CN101849276B - 一种利用光的设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的设备具备：第一基板，其主成分为二氧化硅；第二基板，其主成分为硅或化合物半导体或二氧化硅或氟化物的任一个；接合功能中间层，其配置于第一基板、和第二基板之间。第一基板通过经由接合功能中间层，使第一基板的溅射的第一表面、和第二基板的溅射的第二表面接触的常温接合，接合于第二基板。此时，接合功能中间层的材料与第一基板的主成分不同，与第二基板的主成分不同，选自氧化物或氟化物或氮化物中的具有光透过性的材料。

Description

一种利用光的设备及其制造方法
技术领域
本发明涉及设备及设备制造方法，尤其涉及利用光的设备及制造所述设备的设备制造方法。 
背景技术
作为利用光的设备(所谓的光学设备)，在工业的各领域利用光传感器等受光元件、LED等发光元件、以及光开关等光信号传输用设备。其中，应用半导体微细加工技术而制造的CCD受光元件或CMOS图像传感器等固体摄像元件的应用正在扩大。另外，将这些光设备的功能组入微小机械要件的光MEMS设备的开发、应用也在急速地进展。在这样的光MEMS设备中，除了微细加工技术确立的Si基板之外，还适用大量的光的透过率大的材料尤其SiO2系材料(合成石英、玻璃等)。 
在这样的固体摄像元件、或光MEMS设备的制造中，通常使用在半导体晶片基板上一并形成、密封多个设备，通过切割来分割为各个设备的晶片级工序。 
在该制造工序中，在形成了设备的设备晶片基板上层叠、接合密封用晶片基板，密封设备的为晶片级封装。近年来，提出了在晶片基板之间使用直接接合的制造方法。基于不使用粘接剂或焊锡的直接接合的接合界面上不设置其他材料层，因此，具有得到高的接合强度和良好的界面物性的优点。作为从以往开始在MEMS设备的制造中利用的直接接合法的例子，可以举出阳极接合或扩散接合。另外，近年来还提出了向平坦化、清洁化的表面赋予羟基等，利用氢键和热处理来得到牢固的接合的接合方法。 
但是，这些直接接合法在接合工序或接合后伴随热处理，因此，这在MEMS设备制造中成为问题。在光MEMS设备的情况下，对封装要求光的透过性，因此，期望利用与设备基板(Si等)不同、具有光透过性的基板(SiO2系材料等)的密封。在这样的各种基板的接合工序伴随热处理的 情况下，由于基板材料的热膨胀率的差异，在接合界面产生热变形，成为损伤设备的可靠性、耐久性的要因。因此，接合工序温度的降低成为MEMS设备制造的大的技术问题。另外，加热和冷却需要时间，因此，不能缩短制造时的生产节拍时间也为制造上的问题之一。 
因此，期望适用在接合工序中不伴随加热的常温接合工序的适用，但常温接合尤其对表面不赋予活性基团而利用被接合面的悬空键等来接合的常温接合中，接合性大大取决于被接合材料的材料物性。尤其知道SiO2系材料在常温接合中为难以接合的材料。 
常温接合作为金属的接合方法，从以前开始所知，但近年来，半导体材料或氧化物材料的向接合的适用正在扩大。但是知道如高木他NEDO技术开发机构平成15年度研究助成事业成果报告会预稿集pp.220-225(2003)中记载，Al2O3等一部分的氧化物材料通过表面活性化和压接，得到某种程度的接合强度，但SiO2等材料得不到实用的接合强度。因此，提出了使用活性基团赋予等向被接合面的表面处理或加热后处理的方法。 
在特开2004-054170号公报中公开有激光光学结晶的接合方法。其特征在于，不使用粘接剂等中间材料，对接合面仅实施离子束蚀刻，接合激光光学结晶。该方法为作为激光光学结晶尤其YVO4结晶的接合方法开发的方法。但是，该方法可以适用于石榴石结晶的接合，但不能接合SiO2系材料。 
