JP5571988B2 - Joining method - Google Patents

Joining method Download PDF

Info

Publication number
JP5571988B2
JP5571988B2 JP2010073567A JP2010073567A JP5571988B2 JP 5571988 B2 JP5571988 B2 JP 5571988B2 JP 2010073567 A JP2010073567 A JP 2010073567A JP 2010073567 A JP2010073567 A JP 2010073567A JP 5571988 B2 JP5571988 B2 JP 5571988B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bonding
joining
target
layer
heating
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010073567A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011200933A (en
Inventor
洋一 西嶋
剛 岡本
佳治 佐名川
隆司 西條
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.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial 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 Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2010073567A priority Critical patent/JP5571988B2/en
Publication of JP2011200933A publication Critical patent/JP2011200933A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5571988B2 publication Critical patent/JP5571988B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、接合対象物同士を接合させる接合方法に関するものである。   The present invention relates to a joining method for joining objects to be joined.

近年、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスや熱型赤外線センサの三次元構造を形成するため、Siウエハ同士やSiウエハとガラスウエハなどとの接合対象物同士を接合させることが行われている。接合対象物同士は、表面活性化法を用いて接合対象物の表面にある接合の妨げになる被膜の除去などにより表面を活性化し、接合対象物の表面の原子の結合手同士を直接結合させることで接合することができる。   In recent years, in order to form a three-dimensional structure of a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) device or a thermal infrared sensor, bonding of bonding objects such as Si wafers or Si wafers and glass wafers has been performed. The objects to be joined are activated by removing the coating that hinders the joining on the surface of the object to be joined using the surface activation method, and the bonds of the atoms on the surface of the object to be joined are directly joined together. Can be joined.

この種の接合方法として、たとえば、減圧雰囲気中において、第1の接合対象物と該第1の接合対象物と接合させる第2の接合対象物との接合界面となる表面側それぞれを不活性ガスのイオンビームにより活性化する表面活性化工程と、該表面活性化工程の後に上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物とを接合させる接合工程とを備え、該接合工程が、常温にて無加圧で上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物とを接合させる工程を備えてなる接合方法が知られている(たとえば、非特許文献1)。なお、上述の接合方法では、接合後に第1の接合対象物と第2の接合対象物との接合強度を向上させる熱処理を施すことも知られている。   As a bonding method of this type, for example, in a reduced-pressure atmosphere, each of the surface side serving as a bonding interface between the first bonding target and the second bonding target to be bonded to the first bonding target is an inert gas. A surface activation step that is activated by the ion beam, and a bonding step that bonds the first bonding target and the second bonding target after the surface activation step, the bonding step comprising: There is known a joining method including a step of joining the first joining object and the second joining object without pressure at normal temperature (for example, Non-Patent Document 1). In the above-described joining method, it is also known to perform heat treatment for improving the joining strength between the first joining object and the second joining object after joining.

これにより、Siウエハ同士、Siウエハと、サファイア(Al)、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、タンタル酸リチウム(LiTaO)やガドリウムガリウムガーネット(GdGa12)などのウエハとを接合することが可能である、とされている。しかしながら、上述の接合方法だけでは、熱処理を施しても、接合対象物同士の接合強度が十分でない場合がある。 Thereby, Si wafers, Si wafers, and wafers such as sapphire (Al 2 O 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), and gadolinium gallium garnet (Gd 3 Ga 5 O 12 ). It is possible to be joined. However, with only the above-described joining method, even if heat treatment is performed, the joining strength between the joining objects may not be sufficient.

また、別の接合方法として、たとえば、ガラスウエハたる第1の接合対象物と該第1の接合対象物と接合させるSiウエハたる第2の接合対象物との接合界面となる表面側それぞれにプラズマを利用してOH基を原子的に結合させることにより活性化する表面活性化工程と、該表面活性化工程の後に上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物とを接合させる接合工程とを備え、該接合工程が、常温にて上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物とを加圧する常温加圧工程と、該常温加圧工程後に上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物とを陽極接合させる工程とを備えてなる接合方法も知られている(たとえば、特許文献1。)。   Further, as another bonding method, for example, plasma is applied to each surface side that becomes a bonding interface between a first bonding target that is a glass wafer and a second bonding target that is a Si wafer to be bonded to the first bonding target. A surface activation step that is activated by atomically bonding OH groups by using the bonding, and a bonding that bonds the first bonding target and the second bonding target after the surface activation step. A step of pressurizing the first object to be joined and the second object to be joined at room temperature, and the first object to be joined after the room temperature pressurization step. There is also known a bonding method including a step of anodic bonding an object and the second object to be bonded (for example, Patent Document 1).

上述の陽極接合を用いた接合方法では、陽極接合の時に加熱してもよいことも知られており、より低温で接合対象物に、そりを発生させずに接合強度を向上させることができる、とされている。   In the bonding method using the above-described anodic bonding, it is also known that heating may be performed at the time of anodic bonding, and the bonding strength can be improved without generating warpage on the objects to be bonded at a lower temperature. It is said that.

しかしながら、上述の陽極接合を用いる接合方法では、接合対象物の接合界面側がSi、SiOやガラスのいずれかの材料であるものに限られており、種々のMEMSデバイスの製造などに利用するには十分でない。 However, in the above-described bonding method using anodic bonding, the bonding interface side of the object to be bonded is limited to a material of any one of Si, SiO 2 and glass, and can be used for manufacturing various MEMS devices. Is not enough.

高木秀樹著、「特集「MEMS/NEMSの最前線」ウエハ常温接合技術」、表面科学 Vol.26、No.2、2005、pp.82-87Hideki Takagi, “Special Feature“ Frontiers of MEMS / NEMS ”Wafer Room Temperature Bonding Technology”, Surface Science Vol.26, No.2, 2005, pp.82-87

特開2006−248895号公報JP 2006-248895 A

ところで、表面活性化法を利用した接合方法は、接合界面をミクロに見たとき、接合対象物の表面にある原子に何らかの結合力を作用させるものである。表面活性化法による接合のメカニズムは、一見単純に見えるものの、接合対象物の材料と、活性化により変化する接合対象物の表面の状態と深く関係していると考えられ、接合対象物の表面の状態と接合強度との関係についてはほとんどが未解明である。   By the way, the bonding method using the surface activation method is to apply some bonding force to atoms on the surface of the bonding object when the bonding interface is viewed microscopically. Although the mechanism of joining by the surface activation method seems simple at first glance, it is thought that it is closely related to the material of the joining object and the surface state of the joining object that changes due to the activation. Most of the relationship between the state and bonding strength is still unclear.

この種の接合方法では、接合強度および接合の歩留りの更なる向上が求められているものの、上述の接合方法だけでは、十分ではなく、更なる改良が求められている。   In this type of bonding method, further improvement in bonding strength and bonding yield is required, but the above-described bonding method alone is not sufficient, and further improvement is required.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、接合強度および接合の歩留りの向上を図ることが可能な接合方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a joining method capable of improving the joining strength and joining yield.

本発明の接合方法は、第1の接合対象物と該第1の接合対象物と接合させる第2の接合対象物との接合界面となる表面側それぞれを活性化する表面活性化工程と、該表面活性化工程の後に上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物とを接合させる接合工程とを備えた接合方法であって、上記接合工程は、常温にて第1の所定時間の間、上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物とを加圧する常温加圧工程と、該常温加圧工程後に上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物とを加熱および加圧することにより、上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物との間で拡散接合を行う加熱・加圧接合工程とを有し、上記第1の接合対象物および上記第2の接合対象物は、少なくとも一方の上記表面に共晶反応を伴う上記拡散接合が可能な接合層を備え、上記加熱・加圧接合工程の上記加熱の温度を上記接合層における共晶温度以上にすることにより、上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物との間で共晶接合を行うものであり、上記加熱・加圧接合工程は、第3の所定時間の間、上記共晶温度よりも低い温度に加熱して上記第1の接合対象物と上記第2の接合対象物とを加圧する第1の加熱・加圧過程と、該第1の加熱・加圧過程後に加圧して上記共晶接合を行う第2の加熱・加圧過程とを有することを特徴とする。 The bonding method of the present invention includes a surface activation step for activating each surface side that becomes a bonding interface between a first bonding object and a second bonding object to be bonded to the first bonding object; A joining method comprising a joining step of joining the first joining object and the second joining object after the surface activation process, wherein the joining process is performed at a normal temperature for a first predetermined time. During the normal temperature pressurizing step of pressurizing the first bonding target and the second bonding target, and after the normal temperature pressing step, the first bonding target and the second bonding target A heating and pressurizing bonding step of performing diffusion bonding between the first bonding object and the second bonding object by heating and pressurizing the first bonding object, The second bonding object is capable of diffusion bonding involving a eutectic reaction on at least one of the surfaces. An additional bonding layer, and the heating temperature in the heating / pressure bonding step is set to be equal to or higher than the eutectic temperature in the bonding layer, thereby providing a gap between the first bonding object and the second bonding object. In the heating and pressure bonding step, the first bonding object and the second are heated by heating to a temperature lower than the eutectic temperature for a third predetermined time. and the first heating and pressing step of pressing the bonded object, that pressurized after heating and pressing process of the first having a second heating and pressing process of performing the eutectic bonding It is characterized by that.

この接合方法において、上記第1の接合対象物および上記第2の接合対象物は、少なくとも一方の上記表面に上記拡散接合が可能な接合層を備え、該接合層は、最表面がAuからなる表面層を有することが好ましい。   In this bonding method, the first bonding object and the second bonding object include a bonding layer capable of diffusion bonding on at least one of the surfaces, and the bonding layer is made of Au on the outermost surface. It is preferable to have a surface layer.

本発明の接合方法においては、接合強度および接合の歩留りの向上を図ることが可能な接合方法を提供できる。   The bonding method of the present invention can provide a bonding method capable of improving the bonding strength and the bonding yield.

実施形態1の接合方法の工程を接合装置を用いて説明する工程説明図である。It is process explanatory drawing explaining the process of the joining method of Embodiment 1 using a joining apparatus. 同上の接合方法で接合される接合対象物の模式断面図である。It is a schematic cross section of the joining target object joined by the joining method same as the above. 同上の接合方法の接合工程における加熱と加圧のタイミングチャートである。It is a timing chart of the heating and pressurization in the joining process of the joining method same as the above. 同上の接合方法における接合状態を確認するための積層物たるダミーウエハの説明図である。It is explanatory drawing of the dummy wafer which is a laminated body for confirming the joining state in the joining method same as the above. 同上の接合方法で接合された積層物たるダミーウエハと、比較のために接合された積層物たるダミーウエハとの接合状態を示す説明平面図である。It is explanatory drawing which shows the joining state of the dummy wafer which is the laminated body joined by the joining method same as the above, and the dummy wafer which is the laminated body joined for the comparison. 実施形態2の接合方法で接合される接合対象物の模式断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a bonding object to be bonded by the bonding method of Embodiment 2. FIG. 同上の接合方法の接合工程における加熱と加圧のタイミングチャートである。It is a timing chart of the heating and pressurization in the joining process of the joining method same as the above. 実施形態3の接合方法の接合工程における加熱と加圧のタイミングチャートである。10 is a timing chart of heating and pressurization in a joining step of the joining method of Embodiment 3.

(実施形態1)
以下、本実施形態の接合方法の各工程を図1に示す接合装置10を用いて説明し、図2を用いて、接合装置10で接合させる第1の接合対象物1および第2の接合対象物2の構成例を説明する。なお、図1および図2において、同一の構成要素には、同一の符号を付している。
(Embodiment 1)
Hereinafter, each process of the joining method of this embodiment is demonstrated using the joining apparatus 10 shown in FIG. 1, and the 1st joining object 1 and 2nd joining object joined with the joining apparatus 10 using FIG. A configuration example of the object 2 will be described. In FIG. 1 and FIG. 2, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals.

本実施形態の接合方法は、第1の接合対象物1と該第1の接合対象物1と接合させる第2の接合対象物2との接合界面となる表面1a,2a側それぞれを活性化する表面活性化工程と、該表面活性化工程の後に第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを接合させる接合工程とを備えている。   The bonding method according to the present embodiment activates the surfaces 1a and 2a, which are bonding interfaces between the first bonding object 1 and the second bonding object 2 to be bonded to the first bonding object 1, respectively. A surface activation step, and a bonding step of bonding the first bonding target 1 and the second bonding target 2 after the surface activation step.

特に、本実施形態の接合方法は、上記接合工程が、常温にて第1の所定時間の間、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを加圧する常温加圧工程と、該常温加圧工程後に第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを加熱および加圧することにより、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間で拡散接合を行う加熱・加圧接合工程とを有している。   In particular, the bonding method according to the present embodiment includes a room temperature pressurizing step in which the bonding step pressurizes the first bonding target 1 and the second bonding target 2 at a normal temperature for a first predetermined time. In addition, the first joining object 1 and the second joining object 2 are heated and pressurized after the room temperature pressurization step, so that the first joining object 1 and the second joining object 2 are connected. A heating and pressure bonding process for performing diffusion bonding.

本実施形態の接合方法によって、第1の接合対象物1と、第2の接合対象物2とを接合させる図1に示す接合装置10は、内部を気密封止することが可能なチャンバ12を備えている。接合装置10は、チャンバ12と接続された排気管17から真空排気装置18によって排気することで、チャンバ12の内部を減圧雰囲気とさせることができる。   The joining apparatus 10 shown in FIG. 1 that joins the first joining object 1 and the second joining object 2 by the joining method of the present embodiment includes a chamber 12 that can hermetically seal the inside. I have. The bonding apparatus 10 can evacuate the interior of the chamber 12 from the exhaust pipe 17 connected to the chamber 12 using the vacuum exhaust apparatus 18.

より具体的には、接合装置10のチャンバ12には、チャンバ12と連通しチャンバ12の内部に所定の導入ガス(たとえば、Arガスなどの不活性ガス、酸素ガスや酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスなど)を導入する導入管(図示していない)が接続されている。上記導入管には、該導入管の途中に図示していないバルブ(以下、導入バルブという)が設けられており、該導入バルブの開閉を制御することにより真空チャンバ12の内部への上記導入ガスのガス流入量の調整を行うことができる。また、接合装置10は、チャンバ12と連通しチャンバ12の内部の上記導入ガスなどを含む排気ガスを排気(図1の黒矢印を参照)する排気管17が接続されている。排気管17には、排気管17に設けられた図示していないバルブ(以下、排気バルブという)を開放し、チャンバ12の外部へ上記排気ガスを排気して真空度を高める真空排気装置18が接続されている。また、排気管17は、上記排気バルブの開閉を制御することなどにより、上記排気ガスのガス流出量や真空度の調整を行うことができる。言い換えれば、接合装置10は、上記導入ガスのガス流入量の調整と、上記排気ガスのガス流出量の調整とを行うことで、チャンバ12の内部の真空度を適宜に調整した減圧雰囲気とすることができる。   More specifically, the chamber 12 of the bonding apparatus 10 communicates with the chamber 12 and contains a predetermined introduced gas (for example, inert gas such as Ar gas, oxygen gas, oxygen gas, and nitrogen gas). An introduction pipe (not shown) for introducing a mixed gas or the like is connected. The introduction pipe is provided with a valve (hereinafter referred to as introduction valve) not shown in the middle of the introduction pipe, and the introduction gas into the vacuum chamber 12 is controlled by controlling the opening and closing of the introduction valve. The gas inflow amount can be adjusted. Further, the joining apparatus 10 is connected to an exhaust pipe 17 that communicates with the chamber 12 and exhausts exhaust gas containing the introduced gas and the like inside the chamber 12 (see the black arrow in FIG. 1). The exhaust pipe 17 includes a vacuum exhaust device 18 that opens a valve (hereinafter referred to as an exhaust valve) provided in the exhaust pipe 17 and exhausts the exhaust gas to the outside of the chamber 12 to increase the degree of vacuum. It is connected. Further, the exhaust pipe 17 can adjust the gas outflow amount and the degree of vacuum of the exhaust gas by controlling the opening and closing of the exhaust valve. In other words, the bonding apparatus 10 has a reduced pressure atmosphere in which the degree of vacuum inside the chamber 12 is appropriately adjusted by adjusting the gas inflow amount of the introduced gas and the gas outflow amount of the exhaust gas. be able to.

