JP2014107393A - 常温接合デバイス、常温接合デバイスを有するウェハおよび常温接合方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】常温接合デバイスは、第1面51aを有する第1基板51と、第1面51aと接合する第2面52aを有する第2基板52とを具備している。第1面51aと第2面52aとの接合において、第1面51aおよび第2面52aのうちのいずれか一方は、シリコンやSiO2やGaNのような第n片方材料を含み、他方は、シリコンやSiO2や石英やAuのような第n他方材料を含み、その組み合わせは少なくとも115通りある。
【選択図】図3A
Description
本発明の他の目的は、異種材料同士であっても接合界面に内部応力を発生させることなく接合可能とする接合技術を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、接合工程において材料に形成された電気、機械素子に対し、高温環境への暴露を防止し得る接合技術を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、多種多様な材料種の接合構造体から成る、動作信頼性、歩留りの高いMEMS、半導体装置を提供することにある。
また、材料A(第2片方材料)がSiO2を含んでいる場合、材料B(第2他方材料)はSiO2、LiNbO3、サファイア、SiN、ガラス、石英、LiTaO3、Al、C、InGaAs、InP、SiC、YAG、GaN、AgおよびMgOのグループのうちから選択される材料を含んでいる(整理No.27〜41)。
図5は、本実施の形態に係る常温接合装置の構成を示す断面図(水平断面)である。常温接合装置1は、接合チャンバー2と、ロードロックチャンバー3とを備えている。接合チャンバー2とロードロックチャンバー3は、内部を環境から密閉する真空容器である。常温接合装置1は、さらに、ゲートバルブ5を備えている。ゲートバルブ5は、接合チャンバー2とロードロックチャンバー3との間に介設され、接合チャンバー2の内部とロードロックチャンバー3の内部とを接続するゲートを閉鎖し、または、開放する。
接合チャンバー2内部が真空雰囲気の状態において、搬送装置8を用いて、ロードロックチャンバー3から、第1カートリッジ20に装填されたウェハwが上側ステージ41にセットされ、第2カートリッジ21に装填されたウェハwが下側ステージ42にセットされる。次に、上側ステージ41のウェハwと下側ステージ42のウェハwとが離れた状態で、上側ステージ41のウェハwと下側ステージ42のウェハwとの間に、高速原子ビーム源4により高速原子ビームが放出される。その高速原子ビームは、それらのウェハwに照射され、それらのウェハwの表面に形成される酸化物等を除去し、それらのウェハwの表面に付着している不純物を除去する(図3Aの場合)。ここで、図3Bの場合には、それに加えて、片側のウェハwそのものがスパッタされて、そのウェハwの付着層がもう片方のウェハwの接合面に堆積した状態となる。さらに、図3Cの場合には、それに加えて、ターゲットの表面にも高速粒子ビームが照射され、ターゲットの材料がスパッタされて、両ウェハwの表面にそのターゲットの材料を堆積させた状態となる。
本実施例では、上記の図4A〜図4Cに記載された材料Aと材料Bとの複数の組み合わせのいずれかを用いて、常温接合デバイスを形成する。ここでは、接合基板間にキャビティ(真空領域)が無い常温接合デバイスの一例について説明する。
本実施例では、上記の図4A〜図4Cに記載された材料Aと材料Bとの複数の組み合わせのいずれかを用いて、常温接合デバイスを形成する。ここでは、接合基板間にキャビティ(真空領域)がある常温接合デバイスの一例について説明する。
2 :接合チャンバー
3 :ロードロックチャンバー
4 :高速原子ビーム源
5 :ゲートバルブ
6 :カートリッジ台
7 :第2カートリッジ台
8 :搬送装置
20:カートリッジ
21:カートリッジ
22:回転軸
23:回転軸
24:回転軸
25:第1アーム
26:第2アーム
27:第3アーム
31:真空ポンプ
33:電子銃
34:壁
35:排気口
36:照射方向
37:扉
38:ヒンジ
39:窓
41:上側ステージ
42:下側ステージ
43−1:試料台
43−2:圧接機構
44:位置決めステージ
45:キャリッジ支持台
46:キャリッジ
47:弾性案内
50:加速度センサ
50’:MEMSデバイス本体
50”:MEMSデバイス
51:基板
51a:表面
51w:ウェハ
52:基板
52a:表面
52b:表面
52w:ウェハ
53:基板
53a:表面
54:キャビティ
55:基板
55a:面
56:基板
56a:面
61:接合面
62:接合面
63:接合面
71:おもり
72:板ばね
73:圧電素子
74:基板本体
75:表層配線
76:金属配線
77:基板本体
78:表層配線
79:金属配線
101w:ウェハ
190:MEMSデバイス本体
191:封止材
195:MEMSデバイス
Claims (4)
- 第1面を有する第1基板と、
前記第1面と接合する第2面を有する第2基板と
を具備し、
前記第1面と前記第2面との接合において、前記第1面および前記第2面のうちのいずれか一方は、第n片方材料を含み、他方は、第n他方材料を含み、前記nは1乃至28のいずれかの整数であり、
