JP2022020710A - 基板を表面処理するための方法及び装置 - Google Patents
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
他の問題は、貼り合わせるべき表面/接触面の表面粗さである。特に、互いに貼り合わせるべき基板表面から、公知の方法で酸化物及び不純物を除去する際に、頻繁に比較的高い粗さが生じる。この粗さは、顕微鏡的な尺度で、貼り合わせプロセスの間の両方の表面の完全な接触を妨げ、これが効果的な貼り合わせ強度に不利に作用する。この両方の基板表面は、主にそれ自体が接触する表面極大位置で実際に貼り合わせられる。従って、特に良好な清浄化とできる限り理想的な表面の作製との間に対立が生じる。
・ 銅-銅
・ アルミニウム-アルミニウム
・ タングステン-タングステン
・ シリコン-シリコン
・ 酸化ケイ素-酸化ケイ素
・ 酸化物除去
・ 表面平滑化
・ 非晶質化
を同時に実施することができる。これとは別の本発明の実施形態の場合に、酸化物除去は同じ装置内で行われない。この場合、特に、両方の装置間で基板を輸送する際に基板表面の新たな酸化が起こらないことが保証されなければならない。
・ 金属、特に
Cu、Ag、Au、Al、Fe、Ni、Co、Pt、W、Cr、Pb、Ti、Te、Sn、Zn
・ 合金
・ 半導体(相応するドーパントを含む)、特に
元素半導体、特に
・ Si、Ge、Se、Te、B、□-Sn
化合物半導体、特に
・ GaAs、GaN、InP、InxGa1-xN、InSb、InAs、GaSb、AlN、InN、GaP、BeTe、ZnO、CuInGaSe2、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、Hg(1-x)Cd(x)Te、BeSe、HgS、AlxGa1-xAs、GaS、GaSe、GaTe、InS、InSe、InTe、CuInSe2、CuInS2、CuInGaS2、SiC、SiGe
有機半導体、特に
・ フラバントロン、ペリノン、Alq3、ペリノン、テトラセン、キナクリドン、ペンタセン、フタロシアニン、ポリチオフェン、PTCDA、MePTCDI、アクリドン、インダントロン。
- GaN-Cu、
- GaAs-SiO2
- Cu-Al。
非晶質化とは、結晶中での原子の明確に定義された配列とは反対に、原子の不規則な配列であると解釈される。この原子は、単一原子の単一成分系の原子、多原子の単一成分系の原子、単一原子の多成分系の原子又は多原子の多成分系の原子であってよい。成分とは、一つの相の、独立して変化可能な物質的な構成要素であると解釈される。非晶質相は、特に短距離秩序及び/又は長距離秩序を示さない。本発明により形成された非晶質層の少なくとも部分的に非晶質の組織とは、少なくとも非晶質相と結晶質相とからなる相の混合形であると解釈される。非晶質相と全体積との間の体積比率は、非晶質化度と言われる。本発明の場合に、非晶質化度は、特に10%より高く、好ましくは25%より高く、更に好ましくは50%より高く、特に好ましくは75%より高く、最も好ましくは99%より高い。
r=f/F
・ 単原子ガス、特に
・ Ar、He、Ne、Kr、
・ 分子ガス、特に
・ H2、N2、CO、CO2、
・ ガス混合物、特に
・ フォーミングガスFG(アルゴン+水素)及び/又は
・ フォーミングガスRRG(水素+アルゴン)及び/又は
・ フォーミングガスNFG(アルゴン+窒素)及び/又は
・ 水素及び/又は
使用されるガス混合物は、特に次の組成を示す。
電流密度(単位時間及び単位面積当たりの粒子、特にイオンの数)は、特に0.1mA/cm2~1000mA/cm2、好ましくは1.0mA/cm2~500mA/cm2、更に好ましくは50mA/cm2~100mA/cm2、特に好ましくは70mA/cm2~80mA/cm2、最も好ましくは75mA/cm2に選択される。
貼り合わせは、特に別個の貼り合わせチャンバ内で行われ、この場合、貼り合わせチャンバは、好ましくはクラスター装置内に組み込まれて非晶質化するプロセスチャンバに接続されていて、更に好ましくは、真空引きを継続的に維持しながらプロセスチャンバから貼り合わせチャンバに移送可能である。