なお、接合装置10は、上記導入ガスを導入する上記導入管を複数本備え、図示していない制御装置からの制御信号により、各導入管にそれぞれ設けられた上記導入バルブの開閉を制御してもよい。これにより、接合装置10は、チャンバ12の内部に導入する導入ガスの種類を、たとえば、Arガスから窒素ガスに切替えることができる。また、接合装置10は、チャンバ12の内部に導入する導入ガスを、たとえば、酸素ガスと窒素ガスとの混合比を適宜に変えた混合ガスとすることもできる。   The joining apparatus 10 includes a plurality of the introduction pipes for introducing the introduction gas, and controls the opening and closing of the introduction valves provided in the respective introduction pipes by a control signal from a control apparatus (not shown). Also good. As a result, the bonding apparatus 10 can switch the type of introduced gas introduced into the chamber 12 from, for example, Ar gas to nitrogen gas. In addition, the bonding apparatus 10 can also use, for example, a mixed gas in which the mixing ratio of oxygen gas and nitrogen gas is appropriately changed as the introduction gas introduced into the chamber 12.

本実施形態の接合方法に用いられる接合装置10の真空排気装置18は、ロータリポンプなどの低真空用の排気ポンプと、ターボ分子ポンプなどの高真空用の排気ポンプとを組み合わせて構成している。第1の接合対象物1の材料、第2の接合対象物2の材料や製造させるデバイスの仕様などにもよるが、真空排気装置18は、チャンバ12の内部を所定の真空度(たとえば、1×10−4Pa)以下の減圧雰囲気に排気できればよい。 The vacuum exhaust device 18 of the joining device 10 used in the joining method of the present embodiment is configured by combining a low vacuum exhaust pump such as a rotary pump and a high vacuum exhaust pump such as a turbo molecular pump. . Although depending on the material of the first joining object 1, the material of the second joining object 2, the specifications of the device to be manufactured, etc., the evacuation device 18 evacuates the interior of the chamber 12 to a predetermined degree of vacuum (for example, 1 What is necessary is just to be able to evacuate to a reduced pressure atmosphere of × 10 −4 Pa) or less.

また、接合装置10は、チャンバ12の内部の下方(図1(a)の下側)に第1の接合対象物1を保持する第1のホルダ(以下、下部ホルダという)14を備えている。下部ホルダ14は、たとえば、下部ホルダ14の表面側に設けた誘電体層(図示していない)に、下部ホルダ14に内蔵させた一対の内部電極(図示していない)から電圧を印加させて正・負の電荷を発生させることができる静電チャックを備えている。下部ホルダ14は、上記静電チャックが上記誘電体層と第1の接合対象物1との間にクーロン力を働かせ、第1の接合対象物1を下部ホルダ14に保持させることができる。なお、下部ホルダ14は、上記静電チャックの代わりに機械的な保持部を備え、第1の接合対象物1を下部ホルダ14に保持させてもよい。   In addition, the joining apparatus 10 includes a first holder (hereinafter referred to as a lower holder) 14 that holds the first joining object 1 below the inside of the chamber 12 (lower side in FIG. 1A). . For example, the lower holder 14 applies a voltage to a dielectric layer (not shown) provided on the surface side of the lower holder 14 from a pair of internal electrodes (not shown) built in the lower holder 14. An electrostatic chuck capable of generating positive and negative charges is provided. In the lower holder 14, the electrostatic chuck can apply a Coulomb force between the dielectric layer and the first object 1 to be held, and the first object 1 can be held by the lower holder 14. The lower holder 14 may include a mechanical holding unit instead of the electrostatic chuck, and hold the first object 1 to the lower holder 14.

また、下部ホルダ14には、下部ホルダ14に保持された第1の接合対象物1を所定の温度に加熱する第1の加熱ヒータ(以下、下部加熱ヒータという)14aが設けられている。なお、下部加熱ヒータ14aは、たとえば、第1の接合対象物1を加熱することが可能な電熱線や赤外線ランプなどで構成すればよい。   Further, the lower holder 14 is provided with a first heater (hereinafter referred to as a lower heater) 14a for heating the first object 1 held by the lower holder 14 to a predetermined temperature. In addition, what is necessary is just to comprise the lower heater 14a with the heating wire which can heat the 1st joining target object 1, an infrared lamp, etc., for example.

本実施形態の接合方法に用いられる接合装置10は、チャンバ12の内部に、第1の接合対象物1の接合界面となる表面1a側を活性化する表面活性化装置13を備えている。本実施形態の接合方法に用いられる表面活性化装置13は、チャンバ12の内部において、第1の接合対象物1を保持する下部ホルダ14と対向する上方(図1(a)の上側)に配置される上部電極13aを備えている。表面活性化装置13は、上部電極13aと下部ホルダ14側との間に高周波の電圧を印加することでプラズマを生起することができるプラズマ照射装置として機能する。   A bonding apparatus 10 used in the bonding method of the present embodiment includes a surface activation apparatus 13 that activates the surface 1 a side that is a bonding interface of the first bonding target 1 inside the chamber 12. The surface activation device 13 used in the bonding method of the present embodiment is disposed inside the chamber 12 and above the lower holder 14 that holds the first bonding target 1 (upper side in FIG. 1A). The upper electrode 13a is provided. The surface activation device 13 functions as a plasma irradiation device capable of generating plasma by applying a high-frequency voltage between the upper electrode 13a and the lower holder 14 side.

接合装置10は、導入ガスとしてArガスをチャンバ12の内部に導入した減圧雰囲気とし、表面活性化装置13によって生起させたプラズマを第1の接合対象物1の接合界面となる表面1a側に照射させる。これにより、接合装置10は、第1の接合対象物1の上記表面1a側を活性化する表面活性化工程を行うことが可能となる(図1(a)を参照)。ここにおいて、表面活性化工程に用いる導入ガスは、Arガスだけに限らず、酸素ガスなどを用いてもよいが、これらに限らない。   The bonding apparatus 10 has a reduced pressure atmosphere in which Ar gas is introduced as an introduction gas into the chamber 12, and the plasma generated by the surface activation apparatus 13 is irradiated to the surface 1 a side serving as the bonding interface of the first bonding object 1. Let Thereby, the joining apparatus 10 becomes possible [performing the surface activation process which activates the said surface 1a side of the 1st joining target object 1 (refer Fig.1 (a)). Here, the introduced gas used in the surface activation step is not limited to Ar gas but may be oxygen gas or the like, but is not limited thereto.

また、表面活性化装置13は、第1の接合対象物1の接合界面となる上記表面1a側を活性化できるものであればよく、プラズマを照射するプラズマ照射装置だけでなく、イオンビームを照射するイオンビーム照射装置や原子ビームを照射する原子ビーム照射装置などを適宜に用いることもできる。表面活性化装置13は、第1の接合対象物1の材料や製造するデバイスの仕様などに応じて、プラズマ照射装置、イオンビーム照射装置や原子ビーム照射装置を適宜に選択すればよい。   Further, the surface activation device 13 may be any device that can activate the surface 1a side, which is a bonding interface of the first bonding object 1, and is not only a plasma irradiation device that irradiates plasma, but also an ion beam. An ion beam irradiation apparatus or an atomic beam irradiation apparatus that irradiates an atomic beam can be used as appropriate. The surface activation device 13 may appropriately select a plasma irradiation device, an ion beam irradiation device, or an atomic beam irradiation device according to the material of the first bonding target 1 or the specifications of the device to be manufactured.

また、本実施形態の接合方法に用いられる接合装置10は、表面活性化装置13をチャンバ12の内部で移動させ、表面活性化装置13の代わりにチャンバ12の内部の上方(図1(b)の上側)に第2の接合対象物2を保持可能な第2のホルダ(以下、上部ホルダ15という)を配置する搬送機構(図示していない)を備えている。上記搬送機構により、上部ホルダ15は、下部ホルダ14に固定された第1の接合対象物1の表面1a側と対向した位置に配置することができる。上部ホルダ15は、下部ホルダ14と同様に静電チャックにより、上部ホルダ15に第2の接合対象物2を保持することができる構成としている。また、上部ホルダ15は、下部ホルダ14と同様に、上部ホルダ15に保持された第2の接合対象物2を所定の温度に加熱することができる第2の加熱ヒータ(以下、上部加熱ヒータという)15aを備えている。なお、上部ホルダ15に保持された第2の接合対象物2は、上記搬送機構により図1(b)で示した第1の接合対象物1と対向する位置に搬送されるに先立って、第1の接合対象物1の活性化処理工程と同様にして、第2の接合対象物2の接合界面となる表面2a側を活性化する活性化処理工程を別途に行っている。   Further, the bonding apparatus 10 used in the bonding method of the present embodiment moves the surface activation device 13 inside the chamber 12 and replaces the surface activation device 13 above the inside of the chamber 12 (FIG. 1B). A transport mechanism (not shown) for disposing a second holder (hereinafter referred to as an upper holder 15) capable of holding the second object 2 to be joined. By the transport mechanism, the upper holder 15 can be disposed at a position facing the surface 1 a side of the first object 1 fixed to the lower holder 14. Similar to the lower holder 14, the upper holder 15 is configured to be able to hold the second object 2 to be bonded to the upper holder 15 by an electrostatic chuck. Similarly to the lower holder 14, the upper holder 15 is a second heater (hereinafter referred to as an upper heater) that can heat the second object 2 held by the upper holder 15 to a predetermined temperature. ) 15a. In addition, the 2nd joining target object 2 hold | maintained at the upper holder 15 is transported to the position facing the first joining target object 1 shown in FIG. Similarly to the activation process step of the first bonding target object 1, an activation processing process for activating the surface 2 a side that becomes the bonding interface of the second bonding target object 2 is separately performed.

また、本実施形態の接合方法に用いられる接合装置10は、第2の接合対象物2を保持する上部ホルダ15の一表面側と対向する他表面側に設けられたプッシュロッド16aを移動させることが可能な接合機構16を備えている。接合機構16は、プッシュロッド16aの移動により、第2の接合対象物2が保持された上部ホルダ15と、第1の接合対象物1が保持された下部ホルダ14とを近接させたり、離間させたりすることができる。なお、接合機構16は、プッシュロッド16aの移動だけでなく、プッシュロッド16aを伸縮させることで、第2の接合対象物2が保持された上部ホルダ15と、第1の接合対象物1が保持された下部ホルダ14とを近接させたり、離間させてもよい。また、接合装置10の上部ホルダ15には、下部ホルダ14側に上部ホルダ15側を圧接させた時の第1の接合対象物1および第2の接合対象物2への荷重に応じた圧力を検出することが可能な圧力検出手段(図示していない)を内蔵している。   Moreover, the joining apparatus 10 used for the joining method of this embodiment moves the push rod 16a provided in the other surface side facing the one surface side of the upper holder 15 holding the 2nd joining target object 2. FIG. It is possible to provide a joining mechanism 16 that can The joining mechanism 16 brings the upper holder 15 holding the second joining object 2 and the lower holder 14 holding the first joining object 1 close to each other or away by moving the push rod 16a. Can be. Note that the joining mechanism 16 not only moves the push rod 16a but also expands and contracts the push rod 16a, so that the upper holder 15 holding the second joining object 2 and the first joining object 1 are held. The lower holder 14 may be brought close to or separated from each other. Moreover, the pressure according to the load to the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2 when the upper holder 15 side is press-contacted to the lower holder 14 side is applied to the upper holder 15 of the joining apparatus 10. A pressure detection means (not shown) capable of detection is incorporated.

上記圧力検出手段からの信号に基づいて、後述する制御装置(図示していない)が接合機構16の動作を制御する制御信号を出力する。接合機構16は、上記制御装置からの制御信号により、プッシュロッド16aの移動をフィードバック制御することで、第1の接合対象物1が保持された下部ホルダ14と、第2の接合対象物2が保持された上部ホルダ15との間に掛ける加圧を制御することができる。言い換えれば、接合装置10は、下部ホルダ14に対向して配置された上部ホルダ15の昇降を制御することが可能な接合機構16を備えている(図1(b)を参照)。   Based on the signal from the pressure detection means, a control device (not shown) described later outputs a control signal for controlling the operation of the joining mechanism 16. The joining mechanism 16 feedback-controls the movement of the push rod 16a by a control signal from the control device, so that the lower holder 14 holding the first joining object 1 and the second joining object 2 are The pressurization applied to the held upper holder 15 can be controlled. In other words, the joining apparatus 10 includes a joining mechanism 16 that can control the raising and lowering of the upper holder 15 disposed to face the lower holder 14 (see FIG. 1B).

接合装置10は、上記表面活性化工程後、第2の接合対象物2が保持された上部ホルダ15を第1の接合対象物1が保持された下部ホルダ14側に降下(図1(c)の白抜きの矢印を参照)させ、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを加圧することにより仮接合をさせる常温加圧工程を行うことが可能となる(図1(c)を参照)。   After the surface activation step, the bonding apparatus 10 lowers the upper holder 15 holding the second bonding object 2 toward the lower holder 14 holding the first bonding object 1 (FIG. 1C). 1) and pressurizing the first joining object 1 and the second joining object 2 to perform a room temperature pressurizing step for temporary joining (FIG. 1 ( see c)).

接合装置10は、上記常温加圧工程の後に、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間の加圧(図1(d)の白抜きの矢印を参照)を維持したまま、下部加熱ヒータ14aおよび上部加熱ヒータ15aにより、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2を加熱させる。これにより、接合装置10は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間で本接合となる拡散接合を行う加熱・加圧接合工程を行うことができる(図1(d)を参照)。   The joining apparatus 10 maintains the pressurization (see the white arrow in FIG. 1D) between the first joining object 1 and the second joining object 2 after the room temperature pressurization step. The first joining object 1 and the second joining object 2 are heated by the lower heater 14a and the upper heater 15a. Thereby, the joining apparatus 10 can perform the heating and pressurizing joining process which performs the diffusion joining used as the main joining between the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2 (FIG. 1 ( see d)).

