JP2023172358A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】接合層を介して接合された複数の基板を有する半導体装置において、接合層を構成する金属膜による特性への影響を抑制する。
【解決手段】半導体装置１０は、半導体素子を有する第１の基板２０と、第１の基板に接合され、第１の基板よりも熱伝導率が高い材料からなる第２の基板３０と、第１の基板と第２の基板との間に設けられた接合層４０と、を含む。接合層は、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方の側に設けられた酸化膜４１と、酸化膜に接して設けられた酸素及びアルミニウムを含む金属膜４２と、を含む。金属膜における酸素含有率が、金属膜の厚さ方向に沿って漸次変化しており、酸化膜に近い程、酸素含有率が高い。
【選択図】図１
【解決手段】半導体装置１０は、半導体素子を有する第１の基板２０と、第１の基板に接合され、第１の基板よりも熱伝導率が高い材料からなる第２の基板３０と、第１の基板と第２の基板との間に設けられた接合層４０と、を含む。接合層は、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方の側に設けられた酸化膜４１と、酸化膜に接して設けられた酸素及びアルミニウムを含む金属膜４２と、を含む。金属膜における酸素含有率が、金属膜の厚さ方向に沿って漸次変化しており、酸化膜に近い程、酸素含有率が高い。
【選択図】図１
Description
開示の技術は半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
原子拡散接合方法に関する技術として、以下の技術が知られている。この方法は、２つの基体それぞれの平滑面に高密度の微結晶連続薄膜を形成し、微結晶連続薄膜同士が接触するように２つの基体を重ね合わせることにより、微結晶連続薄膜の接合界面及び結晶粒界に原子拡散を生じさせて２つの基体を接合するというものである。
原子拡散接合法（ＡＤＢ：atomic diffusion bonding）は、２つの基体の各々の表面に微結晶金属膜を形成し、金属膜同士を接触させることで、接合界面に原子拡散（原子再配列）を生じさせて、２つの基体を接合する手法である。原子拡散接合法によれば、接合層が薄い金属膜によって構成されるので、接合界面における熱抵抗を極めて小さくすることが可能である。したがって、原子拡散接合法は、例えば半導体デバイスとヒートスプレッダとの接合に好適に用いることができる。しかしながら、接合層として機能する金属膜が導電性を有している場合、金属膜と半導体デバイスの配線とが容量結合を形成し、半導体デバイスの特性に影響を与えるおそれがある。
開示の技術は、接合層を介して接合された複数の基板を有する半導体装置において、接合層を構成する金属膜による特性への影響を抑制することを目的とする。
開示の技術に係る半導体装置は、半導体素子を有する第１の基板と、前記第１の基板に接合され、前記第１の基板よりも熱伝導率が高い材料からなる第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた接合層と、を含む。前記接合層は、前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方の側に設けられた酸化膜と、前記酸化膜に接して設けられた酸素及びアルミニウムを含む金属膜と、を含む。前記金属膜における酸素含有率が、前記金属膜の厚さ方向に沿って漸次変化しており、前記酸化膜に近い程、酸素含有率が高い。
開示の技術によれば、接合層を介して接合された複数の基板を有する半導体装置において、接合層を構成する金属膜による特性への影響を抑制することが可能となる。
以下、開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与し、重複する説明は省略する。
図１は、開示の技術の実施形態に係る半導体装置１０の構成の一例を示す断面図である。半導体装置１０は、半導体素子２１を有する第１の基板２０と、ヒートスプレッダとして機能する第２の基板３０とが接合された構成を有する。第１の基板２０と第２の基板３０との間には接合層４０が設けられている。接合層４０は、第１の酸化膜４１Ａ、金属膜４２及び第２の酸化膜４１Ｂを含む。第１の酸化膜４１Ａは、第１の基板２０に接しており、第２の酸化膜４１Ｂは第２の基板３０に接している。金属膜４２は、第１の酸化膜４１Ａと第２の酸化膜４１Ｂとの間に設けられている。
半導体素子２１は、特に限定されないが、典型的には発熱量が比較的多いパワー半導体である。半導体素子２１は、例えば、ＧａＮ－ＨＥＭＴであってもよい。第１の基板２０は、半導体素子２１を形成するために用いられる基板である。第１の基板２０の材料として、例えばＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＯ又はＡｌ２Ｏ３（サファイア）を用いることが可能である。
