JP2000299263A - シリコン系部材の固体接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温に加熱せずに、かつ接着剤などを用いず
にシリコン系部材を相互に接合する。 【解決手段】 原料ガス源４０からのＣＦ_４ に第１水
バブリングユニット４２からの水蒸気を添加して放電ユ
ニット３６に供給してＨＦを生成し、さらに処理ガス配
管３４に第２水バブリングユニット５８からの水を添加
してフッ化・接合処理部１０の処理チャンバ１２に供給
し、シリコンウエハ２４の自然酸化膜を除去する。その
後、第１、第２水バブリングユニットによる水蒸気の添
加を停止し、放電ユニット３６で生成したフッ素単原子
によりシリコンウエハ２４をフッ化処理し、フッ化処理
の終了と同時にシリンダ１８を作動してシリコンウエハ
２４をシリコンウエハ１６のシリコン酸化膜１７に圧接
して接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンとシリコ
ン、シリコンとシリコン化合物またはシリコン化合物同
士を相互に接合するシリコン系部材の固体接合方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコン基板や石英またはガラス
などのシリコン系部材同士を接合する場合、一般に接着
剤による接着が行われていた。しかし、接着剤を用いた
接合は、熱に弱い樹脂からなる接着剤を介在させている
ため、高温処理を必要とする部材や、高温雰囲気中で使
用するような部材に対しては適用することができない。
また、半導体装置のように高い清浄度が要求されるよう
な場合、接着剤がパーティクルとして半導体ウエハの表
面に付着し、半導体装置の絶縁破壊の原因となったりす
る場合がある。

【０００３】このため、高い精度を要求される分野や使
用環境が高温となる分野などにおいては、石英やガラス
を高温に加熱して融着する接合が行われる。ところが、
この融着による接合は、ガラスや石英を融着できる程度
に加熱する必要があるばかりでなく、高温で変形しやす
いガラスや石英を所定の形状に保持することが容易でな
い。

【０００４】そこで、接合するガラスや石英を相互に密
着させておき、両者間にフッ化水素酸を含んだ溶液を拡
散させるとともに、室温において両者を加圧して２４時
間等の長時間放置して接合する方法が提案されている
（特開平１０−３６１４５号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の特開平
１０−３６１４５号公報に記載のフッ化水素酸溶液を使
用する接合方法は、表面に二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ_２ ）を有するものにしか適用することができず、適
用範囲が極めて狭い。また、上記公報に記載の接合方法
は、接合時にフッ化水素酸溶液を用いるために取り扱い
が容易でないばかりでなく、接合後に残存するフッ化水
素酸溶液を高価な純水を用いて洗い流す必要があり、接
合コストが高くなる。しかも、加圧した状態において２
４時間等の長時間放置しておく必要があり、迅速な接合
をすることができない。

【０００６】一方、半導体装置の分野においては、接着
剤を利用してＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕ
ｌａｔｏｒ）構造を得るための基板（ＳＯＩ基板）を製
造することが行なわれている。ＳＯＩ構造は、絶縁性基
板の表面に薄い単結晶シリコン層を設け、この単結晶シ
リコン層にトランジスタなどの素子を形成したものであ
る。ところが、ガラスや石英などの絶縁性基板に所定の
結晶方位を有するシリコン単結晶を形成（成膜）するこ
とは、現状の技術では極めて困難である。このため、現
状においては、従来と同様にして得た少なくとも一方が
単結晶からなるシリコン基板を２枚用意し、単結晶シリ
コン基板の一側面にシリコン酸化膜からなる絶縁層を形
成したのち、この絶縁層を介して２枚のシリコン基板を
接着剤によって接着し、さらに単結晶シリコン基板を単
結晶シリコンが所定の厚さ（薄さ）となるように研削、
研磨してＳＯＩ基板を得ている。このようにして作製し
たＳＯＩ基板は、樹脂からなる接着剤を用いているた
め、高温処理をすることができない欠点がある。また、
接着剤に含まれる樹脂や溶剤がパーティクルとして半導
体装置に悪影響を及ぼすおそれがある。