在特开2005-104810号公报中公开有将功能性陶瓷多晶体与Si等半导体单晶材料常温接合的方法。在陶瓷多晶体的表面形成具有与半导体的反应活性的金属薄膜层，经由通过金属和半导体的反应而产生的反应产物层得到接合的方法上具有特征。提出为有效于表面粗糙度大的陶瓷基板的接合的方法。 
然而，在这些方法中，作为接合的后工序，进行加热处理的情况在向MEMS设备制造工序的适用上成为问题。另外，以接合对象基板和金属层的反应性为前提，因此，对象材料受到限定。 
另一方面，在高木机械技术研究所报告189号(2000)等中指出了如下所述的可能性，即：对仅通过表面活性化和压接来得不到强度的SiO2之类的难接合性材料，也能够通过在被接合面形成金属膜来常温接合。将 其具体实施的方法提出至此。 
在特开2004-337927号公报中，公开有以在以往的常温接合中，作为接合难接合性的离子性结晶基板之间的方法，在被接合面上形成金属薄膜为特征的方法。在该方法中，在真空中，向被接合面照射惰性气体离子束或惰性气体中性原子束、和金属离子束或金属中性原子束，在各基板的接合面上形成1nm～100nm的膜厚的金属薄膜。 
在特开2004-343359号公报中公开有基于常温接合的弹性表面波元件的制造方法，作为所述方法，可以举出经由中间膜的接合方法。其特征在于，通过表面活性化处理和压接，不经过高温下的热处理地接合LiTaO3等压电单晶基板和Al2O3或Si等结晶性基板，作为该方法之一，例示了将Si或绝缘材料、金属作为中间层形成并接合的方法。 
如上所述，仅通过表面活性化和压接，难以以实用的接合强度来接合SiO2系材料，为了得到实用的接合强度，有效的是作为产生接合强度的接合功能中间层，将金属层设置在接合界面的方法。 
然而，在接合功能中间层中使用金属的方法是仅专注于接合强度的产生上的方法，关于其他接合界面物性例如光透过性，得不到充分的特性。例如，在上述特开2004-337927号公报中也提示了在作为接合功能中间层的极薄的金属层(100nm以下)中也发生光透过损失。这样的光透过损失在光MEMS设备等对光透过性要求性能的设备中，导致性能变差或可靠性的降低，因此，可以说作为设备的制造方法，不适合。另一方面，常温接合是接合性大大取决于被接合材料的材料物性的接合方法，仅通过单单将接合功能中间层形成为其他材料，不能同时实现接合强度、光透过特性。 
发明内容
本发明的目的在于提供以实用的接合强度常温接合SiO2系材料基板且光透过特性优良的设备及设备制造方法。 
本发明的另一目的在于提供防止破损，缓和设计的限制的设备及设备制造方法。 
本发明的设备，具有：第一基板，其主成分为二氧化硅；第二基板， 其主成分为硅、化合物半导体、二氧化硅和氟化物中的任一个；接合功能中间层，其具有产生使用的接合强度的功能且配置于第一基板、和第二基板之间。第一基板通过使第一基板的被溅射的第一表面、和第二基板的被溅射的第二表面经由接合功能中间层接触的常温接合，接合于第二基板。其中，接合功能中间层的材料与第一基板的主成分不同，与第二基板的主成分不同，其是选自氧化物、氟化物或氮化物中的具有光透过性的材料。这样的设备中第一基板和第二基板的接合具有实用的接合强度，进而，所述接合界面的光透过性优良，所述接合界面可以配置于透过光的部位。因此，这样的设备能够减少与所述接合界面有关的设计的限制，能够多样化设计，能够将制造工序进一步多样化。 
本发明的设备优选第一基板为具有结晶结构的石英、石英玻璃、和玻璃中的任一个。本发明的设备还具有第二基板为石英、石英玻璃、和玻璃中的任一个的特征。所述石英具有结晶结构。 
作为接合功能中间层的适当的材料，例示氧化铝、二氧化钛、二氧化锆或二氧化铪。在本发明的设备中，接合功能中间层在第一材料和第二材料的界面以层状分布。另外，在本发明的其他设备中，接合功能中间层具有在第一材料和第二材料的界面以连续或断续的薄膜状分布的特征。 
