JP2004343046A - Compliant substrate for heteroepitaxy, heteroepitaxial structure, and compliant-substrate fabricating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヘテロエピタキシのためのコンプライアント基板(compliant substrate)、ヘテロエピタキシャル構造、及びヘテロエピタキシのためのコンプライアント基板を製造する方法とに関する。 The present invention relates to a compliant substrate for heteroepitaxy, a heteroepitaxial structure, and a method of manufacturing a compliant substrate for heteroepitaxy.
コンプライアント基板とは、基板と異なる格子定数の材料のヘテロエピタキシャル成長に起因するひずみに対応するように設計されたタイプの基板である。 A compliant substrate is a type of substrate that is designed to accommodate strain due to heteroepitaxial growth of a material with a different lattice constant than the substrate.
国際公開第99/39377号パンフレットには、シリコンウェーハへの水素イオン注入により生成されている微小空洞(microcavities)の層をウェーハの深さの非常に浅いところに持つシリコンウェーハからなるコンプライアント基板が記載されている。注入された領域の上に形成された薄いシリコン層が、その上にヘテロエピタキシャル層を堆積可能なコンプライアント層として働く。 WO 99/39377 discloses a compliant substrate consisting of a silicon wafer having a layer of microcavities generated by hydrogen ion implantation into the silicon wafer at a very shallow depth of the wafer. Has been described. A thin silicon layer formed over the implanted region serves as a compliant layer upon which a heteroepitaxial layer can be deposited.
国際公開第99/39377号パンフレットは更に、SOI(silicon−on−insulator:絶縁体上シリコン)構造を用いSOI構造の上部のヘテロエピタキシにコンプライアンス効果をもたらす先行技術にも言及している。SOI基板の十分なコンプライアンスを達成するためには、高温での熱処理及び/又はSOI基板のSiO2層へのホウ素や燐光体の注入などの幾つかの更なる工程ステップが必要であるので、SOI構造のコンプライアント基板としての利用が推奨されていないことは明らかである。特に、熱処理はエピタキシャル層とは相容れないことが多いので、十分なコンプライアンスが提供できない。 WO 99/39377 further mentions the prior art which uses a silicon-on-insulator (SOI) structure to provide a compliance effect on the heteroepitaxy on top of the SOI structure. Since in order to achieve adequate compliance SOI substrate, it is necessary to some further process steps, such as injection of boron or phosphor of the heat treatment and / or SOI substrate SiO 2 layer at a high temperature, SOI Obviously, the use of the structure as a compliant substrate is not recommended. In particular, heat treatment is often incompatible with the epitaxial layer and cannot provide sufficient compliance.
上記のアプローチは両方とも、応力の小さい高品質のヘテロエピタキシャル層を個々の基板に生産するに十分なコンプライアンスを提供できない。 Neither of the above approaches can provide sufficient compliance to produce low stress, high quality heteroepitaxial layers on individual substrates.
従って本発明の目的は、欠陥率をかなり抑え高再生率かつ高効率でヘテロエピタキシャル層をコンプライアント基板の上に乗せることを可能にするコンプライアント基板とヘテロエピタキシャル構造とコンプライアント基板を提供する方法とを提供することである。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a compliant substrate, a heteroepitaxial structure and a method for providing a compliant substrate that allows a heteroepitaxial layer to be placed on a compliant substrate with a high defect rate with a significantly reduced defect rate. And to provide.
上記目的はヘテロエピタキシのためのコンプライアント基板により解決され、このコンプライアント基板は、キャリア基板と、埋込層と、単結晶の最上層とを含み、埋込層はキャリア基板と最上層との間にあり、埋込層と最上層との間の界面での又はその近傍の領域、及び/又は、最上層の領域が脆弱化されている。 The above object is solved by a compliant substrate for heteroepitaxy, wherein the compliant substrate includes a carrier substrate, a buried layer, and a single crystal top layer, wherein the buried layer is formed between the carrier substrate and the top layer. In between, the region at or near the interface between the buried layer and the top layer and / or the region of the top layer is weakened.
