JP2015088638A - Manufacturing method for composite substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子等の機能素子の製造に用いられる、機能層を有する複合基板の製造方法および複合体に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a composite substrate having a functional layer and a composite used for manufacturing a functional element such as a semiconductor element.
近年、2つの基板が接合された複合基板が開発されている。このような複合基板は、少なくとも一方の基板に機能素子を作りこむことを想定している。 In recent years, composite substrates in which two substrates are bonded have been developed. Such a composite substrate assumes that a functional element is formed on at least one substrate.
これら基板の接合方法として、例えば特許文献1に記載された技術がある。特許文献1に記載された技術は、2つの基板の間に金属中間層を介して互いに接触させ加圧することで異なる材料からなる基板を互いに接合している。 As a method for bonding these substrates, for example, there is a technique described in Patent Document 1. In the technique described in Patent Document 1, substrates made of different materials are bonded to each other by applying pressure to each other through a metal intermediate layer between two substrates.
特許文献1に記載された技術では、真空チャックを用いることができない真空装置中で2つの基板を接合しているが、絶縁性材料からなる基板は静電チャックを用いることができないため、真空装置中で保持することができず、接合することが困難であった。 In the technique described in Patent Document 1, two substrates are joined in a vacuum apparatus in which a vacuum chuck cannot be used. However, since a substrate made of an insulating material cannot use an electrostatic chuck, the vacuum apparatus It could not be held inside, and was difficult to join.
本発明は、上述の事情のもとで考え出されたものであって、接合する基板の材料に関係なく基板同士の接合を可能とする複合基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been conceived under the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a composite substrate that enables substrates to be bonded regardless of the materials of the substrates to be bonded.
本発明の複合基板の製造方法は、絶縁性材料からなる第1基板を第1ステージに保持し、第2基板を第2ステージに保持する保持工程と、前記第1基板と前記第2基板とを接触させて接合する工程と、を含む複合基板の製造方法において、前記保持工程に先立ち、前記第1基板の接合面と反対側の主面に導電層を形成する導電層形成工程を含み、前記保持工程において、前記第1基板を静電チャック方式で前記第1ステージに保持するものである。 The method of manufacturing a composite substrate according to the present invention includes a holding step of holding a first substrate made of an insulating material on a first stage and holding a second substrate on a second stage, the first substrate, the second substrate, Including a step of forming a conductive layer on a main surface opposite to the bonding surface of the first substrate prior to the holding step. In the holding step, the first substrate is held on the first stage by an electrostatic chuck method.
本発明によれば、生産性の高い複合基板を提供することができる。 According to the present invention, a highly productive composite substrate can be provided.
本発明の複合基板の製造方法の実施形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。本実施例では、第1基板10と第2基板20とを接合装置により接合し、複合基板1を得る。接合装置としては、接合面を活性化した後に接触させて常温で接合させることができる常温接合装置100を用いる場合を例に説明する。なお、図1に、常温接合装置100の模式図を示し、図2(a)〜(c)に複合基板1の製造方法の製造工程を表す断面図を
示している。
An example of an embodiment of a method for producing a composite substrate of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the
<接合装置>
図1に示すように、常温接合装置100は、真空チャンバー(真空容器)101と、中性子ビーム(FAB)ガン102と、第1ステージ103と、第2ステージ104と、真空ポンプ105とを有する。真空チャンバー101には真空ポンプ105に接続される排気口101aが形成されている。第1ステージ103の基板保持面103aと第2ステージ104の基板保持面104aとは互いに向き合うように配置可能となっている。この例では、第1ステージ103の基板保持面103aが下向きに、第2ステージ104の基板保持面104aが上向きになるように設定されている。そして、第1ステージ103および第2ステージ104は真空チャンバー101内を移動可能であり、図示しない位置調整機構を有する。
<Jointing device>
As shown in FIG. 1, the room
真空チャンバー101内の雰囲気を高真空に保つために、一般的に真空チャンバー101と、第1ステージ103と、第2ステージ104と、第1および第2ステージ103,104の位置調整機構とは、SUS等の金属材料で構成されることが多い。
In order to maintain the atmosphere in the
<導電層形成工程>
まず、第1基板10および第2基板20を用意する。第1基板10は、絶縁性材料からなる材料からなり、第2基板20は、第1基板10と組み合わせることで、複合基板1として求める機能を発現することのできる材料を適宜選択することができる。第1基板10を構成する絶縁性材料としては、例えば、酸化アルミニウム単結晶(サファイア)、炭化ケイ素基板、圧電単結晶基板、石英、樹脂基板等を例示できる。第2基板20を構成する材料としては、第1基板10と同様の絶縁性材料からなる基板や、シリコン(Si)やゲルマニウム(Ge)などの半導体基板,金属からなる基板等から適宜選択することができる。
<Conductive layer formation process>
First, the
ここで、図2(a)に示すように、第1基板10の接合面10aと反対側の主面10bに導電層30を形成する。導電層30は、導電性を有する材料であれば特に限定されず、金(Au),白金(Pt)や合金等の金属、ITO(酸化インジウムスズ)等の酸化物導電性材料等を適宜選択することができる。また、これらの材料からなる複数の層の積層構造としてもよい。
Here, as shown in FIG. 2A, the