【０００７】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、高温に加熱せずに、かつ接着剤
などを用いずにシリコン系部材を相互に接合することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るシリコン系部材の接合方法は、相互
に接合するシリコン系物質の少なくとも一方をハロゲン
系ガスによってハロゲン化処理したのち、前記ハロゲン
化処理したシリコン系部材を酸素または水と接触しない
ように維持しつつ両シリコン系部材を接触させて接合す
ることを特徴としている。

【０００９】このように構成した本発明は、ハロゲン系
ガスをシリコン系部材に接触させた場合に、シリコン系
部材がハロゲン系ガスによってエッチングされるような
場合であっても、ハロゲン系ガスの供給を停止したとき
にハロゲンの一部がシリコン系部材の表面に一部残存す
る。そこで、表面に残存したハロゲンが酸素や水と接触
して酸素と置換させる前に、すなわちハロゲン化処理し
たシリコン系部材を酸素や水と接触しないようにして接
合する両シリコン系部材を相互に接触させると、一方の
シリコン系部材に残存しているハロゲンが他方のシリコ
ン系部材に拡散し、シリコン系部材中の結晶を形成して
いる結合が切断されて活性な結合手を生じ、両シリコン
系部材が結合される。したがって、シリコン系部材を高
温に加熱したり、接着剤等を用いることなく接合するこ
とができる。

【００１０】接合は、ハロゲン化処理の直後に行なうと
よい。ハロゲン化処理の直後に接合を行なえば、シリコ
ン系部材の表面に残存しているハロゲンの量も多く、容
易に接合ができて接合力も大きくなる。そして、接合を
する場合、両シリコン系部材を相互に圧接して行うと、
両者の接触面積が増大して接合をより容易に、強固に行
なうことができる。さらに、接合は、シリコン系部材を
加熱して行うようにすると、シリコン系部材の表面に残
存したハロゲンの拡散がより活発となって接合時間の短
縮を図ることができる。また、接合をハロゲン化処理し
た位置において行うと、ハロゲン化処理したシリコン系
部材が搬送に伴う酸素や水を含む大気と接触する危険性
を回避することができる。そして、接合をハロゲン系ガ
スの存在下において行なえば、処理したシリコン系部材
が酸素や水と接触するのを防止することができるととも
に、ハロゲンがシリコン系部材の表面に確実に存在する
こととなり、接合を確実に行なうことができる。さら
に、ハロゲン化処理と接合とをシリコン系部材を移動さ
せつつ行なういわゆるインライン処理を行なえば、接合
処理の効率を高めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るシリコン系部材の固
体接合方法の好ましい実施の形態を、添付図面にしたが
って詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施の形態に係るシリコ
ン系部材の固体接合方法を実施する装置を説明する図で
ある。図１において、フッ化・接合処理部１０は、後述
する表面処理用のガスが導入される処理チャンバ１２を
有している。処理チャンバ１２は、内部にベース１４が
設けてあって、このベース１４の上に接合する一方のシ
リコン系部材であるシリコンウエハ１６を配置できるよ
うにしてある。このシリコンウエハ１６は、上面にシリ
コン系部材となるシリコン酸化膜１７が所定の厚さ形成
してある。

【００１３】また、処理チャンバ１２内には、ベース１
４の上方に加圧手段となるシリンダ１８が配設してあ
り、シリンダ１８のロッド２０に取り付けた加圧板２２
の下面に、他方のシリコン系部材（例えばシリコンウエ
ハ）２４を装着できるようになっている。したがって、
シリンダ１８を作動させることにより、シリコンウエハ
２４を矢印２８のように昇降させることが可能となって
いて、シリコンウエハ２４の下面をシリコンウエハ１６
に設けたシリコン酸化膜１７の上面に圧接できるように
なっている。そして、処理チャンバ１２には、加熱手段
となるヒータ３０が設けてあって、処理チャンバ１２の
内部を所定の温度に加熱することができるようにしてあ
る。

