TW200414232A - A silicon laminate formed with a silicon layer on a substrate sheet - Google Patents

Description

200414232 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於矽層積體。詳述之，係作焉 極体、太陽電池、塞流體、1C(記憶1C、 DRAMIC、雙極 1C、SRAMIC、MOSIC 等）、贫 感測器，光繼電器等半導體裝置用的素材使月 矽層積體。 【先前技術】

從以往，電晶體、二極体、太陽電池 1C(記憶 1C、邏輯 1C、DRAMIC、雙極 1C MO SIC等）、光耦合器、光感測器，光繼電器 置是以矽晶圓當作基層，進行各種加工。 但是，這種矽晶圓是切割大型的Si單晶 硏磨加工而製成，因此，在切割時及硏磨時產 損耗，無法獲得良好的製成率。同時，此等力[ 加工設備非常昂貴，而且隨著這些加工，有_ 而造成破損，這些因素使得矽晶圓的製造成本 因此，有各種降低矽晶圓的製造成本的嘗 製造具有更大面積的晶圓，或令各個製品較/丄 晶圓的單位面積製成的產品數增加的嘗試，ii 本的解決。 另一方面，在日本特開2001— 277424 有，具備有經過表面粗化處理的聚醯亞胺薄聘 電晶體、二 邏輯 1C、 耦合器、光 時很有用的 、塞流體、 、SRAMIC、 t等半導體裝 I，然後施加 :生相當量的 ]工所使用的 卜晶圓因龜裂 非常高。 F試，例如， 、，以增加從 I尙未達成根 號公報記載 !、由矽等形 •4- (2) (2)200414232 成的中間層、及金屬層的金屬化聚醯亞胺薄膜。從其中 的，爲了提高該金屬層與該聚醯亞胺薄膜的接合強度，而 對該聚醯亞胺薄膜進行表面粗化處理，並形成該中間層的 說明，可以淸楚看出，該中間層並非可成爲當作砂晶圓等 有用的砂層積體。 同時，在日本特開平8 — 264 8 1 8號公報、特開平9 — 8 3 3 8號公報及特開平1 1 — 29645號公報記載有，在薄膜 基板上設非晶質矽薄膜的薄膜狀非晶質矽太陽電池。但 是，該薄膜基板並未記載表面粗糙度的受熱時的變化，未 指出有關形成平滑的矽層的方法，因此，形成該非晶質矽 薄膜的薄膜基板並非可成爲當作矽晶圓等有用的矽層積 體。 【發明內容】 本發明係有鑑於上述現狀而完成者，其目的在提供， 不易破損，良品率也很好，因此成本上也甚爲優勢，當作 矽晶圓等很有用的矽層積體。 本發明人爲了解決上述課題經過銳意硏究的結果，發 現使用具有特定物性値的基體薄片，在其表面形成高純度 的矽層，便可以獲得良好的結果，而依據此項發現進一步 硏究的結果，終於完成本發明。 亦即，本發明的矽層積體的特徵爲，對厚度 4〜ΙΟΟΟμπι，至少180°C以上的任意溫度時的表面粗糙度 Ra値是2μιη以下，且其在任意溫度時的Ra値與25°C的 -5- 200414232

Ra値之差在5%以內的基體薄片，藉由濺鍍法在該基體薄 片的一方表面或表裏兩面形成，厚度 0.0005〜200μΐΏ，且 純度在99.9 9 9%以上的Si構成的矽層。 上述矽層是使用，其處理室內部以Si、含有Si的化 合物、石英、琺瑯及陶瓷的群中選擇的至少一種塗敷的濺 鍍裝置，藉由濺鍍方法形成。

而，上述基體薄片是使用聚合物片、陶瓷片、或金屬 片的任一種較佳。 同時，本發明的矽層積體可以在上述基體薄片與上述 矽層之間，及/或上述基體薄片上的任一方的表面形成有 上述矽層時，在未形成該矽層的一方表面，形成厚度 0.01〜200μπι的金屬層。 上述金屬層可以由，Cu、Al、Ni、Ζη或至少含有一 種這些金屬的合金的任一構成。

