JP4198375B2 - セレン化反応を利用する基板ボンディング法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
一般に本発明は、セレン化反応によって形成される化合物結合層、化合物ボンディング層に関する。化合物結合層は２つ以上の基板を互いに接着する。より詳細には本発明は、セレン化反応によって形成され、活性基板又は活性下地の結合表面上に形成されたセレン及びインジウム又はセレン−テルル及びインジウムからなる第１の多重積層体と、ベース基板の実装表面上に形成されたセレン及びインジウム又はセレン−テルル及びインジウムからなる第２の多重積層体とを含む多結晶化合物結合層又は非晶質化合物結合層に関する。結果として得られる化合物結合層は、圧力をかけることなく、活性基板とベース基板とを相互に接着又はボンディングして基板間の結合をもたらし、活性基板及びベース基板を破壊することなく互いに分離することができるように溶解可能である。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロエレクトロニクス技術において、相補形金属酸化膜半導体（CMOS）回路を効率的に製造するために、又は微小電気機械システム（MEMS）のような微細加工された構造を製造するために、１つのウェーハと別のウェーハとを結合するためにウェーハボンディングを利用することが公知である。従来のウェーハボンディングプロセスは、シリサイド化、シリコンオンインシュレータ（SOI）ウェーハ結合の場合のような酸化及び金属ホットプレスを含む。
【０００３】
図１ａ〜図１ｃは、従来のシリサイド化ウェーハボンディングプロセス100を示す。図１ａでは、ウェーハＢに結合されるウェーハＡが、その表面上に金属Ｍを付着される。代替的には、金属Ｍは、ウェーハＢの表面上に付着される。金属Ｍとしてタングステン（Ｗ）のような金属を、ウェーハ（Ａ、Ｂ）としてシリコン（Si）ウェーハを利用することができる。次に図１ｂでは、ウェーハ（Ａ、Ｂ）は互いに強制的に接触状態にされ、シリサイド化反応を引き起こすために圧力Ｐ及び熱Ｈが加えられる。金属Ｍと接触しているウェーハ（Ａ、Ｂ）の表面は境界面ｉを画定する。典型的には、熱、すなわち温度Ｈは、約300℃〜約450℃の範囲内にある。最後に図１ｃでは、金属Ｍがウェーハ（Ａ、Ｂ）と反応し、境界面ｉを越えて、ウェーハ（Ａ、Ｂ）の材料内に拡散し、金属シリサイドＭ＋Ｗを形成するように、シリサイド化反応が完了するまで進められる。たとえばその金属がタングステンであり、ウェーハ（Ａ、Ｂ）がシリコンである場合には、金属シリサイドＭ＋ＷはＷSiである。
【０００４】
図２ａ〜図２ｃは、従来の酸化ウェーハボンディングプロセス200を示す。図２ａでは、ウェーハＢに結合されるウェーハＡが、その表面上に誘電体材料Ｄを付着される。代替的には、誘電体材料Ｄは、ウェーハＢの表面上に付着される。典型的には、誘電体材料Ｄは酸化シリコン（SiＯ2）であり、ウェーハ（Ａ、Ｂ）はシリコン（Si）ウェーハである。次に図２ｂでは、ウェーハ（Ａ、Ｂ）が互いに強制的に接触状態にされ、ウェーハＡのウェーハＢへのボンディングを達成するために圧力Ｐ及び熱Ｈが加えられる。誘電体材料Ｄと接触しているウェーハ（Ａ、Ｂ）の表面は、境界面ｉを画定する。酸化ウェーハボンディングプロセス200の場合、熱、すなわち温度Ｈは、約700℃〜約900℃の範囲内とすることができる。最後に図２ｃでは、ボンディングが完了するが、誘電体材料Ｄは境界面ｉを越えて拡散されていない。
【０００５】
図３ａ〜図３ｃは、従来の金属ホットプレスウェーハボンディングプロセス300を示す。図３ａでは、互いに結合されるウェーハＡ及びウェーハＢが、その表面上に軟質金属Ｓを付着される。たとえば、軟質金属Ｓとして金（Au）を、ウェーハ（Ａ、Ｂ）としてシリコン（Si）ウェーハを利用することができる。次に図３ｂでは、ウェーハ（Ａ、Ｂ）が互いに強制的に接触状態にされ、ウェーハＡとウェーハＢとのボンディングを達成するために圧力Ｐ及び熱Ｈが加えられる。軟質金属Ｓと接触しているウェーハ（Ａ、Ｂ）の表面は、境界面ｉを画定する。熱、すなわち温度Ｈは、約400℃〜約500℃の範囲内とすることができる。最後に図３ｃでは、ボンディングが完了するが、軟質金属Ｓは境界面ｉを越えて拡散されていない。
【０００６】
従来のウェーハボンディングプロセスにはいくつかの欠点がある。第１に、CMOS回路又はMEMS構造のような温度に対して敏感な他の部品の場合、従来のウェーハボンディングプロセスによって必要とされる高い温度（すなわち熱Ｈ）によって、CMOS回路又はMEMS構造が損傷を受けることがある。たとえば従来のウェーハボンディングプロセスは、500℃を超える温度を必要とすることがある。約500℃以上の温度に暴露される際に、CMOS集積回路は損傷を受ける可能性がある。さらに、従来のウェーハボンディングプロセスの高い温度に近い温度に耐えることはできないが、それでもウェーハボンディング技術から利益を得ることになる未だに確認されていない応用形態が存在する可能性もある。さらに熱は、酸化シリコン（SiＯ2）のようないくつかのボンディング材料を付着する際にも必要とされる。熱に敏感な応用形態の中には、低温で付着することができるボンディング材料を必要とするものもある。
【０００７】
第２に、ウェーハを互いに強制的に接触状態にするために利用される高い圧力（すなわち圧力Ｐ）が、ウェーハ、あるいは結果として形成されるウェーハ結合の破壊、歪み、変形又は損傷を結果もたらすことがある。
【０００８】
第３に、一旦、ウェーハが互いに結合されたならば、破壊することなく、結合されたウェーハを互いに分離することはできない。それゆえ、可逆的ではないウェーハ結合、すなわち破壊することなく分離することができないウェーハ結合は、ウェーハを分離し、回収することを望む状況を不可能にする。
【０００９】
第４に、従来のウェーハボンディングプロセスは、単一の基板（すなわちウェーハＢ）上に２枚以上の基板（すなわち２枚以上のウェーハＡ）を結合するように修正することができない。応用形態の中には、単一の基板上に幾つかの基板を結合することが望まれることがある。
【００１０】
第５に、従来のウェーハボンディングプロセスは、結合されるウェーハ又は基板が、同じ材料又は類似の材料から形成されることを要求する場合が多い。たとえば、いくつかの従来のウェーハボンディングプロセスでは、ウェーハ（Ａ、Ｂ）がシリコン（Si）から形成されなければならない。したがってウェーハ用の材料を選択する際の自由度が制限され、従来のウェーハボンディングプロセスは、ウェーハとして種々の材料を必要とする応用形態には対応できない。
【００１１】
最後に、いくつかの従来のウェーハボンディングプロセスでは結果的に、ボンディング材料がウェーハと化学的に反応し、ウェーハ内に拡散する。応用形態によっては、ウェーハとボンディング材料との間の拡散又は界面反応を避けることが望ましい場合がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、結合されるウェーハ上に存在する回路又は他の構造体への損傷が回避され、非常に低い温度にしか耐えることができない応用形態でもウェーハボンディングが可能になるように、従来のウェーハボンディングプロセスより著しく低い温度で実施することができるボンディングプロセスを提供することである。本発明の別の目的は、低い温度で付着させることができるボンディング材料を提供することである。また、本発明の別の目的は、互いにウェーハを結合するために、圧力を加える必要がないウェーハボンディングプロセスを提供することである。本発明の別の目的は、結合されたウェーハを、破壊することなく互いに切り離すことが可能なウェーハボンディング材料を提供することである。また本発明の別の目的は、ウェーハと反応することもなく、ウェーハに拡散することもないボンディング材料を提供することである。さらに、本発明の別の目的は、単一の基板に２つ以上の基板を実装し、結合することを可能とするウェーハボンディングプロセスを提供することである。最後に、本発明の目的は、異なる種類の基板を互いに結合することができるウェーハボンディングプロセスを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の要件は、本発明の基板ボンディングプロセスによって満たされる。ボンディングに高い温度を必要とする高温の問題は、従来のウェーハボンディングプロセスよりも著しく低い温度しか必要としないセレン化反応を利用することにより解決される。高温でボンディング材料を付着することに関する問題も、本発明のためのボンディング材料を選択することによって解決される。それらの材料は、室温を含む低い温度範囲で付着させることができる。本発明の基板ボンディングプロセスは、基板を高圧力下で互いに強制的に接触状態にすることを必要とせず、それによって高圧下でウェーハを結合することに関連する上記の問題が解決される。さらに本発明のボンディング材料によって、基板を傷つけることなくボンディング材料を溶解する選択的なエッチング用腐食液又はエッチング剤に、その結合された基板、すなわち結合基板を暴露することにより、結合基板を破壊することなく互いから切り離すことが可能となる。したがって本発明によれば、予め結合されている基板であっても、回収、再加工又は再利用できるようになる。また、本発明の基板ボンディングプロセスは、１つ又は複数の基板を１つのベース基板に結合することにも対応し、それによって別々の基板に１つの基板しか結合できない従来のウェーハボンディングプロセスの制限を克服する。本発明の基板ボンディングプロセスの別の利点は、そのボンディング材料によって、異なる種類の基板が互いに結合可能であるということである。したがって基板材料の選択において自由度が欠けているという問題は、本発明によって解決される。最後に、本発明のボンディング材料は、結合される基板と化学的に反応することもなく、基板内に拡散することもない。
【００１４】
概して本発明は、セレン化反応を利用して結合基板を形成し、少なくとも１つの活性基板をベース基板に接着結合する化合物結合層を形成する方法において具現される。化合物結合層は、セレン、又はセレン及びテルルを含む第１の材料と、インジウム、ガリウム、アンチモン及びアルミニウムを含む第２の材料とが交互に積層された交互層を含む。第１の材料及び第２の材料は、活性基板の結合表面上及びベース基板の実装表面上に低温で付着される。交互層を付着された後、基板に大きな圧力を加えることを必要とすることなく、基板が互いに接触状態にされる。その後基板は、焼鈍、アニールされて、化合物結合層が形成される。
【００１５】
本発明の一実施形態では、焼鈍ステップが、約200℃〜約300℃の範囲の温度で活性基板とベース基板とを加熱するステップを含む。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、第１の層がセレン及びテルルを含み、焼鈍ステップが、約150℃〜約300℃の範囲の温度で活性基板とベース基板を加熱するステップを含む。
【００１７】
本発明のさらに別の実施形態では、第１の材料と第２の材料からなる交互層が、約0.0℃〜50.0℃の範囲の温度で付着される。
【００１８】
本発明の一実施形態では、活性基板及びベース基板がもはや互いに結合しないように、化合物結合層を溶解する選択的エッチング剤に結合基板を暴露することにより、結合基板を破壊することなく分離することができる。
【００１９】
本発明の別の実施形態では、第１の材料及び第２の材料は基本的な化合物又は単純な化合物を含み、焼鈍することによって、この基本的な化合物は、活性基板をベース基板に接着結合する多結晶化合物境界層を形成する。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、第１の材料及び第２の材料が非晶質化合物を含み、焼鈍することによって、この非晶質化合物は、活性基板をベース基板に接着結合する非晶質化合物境界層を形成する。
【００２１】
本発明のさらに別の実施形態では、第１の非晶質層が活性基板の結合表面上に付着され、第２の非晶質層がベース基板の実装表面上に付着され、活性基板及びベース基板が焼鈍されて、活性基板をベース基板に接着結合する非晶質化合物境界層が形成される。
【００２２】
本発明の一実施形態では、複数の活性基板が、化合物結合層によって互いに結合され、多結晶又は非晶質から形成することができる別々の化合物結合層によってベース基板に結合される活性基板の三次元積層体が形成される。
【００２３】
本発明の他の実施形態では、活性基板及びベース基板を、同じ材料、異なる材料、半導体ウェーハを含む半導体材料、金属材料及び誘電体材料を含む材料から形成することができる。
【００２４】
本発明の他の態様及び利点は、本発明の原理を例示として示され、添付の図面とともに取り上げられる以下に記載の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に記載される詳細な説明及びいくつかの図面では、同様の構成要素が同様の参照番号で識別される。
【００２６】
例示を目的とする図に示されるように、本発明は結合された基板、すなわち結合基板及び、結合基板を製造する方法及び、結合基板を破壊することなく分離する方法において具現される。結合基板は、結合表面を有する少なくとも１つの活性基板と、実装表面を有するベース基板と、活性基板をベース基板に接着結合する結合表面及び実装表面と接続する化合物結合層を含む。活性基板及びベース基板は、以下に記載されるように、化合物結合層を溶解することにより破壊することなく互いから分離することができる。化合物結合層は、非晶質又は多結晶構造を有する。
【００２７】
結合基板を製造する方法は、活性基板の結合表面上に第１の材料及び第２の材料からなる交互層を付着することにより、第１の多重積層体を形成するステップと、ベース基板の実装表面上に第１の材料及び第２の材料からなる交互層を付着することにより、第２の多重積層体を形成するステップとを含む。第１及び第２の多重積層体は、その後互いに接触させられる。活性基板及びベース基板は、これらの基板を焼鈍することにより互いに結合され、活性基板をベース基板に接着結合する化合物結合層が形成される。第１及び第２の材料には、結果として生成される化合物結合層が多結晶化合物結合層となるように、基本的な化合物を利用することができる。代替的には、第１及び第２の材料には、結果として生成される化合物結合層が非晶質化合物結合層となるように、非晶質化合物を用いることができる（非晶質化合物結合層は、長い範囲の配列又は規則性を持たない層である）。