本发明的设备具备：具有光透过性，主成分为二氧化硅的第一基板；形成有感应于来自外部的光而生成输出信号或电动势的受光元件的第二基板。所述第一基板和第二基板经由具有光透过性的接合功能中间层，利用常温接合来接合，密封受光元件。此时，第一基板优选具有结晶结构的石英、石英玻璃、和玻璃中的任一个。作为所述受光元件的适合例，例示CCD或CMOS传感器。作为所述受光元件的其他适合例，例示太阳电池、光电变换元件或将电磁波(例如高频的电磁波)变换为电力的功能元件。 
本发明的设备具备：具有光透过性，主成分为二氧化硅的第一基板；形成有发光元件的第二基板。第一基板和第二基板经由具有光透过性的接合功能中间层，利用常温接合来接合，从而密封受光元件。此时，作为接合功能中间层的适当的材料，例示氧化铝、二氧化钛、二氧化锆或二氧化铪。 
本发明的设备为传递光信号的光信号传输用设备，具备：具有光透过 性，主成分为二氧化硅的第一部件；具有光透过性，主成分为二氧化硅的第二部件。第一基板和第二基板经由具有光透过性的接合功能中间层，利用常温接合来接合。所述光信号透过第一基板和第二基板的界面。此时，作为接合功能中间层的适当的材料，例示氧化铝或二氧化钛。作为这样的光信号传输用设备，例示光开关、透镜、光纤。作为这样的光信号传输用设备，同时例示光子结晶光纤。 
本发明的设备制造方法将SiO2系材料基板利用常温接合来以实用的接合强度接合，制造光透过性优良的设备的方法。本发明的设备制造方法包括：将主成分为二氧化硅的第一基板的表面溅射的步骤；使承担在与常温接合时产生实用的接合强度的功能的接合功能中间层附着于表面的步骤；通过使第一基板的被溅射的表面与主成分为硅、化合物半导体、二氧化硅和氟化物的任一个的第二基板的表面经由接合功能中间层接触的常温接合，接合第一基板和第二基板而生成接合基板的步骤。此时，所述接合功能中间层的材料与第一基板的主成分不同，与第二基板的主成分不同，其选自氧化物、氟化物或氮化物中的具有光透过性的材料。另外，本发明的设备制造方法包括：将主成分为二氧化硅的第一基板的表面溅射的步骤；将主成分为硅、化合物半导体、二氧化硅和氟化物的任一个的第二基板的表面溅射的步骤；使承担在与常温接合时产生实用的接合强度的功能的接合功能中间层附着于表面的步骤；经由接合功能中间层，使第一基板表面与第二基板表面常温接合，生成接合基板的步骤。此时，所述接合功能中间层的材料与第一基板的主成分不同，与第二基板的主成分不同，其选自氧化物、氟化物或氮化物中的具有光透过性的材料。另外，本发明的设备制造方法包括：溅射第一表面的同时，溅射第二表面的步骤。 
本发明的设备制造方法在主成分为二氧化硅的第一基板的表面形成接合功能中间层的步骤；在形成了接合功能中间层后，将表面溅射的步骤；经由接合功能中间层，将表面常温接合于主成分为硅、化合物半导体、二氧化硅和氟化物中的任一个的第二基板，生成接合基板的步骤。另外，本发明的其他设备制造方法包括：在主成分为二氧化硅的第一基板的表面形成接合功能中间层的步骤；将形成了接合功能中间层的第一基板表面溅射的步骤；将主成分为硅、化合物半导体、二氧化硅和氟化物中的任一个的 第二基板的表面溅射的步骤；经由接合功能中间层，将第一基板的表面常温接合于第二基板，生成接合基板的步骤。本发明的设备制造方法还具有如下特征，即：包括溅射第一表面的同时，溅射第二表面的步骤。 
在上述设备制造方法中，所述接合功能中间层的材料与第一基板的主成分不同，与第二基板的主成分不同，其选自氧化物或氟化物或氮化物中的具有光透过性的材料。本发明的设备制造方法具有第一基板为具有结晶结构的石英、石英玻璃、和玻璃中的任一个的特征。本发明的设备制造方法还具有第二基板为具有结晶结构的石英、石英玻璃、和玻璃的任一个的特征。 
作为接合功能中间层的适当的材料，例示氧化铝或二氧化钛或二氧化锆或二氧化铪。另外，接合功能中间层在第一基板和第二基板的界面以层状分布。另外，在其他设备制造方法中，接合功能中间层在第一基板和第二基板的界面以连续或断续的薄膜状分布。 