而，本發明的矽層積體上可以加工：通路孔（via hole)、穿通孔（through hole)、或對準孔（alignment hole) 中的任意一種以上的孔。 而，本發明的矽層積體可以在上述矽層上至少形成一 層以上的，從N、0或F中選擇的至少一種元素與Si經 氣相反應而形成的氣相反應層，及/或長周期型周期表之 第2〜6周期的4A族〜7B族中的至少一種元素與Si構成的 摻雜矽層。 【實施方式】 -6- (4) 200414232 本發明的砂層積體的基本架構是’在以規疋的物 特定的基體薄片上形成矽層。以下說明各構成要素。 〈基體薄片〉 本發明需要使用，厚度4〜1⑽至少180°C 的任意溫度時的表面粗糙度Ra値是2μπι以下’且其 意溫度時的Ra値與25°C 的Ra値之差在5%以內的 薄片。因爲，厚度未滿4μηι時，無法獲得加工所需 充分的強度，而厚度超過1〇〇〇 Mm時，加工性變差’ 成本會太高。再者，有關厚度的更適合的範圍，會因 用的素材的組成而有若干的差異，其詳情後述。 另一方面，需要至少180°C以上的任意溫度時的 粗糙度Ra値是2μιη以下，且其在任意溫度時的Ra 2 5 °C的Ra値之差在5%以內的理由是，如果未滿足 條件，會對後述的矽層的形成及性狀產生不良影響 即，在1 8 0 ° C以上的任意溫度時的表面粗糙度Ra値 2 μπι時，依存於該基體的表面凹凸要形成平滑的矽層 難，而限定其溫度爲180°C以上的理由是，因通常形 層的溫度是在180°C以上之故。因此，這個溫度通 200°C以上較佳，最好是220°C以上。 同時，比較180°C以上的任意溫度時的Ra値與 的Ra値之差，是考慮對溫度變化的性狀的穩定性， 來講，這種差愈小表示其性狀對溫度變化很穩定，其 過 5 %者特別在1 8 0 ° C以上的溫度時，其性狀會變 性値 以上 在任 基體 要的 同時 所使 表面 値與 這些 。亦 超過 很困 成矽 常爲 25°C 一般 差超 不穩 -7- (5) 200414232 定，因此對矽層的形成及性狀會有不良影響。 在此，所謂表面粗糙度Ra値是表示表面的粗 數値的一種，被稱作是中心線平均値，使用表面粗 定機（例如，測定機名稱：接觸式表面粗糙度計 4 〇 C，株式會社小阪硏究所製），接觸子使用觸針前 0·5μιη者，以觸針負載5mg、截止値80μηι的條件 1 0次，而以其平均値表示。 再者，本發明的基體片的形狀，除了葉片形的 狀者外，也包含捲成滾筒狀的薄板形狀者。 同時，本發明的基體片的水分含量最好是未滿 量％。這是爲了要使基體片與矽層牢固密接，及防 的結晶化度變不均。 〈基體片的組成〉 本發明所使用的上述基體片的阻成，只要是能 述數値，便不特別限定，通常是以聚合物片、陶瓷 屬片較佳，最好是依完成的砂層積體的用途從這些 最合適者。 〈聚合物片〉 聚合物片可以舉，例如：合成樹脂片、熱可塑 片、橡膠片等。合成樹脂片可以用，例如：PET、 丙烯、尼龍、聚乙烯、聚丙烯、氯乙烯、聚醯亞胺 聚合物、環氧樹脂、芳香族醯胺（aramid)等的合成 糙度的 糙度測 SE — 端半徑 下測量 所謂片 0.1質 止5夕層 滿足上 片或金 中選擇 性彈性 PEN、 、液晶 樹脂形 -8- (6) (6)200414232 成的薄片。 熱可塑性彈性片可以用，例如：苯乙烯系、氯乙烯 系、嫌烴系、氨基甲酸酯系、酯系、醯系等熱可塑性彈性 體形成的薄片，但如上述，必須在至少；[8 0。C以上的溫度 下性狀保持穩定’因此’最好使用以硬化劑作某種程度的 架橋者較好。 