[发明专利]利用直线加速器的厚层转移的方法和结构

权利要求书

1.一种用一个或多个半导体衬底制造自支撑材料厚度层的方法， 包括：

提供具有表面区和厚度的半导体衬底；

使所述半导体衬底的所述表面区经受用直线加速器产生 的第一多个高能粒子，从而在剥离区内形成多个吸除点的区 域，所述剥离区被设置在所述表面区下面以限定待分离材料的 厚度，所述半导体衬底被保持在第一温度；

使所述半导体衬底经受热处理工序；

使所述半导体衬底的所述表面区经受用直线加速器产生 的第二多个高能粒子，所述第二多个高能粒子设置为将所述剥 离区的应力水平从第一应力水平提高到第二应力水平，所述半 导体衬底被保持在第二温度；以及

用剥离工艺释放所述可分离材料的厚度层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可分离材料的厚度层是 自支撑的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体衬底包括单晶硅 或多晶态硅。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多个高能粒子或所 述第二多个高能粒子包括氢物种或氦物种。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述氢物种以2×10¹⁶/cm²以下的剂量提供。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述直线加速器包括射频四 极(RFQ)。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多个高能粒子以 0.5MeV到12MeV的能量范围提供。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述热处理工艺是温度在 400摄氏度或更高的热处理，从而使所述多个吸除点的区域接 近所述剥离区并稳定所述多个吸除点的区域。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一温度小于约250 摄氏度，而所述第二温度高于约250摄氏度且不高于550摄氏 度。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述可分离材料的厚度具有 约50-100μm的厚度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多个高能粒子和所 述第二多个高能粒子以扩展射束从直线加速器被提供在所述 半导体衬底的所述表面区上，所述扩展射束具有直径约 500mm的尺寸。

12.一种形成层转移材料的自支撑厚度层的方法，所述方法包括： 提供具有表面区的晶态衬底材料；

以第一剂量范围并在第一温度范围内引入多个第一粒 子，其中所述第一剂量范围小于足够使多个粒子永久设置在所 述晶态衬底材料聚集区的量，所述多个第一粒子通过所述表面 区到达所述晶态衬底材料的所述聚集区以形成具有峰值浓度 的注入分布和一定尺寸内空间设置的基底以形成所述聚集区， 所述第一粒子在所述聚集区的所述晶态材料中引起多个缺陷， 所述聚集区由所述表面区下面大于约20微米的深度以及在所 述聚集区和所述表面区之间待分离的晶态材料的切片所限定；

对所述晶态衬底材料进行热处理工艺从而使得形成多个 基本永久的缺陷，所述缺陷在所述聚集区中由所述第一粒子在 所述晶态衬底材料中消除；以及

以第二剂量范围并在第二温度范围内引入多个第二粒子 到所述聚集区中以增加所述聚集区中的内应力，从而使部分所 述聚集区可分离；以及

通过从所述晶态衬底材料分离所述晶态材料的厚度层而 形成晶态材料自支撑厚度层。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述晶态衬底材料是单晶 硅或多晶态硅。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一剂量范围为约 2×10¹⁵到2×10¹⁶cm^-2。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个第一粒子是在所 述晶态衬底材料保持在约-50到+250摄氏度的温度范围时引 入的。

16.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一多个粒子包括氢。