附图说明
图1是表示本发明的常温接合装置的实施方式的剖面图。 
图2是表示基板的状态的剖面图。 
图3是表示基板的其他状态的剖面图。 
图4是表示基板的进而其他状态的剖面图。 
图5是表示基板的进而其他状态的剖面图。 
图6是表示比较例的基板的状态的剖面图。 
图7是表示比较例的基板的其他状态的剖面图。 
图8是表示评价接合强度时的基板的状态的剖面图。 
具体实施方式
参照附图，记载本发明的设备的实施方式。所述设备是使用常温接合装置来制造。所述常温接合装置1如图1所示，具备：接合腔室2；离子枪3；上侧载物台5；下侧载物台6。 
接合腔室2是将内部从环境分离密闭的容器，利用不锈钢来形成。接合腔室2进而具备未图示的真空泵和盖。所述真空泵从接合腔室2的内部 排出气体。作为所述真空泵，例示通过内部的金属制的多个叶片弹飞气体分子来排气的涡轮分子泵。所述盖闭锁或开放连接接合腔室2的外部和内部的门。 
上侧载物台5通过不锈钢来形成，形成为圆柱状，被支撑为能够沿相对于接合腔室2的铅垂方向平行移动。上侧载物台5在其圆柱的下端具备介电层，向所述介电层和基板11之间施加电压，利用静电力，在所述介电层吸附基板11而支撑。上侧载物台5具备未图示的压接机构。所述压接机构通过用户的操作，使上侧载物台5沿相对于接合腔室2的铅垂方向上平行移动。 
下侧载物台6通过不锈钢来形成，下侧载物台6在其上端具备介电层，向所述介电层和基板12之间施加电压，利用静电力，在所述介电层吸附基板12而支撑。下侧载物台6还具备未图示的定位机构。所述定位机构通过用户的操作，使下侧载物台6沿与水平方向平行的方向平行移动，使下侧载物台6以与铅垂方向平行的旋转轴为中心旋转移动。 
离子枪3朝向支撑于上侧载物台5的基板11、和支撑于下侧载物台6的基板12。离子枪3放出朝向其朝向的方向加速的电荷粒子。作为所述电荷粒子，例示氩离子。接合腔室2还具备未图示的电子枪也可。所述电子枪朝向由离子枪3照射电荷粒子的对象而配置，放出朝向所述对象加速的电子。这样的电子使用于通过由离子枪3放出的电荷粒子带正电的对象的中和。 
本发明的设备制造方法的实施方式是生产本发明的设备的方法，使用常温接合装置1来执行。图2～图5表示使用常温接合装置1常温接合时的基板11和基板12的状态。作业人员首先打开接合腔室2的盖，将基板11保持于上侧载物台5，将基板12保持于下侧载物台6。作业人员关闭接合腔室2的盖，在接合腔室2的内部生成真空气氛。作业人员操作下侧载物台6的定位机构，使基板11与基板12对置地使下侧载物台6水平地移动。 
基板11为石英玻璃制，如图2所示，在表面形成有接合功能中间层28。接合功能中间层28由氧化铝形成，具有光透过性。接合功能中间层28承担产生实用的接合强度的功能。在接合功能中间层28的表面存在有 惰性表面21。惰性表面21包括在其表面附着的杂质、或基板材料改性的产物、结合键利用氧等而被末端化并成为缺乏反应活性的状态的材料最表面层等。基板12与基板11同样地为石英玻璃制，在表面形成有接合功能中间层28’。接合功能中间层28’由氧化铝形成，具有光透过性。接合功能中间层28’承担产生实用的接合强度的功能。接合功能中间层28’的表面也形成有惰性表面22。惰性表面22包括在其表面附着的杂质、或基板材料改性的产物、结合键利用氧等而被末端化并成为缺乏反应活性的状态的材料最表面层等。 
作业人员如图3所示，在基板11和基板12充分地远离的状态下，使用离子枪3，朝向基板12和基板11，照射电荷粒子。此时，基板12和基板11通过照射所述电荷粒子而被溅射，分别被除去在其表面形成的惰性表面21、22。 
若电荷粒子的照射结束，则如图4所示，基板11及基板12中活性表面24、25露出在接合功能中间层28、28’的表面。 