【００２８】
結合基板を破壊することなく分離する方法は、活性基板又はベース基板に衝撃又は損傷を与えることなく、化合物結合層を選択的に溶解するエッチング剤で、化合物結合層を犠牲的にエッチングするステップを含む。このエッチングは、活性基板及びベース基板がもはや互いに接続しなくなるまで続けられる。
【００２９】
図４ａには、少なくとも１つの活性基板Ａ及びベース基板Ｂを含む結合基板を製造する方法が示され、この方法は、活性基板Ａの結合表面12上に第１の多重積層体15を形成するステップと、ベース基板Ｂの実装表面14上に第２の多重積層体17を形成するステップとを含む。第１の多重積層体15は、結合表面12上に第１の材料11と第２の材料13からなる交互層を付着することにより形成される。同様に、第２の多重積層体17は、実装表面14上に第１の材料11と第２の材料13とからなる交互層を付着することにより形成される。
【００３０】
結合表面12及び実装表面14は、滑らかな鏡状に仕上げられた実質上平坦な表面であることが好ましい。活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、結合表面12及び実装表面14が実質上平坦であり、滑らかな鏡状に仕上げられるように予め製造される。代替的には、結合表面12及び実装表面14は、研削及び研磨のようなプロセスによって平坦化される。たとえば化学的機械研磨（CMP）を利用して、結合表面12及び実装表面14を平坦化することができる。
【００３１】
第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17の第１の材料11には、限定はしないが、以下の表１に記載する材料が含まれる。
【００３２】
【表１】
【００３３】
第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17の第２の材料13には、限定はしないが、以下の表２に記載する材料が含まれる。
【００３４】
【表２】
【００３５】
第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を、スパッタリングによって、又は物理蒸着法（PVD、すなわち電子ビーム蒸着）によって付着することができる。第１の材料11及び第２の材料13が、基本的な化合物（すなわち多結晶化合物結合層を形成するための）である場合には、PVDが好ましい付着技術である。一方、第１の材料11及び第２の材料13が、非晶質化合物（すなわち非晶質化合物結合層を形成するための）である場合には、スパッタリングが好ましい付着技術である。スパッタリング又はPVDを利用することの１つの利点は、より低い範囲の温度において付着を実施することができることにある。
【００３６】
図４ａは結合表面12と接触する第１の材料11と、実装表面14と接触する第２の材料13とを示すが、第１の材料11と第２の材料13からなる交互層が付着される順序は入れ替えることができる。すなわち結合表面12及び実装表面14は、その上に、第１の材料11の層又は第２の材料13の層を付着され得る。したがって、第１の材料11と第２の材料13からなる交互層が付着される順序、及び交互層の数には大きな自由度がある。たとえば、図４ａでは、第１の材料11と第２の材料13からなる２つの層より構成される交互層が、結合表面12及び実装表面14それぞれの上に付着される。一方図４ｂでは、結合表面12上の第１の多重積層体15は３層からなり、実装表面14上の第２の多重積層体17は４層からなる。
【００３７】
その自由度はさらに図４ｂに示されており、第１の多重積層体15は交互層（11、13、11）を含み、第２の多重積層体17は交互層（11、13、11、13）を含む。図４ｂでは、結合表面12及び実装表面14はいずれも、その上に、第１の材料11からなる層が付着されている。対照的に、図４ａでは、結合表面12の上には第１の材料11からなる層が付着され、実装表面14の上には第２の材料13からなる層が付着されている。
【００３８】
第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は、約0.0℃〜約50.0℃の温度範囲を含む広範な低い温度範囲内で付着される。たとえば、第１の多層積層体15及び第２の多重積層体17は、室温（約25℃）で付着することができる。低い温度での付着の１つの利点は、高い温度による影響を受けやすいか、又は高温によって損傷を受けることがある構成要素を、本発明の基板結合方法によって処理可能であるということである。対照的に、これらの構成要素は、上記のような従来のウェーハボンディング方法の高温によって処理することはできないであろう。上記の温度より高い温度を利用して、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を付着することはできるが、それを行う必要はない。
【００３９】
第１の材料11及び第２の材料13を、第１の多重積層体及び第２の多重積層体の中で異なる厚みで形成することができる。すなわち、第１の材料11及び第２の材料13は同じ厚みとすることもでき、また異なる厚みとすることもできる。第１の材料11及び第２の材料13は、約50オングストローム〜約2000オングストローム（すなわち約0.005μm〜約0.20μm）の範囲内の厚みとすることが好ましい。
【００４０】
図４ｂでは、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17が付着された後に、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は破線矢印Ｃによって示されるように、互いに接触させられる。したがって、図５では、第１の多重積層体15内の第１の材料11からなる最も外側の層は、第２の多重積層体17の第２の材料13からなる最も外側の層と接触し、活性基板Ａとベース基板Ｂとの間の接触面、境界面Ｉ（破線によって示される）を画定する。
【００４１】
本発明の結合基板を製造する方法の別の利点は、活性基板Ａとベース基板Ｂに実質上圧力をかけることなく、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を互いに接触させることができることにある。結果として、基板が互いに強制的に係合されず、高い圧力下で互いの接触状態が維持されないので、基板を歪ませ、破損し、破壊し又は応力を加えることに関する問題は排除される。半導体ウェーハのような半導体材料を取り扱い、位置決めするためのマイクロエレクトロニクスの製造において一般に用いられる装置を使用して、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を互いに接触させ、活性基板Ａのうちの１つ又は複数の基板とベース基板Ｂとを位置合わせすることができる。活性基板Ａのうちの１つ又は複数の基板の質量と、それぞれの第１の多重積層体15の質量を組み合わせた質量に起因して、活性基板Ａによって、ある圧力がベース基板Ｂに作用する。しかしながらその圧力は、従来のウェーハボンディングプロセスによって必要とされる高い圧力と比較してわずかである。
【００４２】
図６では、活性基板Ａ及びベース基板Ｂが、不活性雰囲気内で基板（Ａ、Ｂ）を焼鈍することにより互いに結合され、第１の材料11及び第２の材料13からなる交互層間のセレン化反応から化合物結合層19が形成される。セレン化反応の結果として、化合物結合層19は、活性基板Ａとベース基板Ｂとを互いに接着結合し、結合基板10が形成される。
【００４３】
第１の材料11がセレン（Se）であり、第２の材料13がインジウム（In）である場合には、化合物結合層19は、限定はしないが、InSe及びIn5Se6のような化合物を含むインジウム−セレン（InXSeY）化合物結合層である。
【００４４】
基板（Ａ、Ｂ）の焼鈍は、約200℃〜約300℃の温度で基板（Ａ、Ｂ）を加熱することにより実施される。不活性雰囲気には、たとえば窒素ガス（Ｎ2）を利用することができる。
【００４５】
第１の材料11及び第２の材料13として基本的な化合物を利用する結果、多結晶化合物結合層19が生成される。たとえば第１の材料11に対して単体のセレン（Se）が使用され、第２の材料13のために単体のインジウム（In）が使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン（InXSeY）多結晶化合物結合層が生成される（図６の参照番号19を参照）。
【００４６】
対照的に、第１の材料11及び第２の材料13として非晶質化合物を利用する結果、非晶質化合物結合層19が生成される。たとえば第１の材料11に対して非晶質セレン（Se）が使用され、第２の材料13に対して非晶質インジウム（In）が使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン（InXSeY）非晶質化合物結合層が生成される（図６の参照番号19を参照）。
【００４７】
本発明の一実施形態では、テルル（Te）が、第１の材料（11）のセレン（Se）に加えられ、セレン−テルル（SeTe）層が形成される。テルル（Te）は、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17のいずれか一方又は両方の第１の材料11のセレン（Se）に加えることができる。したがって第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は、結合表面12及び実装表面14上に、セレン−テルル（SeTe）と第２の材料13からなる交互層を付着することにより形成される。第２の材料13として、たとえばインジウム（In）を使用することができる。第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は、約0.0℃〜約50.0℃の温度範囲を含むある範囲内の温度で付着させることができる。たとえば第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は、室温（約25.0℃）で付着させることができる。
【００４８】
セレン−テルル（SeTe）層及び第２の材料13は、第１の多重積層体及び第２の多重積層体の中で種々の厚みとすることができる。すなわち、第１の材料11のセレン−テルル層及び第２の材料13は同じ厚みとすることも、又は異なる厚みとすることもできる。第１の材料11及び第２の材料13は、約50オングストローム〜約2000オングストローム（すなわち0.005μm〜0.20μm）の範囲内の厚みを有する。
【００４９】
次に基板（Ａ、Ｂ）は、図６を参照して先に記載したように、不活性雰囲気内で焼鈍される。第２の材料13がインジウム（In）を含む場合には、焼鈍によって、セレン−テルル（SeTe）とインジウム（In）の交互層の間のセレン化反応から、インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19が形成される。セレン化反応の結果として、インジウム−セレン−テルル化合物結合層19は、活性基板Ａとベース基板Ｂを互いに接着結合し、結合基板10を形成する。表２において先に記載した材料を含む材料を、第２の材料13のインジウム（In）の代わりに使用することもできる。
【００５０】
インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19を含む上記の実施形態では、基板（Ａ、Ｂ）の焼鈍が、約150℃〜約300℃の温度で基板（Ａ、Ｂ）を加熱することにより実施される。不活性雰囲気には、たとえば窒素ガス（Ｎ2）を利用することができる。
【００５１】
第１の材料11のセレン（Se）にテルル（Te）を加えることの１つの利点は、焼鈍温度の低温側の温度範囲を約50.0℃だけ低くすることができ、それによって基板を焼鈍するために必要な熱量を低減することができる。すなわち、以前の低温側（SeにTeを追加しない場合）の温度、約200℃から、新しい低温側（SeにTeを追加する場合）の温度、150℃に下げることができる。結果として、テルル（Te）の追加によって、さらに低い温度においても基板を結合することができ、低い温度であることによって、結合される基板への損傷を防ぎ、又は結合される基板によって支持される構成要素への損傷を防ぐために、約150℃の温度で基板の結合を行うことが必要とされるある種の温度に敏感な応用形態において有利となる。限定はしないが、数例を挙げると、センサ、加速度計、アクチュエータ、圧力センサ、微小機械、微小電気的機械、電子放出素子、光及び電気光学構成要素及びデータを格納するための相変化媒体を含む広範な構成要素が、結合される基板に支持され、実装され又は結合される基板内に埋め込まれる。
【００５２】
第１の材料11及び第２の材料13として基本的な化合物を使用する結果、多結晶化合物結合層19が生成される。たとえば第１の材料11に対して基本的な又は単純なセレン−テルル（SeTe）が使用され、第２の材料13に対して基本的なインジウム（In）、すなわちごく普通のインジウムが使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19が生成される。
【００５３】
対照的に、第１の材料11及び第２の材料13として非晶質化合物を使用する結果、非晶質化合物結合層19が生成される。たとえば第１の材料11に対して非晶質セレン−テルル（SeTe）が使用され、第２の材料13として非晶質インジウム（In）が使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19が生成される。
【００５４】
インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19及び（InXSeY）化合物結合層19は、多種多様な基板材料を互いに接着結合し得るというさらなる利点を有する。活性基板Ａ及びベース基板Ｂを、同じ材料から形成することも、又は異なる材料から形成することも可能である。これはまた、ベース基板Ｂ上に多数の活性基板を実装する実施形態及び／又は図９ａ、９ｂに示されるような活性基板が互いに及びベース基板Ｂ上に結合される三次元積層体とする実施形態に当てはまる。