【００１４】処理チャンバ１２は、ガス導入口と排気口
とが設けてあって、排気口が図示しない排気ポンプなど
の排気手段に接続してあって、処理チャンバ１２内に導
入したガスを矢印３２のように排出できるようにしてあ
る。また、ガス導入口には、処理ガス配管３４を介して
放電ユニット３６のガス流出口側が接続してある。そし
て、放電ユニット３６のガス流入口側には、原料ガス配
管３７を介して原料ガス源４０が接続してある。放電ユ
ニット３６は、詳細を後述するように、原料配管３７を
介して供給された安定なハロゲン系ガスを介した気体放
電を発生し、シリコンウエハ１６、２４の表面処理をす
るための活性種を生成して処理チャンバ１２に供給す
る。

【００１５】さらに、原料ガス配管３７には、弁３８、
３９が設けてあるとともに、第１水バブリングユニット
４２が接続してある。この第１水バブリングユニット４
２は、弁３９の上流側と下流側とに一端を接続した分岐
管４４、４６を介して原料ガス配管３７に接続してあ
る。したがって、放電ユニット３６には、原料ガス配管
３７を介して原料ガス源４０から処理ガス用の原料ガス
となるハロゲン系ガス（この実施形態の場合、Ｃ
Ｆ_４ ）を供給できるようになっているとともに、分岐
管４４を介してＣＦ_４ の一部を第１水バブリングユニ
ット４２に導入することにより、ＣＦ_４ と水（水蒸
気）との混合ガスを供給できるようにしてある。また、
分岐管４４には、弁４７が設けてあって、第１水バブリ
ングユニット４２に供給するＣＦ_４ の量を調節できる
ようになっている。

【００１６】一方、処理ガス配管３４には、希釈ガス配
管４８を介して希釈ガスとなる窒素ガスを処理ガス配管
３４に供給する窒素ガス源５０が接続してある。そし
て、希釈ガス配管４８には、弁５１、５２が設けてあっ
て、処理ガス配管３４に供給する窒素ガスの量を調節で
きるようになっている。また、希釈ガス配管４８には、
弁５２の上流側と下流側とに設けた分岐管５４、５６を
介した第２水バブリングユニット５８が接続してあり、
窒素ガスの一部を第２水バブリングユニット５６に供給
することにより、処理ガス配管３４を流れるガスに水
（水蒸気）を添加できるようにしてある。第２水バブリ
ングユニット５８に供給する窒素ガスの量は、分岐管５
４に設けた弁６０によって調節可能となっている。さら
に、希釈ガス配管４８には、分岐管５６の接続部下流側
にヒータ６２が設けてあって、希釈ガス配管４８を流れ
る窒素ガス、または窒素ガスと水蒸気との混合ガスを加
熱することができるようにしてある。

【００１７】上記のごとく構成した実施形態の装置によ
るシリコン系部材の固体接合方法は、次のごとくして行
なう。なお、この実施形態においては、接合するシリコ
ン系部材として、図１に示したように、一方が表面にシ
リコン酸化膜１７を有する単結晶シリコンウエハ１６、
他方が単結晶または多結晶シリコンからなるシリコンウ
エハ２４である場合について説明する。

【００１８】まず、シリコンウエハ１６、２４を処理チ
ャンバ１２内に配置したのち、両者の接合を確実に行な
うため、シリコンウエハ２４に形成されている自然酸化
膜の除去処理を行なう。この自然酸化膜の除去は、処理
チャンバ１２にＨＦ_２ ⁻を含むガス、または処理チャン
バ１２内にＨＦ_２ ⁻を生成してＨＦ_２ ⁻イオンによるフ
ッ化処理を行なう。

【００１９】すなわち、弁３８、３９、４７を開いて放
電チャンバ３６にＣＦ_４ と水蒸気との混合ガスを供給
し、放電チャンバ３６においてこの混合ガスを介した放
電を発生させる。これにより、

【００２０】

【化１】ＣＦ_４ ＋ｅ→Ｆ⁻ ＋ＣＯＦ_３ ^＋＋ｅ

【００２１】

【化２】 Ｆ⁻ ＋ＣＦ_３ ^＋＋２Ｈ_２ Ｏ→４ＨＦ＋ＣＯ_２ または

【００２２】

【化３】 Ｆ⁻ ＋ＣＦ_３ ^＋＋Ｈ_２ Ｏ→２ＨＦ＋ＣＯＦ_２ のようにＣＦ_４ と水蒸気（水）とが反応してＨＦが生
成される。このＨＦ、ＣＯＦ_２ を含むガスは、処理ガ
ス配管３４を介して処理チャンバ１２に送られる。さら
に、弁５１、５２、６０を開いて希釈ガスである窒素ガ
ス中に水蒸気を添加して処理ガス配管３４を流れるガス
に添加すると、処理ガス配管３４を流れるガス中に含ま
れるＨＦと水蒸気とが

