ）を気体原子種の埋め込みにより実行する。 ・工程（ｃ）をウエハボンディングにより実行する。 ・工程（ｄ）を応力の印加、特に熱応力及び／又は機械
的応力の印加により実行する。 ・工程（ａ）〜（ｄ）をドナー層の厚さ及び脆弱層の深
さに応じて予め定められた最大回数だけ繰り返す。 ・半導体材料が単結晶半導体であり、支持体が同一半導
体の低品位単結晶、同一半導体の多結晶体、及び同一半
導体の異種ポリタイプからなる群から選ばれている。 ・半導体材料がシリコン、炭化珪素、及びラージギャッ
プ単一金属系又は多金属系窒化物からなる群から選ばれ
ている。 ・ドナー層の厚さを実質的に１００〜３００μｍとす
る。 ・支持体層の厚さを実質的に１００〜３００μｍとす
る。 ・半導体材料がラージギャップ単一金属系又は多金属系
窒化物、特に窒化ガリウムである。 ・支持体層がシリコン、窒化ガリウム、炭化珪素、窒化
アルミニウム、及びサファイアからなる群から選ばれた
材料で作られた厚手層である。
【００１３】ところで、厚手のドナーウエハをインゴッ
トから得る従来の方法では、典型的に以下の操作工程を
要する（単結晶ＳｉＣの場合）。 ・鋸刃を用い、インゴットを１ｍｍ程度の厚さのスライ
ス辺に切断する工程 ・スライス辺の各表面を粗研磨し、鋸刃切断でダメージ
を受けた結晶を除去して良好な平坦度とする工程 ・加工予定面（分離面）を継続研磨し、加工硬化した結
晶を除去して好適な表面粗度を得る工程
【００１４】このように、比較的厚手のスライス片から
出発する公知の方法では、引き続く研磨工程の間に無視
できない量の材料が失われ、これが製造コストに悪影響
を与えることは明白である。
【００１５】本発明による第２の解決策は材料損失の少
ないドナーウエハの製造に寄与するものであり、従って
出発材料（この場合は単結晶ＳｉＣ）の一層有利な利用
に寄与するものである。
【００１６】即ち、本発明による第２の解決策はドナー
ウエハから継続的に半導体材料の薄層を受け側のベース
ウエハへ移し換える方法で使用するための前記ドナーウ
エハの製造方法を提供するものであり、この方法は、
（ｉ）前記半導体材料の厚手スライス片を製造する工程
と、（ii）前記厚手スライス片と支持体とを貼り合わせ
て、前記半導体材料のドナー層と支持体層とを備えたド
ナーウエハを形成する工程、とを備えたことを特徴とす
るものである。
【００１７】以上の特徴を備えた方法の限定を意図しな
い好ましい形態を列記すれば以下の通りである。即ち、 ・厚手スライス片をインゴットの鋸刃による切断で製造
するか、或いは単結晶シード層上への厚膜エピタキシー
で製造する。 ・後者の場合、前記シード層を除去する後工程を更に付
加する。 ・前記工程（ii）に先立ち、 （i'）厚手スライス片を、その支持体と接する側となる
表面についてのみ研磨する工程、を更に実行する。 ・前記工程（ii）に先立ち、 （i"）厚手スライス片と支持体とを、それぞれの互いに
接する側となる表面について予め定められた厚さ精度ま
で研磨する工程、を更に実行し、前記工程（ii）におい
ては厚手スライス片と支持体との間のウエハボンディン
グ又は溶着が果たされる温度及び時間で貼り合わせを実
行する。 ・半導体材料が単結晶半導体であり、支持体が同一半導
体の低品位単結晶、同一半導体の多結晶体、及び同一半
導体の異種ポリタイプからなる群から選ばれている。 ・半導体材料がシリコン、炭化珪素、及びラージギャッ
プ単一金属系又は多金属系窒化物からなる群から選ばれ
ている。 ・半導体材料がラージギャップ単一金属系又は多金属系
窒化物、特に窒化ガリウムである。 ・支持体層がシリコン、窒化ガリウム、炭化珪素、窒化
アルミニウム、及びサファイアからなる群から選ばれた
材料で作られた厚手層である。
【００１８】本発明の上述及びそれ以外の特徴、目的及
び利点を明らかにするため、限定を意図しない実施形態
に関して添付図面と共に説明すれば以下の通りである。
【００１９】
【発明の実施の形態】まず、本発明による方法をその一
般的な場合について説明する。
【００２０】ドナーウエハからの薄層の継続的な分離処
理に先立ち、これに用いるためのドナーウエハはドナー
スライス片と機械的支持体との接合組み立てにより形成
される。この組立操作は好ましくはウエハボンディング
の手法により行なわれ、この場合、ドナースライス片及
び／又は機械的支持体の適切な結合界面層に対してボン
ディング処理が行われる。
【００２１】機械的支持体は、ドナースライス片からの
継続的な薄層分離の繰り返しに伴う処理条件、特に温度
変化の繰り返しに適合するように選ばれる。
【００２２】これに関連して一つの重要な要素は、ドナ
ースライス片の材料の熱膨張係数と機械的支持体の材料