作业人员操作上侧载物台5的压接机构，使上侧载物台5沿铅垂下方下降，如图5所示，使基板11的活性表面24和基板12的活性表面25接触。基板11和基板12通过这样接触而常温接合。此时，在基板11和基板12的界面27存在接合功能中间层28、28’，在基板11和基板12之间产生实用的接合强度，设置两者的接合。 
还有，接合功能中间层28、28’可以在界面27以断续的薄膜状分布。这样的接合功能中间层28、28’与连续的层状的接合功能中间层相同地，在基板11和基板12之间产生实用的接合强度，设置两者的接合。 
还有，接合功能中间层28、28’也可以由与氧化铝不同的其他物质形成。所述物质为具有光透过性的材料，且包括氧化物、氮化物、和氟化物中的任一个材料。作为所述氧化物，例示二氧化钛TiO2或二氧化锆ZrO2或二氧化铪HfO2。作为所述氮化物，例示氮化硅SiN、氮化钛TiN。作为所述氟化物，例示氟化钙CaF2、氟化镁MgF2。接合功能中间层28包括这些物质中的一个或多个物质。 
还有，接合功能中间层28也可以以与基板11、12被溅射前的时序不同的时序(timing)形成于基板11。例如，将构成接合功能中间层28的材 料向接合腔室2的内部放出的同时，溅射基板11的情况下，除去基板11中形成于表面的惰性表面21，且所述放出的材料堆积自基板11，形成接合功能中间层28。 
根据这样的设备制造方法可知，产品设置接合功能中间层28、28’，由此能够以实用的接合强度常温接合以往方法中难以常温接合的由SiO2系材料形成的基板11、12。 
还有，基板11、12也可以包括与石英玻璃不同的其他材料。作为所述材料，例示具有结晶结构的合成石英、派勒克斯(注册商标)、玻璃。派勒克斯(注册商标)、玻璃、石英玻璃是不结晶化而固化的，具有立体的网眼状结构。本发明的常温接合方法在常温接合的两个基板均包括这样的SiO2系材料中的任一个材料时，也可以与石英玻璃相同地适用于基板11、12，能够以实用的接合强度常温接合这样的两个基板。 
另外，通过这样的设备制造方法生产的产品在基板11、12均为由透过光的SiO2系材料形成的产品的情况下，在照射了光(例如，高强度激光光线)时，在界面27不吸收光，因此，防止信号强度的降低或光吸收引起的光损伤。由此，能够制造不损伤光信号的传递或向高强度光的耐力优良的设备。另外，就通过这样的设备制造方法生产的产品来说，在SiO2系材料的接合中使用氧化物、氟化物、氮化物的任一个材料，因此，在接合界面内没有导电性，故界面不阻碍电磁波的传递。这有效地适用于例如接受透过基板的光，并且，设备内的功能元件接受电磁波，变换为元件的驱动电力之类的RF-MEMS设备的制造。 
还有，就利用这样的设备制造方法制造的产品来说，可以测定在常温接合的两个基板的界面设置的接合功能中间层的组成。作为所述测定方法，例示使用了透过型电子显微镜的EDX分析。 
本发明的设备制造方法的比较例如图6所示，在所述的实施方式中的设备制造方法中，使用删除了接合功能中间层28、28’的基板11’和基板12’来执行。根据这样的比较例的设备制造方法可知，若电荷粒子的照射结束，则基板11’和基板12’中活性表面31和活性表面32分别露出在其表面。活性表面31以与基板11’的母材相同的SiO2为主成分。活性表面32包括与基板12’的母材相同的成分。基板11’和基板12’如图7所示，通过使基 板11’的活性表面31和基板12’的活性表面32接触而常温接合。在活性表面31和活性表面32不设置承担产生接合强度的功能的其他材料，因此，即使使两者接触，施加载重而压接，也得不到实用的接合强度。 
