JP2021034510A - Glass-on-silicon substrate and method for manufacturing the same - Google Patents

Glass-on-silicon substrate and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2021034510A
JP2021034510A JP2019151978A JP2019151978A JP2021034510A JP 2021034510 A JP2021034510 A JP 2021034510A JP 2019151978 A JP2019151978 A JP 2019151978A JP 2019151978 A JP2019151978 A JP 2019151978A JP 2021034510 A JP2021034510 A JP 2021034510A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon substrate
glass
single crystal
substrate
crystal silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019151978A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7082097B2 (en
Inventor
小西 繁
Shigeru Konishi
繁 小西
永田 和寿
Kazuhisa Nagata
和寿 永田
萬徳 伸康
Nobuyasu Mantoku
伸康 萬徳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2019151978A priority Critical patent/JP7082097B2/en
Publication of JP2021034510A publication Critical patent/JP2021034510A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7082097B2 publication Critical patent/JP7082097B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)

Abstract

To provide: a glass-on-silicon substrate which can prevent the production of a void at a junction interface without providing an oxide film on a single crystal silicon substrate even when a non-alkali glass substrate is joined to the single crystal silicon substrate to provide a thick insulator layer on a single crystal silicon substrate, which has a heat resistance and which is small in warp; and a method for manufacturing such a glass-on-silicon substrate.SOLUTION: A method for manufacturing a glass-on-silicon substrate according to the present invention comprises the step of preparing a single crystal silicon substrate 1, and a nonalkaline glass substrate 2 of which the difference in linear expansion coefficient from the single crystal silicon substrate is within ±0.2 ppm/°C in a range of 25-250°C. In the nonalkaline glass substrate, a Mg content in all of alkali-earth metals components included therein is 10 wt% or more in terms of oxide. The method further comprises the steps of: performing a surface activation process 3 on lamination faces 1s and 2s of the substrates and then, bonding them together at the lamination faces to obtain an assembly 4; and thinning a nonalkaline glass layer 2a of the assembly 4 so as to have a thickness of 30-100 μm after edge trimming.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガラス・オン・シリコン基板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a glass-on-silicon substrate and a method for manufacturing the same.

ガラス材料は絶縁体であるため、半導体や導電体に比べ高周波シグナルのロスが小さく、RF−MEMS(Radio Frequency-Micro Electro Mechanical System)などの材料として有望である。従来、加工性の良さから、基板にはシリコン(Si)が用いられ、MEMS用途では一般にSOI(Silicon on Insulator)基板が用いられている。ただし、シリコンは半導体であるため、RFシグナルのロスが大きいという問題がある。SOI基板の絶縁層の厚さは数百nm〜1μm程度と薄く、RF用途では基板へのシグナルロスが大きくなる。RFロスを小さくするには、絶縁層の厚さを厚くし、基板にRFシグナルが漏れないようにすることが好ましい。そのためには、絶縁層の厚さを10μm以上、より好ましくは30μm以上とすることが望まれる。通常、SOI基板の絶縁層は、シリコンを熱酸化して表面に熱酸化膜を形成させた後、別途、シリコンを貼り合わせる方法によって作製されているが、熱酸化で上記の厚さの絶縁膜を設けるには、長時間の酸化が必要となる。また、この方法によって絶縁層の厚さを30μm以上に形成することは、事実上困難である。 Since the glass material is an insulator, the loss of high-frequency signals is smaller than that of semiconductors and conductors, and it is promising as a material for RF-MEMS (Radio Frequency-Micro Electro Mechanical System) and the like. Conventionally, silicon (Si) has been used as a substrate because of its good workability, and an SOI (Silicon on Insulator) substrate is generally used for MEMS applications. However, since silicon is a semiconductor, there is a problem that the loss of RF signal is large. The thickness of the insulating layer of the SOI substrate is as thin as several hundred nm to 1 μm, and the signal loss to the substrate becomes large in RF applications. In order to reduce the RF loss, it is preferable to increase the thickness of the insulating layer so that the RF signal does not leak to the substrate. For that purpose, it is desired that the thickness of the insulating layer is 10 μm or more, more preferably 30 μm or more. Normally, the insulating layer of the SOI substrate is manufactured by a method in which silicon is thermally oxidized to form a thermal oxide film on the surface and then silicon is separately bonded. However, an insulating film having the above thickness is produced by thermal oxidation. Long-term oxidation is required to provide the above. Further, it is practically difficult to form the thickness of the insulating layer to 30 μm or more by this method.

一方で、特許文献1には、所定のドーズ量で水素イオンを注入したシリコン基板と石英基板とを表面活性化処理した後に貼り合わせ、300℃以下の熱処理を行った後に、シリコン薄膜を剥離して石英基板に転写するSOQ(Silicon on Quartz)基板の製造方法が記載されている。 On the other hand, in Patent Document 1, a silicon substrate in which hydrogen ions are injected at a predetermined dose amount and a quartz substrate are bonded after surface activation treatment, and after heat treatment at 300 ° C. or lower, the silicon thin film is peeled off. A method for manufacturing an SOQ (Silicon on Quartz) substrate to be transferred to a quartz substrate is described.

また、特許文献2には、SOG(Semiconductor on Glass)基板およびその製造方法が記載されている。特許文献2には、コーニング社製のEagleガラスは、アルカリ土類イオンを含有するガラスであり、シリコンの熱膨張係数(CTE)に実質的に整合すること、具体的な数値として、Eagleガラスは400℃において3.18×10−6/℃のCTEを有し、シリコンは400℃において3.253810−6/℃のCTEを有することや、Eagleガラスは、666℃の比較的高い歪点を有すること、シリコンなどの半導体層とガラス基板とを陽極接合することが記載されている。 Further, Patent Document 2 describes an SOG (Semiconductor on Glass) substrate and a method for manufacturing the same. According to Patent Document 2, Corning's Eagle glass is a glass containing alkaline earth ions, and is substantially consistent with the coefficient of thermal expansion (CTE) of silicon. has a CTE of 3.18 × 10 -6 / ℃ at 400 ° C., silicon and have a CTE of 3.253810 -6 / ° C. at 400 ° C., Eagle glass is relatively high strain point of 666 ° C. It is described that it has and that a semiconductor layer such as silicon and a glass substrate are anodically bonded.