第２の基板３０は、第１の基板２０よりも熱伝導率が高い材料によって構成されている。第２の基板３０として、多結晶ダイヤモンドを用いることが可能である。多結晶ダイヤモンドは、熱伝導率が非常に高く、単結晶ダイヤモンドよりも安価であることから、大面積化が可能である。しかしながら、多結晶ダイヤモンドは研磨による平坦化が極めて難しい難研磨材料である。第２の基板３０として、多結晶ダイヤモンドを用いた場合、図１に示すように、第２の基板３０の接合面３１は微細な凹凸を有し得る。なお、第２の基板３０の材料として、単結晶ダイヤモンド及びグラファイト等の炭素系材料、又はＣｕ若しくはＡｇを含む合金材料を用いることも可能である。
第１の基板２０と第２の基板３０とは、金属膜４２を接合層４０として用いた原子拡散接合法によって接合される。原子拡散接合法においては、２つの基板の接合面を、表面粗さの算術平均Ｒａが１ｎｍ以下になるように平坦化することが好ましい。第２の基板３０が難研磨材料である等の理由により、第２の基板３０の接合面３１の平坦化が困難である場合、金属膜４２は、接合面３１の凹凸を埋めるために必要な厚さ（例えば１０ｎｍ～１００ｎｍ）を有することが好ましい。これにより、接合層４０に空隙が発生することを抑制できる。
本実施形態において、金属膜４２は酸素とアルミニウム（Ａｌ）を含む。金属膜４２は酸化アルミニウムを含んでいてもよい。アルミニウム（Ａｌ）は硬度が比較的低く、荷重によって変形しやすいため、金属膜４２がアルミニウム（Ａｌ）を含むことで、第２の基板３０の接合面３１の凹凸を埋めることが容易となる。金属膜４２に含まれる酸素は、第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂから供給される。すなわち、第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂの構成元素である酸素の一部が、金属膜４２内に拡散されることで、金属膜４２内に酸素が導入される。
図２は、金属膜４２内における酸素含有率の分布の一例を示す図である。図２に示すように、金属膜４２内における酸素含有率は、金属膜４２の厚さ方向に沿って漸次変化しており、酸化膜に近い程、酸素含有率が高い。第１の酸化膜４１Ａと第２の酸化膜４１Ｂの間に金属膜４２が設けられた本実施形態の構成によれば、第１の酸化膜４１Ａとの界面及び第２の酸化膜４１Ｂとの界面における酸素含有率が最も高くなり、厚さ方向中心部における酸素含有率が最も低くなる。金属膜４２が酸素を含むことで、金属膜４２の抵抗率を高めることができる。
第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂは、金属膜４２への酸素の供給源として機能する。第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂは、例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２であってもよい。第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂの厚さは、数ｎｍ～数十ｎｍであり、例えば１０ｎｍ程度あってもよい。
以下に半導体装置１０の製造方法について図３Ａ～図３Ｆを参照しつつ説明する。初めに、半導体素子２１が形成された第１の基板２０を用意する（図３Ａ）。第１の基板２０として、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＯ又はＡｌ２Ｏ３（サファイア）を用いることができる。半導体素子２１は、例えば、ＧａＮ-ＨＥＭＴであってもよい。
次に、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polisher）技術を用いて第１の基板２０の接合面２２（裏面）を研磨することにより、表面粗さの算術平均Ｒａが１ｎｍ以下になるように接合面２２を平坦化する。なお、接合層４０としてアルミニウム（Ａｌ）を用いる場合には、Ｒａは１ｎｍよりも大きくても構わない。続いて、平坦化された第１の基板２０の接合面２２に、厚さ１０ｎｍ程度の第１の酸化膜４１Ａを形成する（図３Ｂ）。第１の酸化膜４１Ａは、例えばＡｌ２Ｏ３であってもよい。Ａｌ２Ｏ３の成膜には、例えば、ＡＬＤ（Atomic layer deposition）又はスパッタを用いることが可能である。なお、第１の酸化膜４１Ａは、ＳｉＯ２であってもよい。ＳｉＯ２の成膜には、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を用いることが可能である。
次に、第２の基板３０を用意する（図３Ｃ）。第２の基板３０として、多結晶ダイヤモンドを用いることが可能である。多結晶ダイヤモンドは研磨による平坦化が極めて難しい難研磨材料である。第２の基板３０として、多結晶ダイヤモンドを用いた場合、図３Ｃに示すように、第２の基板３０の接合面３１は微細な凹凸を有し得る。なお、第２の基板３０の材料として、単結晶ダイヤモンド及びグラファイト等の炭素系材料、又はＣｕ若しくはＡｇを含む合金材料を用いることも可能である。