可以使用接合部的结合能量，评价常温接合的基板的接合强度。所述结合能量可以通过公知的方法来评价。作为所述方法，例示高木机械技术研究所报告189号(2000)中记载的刀片插入法。图8表示利用所述刀片插入法的结合能量的计测方法。即，检查人向常温接合的基板41和基板42的界面插入剃刀刃43。此时，基板41和基板42相互剥离，产生裂纹44。检查人测定所述裂纹44的进展长度。接合界面中的一方的表面的每单位面积的结合能量-Δγ通过使用裂纹44的进展长度L、剃刀刃43的厚度2y、基板41的厚度t1、基板42的厚度t2、基板41的杨氏模量E1、和基板42的杨氏模量E2，由下式来表现。就结合能量-Δγ来说，值越大，表示接合强度越大，基板之间越难以剥离。 
Δγ = 3 4 E 1 E 2 t 1 3 t 2 3 ( E 1 t 1 3 + E 2 t 2 3 ) y 2 L 4
进而，结合能量-Δγ为0.1J/m2以上的情况表示例如接合强度弱，但基板41和基板42被平稳地切割时，基板41和基板42以不剥离的程度接合的情况。结合能量-Δγ为0.5J/m2以上的情况下，基板41和基板42被高速地切割时，基板41和基板42以不剥离的程度接合。因此，作为上述叙述的“实用的接合强度”，定义为接合界面中的一方的表面的每单位面积的结合能量-Δγ为0.1J/m2以上，更优选0.5J/m2以上。 
对使用本发明的设备制造方法，常温接合的基板，测定结合能量-Δγ的实验的实验结果通过下表来表现。 
  接合功能中间层   结合能量-Δγ
  无   0.05J/m2以下
  氧化铝Al2O3   0.5J/m2以上
  二氧化钛TiO2   0.8J/m2以上
  二氧化锆ZrO2   0.8J/m2以上
  二氧化铪HfO2   0.8J/m2以上
此时，就接合功能中间层28来说，膜厚均以几nm形成。即，其实验结果表示在接合部未配置接合功能中间层28时，所述接合部的结合能量-Δγ小于0.1J/m2的情况，表示在接合功能中间层28为氧化铝Al2O3时，结合能量-Δγ为0.5J/m2以上，表示在接合功能中间层28为二氧化钛TiO2时，结合能量-Δγ为0.8J/m2的以上，表示在接合功能中间层28为二氧化锆ZrO2时，结合能量-Δγ为0.8以上，表示在接合功能中间层28为二氧化铪HfO2时，结合能量-Δγ为0.8J/m2以上。即，该实验结果表示在未配置接合功能中间层28时，常温接合的基板的接合部的结合能量-Δγ小于0.1J/m2，表示在配置接合功能中间层28时，常温接合的基板的接合部的结合能量-Δγ为0.1J/m2以上。该实验结果进而表示在未配置接合功能中间层28时，所述基板未以实用的接合强度接合，该实验结果表示在配置接合功能中间层28时，所述基板以实用的接合强度接合的情况。 
本发明的设备的实施方式是使用所述常温接合装置1，利用所述常温接合方法来生产。所述设备适用于基于照射的光，生成电信号或电动势的受光设备，具备多个基板和受光元件主体。所述基板包含所述基板11和基板12，包含形成有受光元件主体的基板、和以SiO2为主成分，透过光的光透过性优良的SiO2系材料基板。作为所述SiO2系材料，例示具有结晶结构的合成石英、派勒克斯(注册商标)、玻璃、石英玻璃。派勒克斯(注册商标)、玻璃、石英玻璃是不结晶化而固化的，具有立体的网眼状结构。所述受光元件主体基于向设备照射的光，生成电信号或电动势。 
所述多个基板在内部形成有利用本发明的设备制造方法常温接合的界面。即，在基板11、基板12的界面27形成有接合功能中间层28。接 合功能中间层28包括具有光透过性的氧化物、氮化物、和氟化物中的任一个。作为所述氧化物，例示氧化铝Al2O3、二氧化钛TiO2、二氧化锆ZrO2、二氧化铪HfO2。作为所述氮化物，例示氮化硅SiN、氮化钛TiN。作为所述氟化物，例示氟化钙CaF2、氟化镁MgF2。所述受光元件主体形成于所述多个基板的任一个(例如基板12)，利用所述多个基板(例如基板11和基板12)来从环境分离密封。所述受光元件主体基于透过基板11和基板12的界面27的光，生成电信号或电动势。 