特開2007−214478号公報JP-A-2007-214478 特表2013−534056号公報Special Table 2013-534056

本発明者らは、30μm以上の厚さの絶縁層をシリコン上に形成するために、例えば、特許文献1に記載の方法を応用することを考えたが、シリコン基板上に薄い石英ガラスを形成しようとすると、シリコンと石英との線膨張係数差が大きいため、貼り合わせ後、300℃の熱処理によって、貼り合わせた基板が数mmオーダーで反ってしまう、その後の加工プロセスでウェハの搬送が困難になるという問題が考えられる。また、RF−MEMSを形成するプロセスでは最高700℃の温度がかかり、左記温度の耐熱性が要求されるが、シリコンと石英を貼り合わせた基板を700℃に加熱すると、石英の厚さを30μmまで薄くしても、熱応力による割れが発生し、絶縁層として石英を用いることは困難であると考えられる。 The present inventors have considered applying, for example, the method described in Patent Document 1 in order to form an insulating layer having a thickness of 30 μm or more on silicon, but form a thin quartz glass on a silicon substrate. If you try, the difference in the coefficient of linear expansion between silicon and quartz is large, so after bonding, the bonded substrate will warp on the order of several mm due to heat treatment at 300 ° C, making it difficult to transfer the wafer in the subsequent processing process. The problem of becoming is conceivable. In addition, the process of forming RF-MEMS requires a maximum temperature of 700 ° C and heat resistance at the temperature shown on the left. However, when a substrate with silicon and quartz bonded together is heated to 700 ° C, the thickness of quartz is 30 μm. Even if it is made as thin as possible, cracks occur due to thermal stress, and it is considered difficult to use quartz as the insulating layer.

上記シリコンとの線膨張係数差および耐熱性を解決する方法として、石英ガラスでなく無アルカリガラスを使用することが考えられる。無アルカリガラスであるコーニング社製のEagleガラスは、特許文献2に記載されているように、シリコンとの線膨張係数差が約0.07ppm/℃と非常に小さいことから、シリコンと貼り合わせた基板の反りは小さくなる。また、歪点も700℃近傍であり、700℃の耐熱性を有する。一方、特許文献2に記載されているシリコンとガラス基板との陽極接合については、陽極接合は、貼り合わせたウェハに高温下で電界をかけ、ガラス中の陽イオンを拡散させることで接合力を得る手法であるが、枚葉式で高温下・長時間保持する手法であるため、表面活性化接合と比べて生産性が劣る問題点がある。 As a method for solving the difference in linear expansion coefficient from silicon and heat resistance, it is conceivable to use non-alkali glass instead of quartz glass. As described in Patent Document 2, Corning's Eagle glass, which is a non-alkali glass, has a very small difference in coefficient of linear expansion from silicon, which is about 0.07 ppm / ° C. The warp of the substrate becomes small. Further, the strain point is also in the vicinity of 700 ° C., and has heat resistance of 700 ° C. On the other hand, regarding the anodic bonding between silicon and the glass substrate described in Patent Document 2, the anodic bonding applies an electric field to the bonded wafer at a high temperature to diffuse cations in the glass to increase the bonding force. Although it is a method for obtaining it, there is a problem that the productivity is inferior to that of the surface-activated bonding because it is a single-wafered method and is held at a high temperature for a long time.

本発明者らは、無アルカリガラスとシリコンを表面活性化接合したところ、無アルカリガラスは石英ガラスに比べ密度が高く緻密な構造であるため、表面活性化接合したウェハに対して結合力を上げるための熱処理を行うと、接合界面にボイドが発生するという問題に直面した。接合するシリコンの表面に50nm以上のシリコン酸化膜を設けることで、ボイドの発生を防ぐことが可能であるが、シリコンを熱酸化する等の酸化膜を設けるプロセスを行う必要があり、コスト増となるという問題がある。 When the non-alkali glass and silicon are surface-activated and bonded, the present inventors increase the bonding force to the surface-activated bonded wafer because the non-alkali glass has a higher density and a denser structure than the quartz glass. We faced the problem that voids were generated at the bonding interface when the heat treatment was performed. It is possible to prevent the generation of voids by providing a silicon oxide film of 50 nm or more on the surface of the silicon to be bonded, but it is necessary to perform a process of providing an oxide film such as thermal oxidation of silicon, which increases the cost. There is a problem of becoming.

そこで、本発明は、単結晶シリコン基板上に厚い絶縁層を設けるために単結晶シリコン基板に無アルカリガラス基板を接合しても、単結晶シリコン基板に酸化膜を設けることなく接合界面におけるボイドの発生を防ぐことができ、且つ耐熱性があり、反りも小さいガラス・オン・シリコン基板およびその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, even if a non-alkali glass substrate is bonded to a single crystal silicon substrate in order to provide a thick insulating layer on the single crystal silicon substrate, voids at the bonding interface are formed without providing an oxide film on the single crystal silicon substrate. It is an object of the present invention to provide a glass-on-silicon substrate which can prevent the occurrence, has heat resistance, and has a small warp, and a method for manufacturing the same.

上記の目的を達成するために、本発明は、その一態様として、単結晶シリコン層と無アルカリガラス層とが表面活性化接合されてなるガラス・オン・シリコン基板であって、前記単結晶シリコン層と前記無アルカリガラス層との25〜250℃における線膨張係数差は±0.2ppm/℃以内であり、前記無アルカリガラス層に含まれる全アルカリ土類金属成分中のマグネシウムの割合は酸化物換算で10%以上である。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a glass-on-silicon substrate in which a single crystal silicon layer and a non-alkali glass layer are surface-activated and bonded, and the single crystal silicon. The difference in linear expansion coefficient between the layer and the non-alkali glass layer at 25 to 250 ° C. is within ± 0.2 ppm / ° C, and the ratio of magnesium in the total alkaline earth metal component contained in the non-alkali glass layer is oxidized. It is 10% or more in terms of goods.

本発明に係るガラス・オン・シリコン基板において、前記無アルカリガラス層の厚さは、30〜100μmであってよい。 In the glass-on-silicon substrate according to the present invention, the thickness of the non-alkali glass layer may be 30 to 100 μm.

また、本発明は、別の態様として、シリコン基板とガラス基板とが接合したガラス・オン・シリコン基板の製造方法であって、(a)単結晶シリコン基板と、前記単結晶シリコン基板との25〜250℃における線膨張係数差が±0.2ppm/℃以内である無アルカリガラス基板とを準備する工程であって、前記無アルカリガラス基板が、前記無アルカリガラス基板に含まれる全アルカリ土類金属成分中のマグネシウムの割合が酸化物換算で10%以上である工程と、(b)前記単結晶シリコン基板の張り合わせ面および前記無アルカリガラス基板の張り合わせ面の少なくとも一方の面に表面活性化処理を行う工程と、(c)前記表面活性化処理を行った後、前記単結晶シリコン基板の張り合わせ面と前記無アルカリガラス基板の張り合わせ面とを向かい合わせて、前記単結晶シリコン基板と前記無アルカリガラス基板を貼り合わせる工程とを含む。 Further, another aspect of the present invention is a method for manufacturing a glass-on-silicon substrate in which a silicon substrate and a glass substrate are bonded, wherein (a) a single crystal silicon substrate and the single crystal silicon substrate 25 This is a step of preparing a non-alkali glass substrate having a linear expansion coefficient difference of within ± 0.2 ppm / ° C at ~ 250 ° C., wherein the non-alkali glass substrate is an all-alkali earth contained in the non-alkali glass substrate. A step in which the ratio of magnesium in the metal component is 10% or more in terms of oxide, and (b) a surface activation treatment on at least one surface of the laminated surface of the single crystal silicon substrate and the bonded surface of the non-alkali glass substrate. And (c) after performing the surface activation treatment, the bonded surface of the single crystal silicon substrate and the bonded surface of the non-alkali glass substrate face each other, and the single crystal silicon substrate and the non-alkali It includes a step of laminating glass substrates.

