与非常高的温度兼容的可分离临时衬底以及从所述衬底转移工作层的方法与流程

技术特征：
1.临时衬底(10)，其在高于1000℃的分离温度下能够分离，并包括：-沿主平面(x、y)延伸的半导体工作层(1)，-载体衬底(3)，-布置在工作层(1)和载体衬底(3)之间的中间层(2)，其沿与主平面(x、y)垂直的轴(z)的厚度小于20nm，-位于中间层(2)内或与中间层(2)相邻的结合界面(4)，-至少一种气体物质的原子(2a)，这些原子(2a)根据沿与主平面(x、y)垂直的轴(z)的浓度分布曲线(2b)进行分布并且具有高于10
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/cm3的最大浓度，当临时衬底(10)经受低于分离温度的温度时，所述原子(2a)保持俘获在中间层(2)和/或载体衬底(3)的厚度小于或等于10nm的相邻层和/或工作层(1)的厚度小于或等于10nm的相邻子层中，并且当临时衬底(10)经受高于或等于分离温度的温度时，所述原子(2a)旨在扩散至分离界面。2.根据前一权利要求所述的临时衬底(10)，其中，中间层(2)由至少一种选自钨、镍、钛、铝、钼、钽、氮化钛、氮化钽、非晶硅中的材料形成。3.根据前述权利要求中任一项所述的临时衬底(10)，其中，气体物质是氮气、氦气、氩气、氙气和/或氢气。4.根据前述权利要求中任一项所述的临时衬底(10)，其中，载体衬底(3)包括的材料的热膨胀系数等于或接近于工作层(1)的热膨胀系数。5.用于制造根据前述权利要求中任一项所述的临时衬底(10)的方法，其包括：a)提供供体衬底(11)的步骤，b)将选自氢、氦或两者组合的轻离子注入供体衬底(11)以在所述供体衬底(11)中形成掩埋弱化平面(5)的步骤，所述掩埋弱化平面(5)与供体衬底(11)的正面(11a)界定表面工作层(1)，c)提供具有正面(3a)的载体衬底(3)的步骤，d)在供体衬底(11)的正面(11a)和/或载体衬底(3)的正面(3a)上沉积至少一个薄膜(21、22)的步骤，所述至少一个薄膜旨在形成中间层(2)，e)接合供体衬底(11)和载体衬底(3)，以使得至少一个薄膜(21、22)布置在所述衬底(11、3)之间，从而形成中间层(2)，f)沿掩埋弱化平面(5)分开，以一方面形成临时衬底(10)，另一方面形成供体衬底的其余部分(11’)，制造方法进一步包括以下步骤：-在沉积步骤d)之前，将至少一种气体物质的原子(2a)引入供体衬底(11)和/或载体衬底(3)中直至距它们各自的正面(11a、3a)小于或等于10nm的深度，或者-在沉积步骤d)之后，将至少一种气体物质的原子(2a)引入至少一个薄膜(21、22)中，或者-在分开步骤f)之后，将至少一种气体物质的原子(2a)引入中间层(2)中。6.根据前一权利要求所述的用于制造临时衬底(10)的方法，其中，步骤f)包括在900℃至1200℃之间的温度下进行热处理。7.用于将工作层(1)从根据权利要求1至4中任一项所述的临时衬底(10)转移至接收衬底(50)的方法，所述方法包括：
g)形成可分离结构(510)的步骤，所述可分离结构(510)包括布置在临时衬底(10)的工作层(1)上的接收衬底(50)，形成步骤包括在高于或等于1000℃的第一温度下进行处理，h)沿中间层(2)内或与中间层(2)相邻的分离界面分离可分离结构(510)的步骤，分离步骤包括在高于第一温度的分离温度下进行热处理，从而一方面形成包括在接收衬底(50)上布置的工作层(1)的复合结构(51)，另一方面形成载体衬底(3)。8.根据前一权利要求所述的用于从临时衬底(10)转移工作层(1)的方法，其中，步骤g)包括在临时衬底(10)的工作层(1)的自由面上沉积接收衬底(50)。9.根据前一权利要求所述的用于从临时衬底(10)转移工作层(1)的方法，其中，接收衬底(50)的沉积通过以下方式进行：在高于或等于1000℃，优选高于或等于1200℃的温度下，进行热化学气相沉积或增强化学气相沉积或者进行蒸发。10.根据前述两项权利要求中任一项所述的用于从临时衬底(10)转移工作层(1)的方法，其中，所形成的接收衬底(50)由多晶碳化硅制成。11.根据权利要求7至10中任一项所述的用于从临时衬底(10)转移工作层(1)的方法，其中，步骤h)包括在高于或等于1400℃，或甚至高于或等于1500℃的温度下进行热处理。12.根据权利要求7至11中任一项所述的用于从临时衬底(10)转移工作层(1)的方法，其包括对复合结构(51)进行后处理的步骤i)，步骤i)包括对工作层(1)的自由面即复合结构(51)的正面(51a)进行化学清洁和/或化学蚀刻和/或化学-机械抛光的操作。13.根据前一权利要求所述的用于从临时衬底(10)转移工作层(1)的方法，其中，步骤i)包括对接收衬底(50)的自由面即复合结构(51)的背面(50b)进行化学清洁和/或化学蚀刻和/或机械研磨和/或化学-机械抛光的操作。14.根据权利要求7至13中任一项所述的用于从临时衬底(10)转移工作层(1)的方法，其包括在分离步骤h)之前对可分离结构(510)进行处理的步骤g’)，步骤g’)包括对接收衬底(50)的背面(50b)进行化学清洁和/或化学蚀刻和/或机械研磨和/或化学-机械抛光的操作。15.根据权利要求7至14中任一项所述的用于从临时衬底(10)转移工作层(1)的方法，其包括在复合结构(51)的工作层(1)中或工作层(1)上制造电子元件，可能是在工作层(1)上外延生长附加层之后制造电子元件。

技术总结
本发明涉及一种临时衬底，其在高于1000℃的分离温度下可分离，并包括：-沿主平面延伸的半导体工作层，-载体衬底，-布置在工作层和载体衬底之间的中间层，其沿与主平面垂直的轴的厚度小于20nm，-位于中间层内或与中间层相邻的结合界面，-至少一种气体物质的原子，这些原子根据沿与主平面垂直的轴的浓度分布曲线进行分布并具有高于10


技术研发人员：H
受保护的技术使用者：SOITEC公司
技术研发日：2021.04.26
技术公布日：2023/2/24