本発明の基板は、前記界面での又はその近くの脆弱化された領域により、最上層と埋込層との間に非常に良好なすべり性と、その間に埋込層によるキャリア基板からの良好な分離性とを与える。これにより、コンプライアント基板上でのエピタキシャル層の応力の低い成長が高効率で可能になる。本発明の基板は、最上層の上部に比較的厚く、しかも緩和(リラクセーション化)されたヘテロエピタキシャル層を備えたヘテロエピタキシャル構造の生産を可能にする。 The substrate of the present invention has a very good slip between the top layer and the buried layer due to the weakened area at or near said interface, and a good gap from the carrier substrate by the buried layer in between. And excellent separability. This allows highly efficient growth of the epitaxial layer on the compliant substrate with low stress. The substrate of the present invention allows for the production of a heteroepitaxial structure with a relatively thick and relaxed (relaxed) heteroepitaxial layer on top of the top layer.
先行技術とは対照的に、本発明のコンプライアント基板は新しい特性の応力適合を提供する。特に、脆弱化された層が非常に高いコンプライアンス効果をもたらすことができるよう、埋込層と最上層との間の界面での又はその近傍の領域は非常に脆弱化され得ることが分かった。 In contrast to the prior art, the compliant substrate of the present invention offers a new property of stress matching. In particular, it has been found that the area at or near the interface between the buried layer and the top layer can be very weakened so that the weakened layer can provide a very high compliance effect.
上記効果は、最上層の領域を脆弱化するステップにより更に達成されたり改善されたりする。この脆弱化領域はコンプライアント基板の上部の非常に近くに設けられることができ、これによってコンプライアント基板の上部のヘテロエピタキシャル層の品質によりよい効果を与えることが可能になる。界面での又はその近傍の脆弱化領域に加えて最上層の脆弱化領域も作用する場合に、コンプライアント基板上でヘテロエピタキシャル層のほぼ完全な成長が達成できる。 The above effect is further achieved or improved by weakening the top layer region. This weakened region can be provided very close to the top of the compliant substrate, which can have a better effect on the quality of the heteroepitaxial layer on top of the compliant substrate. Nearly complete growth of a heteroepitaxial layer on a compliant substrate can be achieved when the uppermost weakened region acts in addition to the weakened region at or near the interface.
本発明の一実施形態によれば、脆弱化領域は注入された種(species)を含んでいる。これらの種は、簡単な方法で、埋込層と最上層との間に良好なすべり特性を与える損傷や微小空洞を当該領域にもたらすことができる。種は特に界面での又はその近傍の領域で十分にゲッターで除かれ、かかる種を含む領域を非常に薄くすることができ、その結果としてコンプライアント基板と、この基板の上部のヘテロエピタキシャル層との間のコンプライアンス効果を向上させることができる。 According to one embodiment of the invention, the weakened region includes implanted species. These species can cause damage and micro-cavities in the area in a simple manner that give good sliding properties between the buried layer and the top layer. The species are sufficiently gettered, especially at or near the interface, and the region containing such species can be made very thin, so that the compliant substrate and the heteroepitaxial layer on top of this substrate Can improve the compliance effect.
本発明の好ましい実施の形態では、注入された種が水素又は希ガスを含むグループから選択される。希ガスは元素の周期表の第8主族元素の元素であり、例えばヘリウムを含む。これらの種は高効率かつ高精度で注入可能であり、よって埋込層と最上層との間の界面での又はその近傍の損傷及び/又は最上層の損傷の深さ及び量を予め決定することが可能となる。 In a preferred embodiment of the invention, the implanted species is selected from the group comprising hydrogen or a noble gas. The rare gas is an element of the eighth main group element of the periodic table of the elements, and includes, for example, helium. These species can be implanted with high efficiency and precision, thus predetermining the depth and amount of damage at and / or near the interface between the buried layer and the top layer and / or damage to the top layer. It becomes possible.
本発明の望ましい実施の形態によれば、埋込層はアモルファス及び/又は多孔質の層であり、かかる層は埋込層と最上層との間の粘着力を低下させ、結果としてその間のすべり性を高める。 According to a preferred embodiment of the present invention, the buried layer is an amorphous and / or porous layer, which reduces the adhesion between the buried layer and the top layer, resulting in a slippage between them. Enhance the nature.
本発明の変形態様として、埋込層は二酸化ケイ素を含むものがある。この材料は、キャリア基板上に効率的に設けられることができ、更に、例えばシリコンを含む最上層に対する良好な分離特性として設けられることができる。 In a variant of the invention, the buried layer comprises silicon dioxide. This material can be efficiently provided on the carrier substrate, and can also be provided with good isolation properties for the top layer, including for example silicon.
