用于將InP薄膜轉(zhuǎn)移到加強基板上的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于將InP薄膜轉(zhuǎn)移到加強基板上的方法，該方法包括由以下組成的步驟：a）提供一種結(jié)構(gòu)，其包括InP表面層（5）和在下面的摻雜InP薄層（4）；b）通過表面層（5）注入氫離子以在摻雜薄層（4）中產(chǎn)生弱化平面（7），從而劃界包括表面層（5）的薄膜；c）使表面層（5）緊密接觸加強基板而設(shè)置；以及d）施加熱處理以在弱化平面（7）處獲得分裂并將薄膜轉(zhuǎn)移到加強基板上。
【專利說明】用于將InP薄膜轉(zhuǎn)移到加強基板上的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于將InP薄膜轉(zhuǎn)移到加強基板(stiffener substrate)上的方法。【背景技術(shù)】
[0002]按照Smart Cut?技術(shù)，許多因素如注入離子的類型、注入能量、注入劑量、注入電流(或電流密度，即電流與注入表面積的比率)和注入溫度，可以影響基板的分裂(劈裂，裂縫，splitting)。
[0003]與分裂相容的H+離子的注入條件對于硅是已知的并且得到證明，尤其是對于熱激活的(heat-activated)分裂。相對于所期望轉(zhuǎn)移的層的厚度來選擇注入能量。注入劑量取決于注入能量:當(dāng)能量在30keV至210keV之間變化時，最小劑量通常在4X 1016H/cm2(4E16H/cm2)至6X 1016H/cm2 (6E16H/cm2)之間變化。注入電流可以在幾μ A至幾mA之間改變，而沒有對分裂步驟產(chǎn)生重要影響:注入電流對過程的唯一影響是待施加的分裂熱處理和/或轉(zhuǎn)移厚度和/或在分裂以后獲得的表面粗糙度的輕微變化。類似地，注入溫度，即在基板中在由注入物質(zhì)形成的弱化平面(weakened plane)處達(dá)到的溫度,可以在_190°C至+300°C之間變化，而對分裂步驟沒有任何阻斷影響；如對于注入電流的情況，過程的注入溫度對待施加的分裂熱處理和/或轉(zhuǎn)移厚度和/或在分裂以后獲得的表面粗糙度僅具有輕微影響。
[0004]在InP的情況下，依據(jù)不同的文件已知，轉(zhuǎn)移薄膜的分裂和質(zhì)量高度依賴于注入溫度:例如在論文 “Low temperature InP layer transfer，，by Q.-Y.Tong, Y.-L.Chao, L.-J.Haung, and U.Gosele, Electron.Lett.35, 341 (1999)中,表明用于 InP 的最佳注入溫度為約 150 至 200°C，而在 S.Hayashi, D.Bruno, M.S.Goorsky 的發(fā)表于 Appl.Phys.Lett., Vol.85, N0.2, 12July2004, p.236-238 的“Temperature dependence of hydrogen -1nduced exfoliation of InP”中表明，最佳溫度為-20°C。在評估中的這些差異可以源自不受控于這些論文的作者的參數(shù)如基板的摻雜、由注入束供給的功率、在注入期間基板的熱接觸。另外，因為在真空下進(jìn)行注入，所以在可以持續(xù)若干小時的整個注入步驟期間，測量和維持注入基板的溫度是非常困難的。
[0005]然而，本 申請人:的實驗已表明，用于在InP中促進(jìn)熱激活分裂的氫的最佳注入溫度在120至180°C之間。然而，當(dāng)利用常規(guī)微電子注入機來注入可用的InP基板時，注入溫度超過200°C (例如，205°C用于在20keV和100微安培下在直徑為50mm的基板上的注入)并且由于這個原因，隨后的熱激活分裂不再是可能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個目的是，克服這些缺點中的一個或多個。為此目的，本發(fā)明的主題是用于將InP薄膜轉(zhuǎn)移到加強基板上的方法，該方法包括由以下組成的步驟:
[0007]a)提供一種結(jié)構(gòu)，其包括InP表面層和在下面的摻雜InP薄層；
[0008]b)通過表面層注入氫離子以在摻雜薄層中形成弱化平面，從而使包括表面層的薄膜劃界(界定，delimiting)；
[0009]c)使表面層緊密接觸加強基板而設(shè)置；以及
[0010]d)施加熱處理以在弱化平面處獲得分裂并將薄膜轉(zhuǎn)移到加強基板上。
[0011]目前可用的InP基板大多是以具有107Ω.cm數(shù)量級電阻率的基板的形式來提供。然而這種電阻率意味著0.4至0.46數(shù)量級的相對較低的發(fā)射率。通過應(yīng)用斯特芬.玻爾茲曼定律(Stephan Boltzman’ s law)(下文描述其方程式),可以得出:在注入時，材料的發(fā)射率越高，則在材料中達(dá)到的溫度越低。
[0012]需要回顧的是，斯特芬.玻爾茲曼方程如下所述:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種用于將InP薄膜(11)轉(zhuǎn)移到加強基板(9)上的方法，所述方法包括由以下組成的步驟: a)提供一種結(jié)構(gòu)(6)，所述結(jié)構(gòu)包括InP的表面層(5)和在下面的摻雜InP薄層(4)； b)通過所述表面層(5)注入氫離子以在所述摻雜薄層(4)中產(chǎn)生弱化平面(7)，從而使包括所述表面層(5)的薄膜(11)劃界； c)使所述表面層(5)緊密接觸加強基板(9)而設(shè)置；以及 d)施加熱處理以在所述弱化平面(7)處獲得分裂并將所述薄膜(11)轉(zhuǎn)移到所述加強基板(9 )上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面層(5)摻雜有與所述摻雜薄層(4)的摻雜劑相同的摻雜劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的方法，其特征在于，所述摻雜薄層(4)包含濃度在IO17至102°原子/cm3之間的電活性摻雜劑，以致所述摻雜薄層(4)具有0.75至0.9之間的發(fā)射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，步驟a)包括由以下組成的步驟: i)提供電阻性InP的基板(I)； ii)在所述基板(I)中注入摻雜劑離子物質(zhì)如S、Sn、Zn、S1、Te、Ge或Se以形成摻雜埋層(3 )，從而使在注入表面和所述埋層(3 )之間的表面層(5 )劃界； iii)對所述埋層(3)施加熱處理以電激活所述摻雜劑離子物質(zhì)并在InP材料中形成具有0.75至0.9之間的發(fā)射率的摻雜薄層(4)，以獲得所述結(jié)構(gòu)(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，步驟a)包括由以下組成的步驟: j )提供基板(I )，所述基板(I)包括在其表面上的晶種層(14); k)在所述晶種層(14)上外延生長摻雜InP薄層(4);以及 I)在所述摻雜薄層(4)上外延生長InP表面層(5)，所述摻雜薄層(4)具有0.75至0.9之間的發(fā)射率，以獲得所述結(jié)構(gòu)(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述晶種層(14)包含電阻性InP。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述InP表面層(5)形成自電阻性InP，所述電阻性InP選自固有InP或者其摻雜由濃度為IO15至1016Fe/cm3數(shù)量級的電激活Fe摻雜劑補償?shù)腎nP。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，步驟b)包括在一定能量和電流密度下注入氫離子的步驟，以致在所述摻雜薄層(4)中的注入溫度在120至180°C之間。
【文檔編號】H01L21/02GK103632924SQ201310364487
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月23日
【發(fā)明者】奧雷莉·托贊 申請人:法國原子能及替代能源委員會