CN101286443B - 热分解性氮化硼复合基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是改善PBN材料表面与金属的润湿性来扩大使用用途。本发明的解决方法是在硅基板10的表面注入氢离子，并在硅基板10的表面附近的规定深度形成离子注入区域11，且对该硅基板10的主面施行以表面洁净化或表面活化等为目的的等离子体处理或臭氧处理。使施行表面处理后的硅基板10与PBN基板20的主面彼此之间，在室温下密接而贴合，并对贴合后的基板赋予外部冲击，来机械性地将硅薄膜12从硅基板的基体13剥离而转印。将所得到的PBN复合基板30切割成为需要尺寸的芯片，并在硅薄膜12侧镀覆(metallizing)高熔点金属来连接配线材料。

Description

热分解性氮化硼复合基板的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种在热分解性氮化硼基板上具有硅薄膜的复合基板的制造方法。

背景技术

热分解性氮化硼(PBN)是依照CVD法所制造的氮化硼，是具有高纯度、高耐热性、高绝缘性、高耐热冲击性及化学稳定性等优良的特长的陶瓷材料。利用PBN这种特长，而被广泛地使用于热处理炉内的器件或在MBE(molecular beam epitaxy；分子束磊晶)法所使用的反应室(cell)等。但是，PBN材料的具有化学稳定性的特长的相反的一面，是其表面即便在高温时也几乎不会润湿金属，又，与其它材料的反应性也不佳。而且，因为其结构是层状结构，有容易产生层间剥离的缺点。因此，对PBN材料的表面进行金属镀覆是非常不容易的，致使其使用用途受到限制。

专利文献1日本特许第3048201号公报

非专利文献1 A.J.Auberton-Herve等人.，“SMART CUT TECHNOLOGY：INDUSTRIAL STATUS of SOI WAFER PRODUCTION and NEW MATERIALDEVELOPMENTS”(SMART CUT技术：SOI晶片制造及新材料发展的工业状况)(Electrochemical Society Proceedings(电化学学会会报)第99-3卷(1999年)P.93-106)。

发明内容

本发明是鉴于如此的问题而发明出来的，其目的在于，改善PBN材料表面与金属的润湿性来扩大其使用用途。

为了解决如此的课题，本发明的热分解性氮化硼复合基板的制造方法，包括：工序A，是从硅基板的主面注入氢离子；工序B，是对热分解性氮化硼基板和硅基板的至少其中一方的主面，施行活化处理；工序C，是贴合热分解性氮化硼基板和硅基板的主面彼此之间；以及工序D，是将硅薄膜从硅基板剥离而在热分解性氮化硼基板的主面上形成硅膜。

在本发明中，也可伴随着100℃以上300℃以下的基板加热来实行工序C。又，工序B的活化处理是例如等离子体处理或臭氧处理。

因为本发明是使用低温工序的贴合方法在PBN基板的表面上形成硅膜，所以能够提高PBN基板表面的润湿性而得到容易与各种电路等连接的PBN复合基板。

附图说明

图1是为了说明本发明的PBN复合基板的制造方法的工序的例子的图。

图2是图示将配线材料连接在PBN复合基板上的例子的图。

其中，附图标记说明如下：

10    硅基板        11    离子注入区域

12    硅薄膜        13    单晶硅的基体

14    高熔点金属    15    配线材料

20    PBN基板       30    PBN复合基板

具体实施方式

以下，通过实施例来说明本发明的热分解性氮化硼复合基板的制造方法。

实施例

图1是为了说明本发明的热分解性氮化硼复合基板的制造方法的工序的例子的图。

如图1(A)所示的硅基板10，是晶面(100)的掺杂硼(B)而成的p型(电阻率大约为10Ωcm)，热分解性氮化硼基板(PBN基板)20，是对在碳基座上使用CVD法制成的PBN基板的表面，施行研磨并平坦化而成的基板。又，该硅基板10与PBN基板20的直径大致相同。

首先，将氢离子注入硅基板10的表面(图1(B))。此离子注入面将成为之后的接合面(贴合面)。通过此氢离子注入，在硅基板10的表面附近的规定深度(平均离子注入深度L)形成离子注入区域11(图1(C))。此离子注入区域11在后面工序是成为剥离区域。

氢离子注入时的掺杂量，是按照最后要得到的PBN复合基板的规格，例如能够在1×10¹⁶～4×10¹⁷atoms/cm²的范围内，选择适当的值。又，离子注入区域11的从硅基板10表面算起的深度(平均离子注入深度L)，是通过离子注入时的加速电压而被控制，是依据想要剥离多厚的硅膜而决定，例如使平均离子注入深度L为0.5微米以下时，加速电压为50～100KeV。另外，在将离子注入Si结晶中的工序中，通常为了要抑制注入离子的隧道效应(channeling)，也可以在硅基板10的离子注入面，预先形成氧化膜等的绝缘膜，通过此绝缘膜来施行离子注入。