【００２３】

【化４】２ＨＦ＋Ｈ_２ Ｏ→ＨＦ_２ ⁻＋Ｈ_３ Ｏ^＋ のように反応してフッ素系の分子イオンＨＦ_２ ⁻が生成
されるとともに、ＣＯＦ_２ が水蒸気と次のように反応
してＨＦを生ずる。

【００２４】

【化５】ＣＯＦ_２ ＋Ｈ_２ Ｏ→２ＨＦ＋ＣＯ_２ 化学式５の反応により生じたＨＦは、化学式４のように
水蒸気と反応してＨＦ _２ ⁻イオンに変わる。そして、処
理チャンバ１２に導入されたＨＦ_２ ⁻イオンは、シリコ
ンウエハ２４の表面に存在するイオン性結合の二酸化シ
リコン（ＳｉＯ_２ ）からなる自然酸化膜と次のように
反応し、これをエッチングして除去する。このとき、シ
リコンウエハ１６に形成してあるシリコン酸化膜１７も
エッチングされるが、自然酸化膜はシリコン酸化膜１７
に比較して非常に薄いため、シリコン酸化膜１７に大き
な影響を与えない。

【００２５】

【化６】１２ＨＦ_２ ⁻＋８ＳｉＯ_２ →４Ｓｉ_２ Ｆ
_６ ＋６Ｈ_２ Ｏ＋５Ｏ_２＋１２ｅ なお、本発明者等の研究によると、ＨＦ_２ ⁻イオンは、
酸化シリコンをエッチングするが、単結晶シリコンや多
結晶シリコンまたは窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）などの他
のシリコン系部材をエッチングしない。したがって、シ
リコン系部材の表面に自然酸化膜が存在している場合に
は、ＨＦ_２ ⁻イオンを含むガスを用いることにより、自
然酸化膜を他のシリコン系部材に対して選択的にエッチ
ング、除去することができる。また、本発明者等の研究
によると、希釈ガスに充分な水蒸気を添加した場合、エ
ッチングする部材の温度を１００℃程度に加熱しても酸
化シリコンをエッチングすることができる。

【００２６】そこで、自然酸化膜をＨＦ_２ ⁻イオンによ
ってエッチング除去する場合、希釈ガス配管４８に設け
たヒータ６２によって窒素と水蒸気との混合ガスを加熱
するとともに、処理チャンバ１２のヒータ３０に通電し
てシリコンウエハ１６、２４を１００℃程度に加熱す
る。これにより、シリコンウエハ１６、２４に付着する
水分子は、熱エネルギーを受けてシリコンウエハ１６、
２４から速やかに離脱し、自然酸化膜を除去したシリコ
ンウエハ２４が第２水バブリングユニット５８から供給
される水分によって再び酸化されるのを防ぐことができ
る。

【００２７】上記のようにしてシリコンウエハ２４の自
然酸化膜を除去したならば、弁４７と弁６０とを閉じて
第１水バブリングユニット４２と第２水バブリングユニ
ット５８とへのガスの供給を停止する。これにより、放
電ユニット３６には、ＣＦ_４のみが供給される。そし
て、放電ユニット３６において放電を発生させると、Ｃ
Ｆ_４ は、放電エネルギーによって分解され、フッ素単
原子（Ｆ）やＦ_２ 、ＣＯＦ_２ などを生ずる。そこ
で、この生成されたフッ素単原子を希釈ガスによって適
度の濃度に希釈して処理チャンバ１２に導入すると、

【００２８】

【化７】Ｓｉ＋４Ｆ→ＳｉＦ_４ のようにシリコンと反応し、単結晶シリコンまたは多結
晶シリコンからなるシリコンウエハ２４がハロゲン化処
理であるフッ化処理されてエッチングされる。