の熱膨張係数との関係である。ここで、ドナースライス
片の材料と支持体の材料がほぼ同等の化学的及び機械的
特性をもつものから成る組立体を「ホモ組立体」と称す
る。これは例えば以下のような積層体である。 ・低品位単結晶又は多結晶ＳｉＣ（支持体）上の単結晶
ＳｉＣ（ドナー） ・低品位単結晶又は多結晶ＧａＮ（支持体）上の単結晶
ＧａＮ（ドナー） ・低品位単結晶又は多結晶Ｓｉ（支持体）上の単結晶Ｓ
ｉ（ドナー）
【００２３】この場合、ドナーウエハの製造に供される
熱的な計画に関する特段の制限はなく、これは二つの材
料が温度変化に関して良好に整合し、ドナー層は拡散な
どによる妨害を受けることがないからである。
【００２４】一方、ドナースライス片の材料と支持体の
材料が互いに異なる化学的及び／又は機械的特性をもつ
ものから成る組立体を「ヘテロ組立体」と称する。これ
は例えば以下のような積層体である。 ・Ｓｉ（支持体）上の単結晶ＳｉＣ（ドナー） ・Ｓｉ上のリン化インジウム（ＩｎＰ） ・Ｓｉ上のＧａＮ ・その他
【００２５】この場合、熱的な計画、即ち組立体が曝さ
れる温度は一層制限され、これは温度変化に関する両材
料の不整合が変形や破損をもたらすからである。例えば
Ｓｉ支持体層上にＳｉＣドナー層を積層してなるドナー
ウエハの場合、温度が約９００〜９５０℃を超えると困
難になる。
【００２６】この他に重要な要素として、ドナースライ
ス片／支持体組立体の厚さがあり、これは各処理工程に
適合するものでなければならず、またいずれにせよドナ
ースライス片の厚さの全てもしくは殆どを可能な限り使
い切ることができるように選ぶ必要がある。
【００２７】以上のようにしてボンディングが実行さ
れ、必要に応じて適宜な処理により強度が増加される
と、この組立体は、従来の全厚さに亘って均質な厚手ド
ナーウエハと同様に、以後の薄層分離の処理工程で取り
扱われる完全に一人前のドナーウエハとなる。分離され
る薄層の枚数は本質的にドナー層の厚さと脆弱層の深さ
によって選択され、それにより最終的な分離が支持体層
内に達することなく且つドナー層と支持体層との間の遷
移領域に存在しがちな欠陥部位に達することなく実行さ
れるようにする。
【００２８】必要な場合は、組立体の形成工程が完了し
た時点で得られたドナーウエハを背面側（支持体層側）
から薄肉化し、ウエハ全体の厚さを調整して後工程の各
技術的処理に適合できるようにすると共にプロセスの標
準化にも対応できるようにしても良い。例えば、支持体
層がシリコンの場合、薄肉化は機械的なラップ仕上げで
極めて容易に実行可能である。
【００２９】
【実施例】実施例１：ＳｉＣの場合 単結晶ＳｉＣからなるドナースライス片を使用する場
合、ドナースライス片は好ましくは多結晶ＳｉＣからな
る支持体上に貼り合わされる。この処理操作は直接ボン
ディング、或いは貼り合わせ面に例えば酸化シリコン
（SiO２）からなる中間層を設けて行う接合処理により
実行することができる。
【００３０】極性に関しては、例えば単結晶ＳｉＣはそ
のＳｉ（シリコン）面で支持体に結合し、これに対して
該単結晶のＣ（炭素）面はそこから薄層が連続的に分離
される露出面であり、但しこれは逆の場合もあり得る。
このことから、極性の問題はＧａＮやＡｌＮのような六
方晶構造をもつ全ての材料に生じることが判る。
【００３１】この露出面に対しては、初期研磨工程並び
に継続する二つの分離工程の間の中間研磨工程を実行す
ることが好ましい。
【００３２】ドナースライス片と機械的支持体の単結晶
ＳｉＣの膨張係数は共にほぼ４．５×１０−６／Ｋであ
るので、これらからなる組立体はなんらダメージを受け
ることなく薄層移し替えのためのスマートカット処理に
付随する全ての再利用、化学研磨、被着、熱処理の各工
程に付すことができる。
【００３３】一つの変形形態によれば機械的支持体はシ
リコン製である。この場合、熱に関する観点からの支持
体とドナースライス片との間の適合性は低いと思われる
が、特に処理中の組立体の到達温度の上限を規制し、更
に特別には分離した薄層の支持体へのボンディグ処理に
伴う酸化膜の形成のために該酸化膜を熱酸化によらずに
被着によって形成すれば、支持体とドナースライス片と
の間の熱に関する適合性は好適な範囲内に維持すること
が可能である。
【００３４】本実施例において、ドナースライス片と支
持体との組立体の製作プロセスは好ましくは以下の工程
を含むものである。
【００３５】・厚手の単結晶ＳｉＣドナーウエハの通常
の厚さよりも実質的に薄い厚さ、典型的には従来の１ｍ
ｍ程度に代えて約５００μｍ程度の厚さでスライス片を
インゴットから切り出す工程。
【００３６】・スライス片の一方の表面にだけ研磨処理
