JP7082097B2 - ガラス・オン・シリコン基板およびその製造方法 - Google Patents
ガラス・オン・シリコン基板およびその製造方法 Download PDFInfo
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表面活性化接合
単結晶シリコン基板として、外径8インチ、厚さ725μmのウェハを用いた。無アルカリガラス基板として、AGC社製の商品名SWAN310を用い、外径および厚さを単結晶シリコン基板と同じサイズとした。単結晶シリコン基板と無アルカリガラス基板の25~250℃における線膨張係数は、それぞれ3.5ppm/℃と3.4ppm/℃であり、よって、その差は、0.1ppm/℃であった。両基板の貼り合わせ面をそれぞれ鏡面研磨した。貼り合わせ面の表面粗さRmsは0.2nmであった。
無アルカリガラス層の最終的な厚さを100μmとした点を除いて、実施例1と同様の手順にて、ガラス・オン・シリコン基板を作製した。作製した基板を、大気下700℃、2時間の熱処理を実施したところ、ウェハに割れは生じず、700℃の耐熱性があることを確認した。また、ウェハの反りは、熱処理前後で変わらず40μmであり、搬送面で問題ないレベルの反りであることを確認した。
無アルカリガラス基板として、Corning社製のEAGLE-XGを使用した点を除いて、実施例1と同様の手順にてガラス・オン・シリコン基板を作製しようとした。なお、この無アルカリガラス基板の25~250℃における線膨張係数は、3.1ppm/℃であり、よって、単結晶シリコン基板との差は、0.4ppm/℃であった。この無アルカリガラス基板は、単結晶シリコン基板と問題なく貼り合わせができたが、150℃、8時間の熱処理を実施したところ、接合界面でボイドが発生した。さらに、300℃、8時間の熱処理を実施すると、ボイドの数が増加し、SWAN310の使用時とは異なる挙動であった。
無アルカリガラス基板として、Corning社製のEAGLE-XGを使用した点と、結晶シリコン基板として、100nmの熱酸化膜を設けた単結晶シリコン基板を用いた点を除いて、実施例1と同様の手順にてガラス・オン・シリコン基板を作製した。この組み合わせでは、貼り合わせ後の熱処理でボイドの発生は見られなかった。また、実施例1と同様のエッジトリミンク、研削・研磨を問題なく行うことができ、厚さ30μmの無アルカリガラス層を備えたガラス・オン・シリコン基板を作製することができた。熱処理によって700℃の耐熱性があることが確認でき、また、ウェハの反りも、熱処理前後で変わらず30μmと良好な値であった。
2 無アルカリガラス基板
3 表面活性化処理
4 接合体(ガラス・オン・シリコン基板)
Claims (6)
- 単結晶シリコン層と無アルカリガラス層とが表面活性化接合されてなるガラス・オン・シリコン基板であって、前記単結晶シリコン層と前記無アルカリガラス層との25~250℃における線膨張係数差が±0.2ppm/℃以内であり、前記無アルカリガラス層に含まれる全アルカリ土類金属成分中のマグネシウムの割合が酸化物換算で10重量%以上であるガラス・オン・シリコン基板。
- 前記無アルカリガラス層の厚さが30~100μmである請求項1記載のガラス・オン・シリコン基板。
- シリコン基板とガラス基板とが接合したガラス・オン・シリコン基板の製造方法であって、
単結晶シリコン基板と、前記単結晶シリコン基板との25~250℃における線膨張係数差が±0.2ppm/℃以内である無アルカリガラス基板とを準備する工程であって、前記無アルカリガラス基板が、前記無アルカリガラス基板に含まれる全アルカリ土類金属成分中のマグネシウムの割合が酸化物換算で10重量%以上である工程と、
前記単結晶シリコン基板の張り合わせ面および前記無アルカリガラス基板の張り合わせ面の少なくとも一方の面に表面活性化処理を行う工程と、
前記表面活性化処理を行った後、前記単結晶シリコン基板の張り合わせ面と前記無アルカリガラス基板の張り合わせ面とを向かい合わせて、前記単結晶シリコン基板と前記無アルカリガラス基板を貼り合わせる工程と
を含むガラス・オン・シリコン基板の製造方法。 - 前記貼り合わせる工程を行う前の前記単結晶シリコン基板の表面におけるシリコン酸化膜の厚さがゼロまたは1nm以下である請求項3記載のガラス・オン・シリコン基板の製造方法。
- 前記貼り合わせる工程を行った後に、前記単結晶シリコン基板と前記無アルカリガラス基板とが貼り合わされたガラス・オン・シリコン基板を、100℃~700℃で熱処理する工程を更に含む請求項3または4記載のガラス・オン・シリコン基板の製造方法。
- 前記熱処理する工程を行った後に、前記ガラス・オン・シリコン基板における前記無アルカリガラス基板の厚さを30~100μmに薄化する工程を更に含む請求項5記載のガラス・オン・シリコン基板の製造方法。
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