なお、接合装置10は、チャンバ12の内部に所定の導入ガスを導入する上記導入管に設けられた上記導入バルブ、チャンバ12の内部を所定の真空度に排気する上記排気バルブや真空排気装置18、表面活性化装置13、上記搬送機構、下部加熱ヒータ14a、上部加熱ヒータ15a、プッシュロッド16aを移動させる接合機構16などの動作を制御するプログラムが搭載されたコンピュータからなる制御装置(図示せず)を備えている。   The joining apparatus 10 includes the introduction valve provided in the introduction pipe for introducing a predetermined introduction gas into the chamber 12, the exhaust valve for exhausting the inside of the chamber 12 to a predetermined degree of vacuum, and the vacuum exhaust apparatus 18. , A control device (not shown) comprising a computer on which a program for controlling operations of the surface activation device 13, the transport mechanism, the lower heater 14a, the upper heater 15a, the joining mechanism 16 for moving the push rod 16a, and the like is mounted. ).

また、接合装置10は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との上記接合工程に先立って、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2の位置をアライメントさせてもよい。この場合、接合装置10は、チャンバ12の内部に第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とをアライメントするアライメント装置(図示していない)を備え、たとえば、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2の表面1a,2a側の隅部にそれぞれに異なるアライメントマークを付けておけばよい。接合装置10は、上記表面活性化工程時の第1の接合対象物1や第2の接合対象物2の熱膨張に伴う位置ズレが生じても、上記アライメント装置が第1の接合対象物1と第2の接合対象物2それぞれに設けられたアライメントマークを認識して、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを高精度にアライメントさせて接合することができる。   Moreover, the joining apparatus 10 aligns the positions of the first joining object 1 and the second joining object 2 prior to the joining process of the first joining object 1 and the second joining object 2. You may let them. In this case, the joining apparatus 10 includes an alignment device (not shown) that aligns the first joining object 1 and the second joining object 2 inside the chamber 12, for example, the first joining object. What is necessary is just to attach | subject a different alignment mark to the corners by the side of the surface 1a and 2a of the thing 1 and the 2nd joining target object 2, respectively. Even if a positional shift caused by thermal expansion of the first bonding target object 1 or the second bonding target object 2 occurs during the surface activation step, the bonding apparatus 10 causes the alignment apparatus to perform the first bonding target 1. And the second joining object 2 can be recognized, and the first joining object 1 and the second joining object 2 can be aligned and joined with high accuracy.

接合装置10は、上記表面活性化工程と、上記接合工程とをそれぞれ別個のチャンバで行う接合装置の構造としてもよい。上記表面活性化工程と、上記接合工程とをそれぞれ別個のチャンバで行う場合、接合装置は、各チャンバそれぞれを減圧雰囲気にできる搬送室(図示しない)で繋げて、第1の接合対象物1や第2の接合対象物2を搬送手段(図示しない)で搬送させる構造としてもよい。   The bonding apparatus 10 may have a structure of a bonding apparatus that performs the surface activation process and the bonding process in separate chambers. When the surface activation step and the bonding step are performed in separate chambers, the bonding apparatus connects the respective chambers with a transfer chamber (not shown) that can be in a reduced pressure atmosphere, and the first bonding object 1 or It is good also as a structure which conveys the 2nd joining target object 2 by a conveyance means (not shown).

次に、本実施形態の接合方法で接合される接合対象物について図2を用いて説明する。   Next, the joining object joined by the joining method of this embodiment is demonstrated using FIG.

本実施形態の接合方法で接合される図2(a)に示す第1の接合対象物1は、Siからなるウエハ11を用いている。第1の接合対象物1は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との接合界面となる第1の接合対象物1の表面1a側に接合層3を備えている。接合層3は、Siからなるウエハ11上に形成されたSiOからなる絶縁層31と、該絶縁層31上に形成されたTiからなる中間層32と、該中間層32上に形成された最表面となるAuからなる表面層33とを備えている。中間層32は、SiOからなる絶縁層31と、Auからなる表面層33との密着性を向上させることができる。 The first object 1 shown in FIG. 2A to be bonded by the bonding method of this embodiment uses a wafer 11 made of Si. The first bonding object 1 includes a bonding layer 3 on the surface 1a side of the first bonding object 1 that is a bonding interface between the first bonding object 1 and the second bonding object 2. The bonding layer 3 was formed on the insulating layer 31 made of SiO 2 formed on the wafer 11 made of Si, the intermediate layer 32 made of Ti formed on the insulating layer 31, and the intermediate layer 32. And a surface layer 33 made of Au as the outermost surface. The intermediate layer 32 can improve the adhesion between the insulating layer 31 made of SiO 2 and the surface layer 33 made of Au.

ウエハ11上に形成された絶縁層31は、SiOなどの熱酸化膜であってもよいし、各種CVD法などで成膜させたSiOやSiなどでもよい。また、絶縁層31上に形成させた中間層32や中間層32上に形成させた表面層33は、蒸着法やスパッタリング法で適宜に成膜させることができる。接合層3は、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して所定の形状に形成してもよいし、第1の接合対象物1の表面1aの全面に設けてもよい。なお、本実施形態の接合方法においては、第1の接合対象物1の表面1a側に、厚さが約0.2μmのAu膜よりなる表面層33を蒸着法にて成膜してある。表面層33の厚みは、上述の膜厚に限られるものではなく、表面層33の材質などにより適宜に設定すればよい。 Insulating layer 31 formed on the wafer 11 may be a thermal oxide film such as SiO 2, may be such as SiO 2 or Si 3 N 4 which is deposited by various CVD methods. The intermediate layer 32 formed on the insulating layer 31 and the surface layer 33 formed on the intermediate layer 32 can be appropriately formed by a vapor deposition method or a sputtering method. The bonding layer 3 may be formed in a predetermined shape using a lithography technique and an etching technique, or may be provided on the entire surface 1 a of the first bonding target 1. In the bonding method of the present embodiment, the surface layer 33 made of an Au film having a thickness of about 0.2 μm is formed on the surface 1a side of the first object 1 by vapor deposition. The thickness of the surface layer 33 is not limited to the above-described film thickness, and may be set as appropriate depending on the material of the surface layer 33 and the like.

本実施形態の接合方法で接合させる第1の接合対象物1は、接合を好適に行うために、第1の接合対象物1の表面1aに適宜に接合層3を設けているが、本実施形態の拡散接合ができる限り、必ずしも接合層3を設ける必要はない。また、接合層3は、必ずしも絶縁層31、中間層32や表面層33となる複数層に形成させる必要はなく、単層で構成してもよい。接合層3の材料としては、たとえば、Au、Cu、Al、Ptなどの金属材料を用いることができる。接合層3の材料は、合金でもよい。また、第1の接合対象物1の表面1aにSiOなどの絶縁層31を備えている場合、接合層3は、Auからなる表面層33と絶縁層31との密着性を向上させる中間層32を適宜に設ければよい。また、接合層3は、表面層33と第1の接合対象物1との間で不要な金属材料の拡散を防止するバリア層として中間層32を適宜に備えてもよい。このような、中間層32の材料としては、Ti、Cr、PtやMoなどの金属材料を用いることができる。 The first bonding object 1 to be bonded by the bonding method of the present embodiment is appropriately provided with a bonding layer 3 on the surface 1a of the first bonding object 1 in order to perform bonding appropriately. The bonding layer 3 is not necessarily provided as long as the form of diffusion bonding can be performed. In addition, the bonding layer 3 is not necessarily formed in a plurality of layers serving as the insulating layer 31, the intermediate layer 32, and the surface layer 33, and may be configured as a single layer. As the material of the bonding layer 3, for example, a metal material such as Au, Cu, Al, or Pt can be used. The material of the bonding layer 3 may be an alloy. Further, when the surface 1 a of the first object 1 is provided with an insulating layer 31 such as SiO 2 , the bonding layer 3 is an intermediate layer that improves the adhesion between the surface layer 33 made of Au and the insulating layer 31. 32 may be provided as appropriate. Further, the bonding layer 3 may appropriately include an intermediate layer 32 as a barrier layer that prevents unnecessary metal material from diffusing between the surface layer 33 and the first bonding target 1. As the material of the intermediate layer 32, a metal material such as Ti, Cr, Pt, or Mo can be used.

また、第1の接合対象物1は、Siからなるウエハ11だけに限られず、他の材料であってもよい。第1の接合対象物1の材料としては、たとえば、ガラス、サファイア、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ガドリウムガリウムガーネットなどを用いることができる。また、これらの第1の接合対象物1の材料において、SiO層などの絶縁層31が形成されたものでもよい。さらに、第1の接合対象物1の形状は、ウエハ形状のものだけに限られず、チップ形状のものでもよい。すなわち、第1の接合対象物1は、各種の機能性デバイスたるチップを用いてもよい。 Further, the first bonding target 1 is not limited to the wafer 11 made of Si, but may be another material. As a material of the first object 1, for example, glass, sapphire, lithium niobate, lithium tantalate, gadolinium gallium garnet, or the like can be used. Further, in the material of the first object 1 to be bonded, an insulating layer 31 such as a SiO 2 layer may be formed. Furthermore, the shape of the first bonding target 1 is not limited to a wafer shape, and may be a chip shape. That is, the first bonding object 1 may use chips that are various functional devices.

また、本実施形態の接合方法で接合される図2(a)に示す第2の接合対象物2は、第1の接合対象物1と同様に、Siからなるウエハ21で構成されている。第2の接合対象物2は、第2の接合対象物2と第1の接合対象物1との接合界面となる第2の接合対象物2の表面2a側に接合層4を備えている。接合層4は、Siからなるウエハ21に形成されたSiOからなる絶縁層41と、該絶縁層41の表面に形成されたTiからなる中間層42と、中間層42の表面に形成された最表面となるAuからなる表面層43とを備えている。なお、本実施形態の接合方法においては、第1の接合対象物1の表面2a側に、厚さが約0.2μmのAu膜よりなる表面層33を蒸着法にて成膜してある。 Moreover, the 2nd joining target object 2 shown to Fig.2 (a) joined by the joining method of this embodiment is comprised with the wafer 21 which consists of Si similarly to the 1st joining target object 1. FIG. The second bonding object 2 includes a bonding layer 4 on the surface 2a side of the second bonding object 2 that is a bonding interface between the second bonding object 2 and the first bonding object 1. The bonding layer 4 was formed on the insulating layer 41 made of SiO 2 formed on the wafer 21 made of Si, the intermediate layer 42 made of Ti formed on the surface of the insulating layer 41, and the surface of the intermediate layer 42. And a surface layer 43 made of Au serving as the outermost surface. In the joining method of this embodiment, the first surface 2a side of the bonding object 1, are formed by vapor deposition surface layer 33 having a thickness of Au film of about 0.2 [mu] m.

なお、第2の接合対象物2や接合層4は、上述の拡散接合ができる限り、第1の接合対象物1や接合層3と同様に適宜の構成、膜厚や材料を用いることができる。したがって、第2の接合対象物2は、Siからなるウエハ21だけに限られず、各種材料のものや各種の機能性デバイスたるチップを用いてもよい。同様に、接合層4も各種の材料や形状とすることができる。   In addition, as long as the above-mentioned diffusion bonding can be performed, the second bonding object 2 and the bonding layer 4 can use an appropriate configuration, film thickness, and material similarly to the first bonding object 1 and the bonding layer 3. . Therefore, the second bonding object 2 is not limited to the wafer 21 made of Si, but may be made of various materials or chips that are various functional devices. Similarly, the bonding layer 4 can be made of various materials and shapes.

ここで、本実施形態の接合方法における拡散接合とは、第1の接合対象物1の表面1a側と第2の接合対象物2の表面2a側とを密着させ、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との融点以下の温度条件で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧し、接合界面で生じる原子の拡散を利用して接合する方法をいう。なお、接合界面では、第1の接合対象物1の表面1a側と第2の接合対象物2の表面2a側とに接合されていない未接合領域(ボイド)が生ずることを減少させる塑性変形を生じさせてもよい。   Here, the diffusion bonding in the bonding method of the present embodiment means that the surface 1a side of the first bonding target 1 and the surface 2a side of the second bonding target 2 are brought into close contact with each other, and the first bonding target 1 And a second bonding object 2 under a temperature condition equal to or lower than the melting point, pressurizing to the extent that plastic deformation does not occur as much as possible, and joining using the diffusion of atoms generated at the bonding interface. In addition, in the joining interface, the plastic deformation which reduces that the unjoined area | region (void) which is not joined to the surface 1a side of the 1st joining target object 1 and the surface 2a side of the 2nd joining target object 2 reduces arises. It may be generated.

したがって、拡散接合は、拡散接合を行う接合界面が固相状態で接合される固相拡散接合と、拡散接合を行う際に接合界面に挿入される金属などを一時的に溶融、液化した後に、拡散を利用し等温凝固させて接合する液相拡散接合とを含む。本実施形態の接合方法では、接合を広く解釈するものとし、AuとAuとを接合させたAu−Auの直接接合も拡散接合に含まれる。   Therefore, the diffusion bonding is performed by temporarily melting and liquefying the solid phase diffusion bonding in which the bonding interface for performing the diffusion bonding is bonded in a solid state and the metal inserted into the bonding interface when performing the diffusion bonding. And liquid phase diffusion bonding in which diffusion is used for isothermal solidification. In the bonding method of this embodiment, the bonding is widely interpreted, and the direct bonding of Au—Au in which Au and Au are bonded is also included in the diffusion bonding.

本実施形態の接合方法は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との接合界面が、上述した第1の接合対象物1の接合層3と第2の接合対象物2の接合層4とを用いて接合させたAu-Auの他、たとえば、Cu-Cu、Al-Al、Cu-Si、Pt-Si等などの拡散接合を行うことが可能となる。   In the bonding method of the present embodiment, the bonding interface between the first bonding object 1 and the second bonding object 2 is such that the bonding layer 3 of the first bonding object 1 and the second bonding object 2 described above. In addition to Au—Au bonded using the bonding layer 4, diffusion bonding such as Cu—Cu, Al—Al, Cu—Si, Pt—Si or the like can be performed.

これにより、本実施形態の接合方法は、たとえば、接合対象物として、第1の接合対象物1の材料をSiとし、第2の接合対象物2の材料をサファイア、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムやガドリウムガリウムガーネットなどの異種材料としても、十分な接合強度を得ることが可能となる。   Accordingly, in the bonding method of the present embodiment, for example, as a bonding object, the material of the first bonding object 1 is Si, and the material of the second bonding object 2 is sapphire, lithium niobate, lithium tantalate. Also, it is possible to obtain a sufficient bonding strength even with different materials such as gadolinium gallium garnet.

同様に、図2(b)に示す第1の接合対象物1は、Siからなるウエハ11で構成されている。第1の接合対象物1は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との接合界面となる第1の接合対象物1の表面1a側に接合層3を備えている。接合層3は、Siからなるウエハ11上に形成されたTiからなる中間層32と、該中間層32上に形成されたAuからなる表面層33とを備えている。   Similarly, the first bonding target 1 shown in FIG. 2B is composed of a wafer 11 made of Si. The first bonding object 1 includes a bonding layer 3 on the surface 1a side of the first bonding object 1 that is a bonding interface between the first bonding object 1 and the second bonding object 2. The bonding layer 3 includes an intermediate layer 32 made of Ti formed on the wafer 11 made of Si, and a surface layer 33 made of Au formed on the intermediate layer 32.