本発明に係るガラス・オン・シリコン基板の製造方法は、前記貼り合わせる工程を行う前の前記単結晶シリコン基板の表面におけるシリコン酸化膜の厚さはゼロまたは1nm以下であってもよい。 In the method for producing a glass-on-silicon substrate according to the present invention, the thickness of the silicon oxide film on the surface of the single crystal silicon substrate before the bonding step may be zero or 1 nm or less.

本発明に係るガラス・オン・シリコン基板の製造方法は、前記貼り合わせる工程を行った後に、前記単結晶シリコン基板と前記無アルカリガラス基板とが貼り合わされたガラス・オン・シリコン基板を、100℃〜700℃で熱処理する工程を更に含んでもよい。 In the method for manufacturing a glass-on-silicon substrate according to the present invention, a glass-on-silicon substrate in which the single crystal silicon substrate and the non-alkali glass substrate are bonded together after the bonding step is performed at 100 ° C. A step of heat treatment at ~ 700 ° C. may be further included.

本発明に係るガラス・オン・シリコン基板の製造方法は、前記熱処理する工程を行った後に、前記ガラス・オン・シリコン基板における前記無アルカリガラス基板の厚さを30〜100μmに薄化する工程を更に含んでもよい。また、薄化する工程の前に、前記ガラス・オン・シリコン基板における前記無アルカリガラス基板をエッジトリミングする工程を更に含んでもよい。 The method for producing a glass-on-silicon substrate according to the present invention includes a step of reducing the thickness of the non-alkali glass substrate in the glass-on-silicon substrate to 30 to 100 μm after performing the heat treatment step. Further may be included. Further, a step of edge trimming the non-alkali glass substrate in the glass-on-silicon substrate may be further included before the step of thinning.

本発明によれば、このような無アルカリガラス基板を用いることで、単結晶シリコン基板の表面に意図的に酸化膜を設けることなく表面活性化接合しても、得られるガラス・オン・シリコン基板の接合界面でのボイド発生を防ぐことができる。よって、貼り合わせ前に単結晶シリコン基板を熱酸化する等の酸化膜を設けるプロセスを必要とせず、且つ表面活性化接合によって、接合後の熱処理がバッチ式のオーブンや炉で行えるため、製造コストを低く抑えることが可能である。また、耐熱性があり、反りも小さいガラス・オン・シリコン基板を得ることができる。 According to the present invention, by using such a non-alkali glass substrate, a glass-on-silicon substrate can be obtained even if surface activation bonding is performed without intentionally providing an oxide film on the surface of the single crystal silicon substrate. It is possible to prevent the generation of voids at the bonding interface of the glass. Therefore, there is no need for a process of providing an oxide film such as thermal oxidation of a single crystal silicon substrate before bonding, and heat treatment after bonding can be performed in a batch type oven or furnace by surface activation bonding, so that the manufacturing cost is high. Can be kept low. In addition, a glass-on-silicon substrate having heat resistance and small warpage can be obtained.

本発明に係るガラス・オン・シリコン基板の製造方法の一態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one aspect of the manufacturing method of the glass-on-silicon substrate which concerns on this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施の形態について説明するが、本発明の範囲は、この形態に限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the scope of the present invention is not limited to this embodiment.

本実施の形態のガラス・オン・シリコン基板の製造方法は、図1に示すように、単結晶シリコン基板1および無アルカリガラス基板2を準備する工程と、これら単結晶シリコン基板1および無アルカリガラス基板2を表面活性化処理する工程(図1中の(a)及び(b))と、表面活性化処理した単結晶シリコン基板1と無アルカリガラス基板2を貼り合わせる工程(図1中の(c))とを含む。 As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a glass-on-silicon substrate of the present embodiment includes a step of preparing a single crystal silicon substrate 1 and a non-alkali glass substrate 2, and a step of preparing the single crystal silicon substrate 1 and the non-alkali glass. A step of surface-activating the substrate 2 ((a) and (b) in FIG. 1) and a step of laminating the surface-activated single crystal silicon substrate 1 and the non-alkali glass substrate 2 ((in FIG. 1). c)) and are included.

また、本実施の形態のガラス・オン・シリコン基板の製造方法は、上記の工程に加えて、図1に示すように、上記の貼り合わせによって得た接合体4において無アルカリガラス層2aをエッジトリミングする工程(図1中の(d))や、接合体4において無アルカリガラス層2bを薄化する工程(図1中の(e))を含んでもよい。更に、図1には示していないが、接合体4を熱処理する工程を含んでもよい。以下、各工程について詳細に説明する。 Further, in the method for manufacturing a glass-on-silicon substrate of the present embodiment, in addition to the above steps, as shown in FIG. 1, the non-alkali glass layer 2a is edged in the bonded body 4 obtained by the above bonding. It may include a step of trimming ((d) in FIG. 1) and a step of thinning the non-alkali glass layer 2b in the bonded body 4 ((e) in FIG. 1). Further, although not shown in FIG. 1, a step of heat-treating the bonded body 4 may be included. Hereinafter, each step will be described in detail.

本実施の形態で用いる単結晶シリコン基板1としては、意図的に表面にシリコン酸化膜(SiO膜)を有さないものである。意図的とは、熱酸化、化学気相成長(CVD)法または、蒸着やスパッタリングなどの物理気相成長(PVD)法によってSiO膜を設けていないことである。単結晶シリコン基板1を用いる場合、通常、フッ化水素(HF)などで処理しなければ、自然酸化膜として1nm以下のSiO膜が表面に形成されているが、本実施の形態では、そのまま用いても、HFで処理して自然酸化膜を除去して用いても構わない。 The single crystal silicon substrate 1 used in the present embodiment intentionally does not have a silicon oxide film (SiO 2 film) on its surface. Intentionally, the SiO 2 film is not provided by thermal oxidation, chemical vapor deposition (CVD), or physical vapor deposition (PVD) such as vapor deposition or sputtering. When the single crystal silicon substrate 1 is used, a SiO 2 film having a diameter of 1 nm or less is usually formed on the surface as a natural oxide film unless it is treated with hydrogen fluoride (HF) or the like, but in the present embodiment, it is as it is. It may be used or treated with HF to remove the natural oxide film before use.

