專利名稱：具有確定熱膨脹系數(shù)的襯底的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于外延有用層的襯底，所述有用層由選自半導體材料的材料制成。
背景技術：
襯底與其支撐的有用層緊密結合，并且其可由此對有用層的結構具有重大影響，尤其是從許多方面按照第一方面，在與待生長的有用層的界面附近，外延襯底的晶體結構，特別是襯底在該位置具有的晶體本性和晶格參數(shù)，會極大地影響有用層的晶體結構。
在襯底上外延有用層的過程中特別用到這一方面，在該過程中，有用層的晶格參數(shù)與襯底的晶格參數(shù)相對準(in registration with)。
為了不在待生長的薄層中產(chǎn)生過量缺陷，外延襯底因此必須至少在表面上具有與有用層的組成材料接近的晶格參數(shù)。
按照第二方面，外延襯底的組成材料決不能在工作溫度下具有與有用層相差太大的熱膨脹系數(shù)。
術語“工作溫度”是指在相關工業(yè)過程中襯底/有用層的組裝件經(jīng)受的溫度，其特別包括環(huán)境溫度、有用層形成溫度和其它熱處理溫度。
襯底與有用層之間太大的膨脹系數(shù)差會在有用層中引發(fā)高內應變(拉伸或壓縮)，這容易降低所述層的結構質量。
因此必須選擇外延襯底的組成材料，以使該襯底在工作溫度下具有與待生長的有用層的材料接近的整體熱膨脹系數(shù)。
(晶體和熱膨脹)性能不能分開并且可能不能都符合預計用途。
因此，待生長的有用層的材料選擇極大地受限于塊體(bulk)襯底的組成材料的可能選擇。
此外，由此更加限制了待制造元件的應用，其性能極大地取決于它們制造在其中的有用層的材料和結構。
因此，可以選擇有用層的特定材料和特定結構以獲得特定帶隙和特定晶格參數(shù)，這在例如III-V合金領域中是非常合意的。
對選擇合適襯底問題的解決方法包括制造復合外延襯底，結合數(shù)層以形成結晶結構，這可以使所需晶格參數(shù)與待形成的有用層的界面匹配和/或限制塑性缺陷。
因此設計出多層結構并用作包含連續(xù)數(shù)層的變態(tài)(metamorphic)或緩沖結構。
然而，在熱處理過程中，如果這種復合襯底的各層在所述工作溫度具有不同熱膨脹系數(shù)，它們就會不同地膨脹并在將于其上形成的層中引發(fā)膨脹應變(并且還可能通過襯底的整體變形而引發(fā)應變松弛，襯底由此被偏轉)。
由此產(chǎn)生的主要困難是找到一種外延襯底，其結構使得待生長的有用外延層具有很廣的材料選擇范圍，其提供·與待生長的有用外延層的材料匹配的良好晶格；和·在所述工作溫度下與待形成的有用層的材料接近的熱膨脹系數(shù)。
當需要制造由III-V材料制成的元件(例如用于光電子領域，對其而言，光生伏打效應的水平是由III-V材料的能帶結構控制的)時，尤其必須獲得這種類型的襯底。
一般而言，現(xiàn)有技術中已知的襯底通常必須符合上述標準中的至少兩個。
對于外延襯底而言，適合實現(xiàn)在其表面上生長的薄層的某些材料和結構性能的可能選擇因此受到限制，甚至在某些情況下不存在。

發(fā)明內容
按照第一方面，本發(fā)明的目的是通過以下來改進現(xiàn)有狀況提出一種用于接收由選自晶體材料的材料制成的轉移層的復合支撐體，從而該組裝件構成外延襯底。該復合支撐體的特征在于，其具有與其主表面平行的縱向對稱面并且其包含·在指定溫度T具有第一熱膨脹系數(shù)并在對稱面的任一側橫向延伸的中心第一層；和·至少一對橫向層，每一對的層一個相對于另一個具有
-在復合支撐體中相對于對稱面基本對稱的排列；-在溫度T基本彼此相等的第二熱膨脹系數(shù)；和-基本彼此相等的厚度；并且特征在于，選擇構成復合支撐體的層的材料，以使復合支撐體在溫度T的整體熱膨脹系數(shù)接近轉移層的材料在溫度T的熱膨脹系數(shù)。