また、図2(b)に示す第2の接合対象物2は、Siからなるウエハ21で構成されている。第2の接合対象物2は、第2の接合対象物2と第1の接合対象物1との接合界面となる第2の接合対象物2の表面2a側に接合層4を備えている。接合層4は、Siからなるウエハ21の表面に形成されたTiからなる中間層42と、中間層42の表面に形成されたAuからなる表面層43とを備えている。   Moreover, the 2nd joining target object 2 shown in FIG.2 (b) is comprised by the wafer 21 which consists of Si. The second bonding object 2 includes a bonding layer 4 on the surface 2a side of the second bonding object 2 that is a bonding interface between the second bonding object 2 and the first bonding object 1. The bonding layer 4 includes an intermediate layer 42 made of Ti formed on the surface of the wafer 21 made of Si, and a surface layer 43 made of Au formed on the surface of the intermediate layer 42.

本実施形態の接合方法では、図1の接合装置10を用いた同様の接合工程で、図2(a)や図2(b)で示した第1の接合対象物1と、第2の接合対象物2との間でAu−Auの拡散接合をさせることができる。   In the joining method of the present embodiment, the first joining object 1 shown in FIGS. 2A and 2B and the second joining are performed in the same joining process using the joining apparatus 10 in FIG. Au—Au diffusion bonding can be performed with the object 2.

以下、本実施形態の接合方法を上述した接合装置10によって、第1の接合対象物1と、第2の接合対象物2とを接合させる各工程について順に説明する。   Hereinafter, each process of joining the 1st joined object 1 and the 2nd joined object 2 with joining device 10 which mentioned the joining method of this embodiment mentioned above is explained in order.

本実施形態の接合方法に用いられる図1に示す接合装置10では、最初に、第1の接合対象物1をチャンバ12の下方(図1(b)の下側)に設けられた下部ホルダ14に配置し、第2の接合対象物2をチャンバ12の上方(図1(b)の上側)に設けられた上部ホルダ15に配置して上下に対向した位置に保持させた状態でチャンバ12を閉じている(図示していない)。   In the joining apparatus 10 shown in FIG. 1 used in the joining method of the present embodiment, first, the lower holder 14 provided with the first joining object 1 below the chamber 12 (lower side of FIG. 1B). The chamber 12 is placed in a state where the second object 2 is placed on the upper holder 15 provided above the chamber 12 (upper side in FIG. 1 (b)) and held in a vertically opposed position. Closed (not shown).

続いて、接合装置10は、チャンバ12の内部と連通する上記導入管の導入バルブを閉止した状態で、排気管17の上記排気バルブを開放し、真空排気装置18によりチャンバ12の内部を排気してチャンバ12の内部の真空度を高める。   Subsequently, the joining apparatus 10 opens the exhaust valve of the exhaust pipe 17 with the introduction valve of the introduction pipe communicating with the interior of the chamber 12 closed, and exhausts the interior of the chamber 12 by the vacuum exhaust apparatus 18. Thus, the degree of vacuum inside the chamber 12 is increased.

次に、接合装置10は、上記導入バルブを開放し、上記導入管から導入ガス(たとえば、Arガス)をチャンバ12の内部に導入する。接合装置10は、排気管17から排気される排気量と、上記導入管から導入される上記導入ガスの導入量とを調整することで、チャンバ12の内部の真空度を一定に保った上記導入ガスの減圧雰囲気とする。   Next, the bonding apparatus 10 opens the introduction valve, and introduces an introduction gas (for example, Ar gas) from the introduction pipe into the chamber 12. The joining device 10 adjusts the exhaust amount exhausted from the exhaust pipe 17 and the introduction amount of the introduced gas introduced from the introduction pipe, thereby maintaining the degree of vacuum inside the chamber 12 constant. A reduced-pressure atmosphere of gas is used.

その後、接合前の第1の接合対象物1と第2の接合対象物2に吸着している不要な水分などのガス成分を除去する脱ガス処理を好適に行う。脱ガス処理は、下部ホルダ14の下部加熱ヒータ14aや上部ホルダ15の上部加熱ヒータ15aで接合前の第1の接合対象物1や第2の接合対象物2を加熱すればよい。接合装置10は、第1の接合対象物1や第2の接合対象物2の加熱により、接合前の第1の接合対象物1や第2の接合対象物2に吸着している不要なガス成分を放出(脱離)させる。接合装置10は、不要なガス成分を排気管17からチャンバ12の外部に排気することで適宜に除去することができる。   Thereafter, a degassing process for removing gas components such as unnecessary moisture adsorbed on the first joining object 1 and the second joining object 2 before joining is suitably performed. The degassing process may be performed by heating the first joining object 1 and the second joining object 2 before joining with the lower heater 14 a of the lower holder 14 and the upper heater 15 a of the upper holder 15. The joining apparatus 10 is an unnecessary gas adsorbed on the first joining object 1 and the second joining object 2 before joining by heating the first joining object 1 and the second joining object 2. Release (desorb) components. The bonding apparatus 10 can appropriately remove unnecessary gas components by exhausting the gas components from the exhaust pipe 17 to the outside of the chamber 12.

ここで、上記脱ガス処理は、たとえば、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2の接合界面となる表面1a,2aの清浄度を維持するために適宜の温度(たとえば、100℃以上)に加熱すればよい。なお、上記脱ガス処理における加熱時間は、温度の面内均一性、再現性などの観点から、2〜10分程度の範囲で適宜に設定すればよいが、特に限定するものではない。また、上記脱ガス処理の温度は、第1の接合対象物1や第2の接合対象物2が熱ダメージを受けない範囲で適宜に設定すればよい。   Here, the degassing treatment is performed at an appropriate temperature (for example, 100) in order to maintain the cleanliness of the surfaces 1a and 2a serving as the bonding interface between the first bonding target 1 and the second bonding target 2, for example. (° C. or higher). The heating time in the degassing process may be appropriately set in the range of about 2 to 10 minutes from the viewpoint of in-plane temperature uniformity, reproducibility, etc., but is not particularly limited. Moreover, what is necessary is just to set the temperature of the said degassing process suitably in the range in which the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2 do not receive a heat damage.

次に、接合装置10は、上記搬送機構により上部ホルダ15を移動させて、チャンバ12の下方に下部ホルダ14に保持した第1の接合対象物1と対向する上方に表面活性化装置13の上部電極13aを配置させる(図1(a)を参照)。   Next, the bonding apparatus 10 moves the upper holder 15 by the transport mechanism, and moves the upper part of the surface activation apparatus 13 above the first bonding object 1 held by the lower holder 14 below the chamber 12. The electrode 13a is disposed (see FIG. 1A).

本実施形態の接合方法は、図示しない脱ガス処理を行った後、接合装置10のチャンバ12の内部に導入ガスとしてArガスを導入しながら排気することで、チャンバ12の内部を所定の真空度(たとえば、数Pa程度)の減圧雰囲気に維持している。続いて、接合装置10は、表面活性化装置13の上部電極13aと下部ホルダ14側との間に高周波の交流電圧を印加することでプラズマを発生させる。接合装置10の表面活性化装置13は、下部ホルダ14に保持された第1の接合対象物1の表面1a側をプラズマに所定時間(たとえば、60秒)の間、照射させる。これにより、接合装置10の表面活性化装置13は、第1の接合対象物1の表面1a側をプラズマにより活性化する表面活性化工程を行うことができる。   In the bonding method of the present embodiment, after performing a degassing process (not shown), the chamber 12 of the bonding apparatus 10 is evacuated while introducing Ar gas as an introduction gas, whereby the inside of the chamber 12 has a predetermined degree of vacuum. A reduced pressure atmosphere (for example, about several Pa) is maintained. Subsequently, the bonding apparatus 10 generates plasma by applying a high-frequency AC voltage between the upper electrode 13a of the surface activation apparatus 13 and the lower holder 14 side. The surface activation device 13 of the bonding apparatus 10 irradiates the plasma on the surface 1a side of the first bonding target 1 held by the lower holder 14 for a predetermined time (for example, 60 seconds). Thereby, the surface activation apparatus 13 of the joining apparatus 10 can perform the surface activation process which activates the surface 1a side of the 1st joining target object 1 with a plasma.

なお、接合装置10は、上述の第1の接合対象物1への活性化と同様にして、図示しない表面活性化装置で第2の接合対象物2の表面2a側をプラズマにより別途に活性化する表面活性化工程を行っている。   The bonding apparatus 10 activates the surface 2a side of the second bonding object 2 separately by plasma with a surface activation apparatus (not shown) in the same manner as the activation to the first bonding object 1 described above. The surface activation process is performed.

第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側は、通常、大気中において、酸化物や有機物などからなる被膜で覆われている。そのため、第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側は、より内部側と組成も化学結合も異なる状態にある。第1の接合対象物1の表面1a側と、第2の接合対象物2の表面2a側とを接合させる際には、上記被膜が第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との接合を阻害する要因になっていると考えられる。   The surface 1a side of the first bonding object 1 and the surface 2a side of the second bonding object 2 are usually covered with a film made of an oxide or an organic substance in the atmosphere. Therefore, the surface 1a side of the first bonding target 1 and the surface 2a side of the second bonding target 2 are in a state where the composition and chemical bond are different from the inner side. When the surface 1a side of the first bonding object 1 and the surface 2a side of the second bonding object 2 are bonded, the above-described coating film forms the first bonding object 1 and the second bonding object 2. It is thought that this is a factor that hinders the bonding with.

本実施形態の接合方法において、上記表面活性化工程は、第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側に形成されている上記被膜を除去することができる。上記表面活性化工程は、第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側を、露出した原子が化学結合を形成する結合手の一部に結合相手を失った状態にすることが可能となる。そのため、第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側は、接合時の反応性を高くすることができる。   In the bonding method of the present embodiment, the surface activation step may remove the coating film formed on the surface 1a side of the first bonding target 1 or the surface 2a side of the second bonding target 2. it can. In the surface activation step, the bonding partner is formed on the surface 1a side of the first bonding target 1 or the surface 2a side of the second bonding target 2 with a part of the bond where the exposed atoms form a chemical bond. It can be lost. Therefore, the surface 1a side of the 1st joining target object 1 and the surface 2a side of the 2nd joining target object 2 can make high the reactivity at the time of joining.

すなわち、図2で例示した接合対象物では、第1の接合対象物1の表面1a側に設けられた表面層33や第2の接合対象物2の表面2a側に設けられた表面層43が活性化されることになる。   That is, in the joining object illustrated in FIG. 2, the surface layer 33 provided on the surface 1a side of the first joining object 1 and the surface layer 43 provided on the surface 2a side of the second joining object 2 are provided. Will be activated.

なお、上記表面活性化工程は、減圧雰囲気だけでなく、大気圧でプラズマを発生させ第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側を活性化させることもできるが、減圧雰囲気中で行うことが好ましい。   In the surface activation step, plasma is generated not only in a reduced pressure atmosphere but also at atmospheric pressure to activate the surface 1a side of the first object 1 or the surface 2a side of the second object 2. However, it is preferably performed in a reduced pressure atmosphere.

減圧雰囲気中で上記表面活性化工程を行う場合、上記表面活性化工程は、大気圧で上記表面活性化工程を行うものと比較して、反応性をより高めることが可能となる。すなわち、減圧雰囲気中で上記表面活性化工程を行う場合、上記表面活性化工程は、上記導入管から上記導入ガスを導入しつつ、排気管17から上記排気ガスを排気して真空チャンバ12の内部を減圧雰囲気に維持している。そのため、接合装置10は、第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側に形成されている上記被膜を除去し、上記被膜の成分をチャンバ12の外部へ効率よく排気させることができる。これにより、接合装置10は、第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側が上記表面活性化工程で除去された上記被膜の成分と結合して再び汚染されることを抑制することができる。   When the surface activation step is performed in a reduced-pressure atmosphere, the surface activation step can further increase the reactivity as compared with the surface activation step performed at atmospheric pressure. That is, when the surface activation process is performed in a reduced pressure atmosphere, the surface activation process is performed by exhausting the exhaust gas from the exhaust pipe 17 while introducing the introduction gas from the introduction pipe. In a reduced pressure atmosphere. Therefore, the bonding apparatus 10 removes the coating film formed on the surface 1a side of the first bonding object 1 and the surface 2a side of the second bonding object 2, and removes the components of the coating from the chamber 12 outside. Can be efficiently exhausted. As a result, the bonding apparatus 10 is contaminated again by combining the surface 1a side of the first bonding object 1 and the surface 2a side of the second bonding object 2 with the components of the coating film removed in the surface activation step. It can be suppressed.

本実施形態の接合方法において、接合装置10は、第2の接合対象物2を保持した上部ホルダ15ごと上記搬送機構で搬送し、第1の接合対象物1の上記表面活性化工程とは異なる位置で、第2の接合対象物2の接合界面となる表面2a側を活性化する表面活性化工程を別途に行っている。すなわち、接合装置10は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とが対向して配置された位置とは異なる場所で上記表面活性化工程をそれぞれ行っている。これにより、接合装置10は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを対向して配置させて上記表面活性化工程を行うものと比較して、除去された上記被膜の成分が対向する第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側へ飛翔して付着する恐れを抑制することが可能となる。   In the bonding method of the present embodiment, the bonding apparatus 10 transfers the entire upper holder 15 holding the second bonding target object 2 by the transfer mechanism, which is different from the surface activation process of the first bonding target object 1. At the position, a surface activation step for activating the surface 2a side that becomes the bonding interface of the second bonding object 2 is separately performed. That is, the bonding apparatus 10 performs the surface activation process at a location different from the position where the first bonding target 1 and the second bonding target 2 are arranged to face each other. Thereby, compared with what joins 10 and arranges the 1st joined object 1 and the 2nd joined object 2 facing, and performs the above-mentioned surface activation process, the above-mentioned film of the removed film It is possible to suppress the risk of components flying and adhering to the surface 1a side of the first bonding target 1 or the surface 2a side of the second bonding target 2 facing each other.

なお、上記被膜の成分が再び付着する恐れがあるものの、接合装置10は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とが対向配置された位置で上記表面活性化工程を行うことにより、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との上記表面活性化工程を一度に行って簡略化させることもできる。   In addition, although there exists a possibility that the component of the said film may adhere again, the joining apparatus 10 performs the said surface activation process in the position where the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2 were opposingly arranged. Thereby, the surface activation process of the first bonding target 1 and the second bonding target 2 can be performed at a time to be simplified.

続いて、本実施形態の接合方法において、接合装置10は、上記表面活性化工程の後、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを接触させて接合する接合工程を行う。   Subsequently, in the bonding method of the present embodiment, the bonding apparatus 10 performs a bonding process of bringing the first bonding target object 1 and the second bonding target object 2 into contact with each other after the surface activation process. .