基板のサイズとしては、特に限定されないが、4〜12インチサイズのウェハとすることができる。基板の厚さについても、特に限定されないが、汎用的なJEITAまたはSEMIの規格の厚さでよく、具体的には、520〜775μmの所定の厚さにすることができる。 The size of the substrate is not particularly limited, but a wafer having a size of 4 to 12 inches can be used. The thickness of the substrate is also not particularly limited, but may be a general-purpose JEITA or SEMI standard thickness, and specifically, it may be a predetermined thickness of 520 to 775 μm.

無アルカリガラス基板2としては、単結晶シリコン基板1との25〜250℃における線膨張係数差が±0.2ppm/℃以内のものであって、且つ無アルカリガラス基板2に含まれる全アルカリ土類金属成分中のマグネシウムの割合が酸化物換算で10%以上のものを用いる。なお、「無アルカリ」とは、ガラス基板中に含まれるナトリウム(Na)やカリウム(K)等のアルカリ金属成分の含有量が、酸化物換算で、1000重量ppm以下をいう。 The non-alkali glass substrate 2 has a linear expansion coefficient difference of ± 0.2 ppm / ° C or less from the single crystal silicon substrate 1 at 25 to 250 ° C., and the total alkaline soil contained in the non-alkali glass substrate 2 is contained. Use a glass having a magnesium content of 10% or more in terms of oxide. The term "non-alkali" means that the content of alkali metal components such as sodium (Na) and potassium (K) contained in the glass substrate is 1000 wt ppm or less in terms of oxide.

25〜250℃における線膨張係数は、JIS R3102:1995に準拠して、25〜250℃の温度範囲にわたって示差熱膨張計(TMA)を用いて測定し、平均の線熱膨張係数として算出した値である。温度範囲の上限である250℃は、接合界面の強度が最大値となる温度である。このように単結晶シリコン基板1との線膨張係数差が小さい無アルカリガラス基板2を用いることで、単結晶シリコン基板1と貼り合わせて得られる接合体4(すなわち、ガラス・オン・シリコン基板)の反りを小さくすることができる。このような線膨張係数差の条件を満たす無アルカリガラスとしては、例えば、Corning社製の商品名EagleXG、Eagle2000、#1737や、AGC社製の商品名SWAN310がある。なお、特に限定されないが、単結晶シリコン基板と無アルカリガラス基板の25〜250℃における線膨張係数は、いずれも3.1〜3.8ppm/℃の範囲内のものが好ましい。 The coefficient of linear thermal expansion at 25 to 250 ° C. is a value calculated as an average coefficient of linear thermal expansion measured using a differential thermal expansion meter (TMA) over a temperature range of 25 to 250 ° C. in accordance with JIS R3102: 1995. Is. The upper limit of the temperature range, 250 ° C., is the temperature at which the strength of the bonding interface becomes the maximum value. By using the non-alkali glass substrate 2 having a small difference in linear expansion coefficient from the single crystal silicon substrate 1 in this way, the bonded body 4 (that is, a glass-on-silicon substrate) obtained by bonding with the single crystal silicon substrate 1 is used. Warp can be reduced. Examples of the non-alkali glass satisfying the condition of the difference in coefficient of linear expansion include Corning's trade names EagleXG, Eagle2000, # 1737 and AGC's trade name SWAN310. Although not particularly limited, the linear expansion coefficient of the single crystal silicon substrate and the non-alkali glass substrate at 25 to 250 ° C. is preferably in the range of 3.1 to 3.8 ppm / ° C.

また、無アルカリガラス基板2に含まれるアルカリ土類金属成分としては、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)があり、それぞれ酸化物として存在している。無アルカリガラス基板2に含まれる全アルカリ土類金属成分中のMgの割合を、酸化物換算で、10重量%以上とすることで、単結晶シリコン基板1の貼り合わせ面にSiO膜を形成するプロセスを行うことなく、単結晶シリコン基板1と貼り合わせても、単結晶シリコン基板1との接合界面にボイドが発生することを抑制することができる。このような全アルカリ土類金属成分中のMgの割合の条件を満たす無アルカリガラスとしては、例えば、AGC社製の商品名SWAN310がある。全アルカリ土類金属成分中のMgの割合は、酸化物換算で、15重量%以上が好ましく、20重量%以上がより好ましい。全アルカリ土類金属成分中のMgの割合の上限は、特に限定されないが、酸化物換算で、30重量%以下が好ましい。 Further, as the alkaline earth metal component contained in the non-alkali glass substrate 2, there are magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba), each of which exists as an oxide. By setting the proportion of Mg in the total alkaline earth metal component contained in the non-alkali glass substrate 2 to 10% by weight or more in terms of oxide, a SiO 2 film is formed on the bonded surface of the single crystal silicon substrate 1. Even if the single crystal silicon substrate 1 is bonded to the single crystal silicon substrate 1 without performing the process, it is possible to suppress the generation of voids at the bonding interface with the single crystal silicon substrate 1. As a non-alkali glass satisfying the condition of the ratio of Mg in the total alkaline earth metal component, for example, there is a trade name SWAN310 manufactured by AGC Inc. The proportion of Mg in the total alkaline earth metal component is preferably 15% by weight or more, more preferably 20% by weight or more in terms of oxide. The upper limit of the proportion of Mg in the total alkaline earth metal component is not particularly limited, but is preferably 30% by weight or less in terms of oxide.

なお、無アルカリガラスは、アルカリ土類金属成分の他、シリコン(Si)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)がそれぞれ酸化物として存在している。無アルカリガラス基板2の組成は、特に限定されないが、例えば、重量%で、SiO:50〜80%、Al:10〜30%、B:3〜15%、MgO:15〜30%、CaO:10〜25%、SrO:0〜5%、BaO:0〜5%とすることが好ましい。 In addition to the alkaline earth metal component, silicon (Si), aluminum (Al), and boron (B) are present as oxides in the non-alkali glass. The composition of the non-alkali glass substrate 2 is not particularly limited, but for example, in% by weight, SiO 2 : 50 to 80%, Al 2 O 3 : 10 to 30%, B 2 O 3: 3 to 15%, MgO: It is preferably 15 to 30%, CaO: 10 to 25%, SrO: 0 to 5%, and BaO: 0 to 5%.

更に、無アルカリガラス基板2は、歪点(JIS R3103−02:2001に準拠して測定)が700℃近傍と高く、よって、ガラス・オン・シリコン基板が受ける熱処理の温度が最高でも700℃であることから、耐熱性にも優れている。無アルカリガラス基板2のサイズは、単結晶シリコン基板1と同じでよく、厚さはウェハサイズに対しハンドリング可能な厚さ、例えば、200μm〜単結晶シリコン基板1と同程度の厚さでよい。 Further, the non-alkali glass substrate 2 has a high strain point (measured in accordance with JIS R3103-02: 2001) of around 700 ° C., and therefore, the heat treatment temperature of the glass-on-silicon substrate is 700 ° C. at the maximum. Because of this, it also has excellent heat resistance. The size of the non-alkali glass substrate 2 may be the same as that of the single crystal silicon substrate 1, and the thickness may be a thickness that can be handled with respect to the wafer size, for example, 200 μm to the same thickness as the single crystal silicon substrate 1.