任意であるが、最上層は約20nm未満の厚さを持つ。この薄い層は、最上層の上部でのヘテロエピタキシャル層の緩和された成長に特に適している。 Optionally, the top layer has a thickness of less than about 20 nm. This thin layer is particularly suitable for relaxed growth of a heteroepitaxial layer on top of the top layer.
本発明の課題は、更に、ヘテロエピタキシャル構造により解決される。このヘテロエピタキシャル構造は、請求項1乃至6のうち少なくとも1つのコンプライアント基板と、最上層の上部の第2の単結晶のエピタキシャル層とを備え、第2の層の格子定数が最上層及び/又は最上層の領域の格子定数と異なる。 The object of the invention is further solved by a heteroepitaxial structure. The heteroepitaxial structure includes at least one compliant substrate according to any one of claims 1 to 6, and a second single crystal epitaxial layer on the uppermost layer, wherein the second layer has a lattice constant of the uppermost layer and / or Or, it is different from the lattice constant of the region of the uppermost layer.
ヘテロエピタキシャル構造は最上層の上に均一で小さい応力のエピタキシャル層を提供するものであり、ヘテロエピタキシャル層は最上層に対し比較的厚くされる。第3の層と最上層との間の脆弱化領域により、埋込層と最上層との間の界面に良好なすべり性がもたらされ、第2のエピタキシャル層を殆ど欠陥無く成長させることができる。これにより、ヘテロエピタキシャル構造が非常に良好な電子特性を備えることになり、当該構造は比較的簡単でしかも効率的な方法で生産できる。 The heteroepitaxial structure provides a uniform, low stress epitaxial layer over the top layer, wherein the heteroepitaxial layer is relatively thick relative to the top layer. The weakened region between the third layer and the top layer provides good slippage at the interface between the buried layer and the top layer, allowing the second epitaxial layer to grow with almost no defects. it can. This results in the heteroepitaxial structure having very good electronic properties, which can be produced in a relatively simple and efficient manner.
更に、本発明の目的は、ヘテロエピタキシのためのコンプライアント基板を製造する方法により達成され、この方法は、キャリア基板と単結晶の最上層との間に埋込層を持つ基本構造を製造するステップと、埋込層と最上層との間の界面での又はその近傍の領域、及び/又は、最上層の領域を脆弱化するステップとを含む。 Furthermore, the object of the present invention is achieved by a method for producing a compliant substrate for heteroepitaxy, which produces a basic structure having a buried layer between a carrier substrate and a single crystal top layer. And weakening the region at or near the interface between the buried layer and the top layer and / or the region of the top layer.
本発明の方法により、埋込層と最上層との間の界面に又はその近傍に及び/又は最上層の脆弱化領域に良好なすべり性を提供可能なコンプライアント基板が生産可能であり、結果として最上層の上にヘテロエピタキシャル層が小さい応力で成長することになる。本方法は次の利点を有する。すなわち、キャリア基板と埋込層と単結晶の最上層とを有する単純な構造が使用可能で、容易な脆弱化ステップが続き、結果として、ヘテロエピタキシャルに利用するための高品質のコンプライアント基板を高生産率で製造することかできるのである。 By the method of the present invention, it is possible to produce a compliant substrate capable of providing a good slip property at or near the interface between the buried layer and the top layer and / or in the weakened region of the top layer, and as a result As a result, the heteroepitaxial layer grows on the uppermost layer with a small stress. The method has the following advantages. That is, a simple structure having a carrier substrate, a buried layer and a single crystal top layer can be used, followed by an easy weakening step, resulting in a high quality compliant substrate for heteroepitaxial use. It can be manufactured at high production rates.
特定の実施の形態によれば、脆弱化ステップが埋込層と最上層との間の界面に又はその近くに、及び/又は、最上層の領域に種を注入するステップを含む。この方法では、上記の領域(単数又は複数)は非常に正確に効率よく脆弱化することができる。特に、微小空洞が予め画成可能な方法で上記ステップにより生成されることができ、特に良好に脆弱化の効果がもたらされる。この方法の非常に良好な効果として、特に、埋込層と最上層との間の界面の近くの領域に注入された種は上記界面の又はその近傍の比較的薄い領域でゲッターにより除かれ、結果として、製造されるコンプライアント基板のコンプライアンスが改善される。 According to certain embodiments, the weakening step includes implanting a seed at or near an interface between the buried layer and the top layer and / or in a region of the top layer. In this way, the area (s) can be weakened very accurately and efficiently. In particular, microcavities can be created by the above steps in a predefinable manner, which results in a particularly good weakening effect. A very good effect of this method is that, in particular, species implanted in the area near the interface between the buried layer and the top layer are gettered out in a relatively thin area at or near said interface, As a result, the compliance of the manufactured compliant substrate is improved.