接合装置10は、上記表面活性化工程の後、上記搬送機構により、チャンバ12の下方に下部ホルダ14に保持した第1の接合対象物1と対向する上方に再び上部ホルダ15に保持された第2の接合対象物2を配置させる(図1(b)を参照)。   After the surface activation step, the bonding apparatus 10 is held by the upper holder 15 again above the first bonding object 1 held by the lower holder 14 below the chamber 12 by the transport mechanism. Two joining objects 2 are arranged (see FIG. 1B).

減圧雰囲気中のチャンバ12の内部において、接合機構16は、上部ホルダ15が下部ホルダ14に近づく方向(図1(c)中の白抜きの矢印を参照)へ接合機構16のプッシュロッド16aを移動させる(図1(c)を参照)。これにより、接合装置10は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間に荷重を徐々に加え加圧することができる(図3のIaを参照)。   Inside the chamber 12 in a reduced-pressure atmosphere, the joining mechanism 16 moves the push rod 16a of the joining mechanism 16 in a direction in which the upper holder 15 approaches the lower holder 14 (see a white arrow in FIG. 1C). (See FIG. 1C). Thereby, the joining apparatus 10 can apply a load gradually and pressurize between the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2 (refer Ia of FIG. 3).

ここで、接合装置10は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを接触させ第1の所定時間(たとえば、1時間)の間、常温で所定の荷重(たとえば、5000N)で加圧を維持することにより仮接合をさせる常温加圧工程を行う(図3のIbを参照)。なお、常温加圧工程の加圧にて付与する荷重は、第1の接合対象物1の材料、第2の接合対象物2の材料や製造するデバイスの接合性能の仕様などにより適宜に設定すればよい。 Here, the bonding apparatus 10 includes a first bonding object (1) and the second bonding object 2 and the contact are allowed a first predetermined time period (e.g., 1 hour) during a predetermined load at ambient temperature (e.g., A normal temperature pressurizing step is performed in which a temporary bonding is performed by maintaining the pressure at 5000 N) (see Ib in FIG. 3). In addition, the load applied by the pressurization in the room temperature pressurization process is appropriately set depending on the material of the first object 1, the material of the second object 2, the specifications of the bonding performance of the device to be manufactured, and the like. That's fine.

次に、接合装置10は、上記常温加圧工程の後に、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間の加圧(図1(d)の白抜きの矢印を参照)を維持したまま下部ホルダ14に備えられた下部加熱ヒータ14aおよび上部ホルダ15に備えられた上部加熱ヒータ15aそれぞれを昇温させる。第1の接合対象物1および第2の接合対象物2は、下部加熱ヒータ14aおよび上部加熱ヒータ15aにより徐々に加熱される(図3のIIaを参照)。   Next, the joining apparatus 10 pressurizes between the first joining object 1 and the second joining object 2 after the room temperature pressurization step (see the white arrow in FIG. 1D). ), The lower heater 14a provided in the lower holder 14 and the upper heater 15a provided in the upper holder 15 are heated. The first object 1 and the second object 2 are gradually heated by the lower heater 14a and the upper heater 15a (see IIa in FIG. 3).

接合装置10は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを第2の所定時間(たとえば、1時間)の間、所定の温度(たとえば、200℃)に維持し、本接合となる拡散接合をさせるための加熱・加圧接合工程を行う(図3のIIbを参照)。   The joining apparatus 10 maintains the first joining object 1 and the second joining object 2 at a predetermined temperature (for example, 200 ° C.) for a second predetermined time (for example, 1 hour). A heating / pressure bonding process for diffusion bonding to be bonded is performed (see IIb in FIG. 3).

なお、加熱・加圧接合工程における加圧にて付与する荷重は、常温加圧工程と同じ荷重に維持する必要もなく、第1の接合対象物1の材料、第2の接合対象物2の材料や製造するデバイスの接合性能の仕様などにより適宜に設定すればよい。   In addition, it is not necessary to maintain the load given by the pressurization in the heating / pressure joining process at the same load as the room temperature pressurizing process, and the material of the first joining object 1 and the second joining object 2 What is necessary is just to set suitably according to the specification of the joining performance of a material or the device to manufacture.

その後、接合装置10は、下部加熱ヒータ14aおよび上部加熱ヒータ15aの加熱をそれぞれ止めて、チャンバ12の内部において、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2の温度を徐々に降温させる(図3のIIcを参照)。   Thereafter, the bonding apparatus 10 stops heating the lower heater 14a and the upper heater 15a, and gradually decreases the temperatures of the first bonding object 1 and the second bonding object 2 inside the chamber 12. (See IIc in FIG. 3).

第1の接合対象物1および第2の接合対象物2の温度が常温(たとえば、30℃)まで降温した後、接合装置10は、排気管17の上記排気バルブを閉じる。また、接合装置10は、チャンバ12の内部に上記導入管から窒素ガスを供給し、チャンバ12の内部を減圧雰囲気から大気圧に戻す。接合装置10は、下部ホルダ14および上部ホルダ15それぞれの静電チャックを解除した上で、接合機構16によって上部ホルダ15を下部ホルダ14から離れる方向へ接合機構16のプッシュロッド16aを移動させる。すなわち、接合装置10は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間にかかる荷重を徐々に低下させることができる(図3のIIIaを参照)。   After the temperature of the first joining object 1 and the second joining object 2 is lowered to room temperature (for example, 30 ° C.), the joining apparatus 10 closes the exhaust valve of the exhaust pipe 17. Further, the bonding apparatus 10 supplies nitrogen gas from the introduction pipe to the inside of the chamber 12 to return the inside of the chamber 12 from the reduced pressure atmosphere to the atmospheric pressure. The joining apparatus 10 releases the electrostatic chucks of the lower holder 14 and the upper holder 15, and then moves the push rod 16 a of the joining mechanism 16 in the direction away from the lower holder 14 by the joining mechanism 16. That is, the joining apparatus 10 can gradually reduce the load applied between the first joining object 1 and the second joining object 2 (see IIIa in FIG. 3).

これにより、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とが接合された積層物をチャンバ12から取り出すことが可能となる。   Thereby, it becomes possible to take out from the chamber 12 the laminate in which the first object 1 and the second object 2 are bonded.

次に、本実施形態の接合方法により第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とが接合された積層物の接合状態ついて詳述する。ここで、本実施形態の接合方法で接合された上記積層物の接合状態は、図4に例示する積層物たるダミーウエハ5の超音波顕微鏡画像により、確認することができる。なお、図4(a)は、ダミーウエハ5の平面視を示し、図4(a)中の右側には、ダミーウエハ5の中央部から破線で示すように抜き出した拡大部を図示している。また、図4(b)は、ダミーウエハ5の拡大部におけるAA断面を示している。   Next, the joining state of the laminate in which the first joining object 1 and the second joining object 2 are joined by the joining method of the present embodiment will be described in detail. Here, the bonding state of the laminate bonded by the bonding method of the present embodiment can be confirmed by an ultrasonic microscope image of the dummy wafer 5 which is the laminate illustrated in FIG. 4A shows a plan view of the dummy wafer 5. On the right side of FIG. 4A, an enlarged portion extracted from the center of the dummy wafer 5 as shown by a broken line is shown. FIG. 4B shows an AA cross section in the enlarged portion of the dummy wafer 5.

ダミーウエハ5は、外形が略同一でオリエンテーションフラット面5aで向きを合わせた一対のウエハをそれぞれ第1の接合対象物1と第2の接合対象物2として接合させて構成している(図4(a)を参照)。一対の上記ウエハは、それぞれ図2(b)に示す第1の接合対象物1や第2の接合対象物2と略同一の構成のものを用いており、一方のウエハが第1の接合対象物1の表面1a側に後述するパターンにパターニングして形成させた接合層3を備えている点が異なる。   The dummy wafer 5 is configured by bonding a pair of wafers having substantially the same outer shape and oriented on the orientation flat surface 5a as a first bonding object 1 and a second bonding object 2, respectively (FIG. 4 ( see a)). Each of the pair of wafers has substantially the same structure as the first bonding target 1 and the second bonding target 2 shown in FIG. 2B, and one wafer is the first bonding target. The difference is that a bonding layer 3 is formed on the surface 1a side of the object 1 by patterning into a pattern to be described later.

すなわち、ダミーウエハ5は、一方のウエハの第1の接合対象物1をSiからなるウエハ11で形成させている。また、ダミーウエハ5は、他方のウエハの第2の接合対象物2をSiからなるウエハ21で形成させている。第1の接合対象物1には、蒸着法により第1の接合対象物1の表面1a側に接合層3を形成させている。接合層3は、Siからなるウエハ11上に形成されたTiからなる中間層32と、該中間層32上に形成されたAuからなる表面層33とを備えている。   That is, in the dummy wafer 5, the first bonding target 1 of one wafer is formed by the wafer 11 made of Si. In the dummy wafer 5, the second bonding target 2 of the other wafer is formed by a wafer 21 made of Si. In the first object 1, a bonding layer 3 is formed on the surface 1 a side of the first object 1 by vapor deposition. The bonding layer 3 includes an intermediate layer 32 made of Ti formed on the wafer 11 made of Si, and a surface layer 33 made of Au formed on the intermediate layer 32.

第2の接合対象物2には、蒸着法により第2の接合対象物2の表面2a側に接合層4を形成させている。接合層4は、Siからなるウエハ21の表面に形成されたTiからなる中間層42と、中間層42の表面に形成されたAuからなる表面層43とを備えている。   A bonding layer 4 is formed on the second bonding object 2 on the surface 2a side of the second bonding object 2 by vapor deposition. The bonding layer 4 includes an intermediate layer 42 made of Ti formed on the surface of the wafer 21 made of Si, and a surface layer 43 made of Au formed on the surface of the intermediate layer 42.

ここで、ダミーウエハ5を構成する第1の接合対象物1の表面1a側に形成させた接合層3は、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して所定の形状にパターニングされている。すなわち、ダミーウエハ5を構成する一方の上記ウエハには、平面視において上記ウエハの全面に接合層3が形成させておらず、一方の上記ウエハの場所によっては接合層3が設けられていない(図4(b)を参照)。 Here, the bonding layer 3 formed on the surface 1a side of the first bonding target 1 constituting the dummy wafer 5 is patterned into a predetermined shape using a lithography technique and an etching technique. That is, the bonding layer 3 is not formed on the entire surface of the wafer in plan view on one of the wafers constituting the dummy wafer 5, and the bonding layer 3 is not provided depending on the location of the one wafer (see FIG. 4 (b)).

具体的には、第1の接合対象物1の接合層3が縦方向(図4(a)の上下方向)に平行なライン状の接合部3a,3aと、横方向(図4(a)の左右方向)に平行なライン状の接合部3b,3bとで形成されている。また、第1の接合対象物1の接合層3は、縦横のライン状の接合部3a,3a,3b,3bで囲まれた中央部に矩形状の接合部3cを形成している。   Specifically, the bonding layer 3 of the first bonding object 1 has line-shaped bonding portions 3a and 3a parallel to the vertical direction (vertical direction in FIG. 4A) and the horizontal direction (FIG. 4A). Are formed by line-like joint portions 3b and 3b parallel to each other. In addition, the bonding layer 3 of the first object to be bonded 1 forms a rectangular bonding portion 3c at the center surrounded by vertical and horizontal line-shaped bonding portions 3a, 3a, 3b, 3b.

すなわち、ダミーウエハ5では、第1の接合対象物1のパターニングされた接合層3の各接合部3a,3b,3cと、第2の接合対象物2の接合層4とが接合される部位が接合領域BRとなる。   That is, in the dummy wafer 5, a portion where the bonding portions 3 a, 3 b, 3 c of the bonding layer 3 patterned on the first bonding target 1 and the bonding layer 4 of the second bonding target 2 are bonded is bonded. It becomes area | region BR.

ダミーウエハ5は、第1の接合対象物1のパターニングされた接合層3と、第2の接合対象物2の表面2aの全面に形成された接合層4とを接合させてAu−Auの拡散接合をしている。超音波顕微鏡画像で観測したダミーウエハ5の平面視により、ダミーウエハ5のAu−Auにより拡散接合がされている接合領域と、接合されていない未接合領域とを判別することが可能となる。 The dummy wafer 5 is formed by bonding the patterned bonding layer 3 of the first bonding target 1 and the bonding layer 4 formed on the entire surface 2a of the second bonding target 2 to perform Au-Au diffusion bonding. I am doing. Based on a plan view of the dummy wafer 5 observed with an ultrasonic microscope image, it is possible to discriminate between a bonded region of the dummy wafer 5 that is diffusion-bonded by Au—Au and an unbonded region that is not bonded.

ここで、図5に示すダミーウエハ5における接合状態により、本実施形態の接合方法と、比較のための接合方法とを比較する。   Here, the bonding method of this embodiment is compared with the bonding method for comparison according to the bonding state of the dummy wafer 5 shown in FIG.

図5(a)に示すダミーウエハ5は、上述した表面活性化工程の後で常温加圧工程を行わずに、上述した加熱・加圧接合工程だけで接合させた接合状態を例示してある。図5(a)に示すダミーウエハ5では、ダミーウエハ5における接合領域BRが図5(a)の上側、右側および下側の左右などにパターニングされた接合層3による非接合領域とは別に接合されていない未接合領域(ボイド)5daが現れている。   The dummy wafer 5 shown in FIG. 5A illustrates a bonding state in which bonding is performed only by the heating / pressure bonding process described above without performing the room temperature pressing process after the surface activation process described above. In the dummy wafer 5 shown in FIG. 5A, the bonding region BR in the dummy wafer 5 is bonded separately from the non-bonding region formed by the bonding layer 3 patterned on the upper, right, and lower left and right sides of FIG. A non-bonded region (void) 5da appears.

また、図5(b)に示すダミーウエハ5は、上述した表面活性化工程の後に上述した常温加圧工程を行っただけで接合させた接合状態を示してある。図5(b)に示すダミーウエハ5では、ダミーウエハ5における接合領域BRが図5(a)と比較して未接合領域5dbが小さくなっていることが分かる。これにより、図5(b)の接合方法は、図5(a)の接合方法よりも接合強度および接合の歩留りがよいことが分かる。   Further, the dummy wafer 5 shown in FIG. 5B shows a bonded state in which the dummy wafer 5 is bonded only by performing the room temperature pressurization process described above after the surface activation process described above. In the dummy wafer 5 shown in FIG. 5B, it can be seen that the bonding region BR in the dummy wafer 5 has a smaller unbonded region 5db than that in FIG. Thereby, it can be seen that the bonding method of FIG. 5B has better bonding strength and bonding yield than the bonding method of FIG.

さらに、本実施形態の接合方法を示す図5(c)のダミーウエハ5では、ダミーウエハ5における接合領域BRが図5(b)と比較して、未接合領域5dcがより小さくなっている。これにより、本実施形態の接合方法は、図5(a)や図5(b)で用いた接合方法よりも、接合強度および接合の歩留りが良いことが分かる。   Furthermore, in the dummy wafer 5 of FIG. 5C showing the bonding method of the present embodiment, the unbonded region 5dc of the bonded region BR in the dummy wafer 5 is smaller than that of FIG. 5B. Thereby, it can be seen that the bonding method of the present embodiment has better bonding strength and bonding yield than the bonding method used in FIGS. 5A and 5B.