単結晶シリコン基板1の貼り合わせ面1s及び無アルカリガラス基板2の貼り合わせ面2sは、それぞれ鏡面研磨することが好ましい。貼り合わせ面の表面粗さ(Rms)は、0.5nm以下が好ましい。Rmsを0.5nm以下とすることで、両基板を貼り合わせて接合することができる。なお、Rmsは、JIS B 0601:2013に規定される二乗平均平方根粗さをいう。 It is preferable that the bonded surface 1s of the single crystal silicon substrate 1 and the bonded surface 2s of the non-alkali glass substrate 2 are mirror-polished, respectively. The surface roughness (Rms) of the bonded surface is preferably 0.5 nm or less. By setting Rms to 0.5 nm or less, both substrates can be bonded and joined. Rms refers to the root mean square roughness defined in JIS B 0601: 2013.

次に、図1の工程(a)、(b)に示すように、単結晶シリコン基板1の貼り合わせ面1s及び無アルカリガラス基板2の貼り合わせ面2sに、表面活性化処理3を施す。なお、表面活性化処理の前に、両基板の表面に付着した異物を除去するため、純水や薬液を用いて洗浄してもよい。表面活性化処理3としては、貼り合わせ面を活性化できるものであれば特に限定されないが、例えば、プラズマ活性化処理、イオンビーム照射処理、UVオゾン処理、オゾン水処理などが挙げられ、特に、プラズマ処理またはイオンビーム処理が好ましい。表面活性化処理3の雰囲気は、窒素やアルゴンなどの不活性ガス、又は酸素、それら単独または組み合わせて使用することができる。 Next, as shown in the steps (a) and (b) of FIG. 1, the surface activation treatment 3 is applied to the bonded surface 1s of the single crystal silicon substrate 1 and the bonded surface 2s of the non-alkali glass substrate 2. Before the surface activation treatment, in order to remove foreign substances adhering to the surfaces of both substrates, it may be washed with pure water or a chemical solution. The surface activation treatment 3 is not particularly limited as long as it can activate the bonded surface, and examples thereof include plasma activation treatment, ion beam irradiation treatment, UV ozone treatment, ozone water treatment, and the like. Plasma treatment or ion beam treatment is preferred. The atmosphere of the surface activation treatment 3 can be an inert gas such as nitrogen or argon, or oxygen, or they can be used alone or in combination.

そして、図1の工程(c)に示すように、表面活性化処理をした単結晶シリコン基板1の貼り合わせ面1sと無アルカリガラス基板2の貼り合わせ面2sとを貼り合わせることで、単結晶シリコン層1aと無アルカリガラス層2aとを備える接合体4aが得られる。貼り合わせ時の温度は、室温が好ましい。加熱して貼り合わせてもよいが、室温で貼り合わせした場合と大きな違いは生じない。 Then, as shown in the step (c) of FIG. 1, the single crystal is formed by bonding the bonded surface 1s of the surface-activated single crystal silicon substrate 1 and the bonded surface 2s of the non-alkali glass substrate 2. A bonded body 4a including a silicon layer 1a and a non-alkali glass layer 2a can be obtained. The temperature at the time of bonding is preferably room temperature. It may be bonded by heating, but it does not make a big difference from the case where it is bonded at room temperature.

接合体4aに熱処理を施すことで、接合強度を上げることができる。熱処理温度は100〜700℃が好ましく、150〜700℃がより好ましく、200〜700℃が更に好ましい。熱処理温度が100℃より低いと、結合強度が上がらず、その後、接合体4aの無アルカリガラス層2aを薄化する工程(e)で剥がれる恐れがある。所望の耐熱温度は700℃なので、熱処理温度はそれより高くする必要はない。熱処理は、温度を分けて2段階以上に分けて行ってもよく、例えば、100〜300℃の温度で処理し、その後、薄化する工程(e)を実施した後に、さらに高い温度の熱処理を実施してもよい。熱処理時間としては、温度にもある程度依存するが、例えば、1〜72時間が好ましい。 By heat-treating the joint body 4a, the joint strength can be increased. The heat treatment temperature is preferably 100 to 700 ° C, more preferably 150 to 700 ° C, and even more preferably 200 to 700 ° C. If the heat treatment temperature is lower than 100 ° C., the bond strength does not increase, and then the non-alkali glass layer 2a of the bonded body 4a may be peeled off in the step (e) of thinning. Since the desired heat resistant temperature is 700 ° C., the heat treatment temperature does not need to be higher than that. The heat treatment may be performed in two or more steps by dividing the temperature. For example, the heat treatment is performed at a temperature of 100 to 300 ° C., and then the thinning step (e) is performed, and then the heat treatment at a higher temperature is performed. It may be carried out. The heat treatment time depends on the temperature to some extent, but is preferably 1 to 72 hours, for example.

熱処理後、図1の工程(d)に示すように、接合体4aの無アルカリガラス層2aをエッジトリミングしてもよい。これは、接合体4aの無アルカリガラス層2aを薄化していくと、エッジチッピングが発生しやすくなることから、これを防ぐためである。エッジトリミングは、無アルカリガラス基板2の外周端から、好ましくは5mmまでの部分について、より好ましくは2mmまでの部分について、無アルカリガラスを除去する。エッジトリミングは、研削や研磨など既知の機械的手段を用いて行うことができる。エッジトリミングは、後述する薄化する工程(e)の前に限定されず、薄化中または薄化後のいずれのタイミングで実施しても良いが、薄化後ではチッピングが発生している場合もあるため、薄化前または薄化中に実施することが好ましい。 After the heat treatment, as shown in step (d) of FIG. 1, the non-alkali glass layer 2a of the bonded body 4a may be edge trimmed. This is to prevent edge chipping from occurring as the non-alkali glass layer 2a of the bonded body 4a is thinned. The edge trimming removes the non-alkali glass from the outer peripheral edge of the non-alkali glass substrate 2 to a portion preferably up to 5 mm, more preferably a portion up to 2 mm. Edge trimming can be performed using known mechanical means such as grinding and polishing. Edge trimming is not limited to before the thinning step (e) described later, and may be performed at any timing during or after thinning, but when chipping occurs after thinning. Therefore, it is preferable to carry out before or during thinning.

そして、図1の工程(e)に示すように、エッジトリミングされた接合体4bの無アルカリガラス層2bの厚さを薄化する。無アルカリガラス層2bの厚さは、ガラス・オン・シリコン基板のよるため特に限定されないが、例えば、30〜100μmの厚さまで薄化することが好ましい。薄化する手段としては、研削、研磨などの機械的手段や、液相・気相エッチングなどの化学的手段といった既知の手段を、単独または組み合わせて行ってもよい。 Then, as shown in the step (e) of FIG. 1, the thickness of the non-alkali glass layer 2b of the edge-trimmed bonded body 4b is reduced. The thickness of the non-alkali glass layer 2b is not particularly limited because it depends on the glass-on-silicon substrate, but it is preferably thinned to a thickness of, for example, 30 to 100 μm. As the means for thinning, known means such as mechanical means such as grinding and polishing and chemical means such as liquid phase / vapor phase etching may be used alone or in combination.

