專利名稱：硅層轉(zhuǎn)印基板以及半導(dǎo)體基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅層轉(zhuǎn)印基板以及半導(dǎo)體基板的制造方法。
背景技術(shù)：
已知ー種通過將形成于硅(Si)基板上的硅層轉(zhuǎn)印至另一基板上從而制造具有硅層的半導(dǎo)體基板的方法。以這種方式，作為將形成于基板上的單晶硅轉(zhuǎn)印至另一基板上的方法，(例如)已知這樣ー種方法，該方法從具有按Si/SiGe/Si順序?qū)盈B的結(jié)構(gòu)的基板上剝離/轉(zhuǎn)印作為犧牲層的SiGe層。例如，已提出這樣的技術(shù)在硅基板上設(shè)置SiGe層，并且該基板還具有變形硅 層(distorted silicon layer),將該變形娃層由該基板轉(zhuǎn)印至另一基板(娃基板)(參見日本專利文獻(xiàn)JP_A-2005-191457(專利文獻(xiàn)I)、JP-A-2006-32968 (專利文獻(xiàn)2)和JP-A-2008-127274 (專利文獻(xiàn) 3))。日本專利文獻(xiàn)JP-A-2005-191457披露了ー種形成具有孔隙率的SiGe層的技術(shù)。日本專利文獻(xiàn)JP-A-2006-32968 (專利文獻(xiàn)2)披露了這樣ー種技術(shù)，在該技術(shù)中進(jìn)行了兩次氫離子注入，第一次離子注入減弱了 SiGe層的變形程度，并且在第二次離子注入過程中，進(jìn)行用以基板剝離的注入。日本專利文獻(xiàn)JP-A-2008-127274(專利文獻(xiàn)3)披露了這樣ー種技術(shù)，在該技術(shù)中，在作為犧牲層的SiGe層上形成了溶液的滲入孔(intrusion hole),并供給刻蝕劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種硅層轉(zhuǎn)印基板，該硅層轉(zhuǎn)印基板具有幾乎不存在缺陷的轉(zhuǎn)印娃層。這ー問題通過如下手段得以解決。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了ー種娃層轉(zhuǎn)印基板，包括作為第一基板的娃基板；犧牲層；以及轉(zhuǎn)印至第二基板的轉(zhuǎn)印硅層，其中所述犧牲層具有硅化合物層，所述硅化合物層含有由硅以及選自鍺和碳中的至少ー種元素構(gòu)成的化合物，并且所述犧牲層被設(shè)置在作為第一基板的硅基板上，所述硅化合物層的厚度等于或小于臨界膜厚度，所述轉(zhuǎn)印至第二基板的轉(zhuǎn)印硅層被設(shè)置在所述犧牲層上，并且所述硅基板或硅層中的至少ー者具有與所述犧牲層相連的溝槽或孔。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)第一方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述硅化合物層可含有由硅、鍺和碳構(gòu)成的化合物。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)第一方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述犧牲層可具有多個硅化合物層，所述硅化合物層可包括含有由硅和鍺構(gòu)成的化合物的第一硅化合物層、以及含有由硅和碳構(gòu)成的化合物的第二硅化合物層，所述第一硅化合物層和所述第二硅化合物層作為硅化合物層交替層疊，并且每個所述硅化合物層的厚度可等于或小于臨界膜厚度。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)第一方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述犧牲層可具有硅化合物層和硅層，所述硅化合物層含有由硅以及鍺或碳構(gòu)成的化合物，并且所述硅層不同于所述轉(zhuǎn)印硅層，并且所述硅化合物層和所述硅層可交替層疊，所述硅化合物層可與所述轉(zhuǎn)印硅層接觸，所述硅化合物層的厚度等于或小于臨界膜厚度。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在根據(jù)第一方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述犧牲層可具有硅化合物層和化合物半導(dǎo)體層，所述硅化合物層含有由硅以及鍺或碳構(gòu)成的化合物，并且所述硅化合物層和所述化合物半導(dǎo)體層可交替層疊，所述硅化合物層可與所述轉(zhuǎn)印硅層接觸，所述硅化合物層和所述化合物半導(dǎo)體層的厚度均等于或小于臨界膜厚度。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在根據(jù)第五方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述化合物半 導(dǎo)體層可含有鎵和磷。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在根據(jù)第三方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述犧牲層可具有多個硅化合物層，其為2層至約20層。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在根據(jù)第四方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述犧牲層可具有多層，其為2層至約20層。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在根據(jù)第五方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述犧牲層可具有多層，其為2層至約20層。