对于以此种方式而形成有离子注入区域11的硅基板10的主面，以表面洁净化、表面活化等作为目的，施行等离子体处理、臭氧处理等(图1(D))。进行此表面处理的目的，是为了要除去表面(接合面)的有机物、或是增加表面上的OH基来谋求表面活化等。另外，如此的表面处理，只要对硅基板10和PBN基板20的至少其中一方的主面施行即可。

通过等离子体处理来实行该表面处理时，是将预先施行过RCA洗净等的表面洁净的硅基板及/或PBN基板，载置在真空处理室内的试样台，并对该真空处理室内以成为规定真空度的方式导入等离子体用气体。又，在此所使用的等离子体用气体种类有氧气、氢气、氩气、或是这些气体的混合气体、或是氢气与氦气的混合气体等。导入等离子体用气体后，使其产生100W程度的电力的高频等离子体，而对要被等离子体处理的硅基板及/或PBN基板的表面，施行处理5～10秒程度的处理，然后结束。

使用臭氧来实行表面处理时，是将表面洁净的硅基板及/或PBN基板载置在含氧气气氛的处理室内的试样台上，并对该处理室内导入氮气或氩气等等离子体用气体后使其产生规定电力的高频等离子体，并通过该等离子体将环境中的氧变换成臭氧，来对要被等离子体处理的硅基板及/或PBN基板的表面，施行规定时间的处理。

使上述施行表面处理后的硅基板10与PBN基板20的主面彼此之间，在室温下密接而贴合(图1(E))。如上述，因为硅基板10和PBN基板20的至少其中一方的表面(接合面)是通过等离子体处理或臭氧处理等，被施行表面处理而活化，所以即便是在室温下密接(贴合)的状态，也能够得到充分的接合强度，可耐住在后工序中的机械性剥离或机械研磨等。又，在该贴合工序中，为了更提高贴合强度，也可进行100℃至300℃的基板加热。

又，使该热处理的温度为100℃至300℃的理由，是因为欲减小硅基板10与PBN基板20之间所产生的热应变，上限温度优选为较低。另一方面，为了确实得到提高硅基板10与PBN基板20的接合强度的效果，100℃左右的加热是必要的。

将上述的热处理温度设定为300℃以下的理由，是考虑硅与PBN的热膨胀系数差异及起因于该热膨胀系数差异所导致的应变量。

硅基板10与PBN基板20的厚度是大致相同程度时，硅的热膨胀系数(2.33×10^-6/K)与PBN的c方向的热膨胀系数(a方向为2.6×10^-6/K而与硅大致相同，但是c方向为2.2×10^-5/K，差异约1位数)之间有大的差异。因而，若以比较高的温度实施热处理时，在两基板之间，因热应变会产生裂缝或在接合面剥离等，极端的情况时，硅基板或PBN基板也有可能产生破裂。由此观点，将热处理上限选择为300℃。

就此点而言，贴合基板(SOI基板)的制造方法的众所周知的SOITEC法(Smart Cut法)必须进行比较的高的温度(大约500℃以上)的热处理(例如参照专利文献1或非专利文献1)，相对于此，以低温来得到贴合基板的本发明的方法，适合作为PBN复合基板的制造方法。

接着如此的处理，对贴合后的基板赋予外部冲击，来机械性地将硅薄膜12从硅基板的基体13剥离而转印(图1(F))。通过该转印，能够得到在PBN基板20的主面上形成有硅膜12的PBN复合基板(图1(G))。又，为了剥离硅薄膜而从外部赋予冲击的方法，可以有各种方法，在本实施例中，没有加热贴合基板，而在离子注入区域11附近，利用喷射水刀(water jet)来实行。

将如此进行所得到的PBN复合基板30，如图2(A)所示地切割成需要尺寸的芯片，并在硅薄膜12侧金属镀覆高熔点金属来连接配线材料(图2(B))。

如上述说明，因为本发明是使用低温工序的贴合方法在PBN基板的表面上形成硅膜，能够提高PBN基板表面的润湿性而得到一种容易与各种电路等连接的PBN复合基板。

工业实用性

本发明可改善PBN材料表面与金属的润湿性来扩大其使用用途。

Claims (3)

1.一种使热分解性氮化硼基板的润湿性提高的热分解性氮化硼复合基板的制造方法，包括：

工序A，是从硅基板的主面注入氢离子；

工序B，是对热分解性氮化硼基板和上述硅基板的至少一方的主面，施行活化处理；

工序C，是贴合上述热分解性氮化硼基板的主面和上述硅基板的主面；以及

工序D，是将硅薄膜从上述硅基板的主面剥离而在上述热分解性氮化硼基板的主面上形成硅膜。

2.如权利要求1所述的使热分解性氮化硼基板的润湿性提高的热分解性氮化硼复合基板的制造方法，其中，上述工序C是伴随100℃～300℃的基板加热同时进行。

3.如权利要求1或2所述的使热分解性氮化硼基板的润湿性提高的热分解性氮化硼复合基板的制造方法，其中，上述工序B的活化处理是等离子体处理或臭氧处理的至少一种。

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