このようにして得られた接合体4c(すなわち、ガラス・オン・シリコン基板)は、接合界面でのボイドの発生が抑えられ、700℃の耐熱性があり、且つ反りが小さいという特徴を有する。反りは、例えば、6〜8インチサイズのウェハで、100μm以下であることが好ましい。反りが100μm以下であれば、ガラス・オン・シリコン基板を問題なく搬送することができる。そして、このガラス・オン・シリコン基板4cの無アルカリガラス層2cの表面にシリコン層を設けることで、反りが小さく、耐熱性があり、絶縁層が厚いSOI構造を形成することが可能である。
表面活性化接合
The bonded body 4c (that is, a glass-on-silicon substrate) thus obtained has the characteristics that the generation of voids at the bonding interface is suppressed, the heat resistance is 700 ° C., and the warpage is small. The warpage is preferably 100 μm or less on a wafer having a size of 6 to 8 inches, for example. If the warp is 100 μm or less, the glass-on-silicon substrate can be conveyed without any problem. By providing the silicon layer on the surface of the non-alkali glass layer 2c of the glass-on-silicon substrate 4c, it is possible to form an SOI structure having small warpage, heat resistance, and a thick insulating layer.
Surface activated junction

以下に実施例および比較例を挙げて本発明に係る複合基板の製造方法について更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the method for producing a composite substrate according to the present invention will be further described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

[実施例1]
単結晶シリコン基板として、外径8インチ、厚さ725μmのウェハを用いた。無アルカリガラス基板として、AGC社製の商品名SWAN310を用い、外径および厚さを単結晶シリコン基板と同じサイズとした。単結晶シリコン基板と無アルカリガラス基板の25〜250℃における線膨張係数は、それぞれ3.5ppm/℃と3.4ppm/℃であり、よって、その差は、0.1ppm/℃であった。両基板の貼り合わせ面をそれぞれ鏡面研磨した。貼り合わせ面の表面粗さRmsは0.2nmであった。
[Example 1]
As the single crystal silicon substrate, a wafer having an outer diameter of 8 inches and a thickness of 725 μm was used. AGC's trade name SWAN310 was used as the non-alkali glass substrate, and the outer diameter and thickness were the same as those of the single crystal silicon substrate. The linear expansion coefficients of the single crystal silicon substrate and the non-alkali glass substrate at 25 to 250 ° C. were 3.5 ppm / ° C. and 3.4 ppm / ° C., respectively, and the difference was 0.1 ppm / ° C. The bonded surfaces of both substrates were mirror-polished. The surface roughness Rms of the bonded surface was 0.2 nm.

そして、単結晶シリコン基板に対し、SC−1洗浄液(NHOH+H+HO)に浸漬させ、パーティクル除去および親水化処理を行った。無アルカリガラス基板に対しては、純水超音波洗浄してパーティクル除去を行った。その後、単結晶シリコン基板の貼り合わせ面と、無アルカリガラス基板の貼り合わせ面に、Ar雰囲気下で、ガスクラスターイオンビーム(アルバック社製)を備えたチャンバー内でイオンビーム照射を行い、表面活性化処理を実施した。 Then, the single crystal silicon substrate was immersed in an SC-1 cleaning solution (NH 4 OH + H 2 O 2 + H 2 O) to remove particles and hydrophilize the substrate. The non-alkali glass substrate was ultrasonically cleaned with pure water to remove particles. After that, the bonding surface of the single crystal silicon substrate and the bonding surface of the non-alkali glass substrate are irradiated with an ion beam in a chamber equipped with a gas cluster ion beam (manufactured by ULVAC) under an Ar atmosphere to activate the surface. The conversion process was carried out.

次に、表面活性化処理した単結晶シリコン基板と無アルカリガラス基板の貼り合わせ面を、貼り合わせ装置を用いて室温下で貼り合わせた。貼り合わせた基板を、150℃で8時間、熱処理して接合体を得た。接合体の単結晶シリコン層と無アルカリガラス層との接合界面にブレードを挿入し、剥がれが生じるか否かを確認したところ、接合面の剥がれは生じず、十分に接合強度があることを確認した。 Next, the bonded surfaces of the surface-activated single crystal silicon substrate and the non-alkali glass substrate were bonded at room temperature using a bonding device. The bonded substrates were heat-treated at 150 ° C. for 8 hours to obtain a bonded body. When a blade was inserted into the bonding interface between the single crystal silicon layer and the non-alkali glass layer of the bonded body and it was confirmed whether or not peeling occurred, it was confirmed that the bonding surface did not peel and the bonding strength was sufficient. did.

このように得た接合体の無アルカリガラス層に対し、外周端から2mmの部分を東精エンジニアリング社製の面取り機にてエッジトリミングした。 With respect to the alkali-free glass layer of the bonded body thus obtained, a portion 2 mm from the outer peripheral edge was edge-trimmed with a chamfering machine manufactured by Tosei Engineering Corp.

更に、接合体の無アルカリガラス層を薄くするため、東京精密社製のグラインダーを用いて研削加工をし、無アルカリガラス層が厚さ35μmとなるまで薄化した。その後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)により表面を鏡面化し、無アルカリガラス層の最終的な厚さを30μmとし、ガラス・オン・シリコン基板を得た。 Further, in order to thin the alkali-free glass layer of the bonded body, grinding was performed using a grinder manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd., and the alkali-free glass layer was thinned to a thickness of 35 μm. Then, the surface was mirror-surfaced by CMP (Chemical Mechanical Polishing) to make the final thickness of the non-alkali glass layer 30 μm, and a glass-on-silicon substrate was obtained.

このようにして作製したガラス・オン・シリコン基板に対し、大気下700℃、2時間の熱処理をしたところ、ウェハの割れは生じず、700℃の耐熱性があることを確認した。また、接合界面にボイドの発生などは見られなかった。また、ウェハの反りは、熱処理前後で変わらず30μmであり、搬送面で問題ないレベルの反りであることを確認した。 When the glass-on-silicon substrate thus produced was heat-treated at 700 ° C. for 2 hours in the atmosphere, it was confirmed that the wafer did not crack and had a heat resistance of 700 ° C. In addition, no voids were observed at the bonding interface. Further, it was confirmed that the warp of the wafer was 30 μm, which was unchanged before and after the heat treatment, and was at a level where there was no problem on the transport surface.

