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    • 专利摘要:
    本發明涉及一種用於在半導體材料中製造一基板的方法，其特徵在於該方法包含下列步驟：-於一初始溫度下從在一第一半導體材料中之一供體基板起始的，-將該供體基板表面與於一高於該初始溫度的溫度下維持在液體狀態的一第二半導體材料槽液接觸，其中該第二半導體材料係被擇取的，藉由此，其熔點係等於或低於該第一半導體材料的熔點，-固化在該表面上的該槽液材料以藉由一固化層增厚該供體基板。本發明亦涉及用於履行該方法之一裝置。
    公开号:TW201312632A
    申请号:TW101126614
    申请日:2012-07-24
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Michel Bruel
    申请人:Soitec Silicon On Insulator；
    IPC主号:C30B19-00
    专利说明:
    用於在半導體材料中製造一層之方法及裝置 發明領域
    本發明涉及一種用於在半導體材料中製造基板的方法。本發明亦應用於在矽、鍺或矽鍺化合物中，此名單不被限制的，製造基板。
    本發明進一步涉及用於製造半導體基板的裝置。 發明背景
    製造半導體基板存在著不同的方法。這些基板一般係於晶圓形式中，該等者可能為圓盤形(例如直徑200或300 mm)，或為一不同的形狀。
    製造方法之抉擇一般取決於半導體材料的類型、該意欲之應用及經濟束制。
    舉例而言，為了獲得意欲用於光伏電池製造的矽基板，其係可能使用熔融矽再固化之一方法以獲得所謂的多晶矽或多結晶矽，該等者具有粗顆粒伴隨一較佳定向方向。藉由此方法，其係不可能在單結晶材料中獲得基板，雖然具有單結晶材料用於微電子應用係為一般所欲的。
    此外，此方法不適於用於從一已形成削弱帶(weakened zone)的供體基板中獲得一基板。
    對於一些應用，其可能實際所欲的是在半導體材料中形成經控制厚度與品質的基板，且在該基板之厚度中於一亦經控制的深度包含一削弱帶。
    在此上下文中“削弱帶”意謂一區域其在該基板的主要面(對一圓盤而言，在該圓盤面之一之底下)底下且平行於此面延伸，於該基板厚度中之一恆定深度，且該者在加熱作用與可選的機械應力組合下將導致該基板在此區域的分離。
    該削弱帶之形成典型地可能藉由插入離子物種例如氫及/或氦，及/或稀有氣體至該基板，以於其中生成微腔形成該削弱帶。此插入可以藉由植入或甚至其他手段，諸如物種擴散而實現。使用該物種插入以創造一削弱帶之一知悉例子係為Smart-CutTM製程。該等微腔在熱平衡(heat budget)效果下然後可以在該基板中建立應力，該者單獨或與施用於該削弱帶任一側之機械應力組合將導致該分離。
    且本發明之一有利的應用係為製造包含一削弱帶的基板，允許一半導體材料層的分離。在此方式中，本發明允許層的形成，該者之厚度可以非常精確地控制，即使在低厚度值，例如50微米之層級。藉由本發明，其係亦可能在品質非常好的單結晶層材料中製造半導體材料層，依舊有經控制的厚度且可能很窄的厚度。
    為了製備於微電子中應用的矽基板，使用柴氏拉升法(Czochralsky pulling process)以允許單結晶矽錠的製造係為知悉的。
    使用柴氏法拉升晶錠可能會引起問題，特別是假若該晶錠係為大直徑的(例如300 mm或450 mm)。當提高該晶錠及因此衍自於該晶錠之基板的直徑係為所欲時，源自該晶錠固化的潛熱(latent heat)提取變得越來越困難。此限制了晶錠拉升速率。此外，其係可能在該晶錠內部創造非均勻性。
    上文提及該兩個方法產生矽晶錠，該等者然後必須用鋸切割以獲得基板。處理這些基板的表面一般亦為必要的。
    這些切割與處理操作係相對昂貴的。
    此外，它們具有消耗顯著部分晶錠塊(ingot mass)的劣勢。
    且它們僅可以導致薄基板獲得的困難性-甚至完全沒有。
    舉例而言，其係不可能藉由鋸開一晶錠以獲得，舉例而言，具有50微米厚度的薄基板。還有，對一些應用而言，諸如光伏電池的製造，一狹窄的基板厚度可能為所欲的。
    藉由在一單結晶起始基板上磊晶生長(epitaxial growth)以獲得單結晶材料層係亦為知悉的，該者係藉助於真空沈積方法，舉例而言CVD類型，或使用一分子束磊晶法(MBE)。在控制良好的條件下，藉由磊晶生長製造層的方法可以生產品質好的材料。此類型方法的限制因該製程的緩慢與其成本而產生。
    本發明之一目的係為生產狹窄厚度(例如50微米)及較大厚度(例如，從500至1000微米)兩者，並具有大的橫向尺寸(例如直徑為300mm或甚至更大)的半導體基板，該者避免或限制前述提及的缺點。 發明概要
    為了達到上文陳述之目的，根據本發明之第一層面(此章節可以被更新的，萬一修正該等訴求項時)提出了一種用於在半導體材料中製造基板的方法，其特徵在於它包含下列步驟：- 於一初始溫度下從在一第一半導體材料中之一供體基板起始的；- 將該供體基板之一表面與於一高於該初始溫度的溫度下維持在液體狀態的一第二半導體材料槽液接觸，其中該第二半導體材料係被擇取的，藉由此，其熔點係等於或低於該第一半導體材料的熔點；- 固化在該表面上的該槽液材料以藉由一固化層增厚該供體基板。
    較佳的但非該方法的限制層面係為下列：
    ‧該第一半導體材料係為矽、鍺或矽鍺，
    ‧該第二半導體材料係為矽、鍺或矽鍺，
    ‧該槽液係含於一容器中，該者之深度係對應於該固化層所欲之厚度。
    ‧該供體基板包含藉由插入原子物種至該供體基板厚度內所形成之一削弱帶，
    ‧先於履行該方法之前，一模擬係實行，以確保由該削弱帶所接收的熱量將不會產生任何供體基板之起泡，
    ‧該模擬係使用以驗證該積分值：
    仍舊小於1，其中：
    - t1=該製程預計的時間長度
    - D(Tz)=該削弱帶曝露在導致起泡之溫度Tz的持續時間，
    - Tz(t)=削弱帶於時間t時的溫度。
    根據一第二層面，本發明亦提出用於履行諸如上文提及之一方法的裝置，且其特徵在於，該裝置包含：‧含有該液體槽液之一容器，‧加熱工具以使得該槽液材料處於液體狀態並維持於此種狀態中，較佳但非限制的，此裝置之層面係為下列：‧該加熱工具包含燈泡且該裝置包含用於個別調節至該加熱工具之每個燈泡的投入電力的工具，‧該加熱工具係藉由一額外的加熱系統完成的，該額外的加熱系統係為位於該容器底下之一感應加熱系統。 圖式簡單說明
    本發明之其他層面係於下列給予的說明中陳述，藉由參照至該等附加圖式，其中：
    ‧第1a與1b圖例示用於在半導體材料中製造一基板之一裝置；
    ‧第1c圖係為由一供體基板與一液體材料槽液表面形成之該電容的示意例示；
    ‧第1d圖例示在第1c圖中示範之該電容的變化；
    ‧第1e圖係為可以於本發明中使用之一加熱結構的示意圖，
    ‧第1f圖例示根據本發明該裝置之一實施例；
    ‧第2圖例示可以在本發明中使用之供體基板之一例子；
    ‧第3圖例示在第1a與1b圖中所顯示之該類型裝置中所使用的該供體基板，以引起半導體材料中一層的固化；
    ‧第4圖例示使用本發明所獲得之一基板，該者具備固化材料層；
