JPH07145000A - サファイアウエハの接合方法 - Google Patents
サファイアウエハの接合方法Info
- Publication number
- JPH07145000A JPH07145000A JP31109593A JP31109593A JPH07145000A JP H07145000 A JPH07145000 A JP H07145000A JP 31109593 A JP31109593 A JP 31109593A JP 31109593 A JP31109593 A JP 31109593A JP H07145000 A JPH07145000 A JP H07145000A
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- JP
- Japan
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- sapphire wafer
- sapphire
- wafer
- bonding
- vacuum furnace
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 接合界面の異物の介在を極力抑えてサファイ
アウエハ同志の密接接合を可能とする。 【構成】 接合面を鏡面研磨して第１のサファイアウエ
ハ１Ａおよび第２のサファイアウエハ２Ａを形成し、サ
ファイアウエハ１Ａの接合面にキャビティ３を形成した
後、サファイアウエハ１Ａ，２Ａの両接合面をウエット
洗浄する。サファイアウエハ１Ａ，２Ａを接合面間に微
小間隔を持たせて真空炉内に対向配置させ、真空度１０
-5Ｔｏｒｒ，温度８００℃以上に保持させて１時間放置
し、両接合面上の残留介在物を除去した後、同一真空度
に維持させた状態でサファイアウエハ１Ａ，２Ａが約４
００℃に達するのを待ち、同一真空度および温度を維持
した状態でサファイアウエハ１Ａ，２Ａの両接合面を密
接させる。
アウエハ同志の密接接合を可能とする。 【構成】 接合面を鏡面研磨して第１のサファイアウエ
ハ１Ａおよび第２のサファイアウエハ２Ａを形成し、サ
ファイアウエハ１Ａの接合面にキャビティ３を形成した
後、サファイアウエハ１Ａ，２Ａの両接合面をウエット
洗浄する。サファイアウエハ１Ａ，２Ａを接合面間に微
小間隔を持たせて真空炉内に対向配置させ、真空度１０
-5Ｔｏｒｒ，温度８００℃以上に保持させて１時間放置
し、両接合面上の残留介在物を除去した後、同一真空度
に維持させた状態でサファイアウエハ１Ａ，２Ａが約４
００℃に達するのを待ち、同一真空度および温度を維持
した状態でサファイアウエハ１Ａ，２Ａの両接合面を密
接させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サファイアウエハの接
合方法に係わり、特に接合界面間に異物を介在させない
サファイアウエハの接合方法に関するものである。
合方法に係わり、特に接合界面間に異物を介在させない
サファイアウエハの接合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、単結晶ウエハ同志を接着剤などの
介在物なしで接合する場合には、例えばクリーンルーム
内で単結晶ウエハ同志を重ね合わせて密接させた後、真
空炉内に入れ、真空中で加熱することにより、密着接合
させる方法が用いられていた。
介在物なしで接合する場合には、例えばクリーンルーム
内で単結晶ウエハ同志を重ね合わせて密接させた後、真
空炉内に入れ、真空中で加熱することにより、密着接合
させる方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな接合方法によると、単結晶サファイアウエハ同志の
密接作業をクリーンルーム内で行ったとしても、単結晶
サファイアウエハの接合界面に異物が介入することは避
けられなかった。このため、接合界面部に複数の窪みを
設けることで、接合後に微細に区切られた部屋を有する
微小セルを作製しようとした場合には、窪みの壁の部分
に上述した異物が介在することが発生し、微小セルの製
作が困難であった。
うな接合方法によると、単結晶サファイアウエハ同志の
密接作業をクリーンルーム内で行ったとしても、単結晶
サファイアウエハの接合界面に異物が介入することは避
けられなかった。このため、接合界面部に複数の窪みを
設けることで、接合後に微細に区切られた部屋を有する
微小セルを作製しようとした場合には、窪みの壁の部分
に上述した異物が介在することが発生し、微小セルの製
作が困難であった。