【００２９】このシリコンウエハ２４のフッ化処理を短
時間施したのち、放電ユニット３６へのＣＦ_４ の供給
を停止するとともに、直ちにシリンダ１８を作動してシ
リコンウエハ２４を下降させ、シリコンウエハ２４を酸
素や水と接触させずに、すなわち酸素や水分を含む空気
（大気）と接触させずにシリコンウエハ１６のシリコン
酸化膜１７に圧接する。これにより、シリコンウエハ２
４は、ＳｉＦ_４ を形成できなかった表面に残存するフ
ッ素が、空気中に存在する酸素や水を構成している酸素
と置換されて酸化されるのを防止することができ、シリ
コンウエハ２４に残存したフッ素がシリコンウエハ１６
のシリコン酸化膜１７とシリコンウエハ２４とによって
閉じ込められる。そして、閉じ込められたフッ素は、シ
リコンウエハ２４の内部に拡散して結晶を形成している
結合手を切断するとともに、一部がシリコン酸化膜１７
側に拡散してその結合手を切断する。このため、シリコ
ンウエハ２４とシリコン酸化膜１７との表層部にフリー
な結合手が生じて相互に結合し、シリコンウエハ２４と
シリコンウエハ１６とがシリコン酸化膜１７を介して接
合される。

【００３０】このように、シリコンウエハ１６とシリコ
ンウエハ２４とをシリコン酸化膜１７を介して接着剤を
用いずに固体接合することができるため、実施形態のよ
うにしてＳＯＩ基板を形成した場合、高温処理が可能と
なって種々の高性能な半導体装置を容易に製造すること
ができる。しかも、接着剤を使用していないため、パー
ティクルが発生するおそれもない。また、フッ化水素酸
溶液などを使用せずにドライな処理によって接合するこ
とができるために接合処理が容易であるとともに、シリ
コンウエハ２４に残存するフッ素が結合を切断するた
め、比較的短時間で接合することができる。特に、シリ
ンダ１８によって接合する両シリコンウエハ１６、２４
を相互に密接するように加圧することにより、両者の接
触面積が増大してフッ素が容易にシリコン酸化膜１７側
に拡散するため、接合時間の短縮を図ることができると
ともに、接合強度を高めることができる。また、ヒータ
３０によってシリコンウエハ１６、２４を数１００℃の
高温に加熱すると、フッ素の拡散速度が大きくなってよ
り迅速な接合が可能となる。そして、シリコンウエハ１
６、２４を加圧、加熱することにより、数分ないし数１
０分以内に接合することができる。

【００３１】さらに、フッ素による表面処理の直後に接
合しているため、シリコンウエハ２４の表面に存在する
フッ素の離脱を防ぐことができ、接合が容易に行なえる
とともに、接合強度を高めることができる。しかも、表
面処理をした場所である処理チャンバ１２内において接
合処理をしているため、フッ化処理したシリコンウエハ
２４やシリコンウエハ１６が水分や酸素を含んでいる空
気と接触するのを防ぐことができ、両者の接合を確実に
行なうことができる。

【００３２】なお、シリンダ１８による加圧圧力は、接
合する部材の強度、形状などによって異なるが、できる
だけ大きい方が望ましい。また、加熱温度も軟化しない
限り高温の方が望ましい。そして、前記実施形態におい
ては、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなるシ
リコンウエハ２４とシリコンウエハ１６のシリコン酸化
膜１７とを接合した場合について説明したが、単結晶シ
リコンと多結晶シリコンとの組み合わせを含むシリコン
同士、シリコンと窒化シリコン（シリコン系部材）、さ
らには酸化シリコン同士、窒化シリコン同士、酸化シリ
コンと窒化シリコンなども同様にして接合することがで
ききる。

【００３３】さらに、前記実施形態においては、シリコ
ンウエハ２４のフッ化処理をしたのち、放電ユニット３
６へのＣＦ_４ の供給を停止した場合について説明した
が、シリコンウエハ２４のフッ化処理後も処理チャンバ
１２にフッ素単原子を含むガスを供給し、ハロゲンであ
るフッ素の存在下において接合処理を行なってもよい。
このように、フッ素単原子を含むガスの存在下で接合処
理を行なえば、フッ素がシリコンウエハ２４の表面に確
実に存在するため、接合を確実に行なうことができる。
また、前記実施形態においては、シリンダ１８によって
加圧しつつ接合する場合について説明したが、接合する
部材の大きさや重さなどによっては自重による接触圧だ
けで接合することが可能である。さらに、前記実施形態
においては、加熱しつつ接合する場合について説明した
が、時間がかかるが加熱しなくとも接合することができ
る。