次に、第２の基板３０の接合面３１に厚さ１０ｎｍ程度の第２の酸化膜４１Ｂを形成する（図３Ｄ）。第２の酸化膜４１Ｂは、例えばＡｌ２Ｏ３であってもよい。Ａｌ２Ｏ３の成膜には、例えば、ＡＬＤ又はスパッタを用いることが可能である。なお、第２の酸化膜４１Ｂは、ＳｉＯ２であってもよい。ＳｉＯ２の成膜には、例えば、ＣＶＤを用いることが可能である。
次に、第１の基板２０及び第２の基板３０をそれぞれ、接合装置（図示せず）の真空チャンバー内に収容する。その後、真空チャンバー内において、第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂの表面にそれぞれアルミニウム（Ａｌ）を堆積させて、第１の基板２０及び第２の基板３０上にそれぞれ金属膜４２を形成する（図３Ｅ）。アルミニウム（Ａｌ）の成膜には、例えば、スパッタを用いることが可能である。金属膜４２は、第２の基板３０の接合面３１の凹凸を埋めるために必要な厚さを有していることが好ましい。例えば、第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂの表面にそれぞれ形成される金属膜４２の厚さの合計は、５０ｎｍ程度であってもよい。
次に、真空チャンバー内において、第１の基板２０側の金属膜４２と第２の基板３０側の金属膜４２とを接触させた状態で、第１の基板２０と第２の基板３０とを互いに押し付ける押圧力を加える（図３Ｆ）。これにより、接合界面に原子拡散（原子再配列）が生じ、第１の基板２０と第２の基板３０とが接合される。また、第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂの構成元素である酸素の一部が、金属膜４２内に拡散されることで、金属膜４２内に酸素が導入される。これにより金属膜４２の抵抗率が高くなる。金属膜４２の酸素含有率は、第１の酸化膜４１Ａとの界面及び第２の酸化膜４１Ｂとの界面において最も高くなり、厚さ方向中心部において最も低くなる。
第１の基板２０と第２の基板３０とを接合する工程において、又は第１の基板２０と第２の基板３０とを接合する工程の後に、半導体素子２１の特性に影響を与えない温度（例えば２００℃程度）で熱処理を行ってもよい。これにより、金属膜４２内への酸素の拡散が促進される。なお、金属膜４２内への酸素の拡散は、常温においても生じることから、熱処理は省略することが可能である。さらに必要に応じて第２の基板３０の裏面にパッケージ基板（図示せず）を接着してもよい。パッケージ基板の材料として、例えばＣｕ、ＣｕＭｏ又はＣｕＷを用いることが可能である。
以上のように、開示の技術の実施形態に係る半導体装置１０は、半導体素子２１を有する第１の基板２０と、第１の基板２０に接合され、第１の基板２０よりも熱伝導率が高い材料からなる第２の基板３０と、第１の基板２０と第２の基板３０との間に設けられた接合層４０と、を含む。接合層４０は、第１の基板２０側に設けられた第１の酸化膜４１Ａと、第２の基板３０側に設けられた第２の酸化膜４１Ｂと、第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂの間に設けられた、酸素及びアルミニウム（Ａｌ）を含む金属膜４２と、を含む。金属膜４２における酸素含有率が、金属膜４２の厚さ方向に沿って漸次変化しており、第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂに近い程、酸素含有率が高い。
ここで、金属膜４２の抵抗率が低い場合、例えば、半導体素子２１内の配線と金属膜４２とが容量結合を形成し、半導体素子２１の特性に影響を与えるおそれがある。本実施形態に係る半導体装置１０によれば、第１の酸化膜４１Ａ及び第２の酸化膜４１Ｂの構成元素である酸素の一部が、金属膜４２内に拡散されることで、金属膜４２内に酸素が導入される。これにより、金属膜４２の抵抗率を高くすることができ、容量結合の形成を抑制することができる。すなわち、本実施形態に係る半導体装置１０によれば、接合層４０を構成する金属膜４２による特性への影響を抑制することが可能となる。
また、本実施形態に係る半導体装置１０によれば、金属膜４２の両側に酸化膜を有するので、金属膜４２の片側にのみ酸化膜を有する場合と比較して、金属膜４２内への酸素の導入を促進させることができる。
また、金属膜４２は、第２の基板３０の接合面３１における凹凸を埋めるために必要な厚さを有する。これにより、第２の基板３０が多結晶ダイヤモンド等の難研磨材料であっても、接合層４０における空隙の発生を抑制しつつ、第１の基板２０との接合を原子拡散接合法によって行うことが可能である。これにより、接合界面における熱抵抗を極めて小さくことができる。
［第２の実施形態］
図４は、開示の技術の第２の実施形態に係る半導体装置１０Ａの構成の一例を示す断面図である。第２の実施形態に係る半導体装置１０Ａは、第１の基板２０及び第２の基板３０のうち、第１の基板２０の側にのみ酸化膜４１が設けられている点が、上記した第１の実施形態に係る半導体装置１０と異なる。
図４は、開示の技術の第２の実施形態に係る半導体装置１０Ａの構成の一例を示す断面図である。第２の実施形態に係る半導体装置１０Ａは、第１の基板２０及び第２の基板３０のうち、第１の基板２０の側にのみ酸化膜４１が設けられている点が、上記した第１の実施形態に係る半導体装置１０と異なる。
図５は、半導体装置１０Ａの金属膜４２内における酸素含有率の分布の一例を示す図である。図５に示すように、金属膜４２内における酸素含有率は、金属膜４２の厚さ方向に沿って漸次変化しており、酸化膜に近い程、酸素含有率が高い。第１の基板２０及び第２の基板３０のうち、第１の基板２０の側にのみ酸化膜４１が設けられた本実施形態の構成によれば、酸化膜４１との界面及における酸素含有率が最も高くなり、第２の基板３０との界面における酸素含有率が最も低くなる。
本実施形態に係る半導体装置１０Ａによれば、第１の実施形態に係る半導体装置１０と同様、金属膜４２が酸素を含むことで、金属膜４２の抵抗率を高めることができ、金属膜４２による特性への影響を抑制することが可能となる。
［第３の実施形態］
図６は、開示の技術の第３の実施形態に係る半導体装置１０Ｂの構成の一例を示す断面図である。第３の実施形態に係る半導体装置１０Ｂは、第１の基板２０及び第２の基板３０のうち、第２の基板３０の側にのみ酸化膜４１が設けられている点が、上記した第１の実施形態に係る半導体装置１０と異なる。
図６は、開示の技術の第３の実施形態に係る半導体装置１０Ｂの構成の一例を示す断面図である。第３の実施形態に係る半導体装置１０Ｂは、第１の基板２０及び第２の基板３０のうち、第２の基板３０の側にのみ酸化膜４１が設けられている点が、上記した第１の実施形態に係る半導体装置１０と異なる。
図７は、半導体装置１０Ｂの金属膜４２内における酸素含有率の分布の一例を示す図である。図７に示すように、金属膜４２内における酸素含有率は、金属膜４２の厚さ方向に沿って漸次変化しており、酸化膜に近い程、酸素含有率が高い。第１の基板２０及び第２の基板３０のうち、第２の基板３０の側にのみ酸化膜４１が設けられた本実施形態の構成によれば、酸化膜４１との界面及における酸素含有率が最も高くなり、第１の基板２０との界面における酸素含有率が最も低くなる。
本実施形態に係る半導体装置１０Ｂによれば、第１の実施形態に係る半導体装置１０と同様、金属膜４２が酸素を含むことで、金属膜４２の抵抗率を高めることができ、金属膜４２による特性への影響を抑制することが可能となる。
以上の第１乃至第３の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
半導体素子を有する第１の基板と、
前記第１の基板に接合され、前記第１の基板よりも熱伝導率が高い材料からなる第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた接合層と、
を含み、
前記接合層は、
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方の側に設けられた酸化膜と、
前記酸化膜に接して設けられた酸素及びアルミニウムを含む金属膜と、
を含み
前記金属膜における酸素含有率が、前記金属膜の厚さ方向に沿って漸次変化しており、前記酸化膜に近い程、酸素含有率が高い
半導体装置。
半導体素子を有する第１の基板と、
前記第１の基板に接合され、前記第１の基板よりも熱伝導率が高い材料からなる第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた接合層と、
を含み、
前記接合層は、
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方の側に設けられた酸化膜と、
前記酸化膜に接して設けられた酸素及びアルミニウムを含む金属膜と、
を含み
前記金属膜における酸素含有率が、前記金属膜の厚さ方向に沿って漸次変化しており、前記酸化膜に近い程、酸素含有率が高い
半導体装置。
（付記２）
前記酸化膜は、前記第１の基板に接して設けられた第１の酸化膜と、前記第２の基板に接して設けられた第２の酸化膜とを含み、
前記金属膜は、前記第１の酸化膜と前記第２の酸化膜との間に設けられている
付記１に記載の半導体装置。
前記酸化膜は、前記第１の基板に接して設けられた第１の酸化膜と、前記第２の基板に接して設けられた第２の酸化膜とを含み、
前記金属膜は、前記第１の酸化膜と前記第２の酸化膜との間に設けられている
付記１に記載の半導体装置。
（付記３）
前記酸化膜は、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２である
付記１又は付記２に記載の半導体装置。
前記酸化膜は、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２である
付記１又は付記２に記載の半導体装置。
（付記４）
前記第２の基板の材料は、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドである
付記１から付記３のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２の基板の材料は、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドである
付記１から付記３のいずれか１つに記載の半導体装置。
（付記５）
前記金属膜は、前記第２の基板の接合面における凹凸を埋めるために必要な厚さを有する
付記１から付記４のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記金属膜は、前記第２の基板の接合面における凹凸を埋めるために必要な厚さを有する
付記１から付記４のいずれか１つに記載の半導体装置。
（付記６）
前記第２の基板の接合面における表面粗さの算術平均Ｒａが１ｎｍよりも大きい
付記１から付記５のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２の基板の接合面における表面粗さの算術平均Ｒａが１ｎｍよりも大きい
付記１から付記５のいずれか１つに記載の半導体装置。
（付記７）
半導体素子を有する第１の基板及び前記第１の基板よりも熱伝導率が高い材料からなる第２の基板を用意する工程と、
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方の接合面に酸化膜を形成する工程と、
前記第１の基板及び前記第２の基板のそれぞれの接合面に、アルミニウムを含む金属膜を形成する工程と、
前記第１の基板側の前記金属膜と前記第２の基板側の前記金属膜とを接触させた状態で、第１の基板と第２の基板とを互いに押し付ける押圧力を加えて、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
半導体素子を有する第１の基板及び前記第１の基板よりも熱伝導率が高い材料からなる第２の基板を用意する工程と、
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方の接合面に酸化膜を形成する工程と、
前記第１の基板及び前記第２の基板のそれぞれの接合面に、アルミニウムを含む金属膜を形成する工程と、
前記第１の基板側の前記金属膜と前記第２の基板側の前記金属膜とを接触させた状態で、第１の基板と第２の基板とを互いに押し付ける押圧力を加えて、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
（付記８）
前記酸化膜に含まれる酸素を前記金属膜に拡散させる
付記７に記載の製造方法。
前記酸化膜に含まれる酸素を前記金属膜に拡散させる
付記７に記載の製造方法。
（付記９）
前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程において、又は前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程の後に熱処理を行う
付記７又は付記８に記載の製造方法。
前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程において、又は前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程の後に熱処理を行う
付記７又は付記８に記載の製造方法。
（付記１０）
前記酸化膜を形成する工程は、前記第１の基板に接する第１の酸化膜を形成する工程と、前記第２の基板に接する第２の酸化膜を形成する工程とを含み、
前記第１の酸化膜及び前記第２の酸化膜の表面にそれぞれ前記金属膜を形成する
付記７から付記９のいずれか１つに記載の製造方法。
前記酸化膜を形成する工程は、前記第１の基板に接する第１の酸化膜を形成する工程と、前記第２の基板に接する第２の酸化膜を形成する工程とを含み、
前記第１の酸化膜及び前記第２の酸化膜の表面にそれぞれ前記金属膜を形成する
付記７から付記９のいずれか１つに記載の製造方法。
（付記１１）
前記酸化膜は、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２である
付記７から付記１０のいずれか１つに記載の製造方法。
前記酸化膜は、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２である
付記７から付記１０のいずれか１つに記載の製造方法。
（付記１２）
前記第２の基板の材料は、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドである
付記７から付記１１のいずれか１つに記載の製造方法。
前記第２の基板の材料は、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドである
付記７から付記１１のいずれか１つに記載の製造方法。
（付記１３）
前記金属膜は、前記第２の基板の接合面における凹凸を埋めるために必要な厚さを有する