【０００４】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、接
合界面の異物の介在を極力抑えることができるサファイ
アウエハの接合方法を提供することにある。
を解決するためになされたものであり、その目的は、接
合界面の異物の介在を極力抑えることができるサファイ
アウエハの接合方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明によるサファイアウエハの接合方法は、
第１のサファイアウエハおよび第２のサファイアウエハ
のそれぞれの接合面を鏡面研磨する工程と、第１のサフ
ァイアウエハの接合面にキャビティを形成する工程と、
第１のサファイアウエハおよび第２のサファイアウエハ
の両接合面をウエット洗浄する工程と、第１のサファイ
アウエハおよび第２のサファイアウエハを両接合面間に
微小間隔を持たせて真空炉内に対向させて配置する工程
と、真空炉内を所定の真空度および温度に設定するとと
もにこの真空炉内に第１のサファイアウエハおよび第２
のサファイアウエハを放置し、両接合面上の残留介在物
を除去する工程と、真空炉内を所定の真空度に維持させ
た状態で第１のサファイアウエハおよび第２のサファイ
アウエハがほぼ同程度の接合温度に達するまで加熱する
工程と、真空炉内の真空度および接合温度を維持した状
態で第１のサファイアウエハと第２のサファイアウエハ
との両接合面を密接し、密着接合させる工程と、真空炉
の徐冷および大気開放を行い、第１のサファイアウエハ
と第２のサファイアウエハとが密着接合されたキャビテ
ィ内蔵ウエハを徐冷する工程とを有している。
るために本発明によるサファイアウエハの接合方法は、
第１のサファイアウエハおよび第２のサファイアウエハ
のそれぞれの接合面を鏡面研磨する工程と、第１のサフ
ァイアウエハの接合面にキャビティを形成する工程と、
第１のサファイアウエハおよび第２のサファイアウエハ
の両接合面をウエット洗浄する工程と、第１のサファイ
アウエハおよび第２のサファイアウエハを両接合面間に
微小間隔を持たせて真空炉内に対向させて配置する工程
と、真空炉内を所定の真空度および温度に設定するとと
もにこの真空炉内に第１のサファイアウエハおよび第２
のサファイアウエハを放置し、両接合面上の残留介在物
を除去する工程と、真空炉内を所定の真空度に維持させ
た状態で第１のサファイアウエハおよび第２のサファイ
アウエハがほぼ同程度の接合温度に達するまで加熱する
工程と、真空炉内の真空度および接合温度を維持した状
態で第１のサファイアウエハと第２のサファイアウエハ
との両接合面を密接し、密着接合させる工程と、真空炉
の徐冷および大気開放を行い、第１のサファイアウエハ
と第２のサファイアウエハとが密着接合されたキャビテ
ィ内蔵ウエハを徐冷する工程とを有している。
【０００６】
【作用】本発明においては、第１のサファイアウエハと
第２のサファイアウエハとの接合界面に残留介在物が残
らない状態で第１のサファイアウエハと第２のサファイ
アウエハとが両接合面で密接して接合される。
第２のサファイアウエハとの接合界面に残留介在物が残
らない状態で第１のサファイアウエハと第２のサファイ
アウエハとが両接合面で密接して接合される。
【０００７】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明によるサ
ファイアウエハの接合方法の一実施例を説明する各工程
の断面図であり、図２は、このサファイアウエハの接合
方法に用いる接合装置の構成を示す断面図である。ここ
で、サファイアウエハの接合方法を説明する前に接合装
置の構成について説明する。図２において、１０は真空
炉、１１は真空炉１０内の真空雰囲気、１２はサファイ
アウエハの周辺部を保持する保持機構１５ａを有するヒ
ータ内蔵の第１のステージ、１３は第１のステージ１２
を矢印で示す垂直方向に移動させる可動部、１４は可動
ステージ装置台、１５はサファイアウエハを所定の位置
にセットする設定機構１２ａを有しかつ第１のステージ
１２と対向させる位置に配設されるヒータ内蔵の第２の
ステージ、１６ａ，１６ｂは第２のステージ１５を支持
する支柱である。なお、第１のステージ１２および第２
のステージ１５に内蔵されているヒータは、接合工程に
おける真空炉１０内の温度変化に対応させて温度変化さ
せる構造となっている。
説明する。図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明によるサ
ファイアウエハの接合方法の一実施例を説明する各工程
の断面図であり、図２は、このサファイアウエハの接合
