JPH07130592A

JPH07130592A - 陽極接合法

Info

Publication number: JPH07130592A
Application number: JP27920793A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mitamura; 健三田村; Yasukazu Iwasaki; 靖和岩崎; Hidetomo Nojiri; 秀智野尻
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】チップに残留する接合応力の影響が少なく、チ
ップ間の特性のバラツキも低減され、素子特性が向上
し、しかも歩留、スループットとも向上した陽極接合法
を提供することにある。【構成】多数の針状電極３０１を並列接続した上部電極
を、パイレックスガラスの陽極接合面と反対の側に接触
させて陽極接合を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置を形成さ
せたシリコンウェーハなどの導電材と、ガラスなどの誘
電体ウェーハとを陽極接合させた際に、上記半導体装置
が陽極接合作業に起因する応力の影響を受け難く、しか
も高い歩留で、単位時間あたり多数の半導体装置を製造
できる陽極接合法に関する。

【０００２】

【従来の技術】陽極接合法の詳細については、G.Wallis
and D.I.Pomerantz:J.Appl.Phys.40,1969に記載されて
いる。従来の陽極接合法としては、例えば図１９に示す
ようなものがある。構成を説明すると、シリコン基板１
とパイレックスガラス２とを重ねて、台（下部電極）３
に載せ、パイレックスガラス２の中心部に針状電極（上
部電極）４を立て、３００〜４００℃に加熱しながら、
パイレックスガラス２中のナトリウムイオンが針状電極
４に集まってくる方向に、直流高電圧たとえば１０００
Ｖ程度の電圧を、高電圧源５によって印加するようにな
っている。接合は、接合面がたとえ鏡面状に研磨してあ
っても極めて微小な凹凸は存在し、ある広さの面が全面
一様に接合されるようなことはなく、局部的な小さい接
合点が分散して形成されながら、針状電極４の直下の、
シリコン基板１とパイレックスガラス２の界面から始ま
って、接合点の分布形成が同心円状に徐々に周辺部へ進
行して接合されて行く。図１９に示した手法の、等価回
路の一例を図２０に示す。多数のコンデンサ群とそれに
直列接続された抵抗群から構成されていると考えること
ができる。針状電極から離れた位置ほど、コンデンサの
容量が小さく、また直列接続されている抵抗の抵抗値が
大きい。従って、接合面に印加される電界は、ポイント
電極の直下が最も大きく、ウェーハ周辺部へ行くほど小
さくなる。接合は、針状電極の直下から始まり、徐々に
周辺部へと同心円状に広がって行くため、シリコン基板
とパイレックスガラスとの界面に気泡が閉じ込められ、
ボイド（すきま）が発生するようなことは起こり難い。
しかし接合の速度は、ウェーハ周辺部へ行くほど低下す
るために、針状電極だけでウェーハ全面を接合するに
は、長時間を要する。しかし、このような単一の針状電
極を用いる方法では、全面で接合が終了するまでの時間
が長くかかるので、図２１に示すように、図１９に示し
た針状電極４の替わりに面電極２０１を用いることも考
えられている。これは米国特許第３３９７２７８号の明
細書に記載されている手法と同様なものである。既述の
ように接合面が如何に平坦であっても、全面が同時に密
着するものではなく、幾つかの接触点から接合が開始さ
れ、シリコンウェーハのように大面積の陽極を誘電体に
接合する場合には、複数個所から接合が始まり、順次、
それぞれの周囲に接合部が拡大して行くことになり、針
状電極１本を用いた場合に比較すれば、陽極接合に要す
る時間を遥かに短縮できる。しかし、その反面、複数の
接合部間に最後まで残された接合界面に気泡が閉じ込め
られてボイドが発生する。このようなボイドは、接合の
進行に伴って圧縮され、場合によっては陽極のシリコン
基板や陰極側のパイレックスガラスを破壊するほどの応
力を生じることがある。また、シリコン基板とパイレッ
クスガラスの熱膨張率の差と、接合時の温度と室温との
差によって発生する応力によって、接合した基板が反っ
てしまって、真空チャック困難になったり、チャック時
に基板を破損してしまうこともある。このような事態を
避けるために、特開昭６３−２２９８６３号公報には、
大型のウェーハを接合する場合に、接合の進行に伴っ
て、順次、大きなリング状電極に電圧を印加して行く手
法が開示されている。図２２は此の方法を説明する側断
面図で、図２３はこの方法により接合された接合点の分
布状態（接合領域）を示す上面図である。図中、１はシ
リコン基板、２はパイレックスガラス（２ａ、２ｂ、２
ｃは接合用電極位置領域）、３は台（下部電極）、４
ａ、４ｂ、４ｃは同心円状の上部電極（但し、中央電極
４ａだけはリング状ではない）、５は直流高圧電源、６
ａ、６ｂ、６ｃは、それぞれ、上記同心円状の上部電極
に直流高電圧を印加するためのスイッチである。シリコ
ン基板１とパイレックスガラス２の相互接合面は何れも
鏡面に研磨されている。また、接合前に既にシリコン基
板に集積回路が形成されており、パイレックスガラスに
もそれに対応するような構造が形成されている場合に
は、それらを接合に際して予め整合させる。台３は一種
のホットプレートで、コイル状電熱線などよりなる熱源
を内蔵しており、陽極接合時にはパイレックスガラスを
３００〜４００℃に保持する。８００〜１ｋＶの高圧電
源５はシリコン基板１がパイレックスガラス２よりも高
い電位になるように電圧を印加する（従ってこの場合は
同心円状電極に負の電圧を印加）。陽極接合は、スイッ
チ６ａを閉じ、中央電極４ａに先ず接合電圧を印加して
中心部より開始させ、接合領域が同心円状に広がるのに
従って、順次、スイッチ６ｂ、６ｃを閉じる。接合領域
は中心部より同心円状に２ａ、２ｂ、２ｃと広がるた
め、未接合部分が発生し難く、未接合部による残留応力
の発生をほぼ抑えることができる。また同心円状の電極
を複数個、電気的に並列に接続して接合を行うため、接
合時間を短縮することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の陽極接合法では、ボイドやそれに伴う応力や歪の
発生を避けようとすれば、針状電極を用いて接合作業に
長時間要するのを我慢するか、又は、同心円状電極を用
いなければならず、同心円状電極を用いた場合でも、直
径１ｍｍ以上の大きな未接合部の発生は抑えられるが、
それでもやはりシリコン基板（ウェーハ）内に、陽極接
合時の電極形状に対応する同心円状の残留応力が発生
し、それがシリコンウェーハ上の半導体素子たとえば集
積回路チップそれぞれの中での不平衡残留応力の原因と
なり、その特性に悪影響をおよぼすなどの問題点があ
り、しかも接合時間の短縮も十分ではない。