本実施形態における接合方法の接合強度や接合の歩留りが優れている理由は定かではないが、以下の如く考えられる。   The reason why the bonding strength and the bonding yield of the bonding method in this embodiment are excellent is not clear, but can be considered as follows.

第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側を活性化させて接合させる表面活性化法を利用した接合方法では、接合のための表面の状態(表面粗さなど)が制約される。   In the bonding method using the surface activation method in which the surface 1a side of the first bonding object 1 and the surface 2a side of the second bonding object 2 are activated and bonded, the state of the surface for bonding (surface Roughness).

ここで、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とが接合により固定される前に加熱処理が行われた場合、第1の接合対象物1や第2の接合対象物2の熱膨張により接合界面において、第1の接合対象物1や第2の接合対象物2などを構成する材料に移動が起こる。第1の接合対象物1や第2の接合対象物2などを構成する材料に移動が起こると、第1の接合対象物1の表面1a側と第2の接合対象物2の表面2a側に表面荒れやうねりが生ずる場合がある。第1の接合対象物1の表面1a側と第2の接合対象物2の表面2a側に表面荒れやうねりが生ずると、第1の接合対象物1の表面1a側と第2の接合対象物2の表面2a側とを安定的に接合させることが困離になると考えられる。   Here, when the heat treatment is performed before the first bonding object 1 and the second bonding object 2 are fixed by bonding, the first bonding object 1 and the second bonding object 2 are used. Due to the thermal expansion, movement occurs in the materials constituting the first bonding object 1 and the second bonding object 2 at the bonding interface. When movement occurs in the materials constituting the first object 1 and the second object 2, the surface 1a side of the first object 1 and the surface 2a side of the second object 2 are moved. Surface roughening and undulation may occur. When surface roughness or undulation occurs on the surface 1a side of the first object 1 and the surface 2a side of the second object 2, the surface 1a side of the first object 1 and the second object It is considered that it is difficult to stably join the surface 2a side of 2.

また、接合により固定される前に加熱処理が行われた場合、第1の接合対象物1や第2の接合対象物2は、内部に含有されていた水分が接合界面の方向に拡散する。第1の接合対象物1の表面1a側や第2の接合対象物2の表面2a側に表面荒れやうねりにより生じた微小な空洞がある場合、上記水分は、上記空洞に滞留し第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間の接合を阻害する要因となる。さらに、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とは、拡散した上記水分が気化し、上記空洞に閉じ込められた場合においても、接合強度が低下する要因となることが推測される。   Further, when the heat treatment is performed before being fixed by the bonding, the moisture contained in the first bonding target object 1 and the second bonding target object 2 diffuses in the direction of the bonding interface. When there are minute cavities generated by surface roughening or undulation on the surface 1a side of the first object 1 or the surface 2a side of the second object 2, the water stays in the cavity and the first object 1 This becomes a factor that inhibits the joining between the joining object 1 and the second joining object 2. Furthermore, it is speculated that the first bonding object 1 and the second bonding object 2 cause a decrease in bonding strength even when the diffused moisture is vaporized and trapped in the cavity. The

本実施形態の接合方法は、一旦、チャンバ12の内部で第1の接合対象物1と、第2の接合対象物2との間を常温で加圧する常温加圧工程にて仮接合が行われている。また、本実施形態の接合方法は、常温加圧工程後に第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との接合強度を向上させるための加熱および加圧を行う加熱・加圧接合工程にて本接合となる拡散接合を行っている。   In the joining method of the present embodiment, temporary joining is performed once in a room temperature pressurizing process in which the first joining object 1 and the second joining object 2 are pressurized at room temperature inside the chamber 12. ing. Further, the bonding method of the present embodiment is a heating / pressure bonding in which heating and pressurization are performed for improving the bonding strength between the first bonding object 1 and the second bonding object 2 after the room temperature pressing process. Diffusion bonding, which is main bonding, is performed in the process.

そのため、本実施形態の接合方法では、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを仮接合する常温加圧工程では、熱により第1の接合対象物1、第2の接合対象物2の膨張や第1の接合対象物1および第2の接合対象物2の内部に含有されていた水分が接合界面方向に拡散し、脱離することが実質的にない。また、本実施形態の接合方法における本接合をさせる加熱・加圧接合工程では、加熱および加圧に伴い第1の接合対象物1や第2の接合対象物2に熱膨張などが生じたとしても、既に仮接合が施されているので、第1の接合対象物1や第2の接合対象物2の材料の移動、接合界面における水分の滞留、水分の脱離などを抑制することが可能となると考えられる。なお、上記空洞は、接合界面に酸化物や有機物の成分となる不純物などが介在しなければ、接合工程における加熱・加圧接合工程により変形する。そのため、上記空洞は閉じられ、その後、接合界面での上記材料の拡散が起こって接合することができる。   Therefore, in the joining method of the present embodiment, in the room temperature pressurizing step for temporarily joining the first joining object 1 and the second joining object 2, the first joining object 1 and the second joining by heat. The expansion of the object 2 and the moisture contained in the first object 1 and the second object 2 are not substantially diffused and desorbed in the direction of the bonding interface. Further, in the heating / pressure bonding process for performing the main bonding in the bonding method of the present embodiment, it is assumed that thermal expansion or the like occurs in the first bonding object 1 or the second bonding object 2 due to the heating and pressurization. In addition, since temporary bonding has already been performed, it is possible to suppress the movement of the material of the first bonding object 1 and the second bonding object 2, the retention of moisture at the bonding interface, the desorption of moisture, and the like. It is thought that it becomes. Note that the cavity is deformed by a heating / pressure bonding process in the bonding process unless an oxide or an impurity as an organic component is present at the bonding interface. Therefore, the cavity is closed, and then diffusion of the material at the bonding interface occurs and bonding can be performed.

その結果、本実施形態の接合方法は、最終的に第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間の接合において、未接合領域の少ない接合を安定的に実現することができ、接合強度および接合の歩留りの向上を図ることが可能となる。   As a result, the joining method according to the present embodiment can stably realize joining with a small unjoined region in the joining between the first joining object 1 and the second joining object 2 finally. It is possible to improve the bonding strength and the bonding yield.

本実施形態の接合方法では、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2が、少なくとも一方の上記表面1a,2aに拡散接合が可能な接合層3,4を備え、該接合層3,4は、最表面がAuからなる表面層33,43を有している。   In the bonding method of the present embodiment, the first bonding object 1 and the second bonding object 2 include bonding layers 3 and 4 capable of diffusion bonding on at least one of the surfaces 1a and 2a, and the bonding layer. 3 and 4 have surface layers 33 and 43 whose outermost surfaces are made of Au.

ところで、Auは、Cuなどと比較して比較的柔らかい金属材料のため、加熱および加圧により形状が変形しやすく、Au-Auの固相拡散も起こりやすい。そのため、上述した加熱・加圧接合工程により、拡散接合を比較的容易に行うことができる。   By the way, since Au is a relatively soft metal material compared with Cu or the like, its shape is easily deformed by heating and pressurization, and solid-phase diffusion of Au—Au is also likely to occur. Therefore, diffusion bonding can be performed relatively easily by the heating and pressure bonding process described above.

しかしながら、Auは、固相拡散接合には適しているが、線膨張係数が大きく、また内部に水分を吸蔵している場合もある。   However, although Au is suitable for solid phase diffusion bonding, it has a large linear expansion coefficient and sometimes contains moisture inside.

そのため、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間をAuからなる表面層33,43を用いて上述の常温加圧工程を行わず加熱・加圧接合工程だけで接合させた場合、熱膨張、表面の水分の滞留や水分の脱離の影響を受けてしまう恐れがある。   For this reason, the surface layers 33 and 43 made of Au are used between the first bonding target 1 and the second bonding target 2 and the above-mentioned room temperature pressing process is not performed, but only the heating / pressure bonding process is performed. In such a case, there is a risk of being affected by thermal expansion, surface moisture retention or moisture desorption.

本実施形態の接合方法においては、表面活性化工程を行った後、常温にて第1の所定時間の間、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを加圧する常温加圧工程を行い、該常温加圧工程後に第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを第2の所定時間の間、加熱および加圧することにより、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間で拡散接合を行う加圧・加熱接合工程を行っている。本実施形態の接合方法は、上述した常温加圧工程と、上述した加圧・加熱接合工程とを行うことで、表面層33,43の熱膨張、接合界面における水分の滞留や水分の脱離の影響を抑制し、良好な接合を実現することが可能となる。   In the bonding method of the present embodiment, after performing the surface activation step, normal temperature heating is performed to pressurize the first bonding target 1 and the second bonding target 2 at a normal temperature for a first predetermined time. A first joining object 1 is obtained by performing a pressure process and heating and pressurizing the first joining object 1 and the second joining object 2 for a second predetermined time after the room temperature pressurizing process. And a pressurizing / heating bonding process for performing diffusion bonding between the first bonding object 2 and the second bonding object 2. In the bonding method of the present embodiment, the above-described room temperature pressurization step and the above-described pressurization / heating bonding step are performed, so that the thermal expansion of the surface layers 33 and 43, the retention of moisture at the bonding interface, and the desorption of moisture. It is possible to suppress the influence of the above and to realize good bonding.

また、通常、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2として異種材料を用いて接合する場合、熱膨張係数の違いに起因する熱応力のために接合強度を向上させる熱処理の温度が制限され、多くの場合は、十分な接合強度が得られない傾向にある。すなわち、熱処理の温度が高すぎると接合された第1の接合対象物1や第2の接合対象物2の破損、接合界面からの剥離が生じる。また、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間を接合した後に、第1の接合対象物1や第2の接合対象物2の内部に内部応力が残留する恐れがある。しかしながら、本実施形態の接合方法では、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2として、上述の異種材料を接合させても、比較的低温で内部応力が残留することを抑制しつつ、十分な接合強度を得ることが可能となる。   In general, when different materials are used for joining the first joining object 1 and the second joining object 2, the temperature of the heat treatment that improves the joining strength due to thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient. In many cases, sufficient bonding strength tends not to be obtained. That is, if the temperature of the heat treatment is too high, the first bonded object 1 and the second bonded object 2 that are bonded are damaged, and peeling from the bonding interface occurs. Moreover, after joining between the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2, there exists a possibility that an internal stress may remain inside the 1st joining target object 1 or the 2nd joining target object 2. is there. However, in the bonding method of the present embodiment, even if the above-described different materials are bonded as the first bonding object 1 and the second bonding object 2, it is possible to suppress the internal stress from remaining at a relatively low temperature. However, it is possible to obtain a sufficient bonding strength.

ところで、本実施形態の接合方法を用いて、たとえば、MEMSデバイスを製造する場合、たとえば、SOIウエハとSiウエハとを、図1に示す本実施形態の接合装置10を用いてウエハレベルで接合することでウエハレベルのパッケージ構造体を形成してから、個々に分割する分割工程(ダイシング工程)により、個別のMEMSデバイスを形成することができる。   By the way, when manufacturing a MEMS device, for example, using the bonding method of this embodiment, for example, an SOI wafer and a Si wafer are bonded at a wafer level using the bonding apparatus 10 of this embodiment shown in FIG. Thus, after forming a wafer level package structure, individual MEMS devices can be formed by a dividing process (dicing process) for dividing the package structure individually.

すなわち、接合装置10は、MEMSデバイスなどを製造する場合、2種類の接合対象物で構成する場合に限られず、3種類以上の接合対象物を接合させ、ウエハレベルのパッケージ構造体からなる積層物を製造させることもできる。この場合、接合装置10は、各接合対象物ごとに本実施形態における上述した表面活性化工程を繰り返し、各接合対象物を接合させる接合工程を行えばよい。   That is, the bonding apparatus 10 is not limited to the case of manufacturing a MEMS device or the like, and is not limited to the case where the bonding apparatus 10 is composed of two types of bonding objects. Can also be manufactured. In this case, the joining apparatus 10 may perform the joining process for joining the joining objects by repeating the surface activation process described above in the present embodiment for each joining object.

なお、本実施形態の接合方法を利用して製造するデバイスは、加速度センサ、ジャイロセンサ、熱型の赤外線センサなどのセンサ素子に限らず、たとえば、集積回路装置などの電子デバイスなどでもよい。また、本実施形態の接合方法は、異種材料の接合による複合基板の製造にも利用することができるため、たとえば、光デバイスや高周波デバイスの製造などヘも応用することができる。   A device manufactured using the bonding method of the present embodiment is not limited to a sensor element such as an acceleration sensor, a gyro sensor, or a thermal infrared sensor, but may be an electronic device such as an integrated circuit device. In addition, since the bonding method of the present embodiment can be used for manufacturing a composite substrate by bonding different types of materials, it can be applied to, for example, manufacturing optical devices and high-frequency devices.

(実施形態2)
本実施形態の接合方法は、実施形態1の接合方法と略同一であり、図2で示した第1の接合対象物1と、第2の接合対象物2との間の拡散接合をAu−Auの固相拡散接合により接合させる代わりに、図6で示す第1の接合対象物1と、第2の接合対象物2とを用いて、第1の接合対象物1と、第2の接合対象物2との間の拡散接合を共晶接合により接合させた点が異なる。なお、実施形態1と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
(Embodiment 2)
The joining method of this embodiment is substantially the same as the joining method of Embodiment 1, and diffusion bonding between the first joining object 1 and the second joining object 2 shown in FIG. Instead of bonding by solid phase diffusion bonding of Au, the first bonding target 1 and the second bonding are performed using the first bonding target 1 and the second bonding target 2 shown in FIG. The difference is that diffusion bonding with the object 2 is bonded by eutectic bonding. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted suitably.

本実施形態の接合方法に用いられる第1の接合対象物1および第2の接合対象物2は、少なくとも一方の上記表面1a,2aに共晶反応を伴う拡散接合が可能な接合層3,4を備えている。   The first bonding object 1 and the second bonding object 2 used in the bonding method of the present embodiment are bonded layers 3 and 4 capable of diffusion bonding with a eutectic reaction on at least one of the surfaces 1a and 2a. It has.

本実施形態の接合方法では、表面活性化工程後の接合工程が、常温にて第1の所定時間の間、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを加圧する常温加圧工程と、該常温加圧工程後に第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを接合層3,4における共晶温度以上で加熱および加圧することにより、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間で共晶接合をさせている。   In the bonding method of this embodiment, the bonding process after the surface activation process is performed at room temperature to pressurize the first bonding object 1 and the second bonding object 2 for a first predetermined time at room temperature. The first bonding object is obtained by heating and pressing the first bonding object 1 and the second bonding object 2 at a temperature equal to or higher than the eutectic temperature in the bonding layers 3 and 4 after the pressing process and the room temperature pressing process. Eutectic bonding is performed between the object 1 and the second object 2.

より具体的には、本実施形態の接合方法として、Siウエハたる第1の接合対象物1とSiウエハたる第2の接合対象物2とをAu−Siの共晶接合により接合させた例を図6の構成に基づいて説明する。   More specifically, as a bonding method of the present embodiment, an example in which a first bonding target 1 that is a Si wafer and a second bonding target 2 that is a Si wafer are bonded by eutectic bonding of Au—Si. This will be described based on the configuration of FIG.