    ‧第5圖係為一圖形其例示一曲線的一般外觀，該者對應於在包含一削弱帶且曝露於加熱之一半導體材料中基板表面上起泡的啟動；
    ‧第6至第8圖顯示在使用於本發明的基板中不同熱行為模擬之例子，這些模擬已分別執行以例示：- 在一鍺供體基板及與此供體基板接觸之該鍺槽液。中，在該基板與該液體材料槽液接觸後溫度隨著時間推移之趨勢(第6圖)，- 在該槽液材料(於此，矽)中，該液體半導體材料固化前緣之深度隨著時間推移之趨勢(第7圖)，- 積分值I之趨勢，做為固化厚度(結晶材料)之一函數，此積分值提供該供體基板表面上起泡之風險的指示。
    ‧第9圖例示了做為時間之函數，於600℃該初始溫度下在一供體基板上一層的磊晶生長，該者對應於磊晶起始時間由0.2μs分隔開之兩點，及對此兩點而言做為一時間函數之磊晶材料厚度中的差值。
    ‧第10至12圖給予在一供體基板表面上材料的三個磊晶生長示意圖，針對基板表面與定向的三種不同配置。
    ‧第13圖係為一方塊圖(block diagram)其回顧在該組件焊接領域中(不同於本發明之領域)波焊或熔接的一般機能。
    在這些圖中的所有圖式係為示意方塊例示，該等者係非必要繪製至實際應用的比例尺。特別的，該等基板之厚度係非繪製至真正的比例尺。 製造裝置
    第1a圖示意例示用於在半導體材料中製造一基板的裝置10。
    如下文將解釋的，該基板係從一所謂的初始供體基板製造的。該供體基板30係於第1b圖中示意例示的。其係具體指明的是，該基板在此上下文之含義中被稱為“供體”，因為在本發明之一應用中其包含一削弱帶，且可能經受一分離操作以“供給”一半導體材料層。本發明亦覆蓋此種“供體”基板不包含一削弱帶之該事例。
    該裝置10包含一容器100，該容器係適於含有熔融半導體材料20之槽液。此可能為一陶缸，舉例而言。在此上下文之其餘部分，關於參照20，該術語槽液或在液體狀態中之此槽液材料將一般性地被使用。
    該容器較佳地係由一絕熱材料，例如耐火材料製成。
    該容器係與加熱工具110聯結，該等加熱工具110可能採取不同的形式，且係於第1a圖中以置於該槽液表面上的紅外燈泡L之總成的形式例示的。在此配置中，工具係提供用於使該等加熱工具處於該槽液表面對面之狀態，且用於將它們迅速撤回。
    在第1a圖所例示該例子中的燈泡L係為紅外輻射類型的加熱燈泡。這些燈泡-或任何其他可控制的加熱工具-在如第1a圖所例示該槽液20的加熱位置中，較佳的係排列於一區域1100其於該槽液之整個表面對面，且僅僅此表面，延伸。定位該加熱工具藉由此它們僅加熱該槽液之液體材料而非容器，係為實際較佳的。
    第1e圖顯示結構45，該者經由可以繞軸450轉動之一臂451運送此燈泡L之總成110。該者可以使用以使得該燈泡處於該槽液頂部之狀態。
    該加熱工具允許該槽液材料20處於液體狀態，並維持其在那種狀態，只要所欲的話。為了達成此目的，該等加熱工具110之每個燈泡的電力係個別地調節，以為了確保該槽液材料20在每一點係於液體狀態中，並於一均勻溫度。
    該加熱工具可以任選地藉由一額外的加熱系統完成，舉例而言，一高頻率感應系統，該者可能位於該容器底下。該額外系統(未例示於該等圖示中)可以有助於維持該槽液材料20於液體狀態中，一旦其在該燈泡加熱系統下已經達到熔點。
    該容器100因此充滿了在液體狀態中的半導體材料20。如將看到的，此材料將於該供體基板表面上固化，以在此表面上形成一固體材料層。
    該供體基板30，從一俯視圖(垂直於第1b圖之該視圖)，對該被製造的基板或層而言具有所欲的形狀。該者典型地為具有所欲直徑之一圓盤形。其亦可能為正方形、長方形、六角形或其他形狀。該容器100，從頭頂上看來，具有相同的形狀。
    該容器之深度101將界定於該表面31上形成之該固體材料層的厚度。
    此深度101所以係擇取的，藉由此，該所含有之液體材料的厚度係能夠對應於對此固體材料層所欲的厚度，意即該深度將大於對此固體材料層所欲的厚度，藉由一分量其考慮該槽液材料20液體狀態與固體狀態之間的密度差，及藉由一額外數量(舉例而言，該厚度之20%層級)以確保橫向封閉(confinement)沒有流溢的風險。
    此規定係制定以防止可能源自該基板30表面輕微穿透至該液體內的效果，即圍繞外部之該液體自由表面的上升，及/或該液體之自由表面在與該供體基板接觸效果下的振盪。
    該容器之橫向尺寸-由第1b圖中之尺寸102所例示-係擇取以等於對此固體材料層所欲的橫向尺寸，提高1%該橫向尺寸層級之間距(clearance)1021以允許該基板30與在良好條件下將於其上固化之該層的收縮。對一所欲圓盤狀的固體材料層，該尺寸102係為一直徑。 該方法之一般介紹
    第1b圖例示在該加熱工具110關閉後(並移除的，假若它們係於該槽液20表面對面排列地)立即地處於與該液體表面20接觸的該供體基板30。
    一般而言，本發明提出將該供體基板30之一主要面31與該半導體材料之液體槽液20表面置於接觸狀態，以使得此材料能夠藉由磊晶術在該表面31上固化，且從而在其上形成一半導體材料層。
    先於此接觸之前，該供體基板係於環境溫度(20至25℃之層級)。或者，其已經被預熱的。在任一事例中，在該供體基板與該液體表面初始接觸的時刻，該供體基板的溫度較佳地係低於該液體的溫度。 量測(Metrology)與致動(actuation)
    知道該供體基板與該液體表面之間的距離，且知道該供體基板相對於該液體表面的定向，允許本發明在履行上的精確控制。
    藉由此了解，其係可能控制這些參數值，並將它們經受一預決定的時間函數定律。
    為了測量該供體基板與該液體之間的距離，根據本發明之一層面，其係可能測量該基板表面與該液體表面之間之該電容。
    為了測量該電容，其係可能如下著手的。
    該供體基板係電絕緣的且其背面(相反於與液體接觸之該面)係與一測量裝置之兩個電極之一接觸以測量電容。
    該液體槽液可能：-含在一絕緣或導電容器任一的，且該電容測量裝置之另一電極然後係與該容器接觸的，-或含在一非導電容器中，且該測量裝置之另一電極然後係安裝與該液體材料直接接觸的。
    如第1c圖中示意例示的，由該基板與該液體表面形成之該電容係為一平面電容，其值可藉由下列估計：C=ε0*S/d
    其中：-d係為該基板表面與該液體表面之間的距離，-S係為面向該液體之該基板表面，- ε0=10E-9/36*II.
    嚴格來說，當該兩個表面(基板及液體的)係嚴格平行時此結果係為準確的。
    當這兩個表面彼此於一α角度(此角度應仍然夠小，以致於該第一階幾何近似sin α=tan α=α係為真實的-較佳地此角度應小於5度)展現時，電容係表示為：C=(ε0*S/d0)*(d0/2Lα)*Log((1+αL/d0)/(1-αL))=C0*(d0/2αL)*Log((1+α L/d0)/(1-α L/dO))
    其中：-L係為遵循該角度的相反面向的半寬度(見第1c圖)，-d0係為該兩個表面之間距離的平均值。
    假若其係書寫為x=α L/d0，(x代表在該末端間距對該平均距離的比)，該式變為：C/C0=(1/2x)*Log((1+x)/(1-x))
    第1d圖給予此函數(顯然x係嚴格限制為小於1的值)一概觀。
    使用這些測量結果，造成α隨著時間推移而變化，意即藉由造成該基板圍繞一中心點振盪及藉由測量隨著時間推移在電容中的變化(較佳地使用同步檢測型方法)，其係可能檢測水平位置並擇取任何所欲的傾斜角度。