【０００４】本発明は、上記従来の陽極接合法の問題点
を解消し、シリコンウェーハ上の各チップに陽極接合作
業による応力が殆ど残留せず、シリコンウェーハ上の素
子の特性に上記応力の悪影響が生ぜず、しかも比較的短
時間で、高い歩留で、陽極接合を完了できるようにした
陽極接合法を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、誘電体ウェーハ例えばパイレック
スガラスの、シリコンウェーハとの接合面に反対の側の
面の、シリコンウェーハ上の半導体素子チップ夫々の領
域に対応する場所毎に、導体膜による電極を、誘電体ウ
ェーハの全面に形成させ、更にこれらの導体膜電極を互
いに電気的に接続して、これを陽極接合用の共通電極と
して用いることにした。なお、この場合、導体膜電極
は、各チップそれぞれの中でチップ形状に対して対称性
の高い場所に形成させ、また、導体膜電極夫々の面積
は、各チップ夫々の面積に対して、導体膜電極が形成さ
れていない場所の面積により、ダイボンドの強度が充分
に得られる程度に小さくし、更に、導体膜電極は陽極接
合後、化学的あるいは機械的な方法を用いて除去され
る。又は、陽極接合すべき両ウェーハの少なくとも一方
の主面に形成されたパターン配置に合わせて、誘電体ウ
ェーハの陽極接合面とは反対の側に、多数の高電圧印加
用の細い電極を配置することにした。その場合、陽極接
合後のダイシングにより切り離されるチップが、それぞ
れ、内部に１個または僅かな複数ずつ存在する格子状部
ごとに、高電圧印加用の電極を配置することとし、ま
た、上記格子状部を形成するように、溝を、陽極接合さ
せる両面の少なくとも何れか一方の面上に、格子状に形
成させる。また、陽極接合される両面の少なくとも何れ
か一方の面に凹部が在って接合面にキャビティが存在す
る場合には、其処に、高電圧印加用の細い電極を配置す
る。更に、多数の高電圧印加用の電極のうちの１電極、
例えば陽極接合されるウェーハのほぼ中心にある電極
に、まず高電圧を印加して両ウェーハを静電保持させた
後、その他の電極に高電圧を印加すると、実際に接合作
業を行なった際に良い結果が得られる。