・ 非晶質層の厚み、
・ 粗さ
・ 不利な影響を及ぼす組み込まれたイオンの数及び
・ 貼り合わせ力
により影響を受ける。
粗さの効果も同様のこととして解釈することができる。粗さが大きくなればそれだけ、基板表面の近接もより困難となり、かつキャビティを充填しかつそれにより接触面積を最大化するために、非晶質の基板表面の原子はより多くのエネルギーを消費しなければならない。
特に非晶質化プロセスとは別個の熱処理は、特にボンダ中での貼り合わせの間及び/又は貼り合わせの後に又は極端な(特にクラスター内に組み込まれた)熱処理モジュール内での貼り合わせの後に行われる。熱処理モジュールは、ホットプレート、加熱塔、炉、特に連続炉又は他の種類の熱発生装置であってよい。
1o,1o′ 基板表面
1r,1r′ 裏面
2,2′,2″ 非晶質層
2o,2o′ 表面
2e 極大位置
2m 極小位置
3 キャビティ
4 イオン源
5 イオンビーム
d,d′,d″ 厚み
α 入射角
Claims (10)
- 基板(1,1′)の少なくともほぼ結晶質の基板表面(1o,1o′)を、前記基板表面(1o,1o′)の非晶質化により、貼り合わせのために前記基板表面(1o,1o′)に非晶質層(2,2′,2″)を前記非晶質層(2,2′,2″)の厚みd>0nmで形成することにより、表面処理する方法。
- 前記非晶質化を、前記非晶質層(2,2′,2″)の厚みd<100nm、特にd<50nm、好ましくはd<10nm、更に好ましくはd<5nm、更に好ましくはd<2nmまで行う、
請求項1に記載の方法。 - 前記非晶質化を、前記基板表面(1o,1o′)の算術平均粗さが低下するように、特に10nm未満、好ましくは8nm未満、更に好ましくは6nm未満、更に好ましくは4nm未満、更に好ましくは2nm未満の算術平均粗さに低下するように実施する、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記非晶質化を、粒子、特にイオンを用いた前記基板表面(1o,1o′)との粒子衝突により、特に前記粒子の加速により引き起こす、
請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記粒子の運動エネルギーを、1eV~1000keV、好ましくは1eV~100keV、更に好ましくは1eV~10keV、更に好ましくは1eV~200eVに調節する、
請求項4に記載の方法。 - 前記粒子の電流密度を、0.1mA/cm2~1000mA/cm2、好ましくは1.0mA/cm2~500mA/cm2、更に好ましくは50mA/cm2~100mA/cm2、特に好ましくは70mA/cm2~80mA/cm2、最も好ましくは75mA/cm2に調節する、
請求項4又は5に記載の方法。 - 前記非晶質化をプロセスチャンバ内で実施し、前記プロセスチャンバを非晶質化の前に真空引きする、特に、1bar未満、好ましくは10-3bar未満、より好ましくは10-5bar未満、更により好ましくは10-7bar未満、更に特に10-8barの圧力に真空引きする、
請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。 - 請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法により処理された第1の基板(1)を、特に請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法により処理された第2の基板(1′)と貼り合わせる方法。
- 前記貼り合わせの間及び/又は前記貼り合わせの後に熱処理を実施する、
請求項8に記載の方法。 - - 基板(1)を収容するためのプロセスチャンバと、
- 前記基板表面(1o)に、非晶質層(2,2′,2″)を、前記非晶質層(2,2′,2″)の厚みd>0nmで形成させながら、前記基板表面(1o)を非晶質化する手段とを備えた、
基板(1)の基板表面(1o)を表面処理する装置。
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