前記n=1として、第1片方材料はSiを含み、第1他方材料はSi、SiO2、ガラス、石英、Au、LiTaO3、サファイア、GaN、GaAs、LiNbO3、SiN、InP、Cu、SiC、Ag、Al、AlN、Ge、La、MgO、Pt、Ru、W、C、Ni、MoおよびYAGのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=2として、第2片方材料はSiO2を含み、第2他方材料はSiO2、LiNbO3、サファイア、SiN、ガラス、石英、LiTaO3、Al、C、InGaAs、InP、SiC、YAG、GaN、AgおよびMgOのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=3として、第3片方材料はGaNを含み、第3他方材料はAlN、GaN、Ga2O3、Mo、SiC、サファイア、スピネル、W、SiNおよびYAGのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=4として、第4片方材料はLiTaO3を含み、第4他方材料はサファイア、LiTaO3、SiN、ガラス、石英、LiNbO3、Cu、ZnO、Cおよびスピネルのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=5として、第5片方材料はLiNbO3を含み、第5他方材料はLiNbO3、Au、Ti、ガラスおよび石英のグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=6として、第6片方材料はCuを含み、第6他方材料はCu、Al、AlN、SiN、Ti、Au、AlCu、CrおよびTaのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=7として、第7片方材料はガラスまたは石英を含み、第7他方材料はガラス、石英、GaAs、RIG、SiNおよびMgOのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=8として、第8片方材料はサファイアを含み、第8他方材料はサファイア、YAG、ZnO、RIGおよびITOのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=9として、第9片方材料はYAGを含み、第9他方材料はYAG、Al、ITOおよびZnOのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=10として、第10片方材料はAlを含み、第10他方材料はAl、AlNおよびGeのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=11として、第11片方材料はAlNを含み、第11他方材料はAlN、SiCおよびWのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=12として、第12片方材料はAuを含み、第12他方材料はAu、AuSn、InPおよびAlサファイアのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=13として、第13片方材料はAgを含み、第13他方材料はAgを含み、
前記n=14として、第14片方材料はAlCuを含み、第14他方材料はAlCuを含み、
前記n=15として、第15片方材料はCを含み、第15他方材料はCを含み、
前記n=16として、第16片方材料はCrを含み、第16他方材料はCrを含み、
前記n=17として、第17片方材料はGaAsを含み、第17他方材料はGaAsまたはInPを含み、
前記n=18として、第18片方材料はGaPを含み、第18他方材料はGaPを含み、
前記n=19として、第19片方材料はGeを含み、第19他方材料はGeを含み、
前記n=20として、第20片方材料はInGaPを含み、第20他方材料はInGaPを含み、
前記n=21として、前記第21片方材料はMoを含み、第21他方材料はMoまたはWを含み、
前記n=22として、第22片方材料はSiCを含み、第22他方材料はSiCを含み、
前記n=23として、第23片方材料はSiNを含み、第23他方材料はSiNを含み、
前記n=24として、第24片方材料はSiOCを含み、第24他方材料はSiOCを含み、
前記n=25として、第25片方材料はSiONを含み、第25他方材料はSiONを含み、
前記n=26として、第26片方材料はTaを含み、第26他方材料はTaを含み、
前記n=27として、第27片方材料はTiを含み、第27他方材料はTiを含み、
前記n=28として、第28片方材料はTiO2を含み、第28他方材料はTiO2を含む
常温接合デバイス。 - 請求項1に記載の常温接合デバイスにおいて、
第3面を有する第3基板を更に具備し、
前記第2基板は、前記第2面の反対側に、前記第3面と接合する第4面をさらに有し、
前記第3面と前記第4面との接合において、前記第3面および前記第4面のうちのいずれか一方は、前記第n片方材料を含み、他方は、前記第n他方材料を含む
常温接合デバイス。 - 複数の請求項1又は2に記載の常温接合デバイスを具備し、
前記複数の常温接合デバイスの各々の第1基板は、前記複数の常温接合デバイスで共通で一体の第1ウェハであり、
前記複数の常温接合デバイスの各々の第2基板は、前記複数の常温接合デバイスで共通で一体の第2ウェハである
常温接合デバイスを有する接合ウェハ。 - 真空容器と、前記真空容器内に設けられた第1保持機構と、前記真空容器内に設けられた第2保持機構と、前記真空容器に設けられ、活性化ビームを出射するビーム源と、前記真空容器に設けられた圧接機構とを具備する常温接合装置を準備する工程と、