【０００６】

【作用】単一針状電極を用いて接合を行なうとボイドの
発生や気泡の閉じ込めなどが生ぜず、ガラスウェーハの
破損や、ウェーハの反りなどは生じない。しかし、接合
所要時間が大きい。これを具体的に示すと、接合所要時
間と接合面積、接合電流の関係は図１１（ａ）、図１１
（ｂ）に示すようになる。同心円状電極を用いると所要
時間と接合電流、接合面積の関係は図１２、図１３に示
すようになって単一針状電極を用いた場合に比べれば、
高スループットになる。さらに、単一針状電極を用いて
接合を行なうと、接合に際して生ずる応力は図１４に示
すように電極直下で最も大きく、電極から離れる程小さ
くなって行く。従って、陽極接合後に、半導体ウェーハ
をチップごとに分割すると、各チップで応力が異なって
しまうことになる。応力の素子機能に対する影響が大き
い場合などには、この点からも単一針状電極を用いて接
合を行なうことは好ましくない。

【０００７】一方、本発明は、基本的には、多数の接合
用電極を、それぞれ、シリコンウェーハ上の各素子また
は少数の素子に対応させて配置し、１電極が分担する接
合作業の面積を、１素子または少数の素子に対応する小
面積としている。本発明の手法の等価回路は図１５、図
１６に示すようになる。図１５に示すように、各接合電
極には、ほぼ等しい容量のコンデンサと、それに直列接
続された殆ど値の等しい抵抗とが割り当てられている。
各電極の担当する接合部位は最近接の針状電極との中点
までである。図１６は、最近接する電極間を拡大した等
価回路を示す。図２０と同様に多数のコンデンサ群と、
それに直列接続された抵抗群から構成され、電極から離
れた部位程、コンデンサ容量が小さく、それに直列接続
される抵抗の抵抗値は大きい。従って、接合面での電界
は、各電極の直下が最も大きく、各電極の中点で小さく
なる周期関数となる。接合は、各電極の直下から始ま
り、順次、広がって行き、最近接する電極との中点で合
流する。本発明の場合、１電極の受け持ち範囲は極めて
狭いから上記等価回路図中の各素子の値の相違も極めて
小さい（殆ど無視できる）。本発明の場合の経過時間と
接合電流、接合面積との関係を図１７（ａ）、図１７
（ｂ）に示す。図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示した場
合に比べて、極めて高スループット化されているのが判
る。本発明では、ボイドが発生しないのではなく、発生
する位置を電極配置によって制御している。各電極の直
下から開始された接合は、最近接する電極との中点で合
流するため、ボイドの発生位置は、後に説明する図６
（ｄ）中にＳと示された位置となる。従ってウェーハの
ダイシング位置とこのボイド発生位置を重ねるように電
極配置をすればよい。電極の数が比較的少ない場合な
ど、場合によっては、形成されるボイドが大きくまた応
力が大きくなる場合もあり得る。その対策が後に説明す
る図８に示されたボイド発生位置に気抜きのための溝７
０１を設ける手法である。この溝の形成には特にそのた
めにフォトリソグラフィ、エッチング工程を必要とする
ものではなく、ダイシングラインを利用し、回路形成と
同時に作製してしまえば良いので、工程の増加、コスト
高を引き起こすものではない。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明第１実施例の一部を拡大した
側断面図で、図２は第１実施例のウェーハの上面図であ
る。まず構成を説明する。１４はシリコン基板で、その
一部に化学的な選択エッチングにより溝部１３とそれを
囲む枠部２３を形成させ、感圧ダイアフラム１１を構成
している。ダイアフラム１１上には歪検出用のピエゾ抵
抗１９が形成されており、これを金属配線（図示せず）
で接続し、フルブリッジ回路を構成している。１５はパ
イレックスガラスで、ダイアフラム１１に対応する部分
に圧力導入孔１６が形成されている。１８はパイレック
スガラス１５の裏面に形成した陽極接合用電極である。
これは金属たとえばアルミニウム等を蒸着し、フォトリ
ソグラフィ技術によりパターニングして形成したもので
ある。また陽極接合用電極１８の位置はシリコンウェー
ハ上に形成された各チップの形状に対して最も対称性の
高い位置に配置されており、かつ接合用電極１８の面積
は、チップをそれ以外の個所でダイボンドしたとき充分
な強度が得られる程度に小さい。１７はガラス上の各接
合用電極を相互に接続し、全電極を共通の等電位にする
ための、接合用電極１８に比べて充分に幅の狭い金属配
線である。