而’橡膠薄膜則除了天然橡膠外，可用，丁二烯橡膠、 異戊間二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、苯乙烯 一 丁二烯橡膠、 丁腈橡膠（nitrile rubber)、異丁烯橡膠、苯乙烯—丙烯 橡膠、丙烯橡膠、氨基甲酸酯橡膠、氟橡膠、矽橡膠等之 合成橡膠，但如上述必須在至少1 8 0。C以上的溫度下性狀 保持穩定，因此，最好使用以加硫等使其有某種程度硬化 者。在本發明，上述各種素材中以合成樹脂片較佳，尤其 使用聚醯亞胺、液晶聚合物、環氧樹脂、芳香族醯胺 (aramid)或環氧樹脂形成的薄片最理想。同時，此等聚合 物薄片也能夠以對溫度變化的性狀的穩定化爲目的而添加 玻璃纖維等添加物。 而，這種聚合物片的厚度以4〜200Pm較佳’最好是 20〜120μηι。厚度未滿4μηι時，要獲得後述之形成砂層時 的加工所需要的充分大的強度，將很困難，另一方面，超 過200μπι時，會欠缺可撓性，尤其是要以滾筒狀進行加 工會很困難。 〈陶瓷片〉 -9- (7) (7)200414232 陶瓷片可以是結晶質陶瓷的薄片，或非晶質陶瓷的薄 片’通吊’只要是傳統上習知的陶瓷基板均可使用。例如 可以有·氧化鋁系、塊滑石系' 富銘紅柱石系、玻璃陶瓷 系、砍酸系、鈦酸系、錯酸系、氮化物系、碳化物系等的 薄板形狀的陶瓷片。厚度以100〜1〇〇〇μηι較佳，最好是 150〜600μηι。厚度未滿…(^⑺時，要獲得後述之形成矽層 時的加工時可能會產生破損，另一方面，超過1〇〇〇 μπι 時’最後製成製品時，要進行切割等加工會很困難。 金屬片可以使用，例如由CU、Al、Ni或至少含有一 種此等金屬的合金中的任一所構成的薄片。這種金屬片因 其用途或選擇的加工方法，能夠以捲成滾筒狀的薄片形 狀，或薄形板狀使用。 以捲成滾筒狀的薄片形狀使用時，其厚度以4〜200 μιη 較佳，最好是20〜ΙΟΟμπι。厚度未滿4μπι時，要獲得後述 之形成矽層時的加工.時所需要的充分的強度，將有困難， 另一方面’超過200 μπι時’會欠缺可撓性，要以滾筒狀 進行加工會很困難。 以薄形板狀使用時，其厚度以50〜1〇〇〇μπι較佳，最 合適的厚度是1〇〇〜500μπι。厚度未滿50μιη時，以板狀加 工時較困難’另一方面，超過1〇〇〇μπι時，最後製成製品 時，要進行切割等加工會很困難，同時成本也很高，不甚 理想。 〈基體片的前處理〉 -10- (8) (8)200414232 本發明的基體片在形成後述之矽層前最好進行前處 理。這是爲了使基體片與矽層牢固密接，且使矽層的表面 平滑。這種前處理因構成基體層的素材的組成而有若干的 差異。 亦即，基體片是聚合物片或陶瓷片時，首先要脫脂洗 淨薄片表面，去除污染。接著，以淸水洗淨數次後，以 5 %〜10%的酸進行酸活性化處理，溶解去除氧化物等，然 後以淸水進行數次的洗淨。然後，去除水分後乾燥完成前 處理，而移至後述的形成矽層的製程。 另一方面，若基體片是金屬片時，則進行與上述一樣 的操作，最後在乾燥後，使用濺鍍裝置照射氫氣，還元去 除薄片表面的氧分子而完成前處理，移至後述的形成矽層 的製程。再者，也可以濺鍍Cu、Al、Ni等金屬以取代上 述氫氣照射，而在形成這種厚度0.01〜5 μιη的保護層後形 成後述的矽層。 〈矽層〉 本發明的矽層是藉由濺鍍方法形成厚度 0.0005〜200μηι，最好是 5〜50μηι，且純度 99.999 %以上的 Si而形成。厚度未滿0·0005 μιη時，因受到基體片表面的 凹凸的影響有時會產生針孔，另一方面，厚度超過2 00 μιη 時，矽層的性能也沒有太大的差別，反而成本增加很多， 在經濟效益上很不利。 