図6(a)に示す第1の接合対象物1は、Siからなるウエハ11で構成されている。第1の接合対象物1は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との接合界面となる第1の接合対象物1の表面1a側に接合層3を備えている。接合層3は、Siからなるウエハ11上に形成されたSiOからなる絶縁層31と、該絶縁層31上に形成されたTiからなる中間層32と、該中間層32上に形成されたAuからなる表面層33とを備えている。 A first object 1 shown in FIG. 6A is composed of a wafer 11 made of Si. The first bonding object 1 includes a bonding layer 3 on the surface 1a side of the first bonding object 1 that is a bonding interface between the first bonding object 1 and the second bonding object 2. The bonding layer 3 was formed on the insulating layer 31 made of SiO 2 formed on the wafer 11 made of Si, the intermediate layer 32 made of Ti formed on the insulating layer 31, and the intermediate layer 32. And a surface layer 33 made of Au.

また、図6(a)に示す第2の接合対象物2は、Siからなるウエハ21で構成されている。第2の接合対象物2は、第2の接合対象物2と第1の接合対象物1との接合界面となる第2の接合対象物2の表面2a側に接合層4を備えている。接合層4は、Siからなるウエハ21の表面に形成されたSiOからなる絶縁層41と、該絶縁層41の表面に形成されたSiからなる半導体層22と、該半導体層22の表面に形成されたAuからなる表面層43とを備えている。 Moreover, the 2nd joining target object 2 shown to Fig.6 (a) is comprised by the wafer 21 which consists of Si. The second bonding object 2 includes a bonding layer 4 on the surface 2a side of the second bonding object 2 that is a bonding interface between the second bonding object 2 and the first bonding object 1. The bonding layer 4 includes an insulating layer 41 made of SiO 2 formed on the surface of the wafer 21 made of Si, a semiconductor layer 22 made of Si formed on the surface of the insulating layer 41, and a surface of the semiconductor layer 22. And a surface layer 43 made of Au.

同様に、図6(b)に示す第1の接合対象物1は、Siからなるウエハ11で構成されている。第1の接合対象物1は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との接合界面となる第1の接合対象物1の表面1a側に接合層3を備えている。接合層3は、Siからなるウエハ11上に形成されたSiOからなる絶縁層31と、該絶縁層31上に形成されたTiからなる中間層32と、該中間層32上に形成されたAuからなる表面層33とを備えている。 Similarly, the first object 1 shown in FIG. 6B is composed of a wafer 11 made of Si. The first bonding object 1 includes a bonding layer 3 on the surface 1a side of the first bonding object 1 that is a bonding interface between the first bonding object 1 and the second bonding object 2. The bonding layer 3 was formed on the insulating layer 31 made of SiO 2 formed on the wafer 11 made of Si, the intermediate layer 32 made of Ti formed on the insulating layer 31, and the intermediate layer 32. And a surface layer 33 made of Au.

また、図6(b)に示す第2の接合対象物2は、Siからなるウエハ21で構成されている。第2の接合対象物2は、第2の接合対象物2と第1の接合対象物1との接合界面となる第2の接合対象物2の表面2a側に接合層4を備えている。接合層4は、Siからなるウエハ21の表面に形成されたAuからなる表面層43だけで構成している。   Moreover, the 2nd joining target object 2 shown in FIG.6 (b) is comprised by the wafer 21 which consists of Si. The second bonding object 2 includes a bonding layer 4 on the surface 2a side of the second bonding object 2 that is a bonding interface between the second bonding object 2 and the first bonding object 1. The bonding layer 4 is composed only of the surface layer 43 made of Au formed on the surface of the wafer 21 made of Si.

図6(c)に示す第1の接合対象物1は、Siからなるウエハ11で構成されている。第1の接合対象物1は、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との接合界面となる第1の接合対象物1の表面1a側に接合層3を備えている。接合層3は、Siからなるウエハ11上に形成されたSiOからなる絶縁層31と、該絶縁層31上に形成されたTiからなる中間層32と、該中間層32上に形成されたAuからなる表面層33とを備えている。 A first bonding target 1 shown in FIG. 6C is composed of a wafer 11 made of Si. The first bonding object 1 includes a bonding layer 3 on the surface 1a side of the first bonding object 1 that is a bonding interface between the first bonding object 1 and the second bonding object 2. The bonding layer 3 was formed on the insulating layer 31 made of SiO 2 formed on the wafer 11 made of Si, the intermediate layer 32 made of Ti formed on the insulating layer 31, and the intermediate layer 32. And a surface layer 33 made of Au.

これに対し、図6(c)に示す第2の接合対象物2は、Siからなるウエハ21で構成され、第2の接合対象物2は、図6(a)や図6(b)で示したような接合層4を備えていない。   On the other hand, the second bonding target 2 shown in FIG. 6C is composed of a wafer 21 made of Si, and the second bonding target 2 is shown in FIGS. 6A and 6B. The bonding layer 4 as shown is not provided.

本実施形態の接合方法では、実施形態1と同様の表面活性化工程を行った後、図6に示す第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間の接合を図7に示すタイミングチャートにしたがって加熱および加圧する接合工程により行っている。以下、本実施形態の接合工程について、図7を用いて詳述する。   In the joining method of the present embodiment, after performing the same surface activation process as in Embodiment 1, the joining between the first joining object 1 and the second joining object 2 shown in FIG. In accordance with the timing chart shown in FIG. Hereinafter, the joining process of this embodiment will be described in detail with reference to FIG.

本実施形態の接合工程では、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間に荷重を徐々に加え加圧する(図7のIaを参照)。   In the joining process of the present embodiment, a load is gradually applied and pressurized between the first joining object 1 and the second joining object 2 (see Ia in FIG. 7).

第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを接触させ第1の所定時間(たとえば、1時間)の間、常温で所定の荷重(たとえば、5000N)で加圧を維持することにより仮接合をさせる常温加圧工程を行う(図7のIbを参照)。 First bonding object (1) and the second bonding object 2 and the contact are allowed a first predetermined time period (e.g., 1 hour) to maintain during a predetermined load at ambient temperature (e.g., 5000N) the pressure in Thus, a room temperature pressurizing step for temporary bonding is performed (see Ib in FIG. 7).

次に、上記常温加圧工程の後、加圧した荷重を維持したまま第1の接合対象物1および第2の接合対象物2を加熱して徐々に昇温させる(図7のIIaを参照)。   Next, after the room temperature pressurization step, the first joining object 1 and the second joining object 2 are heated and gradually heated while maintaining the pressurized load (see IIa in FIG. 7). ).

第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを第2の所定時間(たとえば、1時間)の間、接合層3,4の共晶温度(たとえば、400℃)以上とし、本接合たる拡散接合としてSi−Auの共晶接合をさせる加熱・加圧接合工程を行う(図7のIIbを参照)。   The first bonding object 1 and the second bonding object 2 are set to be equal to or higher than the eutectic temperature (for example, 400 ° C.) of the bonding layers 3 and 4 for a second predetermined time (for example, 1 hour). A heating / pressure bonding step is performed in which Si—Au eutectic bonding is performed as diffusion bonding (see IIb in FIG. 7).

その後、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2の温度を徐々に降温させる(図7のIIcを参照)。   Thereafter, the temperature of the first joining object 1 and the second joining object 2 is gradually lowered (see IIc in FIG. 7).

第1の接合対象物1および第2の接合対象物2の温度が常温(たとえば、30℃)まで降温した後、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間にかかる荷重を徐々に低下させる(図7のIIIaを参照)。   After the temperature of the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2 falls to normal temperature (for example, 30 ° C), it starts between the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2. The load is gradually reduced (see IIIa in FIG. 7).

これにより、本実施形態の接合方法における接合工程を行うことが可能となる。   Thereby, it becomes possible to perform the joining process in the joining method of this embodiment.

なお、本実施形態の接合方法では、図7のIIbに示す加熱・加圧接合工程を、更に第1の加熱・加圧過程と、第2の加熱・加圧過程とに分けて行うこともできる。すなわち、第1の加熱・加圧過程は、第3の所定時間(たとえば、1時間)の間、共晶温度よりも低い温度(たとえば、200℃)に加熱し、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを所定の荷重(たとえば、5000N)により加圧して、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間で固相拡散接合を行わせる。続いて、第2の加熱・加圧過程は、上記共晶温度以上の温度(たとえば、400℃)で所定の荷重(たとえば、5000N)により加圧して、液相拡散接合となる共晶接合を行ってもよい。なお、本実施形態の接合方法において、加熱・加圧接合工程は、第1の加熱・加圧過程における加圧と、第2の加熱・加圧過程における加圧とを異なる荷重で行ってもよい。   In the bonding method of the present embodiment, the heating / pressure bonding process shown in FIG. 7B may be further divided into a first heating / pressurizing process and a second heating / pressurizing process. it can. That is, in the first heating / pressurizing process, the first joining object 1 is heated to a temperature (for example, 200 ° C.) lower than the eutectic temperature for a third predetermined time (for example, 1 hour). And the second bonding object 2 are pressurized by a predetermined load (for example, 5000 N), and solid phase diffusion bonding is performed between the first bonding object 1 and the second bonding object 2. Subsequently, in the second heating / pressurizing process, eutectic bonding is performed by pressurizing with a predetermined load (for example, 5000 N) at a temperature equal to or higher than the eutectic temperature (for example, 400 ° C.). You may go. In the bonding method of the present embodiment, the heating / pressure bonding step may be performed by applying different loads to the pressurization in the first heating / pressurization process and the pressurization in the second heating / pressurization process. Good.

これにより、本実施形態の接合方法は、固相拡散接合の段階において上記空洞を大きくすることを抑制しつつ、共晶反応をより均一に行うことができ、最終的な接合強度をさらに強くすることが可能となる。   Thereby, the bonding method of the present embodiment can perform the eutectic reaction more uniformly while suppressing the enlargement of the cavities in the stage of solid phase diffusion bonding, and further increase the final bonding strength. It becomes possible.

本実施形態の接合方法における接合工程で行う拡散接合としては、Au−Si、Au−Sn、Al−Siなどの共晶接合が挙げられる。   Examples of the diffusion bonding performed in the bonding step in the bonding method of the present embodiment include eutectic bonding such as Au—Si, Au—Sn, and Al—Si.

したがって、第1の接合対象物1に形成される接合層3や第2の接合対象物2に形成される接合層4などの材料としては、たとえば、AuとAu、AuとSi、AuとSn、AlとSi等を適宜に選択して用いればよい。なお、接合層3に絶縁層31を設ける場合、一般的に、絶縁層31とAuからなる表面層33との密着性が低い。そのため、絶縁層31とAuからなる表面層33との中間層32を形成させることで表面層33との密着性を向上させてもよい。表面層33とSiからなるウエハ11との間に中間層32を形成する場合、中間層32を介して表面層43のAuと、ウエハ11側のSiとのAu−Siの拡散を起こさせるため、中間層32の膜厚は、たとえば、数10nm程度の厚み以下とすることが好ましい。   Therefore, examples of materials for the bonding layer 3 formed on the first bonding target 1 and the bonding layer 4 formed on the second bonding target 2 include Au and Au, Au and Si, and Au and Sn. Al, Si, and the like may be appropriately selected and used. When the insulating layer 31 is provided on the bonding layer 3, the adhesion between the insulating layer 31 and the surface layer 33 made of Au is generally low. Therefore, the adhesion with the surface layer 33 may be improved by forming an intermediate layer 32 between the insulating layer 31 and the surface layer 33 made of Au. When the intermediate layer 32 is formed between the surface layer 33 and the wafer 11 made of Si, Au—Si is diffused between the Au of the surface layer 43 and Si on the wafer 11 side through the intermediate layer 32. The intermediate layer 32 preferably has a thickness of, for example, about several tens of nm or less.

本実施形態における接合方法は、常温加圧工程と、該常温加圧工程後に共晶接合により接合する加熱・加圧接合工程とを有している。   The bonding method in the present embodiment includes a room temperature pressure process and a heating / pressure bonding process in which bonding is performed by eutectic bonding after the room temperature pressure process.

第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との接合にあたり、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2の接合界面となる表面1a,2a側それぞれを活性化する表面活性化工程後に、単に、加熱および加圧する加熱・加圧接合工程を行う場合、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2の接合界面となる表面1a,2a側に存在する上述した空洞により、均一に接合することができず、上記接合界面に未接合領域が生じる恐れがある。   In joining the first joining object 1 and the second joining object 2, the surfaces 1 a and 2 a which are the joining interfaces of the first joining object 1 and the second joining object 2 are activated. When the heating / pressurizing bonding step of simply heating and pressurizing is performed after the surface activation step, it exists on the surface 1a, 2a side that becomes the bonding interface between the first bonding object 1 and the second bonding object 2. Due to the above-described cavities, uniform bonding cannot be performed, and an unbonded region may be generated at the bonding interface.

これに対し、本実施形態における接合方法は、上述した第1の接合対象物1および第2の接合対象物2との間を共晶接合により接合する前に、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2との間を常温加圧工程で固相接合させている。   On the other hand, the bonding method according to the present embodiment includes the first bonding object 1 and the first bonding object 1 and the second bonding object 2 before the first bonding object 1 and the second bonding object 2 are bonded by eutectic bonding. Solid phase bonding is performed between the second bonding object 2 and the second bonding object 2 in a room temperature pressure process.

そのため、本実施形態における接合方法は、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2との間で上記空洞が新たに発生することや上記空洞が大きくなることを抑制することができる。また、本実施形態における接合方法は、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2とを常温加圧工程による固相接合した後、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2とを共晶接合することで、接合層3の材料などが液相化し、微小な上記空洞が埋められ、より均一に接合することで接合強度を更に向上することが可能となる。   Therefore, the joining method in the present embodiment can suppress the generation of the new cavity between the first joining object 1 and the second joining object 2 and the enlargement of the cavity. . Moreover, the joining method in this embodiment is the first joining object 1 and the second joining after the first joining object 1 and the second joining object 2 are solid-phase joined by the room temperature pressurization process. By eutectic bonding with the object 2, the material of the bonding layer 3 or the like becomes a liquid phase, the minute cavities are filled, and the bonding strength can be further improved by bonding more uniformly.

したがって、本実施形態における接合方法は、上述した第1の接合対象物1および第2の接合対象物2の接合界面となる表面の粗さがある程度大きく、表面活性化工程と加熱・加圧接合工程による固相拡散のみでは十分に未接合領域を低減することが困難な場合においても、接合強度および接合の歩留りの向上を図ることが可能となる。   Therefore, the bonding method according to the present embodiment is such that the surface roughness that becomes the bonding interface between the first bonding object 1 and the second bonding object 2 described above is large to some extent, and the surface activation process and heating / pressure bonding are performed. Even when it is difficult to sufficiently reduce the unbonded region only by the solid phase diffusion by the process, it is possible to improve the bonding strength and the bonding yield.

(実施形態3)
本実施形態の接合方法は、実施形態2の接合方法と略同一であり、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2との間をAu−Siの共晶接合を用いて接合させる代わりに、第1の接合対象物1および第2の接合対象物2との間をAu−Snの共晶接合を用いて接合させた点が異なる。
(Embodiment 3)
The bonding method of the present embodiment is substantially the same as the bonding method of the second embodiment, and bonding between the first bonding object 1 and the second bonding object 2 is performed using Au—Si eutectic bonding. Instead, the first bonding object 1 and the second bonding object 2 are bonded using Au—Sn eutectic bonding.