復合支撐體的其它特征是-選擇構成復合支撐體的層的材料，以使復合支撐體在數(shù)個溫度的整體熱膨脹系數(shù)接近轉移層的材料在這些溫度的熱膨脹系數(shù)。
-選擇用于支撐轉移層的復合支撐體上層的材料，以具有與轉移層的材料接近的晶格參數(shù)；且-其包括由SiC制成的中心層和各自選擇成由下列晶體或多晶材料的一種制成的一對層AlN、SiC、藍寶石、Si。
按照第二方面，本發(fā)明的目的是提出一種在該復合支撐體上形成層的過程，其特征在于包括·在除了復合支撐體之外的生長襯底上進行層的晶體生長；·將該層鍵合到復合支撐體上；以及·去除生長襯底。
在復合支撐體上形成層的過程的其它特征是-其進一步包括在該層中制造元件的步驟；-其進一步包括在已經(jīng)轉移的層上進行有用層的晶體生長；以及-其進一步包括在有用層中制造元件的步驟。
按照第三方面，本發(fā)明的目的是提出一種形成多個外延襯底的過程，包括在多個所述復合支撐體上形成多個層，其特征在于，其是使用包含生長襯底和在該生長襯底上的多層結構的晶片進行的，該多層結構包含多對層，各包括·待轉移層；·在待轉移層下方的中間層；并且特征在于，其包括從多層結構去除層的數(shù)個步驟，每一去除包括下列步驟·將原子種類注入中間層中，以在其中在注入深度附近產(chǎn)生弱區(qū)；
·將待轉移層鍵合到復合支撐體上；·將能量注入弱區(qū)，以便從多層結構分離待轉移層；·選擇性蝕刻剩余在待轉移的分離層上的中間層部分，由此制造外延襯底；以及·從多層結構去除材料直至到達另一待轉移層。
形成多個外延襯底的過程的其它特征如下-其進一步在多去除(multi-removal)結構上包括用于新的待轉移層的外延成核層；以及-其進一步包括在多個轉移層上的多個晶體生長步驟，以形成多個各自的有用層。
按照第四方面，本發(fā)明的目的是提供一種用于電子、光學或光電子領域的結構，其特征在于，其包括含有復合支撐體和由選自晶體材料的材料制成的轉移層的外延襯底。
該結構的其它特征是-轉移層由GaN制成；-復合支撐體是三層支撐體并包括·由SiC制成的中心層；和·一對各自由藍寶石制成的層；-轉移層包括電子元件；-該結構進一步包括通過在轉移層上晶體生長而形成的有用層；以及-有用層包括電子元件。


在閱讀下列優(yōu)選實施方法的詳細描述后，本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點會變得更明顯，這些優(yōu)選實施方法作為非限制性例子并參照附圖給出，其中-圖1顯示了按照本發(fā)明的第一復合支撐體，襯底在此以截面示意圖的形式顯示；-圖2顯示了按照本發(fā)明的第二復合支撐體，復合支撐體在此以截面示意圖的形式顯示；
-圖3顯示了穿過本發(fā)明的第一復合支撐體的厚度的應力分布；-圖4顯示了按照本發(fā)明的外延襯底；-圖5顯示了生長襯底，從其上去除薄層并轉移到本發(fā)明的復合支撐體上；以及-圖6顯示了各種材料的熱膨脹系數(shù)與晶格參數(shù)的函數(shù)關系圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的第一目的是制造一種復合支撐體(也就是，包含多個層的支撐體)，其在工作溫度下具有合適的、與其支撐的待轉移到其上的晶體層(也就是，將在該層中或在其上制造電子、光學或光電子元件)接近的熱膨脹系數(shù)。
本發(fā)明的第二主要目的是制造一種外延襯底，其包含支撐已經(jīng)轉移到其上的層的復合支撐體，該轉移層構成有用層的晶體生長支撐體。
本發(fā)明的第三主要目的是在選擇構成外延襯底的各種材料方面能夠獲得比現(xiàn)有技術更多的自由度，同時極大降低或甚至消除與出現(xiàn)明顯偏轉的風險有關的限制，而這在現(xiàn)有技術中是必須考慮的。