本発明の更なる好ましい実施形態では、上記注入された種の最大濃度が埋込層と最上層との間の界面に又はその近傍に実質的にあるよう、上記注入ステップで注入された上記種のエネルギー及び/又は深さが調整される。この方法により、特に埋込層と最上層との間の界面が弱められ、結果として、埋込層と最上層との間のすべり効果が高められる。 In a further preferred embodiment of the present invention, the implanted species in the implanting step is such that a maximum concentration of the implanted species is substantially at or near an interface between the buried layer and the top layer. Energy and / or depth is adjusted. In this way, in particular, the interface between the buried layer and the top layer is weakened, and consequently the sliding effect between the buried layer and the top layer is enhanced.
本発明の特定の実施の形態では、上記注入された種のドーズ量が約3×1016cm−2である。かかるドーズ量は良好に脆弱化を行う効果を備えながらも注入構造のふくれを防止する。 In a specific embodiment of the invention, the dose of the implanted species is about 3 × 10 16 cm −2 . Such a dose prevents swelling of the implanted structure while having the effect of favorably weakening.
本発明の変形態様として、注入ステップが厚い最上層を貫通して行われ、上記方法が最上層を薄くするステップを更に含む。厚い最上層を貫通して注入を行うステップは、注入ステップで特に埋込層と最上層との間の界面が種を供給されるよう、規定された領域内に対象が設定されてもよい。注入ステップの後に行われる薄くするステップにより、埋込層上でより良好に滑ることのできる薄い最上層がもたらされ、結果として、最上層とヘテロエピタキシャル層との間の格子不整合がより良好に吸収される。 As a variant of the invention, the implantation step is performed through the thick top layer, and the method further comprises the step of thinning the top layer. The step of implanting through the thick top layer may be targeted within a defined area so that the implantation step is particularly seeded at the interface between the buried layer and the top layer. The thinning step performed after the implantation step results in a thin top layer that can slide better on the buried layer, resulting in better lattice mismatch between the top layer and the heteroepitaxial layer. Is absorbed by
薄くするステップが上記最上層の酸化及び/又はエッチングを含むことが有効である。この方法により、埋込層と最上層との間の界面での又はその近傍の脆弱化領域への影響が小さな状態で、最上層の厚みを薄くすることができる。 Advantageously, the step of thinning comprises oxidation and / or etching of said top layer. By this method, the thickness of the uppermost layer can be reduced with little effect on the weakened region at or near the interface between the buried layer and the uppermost layer.
望ましくは、上記脆弱化ステップに先立ち、少なくとも1つの補助の層が最上層に設けられる。このことにより、最上層の厚みが少なくても埋込層と最上層との間の界面での又はその近傍の領域を精密に脆弱化するステップが達成できる。補助の層には、最上層から容易に除去できるよう選択できるという利点がある。 Preferably, prior to said weakening step, at least one auxiliary layer is provided on the top layer. This achieves the step of precisely weakening the region at or near the interface between the buried layer and the top layer, even if the thickness of the top layer is small. The auxiliary layer has the advantage that it can be selected for easy removal from the top layer.
本発明の特定の実施の形態によれば、補助の層を設けるステップが二酸化ケイ素層を堆積するステップを含む。二酸化ケイ素層は容易に最上層へともたらされることが可能で且つ容易に除去されることも可能である。特にこの層を貫通して注入を行うステップは容易に行われ、埋込層と最上層との間の界面での又はその近傍の領域を精密に脆弱化するステップが可能とされる。 According to a particular embodiment of the invention, providing the auxiliary layer comprises depositing a silicon dioxide layer. The silicon dioxide layer can be easily brought to the top layer and can be easily removed. In particular, the step of implanting through this layer is facilitated, allowing a step of precisely weakening the region at or near the interface between the buried layer and the top layer.