    現今考慮該基板關於該液體表面之距離與定向上的致動與控制：在第1e與1f圖中示意例示之一實施例中，該夾具(chuck)，典型地一吸入性(aspiring)夾具40，支持該供體基板。
    此夾具係連接到三種不同的工具系統，且其可以藉由這些系統中的每一者被移動的：- 一臂系統41，- 一主千斤頂系統42，依附於該臂系統之下，- 一“精細”致動器系統43，依附於該主千斤頂系統42下方，該“精細”致動器組43運送該夾具與該基板。
    該臂系統41，包含一臂411，允許該主要千斤頂系統與該精細致動器及從而該基板迅速地處於該液體表面上方一校準良好的距離，舉例而言，數mm。
    使該主千斤頂系統與該精細致動器(及該基板)處於該液體表面區域上方的此種移動可以經由圍繞該旋轉軸410旋轉而做到的。
    該主千斤頂系統42，依附於該臂411下方，係可相對於該臂垂直移動的。該主千斤頂系統為此目的可以藉由具一差動螺旋-螺帽系統420(differential screw-nut system)的步進馬達(step motor)系統移動。
    在藉由該臂411已帶至該液體表面上方之後，其允許在一編程速率下降低該基板中心向下至該液體表面並具有約10微米層級的精確度。
    “精細”致動器系統43(例如，壓電式)允許該基板表面的角度在正交於彼此及正交於該液體表面之兩個平面上變化的。此系統43因此允許該基板相對於該液體表面定向之精細且最終的調整。
    這些系統必須受到保護以對抗溫度上升，由於其在一高溫環境中的停駐時間及曝露於劇烈的熱輻射。
    為了達成此目的，冷卻系統其憑藉液體盡可能靠近該等敏感元件循環者係為一有效的解決方案。或者或額外地，一熱屏蔽44其安裝可相對於該臂系統移動者可以被使用的。 變項：預熱
    在下列段落中，針對供體基板其在被帶到與該液體表面接觸之前已經預熱的該事例，一些指示係給予的。
    該供體基板之預熱允許獲得條件其接近磊晶生長的最佳條件者，該磊晶生長將產生半導體材料20的固化，就在繼之該供體基板30之主要面31與該半導體材料液體槽液20表面接觸後的該第一瞬間之後。
    所以，磊晶固化之品質係取決於T初始，該供體基板(於接觸時刻)之初始溫度。
    一經接觸，固化係初始的且在該供體基板表面上冷凝成固體狀態的半導體材料20之非常第一原子(very first atoms)係經受至相等於T初始之一溫度。
    該等原子在此表面上的可動性，及因此其等自行組織為一規律性網絡(regular network)的能力係取決於溫度。所以，T初始之抉擇在此層面具有一影響。
    對一給定材料，較佳的，對T初始，一溫度其至少相等於該質量磊晶可以實現的溫度係擇取的，該者對應於所欲獲得之該磊晶。
    較佳地，對於矽，400℃至600℃層級之初始溫度係擇取的。對於其他半導體材料，預熱溫度之抉擇係適於包括考量到下文所陳述之原則。
    應注意的是，對於包含一削弱帶之供體基板，此初始溫度之抉擇然而必須為一權衡的結果：‧一相當高的溫度，以滿足良好初始生長的準則，‧但該溫度必須不能太高以致於該起泡現象不被觸發，特別是在該預熱階段。就包含一削弱帶之矽供體基板於不同溫度預熱而論，獲得的數據指出，於520℃預熱時間8 s之後，而於600℃下僅僅0.4 s時間之後，起泡可能發生的。後者非常短的時間長度使得預熱變成一困難的操作，且其係較佳的是訂定預熱溫度在500℃、550℃該範圍中，以便於具有時間以在良好的條件下執行預熱。
    一般而言，在與該液體相接觸之前，包含一削弱帶之供體基板曝露至該預熱溫度必須在一Tpr時間之內實行，該Tpr時間係足夠短的，以致於不會導致起泡。
    所以，仍然在矽供體基板中之一例子，對300℃之一初始溫度，該關聯應力係相對弱的，由於在此溫度起泡所需要的時間係為數十分鐘。
    實際上，一預熱溫度係有利地擇取，做為關於起泡啟動應力之一函數，該者允許數秒，甚至數十秒之一預熱時間Tpr。
    如上文所陳述，假若該擇取的初始溫度為600℃，該時間約束係相對高的，由於該起泡啟動時間係為一秒層級，該者在當前材料產生實踐的問題。
    該供體基板與該液體相接觸前溫度亦可能藉由該供體基板朝向該液體相的迫近動力學(approach kinetics)控制的。
    在此層面，對在該供體基板與該液體表面之間的熱交換有三種類型：輻射、傳導及對流之事實係給予考量。 考量經由輻射的交換：
    假若該液體相係視為在1687 K之一黑體，其輻射46W/cm2層級之一功率密度。
    供體基板從環境溫度起始的溫度變化本質上係藉由下列方程式支配的，只要它的溫度相較於該液體矽依舊相對低的話：
    ˙接收的功率密度=46W/cm2
    ˙吸收的功率密度=g *46W/cm2，其中ε係為該基板的發射率
    ‧T(t)-TO=ε * 46 * t/(Cp*e*p)，其中：- ε係為一表面發射率係數，- t係為該基板接收輻射期間的時間，- Cp係為熱容量(對矽而言，0.7 J/g)，- e係為該供體基板的厚度，- p係為密度(對矽而言，2.33)。
    這些考量允許近似真實的輻射交換，雖然矽在某些意義上並不是一個灰體，其發射光譜不能藉由一簡單的乘法係數從該黑體的光譜推論出的。所以，這裡呈現的該等計算式係為近似的估計，且該係數ε倒不如說是可以稱之為表面發射率的一係數，由於其特別取決於發射(或接收)發生的該波長頻譜窗(window)。這裡的頻譜窗係為該黑體於1673 K的發射頻譜窗，該者集中於1.7μm(韋恩定律：最大λ(m)=2.9* E-3/1687)，意即該最大發射位於該光譜之一區域在其中無摻雜矽在環境溫度下幾乎不吸收的。
    發射率ε係取決於該供體基板的溫度與摻雜，強基板摻雜解釋為發射率較不取決於溫度，且因此在近紅外較高的
    假若e=1mm且假設環境溫度與600℃之間的平均表面發射率係為0.35該層級(該者對應於實驗結果量級層級)並具備絕熱，其係發現的是，當該供體基板接近該液體材料槽液時，其溫度上升平均速率係為每秒98℃，意即100℃/s層級。
    此給予該溫度上升速率之量級層級，及因此所要求的處理快速性，意即對初始溫度T初始400℃為4秒層級，對T初始600℃為6秒。
    換言之，當該供體基板係從一從起始狀態下，其中其係例如於室溫(20℃左右)，進入與該槽液之液體材料接觸的狀況，該移動應在一時間內完成，該者本質上為該基板之起始溫度(在這個例子中，室溫)與該所欲的初始溫度T初始之間每100℃之差值為一秒。
    然而，其係可能減緩此溫度上升以允許自身一些額外的時間來處理該供體基板。
    三個選項可以單獨或組合使用的：˙選擇一較大厚度的供體基板。在一典型的動態學與厚度範圍中(數十微米至數毫米的基板厚度)，加倍該厚度意謂著將該溫度上升速率除至一半，˙經由與支持該基板的夾具之良好接觸而控制該基板溫度，˙使用活動式熱屏蔽以保護基板免受該液體矽之輻射，定位該基板，移除該熱屏蔽恰好為與該液體相接觸前所要求的秒數。
    現今考慮藉由傳導與對流之交換：相反於由輻射之交換，該者本質上係獨立於該基板與該液體表面之間的距離，藉由傳導與對流的交換的確取決於此距離。
    藉由傳導之交換：假若該大氣係為標準大氣壓下的空氣，該氣體的傳導性為0.24 W/(m.K)。
    這意謂著做為一交換流量：F(W/cm2)=0.024* T差量/(距離mm).