を実行する工程。
【００３７】・この研磨面を多結晶ＳｉＣ支持ウエハの
適切な平坦戸を有する面に密着させて両者をウエハボン
ディングにより結合する工程。この場合、支持ウエハは
典型的にはＣＶＤで析出した例えば２００〜３００μｍ
程度の厚さの厚膜である。また低品位の（従って安価
な）単結晶ＳｉＣや、ドナー層とは異なるポリタイプの
ＳｉＣ（例えば支持体には６Ｈ ＳｉＣ、ドナー層には
４Ｈ ＳｉＣ）も支持体に使用可能である。
【００３８】・次いでドナースライス片と支持ウエハと
の間に適切な結合力を得るために組立体を適切な加熱条
件下（例えば１１００℃で２時間）に曝す工程。この場
合、接触面の研磨の程度も上記加熱条件で適切なウエハ
ボンディングが達成されるように考慮しておく必要があ
る。かくして単層の厚い単結晶ＳｉＣ（ドナー層）と多
結晶ＳｉＣ（機械的支持体層）との組合せからなるドナ
ーウエハが得られる。変形例として、単に二枚の各素材
ウエハを重ねて溶着（典型的には２０００℃以上の温度
で）により一体に結合することも可能であるが、この方
法は一層過酷である。
【００３９】・以上のようにして得られたドナーウエハ
の単結晶ＳｉＣ自由表面を標準的な研磨度で研磨し、最
終的に加工硬化部の無い適切な表面粗度をもつ単結晶Ｓ
ｉＣ層を得る工程。
【００４０】このように、本実施例による方法では冒頭
に述べた厚手スライス片を使用した従来技術に比べて高
価な材料（単結晶ＳｉＣ）の損失が格段に少なくなり、
加えてウエハ製造ラインのかなり上流側の箇所でドナー
層と支持体層とを有するドナーウエハを製造することが
できるので、ドナーウエハから薄層を移す処理工程には
影響を与えずに済む利点がある。
【００４１】これにより達成される材料の節約は、Ｓｉ
Ｃインゴット（特にＨＴＣＶＤ（高温化学蒸着デポジシ
ョン）プロセスで得られる高純度の半絶縁ＳｉＣインゴ
ットの場合）や転移及びマイクロパイプなどの固有の結
晶欠陥の濃度が極めて低いＳｉＣインゴットの製造に要
する困難性及び／又は高価格を考慮すると極めて有益な
ことである。
【００４２】実施例２：ＧａＮの場合 ＧａＮドナーウエハを用いたスマートカット法において
実行される各工程では温度はＳｉＣの場合に比べて極め
て低いのが一般的である。従って、支持体とドナーウエ
ハの各材料の熱膨張係数の問題はさほど重要ではない。
これにより支持体材料の選定には一層の自由度がある。
【００４３】本実施例においては、約１００〜２００μ
ｍの厚さのＧａＮスライス片を例えば多結晶又は単結晶
ＳｉＣ製の機械的支持体にウエハボンディングで貼り合
わせている。ＳｉＣの場合と同様に、支持体側となるほ
うのＧａＮウエハ面の極性とそれとは逆極性となる反対
側のＧａＮウエハ自由表面の極性、即ち薄層が分離され
る側の面の極性は事前に定められている。
【００４４】この場合も、上記支持体層とＧａＮドナー
層との結合組立体は完全に一人前のウエハとなり、スマ
ートカット処理工程の複数回のサイクルでドナー層が完
全に又は殆ど完全に消費されるまで使用される。
【００４５】本発明の処理プロセスの全体流れの一例を
図１のａ〜ｅに模式的に示す。
【００４６】図１のａは、継続的に移される薄層を形成
するための半導体材料製のスライス片１０と支持ウエハ
２０とを示している。
【００４７】図１のｂにおいて、スライス片と支持ウエ
ハは前述の通りに組み合わされ、ドナー層１０と支持体
層２０を備えたドナーウエハ３０を形成している。
【００４８】図１のｃにおいては、ドナー層１０の重勇
表面から或る設定された深さ位置に脆弱層１２が形成さ
れている。この脆弱層１２は薄層１０１をドナー層の残
部厚さ部分１０２から仕切っている。
【００４９】図１のｄでは、ドナーウエハ１０の自由表
面（必要ならこの自由表面に予め酸化膜を形成する）と
受け側のベースウエハ４０の一方の表面（この表面にも
必要に応じて酸化膜を形成する）との間のウエハボンデ
ィングが実行されている。
【００５０】図１のｅでは、熱及び／又は機械的応力に
より脆弱層１２において分離が実行され、例えば電子工
学、光電子工学、或いは光学用途向けの基板となる目的
の組立体４０、１０１と、残余のドナーウエハ３０’と
を得ている。この残余のドナーウエハのドナー層１０は
実質的に前記残部厚さ部分１０２に対応し、もとのドナ
ー層の厚さに対してベースウエハ４０へ移された薄層１
０１の厚さ分だけ薄くなっている。
【００５１】特別な実施形態として、図１のａとｂに示
す工程はドナーウエハ加工機を前提にして実行しても良
く、これに対してそれ以降の各工程は、電子工学、光電
子工学、或いは光学用途向けの複合基板の加工機を前提
に実行される別工程としてもよい。