【００５５】
活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、限定はしないが、シリコンウェーハを含むシリコン（Si）、酸化シリコン（SiＯ2）、アルミナ（Al2Ｏ3）、及びガリウム砒素ウェーハを含むガリウム砒素（GaAs）を含む材料から形成される。活性基板Ａ及びベース基板Ｂとしての他の材料には、限定はしないが、金属、半導体ウェーハを含む半導体材料、及び誘電体材料が含まれる。活性基板Ａ及びベース基板Ｂの形状は、応用形態によって、及び活性基板Ａ及びベース基板Ｂによって支持される構成要素の形式に基づいて決定される。しかしながら、半導体ウェーハを取り扱い、処理するように良好に調整されたマイクロエレクトロニクスの製造装置及びプロセスの基礎が確立されているため、活性基板Ａ及びベース基板Ｂとして、単結晶シリコン（Si）ウェーハのような半導体ウェーハを選択することが望ましい。
【００５６】
図７ａ、図７ｂ及び図９ａは本発明の他の利点を示すが、これらの図では、結合基板を製造する方法が、図７ａに示されるように、複数の（ここでは３つが示される）活性基板Ａ、Ｄ及びＥを１つのベース基板Ｂに結合することに適応されている。活性基板Ａ、Ｄ及びＥの寸法を相違させることも、又は同じとすることもできる。さらに図７ａに示されるように、活性基板Ａ、Ｄ及びＥからなる第１の多重積層体15は、第１の材料11及び第２の材料13の層がその各結合表面12上に付着される順序を変更して形成することが可能である。また交互層の数も変更することができる。たとえば活性基板Ａは３層を有し、活性基板Ｄは２層を有し、活性基板Ｅは４層を有する。第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を、上記した温度と同じ温度範囲内で付着することができる。
【００５７】
ベース基板Ｂ上の第２の多重積層体17は、破線矢印Ｃによって示されるように、活性基板Ａ、Ｄ及びＥの第１の多重積層体15と接触し、結果として、図７ｂに示される構成が形成される。先に記載したように、活性基板Ａ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂに対して実質上圧力をかける必要はない。したがって図７ｂでは、活性基板Ａ及びＤの第１の材料11の最も外側の層が、ベース基板Ｂの第１の材料11の最も外側の層と接触して配置され、活性基板Ｅの第２の材料13の最も外側の層が、ベース基板Ｂの第１の材料11の最も外側の層と接触して配置され、活性基板とベース基板の間に境界面Ｉ（破線で示される）が画定される。
【００５８】
図９ａでは、活性基板Ａ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂが、不活性雰囲気内で基板（Ａ、Ｂ、Ｄ及びＥ）を焼鈍することにより互いに結合され、第１の材料11と第２の材料13からなる交互層間でのセレン化反応（上記のような）により化合物結合層19が形成される。セレン化反応の結果として、化合物結合層19が、活性基板Ａ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂを互いに接着結合し、結合基板20を形成する。化合物結合層19は、先に記載したような、多結晶化合物結合層19又は非晶質化合物結合層19とすることができる。
【００５９】
図８ａ、図８ｂ及び図９ｂは本発明の他の利点を示すが、これらの図では、結合基板を製造する方法が、図８ａに示されるように、複数（ここでは３つが示される）の活性基板Ａ、Ｄ及びＥをベース基板Ｂに結合し、複数（ここでは２つが示される）の活性基板Ａ及びＣを互いに結合することに適応されている。活性基板Ａ及びＣが互いに結合される場合、それらの活性基板は三次元積層体22（図９ｂ参照）を形成する。活性基板Ａ、Ｃ、Ｄ及びＥの寸法を相違させることも、又は同じとすることもできる。さらに第１の材料11及び第２の材料13からなる層を、その各結合表面12上に付着する順序を相違させて形成することができ、交互層の数も図７ａ、図７ｂ及び図９ａを参照して先に説明したのと同じく、変えることができる。
【００６０】
破線矢印Ｃによって示されるように、ベース基板Ｂ上の第２の多重積層体17は、活性基板Ａ、Ｄ及びＥの第１の多重積層体15と接触させられ、活性基板Ｃの第１の多重積層体15は、活性基板Ａの第２の多重積層体17に接触させられ、結果として図８ｂに示される構成が形成される。先に記載したように、活性基板Ａ、Ｃ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂに実質上圧力をかける必要はない。したがって図８ｂでは、活性基板Ａ及びＤの第１の材料11の最も外側の層が、ベース基板Ｂの第１の材料11の最も外側の層と接触して配置され、活性基板Ｅの第２の材料13の最も外側の層が、ベース基板Ｂの第１の材料11の最も外側の層と接触して配置され、活性基板とベース基板の間に境界面Ｉ（破線で示される）が画定される。同様に、活性基板Ｃの第２の材料13の最も外側の層が、活性基板Ａの第１の材料11の最も外側の層と接触して配置され、活性基板（Ａ、Ｃ）間に境界面Ｉ’ （破線で示される）が画定される。
【００６１】
図９ｂでは、活性基板Ａ、Ｃ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂが、不活性雰囲気内で基板（Ａ、Ｂ、Ｄ及びＥ）を焼鈍することにより互いに結合され、第１の材料11と第２の材料13からなる交互層間でのセレン化反応（上記のように）により化合物結合層19が形成される。セレン化反応の結果として、化合物結合層19は、活性基板（Ａ、Ｃ）を互いに接着結合し、並びに活性基板Ａ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂを互いに接着結合し、多数の活性基板と三次元積層体22を有する結合基板30が形成される。本質的に本発明によるセレン化反応を利用して活性基板をベース基板に結合する方法は、複数の活性基板を互いに結合し、三次元積層体22を形成することにも適用される。したがって図８ａ、図８ｂ及び図９ｂでは、活性基板Ａが活性基板Ｃに対するベース基板として機能する。三次元積層体22には２つの活性基板（Ａ、Ｃ）のみが示されるが、本発明の三次元積層体22は、示される構成に限定されず、複数の活性基板に適用可能である。先に記載したように、図９ａ及び図９ｂに示される実施形態では、化合物結合層19を、多結晶化合物結合層19又は非晶質化合物結合層19とすることができる。
【００６２】
本発明の化合物結合層19（非晶質又は多結晶）は、図10ａ〜図10ｃ、図11ａ〜図11ｃ及び図12ａ〜図12ｃを参照して以下に記載されるように、活性基板及びベース基板を破壊することなく互いから分離することができるように、溶解可能であるというさらなる利点をもたらす。
【００６３】
図10ａ〜図10ｃは、少なくとも１つの活性基板Ａとベース基板Ｂを含む結合基板10を破壊することなく分離する方法を示す。活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、化合物結合層19によって互いに接着結合される。化合物結合層19用の材料は、上記のように、インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19及び／又は（InXSeY）化合物結合層19を含むことがある。
【００６４】
活性基板Ａとベース基板Ｂを互いに分離するプロセスは、活性基板Ａ及びベース基板Ｂに衝撃又は損傷を与えることなく、化合物結合層19を選択的に溶解する選択的ウエットエッチング剤27に化合物結合層19を暴露することにより、化合物結合層19を選択的にエッチングするステップを含む。たとえばウエットエッチング剤27として酸を使用することができる。適切な選択的ウエットエッチング剤は、限定はしないが、以下の表３に記載されるものを含む。
【００６５】
【表３】
【００６６】
図10ｂでは、結合基板10が容器25内に配置され、容器25内に、選択的ウエットエッチング剤27が導入される。選択的ウエットエッチング剤27は、図10ｃに示されるように、活性基板Ａ及びベース基板Ｂがもはや互いに結合されないように、選択的ウエットエッチング剤27が実質上全ての化合物結合層19を溶解するまで、矢印Ｓdによって示されるように化合物結合層19を選択的に溶解する。
【００６７】
同様に、図11ａ〜図11ｃでは、結合基板20は、化合物結合層19によってベース基板Ｂに接着結合されている複数の活性基板（Ａ、Ｄ及びＥ）を含む。図11ｂでは、結合基板20が容器25内に配置され、容器25内に、選択的ウエットエッチング剤27が導入される。選択的ウエットエッチング剤27は、図11ｃに示されるように、活性基板（Ａ、Ｄ及びＥ）及びベース基板Ｂがもはや互いに結合されないように、選択的ウエットエッチング剤27が実質上全ての化合物結合層19を溶解するまで、矢印Ｓdによって示されるように化合物結合層19を選択的に溶解する。
【００６８】
最後に、図12ａ〜図12ｃでは、結合基板30は、化合物結合層19によってベース基板Ｂに接着結合されている複数の活性基板（Ａ、Ｄ及びＥ）と、化合物結合層19によって互いに接着結合され、三次元積層体22を形成する複数の活性基板（Ａ、Ｃ）を含む。図12ｂでは、結合基板30が容器25内に配置され、容器25内に、選択的ウエットエッチング剤27が導入される。選択的ウエットエッチング剤27は、図12ｃに示されるように、活性基板（Ａ、Ｃ、Ｄ及びＥ）及びベース基板Ｂがもはや互いに結合されないように、選択的ウエットエッチング剤27が実質上全ての化合物結合層19を溶解するまで、矢印Ｓdによって示されるように化合物結合層19を選択的に溶解する。
【００６９】
図13ａ〜図13ｃに示されるような、本発明の別の実施形態では、非晶質化合物結合層19を形成することに関連して先に記載されたように、非晶質化合物（11、13）からなる交互層を付着して第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を形成する代わりに、非晶質化合物が同時に付着されて単一の非晶質層を形成する。図13ａでは、活性基板Ａは、結合表面12上に形成される第１の非晶質層７を含み、ベース基板Ｂは、実装表面14上に形成される第２の非晶質層９を含む。
【００７０】
上記のように、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、約0.0℃〜約50.0℃までの温度を含む温度範囲内で付着される。たとえば、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９を、室温（約25.0℃）で付着することができる。
【００７１】
第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９を形成した後、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は互いに接触して配置される（図13ａ〜図13ｃの矢印Ｃを参照）。上記のように、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９を互いに接触して配置する際、活性基板Ａとベース基板Ｂに実質上圧力をかける必要はない。
【００７２】
その後、活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、不活性雰囲気内で活性基板Ａ及びベース基板Ｂを焼鈍することによって互いに結合され、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９の間のセレン化反応から非晶質化合物結合層（図６の参照番号19を参照）が形成される。セレン化反応は、活性基板Ａ及びベース基板Ｂを互いに接着結合する。第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９を付着させるための技術として、スパッタリングが好ましい。
【００７３】
第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、限定はしないが、表１及び表２において先に記載されたものを含む非晶質化合物から形成される。したがって第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９用の非晶質化合物は、セレン（Se）と、インジウム（In）、ガリウム（Ga）、アンチモン（Sb）及びアルミニウム（Al）のような別の材料とが含まれる。たとえば第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９に対して非晶質セレン（Se）及び非晶質インジウム（In）が使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン（InXSeY）非晶質化合物結合層（図６の参照番号19を参照）が形成される。
【００７４】
活性基板Ａ及びベース基板Ｂの焼鈍は、約200℃〜約300℃の温度で活性基板Ａ及びベース基板Ｂを加熱することにより実施され、非晶質化合物結合層19を形成する。
【００７５】
本発明の別の実施形態では、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、セレン（Se）及びテルル（Te）（すなわちセレン−テルル）と、インジウム（In）、ガリウム（Ga）、アンチモン（Sb）及びアルミニウム（Al）のような他の材料とを含む。たとえば第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９に対して非晶質セレン−テルル（SeTe）及び非晶質インジウム（In）が使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層（図６の参照番号19を参照）が形成される。
【００７６】
テルル（Te）がセレン（Se）に加えられると、基板（Ａ、Ｂ）の焼鈍は、約150℃〜約300℃の温度で基板（Ａ、Ｂ）を加熱することにより実施され、非晶質化合物結合層19を形成する。上記のように、セレン（Se）にテルル（Te）を加えることにより、約200℃から約150℃の低い温度に焼鈍温度が下げられ、熱量を減少させることができる。上記の２つの実施形態のいずれにおいても、焼鈍プロセスにおける不活性雰囲気として、たとえば窒素ガス（Ｎ2）を使用することができる。