這樣可以從更大材料范圍中選擇襯底的組成材料，該選擇從根本上基于下列標準·表面晶格參數(shù)；和·襯底的整體熱膨脹系數(shù)，從而在表面上形成具有所需的結晶和熱膨脹性能的有用層。
本發(fā)明的第四目的是提出一種確定襯底的材料和結構的方法，從而可以分開考慮晶格參數(shù)的選擇問題與熱膨脹的問題，這樣可以進一步增加制造襯底的可行方法的數(shù)目，該襯底的性能與其上形成的有用層的所需性能接近。
第五目的是在本發(fā)明的外延襯底的表面上形成具有高質量晶體結構和受控彈性應力的特別薄的有用層。
如圖4中所示，本發(fā)明的外延襯底30具有晶片形式，其表面基本是平面。
本發(fā)明的外延襯底30包括-具有與其主表面平行的縱向對稱面的復合支撐體10；和
-在該復合支撐體10上的轉移層20。
本發(fā)明的復合支撐體10包括數(shù)層。
復合支撐體10的各個組成層通常各具有1微米至1000微米的量級的厚度，通常在100微米的量級。
圖1顯示了本發(fā)明的復合支撐體10，其用于解決外延襯底與待形成的有用層之間熱膨脹不同的問題，以及使用現(xiàn)有技術的襯底有時會遇到的偏轉問題。
該復合支撐體10具有縱向對稱幾何面100。
復合支撐體10包含·在特定溫度T具有第一熱膨脹系數(shù)并圍繞對稱面100基本對稱延伸的中心第一層1；和·一對橫向層2和2’，每對中的一層面向相同對中的另一層-在復合支撐體中相對于對稱面基本對稱的排列；-在溫度T基本相等的第二熱膨脹系數(shù)；和-基本相等的厚度。
該復合支撐體10在各層的構造上相對于同一對稱面100呈對稱狀，因為在平面100上方存在與平面100下方一樣多的層，并且任一對中的層具有彼此面向的基本相同的厚度。
構成層的材料在溫度T的熱膨脹系數(shù)在復合支撐體10中的分布也相對于平面100呈對稱，只要層2具有與層2’基本相同的熱膨脹系數(shù)。
因此，復合支撐體10的彎曲不能部分松弛與層之間的熱膨脹差有關的應變進而形成偏轉，只要層2’“補償”了層1和層2之間存在的熱膨脹不對稱。
在復合支撐體10的一種特定構造中，層2’沒有完全補償層1和層2之間存在的熱膨脹不對稱，從而在復合支撐體10中形成輕微偏轉，其與待轉移到其上的層的反向偏轉基本相當，由此，當轉移該層時，復合支撐體10/待轉移層組裝件具有趨向于0的偏轉。
在所有情況下，在層2’/層1界面和層1/層2界面處產(chǎn)生剪切應力(它們通過箭頭顯示在圖2中)。
為了保持上層2的結構質量，相鄰層之間的膨脹差不能太大，否則會由于產(chǎn)生塑性缺陷而松弛層1、2和2’中的一些界面應變。
然而，這些層1、2和2’(尤其是用于接收轉移層的層2)各自具有數(shù)微米或甚至數(shù)十微米的量級的典型厚度，并因此具有能夠將這些缺陷限定在其與中心層1的界面處的厚度。
圖3顯示了在溫度T下，復合支撐體10的厚度(繪制在y軸上)中的內應力(繪制在x軸上，并標作σ)分布的一個例子。
圖中用區(qū)域A1、A2和A2’分別顯示中心層1、上層2和下層2’中的應力。
在層中出現(xiàn)的內應力相應于構成該層的材料的自由膨脹應變，這些應力來自相鄰層的不同膨脹。
因此，圖4表明·A2與A2’基本相等；·A1分布在兩個基本相等的區(qū)域，各自位于對稱面100的一側。
因此，該圖證明，在層構造對稱的復合支撐體10中，應力相對于對稱面100對稱分布。
使用本發(fā)明的這種復合支撐體10結構，與現(xiàn)有技術的復合支撐體10(對其必須嚴格考慮存在于各種組成材料之間的各個膨脹)相比，增加了構成具有低偏轉的復合支撐體10的材料的可能選擇，因為“補償膨脹”方案解決了膨脹不同的問題。