在这样的设备中，经由接合功能中间层28常温接合在以往的常温接合中难以进行接合的SiO2系材料，性能变差、可靠性降低不会发生，向受光元件的光透过性也优良。进而，基板11和基板12的接合界面能够透过光，这样的设备能够配置于光透过所述接合界面的部位。因此，这样的设备能够减少与所述接合界面有关的设计的限制，能够多样化设计，能够将制造工序进一步多样化。 
还有，本发明的设备还能够适用于基于施加的电信号而发光的发光设备。此时，所述设备具备多个基板和发光元件主体。所述多个基板包含所述基板11和基板12，在内部形成有常温接合的界面。即，在基板11和基板12的界面27形成接合功能中间层28。接合功能中间层28包括具有光透过性的氧化物、氮化物、和氟化物中的任一个。作为所述氧化物，例示氧化铝Al2O3、二氧化钛TiO2、二氧化锆ZrO2、二氧化铪HfO2。作为所述氮化物，例示氮化硅SiN、氮化钛TiN。作为所述氟化物，例示氟化钙CaF2、氟化镁MgF2。所述发光元件主体形成于所述多个基板的任一个(例如基板12)，利用所述多个基板(例如基板11和基板12)来从环境密封。所述发光元件主体基于向所述设备施加的电信号，发出光。所述光透过基板11和基板12的界面27，向外部放出。 
在这样的设备中，常温接合在以往的常温接合中难以进行接合的SiO2系材料，性能变差、可靠性降低不会发生，来自发光元件的光透过性优良。另外，能够将基板11和基板12的接合界面配置于透过光的部位。因此，这样的设备能够减少与所述接合界面有关的设计的限制，能够多样化设计，能够将制造工序进一步多样化。其结果，所述设备能够使设计更容易，能够使制造工序更容易。 
进而，本发明的设备也可以适用于光信号传输用设备。此时，所述设备具备多个基板和光信号传输用元件主体。所述多个基板包含所述基板11和基板12，在内部形成有常温接合的界面。即，在基板11和基板12的界面27形成接合功能中间层28。接合功能中间层28包括具有光透过性的氧化物、氮化物、和氟化物中的任一个。作为所述氧化物，例示氧化铝Al2O3、二氧化钛TiO2、二氧化锆ZrO2、二氧化铪HfO2。作为所述氮化物，例示氮化硅SiN、氮化钛TiN。作为所述氟化物，例示氟化钙CaF2、氟化镁MgF2。所述光信号传输用元件主体形成于所述多个基板的任一个(例如基板12)，利用所述多个基板(例如基板11和基板12)来从环境密封。作为这样的光信号传输用元件主体，例示光开关、透镜、光纤。所述光开关具有镜和多个光传送路。该光开关将输入的光信号向其镜反射，向从多个光传送路中选择的一个光传送路输出。作为这样的光信号传输用元件主体，一同例示光子结晶光纤。所述光信号透过基板11和基板12的界面27，向外部放出。 
这样的设备与所述设备相同地经由接合功能中间层28常温接合在以往的常温接合中难以进行接合的SiO2系材料，不会发生性能变差、可靠性降低。没有热处理导致的变形或基于中间层的吸收引起的透过损失，经由界面传递的光信号的传递性能或对高强度光的耐力优良。因此，这样的设备能够缓和与所述接合界面有关的设计的限制，能够多样化设计，能够将制造工序进一步多样化。其结果，所述设备能够使设计更容易，使制造工序更容易。 
本发明的设备是在常温下将以往技术中难以进行常温接合的SiO2系材料基板接合而形成的，没有性能变差或可靠性降低，光透过性也优良。本发明的设备制造方法以实用的接合强度接合以往技术中难以进行常温接合的SiO2系基板，且能够进行不发生接合界面中的光透过性的变差的常温接合，因此，能够生产没有性能变差或可靠性降低，光透过特性优良的设备。 

Claims (20)

1.一种利用光的设备，具有：
第一基板，其主成分为二氧化硅，
第二基板，其主成分为硅、化合物半导体、二氧化硅和氟化物中的任一个，以及
接合功能中间层，其配置于所述第一基板和所述第二基板之间；其中，
通过使所述第一基板的被溅射的第一表面和所述第二基板的被溅射的第二表面经由所述接合功能中间层接触的常温接合，所述第一基板接合于所述第二基板，