而，構成矽層的S i純度（本發明是以質量表示）需要 -11 - 200414232 Ο) 99.999%以上的理由是，跟其他Si基板同樣，要將對半導 體特性的影響減到最低。因此，純度達9 9 · 9 9 9 9 9 9 9 9 9 %以 上較好，最好是達 99.9999999999%以上。再者，構成矽 層的S i可以是非晶質者，也可以是結晶質者。特別是從 能夠使矽層積體的用途具多樣性的觀點，以結晶質Si構 成較佳。 同時，採用濺鍍方法的理由是，要使矽層平滑。以下 說明這種濺鍍的條件。 首先，設置在靶上的Si可以是一般的矽晶圓所使用 的Si單晶，而使用其純度達99.999°/。以上，或更高的 99.999999999%以上，最好達 99.9999999999%以上者。 而如上述，將最好經過前處理的基體片安置在濺鍍裝 置的處理室內，使用真空幫浦排出處理室內的氣體，使其 真空度達1〇_7〜l(T2Pa，最好達1(T6〜l(T4Pa。獲得未滿 10 — 7Pa的真空度時，設備費用昂貴，經濟效益上較不 利，另一方面，超過 W2Pa的真空度時，會顯著混進雜 物，而且，結晶化度不均一。 接著，處理室內也同時昇溫，使成30〜2 5 0 °C的溫 度，藉此使基體片的水分含量爲未滿0.1質量％。 接著，再度調整處理室內的溫度，以非晶質Si構成 矽層時，調整成-20〜180°C，最好是-10至80°C，以結晶 質 Si構成矽層時，調整成 180°C以上，最好是 200〜250°C。非晶質Si時，未滿-2 0°C或超過180。(：時， 設備費用昂貴，經濟效益上較不利，不甚理想。而，結晶 -12- 200414232 (ίο) 質s i時，未滿1 8 0。C不能使其爲結晶質’反之’高溫側 的溫度雖不特別限定，但若超過2 5 0°C，設備費用昂貴’ 經濟效益上較不利，最好避免。 接著，如上述調節溫度後注入氬氣（以每靶每1 c 一 0.4〜0.6cc/分的濃度，最好是以每靶每lcm2 0.2〜lcc/分 的濃度注入），使上述靶流通 0.004〜l.OA/ cm2最好是 0.0 1〜0.03 A/ cm2的電流。未滿 0 · 0 0 4 A / c m2時，形成矽 層時需要很長的時間，同時，特性很容易不均一，另一方 面，超過1 .OA/ cm2時，特性很容易不均一，不很理想。 而，此後在矽層成爲所希望的厚度時，停止流通於靶 的電流，使處理室內的溫度成爲室溫後，停止注入氬氣， 使真空度與大氣壓相同，而從濺鍍裝置取出基體片，便可 以獲得在基體片上形成矽層的矽層積體。再者，上述所使 用的濺鍍裝置是整批式，但滾筒式等任何型式都可以使 用’尤其是要形成需有高純度的矽層時，使用該處理室內 部（包括處理室內壁及各種輥子）塗敷有從Si、含Si的化 合物、石英、琺瑯及陶瓷等的群中選擇的至少一種的裝 置。藉此，可以防止雜質混進矽層。在此，所謂含Si的 化合物包括，例如：二氧化矽、氮化矽、碳化矽等。而， 陶瓷則包括：氧化鋁系、塊滑石系、富鋁紅柱石系、玻璃 陶瓷系、矽酸系、鈦酸系、鉻酸系、氮化物系、碳化物系 等的化合物。這一些當中，還是以Si或含Si的化合物塗 敷較佳’特別是以S i塗敷最佳。 而，如此以Si等塗敷的方法則有，例如··直接以濺 -13· (11) 200414232 鍍法或溶射法塗敷S i等的方法；或製成糊漿塗抹燒成的 方法。 〈金屬層〉

本發明可以在基體與矽層之閭，及/或矽層是形成在 基體上的任一方的表面上時，在其未形成矽層的一方的表 面，形成厚度0.01〜200μιη，最好是0.1〜80Mm的金屬層。 由於形成這種金屬層，可以形成電路，同時可以獲得散熱 效果。厚度未滿0.01 μιη時，要形成電路或要獲得散熱效 果有時很困難，厚度超過200 μιη，金屬層的性能也沒有太 大差別，有時反而會使後段的加工較困難，因此不甚理 想。