【００７７】
第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９のうちで異なる厚みとすることができる。すなわち第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は同じ厚みとすることも、又は異なる厚みとすることもできる。第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、約50オングストローム〜約8000オングストローム（すなわち約0.005μm〜約0.80μm）の範囲内の厚みを有することが好ましい。
【００７８】
活性基板Ａ及びベース基板Ｂの材料は上記の材料と同じにすることができ、活性基板Ａ及びベース基板Ｂを同じ材料から形成することも、又は異なる材料から形成することもできる。
【００７９】
図13ｂは、上記の第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９を利用して、複数の活性基板Ａ、Ｄ及びＥをベース基板Ｂに結合する場合を示す。活性基板及びベース基板を焼鈍した後、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、非晶質化合物結合層（図９ａの参照番号19を参照）を形成する。
【００８０】
図13ｃでは、先に記載されたように、上記の第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、複数の活性基板Ａ、Ｄ及びＥをベース基板Ｂに結合し、及び活性基板Ｃを活性基板Ａに結合し、三次元積層体（図９ｂの参照番号22を参照）を形成する。基板を焼鈍した後、第１の非晶質層７び第２の非晶質層９は、非晶質化合物結合層（図９ｂの参照番号19を参照）を形成する。
【００８１】
図13ａ〜図13ｃに示される実施形態の場合、活性基板及びベース基板は、図10〜図12ｃを参照して先に記載されたように、選択的エッチング剤27を使用して、非晶質化合物結合層19を溶解することにより、破壊することなく分離することが可能である。
【００８２】
２つ以上の活性基板又は三次元積層体を有する実施形態を含む、本明細書に記載される全ての実施形態では、活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、これらの基板のうちの一方又は両方を薄くすることにより、その厚みを低減することができる。薄くするステップは、活性基板Ａ及びベース基板Ｂを互いに結合する前に実行することも、又は活性基板Ａ及びベース基板Ｂを互いに結合した後に実行することもできる。マイクロエレクトロニクス分野において一般に利用されている薄くするプロセスを利用して、活性基板Ａ及びベース基板Ｂの厚みを低減することができる。そのプロセスは、限定はしないが、研削、ラッピング、研摩、化学的機械研磨（CMP）を含む。さらに、薄くするプロセスを用いて、活性基板Ａ及びベース基板Ｂの表面を平坦化する（すなわち実質上平坦にする）こともできる。
【００８３】
本発明のいくつかの実施形態が開示及び図示されてきたが、本発明は、そのように記載及び図示された特定の形態及び部品の配置に限定されない。本発明は、特許請求の範囲によってのみ画定される。
【００８４】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１． 少なくとも１つの活性基板（Ａ）と、該活性基板（Ａ）がセレン化反応によって結合されているベース基板（Ｂ）を含む結合基板を製造する方法であって、
前記活性基板（Ａ）の結合表面（12）上に第１の材料（11）と第２の材料（13）からなる交互層を付着することによって第１の多重積層体（15）を形成するステップと、前記第１の材料（11）がセレンを含み、前記第２の材料（13）が、インジウム、ガリウム、アンチモン及びアルミニウムを含むグループから選択される材料を含み、
前記ベース基板（Ｂ）の実装表面（14）上に前記第１の材料（11）と前記第２の材料（13）からなる交互層を付着することによって第２の多重積層体（17）を形成するステップと、
前記第１の多重積層体（15）及び前記第２の多重積層体（17）を互いに接触して配置するステップと、
不活性雰囲気内で前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）を焼鈍して、前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）を互いに接着結合する化合物結合層（19）を形成することによって、前記活性基板（Ａ）と前記ベース基板（Ｂ）を互いに結合するステップとを含む方法。
【００８５】
２． 前記焼鈍するステップが、約200℃〜約300℃の温度で前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）を加熱するステップを含む１項に記載の方法。
【００８６】
３． 前記第１の多重積層体（15）及び前記第２の多重積層体（17）からなる前記交互層が、約0.0℃〜約50.0℃の温度で付着される１項に記載の方法。
【００８７】
４． さらに前記第１の材料（11）がテルルを含む１項に記載の方法。
【００８８】
５． 前記焼鈍するステップが、約150℃〜約300℃の温度で前記活性基板（Ａ）と前記ベース基板（Ｂ）を加熱するステップを含む４項に記載の方法。
【００８９】
６． 前記第１の多重積層体（15）及び前記第２の多重積層体（17）の前記交互層が、約0.0℃〜約50.0℃の温度で付着される４項に記載の方法。
【００９０】
７． 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が、半導体、金属及び誘電体からなるグループより選択される材料である１項に記載の方法。
【００９１】
８． 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が、シリコン、酸化シリコン、アルミナ及びガリウム砒素からなるグループより選択される材料である１項に記載の方法。
【００９２】
９． 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が異なる材料から形成されている１項に記載の方法。
【００９３】
１０． 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が同じ材料から形成されている１項に記載の方法。
【００９４】
１１． 前記配置するステップが、前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）に実質上圧力をかけることなく、前記第１の多重積層体（15）と前記第２の多重積層体（17）とを互いに接触させるステップを含む１項に記載の方法。
【００９５】
１２． 前記第１の材料（11）、前記第２の材料（13）及び前記化合物結合層（19）が、前記第１の材料（11）及び前記第２の材料（13）に対する基本的な材料と、前記化合物結合層（19）に対する多結晶化合物結合層と、前記第１の材料（11）及び前記第２の材料（13）に対する非晶質化合物と、前記化合物結合層（19）に対する非晶質化合物結合層とからなるグループより選択される材料である１項に記載の方法。
【００９６】
１３． 前記第１の多重積層体（15）と前記第２の多重積層体（17）とを形成するステップが、
少なくとも１つの活性基板の前記結合表面（12）上に前記第１の多重積層体（15）を形成するステップと、
別の活性基板の実装表面（14）上に前記第２の多重積層体（17）を形成するステップと、
前記第１の多重積層体（15）と前記第２の多重積層体（17）とを互いに接触して配置するステップと、
不活性雰囲気内で前記活性基板を焼鈍して、前記活性基板を互いに接着結合する化合物結合層（19）を形成することによって、前記活性基板からなる三次元積層体を形成するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【００９７】
【発明の効果】
本発明は、１以上の活性基板をベース基板に結合するセレン化反応に関する。結合基板は、活性基板Ａの結合表面12上にセレン及びインジウムからなる第１の多重積層体15を形成し、ベース基板Ｂの実装表面14上にセレン及びインジウムからなる第２の多重積層体17を形成することによって製造される。第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は、実質上圧力がかからない状態で、互いに接触して配置される。その後、活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、不活性雰囲気内で焼鈍され、これらの基板を互いに接着結合するインジウム−セレン化合物結合層が形成されることによって、互いに結合される。焼鈍は従来のウェーハボンディングプロセスにおける温度よりも低い温度で行われ、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を、室温を含む相対的に低い温度の広い範囲内の温度で付着することが可能である。加えて、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17のどちらかの又は双方のセレンにテルルを添加して、焼鈍温度を下げ、かつ活性基板Ａ及びベース基板Ｂを互いに接着結合するインジウム−セレン−テルル化合物結合層19を形成することができる。基本的な化合物又は非晶質化合物が、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17の材料として使用され、それぞれ多結晶化合物結合層19又は非晶質化合物結合層19を形成する。この化合物結合層19の１つの利点は、活性基板Ａ及びベース基板Ｂが損傷を受けることなく互いに分離可能であるように、この結合層を、選択的ウエットエッチング剤を使用して溶解することができるということにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａ〜１ｃは、従来のシリサイド化ウェーハボンディングプロセスを示す。
【図２】図２ａ〜２ｃは、従来の酸化ウェーハボンディングプロセスを示す。
【図３】図３ａ〜３ｃは、従来の金属ホットプレスウェーハボンディングプロセスを示す。
【図４】図４ａ及び４ｂは、本発明による、第１の材料と第２の材料からなる交互層を有する活性基板及びベース基板を示す。
【図５】本発明による、互いに接触している図４ａ及び図４ｂの活性基板及びベース基板を示す。
【図６】本発明による、活性基板をベース基板に接着結合する化合物結合層を有する結合基板を示す。
【図７】図７ａは、本発明による、複数の活性基板と、第１の材料及び第２の材料からなる交互層を有するベース基板とを示し、図７ｂは、本発明による、互いに接触して配置されている図７ａの活性基板とベース基板を示す。
【図８】図８ａは、本発明による、三次元積層体を含む複数の活性基板と、第１の材料及び第２の材料からなる交互層を有するベース基板を示し、図８ｂは、本発明による、互いに接触して配置されている図８ａの活性基板、三次元積層体及びベース基板を示す。
【図９】図９ａは、本発明による、ベース基板に図７ｂの活性基板を接着結合する化合物結合層を有する結合基板を示し、図９ｂは、本発明による、ベース基板に、図８ｂの活性基板及び三次元積層体を接着結合する化合物結合層を有する結合基板を示す。
【図１０】図１０ａ〜１０ｃは、本発明による、ベース基板から１つ又は複数の活性基板を破壊することなく分離するためのプロセスを示す。
【図１１】図１１ａ〜１１ｃは、本発明による、ベース基板から複数の活性基板を破壊することなく分離するためのプロセスを示す。
【図１２】図１２ａ〜１２ｃは、本発明による、ベース基板から複数の活性基板及び三次元積層体を破壊することなく分離するためのプロセスを示す。
【図１３】図１３ａ〜１３ｃは、本発明による、それぞれの上に形成されている第１及び第２の非晶質層を有する活性基板及びベース基板を示す。
【符号の説明】
１１ 第１の材料
１２ 結合表面
１３ 第２の材料
１４ 実装表面
１５ 第１の多重積層体
１７ 第２の多重積層体
１９ 化合物結合層
Ａ 活性基板
Ｂ ベース基板
【発明の属する技術分野】
一般に本発明は、セレン化反応によって形成される化合物結合層、化合物ボンディング層に関する。化合物結合層は２つ以上の基板を互いに接着する。より詳細には本発明は、セレン化反応によって形成され、活性基板又は活性下地の結合表面上に形成されたセレン及びインジウム又はセレン−テルル及びインジウムからなる第１の多重積層体と、ベース基板の実装表面上に形成されたセレン及びインジウム又はセレン−テルル及びインジウムからなる第２の多重積層体とを含む多結晶化合物結合層又は非晶質化合物結合層に関する。結果として得られる化合物結合層は、圧力をかけることなく、活性基板とベース基板とを相互に接着又はボンディングして基板間の結合をもたらし、活性基板及びベース基板を破壊することなく互いに分離することができるように溶解可能である。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロエレクトロニクス技術において、相補形金属酸化膜半導体（CMOS）回路を効率的に製造するために、又は微小電気機械システム（MEMS）のような微細加工された構造を製造するために、１つのウェーハと別のウェーハとを結合するためにウェーハボンディングを利用することが公知である。従来のウェーハボンディングプロセスは、シリサイド化、シリコンオンインシュレータ（SOI）ウェーハ結合の場合のような酸化及び金属ホットプレスを含む。
【０００３】
図１ａ〜図１ｃは、従来のシリサイド化ウェーハボンディングプロセス100を示す。図１ａでは、ウェーハＢに結合されるウェーハＡが、その表面上に金属Ｍを付着される。代替的には、金属Ｍは、ウェーハＢの表面上に付着される。金属Ｍとしてタングステン（Ｗ）のような金属を、ウェーハ（Ａ、Ｂ）としてシリコン（Si）ウェーハを利用することができる。次に図１ｂでは、ウェーハ（Ａ、Ｂ）は互いに強制的に接触状態にされ、シリサイド化反応を引き起こすために圧力Ｐ及び熱Ｈが加えられる。金属Ｍと接触しているウェーハ（Ａ、Ｂ）の表面は境界面ｉを画定する。典型的には、熱、すなわち温度Ｈは、約300℃〜約450℃の範囲内にある。最後に図１ｃでは、金属Ｍがウェーハ（Ａ、Ｂ）と反応し、境界面ｉを越えて、ウェーハ（Ａ、Ｂ）の材料内に拡散し、金属シリサイドＭ＋Ｗを形成するように、シリサイド化反応が完了するまで進められる。たとえばその金属がタングステンであり、ウェーハ（Ａ、Ｂ）がシリコンである場合には、金属シリサイドＭ＋ＷはＷSiである。