本実施形態の接合方法では、図示していない一対のウエハを接合させている。一対のウエハの一方は、第1の接合対象物1をSiからなるウエハ11とし、該ウエハ11にAuSn合金をメッキさせた接合層3を備えている。また、他方のウエハは、第2の接合対象物2をSiからなるウエハ21とし、ウエハ21にメッキさせたNiからなる下地層と該下地層に形成させたAuからなる表面層43とを有する接合層4を備えている。   In the bonding method of this embodiment, a pair of wafers (not shown) are bonded. One of the pair of wafers includes a bonding layer 3 in which the first bonding target 1 is a wafer 11 made of Si, and the wafer 11 is plated with an AuSn alloy. The other wafer has the second bonding object 2 as a wafer 21 made of Si, and has a base layer made of Ni plated on the wafer 21 and a surface layer 43 made of Au formed on the base layer. A bonding layer 4 is provided.

本実施形態の接合方法では、実施形態1と同様の表面活性化工程を行った後、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間を図8に示すタイミングチャートにしたがって加熱および加圧する接合工程により接合を行っている。以下、本実施形態の接合工程について、図8を用いて詳述する。   In the joining method of this embodiment, after performing the same surface activation process as Embodiment 1, between the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2 according to the timing chart shown in FIG. Joining is performed by a joining process of heating and pressurizing. Hereinafter, the joining process of this embodiment will be described in detail with reference to FIG.

本実施形態の接合工程では、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間に荷重を徐々に加え加圧する(図8のIaを参照)。   In the joining process of the present embodiment, a load is gradually applied and pressurized between the first joining object 1 and the second joining object 2 (see Ia in FIG. 8).

第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを接触させ第1の所定時間(たとえば、1時間)の間、常温で所定の荷重(たとえば、5000N)で加圧を維持することにより仮接合をさせる常温加圧工程を行う(図8のIbを参照)。 First bonding object (1) and the second bonding object 2 and the contact are allowed a first predetermined time period (e.g., 1 hour) to maintain during a predetermined load at ambient temperature (e.g., 5000N) the pressure in Thus, a room temperature pressurizing step for temporary bonding is performed (see Ib in FIG. 8).

次に、上記常温加圧工程の後、加圧した荷重を維持したまま第1の接合対象物1および第2の接合対象物2を加熱して徐々に昇温させる(図8のIIaを参照)。   Next, after the room temperature pressurization step, the first joining object 1 and the second joining object 2 are heated and gradually heated while maintaining the pressurized load (see IIa in FIG. 8). ).

第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを第2の所定時間(たとえば、1時間)の間、接合層3,4の共晶温度(たとえば、300℃)以上とし、本接合たる拡散接合としてAu−Snの共晶接合をさせる加熱・加圧接合工程を行う(図8のIIbを参照)。   The first bonding object 1 and the second bonding object 2 are set to be equal to or higher than the eutectic temperature (for example, 300 ° C.) of the bonding layers 3 and 4 for a second predetermined time (for example, 1 hour). A heating / pressure bonding step is performed in which Au—Sn eutectic bonding is performed as diffusion bonding (see IIb in FIG. 8).

その後、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2の温度を徐々に降温させる(図7のIIcを参照)。   Thereafter, the temperature of the first joining object 1 and the second joining object 2 is gradually lowered (see IIc in FIG. 7).

その後、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2の温度を徐々に降温させる(図8のIIcを参照)。   Thereafter, the temperatures of the first object 1 and the second object 2 are gradually decreased (see IIc in FIG. 8).

第1の接合対象物1および第2の接合対象物2の温度が常温(たとえば、30℃)まで降温した後、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間にかかる荷重を徐々に低下させる(図8のIIIaを参照)。   After the temperature of the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2 falls to normal temperature (for example, 30 ° C), it starts between the 1st joining target object 1 and the 2nd joining target object 2. The load is gradually reduced (see IIIa in FIG. 8).

これにより、本実施形態の接合方法における接合工程を行うことが可能となる。   Thereby, it becomes possible to perform the joining process in the joining method of this embodiment.

なお、本実施形態の接合方法では、図8のIIbに示す加熱・加圧接合工程を、更に第1の加熱・加圧過程と、第2の加熱・加圧過程とに分けて行うこともできる。すなわち、第1の加熱・加圧過程は、第3の所定時間(たとえば、1時間)の間、共晶温度よりも低い温度(たとえば、200℃)に加熱して第1の接合対象物1と第2の接合対象物2とを所定の荷重(たとえば、5000N)により加圧して、第1の接合対象物1と第2の接合対象物2との間で固相拡散接合を行わせる。続いて、第2の加熱・加圧過程は、上記共晶温度以上の温度(たとえば、300℃)で所定の荷重(たとえば、5000N)により加圧して、液相拡散接合となる共晶接合を行ってもよい。なお、本実施形態の接合方法において、加熱・加圧接合工程は、第1の加熱・加圧過程における加圧と、第2の加熱・加圧過程における加圧とを異なる荷重で行ってもよい。   In the bonding method of the present embodiment, the heating / pressure bonding process shown in IIb of FIG. 8 may be further divided into a first heating / pressure process and a second heating / pressure process. it can. That is, in the first heating / pressurizing process, the first bonding object 1 is heated to a temperature (for example, 200 ° C.) lower than the eutectic temperature for a third predetermined time (for example, 1 hour). And the second bonding object 2 are pressurized by a predetermined load (for example, 5000 N), and solid phase diffusion bonding is performed between the first bonding object 1 and the second bonding object 2. Subsequently, in the second heating / pressurizing process, eutectic bonding is performed by pressurizing with a predetermined load (for example, 5000 N) at a temperature equal to or higher than the eutectic temperature (for example, 300 ° C.). You may go. In the bonding method of the present embodiment, the heating / pressure bonding step may be performed by applying different loads to the pressurization in the first heating / pressurization process and the pressurization in the second heating / pressurization process. Good.

本実施形態の接合方法における接合工程で行う拡散接合は、Au−Snの共晶接合であり、実施形態2で接合したAu−Siの共晶接合と同様に、接合強度および接合の歩留りの向上を図ることが可能なる。   The diffusion bonding performed in the bonding step in the bonding method of the present embodiment is Au—Sn eutectic bonding, and as with the Au—Si eutectic bonding bonded in Embodiment 2, the bonding strength and the bonding yield are improved. Can be achieved.

1 第1の接合対象物
1a,2a 表面
2 第2の接合対象物
3,4 接合層
10 接合装置
43 表面層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st joining target object 1a, 2a surface 2 2nd joining target object 3, 4 Joining layer 10 Joining apparatus 43 Surface layer

Claims (2)

第1の接合対象物と該第1の接合対象物と接合させる第2の接合対象物との接合界面となる表面側それぞれを活性化する表面活性化工程と、該表面活性化工程の後に前記第1の接合対象物と前記第2の接合対象物とを接合させる接合工程とを備えた接合方法であって、
前記接合工程は、常温にて第1の所定時間の間、前記第1の接合対象物と前記第2の接合対象物とを加圧する常温加圧工程と、該常温加圧工程後に前記第1の接合対象物と前記第2の接合対象物とを第2の所定時間の間、加熱および加圧することにより、前記第1の接合対象物と前記第2の接合対象物との間で拡散接合を行う加熱・加圧接合工程とを有し、
前記第1の接合対象物および前記第2の接合対象物は、少なくとも一方の前記表面に共晶反応を伴う前記拡散接合が可能な接合層を備え、前記加熱・加圧接合工程の前記加熱の温度を前記接合層における共晶温度以上にすることにより、前記第1の接合対象物と前記第2の接合対象物との間で共晶接合を行うものであり、
前記加熱・加圧接合工程は、第3の所定時間の間、前記共晶温度よりも低い温度に加熱して前記第1の接合対象物と前記第2の接合対象物とを加圧する第1の加熱・加圧過程と、該第1の加熱・加圧過程後に加圧して前記共晶接合を行う第2の加熱・加圧過程とを有することを特徴とする接合方法。
A surface activation step of activating each of the surface sides serving as a bonding interface between the first bonding target and the second bonding target to be bonded to the first bonding target; and after the surface activation step, A joining method comprising a joining step of joining the first joining object and the second joining object,
The joining step includes a room temperature pressurizing step of pressurizing the first joining object and the second joining object for a first predetermined time at room temperature, and the first step after the room temperature pressurizing step. Diffusion bonding between the first bonding object and the second bonding object by heating and pressurizing the bonding object and the second bonding object for a second predetermined time. the includes a heating and pressurizing the bonding step for,
The first bonding object and the second bonding object include a bonding layer capable of the diffusion bonding accompanied by a eutectic reaction on at least one of the surfaces, and the heating of the heating / pressure bonding process. By making the temperature equal to or higher than the eutectic temperature in the bonding layer, eutectic bonding is performed between the first bonding object and the second bonding object,
The heating / pressurizing joining step is a first step of heating the first joining object and the second joining object by heating to a temperature lower than the eutectic temperature for a third predetermined time. bonding method of the heat and pressure process of the Rukoto the pressurized after heating and pressing process of the first having a second heating and pressing process of performing the eutectic bonding, wherein.
前記第1の接合対象物および前記第2の接合対象物は、少なくとも一方の前記表面に前記拡散接合が可能な接合層を備え、該接合層は、最表面がAuからなる表面層を有することを特徴とする請求項1に記載の接合方法 The first bonding object and the second bonding object include a bonding layer capable of diffusion bonding on at least one of the surfaces, and the bonding layer has a surface layer whose outermost surface is made of Au. the bonding method according to claim 1, wherein the.
JP2010073567A 2010-03-26 2010-03-26 Joining method Expired - Fee Related JP5571988B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010073567A JP5571988B2 (en) 2010-03-26 2010-03-26 Joining method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010073567A JP5571988B2 (en) 2010-03-26 2010-03-26 Joining method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011200933A JP2011200933A (en) 2011-10-13
JP5571988B2 true JP5571988B2 (en) 2014-08-13

Family

ID=44878212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010073567A Expired - Fee Related JP5571988B2 (en) 2010-03-26 2010-03-26 Joining method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5571988B2 (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6005957B2 (en) * 2012-03-19 2016-10-12 スタンレー電気株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2014033100A (en) * 2012-08-03 2014-02-20 Panasonic Corp Mounting method
JP6044885B2 (en) * 2012-08-08 2016-12-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Implementation method
US8735219B2 (en) 2012-08-30 2014-05-27 Ziptronix, Inc. Heterogeneous annealing method and device
KR101531033B1 (en) * 2012-09-10 2015-06-23 전자부품연구원 Substrating processing method
JP6260941B2 (en) * 2013-08-09 2018-01-24 日産自動車株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP6344605B2 (en) * 2014-07-31 2018-06-20 日産自動車株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP6172555B2 (en) 2014-11-21 2017-08-02 株式会社村田製作所 Wafer bonding method
JP6789930B2 (en) * 2016-02-16 2020-11-25 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー How to bond the board
WO2019054368A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Method for joining substrates, and sealing structure
US11664357B2 (en) 2018-07-03 2023-05-30 Adeia Semiconductor Bonding Technologies Inc. Techniques for joining dissimilar materials in microelectronics
WO2021059485A1 (en) * 2019-09-27 2021-04-01 三菱電機株式会社 Optical semiconductor device and method for producing same
CN112338344A (en) * 2020-10-29 2021-02-09 河海大学常州校区 High-temperature self-expansion pressure diffusion welding method for sapphire
JP2022078625A (en) * 2020-11-13 2022-05-25 タツモ株式会社 Joint device
JP7407360B2 (en) * 2021-09-30 2024-01-04 日亜化学工業株式会社 Manufacturing method of light emitting device
CN115815776B (en) * 2023-02-15 2023-05-16 中北大学 Ultrasonic-electric field assisted vacuum hot-pressing heterogeneous interface diffusion forming device and process

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002224882A (en) * 2001-01-29 2002-08-13 Hitachi Metals Ltd Au/sn composite foil and au/sn alloy foil as well as brazing filler metal formed by using the same, method of manufacturing au/sn composite foil, method of manufacturing au/sn alloy foil and method of joining brazing filler metal,
JP2006324685A (en) * 2002-07-08 2006-11-30 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor element and manufacturing method thereof
JP2004119430A (en) * 2002-09-24 2004-04-15 Tadatomo Suga Bonding device and method
JP4283567B2 (en) * 2003-03-07 2009-06-24 株式会社オクテック Metal thin film bonding method
JP3848989B2 (en) * 2003-05-15 2006-11-22 唯知 須賀 Substrate bonding method and substrate bonding apparatus
JP2005191556A (en) * 2003-12-02 2005-07-14 Bondotekku:Kk Method and apparatus for gas-filled gold bonding
JP4919604B2 (en) * 2004-02-16 2012-04-18 ボンドテック株式会社 Joining method and joining apparatus
JP5256407B2 (en) * 2008-03-17 2013-08-07 ボンドテック株式会社 Bonding method, device made by this method, bonding apparatus, and substrate bonded by this method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011200933A (en) 2011-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5571988B2 (en) Joining method
JP5256407B2 (en) Bonding method, device made by this method, bonding apparatus, and substrate bonded by this method
Matsumae et al. Surface activated bonding of Ti/Au and Ti/Pt/Au films after vacuum annealing for MEMS packaging
JP5401661B2 (en) Atomic diffusion bonding method and structure bonded by the above method
CN110310896B (en) Method for joining contact surfaces of substrates
JP2011082522A (en) Cavity structure having adhesive interface composed of getter material
JP6778184B2 (en) Method for direct adhesion via low roughness metal layer
US20050257877A1 (en) Bonded assemblies
EP2363373A1 (en) Bonding process for sensitive micro-and nano-systems
JP2007201196A (en) Wafer laminating device and wafer laminating method
WO2014084217A1 (en) Normal temperature bonding device, wafer having normal temperature bonding device, and normal temperature bonding method
TWI681482B (en) Method and device for prefixing substrates
Maharbiz et al. Batch micropackaging by compression-bonded wafer-wafer transfer
US9548202B2 (en) Method for bonding by means of molecular adhesion
JP5613580B2 (en) Substrate manufacturing method
JP6569107B2 (en) Bonding method, bonding apparatus, and structure including bonded object
Okada et al. Room temperature vacuum sealing using surfaced activated bonding with Au thin films [microresonator example]
JP2018085535A (en) Method of joining metal contact surface while melting sacrificial layer applied to one contact surface, at least on one contact surface
Dragoi et al. Emerging wafer bonding technologies
JP2008155245A (en) Joining method
Kariya et al. Development of Au/Pt/Ti multilayers for wafer-level packaging and residual gas gettering
JP5535610B2 (en) SOI semiconductor substrate manufacturing method
JP2011152583A (en) Bonding method
JP2015088638A (en) Manufacturing method for composite substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20120118

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121107

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131126

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140127

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: 20140603

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140627

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5571988

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees