JP2015530734A - ウェハを持続的に結合する方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
− フロント−エンド−オブ−ライン−適合性。
これは、電気能動素子の製造の間のプロセスへの適合性であると解釈される。この結合プロセスは、構造ウェハ上に既に存在しているトランジスタのような能動素子を、このプロセスの間に損なわず、かつ損傷しないように計画しなければならない。適合性の基準には、特に所定の化学元素に関する純度(特にCMOS構造の場合)、機械的荷重、特に熱応力による機械的荷重が挙げられる。
− 低い汚染。
− 力の導入をしない。
− できる限り低い温度、特に異なる熱膨張率を有する材料の場合。
水
チオール、
AP3000,
シラン及び/又は
シラノール
Si → SiO2、Si3N4、SiNxOy
Ge → GeO2、Ge3N4
α−Sn → SnO2
B → B2O3、BN
Se → SeO2
Te → TeO2、TeO3
Mg → MgO、Mg3N2
Al → Al2O3、AlN
Ti → TiO2、TiN
V → V2O5
Mn → MnO、MnO2、Mn2O3、Mn2O7、Mn3O4
Fe → FeO、Fe2O3、Fe3O4
Co → CoO、Co3O4
Ni → NiO、Ni2O3
Cu → CuO、Cu2O、Cu3N
Zn → ZnO
Cr → CrN、Cr23C6、Cr3C、Cr7C3、Cr3C2
Mo → Mo3C2
Ti → TiC
Nb → Nb4C3
Ta → Ta4C3
Zr → ZrC
Hf → HfC
V → V4C3、VC
W → W2C、WC
Fe → Fe3C、Fe7C3、Fe2C
III−V: GaP、GaAS、InP、InSb、InAs、GaSb、GaN、AlN、InN、AlxGa1-xAs、InxGa1-xN
IV−IV: SiC、SiGe
III−VI: InAlP
非線形光学:LiNbO3、LiTaO3、KDP(KH2PO4)
ソーラーセル: CdS、CdSe、CdTe、CuInSe2、CuInGaSe2、CuInS2、CuInGaS2
導電性酸化物: In2-xSnxO3-y
Si−O−Si + H2O ←→ 2SiOH
細孔サイズは、10nm未満、好ましくは5nm未満、更に好ましくは1nm未満、更に好ましくは0.5nm未満、最も好ましくは0.2nm未満である。
− リザーバーを周囲雰囲気に曝す、
− 水、特に脱イオン水で洗浄する、
− 出発材料を含有するか又は出発材料からなる流体、特にH2O、H2O2、NH4OHで洗浄する、
− リザーバーを任意のガス雰囲気、特に原子状のガス、分子状のガス、ガス混合物に曝す、
− リザーバーを水蒸気又は過酸化水素蒸気を含む雰囲気に曝す、及び
− 第1の基板上にリザーバー形成層として出発材料で満たされたリザーバーを堆積する。
− リザーバーを満たすために、第1の接触面を、空気湿度及び/又は空気中に含まれる酸素を有する雰囲気に曝す、
− 第1の接触面を、特に主に、好ましくはほぼ完全に、特に脱イオンされた、H2O及び/又はH2O2からなる流体に曝す、
− 第1の接触面を、特に0〜2000eVの範囲内のイオンエネルギーを有する、N2ガス及び/又はO2ガス及び/又はArガス及び/又はフォーミングガス、特にAr 95%及びH2 5%からなるフォーミングガスに曝す、
− リザーバーを満たすために、任意の既に挙げられた出発材料を蒸着する。
Si−OH + OH−Si ←→ Si−O−Si + H2O
Si + 2H2O → SiO2 + 2H2
2 第2の基板
3 第1の接触面
4 第2の接触面
5,5′ リザーバー
6,6′ リザーバー形成層
7,7′ 反応層
8 成長層
9 ナノ−間隙
10 反応生成物
11 第1のプロフィール
12 第2のプロフィール
13 合計曲線
20,20′,20″ プラズマチャンバ
21 第1の電極
22 第2の電極
23 第1の発生器
24 第2の発生器
25 基板ホルダ