方法に用いる接合装置の構成を示す断面図である。ここ
で、サファイアウエハの接合方法を説明する前に接合装
置の構成について説明する。図２において、１０は真空
炉、１１は真空炉１０内の真空雰囲気、１２はサファイ
アウエハの周辺部を保持する保持機構１５ａを有するヒ
ータ内蔵の第１のステージ、１３は第１のステージ１２
を矢印で示す垂直方向に移動させる可動部、１４は可動
ステージ装置台、１５はサファイアウエハを所定の位置
にセットする設定機構１２ａを有しかつ第１のステージ
１２と対向させる位置に配設されるヒータ内蔵の第２の
ステージ、１６ａ，１６ｂは第２のステージ１５を支持
する支柱である。なお、第１のステージ１２および第２
のステージ１５に内蔵されているヒータは、接合工程に
おける真空炉１０内の温度変化に対応させて温度変化さ
せる構造となっている。
【０００８】次に本発明によるサファイアウエハの接合
方法について図２に示す接合装置を用いて説明する。ま
ず、図１（ａ）に示すように第１のサファイアウエハ１
を用意し、この第１のサファイアウエハ１の接合面とな
る一方の面を接合に適した面粗さ、例えば表面粗さＲａ
＝５０Å以下となる程度に鏡面研磨し、接合面が鏡面仕
上げされた第１のサファイアウエハ１Ａを形成する。
方法について図２に示す接合装置を用いて説明する。ま
ず、図１（ａ）に示すように第１のサファイアウエハ１
を用意し、この第１のサファイアウエハ１の接合面とな
る一方の面を接合に適した面粗さ、例えば表面粗さＲａ
＝５０Å以下となる程度に鏡面研磨し、接合面が鏡面仕
上げされた第１のサファイアウエハ１Ａを形成する。
【０００９】次に図１（ｂ）に示すように第２のサファ
イアウエハ２を用意し、この第２のサファイアウエハ２
の接合面となる一方の面を接合に適した面粗さ、例えば
表面粗さＲａ＝５０Å以下となる程度に鏡面研磨し、接
合面が鏡面仕上げされた第２のサファイアウエハ２Ａを
形成する。
イアウエハ２を用意し、この第２のサファイアウエハ２
の接合面となる一方の面を接合に適した面粗さ、例えば
表面粗さＲａ＝５０Å以下となる程度に鏡面研磨し、接
合面が鏡面仕上げされた第２のサファイアウエハ２Ａを
形成する。
【００１０】次に図１（ｃ）に示すように鏡面仕上げさ
れた第１のサファイアウエハ１Ａの第２のサファイアウ
エハ２Ａと接合する面にキャビティ３を形成する。この
場合、第１のサファイアウエハ１Ａの第２のサファイア
ウエハ２Ａと接合する面にメタルをデポジッションした
後、所望の形状に公知の写刻技術によりメタルをパター
ンニングし、これをマスクとしてドライエッチングによ
り、第１のサファイアウエハ１Ａを数μｍ程度の深さに
エッチングする。その後、マスク用メタルを除去する。
これにより、第１のサファイアウエハ１Ａの第２のサフ
ァイアウエハ２Ａと接合する面にキャビティ３が形成さ
れる。
れた第１のサファイアウエハ１Ａの第２のサファイアウ
エハ２Ａと接合する面にキャビティ３を形成する。この
場合、第１のサファイアウエハ１Ａの第２のサファイア
ウエハ２Ａと接合する面にメタルをデポジッションした
後、所望の形状に公知の写刻技術によりメタルをパター
ンニングし、これをマスクとしてドライエッチングによ
り、第１のサファイアウエハ１Ａを数μｍ程度の深さに
エッチングする。その後、マスク用メタルを除去する。
これにより、第１のサファイアウエハ１Ａの第２のサフ
ァイアウエハ２Ａと接合する面にキャビティ３が形成さ
れる。
【００１１】次に第１のサファイアウエハ１Ａおよび第
２のサファイアウエハ２Ａの両接合面をウエット洗浄
し、両接合面上の有機系および金属系の汚れを取り去
り、清浄化させる。
２のサファイアウエハ２Ａの両接合面をウエット洗浄
し、両接合面上の有機系および金属系の汚れを取り去
り、清浄化させる。
【００１２】次に清浄化された第１のサファイアウエハ
１Ａを、図２に示す真空炉１０内の垂直方向に移動可能
な第１のステージ１２上にその接合面を上方向に向けて
設定機構１２ａにより所定位置にセットする。また、第
２のサファイアウエハ２Ａを、第２のステージ１５上に
その接合面を下方向に向けて周辺部を保持する保持機構
１５ａにより所定位置にセットする。この場合、第１の
サファイアウエハ１Ａおよび第２のサファイアウエハ２
Ａの両接合面が互いに対向するように配置される。な
お、第２のステージ１５は、真空炉１０内において、第
１のステージ１２上の第１のサファイアウエハ１Ａと対
向し、おおよそウエハ外形で位置合わせできるように予
め決められた所定位置に固定されている構造となってい
る。
１Ａを、図２に示す真空炉１０内の垂直方向に移動可能