ただし、接合面10aに不純物を混入することを抑制するために、第1基板10,第2基板20を構成する材料の元素からなる導電層とすることが好ましい。例えば、第1基板10がサファイアで、第2基板20がSi基板の場合には、導電層30として、Al,Si等の材料を選択すればよい。
However, in order to suppress the entry of impurities into the
導電層30の形成方法は特に限定されず、蒸着法等の薄膜形成方法により形成してもよいし、導電性材料を塗布して形成してもよい。
The formation method of the
このような導電層30は、主面10bのみを覆うのではなく、接合面10aを除く面(側面)の少なくとも一部にも形成されていてもよい。この場合には、第1基板10の保護層としての役割を担うものとなる。
Such a
また、導電層30は、主面10bの全面を被覆するものでなくてもよい。導電層30は後述の静電チャック方式による基板固定を可能であれば、主面10bの一部が導電層30から露出していてもよい。また、複数の導電層30に分割されていてもよい。
The
<保持工程>
次に、図2(b)に示すように、第1基板10を、導電層30側を、常温接合装置100の第1ステージ103の基板保持面103aと接するように配置して、第1ステージ103に保持させる。同様に、第2基板20をその接合面20aを上向きにして、常温接合装置100の第2ステージ104の基板保持面104aに保持させる。
<Holding process>
Next, as shown in FIG. 2B, the
ここで、第1基板10は、第1ステージ103に静電チャック方式により保持される。第2基板20は第1基板10と同様に静電チャック方式で固定してもよいし、第2ステージ104に載置することで保持してもよい。
Here, the
この例では、第1ステージ103は下向きに第1基板10を保持しているが、このように保持していても、第1基板10を落下させることなく保持可能とすることができる。
In this example, the
<接合工程>
次に、図2(c)に示すように、第1ステージ103に保持された第1基板10と、第2ステージ104に保持された第2基板20とを接合する。
<Joint process>
Next, as shown in FIG. 2C, the
両者の接合には、互いの接合面10a,20aをプラズマやイオンガン、FABガン等を照射することにより活性化させた後に接触させて接合してもよいし、間に金属層,酸化物層等の接合を仲介する層を介在させ、応力を印加したり加熱したりして接合させてもよい。
For joining the two, the
この例では、上述の常温接合装置100を用いて、第1ステージ103に接合面10aが下側になるように第1基板10を保持し、第2ステージ104に接合面20aが上側になるように第2基板20を保持して、FABガン102により接合面10a,20aを活性化する。
In this example, the above-described room
そして、活性化した接合面10a,20aを、接触させて第1基板10と第2基板20とを接合する。ここで、活性化した接合面10a,20aとの接触面積を高めるために、接触させるとともに加圧させることが好ましい。なお、この加圧はあくまでも接触面積を高めることを目的とするため、通常の活性化せずに加圧のみで接合するような接合方法に比べて小さい荷重で接合可能となる。
Then, the activated
このようにして、第1基板10と第2基板20とが接合された複合基板1を得る。
In this way, the composite substrate 1 in which the
このような工程を経ることにより、第1基板10が絶縁性材料からなる場合であっても、導電層30を設けたことにより、静電吸着により確実なチャックが可能となるので、真空装置(この例では常温接合装置100)内で両者を接合させることができる。
By passing through such a process, even if the
また、複合基板1を得た後に他の真空装置で加工する場合にも取り扱いが容易となり、汎用性の高い複合基板1を提供することができる。このような加工としては、例えば、CVD装置、スパッタリング装置等で、薄膜を形成したり、物理的にエッチングしたり、半導体材料にドーパントを打ち込んだりするプロセス等が例示できる。 Also, when the composite substrate 1 is obtained and then processed by another vacuum apparatus, the handling becomes easy, and the composite substrate 1 having high versatility can be provided. Examples of such processing include a process of forming a thin film, physically etching, or implanting a dopant into a semiconductor material with a CVD apparatus, a sputtering apparatus, or the like.
なお、上述の例では、第1ステージ103が第2ステージ104に対して上側に位置し、第1基板10を下向きに保持する場合を例に説明したが、第1ステージ103と第2ステージ104との位置関係を逆としてもよい。すなわち、第1ステージ103が下側に位置し、絶縁性材料からなる基板が下側のステージに保持されるようにしてもよい。
In the above example, the case where the
その場合には、第1ステージ103の基板保持面103aは上向きであるが、第1基板10を静電チャック方式により、反りを改善して平坦な状態で、第2基板20と接触させ
ることができるので、接合面同士の接触が容易となり、少ない荷重で接合強度を高めることが可能となる。
In that case, the
また、接合時に第1基板10に応力をかけた状態とすることができるので、接合後の複合基板1において第1基板10に圧縮応力を印加したい場合等に有効である。
Further, since the stress can be applied to the
さらに、この例では、第1基板10のみに導電層30を形成した例を説明したが、第2基板20が絶縁性材料からなる場合には、第2基板20にも導電層を形成してもよい。
Furthermore, in this example, the example in which the
また、この例では、真空装置(上述の例では常温接合装置100)内において、上下方向に離して第1ステージ103と第2ステージ104とが配置された例を用いて説明したが、左右方向に離して第1ステージ103と第2ステージ104とを配置してもよい。その場合には、より導電層30の必要性が高まる。
In this example, the
なお上述の例では、導電層30として、導電性を有する材料を例に説明したが、静電チャックを可能とする材料であれば、それに替えることも可能である。
In the above-described example, the
1・・・複合基板
10・・第1基板
20・・第2基板
30・・導電層
1 ..
Claims (1)
前記保持工程に先立ち、前記第1基板の接合面と反対側の主面に導電層を形成する導電層形成工程を含み、
前記保持工程において、前記第1基板を静電チャック方式で前記第1ステージに保持する、複合基板の製造方法。
A holding step of holding the first substrate made of an insulating material on the first stage and holding the second substrate on the second stage; and a step of bringing the first substrate and the second substrate into contact with each other. In a method for manufacturing a composite substrate including:
Prior to the holding step, including a conductive layer forming step of forming a conductive layer on the main surface opposite to the bonding surface of the first substrate,
A method of manufacturing a composite substrate, wherein in the holding step, the first substrate is held on the first stage by an electrostatic chuck method.
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