付記７から付記１２のいずれか１つに記載の製造方法。
前記金属膜は、前記第２の基板の接合面における凹凸を埋めるために必要な厚さを有する
付記７から付記１２のいずれか１つに記載の製造方法。
（付記１４）
前記第２の基板の接合面における表面粗さの算術平均Ｒａが１ｎｍよりも大きい
付記７から付記１３のいずれか１つに記載の製造方法。
前記第２の基板の接合面における表面粗さの算術平均Ｒａが１ｎｍよりも大きい
付記７から付記１３のいずれか１つに記載の製造方法。
１０、１０Ａ、１０Ｂ 半導体装置
２０ 第１の基板
２１ 半導体素子
３０ 第２の基板
３１ 接合面
４０ 接合層
４１ 酸化膜
４１Ａ 第１の酸化膜
４１Ｂ 第２の酸化膜
４２ 金属膜
２０ 第１の基板
２１ 半導体素子
３０ 第２の基板
３１ 接合面
４０ 接合層
４１ 酸化膜
４１Ａ 第１の酸化膜
４１Ｂ 第２の酸化膜
４２ 金属膜
Claims (9)
- 半導体素子を有する第１の基板と、
前記第１の基板に接合され、前記第１の基板よりも熱伝導率が高い材料からなる第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた接合層と、
を含み、
前記接合層は、
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方の側に設けられた酸化膜と、
前記酸化膜に接して設けられた酸素及びアルミニウムを含む金属膜と、
を含み
前記金属膜における酸素含有率が、前記金属膜の厚さ方向に沿って漸次変化しており、前記酸化膜に近い程、酸素含有率が高い
半導体装置。 - 前記酸化膜は、前記第１の基板に接して設けられた第１の酸化膜と、前記第２の基板に接して設けられた第２の酸化膜とを含み、
前記金属膜は、前記第１の酸化膜と前記第２の酸化膜との間に設けられている
請求項１に記載の半導体装置。 - 前記酸化膜は、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２である
請求項１に記載の半導体装置。 - 前記第２の基板の材料は、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドである
請求項１に記載の半導体装置。 - 前記金属膜は、前記第２の基板の接合面における凹凸を埋めるために必要な厚さを有する
請求項１に記載の半導体装置。 - 半導体素子を有する第１の基板及び前記第１の基板よりも熱伝導率が高い材料からなる第２の基板を用意する工程と、
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方の接合面に酸化膜を形成する工程と、
前記第１の基板及び前記第２の基板のそれぞれの接合面に、アルミニウムを含む金属膜を形成する工程と、
前記第１の基板側の前記金属膜と前記第２の基板側の前記金属膜とを接触させた状態で、第１の基板と第２の基板とを互いに押し付ける押圧力を加えて、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 - 前記酸化膜に含まれる酸素を前記金属膜に拡散させる
請求項６に記載の製造方法。 - 前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程において、又は前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程の後に熱処理を行う
請求項７に記載の製造方法。 - 前記酸化膜を形成する工程は、前記第１の基板に接する第１の酸化膜を形成する工程と、前記第２の基板に接する第２の酸化膜を形成する工程とを含み、
前記第１の酸化膜及び前記第２の酸化膜の表面にそれぞれ前記金属膜を形成する
請求項６に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022084094A JP2023172358A (ja) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022084094A JP2023172358A (ja) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023172358A true JP2023172358A (ja) | 2023-12-06 |
Family
ID=89029404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022084094A Pending JP2023172358A (ja) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023172358A (ja) |
-
2022
- 2022-05-23 JP JP2022084094A patent/JP2023172358A/ja active Pending
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