專利名稱：復(fù)合部件及其分離方法和半導(dǎo)體襯底的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合部件及其分離方法和半導(dǎo)體襯底的制備方法，特別涉及在其內(nèi)有低機(jī)械強(qiáng)度的脆性(fragile)結(jié)構(gòu)的復(fù)合部件、及其分離方法和半導(dǎo)體襯底的制備方法。本發(fā)明特別適用于具有作為半導(dǎo)體襯底一種的SOI(絕緣體上的半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)的襯底(SOI襯底)的制備方法。
采用SOI襯底的器件有使用普通硅襯底所不能獲得的許多優(yōu)點(diǎn)。例如，這些優(yōu)點(diǎn)如下(1)電介質(zhì)容易被隔離，器件適合高集成化；(2)器件抗射線能力強(qiáng)；(3)浮動(dòng)電容小，和可實(shí)現(xiàn)元件的高速工作；(4)不需要阱處理工藝；(5)可以防止閉鎖；和(6)通過薄膜可形成完全耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
由于SOI結(jié)構(gòu)有上述各種優(yōu)點(diǎn)，所以有關(guān)其形成方法的研究在近十幾年來得到發(fā)展。已知的普通SOI技術(shù)是SOS(藍(lán)寶石上的硅)技術(shù)，在單晶藍(lán)寶石襯底上通過CVD(化學(xué)汽相淀積)方法異質(zhì)外延生長(zhǎng)形成硅。SOS技術(shù)已經(jīng)被評(píng)價(jià)為最成熟的SOI技術(shù)，但由于因硅層和基底藍(lán)寶石襯底的交界面上晶格失配造成的大量晶體缺陷、構(gòu)成藍(lán)寶石襯底的鋁混合進(jìn)硅層、襯底價(jià)格、面積增大的遲緩和其它原因，所以該SOI技術(shù)一直未實(shí)際使用。
在SOS技術(shù)之后，出現(xiàn)了SIMOX(離子注入氧隔離)技術(shù)。有關(guān)SIMOX技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展了以降低晶體缺陷或降低制造成本為目的的各種方法。這些方法的實(shí)例包括把氧離子注入襯底以形成嵌入的氧化層的方法；通過氧化膜鍵合兩晶片，拋光或腐蝕一個(gè)晶片和在氧化膜上留下薄單晶硅層的方法；把氫離子按預(yù)定深度注入其上形成氧化膜的硅襯底表面，與其它襯底鍵合，通過加熱或其它處理在氧化膜上留下薄單晶硅層，并剝離被鍵合的襯底(另一襯底)的方法等。
在日本專利No.2608351或美國專利No.5371037中披露了新的SOI技術(shù)。該技術(shù)中，通過在其上形成有多孔層的單晶半導(dǎo)體襯底上形成無孔單晶層獲得的第一襯底被鍵合在第二襯底上，并使這些襯底鍵合，然后除去不需要的部分，以便無孔單晶層被轉(zhuǎn)移給第二襯底。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于SOI層有良好的膜厚度均勻性，可以減少SOI層的晶體缺陷密度，SOI層有良好的表面平坦性，不需要昂貴和特殊規(guī)格的制造裝置，用相同的制造裝置可以制造帶有厚度范圍約幾十nm至10μm的SOI膜的SOI襯底。
此外，本申請(qǐng)披露了日本專利申請(qǐng)公開No.7-302889中的技術(shù)，在該技術(shù)中，在第一襯底和第二襯底鍵合后，把第一襯底從第二襯底上分離而沒有破裂，然后使被分離的第一襯底的表面平滑，在其上再次形成多孔層，使第一襯底可被再次使用。下面，參照

圖12A至圖12C說明所提出方法的實(shí)例。在把第一硅襯底1001的表面層制成多孔以形成多孔層1002后，在層1002上形成單晶硅層1003，單晶硅層和與第一硅基底襯底分離的第二硅襯底1004的主表面通過隔離層1005相互鍵合(圖12A)。隨后，分割通過多孔層鍵合的晶片(圖12B)，有選擇地除去露出第二硅基底襯底表面的多孔硅層以形成SOI襯底(圖12C)。通過除去其上殘留的多孔層，可以再次使用第一硅襯底1001。
在日本專利申請(qǐng)公開No.7-302889披露的發(fā)明中，使用比無孔硅更易碎的多孔硅層結(jié)構(gòu)的性質(zhì)分離襯底。由于在半導(dǎo)體襯底制備中使用了一次的襯底可以在半導(dǎo)體襯底的制備中再次使用，所以可以有效地降低半導(dǎo)體襯底的成本。此外，在該技術(shù)中，由于可以在沒有損耗的情況下使用第一襯底，所以可以極大地降低制造成本。另外，制造工藝明顯簡(jiǎn)化。
分離第一基底和第二基底襯底(基板)方法的實(shí)例包括加壓、拉伸、剪切、楔入、熱處理、氧化、振動(dòng)、線切割等。此外，本發(fā)明者們建議采用在日本專利申請(qǐng)No.9-75498或1998年3月25日申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)No.047327中披露的方法，在該方法中，用流體噴射分離區(qū)。氣體和/或液體作為流體，最好使用主要由水構(gòu)成的液體的水射流。該方法中，在分離時(shí)，水不僅切割鍵合表面，而且均勻地進(jìn)入第一基底和第二基底之間的縫隙，以致可將相當(dāng)均勻的分離壓力施加給整個(gè)分離表面。此外，在該方法中，與不使用氣體的情況不同，在不散射情況下顆粒可以被沖刷掉。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于這兩方法涉及利用楔入的分離方法。特別是當(dāng)把分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度設(shè)定得小于被鍵合地方的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，通過把流體流噴射至分離區(qū)，只有易碎部分破裂、斷裂或被除去，而顯然可以保留其它堅(jiān)硬部分而不會(huì)斷裂。
但是，當(dāng)通過用液體噴射復(fù)合部件的側(cè)表面使水流或其它流體用于分離鍵合的復(fù)合部件時(shí)，特別在分離區(qū)的側(cè)表面周圍，由于分離區(qū)有過大的強(qiáng)度，所以存在液體流不能容易地破壞或切開分離區(qū)的情況。這種情況下，可以通過提高液體壓力來分離復(fù)合部件，但如果壓力過大地升高，那么裂紋從被鍵合的基底襯底的側(cè)面向內(nèi)部擴(kuò)展。在正中央，對(duì)分離區(qū)注入的流體壓力有可能會(huì)使一個(gè)或兩個(gè)分離的基底產(chǎn)生裂紋。因此，使在分離處理中成品率下降。為了避免這種情況，提出了進(jìn)一步降低分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度以形成更易碎結(jié)構(gòu)的方法。但是，如果結(jié)構(gòu)過于易碎，那么會(huì)產(chǎn)生這樣的問題，也就是分離區(qū)破裂和不能進(jìn)行鍵合，或在制備復(fù)合部件工序中的加熱、清洗或處理基底襯底期間，分離區(qū)破裂從而產(chǎn)生作為污染物的顆粒。
此外，當(dāng)按不使用流體的另一種方法進(jìn)行分離時(shí)，會(huì)造成基本上同樣的問題。因此，會(huì)降低分離工序中的成品率。
本發(fā)明的目的在于提供在不損壞被分離基底的情況下可以相當(dāng)容易地分離復(fù)合部件的復(fù)合部件及其分離方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供相對(duì)提高主分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度、防止分離區(qū)的非有意破損和抑制顆粒產(chǎn)生的復(fù)合部件及其分離方法。
按照本發(fā)明的方案，提供使用復(fù)合部件分離方法的半導(dǎo)體襯底的制備方法，該分離方法包括在分離區(qū)把復(fù)合部件分離成多個(gè)部件的步驟，其中分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度沿鍵合面是非均勻的。
具體地說，在分離區(qū)中，復(fù)合部件的周邊部分在機(jī)械強(qiáng)度上最好低于中心部分的機(jī)械強(qiáng)度。此外，分離區(qū)在機(jī)械強(qiáng)度上最好低于被鍵合界面的機(jī)械強(qiáng)度。
按照本發(fā)明的另一方案，提供采用上述分離方法的半導(dǎo)體襯底制備方法。
按照本發(fā)明的另一方案，提供半導(dǎo)體襯底的制備方法，該方法包括在與鍵合面不同位置處形成的分離區(qū)上將鍵合第一基底襯底和第二基底襯底形成的復(fù)合部件相互分離成多個(gè)部件，分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度沿鍵合面是非均勻的，分離區(qū)周邊部分的機(jī)械強(qiáng)度是局部下降的。
按照本發(fā)明的另一方案，提供在其內(nèi)包含分離區(qū)的復(fù)合部件，分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度沿復(fù)合部件的表面是非均勻的，分離區(qū)周邊部分的機(jī)械強(qiáng)度是局部下降的。