    對1mm之一距離，其中T差量=1400℃，F等於33.6 W/cm2。
    所以，對1mm之一距離，此交換分向量係如輻射之該交換分量為相同量級層級的。
    因此，該傳導分向量將為主流的，只要該基板與該液體表面之間的距離變成小於1mm的。
    從而，人們應關心該基板朝著該液體表面的動態移動，以最小化該基板在距液體表面一非常短的距離(小於1 mm)時所花費的時間。
    此種藉由傳導的交換向分量可能會大幅降低，假若該操作在低壓下於一控制大氣中發生。
    藉由對流之該交換分量對於基板-液體距離小於1cm者一般將小於該傳導分量。
    回到本發明方法的一般描述，接觸係藉由使用夾具類型工具40適宜地定位該供體基板而獲得，其中該夾具類型工具40可以定位在該供體基板的背面上。該供體基板的“背”面係為相對於該被帶入與該液體接觸的“前”表面31之面32。 預防寄生物種
    在特別有利的方式中，提供措施用於測量以防止在接觸時於該供體基板與該液體表面之間捕獲寄生物種。
    此種寄生物種可以實際地導致在該再固化層中的缺陷。
    這些寄生物種可以為：˙外來顆粒之包裹體，˙無用的結晶形成(錯位、堆疊缺陷、沈澱……)，˙防止磊晶生長與均相結晶，導致一多晶基板的形成，潛在的寄生物種有三個主要來源。他們可能衍自於：˙該液體相表面上的缺陷，˙一捕獲的氣體相，˙在該供體表面上的物種、缺陷或顆粒。
    這三種類型的寄生物種將藉由其等之預防指示於下文檢視。這些指示每一者就其本身而言形成了關聯一確定利益之一個有利的防備。這些指示亦可能單獨或在任一組合中使用。
    首先考量該液體相表面上的缺陷：該液體相之溫度係不必然正好為該第二半導體材料之熔點。
    該液體相之溫度可能會高於此熔點。
    首先要注意到的是，該加熱熔化系統一般輸入較諸簡單熔化嚴格必要更多的能量。
    還有，在實踐上，過熱含在該槽液中的材料幾度或幾十度可以為有利的，相較於一加熱其僅僅校準以保持該槽液材料在一液體狀態中者。
    此種過度加熱的目的是，在當該加熱停止且該供體基板係帶到接觸狀態之間的時間間隔期間，防止在該液體表面附近一般或局部的部分固化，或局部或全部的過冷卻使得該溫度下跌到熔點以下，或引起均相結晶，舉例而言。
    其亦可能所欲的是，過熱該熔融材料幾度或幾十度，藉由此，其係可能傳送足夠數量的能量至該供體基板，以便於液化其等之一非常薄的表面層。
    在這種事例中，隨後的磊晶將不再從該供體基板與液體層之間的初始界面起始發生的，但是從該供體基板之一”深”層(在一定厚度底下)。在這種事例中，有利的是一個較佳品質的液體/固體界面係創造的(相較於該初始界面)，且從而該磊晶之品質係改良的。
    現今考慮一捕獲氣體相之事例：該捕獲的氣體相起源可能為該供體基板與該液體相之間發生接觸的氣體環境(控制或非控制的大氣)。實際可能的是，一氣體相可能變成捕獲的，且係不能夠在接觸之前從該基板與該液體表面之間的空間完全地排氣。
    為了預防此風險，其係可能在一控制的大氣下實行該方法，較佳的在一降低的大氣下。此大氣可以額外地保持在低壓。
    亦為有利地可能為控制該基板朝向該液體表面之迫近動態學。
    事實上，當該基板與該液體表面之間的空間係降低時，此空間之傳導性(在其空氣動態學含義中，意即該氣體通量及該基板與該液體表面之間的壓力差的比率)係降低的，但迅速提高的(假若考量到該空間縮減係為線性的，該傳導率較諸一線性定律應下降更快的)，該者降低了每單位時間能夠被驅逐的氣體相對量。
    所以，其係有利的是規定該迫近速率係為該基板與液體表面之間距離反比之一個遞減函數，藉由此，該氣體之排氣在良好條件下發生。
    當在一控制大氣下作用時，對大氣輕氣種物種之抉擇(H2、He)亦將有助於此排氣。
    最後，考量在該供體基板表面上之物種、缺陷或顆粒：為了消除或至少強烈地限制這些問題，該供體基板之表面條件係有利地製備。為了此目的，在與該液體相接觸順列之前一化學處理係剛剛施加。
    該化學處理可能為去氧作用，舉例而言使用稀釋HF以消除任何可能的保護性氧化物，透過該者，植入已經做出了(在此事例中一供體基板其包含藉由植入而削弱的區域)。RCA處理(SC1+SC2)然後係施加至該基板以消除顆粒與金屬污染。
    再次回到該方法之一般描述，在該初始接觸之後，在一實施例中該供體基板係藉由該夾具工具40固定地維持。在此階段，該槽液材料之加熱係在一控制方式中停止或降低的。在此位置，該液體半導體材料將於該表面31上漸進地固化。此固化係藉由磊晶生長發生。 磊晶品質
    在另一實施例中，其係可能微調影響固化現象給予之考量，該固化係藉由在此基板與該液體相接觸之後於該供體基板上該第二半導體材料的磊晶生長。
    在此層面中，本申請人已對下列給予聯合考量。
    在該基板一點上之磊晶生長係起始的，一旦此點與該液體相進入接觸(假若在該表面上仍然沒有可能延遲該現象之寄生層存在)。
    由於它們非常迅速的能量損失，歸因於非常高的熱梯度，該液體相之第一原子係於該表面上冷凝並與該基板表面上之原子連結的。
    假若在這一刻該基板之溫度係足夠高的，假若該所擇取的初始溫度係顯著高於環境溫度(例如600℃)，該等原子保持足夠的能量且因此足夠的可動性用於在結晶結構方面併入至適合位置，即使這些位置位於距該原子初始位置數個原子間距離處。
    考慮傳統的CVD磊晶，磊晶生長通常藉由在該表面上形成分散小島而初始發生的，該者隨著時間的推移生長得更大，且藉由聚結在一起以給予一最終連續層而結束。
    考慮本發明中之該事例，生長將於首先與該液體表面進入接觸之該表面部分上的點起始，並逐漸的當接觸表面延伸時，生長將延伸到至該供體基板之整個表面。
    在這些條件下，在該供體基板的表面上，至少於該接觸之後的第一瞬間期間(微秒片段fraction)，將有磊晶矽地帶，由裸區域(沒有任何磊晶矽-這裡係以矽做為該第二材料之例子)分隔之“區”。
    這些磊晶區之厚度一區不同於另一區，且係直接取決於運送此區之該基板表面與液體表面進入接觸的時間。
    隨著時間(從一至數μs)推移，所有這些區將聚結在一起以給予一連續層，以類似於CVD類型磊晶生長期間的聚結事件方式(但在後者類型的磊晶中，在該表面上冷凝的原子之流動較諸在本發明之該事例中者係小數個量級層級-該沈積速率係位於每分鐘，或每小時一微米之該範圍內)，且該原子重新排列的動態學具有時間其係必要能勝任的。
    藉由在本發明中使用的該磊晶沈積，該沈積率之量級層級係為每微秒一微米，且為了最佳化該方法，於區域之該等交界限制處(junction limits)之事件可以給予注意力的。
    為了最佳化的緣故，其亦可能在接觸之後繼之的該第一瞬間聚焦於熱現象。
    在該基板表面附近一點之溫度中變化的定律形式，本質上於每一點係相同的，但從該表面一點到另一點，此定律就該點與該液體相進入接觸的時刻可能隨著時間推移錯開的。
    此冒著在該基板表面之平面中生成熱梯度之風險。
    在這些反映之基礎上，有利的是尋求一種方法用於最小化此種非同時進入的接觸，或一種方式用於決定能夠導致無缺陷晶體生長的非同時方法。
    在此觀點中，下列考量係有利地被顧慮的。
    如第7圖中所例示，該第二結晶材料之厚度Ep本質上以一時間函數的平方根變化：Ep=k* t0,5
    k值取決於初始溫度。T於μs且Ep於μm中，對環境溫度而言，K=2.3，對600℃之一溫度，K=1.2。
    這種以時間平方根的生長可以藉由熱擴散亦為一第一階定律的事實而解釋，在該者中，該影響參數係為(D*t)的平方根。
    它可以被認為該供體基板之表面在與該液體進入接觸時與該液體表面形成一角度α(一小值以為了再次於此遵守該第一階幾何近似sinα=tanα=α-典型的小於5度)。
    以v為該基板的迫近速率(該基板迫近該液體表面的速率)，時間間隔其分隔由距離x所分隔的該基板表面之兩點與該液體進入接觸者係等於：δt(Js)=10 000 * α *x(Cm)/v(μm/μs).