【００５２】本発明は、例えば窒化アルミニウム及び更
に一般的な半導体、特にラージギャップ単一金属系又は
多金属系窒化物、ダイヤモンドなど、前記以外の材料か
らなるドナー層を備えたものや、その他ドナー層用に超
高品質単結晶シリコンと支持体用に低品位単結晶又は多
結晶シリコンを用いたウエハの製造に利用できることは
述べるまでもない。
【００５３】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
半導体材料からなる厚手スライス片を準備し、この厚手
スライス片を支持体と貼り合わせて前記半導体材料のド
ナー層と支持体層とを備えたドナーウエハとしての機械
的に安定した組立体を形成するので、材料損失の少ない
ドナーウエハの製造が可能となり、従って例えば高価な
単結晶ＳｉＣなどの出発材料の一層有利な利用に寄与す
ることができ、さらに薄層の移し換えに際しては、ドナ
ーウエハ内に管理された深さで脆弱層を生成し、ドナー
ウエハのドナー層の自由表面側でドナーウエハをベース
ウエハに貼り合わせ、ドナーウエハの脆弱層における分
離を実行して半導体材料の薄層をドナーウエハからベー
スウエハに移し換え、これらの工程をドナーウエハの支
持体層を破断させることなく繰り返すので、ドナーウエ
ハのドナー層を極限まで有効に消費することができ、薄
層の移し替えの最中には薄層を支持体によって常に安定
に機械的に支持した状態を維持できるので、従来のよう
に移し換え途中における薄層の変形に起因する欠陥の発
生や余分な薄肉化処理の必要性が無く、これも高価な材
料の損失低減に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理プロセスの全体流れの一例を模式
的に示す工程図である。
【符号の説明】 １０：半導体スライス片（ドナー層） １２：脆弱層 ２０：支持体（支持体層） ３０：ドナーウエハ ４０：ベースウエハ １０１：薄層 １０２：ドナー層残部厚さ部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファブリス ルテートル フランス国、38000 グルノーブル、ケ・ ジョーンカーン 33 (72)発明者 ティボー モーリス フランス国、38000 グルノーブル、リ ュ・ビザーネ 65 Ｆターム(参考） 5F052 KB01

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ドナーウエハの半導体材料から継続的に
    薄層を受け側のベースウエハへ移し換える方法であっ
    て、 （ａ）半導体材料からなる厚手スライス片と支持体とを
    組み合わせ、前記半導体材料のドナー層と支持体層とを
    備えたドナーウエハを構成する機械的に安定した組立体
    を形成する工程と、 （ｂ）ドナーウエハ内に管理された深さで脆弱層を生成
    する工程と、 （ｃ）ドナーウエハのドナー層の自由表面側でドナーウ
    エハをベースウエハに貼り合わせる工程と、 （ｄ）ドナーウエハの脆弱層における分離を実行して半
    導体材料の薄層をドナーウエハからベースウエハに移し
    換える工程と、 （ｅ）ドナーウエハの支持体層を破断させることなく前
    記工程（ｂ）〜（ｄ）を繰り返す工程、とを備えたこと
    を特徴とする半導体薄層の移し換え方法。
  2. 【請求項２】 工程（ａ）を前記厚手スライス片の研磨
    面と支持体の研磨面との間のウエハボンディングにより
    実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 工程（ａ）を前記厚手スライス片の研磨
    面と支持体の研磨面との間の高温溶着により実行するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 工程（ｂ）を気体原子種の埋め込みによ
    り実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 工程（ｃ）をウエハボンディングにより
    実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 工程（ｄ）を応力の印加、特に熱応力及
    び／又は機械的応力の印加により実行することを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 工程（ａ）〜（ｄ）をドナー層の厚さ及
    び脆弱層の深さに応じて予め定められた最大回数だけ繰