[実施例2]
無アルカリガラス層の最終的な厚さを100μmとした点を除いて、実施例1と同様の手順にて、ガラス・オン・シリコン基板を作製した。作製した基板を、大気下700℃、2時間の熱処理を実施したところ、ウェハに割れは生じず、700℃の耐熱性があることを確認した。また、ウェハの反りは、熱処理前後で変わらず40μmであり、搬送面で問題ないレベルの反りであることを確認した。
[Example 2]
A glass-on-silicon substrate was prepared in the same procedure as in Example 1 except that the final thickness of the non-alkali glass layer was 100 μm. When the produced substrate was heat-treated at 700 ° C. for 2 hours in the atmosphere, it was confirmed that the wafer did not crack and had a heat resistance of 700 ° C. Further, it was confirmed that the warp of the wafer was 40 μm, which was unchanged before and after the heat treatment, and was at a level where there was no problem on the transport surface.

[比較例1]
無アルカリガラス基板として、Corning社製のEAGLE−XGを使用した点を除いて、実施例1と同様の手順にてガラス・オン・シリコン基板を作製しようとした。なお、この無アルカリガラス基板の25〜250℃における線膨張係数は、3.1ppm/℃であり、よって、単結晶シリコン基板との差は、0.4ppm/℃であった。この無アルカリガラス基板は、単結晶シリコン基板と問題なく貼り合わせができたが、150℃、8時間の熱処理を実施したところ、接合界面でボイドが発生した。さらに、300℃、8時間の熱処理を実施すると、ボイドの数が増加し、SWAN310の使用時とは異なる挙動であった。
[Comparative Example 1]
An attempt was made to produce a glass-on-silicon substrate by the same procedure as in Example 1 except that EAGLE-XG manufactured by Corning Inc. was used as the non-alkali glass substrate. The coefficient of linear expansion of this non-alkali glass substrate at 25 to 250 ° C. was 3.1 ppm / ° C., and the difference from the single crystal silicon substrate was 0.4 ppm / ° C. This non-alkali glass substrate could be bonded to the single crystal silicon substrate without any problem, but when heat treatment was performed at 150 ° C. for 8 hours, voids were generated at the bonding interface. Further, when the heat treatment was performed at 300 ° C. for 8 hours, the number of voids increased, and the behavior was different from that when SWAN310 was used.

[比較例2]
無アルカリガラス基板として、Corning社製のEAGLE−XGを使用した点と、結晶シリコン基板として、100nmの熱酸化膜を設けた単結晶シリコン基板を用いた点を除いて、実施例1と同様の手順にてガラス・オン・シリコン基板を作製した。この組み合わせでは、貼り合わせ後の熱処理でボイドの発生は見られなかった。また、実施例1と同様のエッジトリミンク、研削・研磨を問題なく行うことができ、厚さ30μmの無アルカリガラス層を備えたガラス・オン・シリコン基板を作製することができた。熱処理によって700℃の耐熱性があることが確認でき、また、ウェハの反りも、熱処理前後で変わらず30μmと良好な値であった。
[Comparative Example 2]
Same as in Example 1 except that EAGLE-XG manufactured by Corning Inc. was used as the non-alkali glass substrate and a single crystal silicon substrate provided with a 100 nm thermal oxide film was used as the crystalline silicon substrate. A glass-on-silicon substrate was prepared by the procedure. In this combination, no voids were observed in the heat treatment after bonding. Further, the same edge trimming, grinding and polishing as in Example 1 could be performed without any problem, and a glass-on-silicon substrate provided with a non-alkali glass layer having a thickness of 30 μm could be produced. It was confirmed that the wafer had a heat resistance of 700 ° C. by the heat treatment, and the warpage of the wafer was a good value of 30 μm, which was unchanged before and after the heat treatment.

比較例2の結果から、単結晶シリコン基板の貼り合わせ面に熱酸化膜を設ければ、いずれの無アルカリガラスも使用することが可能であるが、熱酸化膜を設けない、すなわち熱酸化プロセスを行う等のコストがかからない単結晶シリコン基板を用いると、実施例1および比較例1に示すように大きな差が見られた。それが何に起因するか調べたところ、表1に示すように、無アルカリガラス基板中に含まれるアルカリ土類金属成分の割合に違いがあることがわかった。 From the results of Comparative Example 2, any non-alkali glass can be used if a thermal oxide film is provided on the bonded surface of the single crystal silicon substrate, but no thermal oxide film is provided, that is, a thermal oxidation process. As shown in Example 1 and Comparative Example 1, a large difference was observed when a single crystal silicon substrate was used, which does not require a cost such as performing the above. As a result of investigating what caused it, it was found that there was a difference in the ratio of alkaline earth metal components contained in the non-alkali glass substrate, as shown in Table 1.

表1に示すように、特に、CaOおよびMgOの濃度に大きな違いが見られた。アルカリ土類金属成分中のMgの割合が、酸化物換算で、10重量%以上の無アルカリガラスを用いることで、貼り合わせる単結晶シリコン基板に熱酸化膜を設けなくても、表面活性化接合においてボイドの発生を抑制できることがわかった。すなわち、MgOの割合が高い無アルカリガラス基板を用いることで、熱酸化プロセスを行うことなく低コストで、反りが小さいガラス・オン・シリコン基板を製造することが可能である。 As shown in Table 1, in particular, there was a large difference in the concentrations of CaO and MgO. By using non-alkali glass in which the proportion of Mg in the alkaline earth metal component is 10% by weight or more in terms of oxide, surface activation bonding is performed without providing a thermal oxide film on the single crystal silicon substrate to be bonded. It was found that the generation of voids can be suppressed. That is, by using a non-alkali glass substrate having a high proportion of MgO, it is possible to manufacture a glass-on-silicon substrate having a small warpage at low cost without performing a thermal oxidation process.

1 単結晶シリコン基板
2 無アルカリガラス基板
3 表面活性化処理
4 接合体(ガラス・オン・シリコン基板)
1 Single crystal silicon substrate 2 Non-alkali glass substrate 3 Surface activation treatment 4 Bonded body (glass on silicon substrate)

Claims (6)