    假若v值係為1 m/s，舉例而言，且α=1 E-4，然後δt(μs)=x(cm)
    此係由事實所解釋，考慮該供體基板表面之一低點與一高點(成α角度)，該二點係由一釐米所分隔，在從當該低點(首先接觸液體者)與該液體表面進入接觸之該時間計算一微秒之後，在該基板上於此低點的磊晶厚度將為，例如從1至2微米，而在高點，其將為零，由於該接觸及由此該磊晶係剛剛於此瞬間起始的。
    從時間見解來看，該第一瞬間之厚度差係隨著時間推移衰減的，意即當該磊晶層生長時。
    此係於第9圖中例示，該者例示於600℃之一初始溫度下，在一供體基板上一層做為時間函數之生長，對兩點而言，對應於磊晶初始時間由0.2μs分隔者，並例示對此兩點其做為時間函數的厚度差。
    此圖顯示，該最大厚度差0.5μm發生於當該第二點剛與該液體達到接觸的時刻，且隨後此厚度差值持續地下降以在五微秒之後，意即2.7μm層級之一磊晶材料厚度，達到一幾乎小十倍之值
    當生長發生於初始生長之間已偏移δt之兩點之間時，其在厚度差中之下降似乎是自相矛盾的。
    為了其等更佳之領會，本申請人考慮下列觀點之組合：- 該基板表面的這兩個點在一時間長度內具有一致的經歷，該段時間從初始生長起始直至t-δt(其中t係為該基板與該液體於該第一點處-最低點-接觸的該時間期間)，- 超過且在此一致的經歷之後，該基板僅於該等點之一(該第二點-最高點)持續進行生長達一額外時間δt，- 還有，當時間提高時，該磊晶厚度之生長速率係下降的。
    從一空間見解，該磊晶厚度取決於與該液體初始接觸的時間。
    此係於第10至12圖中所描述之該生長示意圖中表示的(其將注意的是，在這些圖中該垂直比例尺對該水平比例尺之比率係沒有理會的；事實上，該起伏振幅或非平行的量級層級係為一微米至數十微米之層級，而該水平比例尺代表mm或cm)。
    這三個圖示意地例示繼之一供體基板(每一次顯示為該上部部分的)與一液體材料槽液(顯示為該下部部分的)接觸之後連續的時間序列，ti。由磊晶所形成之該部分從時間t1係例示為該基板與該液體材料槽液之間。
    第10圖例示事件當該供體基板表面與該液體表面之間的平行係為完美，但供體基板表面具有不均勻起伏(於此藉由一鋸齒外觀示意地例示)。
    如例示的，在時間t1時，生長初始經由隔離的所謂的磊晶起始區發生的，該者係集中於該基板表面上之最大高度的點。
    從這些磊晶起始區磊晶化的該等材料層最終於磊晶會合表面(epitaxy meeting surfaces)，在該基板表面之兩個磊晶起始區之間，接合在一起。
    在該磊晶會合表面處之此種磊晶接合可能不無問題的。
    第11圖例示假若該供體基板具有如第10圖中相同的表面起伏，但對放置此基板表面於對該液體材料槽液之角度(該角度係關於該液體表面之平面測量的)係已注意的，該者係於一足夠角度，藉由此，該供體基板表面上的任何元件之傾斜係具有相同的符號，以防止任何在磊晶會合表面中可能會出現的問題。
    在此事例中，雖然該基板的表面具有不同的高度點，生長有效地經由一單一區域發生，該者一旦經接觸的，將於該基板的整個表面上延伸。所以在此種事例中，磊晶起始區之間不再有任何的會合區。
    所以，對此配置係給予優先考慮，在一特別有利的方式中，在該供體基板表面與該液體接觸期間，於每一點上，該基板之局部表面與該液體的局部進入角度之符號係有連續性。
    所以，在實踐上，其係可能要顧慮該供體基板表面的變形。在此層面中，該供體基板之表面變形係測量的，藉由此，以這些測量為基礎，在該基板表面之每一個點中，該基板與該液體的局部接觸角度可以決定的，該者將允許上文提及的條件被滿足的(即在該供體基板表面與該液體接觸期間，於每一點上，該基板之局部表面與該液體的局部進入角度之符號係有連續性)。
    特別地，對於變形因子，諸如供體基板的翹曲與彎曲，係給予考量的，該等者可以被測量並使用以推論該供體基板至液體的進入角。
    其亦可能藉由將該供體基板放置於適合形狀的夾具上於該者之表面上強加一拓撲學。所以，其係能夠，舉例而言，設想使用如第12圖中所例示之一半球形圓頂狀夾具。
    其將為注意的是，於第11與12圖中所例示之該進入配置亦促進殘留大氣氣體的良好排氣效率，從而防止在該液體表面與該供體基板表面之間氣體分子的捕獲。 變項：磊晶波(wave epitaxy)
    用於實行本發明之一變項係為由本申請人發明之一迫近，且於此稱為“磊晶波”。
    此術語在這裡係藉由在印刷電路技術中使用於焊接組件之相似術語“波焊”而擇取的。
    本申請人置換印刷電路技術(在第13圖中示意性回顧地)至本發明之領域已經形成該想法，該液體錫槽液已由諸如液體矽之一半導體材料槽液取代，該印刷電路板背面已由供體基板表面取代的。
    在本發明之該事例中，一液體材料波係於維持在液體狀態中之該第二半導體材料槽液中生成的，且該波與該供體基板之表面進入接觸。更確切地說，該基板係放置，且該波的高度係經控制的，藉由此，該基板之表面係僅僅於該波的定點(spot)處與該槽液的液體材料接觸。因此，該基板表面之一給定區域將僅僅於一限制時間接觸該液體材料，意即該波經過此區域(或者更確切地說，在其下)的時間。
    用於產生該波的工具可能如那些使用於產生一錫波用於波焊之相同類型者。
    該液體材料的溫度範圍理所當然的將不同於使用於波焊的該溫度範圍。這些範圍將被改編，藉由此，該第二材料係保持液體的。
    在這種方式中，一“磊晶波”係創造的。
    該波之移動速率與該磊晶之速率不具有相同的量級層級。實際上，相對於基板表面之該波的移動速率將為每秒幾釐米的層級，而該磊晶的速率將為數個微米/微秒的層級。
    因此，當在該基板表面之一區域係與該波在△t時間之期間接觸的，對在這一區域的磊晶，一切發生宛如該流動轄域(regime)係於一靜態的無波槽液中靜止的。所以，在此區域上之該磊晶厚度主要取決於該液體材料波(我們將保持矽的例子)在一點上的通過時間。
    為了控制在一波通過中固化的材料厚度，該波之特徵係經控制的(波的形狀，可選地波的行進速度及/或波的高度，意即液體矽之深度)。
    此種變項就產量而論開啟了利益的可能性。其係實際可能迅速地獲得大量的基板。
    此種變項就該磊晶層結構而言係特別有利的。
    藉由此變項，其係實際可能經受一供體基板至數個連續的波，在其次的波通過該相同基板之前，等待一材料波在該基板表面上固化(藉由剛通過其上之該磊晶波增厚的)。
    且在此種方式中一磊晶供體基板可以經受數個連續波。每一波可能於相同或不同的材料。假若不同的連續材料係使用的(例如，非限制的，用不同類型摻雜的矽)，其係可能在一相同的供體基板上連續地獲得對應於這些波每一者之不同類型的層。 材料
    有利地，該供體基板之表面31係為一單晶半導體材料(例如，單晶矽或單晶鍺或矽鍺，或任何其他半導體材料)。在此事例中，該液體材料之固化，假若其係為如該供體基板材料之相同化學類型者，或假若其存在於一種適於該供體基板結晶網絡的結晶形式中(意即具有一晶格參數其等於該供體基板材料者之5%以內的)，將於一特別有序的方式中發生，生產品質非常良好之一晶體材料。
    該槽液材料20因此可能為矽、鍺或矽-鍺。其亦可以為另一種半導體材料。
    在所有事件，該槽液之半導體材料係擇取，藉由此，其熔點係等於或低於該供體基板半導體材料之熔點。
    一般地，於此階段該方法繼之之順序係為下列：
    - 施加該加熱工具110以熔融該槽液材料20，
    - 一旦該槽液材料20熔化已獲得，藉由在該材料中均勻的溫度，維持此材料於液體狀態中。
    ￮ 在此層面，該加熱工具110可以藉由一額外加熱系統輔助的，諸如位於該容器底下之一高頻感應加熱工具，以保持該材料於液體狀態。對此額外系統，其亦可能從該加熱工具110拿開的，一旦該槽液材料20呈液體-在此事例中，該加熱工具係於一初始階段中使用以使得此種材料處於液體狀態，且該額外的系統然後係使用以保持此種材料於液體狀態中，而該加熱工具110係去活化並移開以清出該槽液表面之出入口(access)。
    - 將該供體基板的表面31與該槽液液體20的表面接觸。在此層面，該加熱工具110將已被移開，假若它們係置於面向該槽液表面的話，
    - 在此接觸之後，係讓該槽液逐漸地冷卻。為了達成此目的，該加熱工具110及/或該額外的加熱系統之作用係被停止或任選地被控制的，以獲得該所欲的溫度下降。在下文給予之該描述中，其係認為的是，此作用在該初始接觸時刻係停止的。 熱擴散動力學
    為了該方法之成功履行，熟習該項技藝者有利地將對熱擴散動力學之一些條件給予考量的。
    在此方法執行期間，在該槽液20中初始為液體形式的該材料逐漸向下冷卻，且一固化前緣從該表面31起始並平行該表面31延伸在其上行進，該者將在該槽液材料中於本質上垂直於此表面並遠離它的方向中傳播。