【００３４】図２は、本発明の第２実施形態に係る接合
方法の説明図である。図２において、フッ化処理をする
一方のシリコン系部材であるシリコン基板７０は、受け
台７２の上に配置され、コンベヤなどの搬送装置７４に
よって矢印７６のように搬送されるようになっている。
そして、搬送装置７４の上部には、搬送装置７４に沿っ
て酸化膜除去部８０、フッ化処理部９０、接合部材重ね
部１００、接合処理部１１０が設けてある。

【００３５】酸化膜除去部８０は、ＣＦ_４ と水蒸気と
が供給され、これらを反応させてＨＦを生成する放電ユ
ニット３６ａと、搬送装置７４の上方に配置した吹き付
けユニット８２とを有し、放電ユニット３６ａからのガ
スを処理ガス配管３４ａによって吹き付けユニット８２
に輸送し、吹き付けユニット８２の下方を通過するシリ
コン基板７０に吹き付けることができるようにしてあ
る。また、処理ガス配管３４ａには、本図に図示しない
水蒸気供給部から水蒸気を供給できるようにしてあっ
て、吹き付けユニット８２がシリコン基板７０に吹き付
ける処理ガス８４にＣＦ_２ ⁻イオンを含ませ、このイオ
ンによってシリコン基板７０をフッ化処理して自然酸化
膜を除去できるようにしてある。なお、処理ガス配管３
４ａにヒータを設けて処理ガス８４を加熱したり、搬送
装置７４の近傍にヒータを配置してシリコン基板７０を
１００℃前後に加熱するようにしてもよい。

【００３６】フッ化処理部９０は、ＣＦ_４ が供給され
てこれを分解してフッ素単原子を生成する放電ユニット
３６ｂを有する。また、フッ化処理部９０には、処理ガ
ス配管３４ｂを介して放電ユニット３６ｂに接続した吹
き付けユニット９２を備えている。この吹き付けユニッ
ト９２は、搬送装置７４の上方に位置していて、搬送装
置７４によって搬送されつつ酸化膜除去部８０において
酸化膜を除去され、フッ化処理部９０に搬入されてきた
シリコン基板７０にフッ素単原子を含む処理ガス９４を
吹き付け、シリコン基板７０の表面をフッ化処理する。

【００３７】フッ化処理部９０においてフッ化処理され
たシリコン基板７０は、搬送装置７４によって接合部材
重ね部１００に搬入される。接合部材重ね部１００は、
搬送装置７４の上方に吹き付けユニット１０２を有して
いる。この吹き付けユニット１０２は、配管１０４を介
して窒素ガス源１０６に接続してあって、搬送装置７４
によって移動しているシリコン基板７０に窒素ガス１０
８を吹き付け、フッ化処理後のシリコン基板７０が空気
に触れて酸化するのを防止している。また、接合部材重
ね部１００は、搬送装置７４の近傍に図示しない積重ね
ロボットが備えてあって、この積重ねロボットが他方の
シリコン系部材であるシリコン基板１２０をシリコン基
板７０の上に重ねる。

【００３８】シリコン基板１２０は、単結晶シリコンか
らなっていて、接合面に本図に図示しないシリコン酸化
膜が形成してある。そして、シリコン基板１２０は、基
板保持具１２２に保持させてあり、図示しない他の搬送
系統によって前記と同様にしてフッ化処理がしてある。
そして、基板保持具１２２は、適度の重量を有していて
シリコン基板７０、１２０間に接合圧力を作用させるこ
とができるようになっているとともに、下部の周縁部に
複数の受入れガイド１２４が設けてあり、シリコン基板
７０を保持させた受け台７２の上部を複数の受入れガイ
ド１２４間に嵌入させることができるようにしてある。
なお、シリコン基板１２０は、フッ化処理をしていなく
ともよい。このことは、シリコン基板１２０にシリコン
酸化膜が設けてない場合も同様である。