【０００４】
図２ａ〜図２ｃは、従来の酸化ウェーハボンディングプロセス200を示す。図２ａでは、ウェーハＢに結合されるウェーハＡが、その表面上に誘電体材料Ｄを付着される。代替的には、誘電体材料Ｄは、ウェーハＢの表面上に付着される。典型的には、誘電体材料Ｄは酸化シリコン（SiＯ2）であり、ウェーハ（Ａ、Ｂ）はシリコン（Si）ウェーハである。次に図２ｂでは、ウェーハ（Ａ、Ｂ）が互いに強制的に接触状態にされ、ウェーハＡのウェーハＢへのボンディングを達成するために圧力Ｐ及び熱Ｈが加えられる。誘電体材料Ｄと接触しているウェーハ（Ａ、Ｂ）の表面は、境界面ｉを画定する。酸化ウェーハボンディングプロセス200の場合、熱、すなわち温度Ｈは、約700℃〜約900℃の範囲内とすることができる。最後に図２ｃでは、ボンディングが完了するが、誘電体材料Ｄは境界面ｉを越えて拡散されていない。
【０００５】
図３ａ〜図３ｃは、従来の金属ホットプレスウェーハボンディングプロセス300を示す。図３ａでは、互いに結合されるウェーハＡ及びウェーハＢが、その表面上に軟質金属Ｓを付着される。たとえば、軟質金属Ｓとして金（Au）を、ウェーハ（Ａ、Ｂ）としてシリコン（Si）ウェーハを利用することができる。次に図３ｂでは、ウェーハ（Ａ、Ｂ）が互いに強制的に接触状態にされ、ウェーハＡとウェーハＢとのボンディングを達成するために圧力Ｐ及び熱Ｈが加えられる。軟質金属Ｓと接触しているウェーハ（Ａ、Ｂ）の表面は、境界面ｉを画定する。熱、すなわち温度Ｈは、約400℃〜約500℃の範囲内とすることができる。最後に図３ｃでは、ボンディングが完了するが、軟質金属Ｓは境界面ｉを越えて拡散されていない。
【０００６】
従来のウェーハボンディングプロセスにはいくつかの欠点がある。第１に、CMOS回路又はMEMS構造のような温度に対して敏感な他の部品の場合、従来のウェーハボンディングプロセスによって必要とされる高い温度（すなわち熱Ｈ）によって、CMOS回路又はMEMS構造が損傷を受けることがある。たとえば従来のウェーハボンディングプロセスは、500℃を超える温度を必要とすることがある。約500℃以上の温度に暴露される際に、CMOS集積回路は損傷を受ける可能性がある。さらに、従来のウェーハボンディングプロセスの高い温度に近い温度に耐えることはできないが、それでもウェーハボンディング技術から利益を得ることになる未だに確認されていない応用形態が存在する可能性もある。さらに熱は、酸化シリコン（SiＯ2）のようないくつかのボンディング材料を付着する際にも必要とされる。熱に敏感な応用形態の中には、低温で付着することができるボンディング材料を必要とするものもある。
【０００７】
第２に、ウェーハを互いに強制的に接触状態にするために利用される高い圧力（すなわち圧力Ｐ）が、ウェーハ、あるいは結果として形成されるウェーハ結合の破壊、歪み、変形又は損傷を結果もたらすことがある。
【０００８】
第３に、一旦、ウェーハが互いに結合されたならば、破壊することなく、結合されたウェーハを互いに分離することはできない。それゆえ、可逆的ではないウェーハ結合、すなわち破壊することなく分離することができないウェーハ結合は、ウェーハを分離し、回収することを望む状況を不可能にする。
【０００９】
第４に、従来のウェーハボンディングプロセスは、単一の基板（すなわちウェーハＢ）上に２枚以上の基板（すなわち２枚以上のウェーハＡ）を結合するように修正することができない。応用形態の中には、単一の基板上に幾つかの基板を結合することが望まれることがある。
【００１０】
第５に、従来のウェーハボンディングプロセスは、結合されるウェーハ又は基板が、同じ材料又は類似の材料から形成されることを要求する場合が多い。たとえば、いくつかの従来のウェーハボンディングプロセスでは、ウェーハ（Ａ、Ｂ）がシリコン（Si）から形成されなければならない。したがってウェーハ用の材料を選択する際の自由度が制限され、従来のウェーハボンディングプロセスは、ウェーハとして種々の材料を必要とする応用形態には対応できない。
【００１１】
最後に、いくつかの従来のウェーハボンディングプロセスでは結果的に、ボンディング材料がウェーハと化学的に反応し、ウェーハ内に拡散する。応用形態によっては、ウェーハとボンディング材料との間の拡散又は界面反応を避けることが望ましい場合がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、結合されるウェーハ上に存在する回路又は他の構造体への損傷が回避され、非常に低い温度にしか耐えることができない応用形態でもウェーハボンディングが可能になるように、従来のウェーハボンディングプロセスより著しく低い温度で実施することができるボンディングプロセスを提供することである。本発明の別の目的は、低い温度で付着させることができるボンディング材料を提供することである。また、本発明の別の目的は、互いにウェーハを結合するために、圧力を加える必要がないウェーハボンディングプロセスを提供することである。本発明の別の目的は、結合されたウェーハを、破壊することなく互いに切り離すことが可能なウェーハボンディング材料を提供することである。また本発明の別の目的は、ウェーハと反応することもなく、ウェーハに拡散することもないボンディング材料を提供することである。さらに、本発明の別の目的は、単一の基板に２つ以上の基板を実装し、結合することを可能とするウェーハボンディングプロセスを提供することである。最後に、本発明の目的は、異なる種類の基板を互いに結合することができるウェーハボンディングプロセスを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の要件は、本発明の基板ボンディングプロセスによって満たされる。ボンディングに高い温度を必要とする高温の問題は、従来のウェーハボンディングプロセスよりも著しく低い温度しか必要としないセレン化反応を利用することにより解決される。高温でボンディング材料を付着することに関する問題も、本発明のためのボンディング材料を選択することによって解決される。それらの材料は、室温を含む低い温度範囲で付着させることができる。本発明の基板ボンディングプロセスは、基板を高圧力下で互いに強制的に接触状態にすることを必要とせず、それによって高圧下でウェーハを結合することに関連する上記の問題が解決される。さらに本発明のボンディング材料によって、基板を傷つけることなくボンディング材料を溶解する選択的なエッチング用腐食液又はエッチング剤に、その結合された基板、すなわち結合基板を暴露することにより、結合基板を破壊することなく互いから切り離すことが可能となる。したがって本発明によれば、予め結合されている基板であっても、回収、再加工又は再利用できるようになる。また、本発明の基板ボンディングプロセスは、１つ又は複数の基板を１つのベース基板に結合することにも対応し、それによって別々の基板に１つの基板しか結合できない従来のウェーハボンディングプロセスの制限を克服する。本発明の基板ボンディングプロセスの別の利点は、そのボンディング材料によって、異なる種類の基板が互いに結合可能であるということである。したがって基板材料の選択において自由度が欠けているという問題は、本発明によって解決される。最後に、本発明のボンディング材料は、結合される基板と化学的に反応することもなく、基板内に拡散することもない。
【００１４】
概して本発明は、セレン化反応を利用して結合基板を形成し、少なくとも１つの活性基板をベース基板に接着結合する化合物結合層を形成する方法において具現される。化合物結合層は、セレン、又はセレン及びテルルを含む第１の材料と、インジウム、ガリウム、アンチモン及びアルミニウムを含む第２の材料とが交互に積層された交互層を含む。第１の材料及び第２の材料は、活性基板の結合表面上及びベース基板の実装表面上に低温で付着される。交互層を付着された後、基板に大きな圧力を加えることを必要とすることなく、基板が互いに接触状態にされる。その後基板は、焼鈍、アニールされて、化合物結合層が形成される。
【００１５】
本発明の一実施形態では、焼鈍ステップが、約200℃〜約300℃の範囲の温度で活性基板とベース基板とを加熱するステップを含む。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、第１の層がセレン及びテルルを含み、焼鈍ステップが、約150℃〜約300℃の範囲の温度で活性基板とベース基板を加熱するステップを含む。
【００１７】
本発明のさらに別の実施形態では、第１の材料と第２の材料からなる交互層が、約0.0℃〜50.0℃の範囲の温度で付着される。
【００１８】
本発明の一実施形態では、活性基板及びベース基板がもはや互いに結合しないように、化合物結合層を溶解する選択的エッチング剤に結合基板を暴露することにより、結合基板を破壊することなく分離することができる。
【００１９】
本発明の別の実施形態では、第１の材料及び第２の材料は基本的な化合物又は単純な化合物を含み、焼鈍することによって、この基本的な化合物は、活性基板をベース基板に接着結合する多結晶化合物境界層を形成する。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、第１の材料及び第２の材料が非晶質化合物を含み、焼鈍することによって、この非晶質化合物は、活性基板をベース基板に接着結合する非晶質化合物境界層を形成する。
【００２１】
本発明のさらに別の実施形態では、第１の非晶質層が活性基板の結合表面上に付着され、第２の非晶質層がベース基板の実装表面上に付着され、活性基板及びベース基板が焼鈍されて、活性基板をベース基板に接着結合する非晶質化合物境界層が形成される。
【００２２】
本発明の一実施形態では、複数の活性基板が、化合物結合層によって互いに結合され、多結晶又は非晶質から形成することができる別々の化合物結合層によってベース基板に結合される活性基板の三次元積層体が形成される。
【００２３】
本発明の他の実施形態では、活性基板及びベース基板を、同じ材料、異なる材料、半導体ウェーハを含む半導体材料、金属材料及び誘電体材料を含む材料から形成することができる。
【００２４】
本発明の他の態様及び利点は、本発明の原理を例示として示され、添付の図面とともに取り上げられる以下に記載の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に記載される詳細な説明及びいくつかの図面では、同様の構成要素が同様の参照番号で識別される。
【００２６】
例示を目的とする図に示されるように、本発明は結合された基板、すなわち結合基板及び、結合基板を製造する方法及び、結合基板を破壊することなく分離する方法において具現される。結合基板は、結合表面を有する少なくとも１つの活性基板と、実装表面を有するベース基板と、活性基板をベース基板に接着結合する結合表面及び実装表面と接続する化合物結合層を含む。活性基板及びベース基板は、以下に記載されるように、化合物結合層を溶解することにより破壊することなく互いから分離することができる。化合物結合層は、非晶質又は多結晶構造を有する。
【００２７】
結合基板を製造する方法は、活性基板の結合表面上に第１の材料及び第２の材料からなる交互層を付着することにより、第１の多重積層体を形成するステップと、ベース基板の実装表面上に第１の材料及び第２の材料からなる交互層を付着することにより、第２の多重積層体を形成するステップとを含む。第１及び第２の多重積層体は、その後互いに接触させられる。活性基板及びベース基板は、これらの基板を焼鈍することにより互いに結合され、活性基板をベース基板に接着結合する化合物結合層が形成される。第１及び第２の材料には、結果として生成される化合物結合層が多結晶化合物結合層となるように、基本的な化合物を利用することができる。代替的には、第１及び第２の材料には、結果として生成される化合物結合層が非晶質化合物結合層となるように、非晶質化合物を用いることができる（非晶質化合物結合層は、長い範囲の配列又は規則性を持たない層である）。
【００２８】
結合基板を破壊することなく分離する方法は、活性基板又はベース基板に衝撃又は損傷を与えることなく、化合物結合層を選択的に溶解するエッチング剤で、化合物結合層を犠牲的にエッチングするステップを含む。このエッチングは、活性基板及びベース基板がもはや互いに接続しなくなるまで続けられる。
【００２９】
図４ａには、少なくとも１つの活性基板Ａ及びベース基板Ｂを含む結合基板を製造する方法が示され、この方法は、活性基板Ａの結合表面12上に第１の多重積層体15を形成するステップと、ベース基板Ｂの実装表面14上に第２の多重積層体17を形成するステップとを含む。第１の多重積層体15は、結合表面12上に第１の材料11と第２の材料13からなる交互層を付着することにより形成される。同様に、第２の多重積層体17は、実装表面14上に第１の材料11と第２の材料13とからなる交互層を付着することにより形成される。
【００３０】
結合表面12及び実装表面14は、滑らかな鏡状に仕上げられた実質上平坦な表面であることが好ましい。活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、結合表面12及び実装表面14が実質上平坦であり、滑らかな鏡状に仕上げられるように予め製造される。代替的には、結合表面12及び実装表面14は、研削及び研磨のようなプロセスによって平坦化される。たとえば化学的機械研磨（CMP）を利用して、結合表面12及び実装表面14を平坦化することができる。
【００３１】
第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17の第１の材料11には、限定はしないが、以下の表１に記載する材料が含まれる。
【００３２】
【表１】
第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17の第２の材料13には、限定はしないが、以下の表２に記載する材料が含まれる。
【００３４】
【表２】