對(duì)于分離區(qū)來說，可以采用通過陽極氧化形成的多孔層、通過注入離子形成的在其內(nèi)可以獲得微孔的層，等等。當(dāng)把硅晶片或其它半導(dǎo)體襯底或石英晶片用于第一或第二基底襯底時(shí)，盡管晶片有取向面或切口(notch)，但晶片基本上有圓盤形形狀。因此，通過把第一基底襯底和第二基底襯底相互鍵合獲得的復(fù)合部件基本上也有圓盤形形狀。這種情況下，當(dāng)分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度以這樣的方式非均勻，即強(qiáng)度在復(fù)合部件的中心部分高，在其周邊部分低，而在圓周方向上基本均勻時(shí)，可以有效地分離復(fù)合部件。當(dāng)復(fù)合部件是矩形片狀部件時(shí)，其角部、側(cè)邊或整個(gè)周邊的機(jī)械強(qiáng)度降低。
通過在分離區(qū)中形成相互孔隙率不同的部分，可以使機(jī)械強(qiáng)度不均勻。隨著孔隙率的增加，機(jī)械強(qiáng)度下降。因此，通過改變孔隙率可以改變機(jī)械強(qiáng)度。具體地說，通過在周邊部分設(shè)定比中心部分高的孔隙率，可以降低周邊部分的機(jī)械強(qiáng)度。
通過改變分離區(qū)的厚度，也可以使機(jī)械強(qiáng)度不均勻。隨著分離區(qū)的厚度增加，機(jī)械強(qiáng)度下降。因此，通過改變厚度也可改變機(jī)械強(qiáng)度。具體地說，通過在周邊部分設(shè)定比基底襯底的中心部分大的分離區(qū)多孔層的厚度，可以降低周邊部分的機(jī)械強(qiáng)度。
為了獲得在分離復(fù)合部件處理工藝前的工藝中不被分離和在分離處理工藝中可被可靠地分離的合適的復(fù)合部件，最好由機(jī)械強(qiáng)度不同的多層形成分離區(qū)。特別在多層構(gòu)成的分離區(qū)中，孔隙率高的層厚度最好小于低孔隙率的相鄰無孔單晶硅半導(dǎo)體層的厚度。多層的各結(jié)構(gòu)不必在界面上陡峭地變化。即使各層的強(qiáng)度或結(jié)構(gòu)在相鄰層的界面上持續(xù)地變化，但與強(qiáng)度在整個(gè)分離區(qū)上均勻時(shí)相比，也有利于分離。
在機(jī)械強(qiáng)度不同的多層組成的分離區(qū)中，孔隙率高的層最好在周邊部分比在靠近基底襯底的中心部分有更高的孔隙率。
在機(jī)械強(qiáng)度不同的多層組成的分離區(qū)中，通過使帶有小孔隙率的第一層的厚度在周邊部分大于基底襯底的中心部分，可以使高孔隙率的第二層的孔隙率在周邊部分高于基底襯底的中心部分。
本發(fā)明者們進(jìn)行了操作實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中，為了形成良好質(zhì)量的多孔層，多方面地改善了陽極氧化裝置。結(jié)果，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過用陽極氧化裝置某個(gè)模式進(jìn)行多孔處理的多個(gè)硅晶片中，有帶有平面內(nèi)孔隙率分布的硅晶片。此外，作為實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在該實(shí)驗(yàn)中，通過在多孔層上形成無孔層和使無孔層剝離來制備樣品，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些樣品中，孔隙率很低的多孔層甚至比孔隙率很高的層更容易剝離。從上述兩個(gè)發(fā)現(xiàn)可看出，如在后面說明的實(shí)施例一樣，當(dāng)在具有孔隙率平面內(nèi)分布的多孔層中使孔隙率很高的層破裂或破壞時(shí)，孔隙率很低的層也容易破裂，該低孔隙率層未過多地受孔隙率絕對(duì)值的影響。
具體地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在這樣的層時(shí)，即在其中可容易地開始分離的部件周邊部分中孔隙率相對(duì)高的層時(shí)，不管孔隙率的絕對(duì)值如何，都便于分離，并由此提出了本發(fā)明。
圖1A、1B和1C是本發(fā)明復(fù)合部件的示意剖面圖。
圖2A和2B是本發(fā)明復(fù)合部件的俯視圖。
圖3A和3B表示本發(fā)明復(fù)合部件的機(jī)械強(qiáng)度的平面內(nèi)分布。
圖4是表示用于本發(fā)明中的陽極氧化狀態(tài)的圖。
圖5是本發(fā)明的半導(dǎo)體襯底的孔隙率的特性曲線圖。
圖6A、6B和6C是表示本發(fā)明的復(fù)合部件分離方法的圖。
圖7是水射流裝置的示意圖。
圖8是本發(fā)明的復(fù)合部件的剖視圖。
圖9是表示多孔層厚度和陽極氧化電流的特性曲線圖。
圖10是第二層的孔隙率與第一層厚度的特性曲線圖。
圖11是本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合部件的剖視圖。
圖12A、12B和12C是表示半導(dǎo)體襯底的普通制備方法的圖。
圖1A至圖1C是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合部件的剖視圖。
把第一基底襯底1和第二基底襯底2相互鍵合形成復(fù)合部件，并在其內(nèi)形成分離區(qū)3。其中，第一基底襯底1按這樣的方式鍵合，使分離區(qū)3上形成的層4靠近第二基底襯底2的表面，并形成鍵合界面5。分離區(qū)3有機(jī)械強(qiáng)度很高的部分31和薄弱部分32，機(jī)械強(qiáng)度薄弱部分32位于復(fù)合部件的周邊部分(分離區(qū)的周邊部分)。在分離復(fù)合部件的情況下，由于機(jī)械強(qiáng)度很弱的部分32位于復(fù)合部件的周邊部分，所以部分32首先開裂或破裂，因此便于復(fù)合部件的分離。
更具體地說，圖1A表示以均勻厚度在分離區(qū)3的周邊部分中形成孔隙率高的多孔材料的部分32，而在中心部分形成孔隙率低的多孔材料的部分31，以便把本身機(jī)械強(qiáng)度低的部分32設(shè)置在周邊部分。圖2A表示從頂部觀察復(fù)合部件中機(jī)械強(qiáng)度堅(jiān)固的部分31和薄弱部分32的位置。序號(hào)7表示按需要設(shè)置的取向面。另外，如圖2B所示，可以在復(fù)合部件的外圍局部地形成而不是在整個(gè)外圍形成機(jī)械強(qiáng)度薄弱的部分32。機(jī)械強(qiáng)度堅(jiān)固的部分大于薄弱的部分。圖1B表示通過制成均勻孔隙率的多孔材料的分離區(qū)3的不均勻厚度，在周邊部分形成機(jī)械強(qiáng)度薄弱的部分32。這種情況下，如圖2B所示，也可在分離區(qū)3平面的外圍局部地形成部分32。圖1C表示為了在外圍形成有較大離子注入量的部分，由注入離子形成的機(jī)械強(qiáng)度薄弱的部分32。這種情況下，如圖2B所示，也可以通過局部增加離子注入量，在外圍局部地形成機(jī)械強(qiáng)度薄弱的部分32。當(dāng)注入氫離子或稀有氣體離子時(shí)，會(huì)產(chǎn)生微孔。因此，可以把在其內(nèi)按高濃度注入離子的部分形成在孔隙率高的多孔部分。通過設(shè)定比其它部分更高的孔隙率和多孔材料的厚度，可以局部地形成機(jī)械強(qiáng)度薄弱的部分32。此外，通過把離子局部注入到由多孔材料和易碎的多孔材料形成的分離區(qū)中，可以降低離子注入部分的機(jī)械強(qiáng)度。就是說，最好適當(dāng)?shù)亟M合圖1A至圖1C所示結(jié)構(gòu)的特性。
作為本發(fā)明的第一基底襯底1，最好使用硅晶片或Ge、SiGe、SiC、GaAs、GaAlAs、InP、GaN等片狀半導(dǎo)體晶片。
如第一基底襯底1的情況那樣，除了相同的半導(dǎo)體晶片外，可以把石英玻璃、樹脂片或其它絕緣的基底襯底和不銹鋼或其它金屬的基底襯底用作第二基底襯底2。
無孔層最好包括由與用于第一基底襯底中的那些材料相同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成的組中選擇的材料形成的單層或多層。當(dāng)分離復(fù)合部件以制備SOI襯底時(shí)，最好是單晶半導(dǎo)體層。
層6最好由絕緣材料、導(dǎo)電材料或與層4材料不同的其他材料構(gòu)成。
此外，第一基底襯底和第二基底襯底最好通過絕緣層或鍵合層鍵合。
圖3A和圖3B分別表示復(fù)合部件平面上機(jī)械強(qiáng)度分布的曲線圖。
實(shí)線10表示從外圍LE1的左邊緣向復(fù)合部件的中心0逐漸增加機(jī)械強(qiáng)度的模式，包括中心0的位置LE2和RE2之間的部分有最高的機(jī)械強(qiáng)度。點(diǎn)劃線11表示機(jī)械強(qiáng)度在外圍(在外周邊緣LE1和位置LE2之間，在外周邊緣RE1和位置RE2之間)和中心部分(從位置LE2至RE2)之間有間歇性躍遷的模式。虛線12表示機(jī)械強(qiáng)度從外周邊緣LE1、RE1向中心0持續(xù)地增加和機(jī)械強(qiáng)度僅在中心0取最大值的模式。
本發(fā)明中，最好從復(fù)合部件外周邊緣內(nèi)位置5mm到分離區(qū)外周邊緣的機(jī)械強(qiáng)度局部小于中心部分的機(jī)械強(qiáng)度。參照?qǐng)D3A，最好按復(fù)合部件外周邊緣內(nèi)位置5mm處于LE1與LE2之間和/或RE2與RE1之間的方式，將分離區(qū)形成為薄層。
并且，當(dāng)從其外周邊緣朝向中心分離大直徑復(fù)合部件時(shí)，有復(fù)合部件中心部分不能象期望的那樣分離的情況。在這種情況下，可在中心部分局部形成機(jī)械強(qiáng)度弱的部分。圖3B表示這種模式的實(shí)例，其中在周邊和中心之間的部分，即環(huán)形箱形部分M的機(jī)械強(qiáng)度高。