圖2顯示了按照本發(fā)明由五層構成的復合支撐體10，中心主要層1具有熱膨脹系數(shù)α1(T)，兩對層2-2’和3-3’各具有各自的熱膨脹系數(shù)α2(T)和α3(T)，整個組裝件具有相對于對稱面100基本對稱的結構和層構造。
按照與參照圖1所述的三層復合支撐體10相同的方式，這種五層復合支撐體10相對于對稱面100呈現(xiàn)出熱膨脹對稱。
因此，該復合支撐體10具有與待轉移層匹配的膨脹系數(shù)并且按照本發(fā)明僅有輕微偏轉。
類似地，由五層以上構成并相對于對稱面100呈現(xiàn)這種熱膨脹對稱的復合支撐體10也是本發(fā)明的復合支撐體。
由于本發(fā)明的復合支撐體10的特殊構造解決了偏轉問題，所以材料的選擇基本基于復合支撐體10的表面晶格參數(shù)標準和整體熱膨脹系數(shù)標準。
術語“整體熱膨脹系數(shù)”在此是指如果復合支撐體10是由單種材料構成時所具有的熱膨脹系數(shù)。
下面提出的方法是本發(fā)明的優(yōu)選但非限制性的方法，用于選擇構成復合支撐體10的層的材料和構造。
該方法分成兩個階段(a)主要基于與待轉移層的材料足夠接近的晶格參數(shù)，選擇可以構成復合支撐體10的上層的材料名單，該層將毗鄰待轉移層；(b)針對步驟(a)中復合支撐體10上層的每一組成材料，選擇可以構成復合支撐體10的其他層的材料名單，從而使復合支撐體10最終具有在工作溫度下與待轉移層的組成材料的膨脹接近的整體膨脹。
因此，這種確定復合支撐體10的材料和結構的方法使得可以分開考慮晶格參數(shù)的選擇問題與熱膨脹的問題，這樣可以進一步增加制造復合支撐體的可行方法，該復合支撐體的性能與轉移到其上的層所追求的性能接近，并因此與通過外延在轉移層上形成的最終有用層所追求的性能接近。
有利地，復合支撐體10的層的組成材料是晶體材料。
現(xiàn)在，晶體材料的膨脹在第一近似下通常接近線性地隨溫度進行變化。
復合支撐體10的各個組成晶體層的熱膨脹系數(shù)因此隨溫度的變化大致保持恒定。
對于復合支撐體10的N層組成層，通過下列類型的線性公式計算在給定溫度下，與復合支撐體10的面積膨脹(或如果復合支撐體10的表面具有圓對稱，則為線性膨脹)相對應的復合支撐體10的整體熱膨脹系數(shù)αα＝f(α1，α2，...，αN)該公式還考慮了復合支撐體10的組成層的厚度。
因此，復合支撐體10的整體熱膨脹系數(shù)α同樣以大致恒定的方式隨溫度變化。
圖6顯示了將以納米表示的晶格參數(shù)繪制在x軸上并將以10-6K-1表示的熱膨脹系數(shù)繪制在y軸上的圖。
該圖中的晶體材料通過圓點顯示·空心圓顯示立方結構的材料；·實心圓顯示六方結構的材料。
因此，例如，如果需要形成由立方GaN材料(由GaN(c)表示)構成的轉移層，則應該按照所述方法的階段(a)選擇由藍寶石或MgO制成的復合支撐體10的上層。
在所述方法的階段(b)中，通過復合支撐體10的組成材料的熱膨脹系數(shù)總和的平均值近似計算復合支撐體的整體膨脹系數(shù)，可以看出，6H-SiC與藍寶石的各自熱膨脹系數(shù)的平均值大致得出GaN的熱膨脹系數(shù)。
因此，藍寶石/6H-SiC/藍寶石結構構成一種復合支撐體10，特別適合在該復合支撐體10上形成立方GaN層，因為其具有·小的偏轉；·與GaN層接近的表面晶格參數(shù)；和·在工作溫度下與GaN接近的整體熱膨脹。
此外，藍寶石和SiC特別高的堅固性使得復合支撐體10的厚度與由較不堅固的材料制成的復合支撐體10相比可以降低。
對于某些所需的最終結構(因此包含復合支撐體10和轉移層20)，不需要考慮所述方法中的階段(a)。
在SeOI(絕緣體上半導體)結構中尤為如此，其中絕緣材料層將復合支撐體10與轉移層分隔開。
有利地，分兩個步驟進行本發(fā)明的復合支撐體10的制造。