    り返すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 半導体材料が単結晶半導体であり、支持
    体が同一半導体の低品位単結晶、同一半導体の多結晶
    体、及び同一半導体の異種ポリタイプからなる群から選
    ばれていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 半導体材料がシリコン、炭化珪素、及び
    ラージギャップ単一金属系又は多金属系窒化物からなる
    群から選ばれていることを特徴とする請求項８に記載の
    方法。
  10. 【請求項１０】 ドナー層の厚さを実質的に１００〜３
    ００μｍとすることを特徴とする請求項９に記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 支持体層の厚さを実質的に１００〜３
    ００μｍとすることを特徴とする請求項９又は１０に記
    載の方法。
  12. 【請求項１２】 半導体材料がラージギャップ単一金属
    系又は多金属系窒化物、特に窒化ガリウムであることを
    特徴とする請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 支持体層がシリコン、窒化ガリウム、
    炭化珪素、窒化アルミニウム、及びサファイアからなる
    群から選ばれた材料で作られた厚手層であることを特徴
    とする請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 ドナーウエハから継続的に半導体材料
    の薄層を受け側のベースウエハへ移し換える方法で使用
    するための前記ドナーウエハの製造方法であって、 （ｉ）前記半導体材料の厚手スライス片を製造する工程
    と、 （ii）前記厚手スライス片を支持体とを貼り合わせて、
    前記半導体材料のドナー層と支持体層とを備えたドナー
    ウエハを形成する工程、とを備えたことを特徴とするド
    ナーウエハの製造方法。
  15. 【請求項１５】 厚手スライス片をインゴットの鋸刃に
    よる切断で製造することを特徴とする請求項１４に記載
    の方法。
  16. 【請求項１６】 厚手スライス片を単結晶シード層上へ
    の厚膜エピタキシーで製造することを特徴とする請求項
    １４に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記シード層を除去する工程を含むこ
    とを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記工程（ii）に先立ち、 （i'）厚手スライス片を、その支持体と接する側となる
    表面についてのみ研磨する工程、を更に含むことを特徴
    とする請求項１４に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記工程（ii）に先立ち、 （i"）厚手スライス片と支持体とを、それぞれの互いに
    接する側となる表面について予め定められた厚さ精度ま
    で研磨する工程、を更に含み、 前記工程（ii）においては厚手スライス片と支持体との
    間のウエハボンディング又は溶着が果たされる温度及び
    時間で貼り合わせを実行することを特徴とする請求項１
    ４に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 半導体材料が単結晶半導体であり、支
    持体が同一半導体の低品位単結晶、同一半導体の多結晶
    体、及び同一半導体の異種ポリタイプからなる群から選
    ばれていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 半導体材料がシリコン、炭化珪素、及
    びラージギャップ単一金属系又は多金属系窒化物からな
    る群から選ばれていることを特徴とする請求項２０に記
    載の方法。
  22. 【請求項２２】 半導体材料がラージギャップ単一金属
    系又は多金属系窒化物、特に窒化ガリウムであることを
    特徴とする請求項１４に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 支持体層がシリコン、窒化ガリウム、
    炭化珪素、窒化アルミニウム、及びサファイアからなる
    群から選ばれた材料で作られた厚手層であることを特徴
    とする請求項２２に記載の方法。
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