转移有用层的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于将有用层转移到支撑基板上的方法。
【背景技术】
[0002]从现有技术已知图1所示的将有用层3转移到支撑基板4上的方法，该方法包括以下主要步骤:
[0003]-步骤a)中，以在脆化面2和第一基板I的表面之间形成有用层(3)的方式，通过在第一基板I中植入轻物质(light species)而形成脆化面2 ；
[0004]-步骤b)中，将所述支撑体4施加到所述第一基板I的表面上，以形成待断裂的组件5，所述组件具有两个暴露侧SI，S2 ;
[0005]-步骤c)中，对所述待断裂组件5进行热脆化处理；
[0006]-步骤d)中，沿着所述脆化面2在所述第一基板I中引发破裂波并且其自身维持传播。
[0007]在该方法过程中，植入的物质引起微腔的发生。热脆化处理的作用在于促进这些微腔的合并和对其加压。在单独热处理的作用下，或者通过额外的外部力，破裂波的引发和自维持传播能够使有用层3通过从脆化面2处的脱离而转移。
[0008]尤其是记载于文献W02005043615和W02005043616中名称为“Smart Cut?”的该方法，特别可用于制造绝缘体上硅基板。在该情况下，第一基板I和支撑体4由硅晶片形成，并且第一基板I和支撑体4中的一个或另一个经过表面氧化。
[0009]这些绝缘体上硅基板必须符合非常精确的规格。这尤其适用于有用层3的平均厚度和厚度均匀性。对于将在该有用层3中或之上形成的半导体装置的正确运行而言，要求符合这些规格。
[0010]在某些情况下，这些半导体装置的结构要求规定绝缘体上硅基板具有非常低平均厚度的有用层3 (例如小于50nm，或甚至小于1nm)，和在基板(其标准化直径通常为200mm、300mm或甚至对于下一代为450mm)表面上高度恒定的厚度均勾性。因此在晶片的整个表面上预期的厚度均勾性可以为至多1%，相当于通常为+/0.1nm?+/-1nm的变化最大值。
[0011]关于“Smart Cut”法，通常施加对有用层3进行修整(finishing)的补充步骤，例如进行蚀刻或表面光滑化热处理以试图实现期望的规格水平。
[0012]本发明的申请人已经观察到破裂步骤后在有用层3的厚度方向上存在变化，具有相当特异的曲线(profile)。事实上，这些厚度变化呈现为周期性图案的形式，其尺寸为纳米级，或者甚至为半纳米级，其波长为毫米级，或者甚至为厘米级。周期性图案可以在整个有用层上显现，或者仅在一部分上显现。因此该周期性图案沿着绝缘体上硅晶片的有用层的直径在厚度变化曲线(以埃计)上是可见的，所述晶片的直径为300mm，根据图2所示的现有技术的Smart Cut?法通过实线获得。
[0013]使用常规修整技术(蚀刻、牺牲氧化、热软化处理)难以校正该特定的厚度不均匀性曲线。因此，在应用修整步骤后该周期性图案导致有用层3的厚度不均匀性，当后者显著时，这使得不能达到所需的均匀性水平。
【发明内容】
[0014]本发明的一个目的在于提出将有用层转移到支撑基板上的方法，该有用层具有周期性厚度变化的图案，该厚度变化的尺寸得以减小。
[0015]本发明的申请人进行的研究已经发现，即该周期性图案的来源在于待破裂组件中的破裂波和声振动之间遭遇的相互作用。
[0016]更准确地说，本申请的发明人发现破裂波的引发和/或传播容易引起该组件振动。这些兰姆波振动在与基板尺寸相当的距离上无显著衰减地传播，速度大于自维持破裂波的速度。在待破裂组件的末端上他们被反射一次或多次，这有助于在破裂波的传播过程中维持所述组件中的这种声振动。关于本发明，发明人因而已经发现这些声振动对破裂波的调制是在所述方法的最后在有用层上观察到的周期性厚度变化图案的成因。
[0017]为了实现上述目的，本发明的主题提出了将有用层转移到支撑体上的方法，所述方法包括以下步骤:
[0018]-以在脆化面和第一基板的表面之间形成有用层的方式，通过在第一基板中植入轻物质而形成脆化面；
[0019]-将所述支撑体施加到所述第一基板的表面上，以形成待破裂组件，所述组件具有两个暴露侧；
[0020]-对所述待破裂组件进行热脆化处理；
[0021 ]-沿着所述脆化面在所述第一基板中引发破裂波并且其自身维持传播。
[0022]根据本发明，所述待破裂组件的所述暴露侧中的至少一侧在接触区上方与吸收元件紧密接触，所述吸收元件适于捕获和耗散在破裂波的引发和/或传播过程中发出的声振动。