制造復合支撐體10的第一步驟在于提供對于該制造作為基礎元件(base element)的晶片，該晶片有利地選擇成由塊體材料制成。
晶片例如構成復合支撐體10的所述第一層。
制造復合支撐體10的第二步驟在于從第一步驟中提供的第一層開始，通過沉積(晶體材料、非晶材料等等)、通過陶瓷制造技術、通過燒結等等形成其它層。
這種層形成有利地包括將待形成的層從施主襯底(由塊體或多層材料制成)轉移到復合支撐體10已經(jīng)形成的層的一個表面上的操作，該操作以兩個連續(xù)步驟進行
·將施主襯底鍵合到復合支撐體10的已經(jīng)形成的層上；·去除施主襯底的部分，剩余部分隨后構成待轉移層。
在施主襯底與復合支撐體10已經(jīng)形成的層緊密接觸之后，所述鍵合有利地通過待鍵合的兩層之間的晶片鍵合(分子吸附)實現(xiàn)。
在例如Q.Y.Tong和U.Gsele的題為“Semiconductor WaferBonding”(Science and Technology，Interscience Technology)Wiley &Sons的文獻中描述了這種鍵合技術以及變體。
如果需要，鍵合可以伴隨有對待鍵合的各表面進行合適的預處理和/或注入熱能。
因此，例如，在鍵合過程中進行的熱處理加強了所形成的鍵。
還可以通過插在兩個待鍵合在一起的襯底之間的鍵合層加強鍵合。
該鍵合層被施加到待鍵合在一起的兩個表面中的至少一個上。
氧化硅(也稱作硅石或SiO2)是可選擇用于制造這種鍵合層的材料，可以通過氧化物沉積或通過熱氧化或通過任何其它技術制造它。
可以在鍵合之前和/或之后，例如用上述技術之一進行表面精整(finish)步驟。
所述材料去除優(yōu)選單獨或結合使用下列技術之一化學蝕刻和/或化學-機械蝕刻、拋光、研磨。
例如，可以可選地在待去除的材料上使用“回蝕(etch back)”方法進行選擇性蝕刻操作。
該技術在于“從后部”、也就是從用于待轉移層的生長襯底的自由面上蝕刻這些材料，從而最終保留待轉移層。
可以進行使用蝕刻液(其適合于待去除的材料)的濕蝕刻操作。
也可以進行干蝕刻操作以去除材料，例如等離子蝕刻或濺射蝕刻。
蝕刻操作也可以僅是化學的或電化學的或光電化學的。
蝕刻操作之前或之后可以進行機械處理，例如研磨、拋光、機械蝕刻或原子種類濺射。
蝕刻操作可以伴隨有機械處理，例如拋光，可選地在CMP過程中與機械磨蝕作用結合。
這樣，可以通過單個化學技術或通過化學-機械技術完全去除待去除的晶片10部分。
該技術特別可以使待轉移層的表面質量和厚度均勻性保持與起始接近。
在此作為例子提出這些技術，但是它們不構成任何限制，本發(fā)明涵蓋能夠按照本發(fā)明的方法去除材料的所有類型的技術。
無論選擇哪種材料去除技術，有利的是例如通過上述技術之一進行精整復合支撐體表面的步驟。
在使用這些技術之一形成了復合支撐體10的各層后，由此制成復合支撐體10。
制造外延襯底30(例如，如圖4所示)的第一方法包括在復合支撐體10上例如通過CVD外延或MBE進行待轉移層20的晶體生長。該第一方法意味著至少復合襯底10的上表面是由晶體材料構成。
該外延之前可以可選地形成成核層。
參照圖4，于是在由藍寶石層2’/6H-SiC層1/藍寶石層2結構構成的復合支撐體10上外延生長了待轉移的立方GaN層20。
制造外延襯底30的第二方法包括下列步驟·在除了復合支撐體10之外的生長襯底上進行待轉移層20的晶體生長；·將復合支撐體10鍵合到待轉移層20上；以及·去除材料，待去除的材料在此是指生長襯底并可以是部分的待轉移層20。
如上所述，鍵合可以用或不用鍵合層進行。
可以使用下列三種技術中的一種進行材料去除第一種材料去除技術包括·如文獻EP 0 849 788 A2中所述，通過陽極化、通過注入原子種類或通過任何其它孔隙化(porosification)技術形成至少一層多孔層，從而在待轉移層的生長襯底上形成弱界面；·對弱層提供能量，例如機械處理或另一能量注入，從而在弱層處分離待轉移層。