當(dāng)多孔層用作分離區(qū)時(shí)，設(shè)定機(jī)械強(qiáng)度弱的部分的孔隙率為20％或以上，最好為35％或以上，孔隙率的上限可以為80％或以下。
不限制機(jī)械強(qiáng)度高的中心部分的孔隙率，只要它低于周邊部分的孔隙率即可，但也可以按孔隙率低于周邊部分孔隙率的方式，從5％-35％的范圍中選擇較好，從5％-20％的范圍內(nèi)選擇更好。當(dāng)孔隙率差為5％或以上時(shí)，最好為10％或以上時(shí)，在周邊部分和中心部分中可獲得足以容易地分離復(fù)合部件的機(jī)械強(qiáng)度之差。
此外，圖3B中，部分M的機(jī)械強(qiáng)度高。因此，當(dāng)由多孔材料形成分離區(qū)時(shí)，按與圖3A中心部分的孔隙率相同的方式，將部分M的孔隙率，即具有最大機(jī)械強(qiáng)度值的部分設(shè)定得較低，在5％-35％的范圍內(nèi)，最好在5％-20％的范圍內(nèi)。
圖3B中中心0的孔隙率需要高于部分M的孔隙率，可從20％-80％的范圍中適當(dāng)選擇，以滿足這樣的關(guān)系。
其中，多孔材料的孔隙率P(％)表示多孔材料的表觀體積中孔隙體積所占比例。用形成在第一基底襯底上的多孔材料的孔隙率m和無孔材料的密度M，利用下列公式表示孔隙率p＝{(M-m)÷M}×100(％)(1)其中，通過用包括孔隙的多孔材料的表觀體積V除包括孔隙的多孔材料的表觀重量G，獲得多孔材料的密度m，并如下表示為m＝G÷V (2)實(shí)際上，根據(jù)下列公式，利用在其上形成多孔層之前基底襯底的重量A，在其上形成多孔層之后基底襯底的重量a，和從其上完全清除多孔層之后基底襯底的重量B，可獲得在其表面?zhèn)葍H深度d的范圍有孔隙率結(jié)構(gòu)的基底襯底多孔層的孔隙率Pp＝{(A-a)÷(A-B)}×100(3)
下面說明制備復(fù)合部件的方法。
首先，制備硅晶片等第一基底襯底1，并在第一基底襯底1表面上或從該表面以預(yù)定深度形成分離區(qū)3，制備分離區(qū)的方法實(shí)例包括通過陽極氧化等使第一基底襯底1表面多孔的方法，和/或從第一基底襯底1表面按預(yù)定深度以最大離子注入濃度注入氫離子、稀有氣體離子等與構(gòu)成基底襯底的元素不同的元素，通過控制按下述工藝進(jìn)行陽極氧化或離子注入的條件，在預(yù)定部分形成機(jī)械強(qiáng)度弱的部分。
接著，如果需要，在分離區(qū)3上形成無孔層4，并與第二基底襯底鍵合。在注入離子的情況下，第一基底襯底的表面層構(gòu)成象其本身那樣的無孔層4。當(dāng)使第一基底襯底1的表面多孔時(shí)，通過濺射或CVD在其上形成層4。接著，將無孔層4直接或根據(jù)需要通過絕緣層6鍵合在硅晶片等的第二基底襯底上。從而完成復(fù)合部件。
在形成局部機(jī)械強(qiáng)度低的多孔層的方法中，改變了平面中陽極氧化的電流密度。當(dāng)流進(jìn)半導(dǎo)體襯底周邊部位的陽極氧化電流密度在基底周邊部件設(shè)定得較高時(shí)，可使多孔層的基底襯底周邊部位中的厚度和/或孔隙率高于基底中心部位的厚度和/或孔隙率。為了實(shí)現(xiàn)電流密度的分布，例如，在陽極氧化期間，在陽極氧化液體中且在基底襯底附近的在其中流過離子電流的要被成形的截面區(qū)域設(shè)定得大于基底襯底要被成形的區(qū)域。因而，流入基底襯底周邊部位中的陽極電流表面密度可設(shè)定得大于流進(jìn)基底襯底中心的陽極電流表面密度。特別是，使用比要成形的基底襯底大的陽極氧化池，因而基底可接收到具有寬于基底襯底區(qū)域的截面的離子電流。
圖4是表示用于陽極氧化的裝置的示意圖。圖4中，數(shù)字101表示用于陽極氧化的DC電源，102表示陰極，103表示陽極，和104、105表示用于支撐處理的基底襯底1的支架。基底襯底1嚙合在支架104、105的凹槽中。數(shù)字106表示絕緣池底。電極102、103的面積約為第一基底襯底1面積的1.2-3.0倍，最好是1.3-2.0倍。在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)從外部通過基底襯底的外周邊緣流動(dòng)的離子匯集進(jìn)基底中，更多的離子流進(jìn)基底的周邊部分，從而可提高周邊部分多孔層的厚度和孔隙率。
并且，在進(jìn)行陽極氧化的多個(gè)階段時(shí)，第一多孔層的周邊部分形成得厚于中心部分。因此，可使稍后形成的第二多孔層周邊部分的孔隙率大于中心部分的孔隙率。
當(dāng)需要更精確地控制流動(dòng)電流的這種分布時(shí)，在要成形的基底襯底附近提供電流導(dǎo)向裝置，以控制流進(jìn)基底襯底表面的離子流分布。當(dāng)控制離子流分布時(shí)，可控制具有小孔隙率的層的厚度分布。
當(dāng)通過離子注入形成的其中可獲得微小空隙的層用作分離區(qū)時(shí)，通過提高離子注入密度可增加微小空隙的密度或分布的微小空隙的厚度，因而可降低該區(qū)域的機(jī)械強(qiáng)度。
所以，當(dāng)基底襯底周邊部分的離子注入量設(shè)定得大于基底襯底中心部分的離子注入量，可提高基底襯底周邊部分的單位體積的微小空隙密度，和使孔隙率大于基底襯底中心部分的孔隙率。
圖5是展示在用圖4所示方法獲得的多孔材料的直徑方向上孔隙率平面分布的曲線圖。
隨著孔隙率增加，機(jī)械強(qiáng)度減小。因此，圖5表示在垂直方向與圖3A的實(shí)線10所示圖形相反的圖形。當(dāng)電極102、103的面積與基底襯底的面積之比足夠大時(shí)，提供實(shí)線15所示的圖形。當(dāng)電極的面積與基底襯底的面積之比小時(shí)，提供由虛線14所示的趨勢(shì)。從而在周邊部分中形成有高孔隙率的多孔材料下面說明用于制備具有圖1A所示或圖3A的虛線所示機(jī)械強(qiáng)度分布的多孔層的技術(shù)。下面是第一方法僅在基底襯底1的外周邊部分上提供用于離子注入的掩?；蚬饪棠z圖形，同時(shí)將硼離子注入中心部分。用具有大體與基底面積相同面積的電極，對(duì)在外周邊中具有局部低硼離子濃度的基底襯底進(jìn)行陽極氧化，制備多孔層，該多孔層在外周邊部分有高孔隙率而在中心部分有低孔隙率。
第二方法如下用蠟或另外的抗陽極氧化的掩模覆蓋不包括其外周邊部分的基底襯底中心部分，通常在高電流密度下進(jìn)行陽極氧化，使外周邊部分多孔。接著，掩模外周邊部分，在低電流密度下進(jìn)行通常的陽極氧化，使中心部分多孔化。
在第三方法中，在用通常的陽極氧化法形成均勻的多孔層之后，僅通過離子注入提高外周邊部分的孔隙率。當(dāng)控制離子注入量的分布時(shí)，可用良好可控性形成如圖3A、3B所示強(qiáng)度分布的多孔層。
此外，就制造成本而言，圖4所示的方法比這些方法有更多的優(yōu)點(diǎn)。
下面更詳細(xì)地說明圖1C所示復(fù)合部件的制備方法。
氧化硅晶片或另一個(gè)基底襯底，形成絕緣膜6。用預(yù)定加速電壓將氫或稀有氣體離子注入基底襯底整個(gè)表面。用光刻膠掩模覆蓋不包括外周邊部分的中心部分，并用相同的加速電壓將離子再注入外周邊部分。以這種方式可形成具有機(jī)械強(qiáng)度弱的部分32的分離區(qū)域3。在清除掩模圖形之后，將絕緣層6鍵合到第二基底襯底2上。在第一和第二離子注入操作中的各劑量被設(shè)定在1015cm-2-1017cm-2的范圍，而在機(jī)械強(qiáng)度弱的部分中不同原子的濃度可設(shè)定在1020cm-3-1023cm-3的范圍內(nèi)。
下面說明用于本發(fā)明中的分離復(fù)合部件的方法。以分離圖1A所示復(fù)合部分的模式為例進(jìn)行說明。如圖6A所示，通過熱處理等產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或用外力分離復(fù)合部件。在分離區(qū)域3，因周邊部分32局部具有低機(jī)械強(qiáng)度，因而首先脫離或開裂。圖6A表示插入楔子110和施加力111以從第二基底襯底2分離第一基底襯底1周邊部分。接著，如圖6B所示，復(fù)合部分被分離成兩部分。當(dāng)在無孔層4上保留的分離區(qū)3的殘留層37相對(duì)較厚時(shí)，通過拋光或腐蝕清除該殘留層。隨后，如果需要在氫氣氛中進(jìn)行熱處理(氫退火)。如圖6C所示，可獲得配置具有光滑表面的層4的基底襯底2。對(duì)于在太陽電池中的應(yīng)用，不需要清除殘留層。
可用于本發(fā)明的復(fù)合部件分離方法的實(shí)例包括加壓、拉脫、剪切、楔子插入、熱處理、施加振動(dòng)、線切割和公開于日本專利申請(qǐng)7-302889中的各種方法。此外，如日本專利申請(qǐng)9-75498所披露的那樣，通過對(duì)分離區(qū)側(cè)表面附近噴射流體或注射流體噴流，可以使鍵合的第一和第二基底襯底在分離區(qū)而不是鍵合界面分離成多個(gè)部件。
通過小噴嘴噴注加壓流體可實(shí)現(xiàn)在本發(fā)明分離中使用的流體噴射。按照在“Water Jet”(vol.1，No.1，第4頁)中的介紹，可將第一流體噴射方法用作噴注高速高壓流體束的方法。在可用于本發(fā)明的噴射流體中，通過其直徑約0.1-0.5mm的小噴嘴噴注具有用高壓泵增壓的100-3000kgf/cm2范圍內(nèi)的高壓的流體，以便可切割或加工陶瓷、金屬、混凝土、樹脂、橡膠、木材或其它材料(對(duì)硬材料將研磨料加在水中)。此外，可清除表面層的涂敷膜，或清除表面部件。在常規(guī)水噴射方法中，主要作用是清除如上所述材料的一部分。特別是在水噴射切割操作中，移置(remove)主要部件的切割寬度，清除涂敷膜，或通過清除不需要的部分來清除部件表面。