根據(jù)本發(fā)明的第十方面，在根據(jù)第三方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述犧牲層的總厚度可為約50nm至約3 μ m。根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，在根據(jù)第四方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述犧牲層的總厚度可為約50nm至約3 μ m。根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，在根據(jù)第五方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板中，所述犧牲層的總厚度可為約50nm至約3 μ m。根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，提供了一種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括制備根據(jù)第一方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板；將第二基板接合至硅層轉(zhuǎn)印基板的轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板；通過使復(fù)合基板與用于刻蝕犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過溝槽或孔除去至少部分的犧牲層；以及將具有轉(zhuǎn)印硅層的第二基板與通過除去至少部分的犧牲層而獲得的復(fù)合基板分離。根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，提供了一種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括制備根據(jù)第二方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板；將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板；通過使復(fù)合基板與用于刻蝕犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過溝槽或孔除去至少部分的犧牲層；以及將具有轉(zhuǎn)印硅層的第二基板與通過除去至少部分的犧牲層而獲得的復(fù)合基板分離。根據(jù)本發(fā)明的第十五方面，提供了一種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括制備根據(jù)第三方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板；將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板；通過使復(fù)合基板與用于刻蝕犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過溝槽或孔除去至少部分的犧牲層；以及將具有轉(zhuǎn)印硅層的第二基板與通過除去至少部分的犧牲層而獲得的復(fù)合基板分離。根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，提供了一種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括制備根據(jù)第四方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板；將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板；通過使復(fù)合基板與用于刻蝕犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過溝槽或孔除去至少部分的犧牲層；以及將具有轉(zhuǎn)印硅層的第二基板與通過除去至少部分的犧牲層而獲得的復(fù)合基板分離。根據(jù)本發(fā)明的第十七方面，提供了一種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括制備根據(jù)第五方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板；將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板；通過使復(fù)合基板與用于刻蝕犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過溝槽或孔除去至少部分的所述犧牲層；以及將具有轉(zhuǎn)印硅層的第二基板與通過除去至少部分的犧牲層而獲得的復(fù)合基板分離。根據(jù)本發(fā)明的第十八方面，提供了一種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括制備根據(jù)第六方面所述的硅層轉(zhuǎn)印基板；將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板；通過使復(fù)合基板與用于刻蝕犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過溝槽或孔除去至少部分的犧牲層；以及將具有轉(zhuǎn)印硅層的第二基板與通過除去至少部分的犧牲層而獲得的復(fù)合基板分離。