為了在待轉移層的生長襯底中形成弱層，有利地，在單晶材料的晶片上形成多孔層，然后在多孔層上生長非多孔晶體材料，該非多孔材料具有與晶片基本相同的晶格參數(shù)，所述生成襯底于是由晶片、多孔層和非多孔Si層構成。
在此也可以使用被稱作Smart-Cut的第二種材料去除技術，其包括下列步驟·在鍵合之前，將原子種類(例如氫或氦離子)注入到待轉移層或其生長襯底中，用于在與注入深度接近的深度處形成弱區(qū)；·然后在鍵合之后，將能量注入弱區(qū)中，例如熱和/或機械處理，或另一能量注入，從而在弱區(qū)分離待轉移層。
有利地，在注入過程中或之后對弱區(qū)進行熱處理以進一步將其弱化。
該非限定性材料去除技術可以迅速并整個去除待轉移層的大部分生長襯底。
從該生長襯底上去除的部分還可以再利用于另一過程，例如，根據(jù)本發(fā)明的過程。
在許多涉及晶片還原(reduction)技術的文獻中描述了已知的Smart-Cut技術，例如Jean-Pierre Colinge的“Silicon-On-InsulatorTechnologyMaterials to VLSI”，第二版，Kluwer Academic Publishers，第50和51頁。
可以使用的第三種材料去除技術是“從后部”化學或化學-機械蝕刻。
按照本發(fā)明優(yōu)選的材料去除技術包括使用這三種材料去除中的一種，然后在剩余生長襯底材料和待轉移層20之間進行選擇性蝕刻，由此可以去除在待轉移層20上的剩余材料。
選擇性化學蝕刻可以通過濕蝕刻進行，其使用適合于待蝕刻材料的蝕刻液。
選擇性化學蝕刻可以通過干蝕刻進行，例如等離子蝕刻或濺射蝕刻。
蝕刻也可以僅是化學的、電化學的或光電化學的。
在這種情況下，待轉移層20構成在使用三種技術之一去除材料后蝕刻生長襯底剩余部分的終止層。
一般而言，層B相對于層A的蝕刻選擇性被量化為通過下列比率給出的選擇性因數(shù)層A的蝕刻速率/層B的蝕刻速率因此，在層A是待轉移層而層B是生長襯底剩余部分的情況下，必須選擇化學蝕刻劑以使該比率最大化。
因此，待轉移層20幾乎或甚至完全不會被這些化學蝕刻劑蝕刻。
通過實施本發(fā)明的這種優(yōu)選技術，可以在復合支撐體10上形成特別薄的層，其結構與其在生長襯底上生長過程中獲得的初始結構相類似。
通過實施這種技術，可以在復合支撐體10上形成如此薄的層20，以至于其具有相當彈性的結構，從而使復合支撐體10的形變最輕微。
由此可以形成厚度約為10納米的層。
在后一種情況中，本發(fā)明的復合支撐體10非常有利，尤其是當其表現(xiàn)出小的偏轉時。
圖5顯示了通過在生長襯底30上外延生長的多層結構I中多去除薄層20A、20B、20C、20D、20E、20F和20G以便將它們各自轉移到本發(fā)明復合支撐體10上來制造多個外延襯底30(例如，如圖4所示)的方法。
多層結構I包括薄層20A、20B、20C、20D、20E、20F和20G，它們分別與中間層40A、40B、40C、40D、40E、40F和40G交錯，有利地，使用CVD或MBE之類的生長技術從生長襯底50開始逐層外延生長整個組裝件。
按照本發(fā)明優(yōu)選的多去除過程包括一個含下列操作的步驟(A)將原子種類注入到中間層40G中，以在其中在注入深度附近產(chǎn)生弱區(qū)101；(B)將層20G鍵合到本發(fā)明的復合支撐體10上；(C)將能量注入到弱區(qū)101中，以便分離待轉移層20G與位于弱區(qū)101和待轉移層20G之間的中間層40G部分，由此去除待轉移層20G；(D)選擇性蝕刻在分離的待轉移層20G上的中間層40G剩余部分，由此制造第一外延襯底30；以及(E)去除中間層40G的剩余部分，以使多層結構再利用，該去除可以例如通過選擇性蝕刻進行。