な第１のステージ１２上にその接合面を上方向に向けて
設定機構１２ａにより所定位置にセットする。また、第
２のサファイアウエハ２Ａを、第２のステージ１５上に
その接合面を下方向に向けて周辺部を保持する保持機構
１５ａにより所定位置にセットする。この場合、第１の
サファイアウエハ１Ａおよび第２のサファイアウエハ２
Ａの両接合面が互いに対向するように配置される。な
お、第２のステージ１５は、真空炉１０内において、第
１のステージ１２上の第１のサファイアウエハ１Ａと対
向し、おおよそウエハ外形で位置合わせできるように予
め決められた所定位置に固定されている構造となってい
る。
【００１３】次に第１のサファイアウエハ１Ａをセット
した第１のステージ１２を可動部１３により上方向に移
動させ、第２のステージ１５にセットされた第２のサフ
ァイアウエハ２Ａと第１のサファイアウエハ１Ａとの間
隔を数百μｍ程度の距離となるように設定する。
した第１のステージ１２を可動部１３により上方向に移
動させ、第２のステージ１５にセットされた第２のサフ
ァイアウエハ２Ａと第１のサファイアウエハ１Ａとの間
隔を数百μｍ程度の距離となるように設定する。
【００１４】次に第１のサファイアウエハ１Ａと第２の
サファイアウエハ２Ａとの間隔を数百μｍ程度に保持さ
せた状態で真空炉１０内を１０-5Ｔｏｒｒ以上の真空度
および約８００℃以上の高温度に設定し、この状態で約
１時間以上放置することで、第１のサファイアウエハ１
Ａおよび第２のサファイアウエハ２Ａの両接合面上に付
着している塵などの残留介在物を除去する。
サファイアウエハ２Ａとの間隔を数百μｍ程度に保持さ
せた状態で真空炉１０内を１０-5Ｔｏｒｒ以上の真空度
および約８００℃以上の高温度に設定し、この状態で約
１時間以上放置することで、第１のサファイアウエハ１
Ａおよび第２のサファイアウエハ２Ａの両接合面上に付
着している塵などの残留介在物を除去する。
【００１５】次に真空炉１０内を１０-5Ｔｏｒｒ以上の
真空度に保持した状態で真空炉１０内の温度を接合温度
である約４００℃程度にセットし、第１のサファイアウ
エハ１Ａと第２のサファイアウエハ２Ａとの温度差が数
℃程度になるまで待つ。
真空度に保持した状態で真空炉１０内の温度を接合温度
である約４００℃程度にセットし、第１のサファイアウ
エハ１Ａと第２のサファイアウエハ２Ａとの温度差が数
℃程度になるまで待つ。
【００１６】次に真空炉１０内を１０-5Ｔｏｒｒ以上の
真空度および約４００℃程度の接合温度に維持した状態
で第１のサファイアウエハ１Ａの接合面と第２のサファ
イアウエハ２Ａの接合面とが一点から徐々に全体にわた
って密着し、第１のサファイアウエハ１Ａと第２のサフ
ァイアウエハ２Ａとの密着接合が終了し、図１（ｄ）に
示すように接合面にキャビティ３を形成した第１のサフ
ァイアウエハ１Ａと第２のサファイアウエハ２Ａとが密
着接合されたキャビティ内蔵ウエハ４が形成される。
真空度および約４００℃程度の接合温度に維持した状態
で第１のサファイアウエハ１Ａの接合面と第２のサファ
イアウエハ２Ａの接合面とが一点から徐々に全体にわた
って密着し、第１のサファイアウエハ１Ａと第２のサフ
ァイアウエハ２Ａとの密着接合が終了し、図１（ｄ）に
示すように接合面にキャビティ３を形成した第１のサフ
ァイアウエハ１Ａと第２のサファイアウエハ２Ａとが密
着接合されたキャビティ内蔵ウエハ４が形成される。
【００１７】最後に真空炉１０内の温度を徐冷し、真空
を解除することで第１のサファイアウエハ１Ａと第２の
サファイアウエハ２Ａとの密着接合の全工程を完了す
る。
を解除することで第１のサファイアウエハ１Ａと第２の
サファイアウエハ２Ａとの密着接合の全工程を完了す
る。
【００１８】このような方法によれば、第１のサファイ
アウエハ１Ａと第２のサファイアウエハ２Ａとの接合界
面に残留介在物が残らないサファイアウエハ同志の密接
接合が可能となる。
アウエハ１Ａと第２のサファイアウエハ２Ａとの接合界
面に残留介在物が残らないサファイアウエハ同志の密接
接合が可能となる。
【００１９】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
第１のサファイアウエハと第２のサファイアウエハとの
接合界面に残留介在物が残らない密接接合が可能となる
ので、サファイアウエハ同志の接合界面に未接合部のな
い良好な接合が得られるという極めて優れた効果を有す
る。
第１のサファイアウエハと第２のサファイアウエハとの
接合界面に残留介在物が残らない密接接合が可能となる
ので、サファイアウエハ同志の接合界面に未接合部のな