    在同一時間，該供體基板30將加熱，接收由該槽液20擴散的熱量。
    必須注意的是，該供體基板不要加熱過多，以防止其等之劣化或損害的。
    特別在假若該供體基板包含一削弱帶之該事例中，如第2圖中示意例示者。在此圖中，該供體基板30包含一削弱帶33。
    在該事例中，過多的熱量輸入至該削弱帶可能於此區域活化物理現象，該者可能劣化該基板，特別是藉由在其表面上起泡的。
    為了避免這種情況，熟習該項技藝者有益地可能考量下列該等層面：在下列中，該說明係從防止該削弱帶接收一熱平衡其超過將導致該供體基板表面起泡之閾值者之一觀點做出的。此對應於一特別事例，該者可以直接推斷至不管其是否包含一削弱帶，限制該供體基板接收之熱平衡係為所欲的一般事例中。
    貫穿該製程，估計由該削弱帶所接收之該熱平衡係為追尋的，從該初始接觸，直至在該供體基板表面31上固化該材料所欲的厚度(此所欲的厚度對應於所有或部分之該槽液深度)。
    更具體地，考慮包含一削弱帶之一供體基板，防止達到此區域之該熱預算導致該供體基板表面起泡係追尋的。
    假若該削弱帶比靠近該背面32更靠近該表面31，起泡可能會發生於此面31。此係為在此上下文之其餘部分中使用的假設。
    一旦該表面31與該槽液之間的初始接觸已取得且該加熱工具110已被停止，藉由此該槽液20不再被加熱，兩個製程係初始的。
    一個第一製程係為在該供體基板中之熱擴散。此係為可能會導致起泡之製程。
    一第二個製程係為在該供體基板表面31上一固化材料層的生長。此層係於第3圖中於標記50下例示的。此係為導致該所欲層之製造的製程。附屬地，此亦為在固化層某些厚度之後將防止任何起泡風險之該製程。
    藉由此方法，其係可能製造如第4圖中所例示之一基板60，該基板包含：- 該供體基板30，任選地設有一削弱層33，- 及衍自槽液20材料之厚度“ec”的固化層50。
    該第二製程，藉由該者，該層50之生長係藉由固化獲得，降低了關聯於該第一製程的起泡風險，因為兩個理由：- 首先，藉由增厚將該削弱帶從該液體分隔開的材料層，其將該熱源從該削弱帶移動開來，- 其次，從該層50之一定厚度，將該削弱帶從該液體分隔開之該材料層的總厚度達到且超過該厚度之後起泡係不再可能的。
    從包含微腔之一削弱帶起始的起泡現象僅僅可以被設想，假若此區域係不位於該基板中之一深遠的深度(第4圖中的深度e0)。
    對矽如對鍺而言，此厚度係介於約7μm與10μm之間。在此範圍內之該確實值取決於植入條件，但在此上下文之該描述中，其係沒有必要具有其等精確的了解，因為其係足以使用對應於該“最糟事例”值做為安全值，意即10μm之最大值。
    藉由驗證該方法將以e0=10μm作用，其可以確保的是，在相同材料中，該者亦也將作用的，不論此臨界深度的精確值。
    對於矽鍺合金，此範圍之最大值亦為10μm。
    所以每一材料係關聯一臨界深度，在該深度之後，起泡不再可能發生；當覆蓋該削弱帶之厚度超過該臨界深度時，此材料厚度含有可能於該削弱帶生成之應力，藉由此它們不會在該基板表面上釋放以在其上產生起泡。
    它指出的是，為方便起見，對臨界深度或臨界厚度而言將做未分化的參考-該者係為該削弱帶位於該供體基板表面31下的深度，亦可以視為覆蓋該削弱帶的供體基板材料厚度。該術語“臨界厚度”及“臨界深度”因此在此上下文中係相等的。
    本申請人已領悟的是上文陳述之該二製程的拮抗作用，該者遵守不同的動力學，可能經由固化作用使用於基板製造之履行，即使是在諸如削弱帶奠定了熱平衡方面限制之一特殊性事例中。該固化製程之動力學(上文提及的第二製程)較諸朝向削弱帶之該熱擴散製程(第一製程)的動力學係快非常多的，主要歸因於在與該液體相接觸的時刻，於該供體基板表面處創造之一強大的溫度梯度。
    為了在履行之前對該方法之動力學具有一好臆測，並從而決定該等設想的參數是否為適合的，其係可能如下著手。
    其係知悉的是，假若該熱處理持續時間D0，於溫度T0，係知悉為對應於在包含一削弱帶之基板表面上起泡現象的啟動，對另一個溫度Tz而言該持續時間D對應於在一同一基板起泡的啟動，可以藉由一類型之定律從該等值(D0，T0)推斷：(定律1)：1/D(Tz)=(1/D0).EXP(-(Ea/k)*(1/Tz-1/T0))
    其中：- D0係為削弱帶曝露至溫度T0之持續時間，界定一點(D0,T0)，在該點上其係知悉的是起泡發生於該基板表面上，- D係為削弱帶曝露至溫度Tz之持續時間，一持續時間其對於相同的基板起泡將會發生，- Tz係為該削弱帶曝露之溫度，- Ea係為活化能量值，- k是波茲曼常數。
    在該文獻中，其係指出的是，時間定律在其上或之後曝露至該溫度起泡可能會發生者，具有由一活化能支配的物理現象類型的行為。
    顯然地，此種類型之定律對削弱帶深度小於該臨界深度者係為確鑿的。對於一較大的深度，起泡不再發生。
    此種類型之定律，在Log(1/D)做為(1/Tz)之一函數的圖形表示中，轉換為如第5圖中所例示之直線。
    熟習該項技藝者將很容易地在文獻中找到此類型的定律與曲線，針對不同的配置(基板材料之類型、植入以形成削弱帶的離子類型、植入劑量、植入能量)。
    雖然科學文獻中沒有直接對該擇取的配置授權此定律，其係足以於兩種不同溫度下在相同基板上執行兩次起泡實驗，並測量於此兩種溫度下獲得起泡所需要的熱處理時間。藉由在一圖形上繪製該兩個實驗點，(1/T)沿著該橫坐標，Log(1/持續時間)沿著該縱座標，該定律可以完全決定。
    因此，其將為追尋的是仍然在該域B1中(由持續時間D與溫度Tz之值所定義的)-意即一熱平衡域-對應於第5圖中該交叉影線之直線側，該域不會導致起泡。域B2係避免的。
    現在將指出的是熟習該項技藝者將如何從該方法的初始條件預測該供體基板之起泡是否會產生。
    為了決定一點係位於第5圖中該平面之那個部分，求助於削弱帶在溫度Tz中的趨勢模型。
    此溫度按照Tz=f(t)之一定律演變的，其中t表示時間。其係可能使用一數值方法決定該定律f(t)，舉例而言，使用商用軟體的有限差分法(finite differences)的方法，以解決熱方程式顧慮到涉及熔化潛熱轉移的相變化。此計算全部為簡單與快捷的，因為僅僅一維模擬係足夠獲得有關現實的結果。
    為了獲得Tz=f(t)之值，利用初始條件與限制條件。
    進入該模擬器用於推斷工作的初始條件本質上係為下列：
    - 該基板之初始溫度值，
    - 在槽液20於液體狀態中材料的溫度，
    - 該供體基板材料之熱性質。更具體地，對此固體材料，這些係為下列特徵：￮ 熱傳導性，￮ 密度，￮ 固體狀態中之熱容量
    - 該初始液體槽液材料的熱性質。這些係為相同於該供體基板材料的特微，但對於在固體狀態及在液體狀態中之該槽液材料兩者。亦顧慮的是此材料的熔化潛熱。
    - 削弱帶在該表面31底下的深度值e0。
    具體指明之該等計算的限制條件係為在該基板背面上的熱條件。
    在該基板背面上的這些熱條件必須具體指明的，特別是假若該基板之厚度係小於或可比擬於在該固化製程持續期間該供體基板中的熱擴散長度。在此事例中，該熱能將擴散遠至背面，且該材料的溫度量變曲線係受該背面之存在及所處熱條件的影響。對在該背面上之這些熱條件，可以設想的選項係為：- 假若該背面係為隔熱而沒有熱交換的，- 或恆定的溫度，假若該供體基板之背面32係與保持該背面在恆定溫度之工具緊密接觸。在後者這種事例中，實際上其可以藉由規定，舉例而言，該夾具工具40係溫度調節並保持該供體基板背面於一恆定的設定溫度而實現。
    相同的模擬亦提供在初始接觸之後，於該槽液材料20中的熱能量密度的趨勢。
    在此層面，該模擬特別提供知識，在每一點上，且做為時間的函數，熔化潛熱的能量密度值。這使得有可能確定，做為時間的函數，介於起源於該槽液材料20之該完全固化部分與仍然部分於此槽液之液體狀態之該部分之間的邊界位置。
    此邊界對應於熔化潛熱的熱能量密度係為零之該區域的極限。
    在此方式中，在該槽液中該固化前緣的位置係做為一時間函數獲得的。隨著時間推移，此前緣推進，從該供體基板之表面31遠離。此種固化生成品質非常好之一單晶材料，特別是當該供體基板之表面31係於晶格參數接近該被固化材料之一單晶材料中時。
    其係具體指定的是，該供體基板之半導體材料-舉例而言，矽-可能相同於該槽液之半導體材料20，但是這不是強制性的。提供不同的材料係為可能的。
    避免起泡風險之該溫度模擬步驟與熱平衡決定順序可以概括如下。
    首先，使用熱模擬，一定律Tz=f(t)係基於如上文所陳述之該等初始條件與限制條件而決定的。對於每一時間值t，此給予了在削弱帶之該溫度值Tz。
    相同的熱的模擬亦在每一個時間t給予得到該槽液20中該固化前緣的位置。這也在每一個時間t給予得到分隔該削弱帶與該固體/液體界面的固體材料厚度e(t)：e(t)=厚度e0+時間t時在表面31上的固化材料厚度