根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面，可提供這樣的硅層轉(zhuǎn)印基板，與犧牲層中化合物層的厚度等于或大于臨界膜厚度的情況相比，所述硅層轉(zhuǎn)印基板的轉(zhuǎn)印硅層幾乎不存在缺陷。根據(jù)本發(fā)明的第三至第十二方面，可提供這樣的硅層轉(zhuǎn)印基板，與設(shè)置了單層犧牲層的情況相比，所述硅層轉(zhuǎn)印基板的犧牲層具有更大的厚度。根據(jù)本發(fā)明的第十三至第十八方面，可提供這樣的半導(dǎo)體基板的制造方法，與使用厚度等于或大于臨界膜厚度的硅層轉(zhuǎn)印基板形成犧牲層的化合物層的情況相比，所述半導(dǎo)體基板的轉(zhuǎn)印硅層幾乎不存在缺陷。附圖簡要說明下面將參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖I為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的構(gòu)造實(shí)例的示意圖；圖2為示出鍺的組成比例與臨界膜厚度間的關(guān)系圖；圖3為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造實(shí)例的示意圖；圖4為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造實(shí)例的示意圖；圖5為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造實(shí)例的示意圖；圖6為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造實(shí)例的示意圖；圖7為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造實(shí)例的示意圖；圖8為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造實(shí)例的示意圖；圖9為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造實(shí)例的示意圖；

圖10為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造實(shí)例的示意圖；圖IlA至IlC為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的半導(dǎo)體基板制造方法實(shí)例的前期處理的不意圖；圖12A和12B為示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的半導(dǎo)體基板制造方法實(shí)例的后期處理的不意圖；以及圖13A至13C為示出在根據(jù)示例性實(shí)施方案的半導(dǎo)體基板制造方法中設(shè)置在硅層轉(zhuǎn)印基板中的刻蝕劑滲透開孔實(shí)例的圖，其中圖13A為刻蝕劑滲透開孔到達(dá)硅基板表面的構(gòu)造，圖13B為刻蝕劑滲透開孔到達(dá)硅基板中部的構(gòu)造，圖13C為刻蝕劑滲透開孔到達(dá)犧牲層中部的構(gòu)造。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖對示例性實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，其中在所有附圖中，相同元件以相同參考數(shù)字表示，不對其進(jìn)行重復(fù)描述。如果在硅基板上外延生長具有不同晶格常數(shù)的SiGe，則會發(fā)生應(yīng)變。這樣便會形成缺陷，并且SiGe層發(fā)生弛豫。如果在具有缺陷的SiGe層上形成Si層，那么也會在Si層中形成缺陷。如果將這一 Si層轉(zhuǎn)印至另一基板，并在該轉(zhuǎn)印的Si層中制造器件，那么該Si層的缺陷會使器件的性能劣化。
在該方法中，由于含Ge層為犧牲層，因此Ge濃度的降低造成蝕刻速率的減小。所以需要恒定的Ge濃度。需要在獲得優(yōu)質(zhì)Si層與使用具有一定Ge濃度或更高濃度的層作為犧牲層之間達(dá)成兩者兼顧的關(guān)系。為了獲得幾乎不存在缺陷的轉(zhuǎn)印硅層，有利的是夾在Si基板與轉(zhuǎn)印硅層之間的犧牲層的晶格間隙基本上與Si基板表面平行，其中Si基板表面保持為基本上與Si基板的晶格間隙平行。這樣，犧牲層成為應(yīng)變層。同時，有利的是，表面Si層不具有應(yīng)變狀態(tài)。此處，碳(C)、硅(Si)和鍺(Ge)的晶格常數(shù)如下。C :3. 567 埃Si :5. 431 埃Ge :5. 658 埃本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在犧牲層上生長的硅層中，不易形成應(yīng)變，并且如果犧牲層的化合物層的厚度等于或小于臨界膜厚度，則可獲得其轉(zhuǎn)印硅層的缺陷數(shù)量得以減少的硅層轉(zhuǎn)印基板。根據(jù)不例性實(shí)施方案的娃層轉(zhuǎn)印基板包括作為第一基板的娃基板；犧牲層；以及轉(zhuǎn)印至第二基板的轉(zhuǎn)印硅層，其中所述犧牲層具有硅化合物層，所述硅化合物層含有由硅以及選自鍺和碳中的至少一種元素構(gòu)成的化合物，并且所述犧牲層被設(shè)置在所述作為第一基板的硅基板上，所述硅化合物層的厚度等于或小于臨界膜厚度，所述轉(zhuǎn)印至第二基板的轉(zhuǎn)印硅層被設(shè)置在所述犧牲層上，并且所述硅基板或硅層中的至少一者具有與所述犧牲層相連的溝槽或孔。娃層轉(zhuǎn)印基板<第一示例性實(shí)施方案>圖I示意性示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造。在根據(jù)該不例性實(shí)施方案的娃層轉(zhuǎn)印基板10中，設(shè)置有作為第一基板的娃基板12、以及位于娃基板12上的作為犧牲層的硅化合物層(SiGe層14)，其中所述硅化合物層含有由硅和鍺構(gòu)成的化合物。SiGe層的厚度等于或小于臨界膜厚度。在SiGe層14上設(shè)置有轉(zhuǎn)印硅層16。在硅基板12或硅層16中的至少一者中設(shè)置有根據(jù)示例性實(shí)施方案的用以刻蝕部分的犧牲層的刻蝕劑滲透開孔，并且該刻蝕劑滲透開孔具有與犧牲層相連的溝槽和孔，不過在圖I中略去了該刻蝕劑滲透開孔。