最終獲得的多層結構I’于是包含下列層20F/40F/20E/40E/20D/40D/20C/40C/20B/40B/20A/40A。
然后可以進行與上述步驟基本相同的步驟以便·相對于各自的弱區(qū)102、103、104、105、106和107分別并依次去除薄層20F、20E、20D、20C、20B和20A，從而將它們轉移到各自的第二、第三、第四、第五和第六復合支撐體20上，從而形成各自的第二、第三、第四、第五和第六外延襯底30；以及·在去除之后再利用各個多層結構，以便可以進行隨后的去除。
當待轉移層20的形成需要制造復雜的生長襯底50時，例如包含變態(tài)層的生長襯底50，該多層結構I的使用特別有利。
使用這種優(yōu)選的多去除過程，將這種生長襯底50用于數(shù)個去除操作。
這由此使該過程有益，尤其是在這種生長襯底50所代表的經(jīng)濟成本方面。
在更有利的構造中，該生長襯底40被終止層保護，該終止層用于多層結構I下層的選擇性化學蝕刻，這樣，一旦多層結構I已經(jīng)被各種去除和再利用操作完全消耗，就可以通過合適的選擇性蝕刻操作使生長襯底40的表面平滑化，并可以重復形成另一多層結構I用于其它多去除操作。
可選地，可以在待轉移層20轉移之前或之后，在其中制造電子或光電元件。
可選地，在外延襯底30的轉移層20上進行有用層(未顯示)的晶體生長。
可以在層轉移之前或之后，在該有用層中制造電子或光電元件。
本發(fā)明特別適合由選自III-V材料族或II-VI材料族的合金構成的待轉移層20，但其也適用于IV-IV合金。
在本文中提出的由晶體或半導體材料制成的層中，可以加入其它成分，例如碳，其中所述層中碳或金剛石濃度顯著低于或等于50％，或更特別地，該濃度低于或等于5％。
復合支撐體10可以由能夠結合實現(xiàn)復合襯底的所述物理性能(尤其是與待轉移到其上的層匹配的熱膨脹系數(shù))的所有類型的材料構成。
應該指出，在合金材料的情況下，所選合金可以是二元、三元、四元或更高元的。
權利要求
1.一種用于接收由選自晶體材料的材料所構成的轉移層(20)的復合支撐體(10)，從而組裝件形成外延襯底(30)，支撐體的特征在于其具有與其主表面平行的縱向對稱面(100)并且其包含·在特定溫度T具有第一熱膨脹系數(shù)并在對稱面的任一側橫向延伸的中心第一層(1)；和·至少一對橫向層(2，2’；3，3’)，每對的層一個相對于另一個具有-在復合支撐體(10)中相對于對稱面基本對稱的排列；-在溫度T的基本彼此相等的第二熱膨脹系數(shù)；和-基本彼此相等的厚度；并且其特征在于，選擇構成復合支撐體(10)的層的材料，以使復合支撐體(10)在溫度T的整體熱膨脹系數(shù)接近轉移層(20)的材料在溫度T的熱膨脹系數(shù)。
2.根據(jù)前一權利要求的復合支撐體，其特征在于，選擇構成復合支撐體(10)的層的材料，以使復合支撐體(10)在數(shù)個溫度的整體熱膨脹系數(shù)接近轉移層(20)的材料在這些溫度的熱膨脹系數(shù)。
3.根據(jù)前述權利要求任一項的復合支撐體，其特征在于，選擇用于支撐轉移層(20)的復合支撐體(10)上層的材料，以具有與轉移層(20)的材料接近的晶格參數(shù)。
4.根據(jù)前述權利要求之一的復合支撐體，其特征在于，其包括由SiC制成的中心層和一對各選擇成由下列晶體或多晶材料的一種制成的層AlN、SiC、藍寶石、Si。
5.一種在根據(jù)前述權利要求之一的復合支撐體(10)上形成層的方法，其特征在于包括·在除了復合支撐體之外的生長襯底(50)上進行層(20)的晶體生長；·將該層鍵合到復合支撐體(10)上；以及·去除生長襯底(50)。