【０００９】次に作用について説明する。シリコンウェ
ーハとパイレックスガラスを陽極接合するにあたって
は、まずパイレックスガラスとシリコンウェーハを、圧
力導入孔１６等のガラス側の構造とシリコンウェーハ上
のチップの位置を合わせるように整合を行う。しかる後
にヒータ２２を用いてガラスの転移点を超え軟化温度域
の３００〜４００℃程度にまで加熱する。温度が平衡に
到達した後に接合用電極１８に接合電圧（８００〜１ｋ
Ｖ）を印加する。場合によっては荷重を加える。接合用
電極１８は、チップ形状の最も対称性の高い位置に配置
されており、かつガラス上の各電極は相互に等電位とな
るように接続されているために、接合は各々のチップ
で、その中心から同心円状に進行する。従って、陽極接
合による残留応力は、各々のチップ内で同心円状に対称
性良く発生する。よって感圧ダイアフラム１１上のピエ
ゾ抵抗１９を対称に配置することにより、残留応力の影
響を除去できる。接合用電極１８を相互に接続する金属
配線１７の接合に対する影響は、その幅を接合用電極１
８に比べて充分小さくすることにより除去できる。また
若し、その影響が無視できない場合でも、図２に示すよ
うに、横方向の共通配線をシリコンウェーハ上のチップ
が分布している領域より充分離れた外周部付近に配置す
ることによって、各チツプ内部の応力分布を各チップで
同様にできる。陽極接合時に析出するナトリウム化合物
によって、蒸着法で形成した接合用電極１８とパイレッ
クスガラス１５の密着性が悪化することが知られている
が、シリコンチップの素性によってはパイレックスガラ
スとの陽極接合後に其の裏面の接合電極用導体膜を機械
的あるいは化学的に除去することは可能である。またそ
のようなことができない場合でも、チップに占める接合
用電極の面積が充分小さく、それ以外の部分でダイボン
ディング強度が充分得られるようにしてあれば、上記の
問題点は回避することができる。なお、２０はウェーハ
の輪郭線である。

【００１０】図３は本発明の第２実施例図である。本実
施例は半導体加速度センサの製造工程で、加速度検出用
の重り部を形成させたシリコンウェーハと、パイレック
スガラスの台座とを接合させるのに陽極接合法を適用し
た場合である。第１実施例と同様に２５はパイレックス
ガラスで、シリコン基板の化学的な選択エッチングによ
って形成された溝部２７に囲まれた重り部２８に対応す
る部分に、重り部２８が加速度の印加により変位できる
ように、溝部２６が形成されている。重り部２８は梁部
３１で支持されており、梁部３１上に形成させた感歪ピ
エゾ抵抗２９によって、重り部２８に加わる加速度を梁
部３１の歪みとして検出する。３０は第１実施例の場合
と同様にホットプレートである。２４は、第１実施例の
場合と同様に、接合面とは反対側に形成された陽極接合
用電極で、第１実施例と同様に各チップに対応する電極
が、それぞれ接合面全体で共通な等電位になるようにし
てある。効果は第１実施例の場合と同様である。

【００１１】図４は本発明の第３実施例図である。本実
施例は、少なくとも２本以上の多数の針状電極３０１
（図４には２本だけ描いてある）を用いるが、個々の針
状電極の作用は図１９に示した針状電極の場合と同様で
ある。