第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を、スパッタリングによって、又は物理蒸着法（PVD、すなわち電子ビーム蒸着）によって付着することができる。第１の材料11及び第２の材料13が、基本的な化合物（すなわち多結晶化合物結合層を形成するための）である場合には、PVDが好ましい付着技術である。一方、第１の材料11及び第２の材料13が、非晶質化合物（すなわち非晶質化合物結合層を形成するための）である場合には、スパッタリングが好ましい付着技術である。スパッタリング又はPVDを利用することの１つの利点は、より低い範囲の温度において付着を実施することができることにある。
【００３６】
図４ａは結合表面12と接触する第１の材料11と、実装表面14と接触する第２の材料13とを示すが、第１の材料11と第２の材料13からなる交互層が付着される順序は入れ替えることができる。すなわち結合表面12及び実装表面14は、その上に、第１の材料11の層又は第２の材料13の層を付着され得る。したがって、第１の材料11と第２の材料13からなる交互層が付着される順序、及び交互層の数には大きな自由度がある。たとえば、図４ａでは、第１の材料11と第２の材料13からなる２つの層より構成される交互層が、結合表面12及び実装表面14それぞれの上に付着される。一方図４ｂでは、結合表面12上の第１の多重積層体15は３層からなり、実装表面14上の第２の多重積層体17は４層からなる。
【００３７】
その自由度はさらに図４ｂに示されており、第１の多重積層体15は交互層（11、13、11）を含み、第２の多重積層体17は交互層（11、13、11、13）を含む。図４ｂでは、結合表面12及び実装表面14はいずれも、その上に、第１の材料11からなる層が付着されている。対照的に、図４ａでは、結合表面12の上には第１の材料11からなる層が付着され、実装表面14の上には第２の材料13からなる層が付着されている。
【００３８】
第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は、約0.0℃〜約50.0℃の温度範囲を含む広範な低い温度範囲内で付着される。たとえば、第１の多層積層体15及び第２の多重積層体17は、室温（約25℃）で付着することができる。低い温度での付着の１つの利点は、高い温度による影響を受けやすいか、又は高温によって損傷を受けることがある構成要素を、本発明の基板結合方法によって処理可能であるということである。対照的に、これらの構成要素は、上記のような従来のウェーハボンディング方法の高温によって処理することはできないであろう。上記の温度より高い温度を利用して、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を付着することはできるが、それを行う必要はない。
【００３９】
第１の材料11及び第２の材料13を、第１の多重積層体及び第２の多重積層体の中で異なる厚みで形成することができる。すなわち、第１の材料11及び第２の材料13は同じ厚みとすることもでき、また異なる厚みとすることもできる。第１の材料11及び第２の材料13は、約50オングストローム〜約2000オングストローム（すなわち約0.005μm〜約0.20μm）の範囲内の厚みとすることが好ましい。
【００４０】
図４ｂでは、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17が付着された後に、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は破線矢印Ｃによって示されるように、互いに接触させられる。したがって、図５では、第１の多重積層体15内の第１の材料11からなる最も外側の層は、第２の多重積層体17の第２の材料13からなる最も外側の層と接触し、活性基板Ａとベース基板Ｂとの間の接触面、境界面Ｉ（破線によって示される）を画定する。
【００４１】
本発明の結合基板を製造する方法の別の利点は、活性基板Ａとベース基板Ｂに実質上圧力をかけることなく、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を互いに接触させることができることにある。結果として、基板が互いに強制的に係合されず、高い圧力下で互いの接触状態が維持されないので、基板を歪ませ、破損し、破壊し又は応力を加えることに関する問題は排除される。半導体ウェーハのような半導体材料を取り扱い、位置決めするためのマイクロエレクトロニクスの製造において一般に用いられる装置を使用して、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を互いに接触させ、活性基板Ａのうちの１つ又は複数の基板とベース基板Ｂとを位置合わせすることができる。活性基板Ａのうちの１つ又は複数の基板の質量と、それぞれの第１の多重積層体15の質量を組み合わせた質量に起因して、活性基板Ａによって、ある圧力がベース基板Ｂに作用する。しかしながらその圧力は、従来のウェーハボンディングプロセスによって必要とされる高い圧力と比較してわずかである。
【００４２】
図６では、活性基板Ａ及びベース基板Ｂが、不活性雰囲気内で基板（Ａ、Ｂ）を焼鈍することにより互いに結合され、第１の材料11及び第２の材料13からなる交互層間のセレン化反応から化合物結合層19が形成される。セレン化反応の結果として、化合物結合層19は、活性基板Ａとベース基板Ｂとを互いに接着結合し、結合基板10が形成される。
【００４３】
第１の材料11がセレン（Se）であり、第２の材料13がインジウム（In）である場合には、化合物結合層19は、限定はしないが、InSe及びIn5Se6のような化合物を含むインジウム−セレン（InXSeY）化合物結合層である。
【００４４】
基板（Ａ、Ｂ）の焼鈍は、約200℃〜約300℃の温度で基板（Ａ、Ｂ）を加熱することにより実施される。不活性雰囲気には、たとえば窒素ガス（Ｎ2）を利用することができる。
【００４５】
第１の材料11及び第２の材料13として基本的な化合物を利用する結果、多結晶化合物結合層19が生成される。たとえば第１の材料11に対して単体のセレン（Se）が使用され、第２の材料13のために単体のインジウム（In）が使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン（InXSeY）多結晶化合物結合層が生成される（図６の参照番号19を参照）。
【００４６】
対照的に、第１の材料11及び第２の材料13として非晶質化合物を利用する結果、非晶質化合物結合層19が生成される。たとえば第１の材料11に対して非晶質セレン（Se）が使用され、第２の材料13に対して非晶質インジウム（In）が使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン（InXSeY）非晶質化合物結合層が生成される（図６の参照番号19を参照）。
【００４７】
本発明の一実施形態では、テルル（Te）が、第１の材料（11）のセレン（Se）に加えられ、セレン−テルル（SeTe）層が形成される。テルル（Te）は、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17のいずれか一方又は両方の第１の材料11のセレン（Se）に加えることができる。したがって第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は、結合表面12及び実装表面14上に、セレン−テルル（SeTe）と第２の材料13からなる交互層を付着することにより形成される。第２の材料13として、たとえばインジウム（In）を使用することができる。第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は、約0.0℃〜約50.0℃の温度範囲を含むある範囲内の温度で付着させることができる。たとえば第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は、室温（約25.0℃）で付着させることができる。
【００４８】
セレン−テルル（SeTe）層及び第２の材料13は、第１の多重積層体及び第２の多重積層体の中で種々の厚みとすることができる。すなわち、第１の材料11のセレン−テルル層及び第２の材料13は同じ厚みとすることも、又は異なる厚みとすることもできる。第１の材料11及び第２の材料13は、約50オングストローム〜約2000オングストローム（すなわち0.005μm〜0.20μm）の範囲内の厚みを有する。
【００４９】
次に基板（Ａ、Ｂ）は、図６を参照して先に記載したように、不活性雰囲気内で焼鈍される。第２の材料13がインジウム（In）を含む場合には、焼鈍によって、セレン−テルル（SeTe）とインジウム（In）の交互層の間のセレン化反応から、インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19が形成される。セレン化反応の結果として、インジウム−セレン−テルル化合物結合層19は、活性基板Ａとベース基板Ｂを互いに接着結合し、結合基板10を形成する。表２において先に記載した材料を含む材料を、第２の材料13のインジウム（In）の代わりに使用することもできる。
【００５０】
インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19を含む上記の実施形態では、基板（Ａ、Ｂ）の焼鈍が、約150℃〜約300℃の温度で基板（Ａ、Ｂ）を加熱することにより実施される。不活性雰囲気には、たとえば窒素ガス（Ｎ2）を利用することができる。
【００５１】
第１の材料11のセレン（Se）にテルル（Te）を加えることの１つの利点は、焼鈍温度の低温側の温度範囲を約50.0℃だけ低くすることができ、それによって基板を焼鈍するために必要な熱量を低減することができる。すなわち、以前の低温側（SeにTeを追加しない場合）の温度、約200℃から、新しい低温側（SeにTeを追加する場合）の温度、150℃に下げることができる。結果として、テルル（Te）の追加によって、さらに低い温度においても基板を結合することができ、低い温度であることによって、結合される基板への損傷を防ぎ、又は結合される基板によって支持される構成要素への損傷を防ぐために、約150℃の温度で基板の結合を行うことが必要とされるある種の温度に敏感な応用形態において有利となる。限定はしないが、数例を挙げると、センサ、加速度計、アクチュエータ、圧力センサ、微小機械、微小電気的機械、電子放出素子、光及び電気光学構成要素及びデータを格納するための相変化媒体を含む広範な構成要素が、結合される基板に支持され、実装され又は結合される基板内に埋め込まれる。
【００５２】
第１の材料11及び第２の材料13として基本的な化合物を使用する結果、多結晶化合物結合層19が生成される。たとえば第１の材料11に対して基本的な又は単純なセレン−テルル（SeTe）が使用され、第２の材料13に対して基本的なインジウム（In）、すなわちごく普通のインジウムが使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19が生成される。
【００５３】
対照的に、第１の材料11及び第２の材料13として非晶質化合物を使用する結果、非晶質化合物結合層19が生成される。たとえば第１の材料11に対して非晶質セレン−テルル（SeTe）が使用され、第２の材料13として非晶質インジウム（In）が使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19が生成される。
【００５４】
インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19及び（InXSeY）化合物結合層19は、多種多様な基板材料を互いに接着結合し得るというさらなる利点を有する。活性基板Ａ及びベース基板Ｂを、同じ材料から形成することも、又は異なる材料から形成することも可能である。これはまた、ベース基板Ｂ上に多数の活性基板を実装する実施形態及び／又は図９ａ、９ｂに示されるような活性基板が互いに及びベース基板Ｂ上に結合される三次元積層体とする実施形態に当てはまる。
【００５５】
活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、限定はしないが、シリコンウェーハを含むシリコン（Si）、酸化シリコン（SiＯ2）、アルミナ（Al2Ｏ3）、及びガリウム砒素ウェーハを含むガリウム砒素（GaAs）を含む材料から形成される。活性基板Ａ及びベース基板Ｂとしての他の材料には、限定はしないが、金属、半導体ウェーハを含む半導体材料、及び誘電体材料が含まれる。活性基板Ａ及びベース基板Ｂの形状は、応用形態によって、及び活性基板Ａ及びベース基板Ｂによって支持される構成要素の形式に基づいて決定される。しかしながら、半導体ウェーハを取り扱い、処理するように良好に調整されたマイクロエレクトロニクスの製造装置及びプロセスの基礎が確立されているため、活性基板Ａ及びベース基板Ｂとして、単結晶シリコン（Si）ウェーハのような半導体ウェーハを選択することが望ましい。
【００５６】
図７ａ、図７ｂ及び図９ａは本発明の他の利点を示すが、これらの図では、結合基板を製造する方法が、図７ａに示されるように、複数の（ここでは３つが示される）活性基板Ａ、Ｄ及びＥを１つのベース基板Ｂに結合することに適応されている。活性基板Ａ、Ｄ及びＥの寸法を相違させることも、又は同じとすることもできる。さらに図７ａに示されるように、活性基板Ａ、Ｄ及びＥからなる第１の多重積層体15は、第１の材料11及び第２の材料13の層がその各結合表面12上に付着される順序を変更して形成することが可能である。また交互層の数も変更することができる。たとえば活性基板Ａは３層を有し、活性基板Ｄは２層を有し、活性基板Ｅは４層を有する。第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を、上記した温度と同じ温度範囲内で付着することができる。
【００５７】