上記基本構造を製造する上記ステップが絶縁体上シリコン構造を製造するステップを含んでもよい。この構造にはシリコンと絶縁体層との間に界面があり、この界面は、絶縁体上にシリコン構造を基礎としてコンプライアント基板が非常に効率的な方法で製造できるよう、例えば注入ステップにより容易に弱められうる。 The step of fabricating the basic structure may include fabricating a silicon-on-insulator structure. This structure has an interface between the silicon and the insulator layer, which interface can be easily fabricated, for example by an implantation step, so that a compliant substrate based on the silicon structure can be produced on the insulator in a very efficient manner. Can be weakened.
本発明の有利な実施形態では、本方法は最上層に第2の単結晶のエピタキシャル層を設けるステップを更に含むもので、堆積された第2の層の格子定数が最上層の格子定数とは異なり、結果としてヘテロエピタキシャル構造がもたらされる。かかるヘテロエピタキシャル構造は、最上層の上に殆ど欠陥の無い第2のエピタキシャル層を備えた状態で製造可能であり、第2の層は効率的で容易に再生される方法で相対的に大きい厚みを備えて生産可能である。 In an advantageous embodiment of the invention, the method further comprises the step of providing a second single-crystal epitaxial layer on the top layer, wherein the lattice constant of the deposited second layer is equal to the lattice constant of the top layer. Instead, the result is a heteroepitaxial structure. Such a heteroepitaxial structure can be manufactured with a second epitaxial layer having few defects on the top layer, the second layer having a relatively large thickness in an efficient and easily reproduced manner. Can be produced.
また、埋込層と最上層との間の界面での又はその近傍の領域、及び/又は、最上層の領域への上記脆弱化ステップの後に、最上層に第2の単結晶のエピタキシャル層が設けられることが更に有効である。この工程の順序を用いることで、第2の単結晶のエピタキシャル層は殆ど欠陥なく形成され、結果として、高品質のヘテロエピタキシャル構造がもたらされる。 Also, after the weakening step at or near the interface between the buried layer and the top layer and / or to the top layer region, a second single crystal epitaxial layer is formed on the top layer. It is more effective to be provided. Using this sequence of steps, the second single crystal epitaxial layer is formed with almost no defects, resulting in a high quality heteroepitaxial structure.
本発明の更なる実施の形態では、上記方法がヘテロエピタキシャル構造をアニール処理するステップを更に含む。これにより、第2の結晶のエピタキシャル層はコンプライアント基板の上で良好に緩和される。 In a further embodiment of the invention, the method further comprises annealing the heteroepitaxial structure. Thereby, the epitaxial layer of the second crystal is favorably relaxed on the compliant substrate.
本発明の好ましい実施の形態が、図面の図に示されており、以下に説明される。 Preferred embodiments of the present invention are shown in the figures of the drawings and are described below.
図1は、本発明の実施の形態に係るコンプライアント基板1の側面図を概略的に示す。コンプライアント基板1にはキャリア基板2があり、このキャリア基板2は、例えばシリコンからなり、数マイクロメートル〜数百マイクロメートルの厚さがある。シリコンの代わりに、当該分野で既知の他の任意の材料がキャリア基板材料として使用されてもよい。
FIG. 1 schematically shows a side view of a compliant substrate 1 according to an embodiment of the present invention. The compliant substrate 1 includes a
キャリア基板2は埋込層3で覆われている。望ましくは、埋込層3は、絶縁体層などのアモルファス及び/又は多孔質の層である。図示の実施の形態では、埋込層3は、二酸化ケイ素からなり、およそ数十ナノメートル〜数百ナノメートルの厚さがある。本発明の図示しない更なる実施の形態では、埋込層3は、SiO2に加えて又はその代わりに、Si3N4、Al2O3、HFO2若しくはSrTiO3、又は、これらの材料のうち少なくとも2種類の組み合わせからなっていてもよい。
The
埋込層3の上には、単結晶の最上層4がある。図1では、単結晶の最上層4は薄いシリコンの層である。本発明の他の図示しない例では、最上層4は、シリコンに加えて又はその代わりに、GeSiや、サファイアや、GaAsやInPやGaNのようなAIIIBV‐材料や、上記の材料のうち少なくとも2種類の組み合わせなどの、別の材料からなっていてもよい。望ましくは、シリコン層4は厚みがおよそ数十ナノメートル以下の超薄型の層である。図1を参照すると、シリコン層4の厚みは20nm未満である。シリコンの代わりに、埋込層3の材料とは異なる他の任意の材料が単結晶の最上層4として用いられてよい。
Above the buried
最上層4と埋込層3との間には界面6がある。界面6での領域5又はその近傍の領域5では、材料が脆弱化されている。図1に一点鎖線同士の間の領域13で示されているように、領域5に加えて又はその代わりに領域13が、上記領域に種を注入されることで脆弱化されてもよい。
There is an
図示の実施の形態においては、脆弱化された領域5には、好ましくは、当該領域5に含まれる注入された種(図示せず)により生成された損傷又は微小空洞の層を含む。注入された種は水素からなるものでもよいしヘリウムなどの希ガスからなるものでもよい。 In the illustrated embodiment, the weakened region 5 preferably includes a layer of damage or microcavities created by implanted species (not shown) contained in the region 5. The implanted species may be composed of hydrogen or a rare gas such as helium.