在后面所將描述的圖3至10中也略去了刻蝕劑滲透開孔。根據(jù)示例性實(shí)施方案的臨界膜厚度表示晶體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)變，并且晶格應(yīng)變發(fā)生弛豫的膜厚度，也表示獲得具有晶格匹配的優(yōu)質(zhì)晶體的外延生長層的膜厚度上限。此外，根據(jù)示例性實(shí)施方案的臨界膜厚度基于Matthews-Blakeslee的理論值。圖2示出了 SiGe層中鍺濃度(組成比例)與臨界膜厚度間的關(guān)系。例如，如果SiGe層中的鍺的組成比例為20%，并且其厚度被大致設(shè)定為10nm，則該厚度等于或小于臨界膜厚度。因此，不易產(chǎn)生應(yīng)變，并且即使當(dāng)Si層在SiGe層上發(fā)生外延生長時，也會形成幾乎不存在缺陷的Si層。同時，如果SiGe層的厚度設(shè)定為30nm，則其超過了臨界膜厚度。因此，在Si層外延生長時會產(chǎn)生應(yīng)變，從而形成存在許多缺陷的Si層。同時，當(dāng)將該SiGe層用作犧牲層、并將Si層轉(zhuǎn)印至另一基板上時，則為了通過刻蝕除去部分的犧牲層而考慮刻蝕速率的關(guān)系，增加膜厚度是有利的。在這方面，(例如)當(dāng)
形成了 Ge組成比例為1%的Sia99Geatll層時，即使膜厚度為lOOnm，則該厚度也等于或小于臨界膜厚度。在SiGe層上外延生長的表面Si層中，穿透位錯的發(fā)生得以抑制。因此，可獲得其轉(zhuǎn)印Si層幾乎不存在缺陷的硅層轉(zhuǎn)印基板。<第二示例性實(shí)施方案>圖3示意性示出了根據(jù)第二示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造。在根據(jù)該示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板20中，設(shè)置有這樣的硅化合物層(SiC層24)作為犧牲層，該硅化合物層含有由硅和碳構(gòu)成的化合物，并且厚度等于或小于臨界膜厚度，并且在SiC層24上設(shè)置有轉(zhuǎn)印硅層。類似地，根據(jù)本示例性實(shí)施方案，由于SiC層24的厚度等于或小于臨界膜厚度，因此可獲得其轉(zhuǎn)印硅層16幾乎不存在缺陷的硅層轉(zhuǎn)印基板。如上所述，由于SiC層24中C的組成比例降低，因此SiC層24的臨界膜厚度增加。因而獲得的SiC層的厚度(例如，約IOOnm)可有利地用于后期處理的刻蝕中。<第三不例性實(shí)施方案>圖4示意性示出根據(jù)第三示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造。在根據(jù)本示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板30中，設(shè)置有這樣的硅化合物層(SiGeC層34)作為犧牲層，該硅化合物層(SiGeC層34)含有由硅、鍺和碳構(gòu)成的化合物，并且在SiGeC層上設(shè)置有轉(zhuǎn)印娃層16。類似地，在本示例性實(shí)施方案，由于SiGeC層34的厚度等于或小于臨界膜厚度，因此在表面硅層16中不易發(fā)生穿透位錯，并且可獲得其轉(zhuǎn)印硅層16幾乎不存在缺陷的硅層轉(zhuǎn)印基板30。<第四示例性實(shí)施方案>圖5示意性示出根據(jù)第四示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造。在根據(jù)該本示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板40中，犧牲層具有多層結(jié)構(gòu)，其中含有由硅和鍺構(gòu)成的化合物的第一硅化合物層(SiGe層44)、以及含有由硅和碳構(gòu)成的化合物的第二硅化合物層(SiC層46)交替層疊，并且在犧牲層上設(shè)置有轉(zhuǎn)印硅層16。在本示例性實(shí)施方案中，犧牲層中所包括的全部的層(SiGe層44以及SiC層46)的厚度均等于或小于臨界膜厚度。因此在表面硅層16中不易發(fā)生穿透位錯，并且可獲得其轉(zhuǎn)印硅層幾乎不存在缺陷的硅層轉(zhuǎn)印基板40。
盡管圖5中的犧牲層的底層為SiGe層44，并且犧牲層的頂層為SiC層46，但是本發(fā)明并不局限于這種多層結(jié)構(gòu)。例如，比如圖6中所示出的硅層轉(zhuǎn)印基板50，其底層可為SiC層46，頂層可為SiGe層44。如果犧牲層具有這種多層結(jié)構(gòu)，則易于增加犧牲層的總厚度。如果形成與犧牲層相連的溝槽或孔作為刻蝕劑滲透開孔，則刻蝕劑易于到達(dá)犧牲層。
對犧牲層中的層數(shù)目沒有特別的限制。然而，從增加厚度并抑制產(chǎn)率降低的角度來看，犧牲層中的層數(shù)目優(yōu)選為2至20 (或?yàn)?至約20)，并且更優(yōu)選為4至8。從產(chǎn)率、刻蝕效率等角度來看，犧牲層的總厚度優(yōu)選為50nm至3 y m(或約50nm至約3 ii m),更優(yōu)選為200nm至I y m。<第五示例性實(shí)施方案>圖7示意性示出根據(jù)第五示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造。在根據(jù)本示例性實(shí)施方案的娃層轉(zhuǎn)印基板60中，犧牲層具有多層結(jié)構(gòu),其中含有由娃和鍺構(gòu)成的化合物的硅化合物層(SiGe層44)、以及不同于轉(zhuǎn)印硅層16的硅層(Si層48)交替層疊，并且SiGe層44與轉(zhuǎn)印硅層16發(fā)生接觸。在本示例性實(shí)施方案中，犧牲層中所有硅化合物層(SiGe層44)的厚度均等于或小于臨界膜厚度。因此，在表面Si層16中不易發(fā)生穿透位錯，并且可獲得其轉(zhuǎn)印硅層幾乎不存在缺陷的硅層轉(zhuǎn)印基板。此外，犧牲層中多個層的數(shù)目以及總厚度與第四示例性實(shí)施方案中的類似。