當(dāng)用水噴射形成本發(fā)明的流體流時(shí)，對(duì)分離區(qū)側(cè)表面噴注水射流，可分離復(fù)合部件。在該情況下，分離區(qū)側(cè)表面首先暴露于鍵合基底側(cè)表面，水射流直接噴注于露出部分或其周邊部分上。然后，分離基底襯底成兩部分而不被損傷，同時(shí)通過水射流僅清除機(jī)械脆弱的分離區(qū)域。并且，即使因某些原因，分離區(qū)的側(cè)表面未提前露出，也可用氧化膜之類的薄層覆蓋相應(yīng)部分，在用噴射水分離基底襯底之前，用噴射水首先清除覆蓋分離區(qū)的層。
并且，使用了常規(guī)水射流中未用的作用。特別是，將射流噴注到復(fù)合部件側(cè)表面中的凹槽上以延伸和損壞結(jié)構(gòu)上脆弱的分離區(qū)，使鍵合的晶片分離。在這種情況下，很難產(chǎn)生分離區(qū)的芯片。即使由用噴射不能清除的材料形成分離區(qū)，也可進(jìn)行分離，而不使用研磨料或不會(huì)損傷分離表面。
上述作用不只是切割或拋光效果，可期望有如圖6A所示的流體的楔子作用。沿將噴流噴注到形成于鍵合的基底側(cè)表面上的凹槽中從而拉開分離區(qū)的方向施加力時(shí)，更期望有這樣的效果。為了充分地獲得該效果，復(fù)合部件側(cè)表面的形狀最好為凹面，而不是凸面形狀。
圖7是展示用于本發(fā)明半導(dǎo)體襯底制造方法中的水噴射裝置實(shí)例的示意性透視圖。圖7中，通過將兩個(gè)硅晶片鍵合為一體，形成復(fù)合部件1，在其內(nèi)配置分離區(qū)3。支架403、404被設(shè)置在相同的旋轉(zhuǎn)軸上，用于通過真空吸盤吸附/固定復(fù)合部件1。并且，支架404通過軸承408連接到支撐的基底襯底409，并且其后部通過壓力彈簧412連接到支撐的基底襯底409，以沿支架403與復(fù)合部件1脫離的方向施加力。
首先，用定位銷釘413設(shè)置復(fù)合部件1，并用支架414吸附/固定。由于用工具407的銷釘413定位復(fù)合部件1，因而可固定復(fù)合部件1的中心部分。接著，使支架403沿軸承411向左推進(jìn)直到復(fù)合部件1被吸附/固定。然后，通過壓力彈簧412將向右施加的力加到支架403上。在這種狀態(tài)下，壓力彈簧412的回復(fù)力和支架403用于吸附復(fù)合部件1的力相互平衡，以防止支架403因壓力彈簧412的力而與復(fù)合部件1脫離。
隨后，從水噴射泵414將水送到水噴嘴402，使水連續(xù)地噴注恒定時(shí)間直到噴注的水穩(wěn)定。當(dāng)水穩(wěn)定后，打開關(guān)閉器406，水(以下稱為水噴流)便從水噴嘴402噴注到復(fù)合部件11的側(cè)表面。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)支架404使復(fù)合部件1和支架403旋轉(zhuǎn)。由于水噴流施加在復(fù)合部件1側(cè)表面厚度中心附近，因而復(fù)合部件1被從其外周邊部分朝向其中心推/延伸，使復(fù)合部件1中相對(duì)較弱的分離區(qū)損壞，復(fù)合部件1最后分離成兩片。
如上所述，水噴流均勻地施加在復(fù)合部件1上。并且，當(dāng)支架403支撐復(fù)合部件1時(shí)，向右施加力。因此，復(fù)合部件1的分離片不相互滑動(dòng)。
酒精或其它有機(jī)溶劑；氫氟酸、硝酸或其它酸；氫氧化鉀或其它堿；或具有選擇腐蝕分離區(qū)功能的其它液體可用作代替水的流體。此外，可用作流體的還可以是空氣、氮?dú)?、碳酸氣、稀有氣體或其它氣體。在引入半導(dǎo)體襯底分離方法中的復(fù)合部件分離方法中，最好使用盡可能去除金屬雜質(zhì)或微粒的純水、超純水或具有高純度的其它水。并且，引入完全低溫的工藝處理。因此，即使使用不是純水的其它噴射流體，也可通過分離后的清洗去除雜質(zhì)或微粒。
在如上所述噴射流體的方法中，最好使復(fù)合部件分離區(qū)附近下凹成凹形，用于接收流體以產(chǎn)生沿推/延伸分離區(qū)的方向的力。當(dāng)利用分離區(qū)鍵合兩個(gè)基底襯底的復(fù)合部件被分離時(shí)，通過使基底邊緣倒角可容易地實(shí)現(xiàn)前述結(jié)構(gòu)。
可用水噴流或其它流體、加壓、拉伸、剪切、楔入、熱處理、氧化、施加振動(dòng)、線切割等各種方法，對(duì)在復(fù)合部件中前述形成的分離區(qū)施加分離力，將復(fù)合部件分離成兩片。此時(shí)，使分離區(qū)機(jī)械脆弱部分損壞，從而完成分離。當(dāng)噴注流體到分離區(qū)附近時(shí)，通過流體流動(dòng)去除或毀壞機(jī)械脆弱的分離區(qū)?？墒?，當(dāng)作流體時(shí)，基本上去除分離區(qū)同時(shí)保留其它非脆弱部分而不會(huì)被損壞。結(jié)果，可方便地進(jìn)行分離而不損傷分離后用的任何其它部分。但是，在這些方法中，除非分離區(qū)足夠弱，否則不能被毀壞。例如，在不能用預(yù)定壓力的流體流損壞或去除分離區(qū)的情況。
為了解決該問題，當(dāng)釋放流體壓力時(shí)，不僅使分離區(qū)并且還使其它部分損壞。例如，當(dāng)鍵合的基底襯底分離時(shí)，板狀第一或第二基底襯底斷裂。可是，當(dāng)為了防止這種情況降低流體壓力時(shí)，不能完成分離操作。
在多數(shù)分離方法中，在最初分離階段，需要將固體楔子推進(jìn)形成于復(fù)合部件中的分離區(qū)表面附近，例如形成于盤形鍵合基底周邊部分中的分離區(qū)部分。在許多情況下，分離需要從表面進(jìn)行。當(dāng)分離未進(jìn)行時(shí)，接近表面的部分有在其上施加分離力的小區(qū)域。因此，引起的問題是必須提高力的表面密度，這是因?yàn)槟軌驅(qū)⒎蛛x力施加于分離表面，但不能將分離力施加于還未分離的表面。當(dāng)分離進(jìn)行時(shí)，可施加分離力的區(qū)域擴(kuò)大。因此，即使增加施加于分離表面的分離力以幫助分離，但表面密度仍會(huì)被減小，可容易地防止基底襯底因分離而破裂(斷裂等)。
為了有助于分離，在分離初期，通過提高分離區(qū)多孔層的孔隙率、增加多孔層的厚度或增加離子注入量以此增加微小空穴的產(chǎn)生量，從而可降低機(jī)械強(qiáng)度?？墒牵?dāng)強(qiáng)度降低得非常低時(shí)，在形成復(fù)合部件的工藝中產(chǎn)生這樣的缺點(diǎn)，即在分離工藝之前分離區(qū)便損壞。
作為增加強(qiáng)度的結(jié)果，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)為了避免上述缺點(diǎn)可與鍵合表面平行地改變分離區(qū)機(jī)械強(qiáng)度，并且，在尤其是接近鍵合基底襯底表面的分離區(qū)部分例如周邊部分的機(jī)械強(qiáng)度設(shè)定得低于基底襯底中心部分的機(jī)械強(qiáng)度。
在分離初期，由于分離表面區(qū)域小和不能增加分離力，分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度降低，因此用較小的力進(jìn)行分離。這可通過降低在基底襯底周邊部分附近分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。通過將基底襯底中心部分的分離區(qū)機(jī)械強(qiáng)度設(shè)定得高于周邊部分的分離區(qū)機(jī)械強(qiáng)度，可防止工藝過程中的剝離。
在這種情況下，當(dāng)分離進(jìn)行到中心部分時(shí)，分離區(qū)擴(kuò)寬。因此，即使降低分離力表面密度，也可增加整個(gè)分離力和進(jìn)行分離。不論分離方法如何，都可實(shí)現(xiàn)這種作用，但是對(duì)分離區(qū)噴注流體流的方法是最可取的方法，它相對(duì)均勻地對(duì)整個(gè)分離面施加分離力，可防止基底襯底破裂。
為了拓寬進(jìn)行穩(wěn)定分離以在牢固地分離基底襯底而不對(duì)其造成損壞的條件范圍，如圖8所示，最好用機(jī)械強(qiáng)度不同的多層或區(qū)域22、23組成分離區(qū)3。在這種情況下，與基底中心部分的機(jī)械強(qiáng)度相比，可較容易地使周邊部分的機(jī)械強(qiáng)度較小。當(dāng)分離區(qū)有由孔隙率小的層23(以下稱為第一多孔層)和孔隙率大的層22(以下稱為第二多孔層)的疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，通過陽極氧化首先形成孔隙率小的層23，然后增加陽極電流，通過陽極氧化相同地形成孔隙率大的層22。
作為深入研究的結(jié)果，本研究者發(fā)現(xiàn)第二多孔層22的孔隙率并不僅由電流大小確定，還取決于第一多孔層23的厚度或孔隙率。當(dāng)?shù)诙嗫讓?2的陽極電流設(shè)定得相等，但第一多孔層23的孔隙率高或低時(shí)，第二多孔層22的孔隙率有增加的趨勢(shì)。因此，例如，當(dāng)降低第一多孔層23的厚度時(shí)，為了保持第二多孔層22的高孔隙率，需要提高第二多孔層22的陽極氧化電流。圖9中示出這種關(guān)系。
如果第二多孔層的陽極氧化電流保持恒定，改變第一多孔層的厚度，那么第二多孔層的孔隙率受影響。這樣的關(guān)系示于圖10中。顯然，在形成第一多孔層之后，不能獨(dú)立地形成第二多孔層，第一多孔層的特性對(duì)第二多孔層的性能產(chǎn)生影響。不能完全地闡明這種現(xiàn)象的詳細(xì)機(jī)理。然而，如后所述，為了形成多孔硅在成形液體中必須有F-離子。當(dāng)在孔隙形成部分的孔隙末稍上消耗F-離子時(shí)，需要有新的F-離子從多孔硅表面通過孔隙提供給孔隙末稍。