【００３９】相互に重ね合わされたシリコン基板７０、
１２０は、搬送装置７４によって接合処理部１１０に搬
入される。接合処理部１１０は、配管１１２を介して窒
素ガス源１０６に接続してある吹き付けユニット１１４
を備えている。また、接合処理部１１０は、配管１１２
にヒータ１１６が設けてあって、吹き付けユニット１１
４に供給する窒素ガスを高温に加熱できるようにしてあ
る。したがって、吹き出しユニット１１４は、加熱窒素
ガス１１８をシリコン基板７０、１２０に吹き付け、こ
れらを加熱するようになっている。

【００４０】このように構成した第２実施形態において
は、シリコン基板７０を移動させつつフッ化処理、接合
処理をするため、連続的なフッ化処理、接合処理をする
ことが可能となって、接合処理の効率を高めることがで
きる。なお、接合処理部１１０が長い場合、図２に示し
たように、配管１１２の吹き出しユニット１１４との接
続部を複数に分岐させ、吹き出しユニット１１４の全体
から一様に加熱窒素ガス１１８を吹き出すようにするこ
とが望ましい。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、ハロゲン系ガスをシリコン系部材に接触させてハロ
ゲン化処理することにより、ハロゲンの一部がシリコン
系部材の表面に一部残存し、これが酸素や水と接触して
酸素と置換させる前に、すなわちハロゲン化処理したシ
リコン系部材を酸素や水と接触しないようにして接合す
る両シリコン系部材を相互に接触させると、一方のシリ
コン系部材に残存しているハロゲンが他方のシリコン系
部材に拡散し、シリコン系部材中の結晶を形成している
結合が切断されて活性な結合手を生じ、両シリコン系部
材が結合される。したがって、シリコン系部材を高温に
加熱したり、接着剤等を用いることなく接合することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るシリコン系部材の固
体接合を実施する装置の説明図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係るシリコン系部材の
固体接合方法の説明図である。

【符号の説明】

１０ フッ化・接合処理部 １２ 処理チャンバ １６、２４ シリコン系部材（シリコンウエハ） １７ シリコン系部材（シリコン酸化膜） １８ シリンダ ３０、６２、１１６ ヒータ ３６、３６ａ、３６ｂ 放電ユニット ４０ 原料ガス源 ４２ 第１水バブリングユニット ５０、１０６ 窒素ガス源 ５８ 第２水バブリングユニット ７０、１２０ シリコン基板 ８０ 酸化膜除去部 ９０ フッ化処理部 １００ 接合部材重ね部 １１０ 接合処理部 ８２、９２、１０２、１１４ 吹き付けユニット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互に接合するシリコン系物質の少なく
   とも一方をハロゲン系ガスによってハロゲン化処理した
   のち、前記ハロゲン化処理したシリコン系部材を酸素ま
   たは水と接触しないように維持しつつ両シリコン系部材
   を接触させて接合することを特徴とするシリコン系部材
   の固体接合方法。
2. 【請求項２】 前記接合は、前記ハロゲン化処理の直後
   に行なうことを特徴とする請求項１に記載のシリコン系
   部材の固体接合方法。
3. 【請求項３】 前記接合は、前記両シリコン系部材を相
   互に圧接して行うことを特徴とする請求項１または２に
   記載のシリコン系部材の固体接合方法。
4. 【請求項４】 前記接合は、前記シリコン系部材を加熱
   して行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
   に記載のシリコン系部材の固体接合方法。
5. 【請求項５】 前記接合は、前記ハロゲン化処理をした
   位置において行うことを特徴とする請求項１ないし４の
   いずれかに記載のシリコン系部材の固体接合方法。
6. 【請求項６】 前記接合は、ハロゲン系ガスの存在下に
   おいて行うことを特徴とする請求項５に記載のシリコン
   系部材の固体接合方法。
7. 【請求項７】 前記ハロゲン化処理と前記接合とは、前
   記シリコン系部材を搬送しつつ行なうことを特徴とする
   請求項１に記載のシリコン系部材の固体接合方法。