【００１２】多数の針状電極を並列接続した上部電極を
用いる場合には、個々の電極が何れも確実にパイレック
スガラス面に接触しなければならない。そのため、第３
実施例では、実際には、図５に示すような針状電極を用
いる。すなわち、上部電極本体４０１にはシリンダ４０
２が形成されており、このシリンダ４０２内を自由に上
下できる針状電極４０３がバネ４０４を介して上部電極
本体４０１に接続されている。このような構造の上部電
極本体４０１を、陽極接合される絶縁性材たとえばパイ
レックスガラスに押し付けることによって、各針状電極
がある針圧をもってパイレックスガラス表面とコンタク
トをとる。図５には針状電極を示してあるが、複数の電
極でコンタクトをとっていれば良く、各電極が１０φ程
度のディスク電極であっても差支えない。

【００１３】次に図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）
によって第３実施例の作用を説明する。図６には図を簡
単にして見易くするために針状電極を２本だけ描いてあ
る。複数の電極のうち、任意の針状電極をＮＬ、この電
極に最も近い隣接する針状電極をＮ_L+1とし、針状電極
Ｎ_L、Ｎ_L+1直下のシリコン基板１とパイレックスガラス
２の界面の点をそれぞれＢ_L、Ｂ_L+1とする。図（ａ）に
示すように、上部電極（ここではＮ_L、Ｎ_L+1）と下部電
極（図示は省略）との間に高電圧を印加（Ｎ_L、Ｎ_L+1が
負側）すると、最も高電界となる点Ｂ_L、Ｂ_L+1から、図
（ｂ）、図（ｃ）に示すように接合（図中×印）が、順
次、同心円状に進行する。図（ｄ）に示すように、上記
点Ｂ_L、Ｂ_L+1の中点Ｓで、点Ｂ_Lから進行してきた接合
面と、Ｂ_L+1から進行してきた接合面とが合流して接合
が終了する。従ってボイドの発生領域は、多数の電極の
配置がランダムな場合には３重点、格子配置であれば４
重点となり、電極の配置によってボイドの発生領域が制
御できる。

【００１４】更に図７によって第３実施例を説明する。
本実施例では図７に平面図を示すように、格子状に針状
電極を配置してある。シリコン基板１とパイレックスガ
ラス２との界面のＬ行ｍ列目の針状電極直下の点をＢ
_L,mとし、Ｂ_L-1,m-1からＢ_L+1, _m+1までを描いてある。
Ｂ_L-1,m-1〜Ｂ_L+1,m+1の各点から同心円状に接合が進行
して行くために、ボイドが発生し易い場所は、Ｂ
_L-1,m-1〜Ｂ_L+1,m+1の各点を面心とする格子（図中一点
鎖線）上、特に、その格子点にボイドが発生する。従っ
て、半導体基板のチップパターン１個または僅かな複数
個を単位格子として、その面心に針状電極を配置すれ
ば、ボイドの発生位置をスクライブライン上に位置させ
ることができる。また、上記チップパターン１個または
僅かな複数個の単位格子ごとに並列に接合を行なうた
め、１本の針状電極を用いる方法に比べてウェーハ１枚
の接合に要する時間を大幅に短縮することができ、ま
た、接合の進行に伴って徐々に大きなリング電極に交換
する手間も要らないため、高スループットとすることが
できる。

【００１５】図８は本発明の第４実施例図である。本実
施例は、図７中に一点鎖線で示された格子に対応して、
溝７０１を形成したものである。この図では、針状電極
を２本だけ配置しているために、溝が１本になってお
り、格子に対応しているように感じられないかもしれな
いが、この場合、２本の電極間距離を１辺とし、各電極
の位置を面心とする格子を想定し、その格子に対応する
溝を形成するならば、ウェーハ上に１本ということにな
っているに過ぎない。この図では、溝はシリコン基板１
側（上面）に形成されており、この場合ダイシングライ
ン上に形成される。また溝７０１はパイレックスガラス
２側（下面）に形成しても良いし、両者に形成しても良
い。溝は応力を緩和する作用があり、従って接合後の基
板の反りを低減する効果がある。多数の針状電極の直下
から同心円状に陽極接合面が広がり、最終的にはボイド
の素となる大気が閉じ込められることなく、上記溝７０
１に排気されるため、結果としてボイドの発生がない。

【００１６】上記各実施例では、陽極接合される導電体
としてシリコン、誘電体としてパイレックスガラスの場
合について述べたが、接合される部材はそれらに限定さ
れることなく、導電体として例えばモリブデンなどの金
属でもよく、誘電体としてシリコン基板に低融点ガラス
をスパッタによって成膜したものであっても良い。