<第六示例性實(shí)施方案>圖8示意性示出根據(jù)第六示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造。在根據(jù)本示例性實(shí)施方案的娃層轉(zhuǎn)印基板70中，犧牲層具有多層結(jié)構(gòu),其中含有由娃和碳構(gòu)成的化合物的硅化合物層(SiC層46)、以及不同于轉(zhuǎn)印硅層16的硅層(Si層48)交替層疊，并且SiC層46與轉(zhuǎn)印娃層16發(fā)生接觸。類似地，在該示例性實(shí)施方案中，犧牲層中所有硅化合物層(SiC層46)的厚度等于或小于臨界膜厚度。因此，在表面Si層16中不易發(fā)生穿透位錯，并且可獲得其轉(zhuǎn)印硅層幾乎不存在缺陷的硅層轉(zhuǎn)印基板70。此外，犧牲層中多個層的層數(shù)目以及總厚度與第四示例性實(shí)施方案中的類似。<第七示例性實(shí)施方案>圖9示意性示出根據(jù)第七示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造。在根據(jù)本示例性實(shí)施方案的娃層轉(zhuǎn)印基板80中，犧牲層具有多層結(jié)構(gòu),其中含有由娃和鍺構(gòu)成的化合物的硅化合物層(SiGe層44)、以及含有鎵(Ga)和磷(P)的化合物半導(dǎo)體層(GaP層52)交替層疊，并且SiGe層44與轉(zhuǎn)印硅層16發(fā)生接觸。類似地，在本示例性實(shí)施方案中，犧牲層中全部SiGe層44和GaP層52的厚度均等于或小于臨界膜厚度。因此，在表面硅層16中不易發(fā)生穿透位錯，并且可獲得其轉(zhuǎn)印硅層幾乎不存在缺陷的硅層轉(zhuǎn)印基板80。此外，犧牲層中多個層的層數(shù)目以及總厚度與第四示例性實(shí)施方案中的類似。<第八示例性實(shí)施方案>圖10示意性示出根據(jù)第八示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板的層構(gòu)造。在根據(jù)本示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板90中，犧牲層具有多層結(jié)構(gòu)，其中含有由硅和碳構(gòu)成的化合物的硅化合物層(SiC層46)、以及含有鎵(Ga)和磷(P)的化合物半導(dǎo)體層(GaP層52)交替層疊，并且SiC層46與轉(zhuǎn)印硅層16發(fā)生接觸。類似地，在本示例性實(shí)施方案中，犧牲層中全部SiC層46和GaP層52的厚度均等于或小于臨界膜厚度。因此，在表面硅層中不易發(fā)生穿透位錯，并且可獲得其轉(zhuǎn)印Si層幾乎不存在缺陷的硅層轉(zhuǎn)印基板90。此外，犧牲層中多個層的層數(shù)目以及總厚度與第四示例性實(shí)施方案中的類似。盡管描述了第七和第八示例性實(shí)施方案中犧牲層的化合物半導(dǎo)體層具有GaP層的情況，但是化合物半導(dǎo)體層并不局限于此。例如，可形成GaAs、InAs> GaSb> InSb、InP>GaAsSb、AlGaAs、AIN、InN、BN、GaN 等。-半導(dǎo)體基板的制造方法-
接下來，對根據(jù)示例性實(shí)施方案的使用硅層轉(zhuǎn)印基板制造半導(dǎo)體基板的方法進(jìn)行描述。根據(jù)示例性實(shí)施方案的半導(dǎo)體基板制造方法包括制備根據(jù)本示例性實(shí)施方案的硅層轉(zhuǎn)印基板；將第二基板接合至硅層轉(zhuǎn)印基板的轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板；通過使復(fù)合基板與用于刻蝕犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過溝槽或孔除去至少部分的犧牲層。圖IlA至IlC以及圖12A至12B示意性示出根據(jù)示例性實(shí)施方案的利用硅層轉(zhuǎn)印基板制造半導(dǎo)體基板的方法。〈硅層轉(zhuǎn)印基板的制備過程〉根據(jù)上述示例性實(shí)施方案制備硅層轉(zhuǎn)印基板100。首先，制備單晶硅基板12并清洗。隨后，形成犧牲層104，使得位于硅基板12上的犧牲層的化合物層的厚度等于或小于臨界膜厚度。可通過CVD法、MBE法、濺射法、真空沉積法等形成犧牲層104。接下來，在犧牲層104(圖11A)上形成轉(zhuǎn)印硅層16(單晶、多晶或非晶硅層)。例如，使用外延生長法在犧牲層104上形成轉(zhuǎn)印硅層16。例如，可根據(jù)轉(zhuǎn)印后的用途來確定轉(zhuǎn)印娃層16的厚度,并且其厚度為IOOnm至I y m。在硅層轉(zhuǎn)印基板100中，設(shè)置與犧牲層104相連的溝槽或孔(刻蝕劑滲透開孔18)，以用于刻蝕劑的滲透。刻蝕劑滲透開孔18可設(shè)置在硅基板12或硅層16中的至少一者內(nèi)。刻蝕劑滲透開孔18需在深度方向上至少到達(dá)犧牲層104。如果由轉(zhuǎn)印硅層16 —側(cè)設(shè)置滲透開孔18，那么刻蝕劑滲透開孔18可到達(dá)硅基板12。具體而言，如圖13A所示，刻蝕劑滲透開孔18A可穿過轉(zhuǎn)印硅層16和犧牲層104，并到達(dá)硅基板12表面。或者，如圖13B所示，刻蝕劑滲透開孔18B可穿過轉(zhuǎn)印硅層16和犧牲層104，并到達(dá)硅基板12的至少部分深度。或者，如圖13C所示，刻蝕劑滲透開孔18C可穿過轉(zhuǎn)印硅層16，并到達(dá)犧牲層104的部分深度。如果如圖13B所示，刻蝕劑滲透開孔18B到達(dá)硅基板12的中部，則即使當(dāng)轉(zhuǎn)印硅層16和犧牲層104的厚度較薄(例如，小于I U m)時，也能適宜地將刻蝕劑通過滲透開孔18B供入犧牲層104。