26 コイル
27 リモートプラズマの場合の基板チャンバ
28 誘導結合プラズマ
29 交流電圧源
A 平均厚さ
B 平均距離
R 平均厚さ
f21 第1の周波数
f22 第2の周波数
Claims (14)
- 第1の基板(1)の第1の接触面(3)を、少なくとも1つの反応層(7)を有する第2の基板(2)の第2の接触面(4)と結合する方法において、次の工程、特に次の手順:
− 前記基板(1,2)を、プラズマチャンバ(20,20′)又はプラズマチャンバ(20″)に引き続く基板チャンバ(27)中に収容し、前記プラズマチャンバ(20,20′,20″)は、少なくとも2つの異なる周波数(f21,f22)で作動可能な、特に異なる周波数(f21,f22)で作動する、プラズマを発生するための発生器(23,24)を有する工程、
− 第1の接触面(3)をプラズマチャンバ(20,20′,20″)中で発生させたプラズマに曝すことにより、第1の接触面(3)のリザーバー形成層(6)中にリザーバー(5)を形成させる工程、
− 前記リザーバー(5)を、第1の出発材料又は出発材料の第1の群で少なくとも部分的に満たす工程、
− 予備結合を形成させるために、第1の接触面(3)を第2の接触面(4)と接触させる工程、
− 第1の接触面(3)と第2の接触面(4)との間に持続的な結合を形成させ、第1の出発物質を、第2の基板(2)の反応層(7)中に含まれる第2の出発物質と反応させることにより少なくとも部分的に強化する工程
を有する、方法。 - 第1の周波数(f21)は、1kHz〜20MHz、特に1kHz〜1MHz、好ましくは10kHz〜800kHz、更に好ましくは300kHz〜500kHzであり、及び/又は第1の電極(21)は、第1の周波数領域の1Hz〜20MHz、特に1kHz〜1MHz、好ましくは10kHz〜800kHz、更に好ましくは300kHz〜500kHzに調節可能である、請求項1に記載の方法。
- 第2の周波数(f22)は、1Hz〜20MHz、特に1kHz〜1MHz、好ましくは10kHz〜800kHz、更に好ましくは30kHz〜50kHzであり、及び/又は第2の電極(21)は、第2の周波数領域の1Hz〜20MHz、特に1kHz〜1MHz、好ましくは10kHz〜800kHz、更に好ましくは30〜50kHzに調節可能である、請求項1又は2に記載の方法。
- 第1の電極(21)及び/又は第2の電極(22)の電圧振幅は、1V〜1000V、特に100V〜800V、好ましくは200V〜600V、更に好ましくは300V〜500Vである、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
- 第1の基板(1)の第1の接触面(3)を、少なくとも1つの反応層(7)を有する第2の基板(2)の第2の接触面と結合する方法において、次の工程、特に次の手順:
− 前記基板を誘導結合プラズマチャンバ内に収容する工程、
− コイル(26)の誘導結合を用いて発生させたプラズマに、第1の接触面(3)を曝すことにより、第1の接触面(3)のリザーバー形成層(6)中にリザーバー(5)を形成させ、その際、第1の発生器(23)は、プラズマ発生の間に、第2の発生器(24)の第2の周波数(f22)とは異なる第1の周波数(f21)を適用する工程、
− 前記リザーバー(5)を、第1の出発材料又は出発材料の第1の群で少なくとも部分的に満たす工程、
− 予備結合を形成させるために、第1の接触面(3)を第2の接触面(4)と接触させる工程、
− 第1の接触面(3)と第2の接触面(4)との間に持続的な結合を形成させ、第1の出発物質を、第2の基板(2)の反応層(7)中に含まれる第2の出発物質と反応させることにより少なくとも部分的に強化する工程
を有する、方法。 - 第1の発生器(23)の周波数(f21)が、0.001kHz〜100000kHz、好ましくは0.01kHz〜10000kHz、更に好ましくは0.1kHz〜1000kHz、最も好ましくは正確に400kHzであり、及び/又は第2の発生器(24)は、0.001kHz〜100000kHz、好ましくは0.01kHz〜10000kHz、更に好ましくは0.1kHz〜1000kHzの間の周波数領域に調節可能である、請求項1又は5に記載の方法。