い良好な接合が得られるという極めて優れた効果を有す
る。
【００２０】また、本発明によれば、第１のサファイア
ウエハと第２のサファイアウエハとの接合界面に未接合
部のない良好な接合が得られるので、第１のサファイア
ウエハと第２のサファイアウエハとを密接接合して微小
セルを作製する際にセルパターンが微細化された場合で
も高歩留まりで微小セルを作製することができるという
極めて優れた効果が得られる。
ウエハと第２のサファイアウエハとの接合界面に未接合
部のない良好な接合が得られるので、第１のサファイア
ウエハと第２のサファイアウエハとを密接接合して微小
セルを作製する際にセルパターンが微細化された場合で
も高歩留まりで微小セルを作製することができるという
極めて優れた効果が得られる。
【図１】本発明によるサファイアウエハの接合方法の一
実施例を説明する各工程の断面図である。
実施例を説明する各工程の断面図である。
【図２】本発明によるサファイアウエハの接合方法を説
明するための接合装置の構成を示す断面図である。
明するための接合装置の構成を示す断面図である。
１Ａ 第１のサファイアウエハ ２Ｂ 第２のサファイアウエハ ３ キャビティ ４ キャビティ内蔵ウエハ １０ 真空炉 １１ 真空雰囲気 １２ 第１のステージ １２ａ 設定機構 １３ 可動部 １４ 可動ステージ装置台 １５ 第２のステージ １５ａ 保持機構 １６ａ 支柱 １６ｂ 支柱
Claims (1)
- 【請求項１】 第１のサファイアウエハおよび第２のサ
ファイアウエハのそれぞれの接合面を鏡面研磨する工程
と、 前記第１のサファイアウエハの接合面にキャビティを形
成する工程と、 前記第１のサファイアウエハおよび第２のサファイアウ
エハの両接合面をウエット洗浄する工程と、 前記第１のサファイアウエハおよび第２のサファイアウ
エハを両接合面間に微小間隔を持たせて真空炉内に対向
させて配置する工程と、 前記真空炉内を所定の真空度および温度に設定するとと
もに前記真空炉内に前記第１のサファイアウエハおよび
第２のサファイアウエハを放置し、両接合面上の残留介
在物を除去する工程と、 前記真空炉内を所定の真空度に維持させた状態で第１の
サファイアウエハおよび第２のサファイアウエハがほぼ
同程度の接合温度に達するまで加熱する工程と、 前記真空炉内の真空度および接合温度を維持した状態で
第１のサファイアウエハと第２のサファイアウエハとの
両接合面を密接し、密着接合させる工程と、を少なくと
も有することを特徴とするサファイアウエハの接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05311095A JP3116317B2 (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | サファイアウエハの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05311095A JP3116317B2 (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | サファイアウエハの接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07145000A true JPH07145000A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3116317B2 JP3116317B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=18013080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05311095A Expired - Lifetime JP3116317B2 (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | サファイアウエハの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3116317B2 (ja) |
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-
1993
- 1993-11-18 JP JP05311095A patent/JP3116317B2/ja not_active Expired - Lifetime
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