単結晶シリコン層と無アルカリガラス層とが表面活性化接合されてなるガラス・オン・シリコン基板であって、前記単結晶シリコン層と前記無アルカリガラス層との25〜250℃における線膨張係数差が±0.2ppm/℃以内であり、前記無アルカリガラス層に含まれる全アルカリ土類金属成分中のマグネシウムの割合が酸化物換算で10重量%以上であるガラス・オン・シリコン基板。 A glass-on-silicon substrate in which a single crystal silicon layer and a non-alkali glass layer are surface-activated and bonded, and the difference in linear expansion coefficient between the single crystal silicon layer and the non-alkali glass layer at 25 to 250 ° C. Is within ± 0.2 ppm / ° C., and the ratio of magnesium in the total alkaline earth metal component contained in the non-alkali glass layer is 10% by weight or more in terms of oxide, which is a glass-on-silicon substrate. 前記無アルカリガラス層の厚さが30〜100μmである請求項1記載のガラス・オン・シリコン基板。 The glass-on-silicon substrate according to claim 1, wherein the non-alkali glass layer has a thickness of 30 to 100 μm. シリコン基板とガラス基板とが接合したガラス・オン・シリコン基板の製造方法であって、
単結晶シリコン基板と、前記単結晶シリコン基板との25〜250℃における線膨張係数差が±0.2ppm/℃以内である無アルカリガラス基板とを準備する工程であって、前記無アルカリガラス基板が、前記無アルカリガラス基板に含まれる全アルカリ土類金属成分中のマグネシウムの割合が酸化物換算で10重量%以上である工程と、
前記単結晶シリコン基板の張り合わせ面および前記無アルカリガラス基板の張り合わせ面の少なくとも一方の面に表面活性化処理を行う工程と、
前記表面活性化処理を行った後、前記単結晶シリコン基板の張り合わせ面と前記無アルカリガラス基板の張り合わせ面とを向かい合わせて、前記単結晶シリコン基板と前記無アルカリガラス基板を貼り合わせる工程と
を含むガラス・オン・シリコン基板の製造方法。
A method for manufacturing a glass-on-silicon substrate in which a silicon substrate and a glass substrate are bonded.
This is a step of preparing a single crystal silicon substrate and a non-alkali glass substrate having a linear expansion coefficient difference of ± 0.2 ppm / ° C or less at 25 to 250 ° C. from the single crystal silicon substrate. However, in the step where the ratio of magnesium in the total alkaline earth metal component contained in the non-alkali glass substrate is 10% by weight or more in terms of oxide.
A step of performing a surface activation treatment on at least one surface of the bonded surface of the single crystal silicon substrate and the bonded surface of the non-alkali glass substrate, and
After performing the surface activation treatment, the step of bonding the single crystal silicon substrate and the non-alkali glass substrate by facing the bonded surface of the single crystal silicon substrate and the bonded surface of the non-alkali glass substrate is performed. Manufacturing method of glass-on-silicon substrate including.
前記貼り合わせる工程を行う前の前記単結晶シリコン基板の表面におけるシリコン酸化膜の厚さがゼロまたは1nm以下である請求項3記載のガラス・オン・シリコン基板の製造方法。 The method for manufacturing a glass-on-silicon substrate according to claim 3, wherein the thickness of the silicon oxide film on the surface of the single crystal silicon substrate before the bonding step is zero or 1 nm or less. 前記貼り合わせる工程を行った後に、前記単結晶シリコン基板と前記無アルカリガラス基板とが貼り合わされたガラス・オン・シリコン基板を、100℃〜700℃で熱処理する工程を更に含む請求項3または4記載のガラス・オン・シリコン基板の製造方法。 Claim 3 or 4 further includes a step of heat-treating a glass-on-silicon substrate in which the single crystal silicon substrate and the non-alkali glass substrate are bonded at 100 ° C. to 700 ° C. after performing the bonding step. The method for manufacturing a glass-on-silicon substrate according to the description. 前記熱処理する工程を行った後に、前記ガラス・オン・シリコン基板における前記無アルカリガラス基板の厚さを30〜100μmに薄化する工程を更に含む請求項5記載のガラス・オン・シリコン基板の製造方法。 The production of the glass-on-silicon substrate according to claim 5, further comprising a step of reducing the thickness of the non-alkali glass substrate in the glass-on-silicon substrate to 30 to 100 μm after performing the heat treatment step. Method.
JP2019151978A 2019-08-22 2019-08-22 Glass-on-silicon substrate and its manufacturing method Active JP7082097B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019151978A JP7082097B2 (en) 2019-08-22 2019-08-22 Glass-on-silicon substrate and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019151978A JP7082097B2 (en) 2019-08-22 2019-08-22 Glass-on-silicon substrate and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021034510A true JP2021034510A (en) 2021-03-01
JP7082097B2 JP7082097B2 (en) 2022-06-07

Family

ID=74676110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019151978A Active JP7082097B2 (en) 2019-08-22 2019-08-22 Glass-on-silicon substrate and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7082097B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007201502A (en) * 2007-04-20 2007-08-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and fabricating method thereof
JP2008205217A (en) * 2007-02-20 2008-09-04 Covalent Materials Corp Method of manufacturing semiconductor substrate
JP2009194370A (en) * 2008-01-16 2009-08-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Laser treatment equipment and semiconductor substrate preparing method
JP2018188336A (en) * 2017-05-08 2018-11-29 Agc株式会社 Laminate glass, laminate substrate and method for producing laminate substrate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008205217A (en) * 2007-02-20 2008-09-04 Covalent Materials Corp Method of manufacturing semiconductor substrate
JP2007201502A (en) * 2007-04-20 2007-08-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and fabricating method thereof
JP2009194370A (en) * 2008-01-16 2009-08-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Laser treatment equipment and semiconductor substrate preparing method
JP2018188336A (en) * 2017-05-08 2018-11-29 Agc株式会社 Laminate glass, laminate substrate and method for producing laminate substrate

Also Published As

Publication number Publication date
JP7082097B2 (en) 2022-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101575917B1 (en) Method for manufacturing silicon thin film transfer insulating wafer
JP3900741B2 (en) Manufacturing method of SOI wafer
JP5433567B2 (en) Manufacturing method of SOI substrate
KR101335713B1 (en) Process for producing laminated substrate and laminated substrate
JP2008510315A (en) Strained semiconductor structure on insulator and method for making strained semiconductor structure on insulator
JP2006210898A (en) Process for producing soi wafer, and soi wafer
JP5536465B2 (en) Manufacturing method of bonded wafer by high temperature bonding method
JP2006210899A (en) Process for producing soi wafer, and soi wafer
TWI430339B (en) Method for the preparation of a multi-layered crystalline structure
US8183133B2 (en) Method for producing semiconductor substrate
KR20080086899A (en) Process for producing soi wafer and soi wafer
JP2008263084A (en) Manufacturing method of thermally decomposable boron nitride compound substrate
EP2953153B1 (en) Production method of soi wafer, and soi wafer
JP2003224247A (en) Soi wafer and its manufacturing method
JP4624812B2 (en) Manufacturing method of SOI wafer
JP2017005201A (en) Soi wafer production method
US10600677B2 (en) Method for manufacturing bonded SOI wafer
EP2804202B1 (en) Method for manufacturing a thermally oxidized heterogeneous composite substrate
JP2009283922A (en) Method for manufacturing semiconductor substrate
CN113193109A (en) Preparation method of composite film and composite film
JP7082097B2 (en) Glass-on-silicon substrate and its manufacturing method
JP2009528673A (en) Germanium structure on glass and glass ceramic
WO2016059748A1 (en) Method for manufacturing bonded wafer
JP5531642B2 (en) Manufacturing method of bonded wafer
JP5358159B2 (en) Manufacturing method of substrate having semiconductor thin film layer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210624

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220426

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220502

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220526

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7082097

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150