ベース基板Ｂ上の第２の多重積層体17は、破線矢印Ｃによって示されるように、活性基板Ａ、Ｄ及びＥの第１の多重積層体15と接触し、結果として、図７ｂに示される構成が形成される。先に記載したように、活性基板Ａ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂに対して実質上圧力をかける必要はない。したがって図７ｂでは、活性基板Ａ及びＤの第１の材料11の最も外側の層が、ベース基板Ｂの第１の材料11の最も外側の層と接触して配置され、活性基板Ｅの第２の材料13の最も外側の層が、ベース基板Ｂの第１の材料11の最も外側の層と接触して配置され、活性基板とベース基板の間に境界面Ｉ（破線で示される）が画定される。
【００５８】
図９ａでは、活性基板Ａ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂが、不活性雰囲気内で基板（Ａ、Ｂ、Ｄ及びＥ）を焼鈍することにより互いに結合され、第１の材料11と第２の材料13からなる交互層間でのセレン化反応（上記のような）により化合物結合層19が形成される。セレン化反応の結果として、化合物結合層19が、活性基板Ａ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂを互いに接着結合し、結合基板20を形成する。化合物結合層19は、先に記載したような、多結晶化合物結合層19又は非晶質化合物結合層19とすることができる。
【００５９】
図８ａ、図８ｂ及び図９ｂは本発明の他の利点を示すが、これらの図では、結合基板を製造する方法が、図８ａに示されるように、複数（ここでは３つが示される）の活性基板Ａ、Ｄ及びＥをベース基板Ｂに結合し、複数（ここでは２つが示される）の活性基板Ａ及びＣを互いに結合することに適応されている。活性基板Ａ及びＣが互いに結合される場合、それらの活性基板は三次元積層体22（図９ｂ参照）を形成する。活性基板Ａ、Ｃ、Ｄ及びＥの寸法を相違させることも、又は同じとすることもできる。さらに第１の材料11及び第２の材料13からなる層を、その各結合表面12上に付着する順序を相違させて形成することができ、交互層の数も図７ａ、図７ｂ及び図９ａを参照して先に説明したのと同じく、変えることができる。
【００６０】
破線矢印Ｃによって示されるように、ベース基板Ｂ上の第２の多重積層体17は、活性基板Ａ、Ｄ及びＥの第１の多重積層体15と接触させられ、活性基板Ｃの第１の多重積層体15は、活性基板Ａの第２の多重積層体17に接触させられ、結果として図８ｂに示される構成が形成される。先に記載したように、活性基板Ａ、Ｃ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂに実質上圧力をかける必要はない。したがって図８ｂでは、活性基板Ａ及びＤの第１の材料11の最も外側の層が、ベース基板Ｂの第１の材料11の最も外側の層と接触して配置され、活性基板Ｅの第２の材料13の最も外側の層が、ベース基板Ｂの第１の材料11の最も外側の層と接触して配置され、活性基板とベース基板の間に境界面Ｉ（破線で示される）が画定される。同様に、活性基板Ｃの第２の材料13の最も外側の層が、活性基板Ａの第１の材料11の最も外側の層と接触して配置され、活性基板（Ａ、Ｃ）間に境界面Ｉ’ （破線で示される）が画定される。
【００６１】
図９ｂでは、活性基板Ａ、Ｃ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂが、不活性雰囲気内で基板（Ａ、Ｂ、Ｄ及びＥ）を焼鈍することにより互いに結合され、第１の材料11と第２の材料13からなる交互層間でのセレン化反応（上記のように）により化合物結合層19が形成される。セレン化反応の結果として、化合物結合層19は、活性基板（Ａ、Ｃ）を互いに接着結合し、並びに活性基板Ａ、Ｄ及びＥとベース基板Ｂを互いに接着結合し、多数の活性基板と三次元積層体22を有する結合基板30が形成される。本質的に本発明によるセレン化反応を利用して活性基板をベース基板に結合する方法は、複数の活性基板を互いに結合し、三次元積層体22を形成することにも適用される。したがって図８ａ、図８ｂ及び図９ｂでは、活性基板Ａが活性基板Ｃに対するベース基板として機能する。三次元積層体22には２つの活性基板（Ａ、Ｃ）のみが示されるが、本発明の三次元積層体22は、示される構成に限定されず、複数の活性基板に適用可能である。先に記載したように、図９ａ及び図９ｂに示される実施形態では、化合物結合層19を、多結晶化合物結合層19又は非晶質化合物結合層19とすることができる。
【００６２】
本発明の化合物結合層19（非晶質又は多結晶）は、図10ａ〜図10ｃ、図11ａ〜図11ｃ及び図12ａ〜図12ｃを参照して以下に記載されるように、活性基板及びベース基板を破壊することなく互いから分離することができるように、溶解可能であるというさらなる利点をもたらす。
【００６３】
図10ａ〜図10ｃは、少なくとも１つの活性基板Ａとベース基板Ｂを含む結合基板10を破壊することなく分離する方法を示す。活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、化合物結合層19によって互いに接着結合される。化合物結合層19用の材料は、上記のように、インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層19及び／又は（InXSeY）化合物結合層19を含むことがある。
【００６４】
活性基板Ａとベース基板Ｂを互いに分離するプロセスは、活性基板Ａ及びベース基板Ｂに衝撃又は損傷を与えることなく、化合物結合層19を選択的に溶解する選択的ウエットエッチング剤27に化合物結合層19を暴露することにより、化合物結合層19を選択的にエッチングするステップを含む。たとえばウエットエッチング剤27として酸を使用することができる。適切な選択的ウエットエッチング剤は、限定はしないが、以下の表３に記載されるものを含む。
【００６５】
【表３】
図10ｂでは、結合基板10が容器25内に配置され、容器25内に、選択的ウエットエッチング剤27が導入される。選択的ウエットエッチング剤27は、図10ｃに示されるように、活性基板Ａ及びベース基板Ｂがもはや互いに結合されないように、選択的ウエットエッチング剤27が実質上全ての化合物結合層19を溶解するまで、矢印Ｓdによって示されるように化合物結合層19を選択的に溶解する。
【００６７】
同様に、図11ａ〜図11ｃでは、結合基板20は、化合物結合層19によってベース基板Ｂに接着結合されている複数の活性基板（Ａ、Ｄ及びＥ）を含む。図11ｂでは、結合基板20が容器25内に配置され、容器25内に、選択的ウエットエッチング剤27が導入される。選択的ウエットエッチング剤27は、図11ｃに示されるように、活性基板（Ａ、Ｄ及びＥ）及びベース基板Ｂがもはや互いに結合されないように、選択的ウエットエッチング剤27が実質上全ての化合物結合層19を溶解するまで、矢印Ｓdによって示されるように化合物結合層19を選択的に溶解する。
【００６８】
最後に、図12ａ〜図12ｃでは、結合基板30は、化合物結合層19によってベース基板Ｂに接着結合されている複数の活性基板（Ａ、Ｄ及びＥ）と、化合物結合層19によって互いに接着結合され、三次元積層体22を形成する複数の活性基板（Ａ、Ｃ）を含む。図12ｂでは、結合基板30が容器25内に配置され、容器25内に、選択的ウエットエッチング剤27が導入される。選択的ウエットエッチング剤27は、図12ｃに示されるように、活性基板（Ａ、Ｃ、Ｄ及びＥ）及びベース基板Ｂがもはや互いに結合されないように、選択的ウエットエッチング剤27が実質上全ての化合物結合層19を溶解するまで、矢印Ｓdによって示されるように化合物結合層19を選択的に溶解する。
【００６９】
図13ａ〜図13ｃに示されるような、本発明の別の実施形態では、非晶質化合物結合層19を形成することに関連して先に記載されたように、非晶質化合物（11、13）からなる交互層を付着して第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を形成する代わりに、非晶質化合物が同時に付着されて単一の非晶質層を形成する。図13ａでは、活性基板Ａは、結合表面12上に形成される第１の非晶質層７を含み、ベース基板Ｂは、実装表面14上に形成される第２の非晶質層９を含む。
【００７０】
上記のように、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、約0.0℃〜約50.0℃までの温度を含む温度範囲内で付着される。たとえば、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９を、室温（約25.0℃）で付着することができる。
【００７１】
第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９を形成した後、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は互いに接触して配置される（図13ａ〜図13ｃの矢印Ｃを参照）。上記のように、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９を互いに接触して配置する際、活性基板Ａとベース基板Ｂに実質上圧力をかける必要はない。
【００７２】
その後、活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、不活性雰囲気内で活性基板Ａ及びベース基板Ｂを焼鈍することによって互いに結合され、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９の間のセレン化反応から非晶質化合物結合層（図６の参照番号19を参照）が形成される。セレン化反応は、活性基板Ａ及びベース基板Ｂを互いに接着結合する。第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９を付着させるための技術として、スパッタリングが好ましい。
【００７３】
第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、限定はしないが、表１及び表２において先に記載されたものを含む非晶質化合物から形成される。したがって第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９用の非晶質化合物は、セレン（Se）と、インジウム（In）、ガリウム（Ga）、アンチモン（Sb）及びアルミニウム（Al）のような別の材料とが含まれる。たとえば第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９に対して非晶質セレン（Se）及び非晶質インジウム（In）が使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン（InXSeY）非晶質化合物結合層（図６の参照番号19を参照）が形成される。
【００７４】
活性基板Ａ及びベース基板Ｂの焼鈍は、約200℃〜約300℃の温度で活性基板Ａ及びベース基板Ｂを加熱することにより実施され、非晶質化合物結合層19を形成する。
【００７５】
本発明の別の実施形態では、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、セレン（Se）及びテルル（Te）（すなわちセレン−テルル）と、インジウム（In）、ガリウム（Ga）、アンチモン（Sb）及びアルミニウム（Al）のような他の材料とを含む。たとえば第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９に対して非晶質セレン−テルル（SeTe）及び非晶質インジウム（In）が使用される場合には、焼鈍ステップの後、インジウム−セレン−テルル（InXSeYTeZ、In2Se3-XTeX、ただしＸ＜１）化合物結合層（図６の参照番号19を参照）が形成される。
【００７６】
テルル（Te）がセレン（Se）に加えられると、基板（Ａ、Ｂ）の焼鈍は、約150℃〜約300℃の温度で基板（Ａ、Ｂ）を加熱することにより実施され、非晶質化合物結合層19を形成する。上記のように、セレン（Se）にテルル（Te）を加えることにより、約200℃から約150℃の低い温度に焼鈍温度が下げられ、熱量を減少させることができる。上記の２つの実施形態のいずれにおいても、焼鈍プロセスにおける不活性雰囲気として、たとえば窒素ガス（Ｎ2）を使用することができる。
【００７７】
第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９のうちで異なる厚みとすることができる。すなわち第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は同じ厚みとすることも、又は異なる厚みとすることもできる。第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、約50オングストローム〜約8000オングストローム（すなわち約0.005μm〜約0.80μm）の範囲内の厚みを有することが好ましい。
【００７８】
活性基板Ａ及びベース基板Ｂの材料は上記の材料と同じにすることができ、活性基板Ａ及びベース基板Ｂを同じ材料から形成することも、又は異なる材料から形成することもできる。
【００７９】
図13ｂは、上記の第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９を利用して、複数の活性基板Ａ、Ｄ及びＥをベース基板Ｂに結合する場合を示す。活性基板及びベース基板を焼鈍した後、第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、非晶質化合物結合層（図９ａの参照番号19を参照）を形成する。
【００８０】
図13ｃでは、先に記載されたように、上記の第１の非晶質層７及び第２の非晶質層９は、複数の活性基板Ａ、Ｄ及びＥをベース基板Ｂに結合し、及び活性基板Ｃを活性基板Ａに結合し、三次元積層体（図９ｂの参照番号22を参照）を形成する。基板を焼鈍した後、第１の非晶質層７び第２の非晶質層９は、非晶質化合物結合層（図９ｂの参照番号19を参照）を形成する。
【００８１】
図13ａ〜図13ｃに示される実施形態の場合、活性基板及びベース基板は、図10〜図12ｃを参照して先に記載されたように、選択的エッチング剤27を使用して、非晶質化合物結合層19を溶解することにより、破壊することなく分離することが可能である。
【００８２】