明確には示していないが、領域5及び/又は領域13は、この領域(又はこれらの領域)の安定性に影響を及ぼすに適した利用可能な種類の方法ならば、どのような方法で脆弱化されてもよい。 Although not explicitly shown, region 5 and / or region 13 may be vulnerable in any available manner suitable to affect the stability of this region (or these regions). May be used.
最上層4は、当該最上層4と埋込層4との異なる材料特性のために、加えて、最上層4と埋込層3との間のすべり効果を高める脆弱化領域5のために、埋込層3上ですべり又は摺動を起こすことができる。
The
図2は、本発明の実施の形態に係るヘテロエピタキシャル構造7の側面図を概略的に示す。ヘテロエピタキシャル構造7は、図1のコンプライアント基板1のようなコンプライアント基板1を含んでいる。図1に関して詳細に述べたように、コンプライアント基板1には、キャリア基板2と、埋込層3と、単結晶の最上層4とがあり、最上層4と埋込層3との間には埋込層3と最上層4との間の界面6での又はその近傍の脆弱化領域5を備える。これらの層や領域の特徴は図1を参照して説明したものと同様である。
FIG. 2 schematically shows a side view of the
図2では、最上層4の上部に第2の単結晶のエピタキシャル層8がある。第2の単結晶のエピタキシャル層8は最上層4の格子定数とは異なる格子定数を持つ。例えば、第2の層8は、ゲルマニウム濃度がおよそ20%から60%のGeSi層などのGeSi層であってもよいし、GaAsやInPやGaNのようなAIIIBV半導体層であってもよい。第2の層8の厚みは数百ナノメートルでよい。
In FIG. 2, a second single-crystal epitaxial layer 8 is provided above the
図3〜図5は、本発明の方法の第1の実施の形態による当該発明の方法の典型的な処理の流れを概略的に示す。図3に示される第1のステップによれば、絶縁体上シリコン構造10すなわちSOI構造が製造される。絶縁体上シリコン構造10の製造は、例えばSIMOXによりなされてもSmart Cut(商標)技術によりなされてもよく、その結果、例えばシリコンのキャリア基板2で構成される基板がもたらされ、キャリア基板2は、上部にシリコンの単結晶の最上層4を持つ二酸化ケイ素からなる埋込層3により覆われる。図1に示されるように、最上層4と埋込層3とはその間に界面6を形成する。
3 to 5 schematically show a typical process flow of the method of the present invention according to the first embodiment of the method of the present invention. According to the first step shown in FIG. 3, a silicon-on-
図4は、二酸化ケイ素の層などの補助の層9が最上層4上に堆積される更なるステップの後の図3の絶縁体上シリコン構造を示す。補助の層9として、二酸化ケイ素の代わりに、容易に堆積可能でその後に最上層4から除去可能な当該分野で既知の他の任意の材料が用いられてもよい。
FIG. 4 shows the silicon-on-insulator structure of FIG. 3 after a further step in which an auxiliary layer 9, such as a layer of silicon dioxide, is deposited on the
図5は本発明の方法の更なるステップ中の図4の構造を示する。このステップでは、加速された水素イオンなどの種11が、補助の層9及び最上層4を通って、最上層4と埋込層3との間の界面6での又はその近傍の領域5へと注入される。領域5に損傷又は微小空洞の層を形成可能な種11は、領域5の脆弱化をもたらす。
FIG. 5 shows the structure of FIG. 4 during a further step of the method of the invention. In this step,
前記ステップでは、注入された種の最高値、すなわちピークが最上層4と埋込層3との間の界面にある又はその近傍にあるよう、注入エネルギー及び/又は注入深さが調整される。
In said step, the implantation energy and / or the implantation depth is adjusted so that the highest value of the implanted species, ie the peak, is at or near the interface between the
例えば後の熱処理中に、注入された表面にふくれが発生しないよう、注入ドーズが約3×1016個のH+原子/cm2以下の範囲にあることが望ましい。 For example, it is desirable that the implantation dose be in the range of about 3 × 10 16 H + atoms / cm 2 or less so that the implanted surface does not bulge during the subsequent heat treatment.