這種金屬層可以從，Cu、Al、Ni、Ζη或至少含有一 種此等金屬的合金的任一構成。而，這種金屬層可以藉 由：濺鍍法、蒸著法、無電解電鍍法、電鍍法或組合一種 以上的這些方法，形成在基體片上。也可以藉由將金屬箔 黏貼在上述基體片的方法形成。如此形成金屬層時，上述 矽層可以形成在此金屬層上。 〈氣相反應層/ Si摻雜層〉 本發明可以在上述矽層上，形成至少一層以上的，從 Ν、Ο或F中選擇的至少一種元素與Si經氣相反應而形成 的氣相反應層，及/或長周期型周期表之第2〜6周期的 4A族〜7B族中的至少一種元素與si構成的Si摻雜層，而 -14- (12) (12)200414232 當作各種半導體裝置使用。 這種氣相反應層Si摻雜層可以藉由傳統上習用的方 法，沒有任何限制之下形成。而，其層積架構也可以依照 所希望的半導體裝置的種類採用任意的架構。因此，層積 數或層積順序不受任何限制。 〈孔加工〉 本發明的矽層積體可以加工任意的一個以上的穿通 孔、通路孔、對準孔。此等孔的加工可以藉由壓機、沖 機' C02雷射、YAG雷射、激元雷射等施行。通常，通路 孔的直徑是以10〜200μιη爲佳，最好是20〜50μιη。要形成 未滿1 0 μ m的通路孔很難，而超過2 0 0 μ m則在塡埋加工時 很困難。穿通孔的直徑是以100〜500μιη爲佳，最好是 200〜300μιη。未滿ΙΟΟμιη時在作用上通路孔便已足夠，而 超過5 00 μιη則佔用整個矽層積体的比例太大。而，對準 孔是以50〜5000μιη爲佳，最好是100〜200μπι。未滿50μπι 時要檢出對準孔很困難，而超過5000μιη則對準孔的準確 度變差。 〈矽層積體〉 如上述製造的矽層積體，當作電晶體、二極体、太陽 電池、塞流體、1C(記憶、邏輯1C、DRAM 1C、雙極1C、 SRAM 1C、MO SIC等）、光耦合器、光感測器，光繼電器 等半導體裝置用的素材（特別是基板及矽晶圓）時很有用。 -15- (13) (13)200414232 以下舉出一些實施例，進一步詳述本發明，但本發明 並非限定如此。 〈實施例1〉 本實施例是關於在基體片的一方的表面形成砂層的砂 層積體。以下參照第1圖進行說明。 首先，基體薄片101使用聚合物的厚度ΙΟΟμπι的聚 醯亞胺片。此聚醯亞胺片在200°c時的表面粗糙度RS値 是llnm，而25°C的Ra値是10.8nm，兩者的差値是2% 將此聚醯亞胺片加以脫脂洗淨（脫脂劑：Ace Clean3 0(奧野製藥工業社製），使用濃度：30g / 1，條件： 液溫40°C、0.5分鐘）後，以純水重複水洗5次。然後， 將此聚醯亞胺片浸泡在塡充1%的硫酸的液溫28 °C的酸活 性化槽1分鐘後，以純水重複水洗5次。接著，去除水分 後，噴吹通過高性能過濾器（網目粗細度：〇· 5 μιη以下）的 乾燥空氣，乾燥該聚醯亞胺片，而完成前處理。 接著，將純度99.9999999%以上的Si單晶安置在處 理室內部塗敷Si的濺鍍裝置的靶上，同時，上述聚醯亞 胺片也同樣安置在裝置內。而，使用真空幫浦排出處理室 內的氣體，使其真空度達1〇_ 3Pa後，以加熱器使溫度昇 到1 1〇。〇，使聚醯亞胺片的水分含量爲〇·1質量％以下。

