JP7635227B2 - 2つの親水性表面を結合する方法 - Google Patents
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-結合エネルギー(付着エネルギーとも呼ばれる):これは、2つの結合面を分離するために必要なエネルギーであり、結合エネルギーは、結合後に適用される熱アニーリングに応じて変化する。
-付着エネルギー:これは、自発的な結合を実行するために利用可能なエネルギーである。これは、ファンデルワールス力の助けを借りて、2つの表面を原子スケールで接触させるために2つの表面を変形させることを可能にするエネルギーである。
第1の基板及び第2の基板を供給する段階であって、第1の基板が第1の親水性表面で覆われ、第2の基板が第2の親水性表面で覆われる段階と、
第1の基板の第1の親水性表面及び/又は第2の基板の第2の親水性表面に特定の分子を堆積する段階であって、特定の分子が、少なくとも1つの原子によって離れている親水性官能基及び塩基性官能基を含む段階と、
第1の親水性表面を第2の親水性表面と接触させる段階であって、それにより、第1の基板及び第2の基板が、第1の親水性表面及び第2の親水性表面の結合によって組み立てられる段階と、
任意に、好ましくは500℃以下、さらにより好ましくは300℃以下の温度での結合アニーリング熱処理を適用する段階と、
を含む、2つの基板の直接結合の方法を提案する。
-表面処理は、液体又は気体状態の特定の分子を使用して行われる。この方法は、実装が簡単であるため、簡単に工業化することができる。
-強力な結合を確保するために、少量の特定の分子で十分である。
-この方法は、多くの材料に適用でき、安価である。
-分子を使用しても付着エネルギーが低下しない。
-熱処理後においても結合界面に気泡の形成、剥離及び/又は欠陥はない。
-結合温度は、多くの用途及び/又は多くの基板と互換性がある(その性質及び/又は電子及び/又は光電子部品の存在は、低い熱収支を必要とする)。
-この方法は、結合後に良好な機械的抵抗を有し、スマートカットなどの後の方法、及び/又は、例えば機械的薄化などの、アセンブリに機械的応力を生成する任意の方法と互換性のある組み立てられた構造をもたらす。
(a)第1の基板10及び第2の基板20を供給する段階であって、第1の基板10が第1の親水性表面11で覆われ、第2の基板20が第2の親水性表面21で覆われる段階と、
(b)第1の基板の第1の親水性表面及び/又は第2の基板の第2の親水性表面に特定の分子30を付ける段階であって、特定の分子30が親水性官能基及び塩基性官能基を含み、特定の分子の2つの官能基が少なくとも1つの原子によって離れている段階と、
(c)第1の親水性表面11を第2の親水性表面21と接触させる段階であって、それにより、2つの親水性表面11、21が互いに結合され、第1の基板10と第2の基板20が組み立てられる段階と、
を含む。
-第1の基板10の親水性表面11上に、又は
-第2の基板20の親水性表面12上に、又は
-第1の基板10の親水性表面11及び第2の基板20の親水性表面21の両方の上に、
堆積させることができる。
説明する様々な実施形態では、プレートは、直径200mm、厚さ725μmのシリコンプレートである。それらは、表面上に145nmの厚さの酸化ケイ素膜を得るために熱酸化された。次に、オゾン水とSC1、続いてSC2(塩酸30%、飽和酸素水30%及び水の混合物1:1:5)で洗浄して、それえらの表面を親水性にする。
約50又は100Lの容量の反応器に、10mLの純粋な特定の分子(希釈されていない)を含むビーカーを置く。この溶液を放置し、密閉反応器内で1時間30分間蒸発させる。次に、2枚のシリコンプレートをこの雰囲気に3分間置き、その後、それらが結合する。結合波は約8秒で200mmを通過し、これは、この分子がない場合の結合に相当する。
容量が約50又は100Lの反応器に、1mLの水と0.02mLの特定の分子を入れたビーカーを置く。この溶液を放置し、密閉反応器内で1時間30分間蒸発させる。次に、2枚のシリコンプレートをこの雰囲気に1分間置き、その後、それらが結合する。結合波は約8秒で200mmを通過し、これは、この分子がない場合の結合に相当する。