注入は注入される構造の熱処理と一緒に、例えば、約300℃〜約1100℃の温度でほぼ1時間に渡りなされてもよい。 Implantation may be performed along with heat treatment of the implanted structure, for example, at a temperature of about 300C to about 1100C for approximately one hour.
図6〜図8は本発明の方法の第2の実施の形態の典型的な処理の流れを概略的に示す。 6 to 8 schematically show a typical processing flow of the second embodiment of the method of the present invention.
図6は、第1のステップで製造された絶縁体上シリコン構造10aの側面図を概略的に示す。絶縁体上シリコン構造の製造は、例えばSIMOXによりなされてもSmart Cut(商標)技術によりなされてもよく、その結果、厚さが約500nmの厚いシリコン単結晶の最上層4aを上部に持つ二酸化ケイ素の埋込層3により覆われた、シリコン基板などのキャリア基板2からなる構造がもたらされる。好ましくは、厚い単結晶の最上層4にはおよそ数百ナノメートルの厚みがある。最上層4aと埋込層3との間には界面6が形成されている。
FIG. 6 schematically shows a side view of the silicon-on-
図7は、注入ステップ中の図6の絶縁体上シリコン構造10aを示し、このステップでは、種11は厚い最上層4aを通って厚い最上層4aと埋込層3との間の界面6での又はその近傍の比較的薄い領域5へと注入される。注入された種11は、例えば、約64×10−19J(40keV)のエネルギーで加速され約3×1016個のH+/cm2のドーズを持つ水素イオンである。注入された種11は前記薄い領域に集中して前記領域5に損傷又は微小空洞を生成させ、結果として領域5の材料を脆弱化する。
FIG. 7 shows the silicon-on-
領域5、特に最上層4aと埋込層3との間の界面6は、注入された種11をゲッターで除くために用いられる。従って、傷つけられ注入された部分は領域5の薄い厚さ全体にわたり集中しており、このことは、結果として生じるコンプライアント基板のコンプライアンスを改善する。
The region 5, in particular the
図8は、薄くするステップの後の図7の構造を示している。薄くするステップでは、厚い最上層4aは数十ナノメートルまで薄くされる。例えば、図7の厚い最上層4aは酸化可能であり、厚い最上層4aの酸化した部分は薄くするステップの間のエッチングステップで除去可能である。本発明の別の変形態様では、厚い最上層4aは、化学的機械的研磨を用いて薄くされてもよいし、研磨方法とエッチング方法との組み合わせを用いて薄くされてもよい。
FIG. 8 shows the structure of FIG. 7 after the thinning step. In the thinning step, the thick
図5や図8の構造が見える図9を参照する。第2の単結晶のエピタキシャル層8が成長して、その結果、図2の構造7のようなヘテロエピタキシャル構造7がもたらされる。第2の層8の材料は最上層4や4aの格子定数と異なる格子定数を持つ。例えば、第2の層、例えばGe濃度が約20〜60%のGeSi層は、GeSi層であってもよいし、AIIIBV半導体層であってもよい。最上層4及び4aと埋込層3との間で、これらの層同士の間の界面6でのすべり効果が高まったために、第2の層8は最上層4及び4a上に小さい応力でエピタキシャル成長することができ、結果として第2のエピタキシャル層8は最上層4及び4a上に殆ど欠陥無く成長する。このようにして、第2の層8は高い品質で厚さ数百ナノメートルまで成長できる。
Reference is made to FIG. 9 where the structure of FIGS. 5 and 8 is visible. A second single crystal epitaxial layer 8 is grown, resulting in a
図9の矢印12で示されるように、ヘテロエピタキシャル構造7は第2の単結晶の層8の成長後に熱的に処理され、結果として第2の層8は非常に良好に緩和される。
As indicated by the
上記の例では、第2のエピタキシャル層8は領域5及び/又は領域13の注入後にコンプライアント基板1上で成長する。本発明の更なる実施の形態では、第2のエピタキシャル層8の堆積や成長は非注入基板の上で、例えば図3に示される構造10の上などで行われてもよく、これに第2のエピタキシャル層8を貫通して最上層4及び/又は界面6での又はその近傍の領域5への注入ステップが続く。この場合、注入は第2の層8の総合的な厚さを貫通して行われてもよいし第2の層8の成長中又は幾つかの成長ステップの間の中間ステップとして行われてもよい。
In the above example, the second epitaxial layer 8 grows on the compliant substrate 1 after the implantation of the regions 5 and / or 13. In a further embodiment of the invention, the deposition and growth of the second epitaxial layer 8 may be performed on a non-implanted substrate, such as on the
望ましくは、それぞれの構造は注入ステップ後にアニール処理される。 Preferably, each structure is annealed after the implantation step.