所述接合功能中间层的材料与所述第一基板的主成分不同，与所述第二基板的主成分不同，所述接合功能中间层的材料选自氧化物、氟化物或氮化物中的具有光透过性的材料。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，
所述第一基板为玻璃和具有结晶结构的石英中的任一个。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，
所述第一基板为石英玻璃。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其中，
所述第二基板为玻璃和具有结晶结构的石英中的任一个。
5.根据权利要求2或3所述的设备，其中，
所述第二基板为石英玻璃。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，
所述接合功能中间层的材料为氧化铝、二氧化钛、二氧化锆或二氧化铪。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，
所述第一基板具有光透过性，
所述第二基板形成有受光元件，该受光元件感应于透过所述第一基板和所述第二基板的界面的来自外部的光，生成输出信号或电动势，
所述第一基板和所述第二基板密封所述受光元件。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，
所述受光元件为CCD或CMOS传感器。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，
所述受光元件为光电变换元件或将电磁波变换为电力的功能元件。
10.根据权利要求7所述的设备，其中，
所述受光元件为太阳电池。
11.根据权利要求6所述的设备，其中，
所述第一基板具有光透过性，
所述第二基板形成有发出透过所述第一基板和所述第二基板的界面的光的发光元件，
所述第一基板和所述第二基板密封所述发光元件。
12.根据权利要求6所述的设备，其中，
所述第一基板具有光透过性，
所述第二基板具有光透过性，
所述第一基板和所述第二基板密封光信号传输用元件，该光信号传输用元件传递透过所述第一基板和所述第二基板的界面的光信号。
13.一种利用光的设备的制造方法，包括：
将主成分为二氧化硅的第一基板的第一表面溅射的步骤；和
通过使所述第一表面与主成分为硅、化合物半导体、二氧化硅和氟化物中的任一个的第二基板的第二表面经由接合功能中间层接触，将所述第一基板与所述第二基板接合而生成接合基板的步骤，
所述接合功能中间层的材料与所述第一基板的主成分不同，与所述第二基板的主成分不同，该接合功能中间层的材料选自氧化物、氟化物或氮化物中的具有光透过性的材料。
14.根据权利要求13所述的设备的制造方法，其中，
所述第一表面在形成了所述接合功能中间层后被溅射。
15.根据权利要求14所述的设备的制造方法，其中，
还包括：溅射所述第一表面的同时，溅射所述第二表面的步骤。
16.根据权利要求13～15中任一项所述的设备的制造方法，其中，
所述第一基板为石英和玻璃中的任一个，
所述石英具有结晶结构。
17.根据权利要求13～15中任一项所述的设备制造方法，其中，
所述第一基板为石英玻璃。
18.根据权利要求16所述的设备的制造方法，其中，
所述第二基板为石英和玻璃中的任一个，
所述石英具有结晶结构。
19.根据权利要求16所述的设备制造方法，其中，
所述第二基板为石英玻璃。
20.根据权利要求18所述的设备的制造方法，其中，
所述接合功能中间层的材料为氧化铝、二氧化钛、二氧化锆或二氧化铪。
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