    e0係為如第3圖中所例示，初始分隔該削弱帶33與該供體基板表面31的該材料厚度。
    厚度e(t)之了解係使用以決定哪一時間t起此厚度超過該削弱帶之臨界深度值。在此值之後，起泡風險消失。
    Tz(t)所以對每個時間t係知悉的。知道Tz(t)與D(Tz)給予該定律D(Tz(t))之了解。
    於一給定時間t在鄰近的dt中，對溫度Tz(t)而言，該分量：dt/D(Tz(t))
    代表在該時間間隔dt期間所獲得、達到該基板起泡所需要的熱活化分量的分率。
    由於Tz隨著時間的推移變化，在時間間隔0至t1期間所獲得、藉由熱處理該基板起泡所需要的活化分率，係由積分I表示的：
    當此積分等於1時，此意謂該熱活化已達到起泡發生所需要的值。所以，在履行該固化製程之前，一模擬必須實行以驗證此積分值是否仍然小於1。
    假若其係非該事例，針對一新模擬該方法之參數係被調整的(舉例而言，藉由降低該基板的初始溫度及/或藉由擇取一較大的植入深度)，重複該新模擬直至該積分值係小於1。
    該積分間隔之上限t1所以可能對應於該方法預計的履行時間。
    在所有事件中，在履行該方法之前，對熟習該項技藝者而言，其係關心的是，實行一模擬以知悉稱為閾值的該持續時間，該者係為伴隨熟習該項技藝者所意欲使用的參數(材料類型、溫度、尺寸……)，將導致覆蓋該削弱帶之材料厚度等於該臨界厚度值時該方法的持續時間。
    由於此持續時間不一定事先知悉的，對一第一模擬，一持續時間其係足夠長，以致於該所獲得的結晶厚度係大於該臨界厚度者係被擇取的。如果該持續時間係需要的，然後可以降低以決定該閾值的持續時間。
    該積分I可以使用一數值方法計算，由於該等Tz(t)與D(Tz)值係知悉於離散形式中。
    此考量的積分值，對於對應於臨界厚度之一持續時間，簡單且清楚地指出該所擇取的條件是否導致起泡：
    - 假若I小於1，起泡將不發生
    - 假若I等於或大於1，其係有起泡的風險，如果在該模擬中使用的該等設想方法條件係保持的。
    這些步驟因此使熟習該項技藝者在上文陳述之該初始數據的基礎上，能夠驗證該供體基板表面31上之該固化過程將正常作用，而沒有由不利的熱效應所造成的基板分解。
    本發明之該方法允許該被製造基板係由該供體基板30及衍自該槽液20並覆蓋該表面31的半導體材料層所形成。
    正如已經指出的那樣，這種基板可以具有非常良好的結晶品質，對一單結晶表面31，固化係藉由單結晶材料的磊晶術發生。
    在該表面31上固化之該層(第4圖中之50)的厚度可以精確控制的，藉由估算該槽液之深度101。當該槽液材料整體已於該表面31上固化時，該固化過程係正常地停止。不固化該槽液材料整體亦為可以設想的。
    在此上下文中，該基板30係稱為“供體”基板，不僅僅因為它提供了獲得磊晶固化之該表面31，還因為如果此基板包含一削弱帶，它可能在磊晶固化之後(或期間)引起一新基板或層的分離。
    這種新基板包含：- 初始地包括於該削弱帶33與該表面31之間之該供體基板部分(第3圖中之部件34)，且- 衍自於該槽液20並於該表面31上固化的半導體材料層。
    此新基板可以藉由如已知的額外地加熱該削弱帶及可選地藉由施用一機械應力再次分離的。
    此新基板之分離亦可能在該層之磊晶固化期間發生。一旦該固化層之厚度超過該臨界深度，藉由此起泡的風險被消除，其係可能繼續增厚該層且任選地讓此總計上達到分離的熱平衡，而不必使用額外的加熱。
    這使得形成一新的基板層其不僅可能有優異的品質還有經控制厚度變得可能，即使對狹窄厚度而言。 例子
    做為一例子，伴隨下列該等參數，該方法可以被實行，且一品質良好之層可以固化的：
    - 供體基板材料：Si
    - 槽液材料：Si
    - 該供體基板(圓盤狀)及該槽液之直徑：300 mm
    - 該供體基板之初始厚度：900微米
    - 槽液深度：100微米
    - 植入深度(e0)：2-4微米(兩個不同值係考量的)
    根據另一例子，下列參數可以被擇取的：
    - 供體基板材料：Ge
    - 槽液材料：Ge
    - 該供體基板之初始厚度：400微米
    - 直徑150 mm(圓盤形)
    - 槽液深度：150微米
    - 植入深度(e0)：1-2-微米(兩個不同值係考量的)。
    根據另一例子，下列參數可以被擇取的：
    - Si材料用於該供體基板
    - 材料(Si 0.9-Ge 0.1)用於該液體相
    - 該供體基板之初始厚度：900微米
    - 直徑200 mm(圓盤形)
    - 槽液深度：150微米
    - 植入深度(e0)：2-3-微米(兩個不同值係考量的)。
    第6至第8圖例示不同模擬的例子，該等者係分別執行：- 在一鍺供體基板及與此供體基板接觸之該鍺槽液中，在該基板與該液體材料槽液接觸後溫度隨著時間推移之趨勢(第6圖)，- 在該槽液材料(於此，矽)中，該固化前緣深度隨著時間推移之趨勢(第7圖)，- 積分值I之趨勢，做為固化厚度(結晶材料)之一函數。
    於第6圖中可以看見的是，從300K之一溫度起始，在該供體基板中(在此圖之該圖形中由超過100微米的深度所例示者)及在由該槽液所佔用的空間中(小於100微米深度所表示者)兩者之溫度演進。
    所以，在此圖形中該等深度之起源係為含有槽液20之該容器的底部，且該等深度朝向基板提高。這些”深度”所以不能與上文提及該基板中的”深度”混淆的。
    該曲線表示隨著時間前進的溫度連續值，這裡在該初始接觸之後介於10,010與250,001毫微秒之間。
    其係確定的是該溫度分佈改變的，從初始在該非常第一瞬間期間主要在該供體基板中一極其高的梯度，至一配置在其中該梯度逐漸下降且延伸至初始對應於該液體相及該供體基板中兩者。
    在該液體層中所含有的熱能已漸進地朝向該供體基板擴散，該者解釋了在該液體部分中潛熱密度中的漸進下降，且因此做為該結晶厚度的進展。
    該熱模擬器計算該總成(液體層+供體基板)於每一點上的熱能量密度，且所以提供了得到所有這些數據的機會。
    在該槽液空間中，當溫度向下降低至熔點以下時，該材料晶體化(固化)。由於模擬使用的假設為該槽液材料初始地係於熔點，此圖形直接指出該固化厚度隨著時間推移之值。
    其亦可能遵循Tz(t)值知道在該埋入一削弱帶之基板中，該削弱帶的深度。
    第7圖顯示深度d隨著時間推移之趨勢(在此圖形中該深度係為從其初始表面起始的該槽液深度)。該槽液這裡係為一矽槽液。該供體基板之初始溫度係為300 K，該槽液之初始溫度係為矽的熔點(1414℃)。
    在階梯形式中之該圖形衍自於使用離散之模式化。該連續曲線係為此階梯曲線之平滑化處理。
    第8圖係為相同類型模擬的結果，其中該“時間”參數已被消除者。
    此圖之獲得係藉由組合：- 首先，該趨勢Tz(t)，該者得到做為一時間函數之該積分值I((t)，在該者上此積分已被積分了，- 其次，做為時間函數之該結晶厚度。
    藉由消除該二者之間的時間，I值係以結晶厚度，這裡在一鍺槽液中，之函數獲得的。在此模擬中可以看見，該值依舊保持遠低於導致基板表面上起泡啟動的條件。
    10‧‧‧裝置
    20‧‧‧半導體材料槽液
    30‧‧‧供體基板
    31‧‧‧主要面/前表面
    32‧‧‧背面
    33‧‧‧削弱帶
    34‧‧‧部件
    40‧‧‧夾具
    41‧‧‧臂系統
    42‧‧‧主千斤頂系統
    43‧‧‧精細致動器系統
    44‧‧‧熱屏蔽
    45‧‧‧結構
    50‧‧‧固化層
    60‧‧‧基板
    100‧‧‧容器
    101‧‧‧深度
    102‧‧‧尺寸
    110‧‧‧加熱工具
    410‧‧‧旋轉軸
    411‧‧‧臂
    420‧‧‧差動螺旋-螺帽系統
    450‧‧‧軸
    451‧‧‧臂
    1021‧‧‧間距
    1100‧‧‧區域
    L‧‧‧燈泡
    ‧第1a與1b圖例示用於在半導體材料中製造一基板之一裝置；
    ‧第1c圖係為由一供體基板與一液體材料槽液表面形成之該電容的示意例示；
    ‧第1d圖例示在第1c圖中示範之該電容的變化；
    ‧第1e圖係為可以於本發明中使用之一加熱結構的示意圖，
    ‧第1f圖例示根據本發明該裝置之一實施例；
    ‧第2圖例示可以在本發明中使用之供體基板之一例子；
    ‧第3圖例示在第1a與1b圖中所顯示之該類型裝置中所使用的該供體基板，以引起半導體材料中一層的固化；
    ‧第4圖例示使用本發明所獲得之一基板，該者具備固化材料層；
    ‧第5圖係為一圖形其例示一曲線的一般外觀，該者對應於在包含一削弱帶且曝露於加熱之一半導體材料中基板表面上起泡的啟動；