同時，如圖13A所示，在刻蝕劑滲透開孔18A到達(dá)硅基板12表面的構(gòu)造中，如果在接下來的接合過程中，使用低涂覆精度的涂覆方法將硅層轉(zhuǎn)印基板100的轉(zhuǎn)印硅層16與作為硅層16的轉(zhuǎn)印目標(biāo)的第二基板200相互接合在一起，則粘合劑可從刻蝕劑滲透開孔18A的內(nèi)側(cè)溢出并到達(dá)作為轉(zhuǎn)印目標(biāo)的第二基板12表面。此外，作為第一基板的硅基板和第二基板被相互接合在一起，從而在后續(xù)過程中影響到利用刻蝕劑除去并分離犧牲層的過程。然而，如圖13C所示，如果刻蝕劑滲透開孔18C到達(dá)犧牲層104的中部，而未到達(dá)硅基板12，那么即使粘合劑溢出轉(zhuǎn)印硅層18，也可避免硅基板12與第二基板200被接合在一起。因此，在接下來的過程中，犧牲層被刻蝕，并且容易地將轉(zhuǎn)印有硅層12的第二基板與硅基板12相互分離開。因此，在圖13A至13C所示出的刻蝕劑滲透開孔這三種構(gòu)造中，有利的是如圖13B中所示，設(shè)置到達(dá)硅基板12中部的刻蝕劑滲透開孔18B，或者如圖13C中所示，設(shè)置到達(dá)犧牲層104中部的刻蝕劑滲透開孔18C。盡管對通過圖11和12所示的半導(dǎo)體基板制造方法來形成圖13C所示構(gòu)造的刻蝕劑滲透開孔18這種情況進(jìn)行了描述，但是也可形成圖13A或13B所示出的刻蝕劑滲透開孔 18A 和 18B。滲透開孔之間的間隙取決于分離過程所需的時間。盡管對其沒有特別規(guī)定，但是隨著間隙越窄，則分離過程所需時間縮短。形成刻蝕劑滲透開孔18的方法包括使用硝酸氫氟酸的濕式刻蝕,使用Ar、02、SF6氣體的干式刻蝕等。此處，可在轉(zhuǎn)印硅層16中制作諸如電路等器件。在器件制作中，通常使用硅加工，如光刻法。電路可包括晶體管、電容器、電阻、二極管或其組合。刻蝕劑滲透開孔18的形成可與電路制作過程結(jié)合。由于Ge的熔點(diǎn)為937°C，因此加工溫度優(yōu)選低于937°C。〈接合過程〉通過將第二基板200接合至硅層轉(zhuǎn)印基板100的轉(zhuǎn)印硅層16，從而獲得復(fù)合基板(圖 11C)。可根據(jù)硅層轉(zhuǎn)印后半導(dǎo)體基板的用途來選擇第二基板200。例如，可使用樹脂基板(例如，PET、PEN和聚酰亞胺薄膜)、玻璃基板、硅基板、具有金屬膜的基板、電線等。可通過使用粘合劑(如水性粘合劑、非水性粘合劑、熱固性粘合劑和紫外線固化性粘合劑)、使用雙面粘合片32或不利用粘合劑32來進(jìn)行接合。〈犧牲層除去過程〉在接合過程后，將用于犧牲層刻蝕的刻蝕劑與復(fù)合基板接觸，從而通過溝槽或孔除去至少部分犧牲層(圖12A)。刻蝕劑由刻蝕劑滲透開孔18到達(dá)犧牲層，并且使用刻蝕劑以選擇性地去除犧牲層中的Ge或C。例如，通過將復(fù)合基板浸入氧化溶液(如過氧化氫水溶液)或水中，從而除去部分犧牲層104。刻蝕劑42可為加熱狀態(tài)，以有助于犧牲層40的刻蝕。此外，在精確地刻蝕犧牲層104并分離后，無需繼續(xù)將犧牲層104浸入溶液中。例如，可除去部分犧牲層104，(例如)直至將通過接合轉(zhuǎn)印硅層16獲得的第二基板200沿基板平面方向分開，并將其與復(fù)合基板分離。〈分離過程〉將通過轉(zhuǎn)印硅層16的轉(zhuǎn)印而獲得的第二基板200與通過除去至少部分犧牲層104而獲得的復(fù)合基板分離。例如，沿基板平面方向?qū)⒔雍匣宸珠_，然后將粘結(jié)有轉(zhuǎn)印硅層16的第二基板200從復(fù)合基板上移除。這樣便可獲得半導(dǎo)體基板300，其在第二基板200上具有幾乎不存在缺陷的硅層16 (圖12B)。此外，在將硅層16轉(zhuǎn)印至第二基板200后，可通過處理硅層16從而加入電線、形成保護(hù)層等。另外，可繼續(xù)將轉(zhuǎn)印硅層16轉(zhuǎn)印至第三基板。例子 下面將參照如下例子對本發(fā)明進(jìn)行描述。本發(fā)明并不局限于這些例子。實(shí)施例I制作具有圖I的層構(gòu)造的硅層轉(zhuǎn)印基板。使用分子束外延法(MBE法)，在單晶硅基板上形成SiGe層(Si Ge = 99 I,厚度Iym)作為犧牲層。隨后，在SiGe層上外延生長轉(zhuǎn)印硅層(厚度500nm)。接下來，使用光刻法在轉(zhuǎn)印硅層一側(cè)形成抗蝕劑掩膜(抗蝕劑掩膜尺寸100 V- mX 100 V- m) 0使用氟硝酸(fluoronitric acid)除去轉(zhuǎn)印娃層。該溝槽形成為犧牲層中的刻蝕劑滲透開孔。隨后，通過在150°C的溫度下，于轉(zhuǎn)印硅層一側(cè)通過粘合層加熱/粘合具有粘合層的玻璃基板(KYOCERA Chemical株式會社，產(chǎn)品名CT4200H)，從而制得復(fù)合基板，其中所述粘合層的厚度為I U m。將復(fù)合基板在含過氧化氫溶液的刻蝕溶液(濃度20% )中浸潰6小時。接下來，通過沿水平方向?qū)?fù)合基板分開，從而獲得在玻璃基板上具有硅層的半導(dǎo)體基板。實(shí)施例2使用與實(shí)施例I類似的方法制作具有圖3的層構(gòu)造的硅層轉(zhuǎn)印基板。在實(shí)施例2中，按照與實(shí)施例I相同的方式制作硅層轉(zhuǎn)印基板，不同之處在于將實(shí)施例I中所述的犧牲層改為Sia99Catll層(厚度IOOnm)。實(shí)施例3使用與實(shí)施例I類似的方法制作具有圖4的層構(gòu)造的硅層轉(zhuǎn)印基板。在實(shí)施例3中，按照與實(shí)施例I相同的方式制作硅層轉(zhuǎn)印基板，不同之處在于將實(shí)施例I中所述的犧牲層改為SiGeC層(Si Ge C = 70 27 3，厚度liim)。實(shí)施例4使用與實(shí)施例I類似的方法制作具有圖6的層構(gòu)造的硅層轉(zhuǎn)印基板。在實(shí)施例4中，按照與實(shí)施例I相同的方式制作硅層轉(zhuǎn)印基板，不同之處在于形成 SiC 層(Si : C = 70 : 3，厚度5nm)以及 SiGe 層(Si Ge = 70 27，厚度5nm)作為犧牲層，將SiC層和SiGe層依次層疊，并且將該過程重復(fù)10次。