猜想利用電場(chǎng)F-離子在孔隙中的這種有效可運(yùn)輸性能或擴(kuò)散取決于第一層的孔隙尺寸或長(zhǎng)度，即第一層的厚度。特別是，通過陽極氧化形成的第一多孔層限制了形成隨后的多孔層時(shí)所必需的離子輸運(yùn)。
因此，形成的第一多孔層被用作對(duì)形成隨后的多孔層所必需的F-離子的有效可運(yùn)輸性進(jìn)行限制的層。當(dāng)陽極氧化電流恒定時(shí)，進(jìn)行成形以形成足夠的厚度而不較大地改變孔隙率。這是因?yàn)橐院愣娏餍纬善涑叽缬蒄-離子的消耗與供給之間的平衡所決定的孔隙，但是如果電流中途增加，則因存在形成的多孔層，在F-離子的消耗與供給之間的平衡被改變，孔隙尺寸較大地變化。
當(dāng)?shù)谝粚拥暮穸仍黾雍屯ㄟ^該層運(yùn)輸?shù)腇-離子的有效可運(yùn)輸性降低時(shí)，在孔隙末稍的F-離子濃度減小，在孔隙中的成形液體中蔓延著離子缺乏層。因此，在成形液體與孔隙中硅單晶表面之間的界面勢(shì)壘被降低的部分延伸。在腐蝕硅的部分中，可增加孔隙尺寸。
實(shí)際中，即使陽極氧化電流簡(jiǎn)單地增加，孔隙率也并不增加太多，除非在硅表面上形成限制可傳輸性的層。這相當(dāng)大地增加成形速率。因此，為了通過增加陽極氧化電流較大地改變孔隙率，在孔隙率增加層與成形液體之間需要限制F-離子的可運(yùn)輸性的層。如果在基底周邊中增加第一多孔層的厚度，那么可使第二多孔層的相應(yīng)部分的孔隙率大于第二層的中心部分的孔隙率，其中在第二層的中心部分第一層較薄。由此，可降低基底襯底周邊部分的分離區(qū)域的機(jī)械強(qiáng)度。
本發(fā)明的特征在于，如上所述，當(dāng)陽極氧化的機(jī)理被很好地用于形成包括機(jī)械強(qiáng)度不同的多層或區(qū)域的分離區(qū)時(shí)，通過增加孔隙率較小的層23周邊部分的厚度而不增加其中心部分的厚度，可使孔隙率較大的層22的周邊部分孔隙率高于基底襯底中心部分的孔隙率。
如上所述，使用圖4中所示的簡(jiǎn)單裝置，通過陽極氧化可在晶片上形成多孔層。在基底襯底周邊部分中具有較小孔隙率的層形成得厚于基底襯底中心部分中具有較小孔隙率的層，這能夠使隨后形成的有較大孔隙率的層在基底襯底周邊部分具有高于基底襯底中心部分的孔隙率。當(dāng)進(jìn)入的電流的分布需要更精確地進(jìn)行控制時(shí)，在要成形的基底襯底附近提供電流導(dǎo)向裝置，控制流入基底襯底表面的離子流分布。當(dāng)離子流分布受控時(shí)，可控制具有較小孔隙率的層的厚度分布。
以上參照?qǐng)D7已說明了用于從包括第一和第二基底襯底的復(fù)合部件分離晶片和薄膜半導(dǎo)體的水噴注裝置。
下面將參照?qǐng)D8更詳細(xì)地說明可用于本發(fā)明方法中鍵合的基底襯底的實(shí)例。在該例中，如圖8所示，分離區(qū)3有包括低孔隙率的第一多孔層23和高孔隙率且低機(jī)械強(qiáng)度的第二多孔層22的雙層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，在基底襯底周邊部分附近第二多孔層22的孔隙率或厚度設(shè)定得高于在基底襯底中心部分的第二多孔層22的孔隙率或厚度。在分離期間，在第二多孔層22中不同于鍵合界面的部位或界面部分產(chǎn)生裂縫。第二多孔層22有低機(jī)械強(qiáng)度。因此，當(dāng)沿相互分離第一基底襯底21和第二基底襯底27的方向施加力時(shí)，僅使第二多孔層22損壞，于是分離基底襯底。在這種情況下，形成無孔單晶硅層4時(shí)，需要將第一多孔層23作為保護(hù)層，來抑制晶體缺陷的產(chǎn)生或防止層4在分離工藝中被損壞。當(dāng)孔隙率并不增加太多時(shí)，可在未形成第二多孔層22的情況下進(jìn)行分離，但最好形成第二多孔層22，以提供良好的生產(chǎn)率。
下面將更詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)例1使用厚度為625μm、電阻率為0.01Ω·cm和直徑為8英寸的第一P型(或N型)(100)單晶硅襯底，在HF溶液中進(jìn)行陽極氧化。按這樣的方式準(zhǔn)備成形槽，其與陽極氧化層的成形電極和基底襯底平行的面的截面面積大約為硅基底面積的兩倍，然后使用該成形槽。
陽極氧化條件如下陽極氧化電流2.6A陽極氧化液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11分鐘在要成形的基底襯底多孔層的中心部分的厚度約為12μm，中心部分的孔隙率約為20％，而周邊部分的多孔層厚度最大約為19μm，孔隙率約為30％。用電子顯微鏡可觀察在這些條件下制備的基底襯底周邊部分的孔隙尺寸。顯然在距表面深的部分的孔隙尺寸大于中心部分的孔隙尺寸?？墒牵瑢?duì)于中心部分或周邊部分來說，在多孔層表面附近沒有發(fā)現(xiàn)孔隙尺寸的顯著差別。這是隨后的工藝處理的基礎(chǔ)，在隨后的工藝處理中有較少缺陷的單晶硅外延生長(zhǎng)成多孔層結(jié)構(gòu)。
用氫氟酸在氧氣氛中，在400℃對(duì)襯底進(jìn)行清洗，然后氧化一小時(shí)。通過陽極氧化用熱氧化膜覆蓋多孔硅孔隙的內(nèi)壁。在氫氣氛中在950℃進(jìn)行熱處理之后，用CVD法在多孔硅上按下列條件外延生長(zhǎng)0.3μm的單晶硅源氣體 SiH4載運(yùn)氣體H2溫度900℃壓力1×10-2乇生長(zhǎng)速率3.3nm/sec并且，通過熱氧化，在外延硅層表面上形成100nm的SiO2層。
在SiO2層表面與準(zhǔn)備分離的硅襯底表面相互重疊和接觸之后，在1180℃進(jìn)行5分鐘的熱處理，完成鍵合。當(dāng)復(fù)合部件被置于圖7中所示的裝置中，用水壓為1000kgf/cm2、直徑為0.15mm的水注進(jìn)行水噴射時(shí)，損壞多孔硅層，晶片被有效地分割成兩片，多孔硅暴露于兩個(gè)硅襯底的分離面。接著，用HF/H2O/C2H5OH腐蝕液選擇性腐蝕多孔硅層。多孔硅被選擇腐蝕并完全清除。腐蝕液對(duì)無孔的單晶硅的腐蝕速率相當(dāng)?shù)?，在無孔層中的腐蝕量實(shí)際上可忽略不記。特別是，在氧化的硅膜上可形成厚度為0.2μm的單晶硅層。即使通過多孔硅的選擇腐蝕該單晶硅層也不遭受變化。所獲得的SOI襯底在氫氣氛中進(jìn)行熱處理。
作為利用透射電子顯微鏡的截面觀察結(jié)果，確認(rèn)晶格缺陷沒有引入硅層，其保持良好的可結(jié)晶性。即使在外延硅層表面上未形成氧化膜，也可獲得類似結(jié)果。為了獲得另外的SOI襯底，通過清除其上殘留的多孔硅，將第一單晶硅襯底再用作第一單晶硅襯底。
實(shí)例2使用厚度為625μm、電阻率為0.01Ω·cm和直徑為8英寸的第一P型(或N型)(100)單晶硅襯底，在HF溶液中進(jìn)行陽極氧化。按這樣的方式準(zhǔn)備成形槽，其與陽極氧化層的成形電極和基底襯底平行的面的截面面積大約為硅基底面積的兩倍，然后使用該成形槽。
陽極氧化條件如下陽極氧化電流2.6A
陽極氧化液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11分鐘在要成形的基底襯底多孔層的中心部分的厚度約為12μm，中心部分的孔隙率約為20％，而周邊部分的多孔層厚度最大約為19μm，孔隙率約為30％。在形成第一層之后，按下列條件完成第二層的形成陽極氧化電流8A陽極氧化液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間2分鐘在形成第一層之后按以上條件形成第二層時(shí)，第二層中心的厚度約為2μm，孔隙率約為40％?？墒?，在基底的周邊部分，孔隙率最大約為40％，其厚度小于2μm。
然而，對(duì)于中心部分或周邊部分，在第一多孔層表面附近沒有發(fā)現(xiàn)孔隙尺寸的明顯不同。這是隨后工藝處理的基礎(chǔ)，在隨后的工藝處理中具有較少缺陷的單晶硅外延生長(zhǎng)成多孔層結(jié)構(gòu)。
在氧氣氛中，在400℃對(duì)襯底進(jìn)行一小時(shí)的氧化。通過陽極氧化用熱氧化膜覆蓋多孔硅孔隙的內(nèi)壁。然后，在用HF溶液和熱處理進(jìn)行清洗之后，用CVD法在多孔硅上外延生長(zhǎng)0.3μm的單晶硅。其生長(zhǎng)條件如下源氣體 SiH4載運(yùn)氣體H2溫度900℃壓力1×10-2乇生長(zhǎng)速率3.3nm/sec并且，通過熱氧化，在外延硅層表面上形成100nm的SiO2層。
在SiO2層表面與準(zhǔn)備分離的硅襯底表面相互重疊和接觸之后，在1180℃進(jìn)行5分鐘的熱處理，完成鍵合。在圖11中示出所獲得的復(fù)合部件的剖面。多孔硅暴露于晶片邊緣，腐蝕多孔硅一定程度，將象刀片那樣尖銳的板插入相應(yīng)部分。然后，使多孔硅破裂，晶片被分成兩片，暴露出多孔硅。接著，用HF/H2O/C2H5OH腐蝕液選擇性腐蝕多孔硅層。多孔硅被選擇腐蝕并完全清除。腐蝕液對(duì)無孔的單晶硅的腐蝕速率相當(dāng)?shù)停跓o孔層中的腐蝕量即厚度的減小實(shí)際上可忽略。特別是，在氧化的硅膜上可形成厚度為0.2μm的單晶硅層。即使通過多孔硅的選擇腐蝕該單晶硅層也不遭受變化。所獲得的SOI襯底在氫氣氛中進(jìn)行熱處理。
作為利用透射電子顯微鏡的截面觀察結(jié)果，確認(rèn)晶格缺陷沒有引入硅層，其保持良好的可結(jié)晶性。即使在外延硅層表面上未形成氧化膜，也可獲得類似結(jié)果。通過清除其上殘留的多孔硅，將第一單晶硅襯底再用作第一單晶硅襯底。
實(shí)例3使用厚度為625μm、電阻率為0.01Ω·cm和直徑為8英寸的第一P型(或N型)(100)單晶硅襯底，在HF溶液中進(jìn)行陽極氧化。按這樣的方式準(zhǔn)備成形槽，其與陽極氧化層的成形電極和基底襯底平行的面的截面面積大約為硅基底面積的兩倍，然后使用該成形槽。