    ‧第6至第8圖顯示在使用於本發明的基板中不同熱行為模擬之例子，這些模擬已分別執行以例示：- 在一鍺供體基板及與此供體基板接觸之該鍺槽液中，在該基板與該液體材料槽液接觸後溫度隨著時間推移之趨勢(第6圖)，- 在該槽液材料(於此，矽)中，該液體半導體材料固化前緣之深度隨著時間推移之趨勢(第7圖)，- 積分值I之趨勢，做為固化厚度(結晶材料)之一函數，此積分值提供該供體基板表面上起泡之風險的指示。
    ‧第9圖例示了做為時間之函數，於600℃該初始溫度下在一供體基板上一層的磊晶生長，該者對應於磊晶起始時間由0.2μs分隔開之兩點，及對此兩點而言做為一時間函數之磊晶材料厚度中的差值。
    ‧第10至12圖給予在一供體基板表面上材料的三個磊晶生長示意圖，針對基板表面與定向的三種不同配置。
    ‧第13圖係為一方塊圖(block diagram)其回顧在該組件焊接領域中(不同於本發明之領域)波焊或熔接的一般機能。
    10‧‧‧裝置
    30‧‧‧供體基板
    31‧‧‧主要面/前表面
    32‧‧‧背面
    33‧‧‧削弱帶
    50‧‧‧固化層
    权利要求:
    Claims (28)
    [1] 一種用於在半導體材料中製造基板的方法，其特徵在於該方法包含下列步驟：- 於一初始溫度下從在一第一半導體材料中之一供體基板起始，- 將該供體基板表面與於一高於該初始溫度之溫度下維持在液體狀態的一第二半導體材料槽液接觸，其中該第二半導體材料係被選擇取以使其熔點係等於或低於該第一半導體材料的熔點，- 固化在該表面上的該槽液材料以藉由一固化層增厚該供體基板。
    [2] 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於該第一半導體材料為矽、鍺或矽鍺。
    [3] 如申請專利範圍第1-2項任一項之方法，其特徵在於該第二半導體材料為矽、鍺或矽鍺。
    [4] 如申請專利範圍第1-3項中任一項之方法，其特徵在於該槽液係含於一容器中，該容器之深度係對應於該固化層所欲之厚度。
    [5] 如申請專利範圍第1-4項中任一項之方法，其特徵在於相較於一僅僅校準以保持該槽液之材料在一液體狀態之加熱，該槽液之材料係過熱幾度至幾十度。
    [6] 如申請專利範圍第1-5項中任一項之方法，其特徵在於該方法係於一降低的大氣下實行。
    [7] 如申請專利範圍第1-6項中任一項之方法，其特徵在於該供體基板在與該液體表面開始接觸之前係預熱至一初始溫度。
    [8] 如申請專利範圍第7項之方法，其特徵在於該預熱係於一溫度下實行，該溫度係至少等於可能實行具有該所欲品質之一磊晶的溫度。
    [9] 如申請專利範圍第7及8項中任一項之方法，其特徵在於該供體基板包含一削弱帶，且該預熱溫度在避免起泡出現的同時允許數秒的預熱持續時間。
    [10] 如申請專利範圍第7、8及9項中任一項之方法，其特徵在於該供體基板係從於一起始溫度之一起始狀態下，在一時間之內開始與該槽液之液體材料接觸，該時間本質上為該基板之起始溫度與該所欲的初始溫度之間每100℃的差距為一秒。
    [11] 如申請專利範圍第7、8、9及10項中任一項之方法，其特徵在於該基板朝向該液體表面之移動動態係經控制的，以最小化於距該液體表面一非常短距離(小於1 mm)時該基板所花費之時間。
    [12] 如申請專利範圍第1-11項中任一項之方法，其特徵在於該基板之液體表面迫近速率為該基板與該液體表面之間之該距離反比的遞減函數。
    [13] 如申請專利範圍第1-12項中任一項之方法，其特徵在於恰好在與液體相接觸序列之前施用一化學處理。
    [14] 如申請專利範圍第13項之方法，其特徵在於該化學處理為使用稀釋HF之一去氧作用。
    [15] 如申請專利範圍第1-14項中任一項之方法，其特徵在於在該供體基板表面與該液體接觸期間，於該供體基板表面之每一點，該基板之局部表面與該液體的局部進入角度之符號(sign)係有連續性。
    [16] 如申請專利範圍第15項之方法，其特徵在於該供體基板之表面變形係被測量以使得在這些測量基礎上，在該基板表面之每一點中，該基板與該液體之一局部接觸角度可被決定的，其將允許下列條件被滿足：在該供體基板表面與該液體接觸期間，於每一點上，該基板之局部表面與該液體的局部進入角度之符號係有連續性。
    [17] 如申請專利範圍第1-16項中任一項之方法，其特徵在於一液體材料波係於維持在液體狀態中之該第二半導體材料之槽液中生成，且該波會與該供體基板表面接觸。
    [18] 如申請專利範圍第17項之方法，其特徵在於該波相對於該基板表面之移動速率為每秒數公分之層級。
    [19] 如申請專利範圍第1-18項中任一項之方法，其特徵在於該供體基板包含藉由在該供體基板之厚度中插入原子物種所形成之一削弱帶。
    [20] 如申請專利範圍第19項之方法，其特徵在於先於履行該方法之前，執行一模擬以確保由該削弱帶所接收之熱量不會引起該供體基板之起泡。
    [21] 如申請專利範圍第20項之方法，其特徵在於該模擬係使用以驗證該積分值 仍然小於1，其中：- t1=該方法預計的時間長度- D(Tz)=該削弱帶曝露在導致起泡之溫度Tz的持續時間- Tz(t)=削弱帶於時間t時的溫度。
    [22] 一種用於履行如申請專利範圍第1-21項中任一項之方法的裝置，其特徵在於該裝置包含：‧用於含有該液體槽液之一容器，‧加熱工具以使得該槽液材料處於液體狀態並維持其於該狀態。
    [23] 如申請專利範圍第22項之裝置，其特徵在於該加熱工具包含燈泡且該裝置包含用於個別調節投入至該加熱工具每一燈泡之電力的工具。
    [24] 如申請專利範圍第23項之裝置，其特徵在於該加熱工具係藉由一額外加熱系統完成的。
    [25] 如申請專利範圍第24項之裝置，其特徵在於該額外的加熱系統為位於該容器底下之一感應加熱系統。
    [26] 如申請專利範圍第23、24及25任一項之裝置，其特徵在於該裝置包含- 用於電絕緣該供體基板之工具，- 用於測量電容之工具，該工具具有與該基板背側接觸之一電極，及與該槽液材料接觸之另一電極，- 用於變化該基板表面相對於該液體槽液表面傾斜度之工具。
    [27] 如申請專利範圍第26項之裝置，其特徵在於進一步包含用於決定給予該基板相對於該液體槽液表面之傾斜角度的加工工具。
    [28] 如申請專利範圍第23、24、25、26及27項中任一項之裝置，其特徵在於該裝置包含：- 一臂系統，- 一主千斤頂系統，依附於該臂系統之下，- 一“精細”致動器系統，依附於該主千斤頂系統之下，該“精細”致動器系統運送該供體基板，該臂系統允許該主要千斤頂系統與該精細致動器乃至於該基板迅速地處於該液體表面上方一校準良好之距離處，舉例而言，數mm，該主千斤頂系統係相對於該臂系統垂直移動的，且在已藉由該臂系統帶至該液體表面上方之後，該主千斤頂系統允許在一編程速率與精確度下降該供體基板中心向下至該液體表面，該“精細”致動器系統允許該供體基板表面之角度變化且從而允許該基板相對於該液體表面定向的調整。
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    FR2978600B1|2014-02-07|
    US20140158041A1|2014-06-12|
    TWI557775B|2016-11-11|
    CN103733306A|2014-04-16|
    KR20140058515A|2014-05-14|
    US9528196B2|2016-12-27|
    CN103733306B|2016-05-18|
    JP6069664B2|2017-02-01|
    DE112012003114T5|2014-04-24|
    FR2978600A1|2013-02-01|
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    CN109916480B|2019-01-16|2020-12-08|创新奇智科技有限公司|一种重量估算方法、系统及其电子装置|
    法律状态:
    2021-08-11| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    FR1156770A|FR2978600B1|2011-07-25|2011-07-25|Procede et dispositif de fabrication de couche de materiau semi-conducteur|
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