實(shí)施例5使用與實(shí)施例I類似的方法制作具有圖7所示的層構(gòu)造的硅層轉(zhuǎn)印基板。在實(shí)施例5中，按照與實(shí)施例I相同的方式制作硅層轉(zhuǎn)印基板，不同之處在于形成SiGe層(Si Ge = 90 10，厚度10nm)以及Si層(厚度30nm)作為犧牲層，將SiGe層和Si層依次層疊，并將該過程重復(fù)10次。實(shí)施例6使用與實(shí)施例I類似的方法制作具有圖9所示的層構(gòu)造的硅層轉(zhuǎn)印基板。在實(shí)施例6中，按照與實(shí)施例I相同的方式制作硅層轉(zhuǎn)印基板，不同之處在于形成SiGe層(Si Ge = 90 10，厚度10nm)以及GaP層(厚度30nm)作為犧牲層，將SiGe層和GaP層依次層疊，將該過程重復(fù)5次，并繼續(xù)在其上設(shè)置SiGe層。比較例I按照與實(shí)施例I相同的方式制作硅層轉(zhuǎn)印基板，不同之處在于形成SiGe層(Si Ge = 90 10，厚度400nm)作為犧牲層，并且使用該硅層轉(zhuǎn)印基板來制作半導(dǎo)體基板。 比較例2按照與實(shí)施例I相似的方式制作硅層轉(zhuǎn)印基板，不同之處在于形成SiGe層(Si Ge = 70 30，厚度IOOnm)作為犧牲層，并且使用該硅層轉(zhuǎn)印基板來制作半導(dǎo)體基板。按照下述方式對通過實(shí)施例和比較例所制作的半導(dǎo)體基板的表面Si層質(zhì)量以及犧牲層膜厚度進(jìn)行評價。-厚度-通過橫截面TEM觀察來評價犧牲層的膜厚度。評價標(biāo)準(zhǔn)如下。Gl :等于或大于500nmG2 :等于或大于200nm且小于500nmG3:小于 200nm-質(zhì)量-通過穿透位錯濃度來評價晶體質(zhì)量。通過使用Secco液(K2Cr2O7、氫氟酸和水的混合液)選擇性地刻蝕(Secoo刻蝕)表面，從而檢測點(diǎn)坑。評價標(biāo)準(zhǔn)定義如下。Gl :小于 IO1CnT2G2 :等于或大于IO1CnT2且小于104cm_2G3 :等于或大于IO4CnT2且小于IO6CnT2G4 :等于或大于 IO6CnT2結(jié)果示于表I中。表I
Si層的質(zhì)量犧牲層厚度實(shí)施例IG3Gl
實(shí)施例2G3G權(quán)利要求
1.一種娃層轉(zhuǎn)印基板，包括 作為第一基板的硅基板； 犧牲層；以及 轉(zhuǎn)印至第二基板的轉(zhuǎn)印娃層， 其中所述犧牲層具有硅化合物層，所述硅化合物層含有由硅以及選自鍺和碳中的至少ー種元素構(gòu)成的化合物，并且所述犧牲層被設(shè)置在所述作為第一基板的硅基板上，所述硅化合物層的厚度等于或小于臨界膜厚度， 所述轉(zhuǎn)印至第二基板的轉(zhuǎn)印硅層被設(shè)置在所述犧牲層上，并且 所述硅基板或所述硅層中的至少ー者具有與所述犧牲層相連的溝槽或孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅層轉(zhuǎn)印基板，其中所述硅化合物層含有由硅、鍺和碳構(gòu)成的化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅層轉(zhuǎn)印基板， 其中所述犧牲層具有多個硅化合物層， 所述硅化合物層包括含有由硅和鍺構(gòu)成的化合物的第一硅化合物層、以及含有由硅和碳構(gòu)成的化合物的第二硅化合物層，所述第一硅化合物層和所述第二硅化合物層作為所述硅化合物層交替層疊，并且 每個所述硅化合物層的厚度均等于或小于臨界膜厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅層轉(zhuǎn)印基板， 其中所述犧牲層具有所述硅化合物層和硅層，所述硅化合物層含有由硅以及鍺或碳構(gòu)成的化合物，并且所述硅層不同于所述轉(zhuǎn)印硅層， 并且所述硅化合物層和所述硅層交替層疊，以及所述硅化合物層與所述轉(zhuǎn)印硅層接觸，所述硅化合物層的厚度等于或小于臨界膜厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅層轉(zhuǎn)印基板， 其中所述犧牲層具有所述硅化合物層和化合物半導(dǎo)體層，所述硅化合物層含有由硅以及鍺或碳構(gòu)成的化合物， 并且所述硅化合物層和所述化合物半導(dǎo)體層交替層疊，并且所述硅化合物層與所述轉(zhuǎn)印硅層接觸，所述硅化合物層和所述化合物半導(dǎo)體層的厚度均等于或小于臨界膜厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅層轉(zhuǎn)印基板，其中所述化合物半導(dǎo)體層含有鎵和磷。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅層轉(zhuǎn)印基板，其中所述犧牲層具有多個硅化合物層，其為2層至約20層。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅層轉(zhuǎn)印基板，其中所述犧牲層具有多個層，其為2層至約20層。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅層轉(zhuǎn)印基板，其中所述犧牲層具有多個層，其為2層至約20層。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅層轉(zhuǎn)印基板，其中所述犧牲層的總厚度為約50nm至約3 μ m0
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅層轉(zhuǎn)印基板，其中所述犧牲層的總厚度為約50nm至約3 μ m0
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅層轉(zhuǎn)印基板，其中所述犧牲層的總厚度為約50nm至約·3 μ m0