２つ以上の活性基板又は三次元積層体を有する実施形態を含む、本明細書に記載される全ての実施形態では、活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、これらの基板のうちの一方又は両方を薄くすることにより、その厚みを低減することができる。薄くするステップは、活性基板Ａ及びベース基板Ｂを互いに結合する前に実行することも、又は活性基板Ａ及びベース基板Ｂを互いに結合した後に実行することもできる。マイクロエレクトロニクス分野において一般に利用されている薄くするプロセスを利用して、活性基板Ａ及びベース基板Ｂの厚みを低減することができる。そのプロセスは、限定はしないが、研削、ラッピング、研摩、化学的機械研磨（CMP）を含む。さらに、薄くするプロセスを用いて、活性基板Ａ及びベース基板Ｂの表面を平坦化する（すなわち実質上平坦にする）こともできる。
【００８３】
本発明のいくつかの実施形態が開示及び図示されてきたが、本発明は、そのように記載及び図示された特定の形態及び部品の配置に限定されない。本発明は、特許請求の範囲によってのみ画定される。
【００８４】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１． 少なくとも１つの活性基板（Ａ）と、該活性基板（Ａ）がセレン化反応によって結合されているベース基板（Ｂ）を含む結合基板を製造する方法であって、
前記活性基板（Ａ）の結合表面（12）上に第１の材料（11）と第２の材料（13）からなる交互層を付着することによって第１の多重積層体（15）を形成するステップと、前記第１の材料（11）がセレンを含み、前記第２の材料（13）が、インジウム、ガリウム、アンチモン及びアルミニウムを含むグループから選択される材料を含み、
前記ベース基板（Ｂ）の実装表面（14）上に前記第１の材料（11）と前記第２の材料（13）からなる交互層を付着することによって第２の多重積層体（17）を形成するステップと、
前記第１の多重積層体（15）及び前記第２の多重積層体（17）を互いに接触して配置するステップと、
不活性雰囲気内で前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）を焼鈍して、前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）を互いに接着結合する化合物結合層（19）を形成することによって、前記活性基板（Ａ）と前記ベース基板（Ｂ）を互いに結合するステップとを含む方法。
【００８５】
２． 前記焼鈍するステップが、約200℃〜約300℃の温度で前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）を加熱するステップを含む１項に記載の方法。
【００８６】
３． 前記第１の多重積層体（15）及び前記第２の多重積層体（17）からなる前記交互層が、約0.0℃〜約50.0℃の温度で付着される１項に記載の方法。
【００８７】
４． さらに前記第１の材料（11）がテルルを含む１項に記載の方法。
【００８８】
５． 前記焼鈍するステップが、約150℃〜約300℃の温度で前記活性基板（Ａ）と前記ベース基板（Ｂ）を加熱するステップを含む４項に記載の方法。
【００８９】
６． 前記第１の多重積層体（15）及び前記第２の多重積層体（17）の前記交互層が、約0.0℃〜約50.0℃の温度で付着される４項に記載の方法。
【００９０】
７． 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が、半導体、金属及び誘電体からなるグループより選択される材料である１項に記載の方法。
【００９１】
８． 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が、シリコン、酸化シリコン、アルミナ及びガリウム砒素からなるグループより選択される材料である１項に記載の方法。
【００９２】
９． 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が異なる材料から形成されている１項に記載の方法。
【００９３】
１０． 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が同じ材料から形成されている１項に記載の方法。
【００９４】
１１． 前記配置するステップが、前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）に実質上圧力をかけることなく、前記第１の多重積層体（15）と前記第２の多重積層体（17）とを互いに接触させるステップを含む１項に記載の方法。
【００９５】
１２． 前記第１の材料（11）、前記第２の材料（13）及び前記化合物結合層（19）が、前記第１の材料（11）及び前記第２の材料（13）に対する基本的な材料と、前記化合物結合層（19）に対する多結晶化合物結合層と、前記第１の材料（11）及び前記第２の材料（13）に対する非晶質化合物と、前記化合物結合層（19）に対する非晶質化合物結合層とからなるグループより選択される材料である１項に記載の方法。
【００９６】
１３． 前記第１の多重積層体（15）と前記第２の多重積層体（17）とを形成するステップが、
少なくとも１つの活性基板の前記結合表面（12）上に前記第１の多重積層体（15）を形成するステップと、
別の活性基板の実装表面（14）上に前記第２の多重積層体（17）を形成するステップと、
前記第１の多重積層体（15）と前記第２の多重積層体（17）とを互いに接触して配置するステップと、
不活性雰囲気内で前記活性基板を焼鈍して、前記活性基板を互いに接着結合する化合物結合層（19）を形成することによって、前記活性基板からなる三次元積層体を形成するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【００９７】
【発明の効果】
本発明は、１以上の活性基板をベース基板に結合するセレン化反応に関する。結合基板は、活性基板Ａの結合表面12上にセレン及びインジウムからなる第１の多重積層体15を形成し、ベース基板Ｂの実装表面14上にセレン及びインジウムからなる第２の多重積層体17を形成することによって製造される。第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17は、実質上圧力がかからない状態で、互いに接触して配置される。その後、活性基板Ａ及びベース基板Ｂは、不活性雰囲気内で焼鈍され、これらの基板を互いに接着結合するインジウム−セレン化合物結合層が形成されることによって、互いに結合される。焼鈍は従来のウェーハボンディングプロセスにおける温度よりも低い温度で行われ、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17を、室温を含む相対的に低い温度の広い範囲内の温度で付着することが可能である。加えて、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17のどちらかの又は双方のセレンにテルルを添加して、焼鈍温度を下げ、かつ活性基板Ａ及びベース基板Ｂを互いに接着結合するインジウム−セレン−テルル化合物結合層19を形成することができる。基本的な化合物又は非晶質化合物が、第１の多重積層体15及び第２の多重積層体17の材料として使用され、それぞれ多結晶化合物結合層19又は非晶質化合物結合層19を形成する。この化合物結合層19の１つの利点は、活性基板Ａ及びベース基板Ｂが損傷を受けることなく互いに分離可能であるように、この結合層を、選択的ウエットエッチング剤を使用して溶解することができるということにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａ〜１ｃは、従来のシリサイド化ウェーハボンディングプロセスを示す。
【図２】図２ａ〜２ｃは、従来の酸化ウェーハボンディングプロセスを示す。
【図３】図３ａ〜３ｃは、従来の金属ホットプレスウェーハボンディングプロセスを示す。
【図４】図４ａ及び４ｂは、本発明による、第１の材料と第２の材料からなる交互層を有する活性基板及びベース基板を示す。
【図５】本発明による、互いに接触している図４ａ及び図４ｂの活性基板及びベース基板を示す。
【図６】本発明による、活性基板をベース基板に接着結合する化合物結合層を有する結合基板を示す。
【図７】図７ａは、本発明による、複数の活性基板と、第１の材料及び第２の材料からなる交互層を有するベース基板とを示し、図７ｂは、本発明による、互いに接触して配置されている図７ａの活性基板とベース基板を示す。
【図８】図８ａは、本発明による、三次元積層体を含む複数の活性基板と、第１の材料及び第２の材料からなる交互層を有するベース基板を示し、図８ｂは、本発明による、互いに接触して配置されている図８ａの活性基板、三次元積層体及びベース基板を示す。
【図９】図９ａは、本発明による、ベース基板に図７ｂの活性基板を接着結合する化合物結合層を有する結合基板を示し、図９ｂは、本発明による、ベース基板に、図８ｂの活性基板及び三次元積層体を接着結合する化合物結合層を有する結合基板を示す。
【図１０】図１０ａ〜１０ｃは、本発明による、ベース基板から１つ又は複数の活性基板を破壊することなく分離するためのプロセスを示す。
【図１１】図１１ａ〜１１ｃは、本発明による、ベース基板から複数の活性基板を破壊することなく分離するためのプロセスを示す。
【図１２】図１２ａ〜１２ｃは、本発明による、ベース基板から複数の活性基板及び三次元積層体を破壊することなく分離するためのプロセスを示す。
【図１３】図１３ａ〜１３ｃは、本発明による、それぞれの上に形成されている第１及び第２の非晶質層を有する活性基板及びベース基板を示す。
【符号の説明】
１１ 第１の材料
１２ 結合表面
１３ 第２の材料
１４ 実装表面
１５ 第１の多重積層体
１７ 第２の多重積層体
１９ 化合物結合層
Ａ 活性基板
Ｂ ベース基板
Claims (13)
- 少なくとも１つの活性基板（Ａ）と、該活性基板（Ａ）がセレン化反応によって結合されているベース基板（Ｂ）を含む結合基板を製造する方法であって、
前記活性基板（Ａ）の結合表面（12）上に第１の材料（11）と第２の材料（13）からなる交互層を付着することによって第１の多重積層体（15）を形成するステップと、前記第１の材料（11）がセレンを含み、前記第２の材料（13）が、インジウム、ガリウム、アンチモン及びアルミニウムを含むグループから選択される材料を含み、
前記ベース基板（Ｂ）の実装表面（14）上に前記第１の材料（11）と前記第２の材料（13）からなる交互層を付着することによって第２の多重積層体（17）を形成するステップと、
前記第１の多重積層体（15）及び前記第２の多重積層体（17）を互いに接触して配置するステップと、
不活性雰囲気内で前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）を焼鈍するステップを実施することにより、前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）を互いに接着結合する化合物結合層（19）が形成されるよう、前記活性基板（Ａ）と前記ベース基板（Ｂ）を互いに結合するステップとを含む方法。 - 前記焼鈍するステップが、200℃〜300℃の温度で前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）を加熱するステップを含む請求項１に記載の方法。
- 前記第１の多重積層体（15）及び前記第２の多重積層体（17）からなる前記交互層が、0.0℃〜50.0℃の温度で付着される請求項１に記載の方法。
- さらに前記第１の材料（11）がテルルを含む請求項１に記載の方法。
- 前記焼鈍するステップが、150℃〜300℃の温度で前記活性基板（Ａ）と前記ベース基板（Ｂ）を加熱するステップを含む請求項４に記載の方法。
- 前記第１の多重積層体（15）及び前記第２の多重積層体（17）の前記交互層が、0.0℃〜50.0℃の温度で付着される請求項４に記載の方法。
- 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が、半導体、金属及び誘電体からなるグループより選択される材料である請求項１に記載の方法。
- 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が、シリコン、酸化シリコン、アルミナ及びガリウム砒素からなるグループより選択される材料である請求項１に記載の方法。
- 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が異なる材料から形成されている請求項１に記載の方法。
- 前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）が同じ材料から形成されている請求項１に記載の方法。
- 前記配置するステップが、前記活性基板（Ａ）及び前記ベース基板（Ｂ）に圧力をかけることなく、前記第１の多重積層体（15）と前記第２の多重積層体（17）とを互いに接触させるステップを含む請求項１に記載の方法。
- 前記第１の材料（11）、前記第２の材料（13）及び前記化合物結合層（19）が、前記第１の材料（11）及び前記第２の材料（13）に対する基本的な材料と、前記化合物結合層（19）に対する多結晶化合物結合層と、前記第１の材料（11）及び前記第２の材料（13）に対する非晶質化合物と、前記化合物結合層（19）に対する非晶質化合物結合層とからなるグループより選択される材料である請求項１に記載の方法。
- 前記第１の多重積層体（15）と前記第２の多重積層体（17）とを形成するステップが、
少なくとも１つの活性基板の前記結合表面（12）上に前記第１の多重積層体（15）を形成するステップと、
別の活性基板の実装表面（14）上に前記第２の多重積層体（17）を形成するステップと、
前記第１の多重積層体（15）と前記第２の多重積層体（17）とを互いに接触して配置するステップと、
不活性雰囲気内で前記活性基板を焼鈍して、前記活性基板を互いに接着結合する化合物結合層（19）を形成することによって、前記活性基板からなる三次元積層体を形成するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
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