【００１７】図９は、本発明の第５実施例図である。マ
イクロマシーニングに陽極接合法を利用する場合、陽極
接合される両面の少なくとも何れか一方が凹んでいて、
図９に示すようにキャビティを形成している例が多い。
すなわち、このようなキャビティのパターン配置に対し
てチップ１個または数個ごとに接合用電極を配置した例
を図９に示す。ここで、シリコン基板側のおもりとパイ
レックスガラスとの間には隙間（キャビティ）が形成さ
れている。このようにすると図１８に示すように、最も
応力の集中する電極直下での接合を避けることができ、
また、チップごとの応力のバラツキも抑えられる。つま
り、チップ内で応力が極端に集中することがなく、製品
間の均一性も良好になる。

【００１８】図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は
本発明の第６実施例を説明する図である。まず、図
（ａ）に示すように、パイレックスガラス２またはシリ
コン基板１の上のパターン配置に合わせて多数の接合用
電極を配置してあるが、ウェーハのほぼ中心に位置する
電極と、それ以外の電極（並列に接続してある）に対す
るスイッチとを、別々に設置してある。図（ｂ）に示す
ように、まず中心に位置する電極に高電圧電源（Ｉ）を
用いて高電圧を印加し、パイレックスガラス２とシリコ
ン基板１とを中心で静電保持させながら接合を開始さ
せ、外側へ向かって、界面の空気を掃き出すようにる。
図（ｃ）に示すように、パイレックスガラス２とシリコ
ン基板１とが全面で静電保持される。図（ｄ）に示すよ
うに、高電圧電源（II）を用いて接合面に全面的に高電
圧を印加し、パイレックスガラス２とシリコン基板１と
を確実に陽極接合させる。高電圧電源（Ｉ）は、高電圧
電源（II）と共通使用でもよい。このようにすれば、陽
極接合された部材間の界面に取り残される大気を少なく
し、ボイドの総量、サイズを低減することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、各チップ毎に残留する接合応力は等方的であり、接
合応力の最高値やチップ内の場所による応力の相違が低
減され、各チップ間の特性のバラツキも低減され、各半
導体素子の特性が向上し、しかも多数の電極により、ボ
イド発生個所をスクライブラインに集中するように制御
しながら、並列的に接合を進行させるので、歩留、スル
ープットとも向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例の一部拡大側断面図である。