第1基板を前記第1保持機構で保持し、第2基板を前記第2保持機構で保持する工程と、
前記第1基板および前記第2基板の被接合面に前記ビーム源で前記活性化ビームを照射する工程と、
前記活性化ビームを照射された前記第1基板および前記第2基板の前記被接合面を圧接機構で重ね合わせて接合する工程と
を具備し、
前記第1基板は第1面を有し、
前記第2基板は前記第1面と接合する第2面を有し、
前記第1面と前記第2面との接合において、前記第1面および前記第2面のうちのいずれか一方は、第n片方材料を含み、他方は、第n他方材料を含み、前記nは1乃至28のいずれかの整数であり、
前記n=1として、第1片方材料はSiを含み、第1他方材料はSi、SiO2、ガラス、石英、Au、LiTaO3、サファイア、GaN、GaAs、LiNbO3、SiN、InP、Cu、SiC、Ag、Al、AlN、Ge、La、MgO、Pt、Ru、W、C、Ni、MoおよびYAGのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=2として、第2片方材料はSiO2を含み、第2他方材料はSiO2、LiNbO3、サファイア、SiN、ガラス、石英、LiTaO3、Al、C、InGaAs、InP、SiC、YAG、GaN、AgおよびMgOのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=3として、第3片方材料はGaNを含み、第3他方材料はAlN、GaN、Ga2O3、Mo、SiC、サファイア、スピネル、W、SiNおよびYAGのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=4として、第4片方材料はLiTaO3を含み、第4他方材料はサファイア、LiTaO3、SiN、ガラス、石英、LiNbO3、Cu、ZnO、Cおよびスピネルのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=5として、第5片方材料はLiNbO3を含み、第5他方材料はLiNbO3、Au、Ti、ガラスおよび石英のグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=6として、第6片方材料はCuを含み、第6他方材料はCu、Al、AlN、SiN、Ti、Au、AlCu、CrおよびTaのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=7として、第7片方材料はガラスまたは石英を含み、第7他方材料はガラス、石英、GaAs、RIG、SiNおよびMgOのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=8として、第8片方材料はサファイアを含み、第8他方材料はサファイア、YAG、ZnO、RIGおよびITOのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=9として、第9片方材料はYAGを含み、第9他方材料はYAG、Al、ITOおよびZnOのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=10として、第10片方材料はAlを含み、第10他方材料はAl、AlNおよびGeのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=11として、第11片方材料はAlNを含み、第11他方材料はAlN、SiCおよびWのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=12として、第12片方材料はAuを含み、第12他方材料はAu、AuSn、InPおよびAlサファイアのグループのうちから選択される材料を含み、
前記n=13として、第13片方材料はAgを含み、第13他方材料はAgを含み、
前記n=14として、第14片方材料はAlCuを含み、第14他方材料はAlCuを含み、
前記n=15として、第15片方材料はCを含み、第15他方材料はCを含み、
前記n=16として、第16片方材料はCrを含み、第16他方材料はCrを含み、
前記n=17として、第17片方材料はGaAsを含み、第17他方材料はGaAsまたはInPを含み、
前記n=18として、第18片方材料はGaPを含み、第18他方材料はGaPを含み、
前記n=19として、第19片方材料はGeを含み、第19他方材料はGeを含み、
前記n=20として、第20片方材料はInGaPを含み、第20他方材料はInGaPを含み、
前記n=21として、前記第21片方材料はMoを含み、第21他方材料はMoまたはWを含み、
前記n=22として、第22片方材料はSiCを含み、第22他方材料はSiCを含み、
前記n=23として、第23片方材料はSiNを含み、第23他方材料はSiNを含み、
前記n=24として、第24片方材料はSiOCを含み、第24他方材料はSiOCを含み、
前記n=25として、第25片方材料はSiONを含み、第25他方材料はSiONを含み、
前記n=26として、第26片方材料はTaを含み、第26他方材料はTaを含み、
前記n=27として、第27片方材料はTiを含み、第27他方材料はTiを含み、
前記n=28として、第28片方材料はTiO2を含み、第28他方材料はTiO2を含む
常温接合方法。
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