1 コンプライアント基板
2 キャリア基板
3 埋込層
4 単結晶の最上層
5 界面の又はその近傍の領域
6 界面
13 最上層の領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compliant board |
Claims (19)
キャリア基板(2)と、
埋込層(3)と、
単結晶の最上層(4)と
を備え、
前記埋込層(3)が前記キャリア基板(2)と前記最上層(4)との間にあり、前記埋込層(3)と前記最上層(4)との間の界面(6)での又はその近傍での領域(5)、及び/又は、前記最上層(4)の領域(13)が脆弱化されている、基板。 A compliant substrate (1) for heteroepitaxy,
A carrier substrate (2);
A buried layer (3);
A top layer of a single crystal (4),
The buried layer (3) is between the carrier substrate (2) and the top layer (4) and at an interface (6) between the buried layer (3) and the top layer (4). The substrate, wherein the region (5) at or near and / or the region (13) of the top layer (4) is weakened.
請求項1〜6のいずれか1項に記載のコンプライアント基板(1)と、
前記最上層(4)上に設けられた第2の単結晶のエピタキシャル層(8)と
を備え、
前記第2の層(8)の格子定数が上記最上層(4)の格子定数と異なる、ヘテロエピタキシャル構造。 A heteroepitaxial structure (7),
A compliant substrate (1) according to any one of claims 1 to 6,
A second single crystal epitaxial layer (8) provided on the uppermost layer (4),
A heteroepitaxial structure, wherein the lattice constant of the second layer (8) is different from the lattice constant of the uppermost layer (4).
キャリア基板(2)と単結晶の最上層(4)との間に埋込層(3)を有する基本構造を製造するステップと、
前記埋込層(3)と前記最上層(4)との間の界面(6)での又はその近傍の領域(5)、及び/又は、前記最上層(4)の領域(13)を脆弱化するステップと
を含む方法。 A method for producing a compliant substrate (1) for heteroepitaxy, comprising:
Manufacturing a basic structure having a buried layer (3) between a carrier substrate (2) and a single-crystal top layer (4);
A region (5) at or near the interface (6) between the buried layer (3) and the top layer (4) and / or a region (13) of the top layer (4) is fragile. The steps of:
前記堆積された第2の層(8)の格子定数が前記最上層(4)の格子定数とは異なり、結果としてヘテロエピタキシャル構造(7)がもたらされることを特徴とする請求項8〜16のいずれか1項に記載の方法。 Providing a second single crystal epitaxial layer (8) on the top layer (4);
17. The structure according to claim 8, wherein the lattice constant of the deposited second layer is different from that of the top layer, resulting in a heteroepitaxial structure. A method according to any one of the preceding claims.
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EP20030290072 EP1437764A1 (en) | 2003-01-10 | 2003-01-10 | A compliant substrate for a heteroepitaxy, a heteroepitaxial structure and a method for fabricating a compliant substrate |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005038995A (en) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Ricoh Co Ltd | Laminated substrate, semiconductor device, optical semiconductor device, light transmission system and photoelectron fusion device |
-
2004
- 2004-01-13 JP JP2004006055A patent/JP2004343046A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005038995A (en) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Ricoh Co Ltd | Laminated substrate, semiconductor device, optical semiconductor device, light transmission system and photoelectron fusion device |
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