[0023]由于发出的声振动中的至少一些被吸收元件吸收，这些声振动与破裂波之间的相互作用更少，并且有用层具有的厚度变化的周期性图案在尺寸上减少。
[0024]根据本发明的其他优点和非限制性特征如下所述，其可以单独或组合:
[0025]-声振动具有主频率，并且所述吸收元件被选择来捕获和耗散该主频率处的声振动；
[0026]-接触区在所述待破裂组件的所述侧的区间的一部分上方延伸；
[0027]-所述接触区位于所述待破裂组件的面向所述破裂波引发区的一侧上方；
[0028]-破裂波的引发在所述热脆化处理步骤的过程中获得；
[0029]-破裂波的引发通过在所述脆化面施加机械力而获得；
[0030]-在所述热处理步骤之后和在通过施加机械力进行破裂波引发步骤之前，将所述吸收元件安置来与所述待破裂组件的所述侧紧密接触；
[0031]-将第一吸收元件和第二吸收元件设置在所述待破裂组件的各一侧；
[0032]-所述待破裂组件的所述侧与所述吸收元件之间的紧密接触借助设置在所述待破裂组件和所述吸收元件之间的膜而获得；
[0033]-所述膜由粘合性材料形成；
[0034]-所述膜由具有小于5GPa的低杨氏模量的非粘合性材料形成；
[0035]-所述待破裂组件的所述侧与所述吸收元件之间的紧密接触通过在所述吸收元件上施加压力而获得；
[0036]-所述待破裂组件的所述侧和所述吸收元件具有小于0.5nm的表面粗糙度；所述待破裂组件的所述侧与所述吸收元件之间的紧密接触通过其直接组装而获得；
[0037]-所述吸收元件由具有大于0.01的高损耗因子的材料制成；
[0038]-所述吸收元件的厚度大于1mm。
【附图说明】
[0039]参照附图按照本发明的非限制性【具体实施方式】的描述会更好地理解本发明，其中:
[0040]-图1显示根据现有技术的将有用层转移到支撑体上的方法；
[0041]-图2显示现有技术(实线)和本发明的方法(虚线)的直径为300mm的绝缘体上硅晶片的厚度变化曲线(以埃计)。
[0042]-图3显示待评价的吸收元件的表征测试台；
[0043]-图4显示本发明的第一实施方式；
[0044]-图5显示本发明的第二实施方式；
[0045]-图6显示本发明的第三实施方式。
【具体实施方式】
[0046]为了简化下述描述，对于在所述方法或现有技术的方法的不同【具体实施方式】中相同的元件或执行相同功能的元件使用相同的标记。
[0047]如上所述，本发明申请人进行的研究已经发现，即通过现有技术的Smart Cut法转移的有用层3的厚度变化的周期性图案的来源在于待破裂组件中的破裂波的自维持传播和声振动之间遭遇的相互作用。根据破裂波穿过的材料的瞬时约束状态，破裂波事实上垂直地偏离其传播面。
[0048]术语“自维持破裂波”应理解为是指破裂一旦在引发区引发，无需施加额外的外部力即可自发地传播，并且在脆化面的整个范围上使得有用层完全从第一基板I脱离。
[0049]在热脆化处理的过程中，能量在脆化面中例如以那里发展出的微腔内的压力的形式被吸收。在引发破裂时，能量被释放，引起破裂前锋自发地传播，导致自维持破裂波的形成。
[0050]本申请的发明人由此发现，通过为待破裂组件装备压电传感器，声振动呈现为兰姆波的形式。兰姆波(Lamb wave)是由晶片的表面导引在材料的薄晶片中传播的机械波，几乎没有发减。
[0051]发明人还在其实验过程中观察到，这些波的特征性数量由获得破裂波的参数确定。因此，举例而言，当现有技术的层转移方法通过下述过程获得时:
[0052]-在由氧化娃晶片形成的第一基板I中植入氢物质，剂量为5X116物质/cm2;
[0053]-施加由硅晶片形成的支撑体4；
[0054]-在破裂波自发引发的过程中在400°C进行热脆化处理4小时。
[0055]测得的声振动主要是AO-模式兰姆波，主频率为2MHz。
[0056]在第二实例中，当将该热脆化处理替换为在350°C退火2小时并且通过在引发区施加外部机械力导致引发破裂，测得的声振动主要是AO-模式兰姆波，主频率为10kHz。
[0057]在任何情况下，基于现有技术的方法在本发明开发过程中进行的研究确定，在待破裂组件5中在破裂波的引发和/或自维持传播过程中发出声振动，并且这些声振动是有用层3的周期性厚度变化图案的起因。
[0058]因此本发明提出通过在破裂组件5 (包括设置在第I基板表面上的支撑体4)的至少一侧SI, S2上提供吸收元件6a, 6b来减少周期性厚度变化图案的尺寸，所述吸收元件6a, 6b适于捕获和耗散在破裂波的引发和/或自维持传播