6.根據(jù)前一權利要求的在復合支撐體上形成層的方法，其特征在于，其進一步包括在層(20)中制造元件的步驟。
7.根據(jù)權利要求5的在復合支撐體上形成層的方法，其特征在于，其進一步包括在已經(jīng)轉移的層(20)上進行有用層的晶體生長。
8.根據(jù)前一權利要求的在復合支撐體上形成層的方法，其特征在于，其進一步包括在有用層中制造元件的步驟。
9.一種形成多個外延襯底的方法，包括在多個各根據(jù)權利要求1至4之一的復合支撐體上形成多個層，其特征在于，其是使用包含生長襯底(50)和在該生長襯底上的多層結構的晶片進行的，該多層結構包含多對層，各包括·待轉移層(20A、20B、20C、20D、20E、20F、20G)；·在待轉移層下方的中間層(40A、40B、40C、40D、40E、40F、40G)；并且其特征在于，其包括數(shù)個從多層結構去除層的步驟，每次去除包括下列步驟·將原子種類注入到中間層中，以在其中在注入深度附近產(chǎn)生弱區(qū)；·將待轉移層鍵合到復合支撐體(10)上；·提供能量到弱區(qū)中，以便將待轉移層從多層結構分離；·選擇性蝕刻剩余在分離的待轉移層上的中間層部分，由此制造外延襯底(30)；以及·從多層結構去除材料直至到達另一待轉移層。
10.根據(jù)權利要求9的形成多個外延襯底的方法，其特征在于，其進一步在多層結構上包括用于新的待轉移層的外延成核層。
11.根據(jù)權利要求9或10的形成多個外延襯底的方法，其特征在于，其進一步包括在多個轉移層上的多個晶體生長步驟，以形成多個各自的有用層。
12.一種用于電子學、光學或光電子學的結構，其特征在于，其包括外延襯底(30)，該外延襯底(30)含有根據(jù)權利要求1至4之一的復合支撐體(10)和由選自晶體材料的材料所制成的轉移層(20)。
13.根據(jù)前一權利要求的結構，其特征在于，轉移層(20)由GaN制成。
14.根據(jù)前一權利要求的結構，其特征在于，復合支撐體(10)是三層支撐體并包含·由SiC制成的中心層(1)；和·一對各自由藍寶石制成的層(2，2’)。
15.根據(jù)前三項權利要求之一的結構，其特征在于，轉移層(20)包括電子元件。
16.根據(jù)權利要求12至14之一的結構，其特征在于，其進一步包括通過在轉移層(20)上晶體生長而形成的有用層。
17.根據(jù)前一權利要求的結構，其特征在于，有用層包括電子元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于接收由選自晶體材料的材料構成的轉移層(20)的復合支撐體(10)，這樣組裝件構成用于外延的襯底(30)，支撐體的特征在于其具有與其主表面平行的縱向對稱面(100)并且其包含·在規(guī)定溫度T具有第一熱膨脹系數(shù)的中心第一層(1)，所述層在對稱面的任一面上橫向延伸；和·至少一對橫向層(2，2’；3，3’)，每對的層彼此相對并具有－在復合支撐體(10)中相對于對稱面基本對稱的排列；－在溫度T的基本彼此相等的第二熱膨脹系數(shù)；和－基本彼此相等的厚度；并且特征在于選擇構成復合支撐體(10)的層的材料，以使復合支撐體(10)在溫度T的整體熱膨脹系數(shù)與轉移層(20)的材料在溫度T的熱膨脹系數(shù)接近。本發(fā)明還涉及在所述復合支撐體上形成有用層的方法，以及涉及包含用于外延的襯底的結構。
文檔編號H01L21/70GK1902747SQ200480040205
公開日2007年1月24日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權日2004年1月9日
發(fā)明者Y-M·勒瓦揚 申請人:S.O.I.Tec絕緣體上硅技術公司