【図２】第１実施例におけるウェーハの上面図である。

【図３】本発明の第２実施例の側断面図である。

【図４】本発明の第３実施例の模式的側断面図である。

【図５】第３実施例に用いる多数の針状電極を並列接続
した上部電極の具体的構造図である。

【図６】第３実施例における陽極接合の進行状態を説明
する側断面図である。

【図７】第３実施例における接合用電極の格子状配置
と、それに対応してボイドが発生し易い格子（一点鎖
線）位置を示す平面図である。

【図８】格子状に配列した多数の針状電極を用いる場合
に、ボイドの素となる大気を逃し、応力を緩和させる溝
を格子状に配列した第４実施例の側断面図である。

【図９】本発明の第５実施例の側断面図である。

【図１０】本発明の第６実施例を説明する図である。

【図１１】単一接合電極を用いた従来例における接合所
要時間と接合面積、接合電流の関係を示す図である。

【図１２】同心円状電極を用いた従来例における接合時
間と接合電流の関係を示す図である。

【図１３】同心円状電極を用いた従来例における接合時
間と接合面積の関係を示す図である。

【図１４】単一針状電極を用いて接合を行なう場合に生
ずる応力と、その発生位置の関係を示す図である。

【図１５】本発明に係る多数の並列接続した針状電極を
格子状に配列した場合の、接合部の等価回路図である。

【図１６】図１５に示した等価回路図の最近接する電極
間を拡大して示す図である。

【図１７】本発明により陽極接合を行なう場合の経過時
間と接合電流、接合面積の関係を示す図である。

【図１８】本発明第５実施例により、接合電極直下の応
力の集中が避けられ、チップごとの応力のバラツキも抑
えられることを説明する図である。

【図１９】単一針状電極を用いる従来例を示す側断面図
である。

【図２０】単一針状電極を用いる従来例に対する等価回
路図である。

【図２１】面電極を用いる従来例を示す側断面図であ
る。

【図２２】陽極接合の進行に伴って、順次、大きなリン
グ状電極に電圧を印加して行くようにした従来例を説明
する側断面図である。

【図２３】陽極接合の進行に伴って、順次、大きなリン
グ状電極に電圧を印加して行くようにした従来例の、接
合点の分布状態を示す上面図である。

【符号の説明】

１…シリコン基板２…パイレックス
ガラス２ａ、２ｂ、２ｃ…パイレックスガラス上の接合領域３…台（下部電極）４、４ａ、４ｂ、
４ｃ…上部電極５…直流高圧電源６ａ、６ｂ、６ｃ
…スイッチ１１…感圧ダイアフラム１３…溝部１４…シリコン基板１５…パイレック
スガラス１６…圧力導入孔１７…金属配線１８…接合用電極１９…ピエゾ抵抗２０…ウェーハの輪郭線２２…ヒータ２３…溝部を囲む枠部２４…接合用電極２５…パイレックスガラス２６…パイレック
スガラス側の溝部２７…重り部を囲む溝部２８…重リ部２９…感歪ピエゾ抵抗３０…ホットプレ
ート３０１…針状電極４０１…上部電極
本体４０２…シリンダ４０３…針状電極４０４…バネ７０１…溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコンウェーハと誘電体ウェーハの夫々
平坦な面を接触させ、所定の温度に加熱しながら、接触
面に反対の側の、前者の面を正に、後者の面を負に、直
流高電圧を印加して接合させる陽極接合法において、誘
電体ウェーハの、シリコンウェーハとの接合面に反対の
側の面の、シリコンウェーハ上の半導体素子チップ夫々
の領域に対応する場所毎に、導体膜による電極を、誘電
体ウェーハの全面に形成させ、更にこれらの導体膜電極
を互いに電気的に接続して、これを陽極接合用の共通電
極として用いることを特徴とする陽極接合法。
【請求項２】導体膜電極は、各チップそれぞれの領域に
対し、対称性の高い位置に形成させたことを特徴とする
請求項１記載の陽極接合法。
【請求項３】導体膜電極それぞれの面積は、チップそれ
ぞれの面積に対して、導体膜電極が形成されていない場
所の面積により、ダイボンドの強度が充分に得られる程
度に小さいことを特徴とする請求項１記載の陽極接合
法。
【請求項４】誘電体ウェーハはパイレックスガラスより
なることを特徴とする請求項１記載の陽極接合法。
【請求項５】導体膜電極を、陽極接合後に、化学的また
は機械的に除去することを特徴とする請求項１記載の陽
極接合法。
【請求項６】導電性材のウェーハと絶縁性材のウェーハ
の夫々平坦な面を接触させ、所定の温度に加熱しなが
ら、接触面に反対の側の、前者の面を正に、後者の面を
負に、直流高電圧を印加して接合させる陽極接合法にお
いて、これらのウェーハの少なくとも一方の主面に形成
されたパターン配置に合わせて、絶縁性材の陽極接合面
とは反対の側に、多数の高電圧印加用の細い電極を配置
したことを特徴とする陽極接合法。
【請求項７】陽極接合後のダイシングにより切り離され
るチップが、それぞれ、内部に１個または僅かな複数ず
つ存在する格子状部ごとに、高電圧印加用の電極を配置
したことを特徴とする請求項６記載の陽極接合法。
【請求項８】陽極接合後のダイシングにより切り離され
るチップが、内部に１個または僅かな複数ずつ存在する
格子状部を形成するように、格子状の溝が、陽極接合さ
れる両面の少なくとも何れか一方に、形成されているこ
とを特徴とする請求項６記載の陽極接合法。
【請求項９】陽極接合される両面の少なくとも何れか一
方の面が凹んでキャビティが形成されている位置に、そ
れぞれ、高電圧印加用の電極を配置したことを特徴とす
る請求項６記載の陽極接合法。
【請求項１０】多数の高電圧印加用の電極のうちの１電
極、例えば陽極接合されるウェーハのほぼ中心にある電
極に、まず高電圧を印加して両ウェーハを静電保持させ
た後、その他の電極に高電圧を印加することを特徴とす
る請求項６記載の陽極接合法。