13.—種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括 制備根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅層轉(zhuǎn)印基板； 將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的所述轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板； 通過使所述復(fù)合基板與用于刻蝕所述犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過所述溝槽或所述孔除去至少部分的所述犧牲層；以及 將具有所述轉(zhuǎn)印硅層的所述第二基板與通過除去至少部分的所述犧牲層而獲得的所v述復(fù)合基板分離。
14.一種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括 制備根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅層轉(zhuǎn)印基板； 將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的所述轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板； 通過使所述復(fù)合基板與用于刻蝕所述犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過所述溝槽或所述孔除去至少部分的所述犧牲層；以及 將具有所述轉(zhuǎn)印硅層的所述第二基板與通過除去至少部分的所述犧牲層而獲得的所述復(fù)合基板分離。
15.一種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括 制備根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅層轉(zhuǎn)印基板； 將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的所述轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板； 通過使所述復(fù)合基板與用于刻蝕所述犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過所述溝槽或所述孔除去至少部分的所述犧牲層；以及 將具有所述轉(zhuǎn)印硅層的所述第二基板與通過除去至少部分的所述犧牲層而獲得的所述復(fù)合基板分離。
16.一種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括 制備根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅層轉(zhuǎn)印基板； 將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的所述轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板； 通過使所述復(fù)合基板與用于刻蝕所述犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過所述溝槽或所述孔除去至少部分的所述犧牲層；以及 將具有所述轉(zhuǎn)印硅層的所述第二基板與通過除去至少部分的所述犧牲層而獲得的所述復(fù)合基板分離。
17.—種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括 制備根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅層轉(zhuǎn)印基板； 將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的所述轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板； 通過使所述復(fù)合基板與用于刻蝕所述犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過所述溝槽或所述孔除去至少部分的所述犧牲層；以及 將具有所述轉(zhuǎn)印硅層的所述第二基板與通過除去至少部分的所述犧牲層而獲得的所述復(fù)合基板分離。
18.—種制造半導(dǎo)體基板的方法，包括 制備根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅層轉(zhuǎn)印基板； 將第二基板接合至所述硅層轉(zhuǎn)印基板的所述轉(zhuǎn)印硅層，從而獲得復(fù)合基板；通過使所述復(fù)合基板與用于刻蝕所述犧牲層的刻蝕劑接觸，從而通過所述溝槽或所述孔除去至少部分的所述犧牲層；以及 將具有所述轉(zhuǎn)印硅層的所述第二基板與通過除去至少部分的所述犧牲層而獲得的所述復(fù)合基板分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及硅層轉(zhuǎn)印基板以及半導(dǎo)體基板的制造方法，所述硅層轉(zhuǎn)印基板包括作為第一基板的硅基板；犧牲層；以及轉(zhuǎn)印至第二基板的轉(zhuǎn)印硅層，其中所述犧牲層具有硅化合物層，所述硅化合物層含有由硅以及選自鍺和碳中的至少一種元素構(gòu)成的化合物，并且所述犧牲層被設(shè)置在作為第一基板的硅基板上，所述硅化合物層的厚度等于或小于臨界膜厚度，所述轉(zhuǎn)印至第二基板的轉(zhuǎn)印硅層被設(shè)置在犧牲層上，并且硅基板或者硅層中的至少一者具有與犧牲層相連的溝槽或孔。所述硅層轉(zhuǎn)印基板能夠具有幾乎不存在缺陷的轉(zhuǎn)印硅層。
文檔編號H01L21/762GK102683352SQ20121006128
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者三井實(shí) 申請人:富士施樂株式會社