陽極氧化條件如下陽極氧化電流2.6A陽極氧化液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11分鐘在要成形的基底襯底多孔層的中心部分的厚度約為12μm，中心部分的孔隙率約為20％，而周邊部分的多孔層厚度最大約為19μm，孔隙率約為30％。在形成第一層之后，按下列條件完成第二層的形成陽極氧化電流8A陽極氧化液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間2分鐘在形成第一層之后按以上條件形成第二層時(shí)，第二層中心的厚度約為2μm，孔隙率約為40％?？墒牵诨椎闹苓叢糠?，孔隙率最大約為55％，其厚度小于2μm。
然而，對(duì)于中心部分或周邊部分，在第一多孔層表面附近沒有發(fā)現(xiàn)孔隙尺寸的明顯不同。這是隨后工藝處理的基礎(chǔ)，在隨后的工藝處理中具有較少缺陷的單晶硅外延生長(zhǎng)成多孔層結(jié)構(gòu)。
在氧氣氛中，在400℃對(duì)襯底進(jìn)行一小時(shí)的氧化。通過陽極氧化用熱氧化膜覆蓋多孔硅孔隙的內(nèi)壁。然后，在用HF溶液和熱處理進(jìn)行清洗之后，用CVD法在多孔硅上外延生長(zhǎng)0.3μm的單晶硅。其生長(zhǎng)條件如下源氣體 SiH4載運(yùn)氣體H2
溫度900℃壓力1×10-2乇生長(zhǎng)速率3.3nm/sec并且，通過熱陽極氧化，在外延硅層表面上形成100nm的SiO2層。
在SiO2層表面與準(zhǔn)備分離的硅襯底表面相互重疊和接觸之后，在1180℃進(jìn)行5分鐘的熱處理，完成鍵合。獲得圖11中所示的復(fù)合部件。用水壓為300kgf/cm2、直徑為0.1mm的水注進(jìn)行水噴射晶片側(cè)表面。然后，多孔硅層被破壞，晶片被有效地分割成兩片，暴露出多孔硅。接著，用HF/H2O/C2H5OH腐蝕液選擇性腐蝕多孔硅層。多孔硅被選擇腐蝕并完全清除。腐蝕液對(duì)無孔的單晶硅的腐蝕速率相當(dāng)?shù)?，在無孔層中的腐蝕量即厚度的減小實(shí)際上可忽略。特別是，在氧化的硅膜上可形成厚度為0.2μm的單晶硅層。即使通過多孔硅的選擇腐蝕該單晶硅層也不遭受變化。所獲得的SOI襯底在氫氣氛中進(jìn)行熱處理。
作為利用透射電子顯微鏡的截面觀察結(jié)果，確認(rèn)晶格缺陷沒有引入硅層，其保持良好的可結(jié)晶性。即使在外延硅層表面上未形成氧化膜，也可獲得類似結(jié)果。通過清除其上殘留的多孔硅，將第一單晶硅襯底再用作第一單晶硅襯底。
實(shí)例4使用厚度為625μm、電阻率為0.01Ω·cm和直徑為8英寸的第一P型(或N型)(100)單晶硅襯底，在HF溶液中進(jìn)行陽極氧化。按這樣的方式準(zhǔn)備成形槽，其與陽極氧化層的成形電極和基底襯底平行的面的截面面積大約為硅基底面積的1.3倍，然后使用該成形槽。
陽極氧化條件如下陽極氧化電流2.6A陽極氧化液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11分鐘在要成形的基底襯底多孔層的中心部分的厚度約為6μm，中心部分的孔隙率約為20％，而周邊部分的多孔層厚度最大約為8μm，孔隙率約為25％。在形成第一層之后，按下列條件完成第二層的形成陽極氧化電流12A陽極氧化液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1
時(shí)間1分鐘對(duì)于中心部分或周邊部分，在第一多孔層表面附近沒有發(fā)現(xiàn)孔隙尺寸的明顯不同。這是隨后工藝處理的基礎(chǔ)，在隨后的工藝處理中具有較少缺陷的單晶硅外延生長(zhǎng)成多孔層結(jié)構(gòu)。
在氧氣氛中，在400℃對(duì)襯底進(jìn)行一小時(shí)的氧化。通過陽極氧化用熱氧化膜覆蓋多孔硅孔隙的內(nèi)壁。然后，在用HF溶液和熱處理進(jìn)行清洗之后，用CVD法在多孔硅上外延生長(zhǎng)0.3μm的單晶硅。其生長(zhǎng)條件如下源氣體 SiH4載運(yùn)氣體H2溫度900℃壓力1×10-2乇生長(zhǎng)速率3.3nm/sec并且，通過熱氧化，在外延硅層表面上形成100nm的SiO2層。
在SiO2層表面與準(zhǔn)備分離的硅襯底表面相互重疊和接觸之后，在1180℃進(jìn)行5分鐘的熱處理，完成鍵合。多孔層暴露于晶片邊緣，代替腐蝕多孔硅到某一程度，用水壓為300kgf/cm2、直徑為0.1mm的水注進(jìn)行水噴射。然后，多孔硅層被破壞，晶片被有效地分割成兩片，多孔硅層露出。接著，用HF/H2O/C2H5OH腐蝕液選擇性腐蝕多孔硅層。按短于第三實(shí)例中的時(shí)間選擇腐蝕多孔硅，并完全清除多孔硅。腐蝕液對(duì)無孔的單晶硅的腐蝕速率相當(dāng)?shù)?，在無孔層中的腐蝕量即厚度的減小實(shí)際上可忽略。特別是，在氧化的硅膜上可形成厚度為0.2μm的單晶硅層。即使通過多孔硅的選擇腐蝕該單晶硅層也不遭受變化。所獲得的SOI襯底在氫氣氛中進(jìn)行熱處理。
作為利用透射電子顯微鏡的截面觀察結(jié)果，確認(rèn)晶格缺陷沒有引入硅層，其保持良好的可結(jié)晶性。即使在外延硅層表面上未形成氧化膜，也可獲得類似結(jié)果。通過清除其上殘留的多孔硅，將第一單晶硅襯底再用作第一單晶硅襯底。
實(shí)例5使用厚度為625μm、電阻率為0.01Ω·cm和直徑為8英寸的第一P型(或N型)(100)單晶硅襯底，在HF溶液中進(jìn)行陽極氧化。按這樣的方式準(zhǔn)備成形槽，其與陽極氧化層的成形電極和基底襯底平行的面的截面面積大約為硅基底面積的1.3倍，然后使用該成形槽。
陽極氧化條件如下陽極氧化電流2.6A陽極氧化液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11分鐘在要成形的基底襯底多孔層的中心部分的厚度約為6μm，中心部分的孔隙率約為20％，而周邊部分的多孔層厚度最大約為8μm，孔隙率約為25％。在形成第一層之后，按下列條件完成第二層的形成陽極氧化電流12A陽極氧化液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間1分鐘對(duì)于中心部分或周邊部分，在第一多孔層表面附近沒有發(fā)現(xiàn)孔隙尺寸的明顯不同。這是隨后工藝處理的基礎(chǔ)，在隨后的工藝處理中具有較少缺陷的單晶硅外延生長(zhǎng)成多孔層結(jié)構(gòu)。
在氧氣氛中，在400℃對(duì)襯底進(jìn)行一小時(shí)的氧化。通過陽極氧化用熱氧化膜覆蓋多孔硅孔隙的內(nèi)壁。然后，在用HF溶液和熱處理進(jìn)行清洗之后，用CVD法在多孔硅上外延生長(zhǎng)0.3μm的單晶硅。其生長(zhǎng)條件如下源氣體 SiH4載運(yùn)氣體H2溫度900℃壓力1×10-2乇生長(zhǎng)速率3.3nm/sec并且，通過熱氧化，在外延硅層表面上形成100nm的SiO2層。
在SiO2層表面與準(zhǔn)備分離的硅襯底表面相互重疊和接觸之后，在1180℃進(jìn)行5分鐘的熱處理，完成鍵合。多孔層暴露于晶片邊緣，腐蝕多孔硅到某一程度。如上所述制備的重復(fù)的鍵合基底襯底同時(shí)浸沒于超聲波輻射裝置的水槽中。當(dāng)輻射約50kHz的超聲波時(shí)，所有鍵合基底襯底的多孔硅層破損，各晶片分割成兩片，多孔硅層露出。接著，用HF/H2O/C2H5OH腐蝕液選擇性腐蝕多孔硅層。按短于第三實(shí)例中的時(shí)間選擇腐蝕多孔硅，并完全清除多孔硅。腐蝕液對(duì)無孔的單晶硅的腐蝕速率相當(dāng)?shù)?，在無孔層中的腐蝕量即厚度的減小實(shí)際上可忽略。特別是，在氧化的硅膜上可形成厚度為0.2μm的單晶硅層。即使通過多孔硅的選擇腐蝕該單晶硅層也不遭受變化。所獲得的SOI襯底在氫氣氛中進(jìn)行熱處理。
作為利用透射電子顯微鏡的截面觀察結(jié)果，確認(rèn)晶格缺陷沒有引入硅層，其保持良好的可結(jié)晶性。即使在外延硅層表面上未形成氧化膜，也可獲得類似結(jié)果。通過清除其上殘留的多孔硅，將第一單晶硅襯底再用作第一單晶硅襯底。
實(shí)例6在第一單晶硅襯底表面上形成200nm的作為絕緣層的氧化膜(SiO2)。
按這樣的方式從第一襯底表面進(jìn)行第一離子注入，即投影射程落在硅襯底中。在這種方式中，通過在投影射程深度中微腔層或其中具有高注入離子濃度的層，將用作分離區(qū)的層形成為變形層。接著，在大體與第一離子注入條件相同的條件下，在襯底的10mm寬的周邊部分范圍內(nèi)再次進(jìn)行注入。由此，周邊部分的離子注入量約為中心部分的注入量的兩倍。
在離子注入后，SiO2層表面與準(zhǔn)備分離的第二硅襯底表面相互重疊和接觸，然后在600℃進(jìn)行熱處理，完成鍵合。
在固定上述鍵合襯底的中心部分的同時(shí)，圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)襯底，用水壓為300kgf/cm2和直徑為0.1mm的水注從與鍵合面平行的周邊部分進(jìn)行水噴注。然后，損壞分離區(qū)，特別有效地分離晶片。
結(jié)果，原來形成于第一襯底表面上的表面單晶層和一部分分離層被轉(zhuǎn)換為第二襯底。分離層的其余部分保留在第一襯底表面上。在分離之后，用CMP裝置對(duì)轉(zhuǎn)移到第二襯底上的分離層進(jìn)行拋光和清除，使其表面光滑。
特別是，在氧化的硅膜上可形成厚度為0.2μm的單晶硅層。對(duì)于所有平面，測(cè)量100點(diǎn)或位置的上述形成于絕緣層上的單晶硅層的厚度。結(jié)果，膜厚均勻性為201nm±7nm。