スピンコーティング堆積は、プレートの表面に1体積%の特定の分子を含む溶液を堆積するために使用される:水と生成物の混合物の流れは表面に生成され、表面全体が覆われるまで30rpmで回転する。次いで、生成物の分注を停止し、余剰分を取り除くために2000rpmで30秒間回転させる。次いで、2つのプレートが結合される。結合波は約8秒で200mmを通過し、これは、この分子がない場合の結合に相当する。
-プレートをイソプロピルアルコール蒸気で洗浄した。
-プレートをイソプロピルアルコール蒸気で洗浄し、次いで、それらを結合する前に、2%に希釈したアンモニアを加えた。
20 第2の基板
11 第1の親水性表面
21 第2の親水性表面
30 特定の分子
Claims (15)
- 第1の基板(10)及び第2の基板(20)を供給する段階であって、前記第1の基板(10)が第1の親水性表面(11)で覆われ、前記第2の基板(20)が第2の親水性表面(21)で覆われる段階と、
前記第1の親水性表面(11)及び/又は前記第2の親水性表面(21)に、少なくとも1つの原子によって離れている親水性官能基及び塩基性官能基を含む特定の分子(30)を堆積する段階と、
前記第1の親水性表面(11)を前記第2の親水性表面(21)と接触させる段階であって、それにより、2つの前記親水性表面(11、21)が互いに結合され、前記第1の基板(10)と前記第2の基板(20)が組み立てられる段階と、
を含む、2つの基板(10、20)の直接結合方法。 - 前記特定の分子(30)が、前記第1の親水性表面(11)及び/又は前記第2の親水性表面(21)を完全に覆うことを特徴とする、請求項1に記載の結合方法。
- 前記特定の分子(30)が、前記第1の親水性表面(11)及び/又は前記第2の親水性表面(21)の0.05%から10%を覆っていることを特徴とする、請求項1に記載の結合方法。
- 前記特定の分子(30)が液体状態で堆積されることを特徴とする、請求項1から3の何れか一項に記載の結合方法。
- 前記特定の分子(30)が気体状態で堆積されることを特徴とする、請求項1から3の何れか一項に記載の結合方法。
- 前記特定の分子(30)の親水性官能基がアルコール官能基であり、及び/又は、前記塩基性官能基が第一級、第二級又は第三級アミンであることを特徴とする、請求項1から5の何れか一項に記載の結合方法。
- 前記特定の分子(30)のモル質量が、500g/mol以下であることを特徴とする、請求項1から6の何れか一項に記載の結合方法。
- 前記第1の基板(10)及び/又は前記第2の基板(20)がシリコン基板であることを特徴とする、請求項1から7の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の親水性表面及び/又は前記第2の親水性表面が、酸化物で作られていることを特徴とする、請求項1から8の何れか一項に記載の方法。
- 第1の基板(10)及び第2の基板(20)を備える組立体であって、
前記第1の基板(10)が第1の親水性表面(11)で覆われ、前記第2の基板(20)が第2の親水性表面(21)で覆われ、前記第1の親水性表面(11)が前記第2の親水性表面(21)に結合され、
前記第1の親水性表面(11)と前記第2の親水性表面(21)との間に、少なくとも1つの原子によって離れている親水性官能基及び塩基性官能基を含む特定の分子(30)が堆積されている、組立体。 - 前記特定の分子(30)の親水性官能基がアルコール官能基であり、及び/又は、前記塩基性官能基が第一級、第二級又は第三級アミンであることを特徴とする、請求項10に記載の組立体。
- 前記第1の基板(10)及び前記第2の基板(20)を組み立てた後、500℃以下の温度での結合アニーリング熱処理が適用されることを特徴とする、請求項1に記載の結合方法。
- 前記特定の分子(30)が、前記第1の親水性表面(11)及び/又は前記第2の親水性表面(21)の0.05%から1%を覆っていることを特徴とする、請求項3に記載の結合方法。
- 前記特定の分子(30)のモル質量が、200g/mol以下であることを特徴とする、請求項7に記載の結合方法。
- 前記第1の親水性表面および/または前記第2の親水性表面が、堆積酸化物、熱酸化物及び/又は自然酸化物であることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
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