- 第1の基板(1)の第1の接触面(3)を、少なくとも1つの反応層(7)を有する第2の基板(2)の第2の接触面(4)と結合する装置において、次の特徴:
− 結合チャンバ(20,20′,27)、
− 第1の電極(21)及び対向して配置された第2の電極(22)、
− 第1の電極(21)と第2の電極(22)との間に前記基板(2,3)を収容するための収容手段、
− 前記電極(21,22)の容量結合によって発生されたプラズマに第1の接触面(3)を曝すことにより、第1の接触面(3)のリザーバー形成層(6)中にリザーバー(5)を形成するためのリザーバー形成手段、その際、第1の電極(21)には、プラズマ発生の間に、第2の電極(22)の第2の周波数(f22)とは異なる第1の周波数(f21)が適用可能であり、
− 予備結合を形成するために、第1の接触面(3)を第2の接触面(4)と接触するための手段
を有する、装置。 - 第1の周波数(f21)及び/又は第2の周波数(f22)が調節可能である、請求項7に記載の装置。
- 第1の基板(1)の第1の接触面(3)を、少なくとも1つの反応層(7)を有する第2の基板(2)の第2の接触面(4)と結合する装置において、次の特徴:
− 結合チャンバ(20,20′,27)、
− コイル(26)
− 前記コイル(26)の内部に基板(2,3)を収容する収容手段、
− 前記電極(21,22)の容量結合によって発生されたプラズマに第1の接触面(3)を曝すことにより、第1の接触面(3)のリザーバー形成層(6)中にリザーバー(5)を形成するためのリザーバー形成手段、その際、第1の電極(21)には、プラズマ発生の間に、第2の電極(22)の第2の周波数(f22)とは異なる第1の周波数(f21)が適用可能であり、
− 予備結合を形成するために、第1の接触面(3)を第2の接触面(4)と接触するための手段
を有する、装置。 - 第1の周波数(f21)及び/又は第2の周波数(f22)が調節可能である,請求項9に記載の装置。
- 前記方法を結合チャンバ中で実施し、前記結合チャンバは少なくともリザーバー(5)の形成の際に、0.1〜0.9mbarの、特に0.7mbar未満の、好ましくは0.5mbar未満の、更に好ましくは0.3mbar未満のチャンバ圧力を印加する、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記結合チャンバ中で、少なくとも前記リザーバー(5)の形成の際に、O2ガス及び/又はN2ガス及び/又はArガスが優位を占めている、請求項1から6までのいずれか1項又は請求項11に記載の方法。
- 第1の基板(1)の第1の接触面(3)を、少なくとも1つの反応層(7)を有する第2の基板(2)の第2の接触面(4)と結合する装置において、次の特徴:
− プラズマを作成するためのプラズマチャンバ(20″)、前記プラズマチャンバ(20″)は少なくとも2つの異なる周波数(f21,f22)で作動可能な、特に異なる周波数(f21,f22)で作動する、プラズマを発生するための発生器(23,24)を有し、
− 前記プラズマチャンバに引き続く結合チャンバ(27)、
− 第1の接触面(3)を、前記プラズマチャンバ(20″)中で発生させたプラズマに曝すことにより、第1の接触面(3)のリザーバー形成層(6)中にリザーバー(5)を形成するためのリザーバー形成手段、
− 予備結合を形成するために、第1の接触面(3)を第2の接触面(4)と接触するための手段
を有する、装置。 - 前記プラズマチャンバ(20″)と、前記結合チャンバ(27)との間に閉鎖可能な開口が配置されている、請求項1又は13に記載の装置。
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