作為利用透射電子顯微鏡的截面觀察結(jié)果，確認(rèn)晶格缺陷沒有引入硅層，其保持良好的可結(jié)晶性。
并且，在氫氣氛中，在1100℃進(jìn)行一小時(shí)的熱處理，用原子間力顯微鏡評(píng)價(jià)表面粗糙度。結(jié)果，50μm見方中的平均平方粗糙度約為0.2nm，這與普通市售硅晶片的粗糙度等價(jià)。
即使僅在第二襯底表面上或外延硅層與第二襯底表面上形成氧化膜，也可獲得類似結(jié)果。
并且，當(dāng)通過腐蝕或表面拋光在第一襯底再生保留的分離層時(shí)，如果需要可再次進(jìn)行氫退火或另外的表面處理，襯底可再用作第一或第二襯底。
在該實(shí)例中，通過離子注入，將硅晶片表面區(qū)域通過分離層轉(zhuǎn)移到第二襯底上，但外延晶片也可使用，通過離子注入，將外延層通過分離層轉(zhuǎn)移到第二襯底上。并且，在該例的離子注入后，去除表面SiO2，形成外延層，再形成SiO2，然后進(jìn)行鍵合處理，于是通過離子注入，將外延層通過分離轉(zhuǎn)移到第二襯底上。在后一情況下，硅晶片的表面區(qū)域也被轉(zhuǎn)移。
在用于分離復(fù)合部件的前述實(shí)例中，即使提高分離力，從鍵合的基底襯底邊緣朝向內(nèi)部進(jìn)行分離而不會(huì)使分離基底的一半或兩半破損。并且，分離的第一基底襯底可再用作用于獲得下一個(gè)SOI襯底的半導(dǎo)體基底襯底。
此外，分離的基底襯底可被重新用于制備鍵合的基底，這可提高基底襯底分離操作的生產(chǎn)率。
并且，可防止損壞的分離區(qū)產(chǎn)生的顆粒在工藝中引起沾污。再有，當(dāng)用不用流體的另外的方法來進(jìn)行分離時(shí)，可提高分離生產(chǎn)率。
此外，按這種方式可制備適用的復(fù)合部件，即從鍵合的半導(dǎo)體基底襯底或另外的復(fù)合部件內(nèi)形成的分離區(qū)分離基底襯底時(shí)，在分離工藝之前并不發(fā)生分離，只在分離工藝中可靠地進(jìn)行分離。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合部件的分離方法，包括在分離區(qū)將復(fù)合部件分離成多個(gè)部件，其中分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度是非均勻的，分離區(qū)的周邊部分的機(jī)械強(qiáng)度是局部較低的。
2.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度低于所述復(fù)合部件鍵合界面的機(jī)械強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述分離區(qū)是通過陽極氧化形成的多孔層。
4.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述復(fù)合部件基本上有圓盤形形狀，所述分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度在所述復(fù)合部件中心部分較高，而在其周邊部分較低，并且沿圓周方向大致均勻。
5.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，通過形成孔隙率彼此不同的層部分使所述分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度不均勻。
6.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述分離區(qū)的孔隙率在周邊部分比在中心部分設(shè)定得高。
7.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，通過在所述分離區(qū)形成厚度相互不同的部分，使機(jī)械強(qiáng)度不均勻。
8.如權(quán)利要求5的分離方法，其特征在于，在周邊部分比在中心部分更厚地形成所述多孔層。
9.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述分離區(qū)包括機(jī)械強(qiáng)度不同的多層。
10.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述分離區(qū)包括孔隙率高的層和孔隙率低的層。
11.如權(quán)利要求10的分離方法，其特征在于，孔隙率高的所述層的孔隙率在周邊部分比在中心部分高。
12.如權(quán)利要求10的分離方法，其特征在于，孔隙率低的所述層的厚度在周邊部分設(shè)定得厚于中心部分，孔隙率高的所述層的孔隙率在周邊部分設(shè)定得高于中心部分。
13.如權(quán)利要求12的分離方法，其特征在于，通過改變平面內(nèi)陽極氧化的電流密度，孔隙率低的所述層的厚度在基底襯底周邊部分設(shè)定得厚于中心部分。
14.如權(quán)利要求13的分離方法，其特征在于，在其中流動(dòng)陽極氧化液體離子流的要陽極氧化的第一基底襯底附近的截面面積設(shè)定得大于所述第一基底面積，以便流進(jìn)周邊部分的陽極氧化電流的表面密度大于中心部分流動(dòng)的陽極氧化電流的表面密度，孔隙率低的所述層的厚度在周邊部分厚于中心部分，孔隙率高的所述層的孔隙率在周邊部分大于中心部分。
15.如權(quán)利要求13的分離方法，其特征在于，在要進(jìn)行所述陽極氧化的第一基底襯底的附近提供用于控制第一基底襯底表面中流動(dòng)的離子流分布的電流導(dǎo)向裝置，以使孔隙率低的所述層的厚度在平面中變化。
16.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述分離區(qū)是通過離子注入形成的在其中可獲得微腔的層。
17.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，周邊部分的離子注入量設(shè)定得大于中心部分的離子注入量。
18.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，噴射流體，以在所述分離區(qū)中產(chǎn)生破損。
19.如權(quán)利要求18的分離方法，其特征在于，在其中從噴嘴噴注高壓水流的水噴射法用作噴注所述流體的方法。
20.如權(quán)利要求18的分離方法，其特征在于，所述復(fù)合部件的側(cè)面包括用于接收流體并沿推/延伸分離區(qū)的方向產(chǎn)生力的凹槽。
21.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，通過使單晶硅襯底局部多孔化形成多孔單晶硅層和在多孔單晶硅層上外延生長(zhǎng)無孔單晶硅層，來形成所述第一基底襯底。
22.如權(quán)利要求21的分離方法，其特征在于，通過絕緣層鍵合所述第一基底襯底和第二基底襯底，用氧化所述第一基底的無孔單晶硅層表面來形成絕緣層。
23.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，包括以預(yù)定深度在包括單晶硅半導(dǎo)體的第一基底襯底中注入離子，以獲得作為所述分離區(qū)且其中可獲得微腔層的離子注入層；鍵合所述第一基底襯底和第二基底襯底，得到復(fù)合部件，該復(fù)合部件中向內(nèi)設(shè)置所述第一基底襯底的離子注入面；對(duì)所述復(fù)合部件側(cè)面注入流體以分離所述復(fù)合部件。
24.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述復(fù)合部件側(cè)面包括用于接收流體并沿推和延伸離子注入層的方向產(chǎn)生力的凹槽。
25.如權(quán)利要求23的分離方法，其特征在于，所述離子注入層具有低于所述鍵合界面的機(jī)械強(qiáng)度。
26.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述周邊部分孔隙率與孔隙率最小值之間的差為5％以上。
27.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述周邊部分的孔隙率與孔隙率最小值之間的差為10％以上。
28.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述周邊部分的孔隙率選自在20％以上和80％以下的范圍。
29.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述周邊部分的孔隙率選自在35％以上和80％以下的范圍。
30.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述中心部分的孔隙率選自在5％以上和35％以下的范圍。
31.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述中心部分的孔隙率選自在5％以上和20％以下的范圍。
32.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述分離區(qū)包括具有高于所述周邊部分的高機(jī)械強(qiáng)度的部分。
33.如權(quán)利要求1的分離方法，其特征在于，所述分離區(qū)包括在偏離所述復(fù)合部件中心的位置具有高機(jī)械強(qiáng)度的部分。
34.使用權(quán)利要求1的分離方法的半導(dǎo)體襯底的制備方法。
35.一種半導(dǎo)體襯底的制備方法，包括在形成于與鍵合面不同的位置處的分離區(qū)，將通過彼此鍵合第一基底襯底和第二基底襯底所形成的復(fù)合部件分離成多個(gè)部件，其中分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度沿鍵合面是非均勻的，分離區(qū)的周邊部分的機(jī)械強(qiáng)度是局部較低的。
36.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度低于所述鍵合界面的機(jī)械強(qiáng)度。
37.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述分離區(qū)是通過陽極氧化形成的多孔層。
38.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述復(fù)合部件基本上有圓盤形形狀，所述分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度在所述復(fù)合部件中心部分較高，而在其周邊部分較低，并且沿圓周方向大致均勻。
39.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，通過形成孔隙率彼此不同的層部分使所述分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度不均勻。
40.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述分離區(qū)的孔隙率在周邊部分比在中心部分設(shè)定得高。
41.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，通過在所述分離區(qū)形成厚度相互不同的部分，使機(jī)械強(qiáng)度不均勻。
42.如權(quán)利要求42的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，在周邊部分比在中心部分更厚地形成所述多孔層。
43.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述分離區(qū)包括機(jī)械強(qiáng)度不同的多層。
44.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述分離區(qū)包括孔隙率高的層和孔隙率低的層。
45.如權(quán)利要求44的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，孔隙率高的所述層的孔隙率在周邊部分比在中心部分高。
46.如權(quán)利要求44的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，孔隙率低的所述層的厚度在周邊部分設(shè)定得厚于中心部分，孔隙率高的所述層的孔隙率在周邊部分設(shè)定得高于中心部分。
47.如權(quán)利要求46的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，通過改變平面中陽極氧化的電流密度，孔隙率低的所述層的厚度在基底襯底周邊部分設(shè)定得厚于中心部分。
48.如權(quán)利要求47的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，在其中流動(dòng)陽極氧化液體離子流的要陽極氧化的所述第一基底襯底附近的截面面積設(shè)定得大于所述第一基底面積，以便流進(jìn)周邊部分的陽極氧化電流的表面密度大于中心部分中流動(dòng)的陽極氧化電流的表面密度，孔隙率低的所述層的厚度在周邊部分厚于中心部分，后面形成的孔隙率高的所述層的孔隙率在周邊部分大于中心部分。
49.如權(quán)利要求47的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，在要進(jìn)行所述陽極氧化的第一基底襯底附近提供用于控制所述第一基底襯底表面中流動(dòng)的離子流分布的電流導(dǎo)向裝置，以使孔隙率低的所述層的厚度在平面中變化。
50.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述分離區(qū)是通過離子注入形成的在其中可獲得微腔的層。
51.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，周邊部分的離子注入量設(shè)定得大于中心部分的離子注入量。
52.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，對(duì)所述分離區(qū)附近噴射流體以在所述分離區(qū)中產(chǎn)生破損。
53.如權(quán)利要求52的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，在其中從噴嘴噴注高壓水流的水噴射法用作噴注所述流體的方法。
54.如權(quán)利要求52的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述復(fù)合部件的側(cè)面包括用于接收流體并沿推/延伸分離區(qū)的方向產(chǎn)生力的凹槽。
55.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，通過使單晶硅襯底局部多孔化形成多孔單晶硅層和在多孔單晶硅層上外延生長(zhǎng)無孔單晶硅層，來形成所述第一基底襯底。
56.如權(quán)利要求55的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，通過絕緣層鍵合所述第一基底襯底和所述第二基底襯底，用氧化所述第一基底的無孔單晶硅層表面來形成絕緣層。
57.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，包括以預(yù)定深度在包括單晶硅半導(dǎo)體的第一基底襯底中注入離子，以獲得作為所述分離區(qū)且其中可獲得微腔層的離子注入層；鍵合所述第一基底襯底和第二基底襯底，得到復(fù)合部件，該復(fù)合部件中向內(nèi)設(shè)置所述第一基底襯底的離子注入面；對(duì)所述復(fù)合部件側(cè)面注入流體以分離所述復(fù)合部件。
58.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述復(fù)合部件側(cè)面包括用于接收流體并沿推和延伸離子注入層的方向產(chǎn)生力的凹槽。
59.如權(quán)利要求57的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述離子注入層具有低于所述鍵合界面的機(jī)械強(qiáng)度。
60.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述周邊部分孔隙率與孔隙率最小值之間的差為5％以上。
61.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述周邊部分的孔隙率與孔隙率最小值之間的差為10％以上。
62.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述周邊部分的孔隙率選自在20％以上和80％以下的范圍。
63.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述周邊部分的孔隙率選自在35％以上和80％以下的范圍。
64.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述中心部分的孔隙率選自在5％以上和35％以下的范圍。
65.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述中心部分的孔隙率選自在5％以上和20％以下的范圍。
66.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述分離區(qū)包括具有高于所述周邊部分的高機(jī)械強(qiáng)度的部分。
67.如權(quán)利要求35的半導(dǎo)體襯底制備方法，其特征在于，所述分離區(qū)包括在偏離所述復(fù)合部件中心的位置具有高機(jī)械強(qiáng)度的部分。
68.一種復(fù)合部件，包括在其內(nèi)的分離區(qū)，分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度沿復(fù)合部件表面是非均勻的，分離區(qū)周邊部分的機(jī)械強(qiáng)度是局部較低的。
全文摘要
為了分離第一和第二基底襯底而不會(huì)對(duì)其造成損壞,和使殘損的基底襯底再次用作半導(dǎo)體襯底來提高生產(chǎn)率,公開了半導(dǎo)體襯底的制造方法,包括在形成于與鍵合面不同位置的分離區(qū),將通過絕緣層相互鍵合第一基底襯底和第二基底襯底所形成的復(fù)合部件分離成多個(gè)部件,以將一個(gè)基底襯底的一部分轉(zhuǎn)移于另一基底上。分離區(qū)的機(jī)械強(qiáng)度沿復(fù)合部件的鍵合面是非均勻的。
文檔編號(hào)H01L21/762GK1228607SQ9910315
公開日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1999年2月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月18日
發(fā)明者近江和明, 坂口清文, 柳田一隆 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社