接著，再藉真空幫浦使處理室內的真空度達 l(T6Pa，而以每靶每lcm20.45cc /分的量注入氬氣。然 後，使處理室內的溫度昇到210°C，使上述靶流通0.02A -16- (14) (14)200414232 / cm2的電流，而在聚醯亞胺片上形成厚度約3Mm的矽 層 1 0 2。 接著，停止流通於靶的電流，將處理室內的溫度冷卻 到室溫後，停止注入氬氣’而從濺鍍裝置取出基體片’獲 得本發明的矽層積體100。 對如此獲得的矽層積體1 〇 0使用測微計測量其矽層 102的厚度的結果，其厚度是28μηι。同時，使用穿透型 電子顯微鏡觀察矽層1〇2，確認已成爲結晶質的Si。同時 使用光電子分析器（AXSIS Ultra，（株）島津製作所製）測量 矽層102的純度的結果，Si的純度是99.9999999%。 如此獲得的矽層積體1 〇〇可以當作各種半導體裝置的 素材（特別是基板及矽晶圓）使用。 〈實施例2〉 除了實施例1的基體片是使用聚醯亞胺片，而本實施 例是使用陶瓷片的氧化鋁外，其餘完全與實施例1同樣實 施，而獲得矽層積體。 再者，在此使用的氧化鋁的厚度是 2000μπι，在 200°C時的表面粗糙度Rs値是Ο.ίμιη，而25°C的Ra値 是0.1 μ m ’ R a値沒有差別。 而使用測微計對獲得的矽層積體1 00測量其矽層的厚 度的結果，其厚度是29 μηι。同時，使用穿透型電子顯微 鏡觀察矽層，確認已成爲結晶質的S i。同時，使用光電 子分析器（AXSIS Ultra，（株）島津製作所製）測量矽層1〇2 -17- (15) (15)200414232 的純度的結果，Si的純度是99.9999999%。 〈實施例3〉 本實施例是關於基體片是使用金屬片，其一方的表面 形成矽層的矽層積體。以下參照第1圖進行說明。 首先，基體薄片1〇1使用金屬片的厚度ΙΟΟμπι的銅 箔。此銅箔在200°C時的表面粗糙度Rs値是Ο.ΐμπι，而 25°C的Ra値是Ο.ίμιη，Ra値沒有差別。 將此銅箔先切割成A4大小，加以脫脂洗淨（脫脂劑： Ace Clean3 0(奧野製藥工業社製），使用濃度：50g/ 1，條 件：液溫48 °C、2分鐘）後，以純水重複水洗5次。然 後，將此銅箔浸泡在塡充2%的硫酸的液溫29°C的酸活性 化槽1分鐘後，以純水重複水洗5次。接著，去除水分 後，噴吹通過高性能過濾器（網目粗細度：〇·5 μιη以下）的 乾燥空氣，乾燥該銅箔。 接著，將純度99.999999999%以上的Si單晶安置在 處理室內部塗敷Si的濺鍍裝置的靶上，同時，上述銅箔 也同樣安置在裝置內。而，使用真空幫浦排出處理室內的 氣體，使其真空度達10-3Pa後，注入H2氣體，藉由還元 去除銅箱表面的氧分子，而完成銅箱的則處理部。 接著，停止注入H2氣體後，再藉真空幫浦使處理室 內的真空度達l〇_6Pa，而以每靶每lcm2 0.5 6cc/分的量 注入氬氣。然後，使處理室內的溫度昇到210°C，使上述 祀流通0.02A / cm2的電流，而在銅箱上形成厚度約30μπι -18 - (16) (16)200414232 的矽層1 02。 接著，停止流通於靶的電流，將處理室內的溫度冷卻 到室溫後，停止注入氬氣，而從濺鍍裝置取出基體片，獲 得本發明的矽層積體100。 而使用測微計對獲得的矽層積體1 00測量其矽層1 02 的厚度的結果，其厚度是2 9 μιη。同時，使用穿透型電子 顯微鏡觀察矽層，確認已成爲結晶質的S i。同時，使用 光電子分析器（AXSIS Ultra，（株）島津製作所製）測量矽層 102的純度的結果，Si的純度是99.999999999%。 如此獲得的矽層積體100可以當作各種半導體裝置的 素材（特別是基板及矽晶圓）使用。 〈實施例4〉 本實施例是關於在基體片的表裏兩面形成矽層的矽層 積體。以下參照第2圖進行說明。 首先，基體薄片101是使用與實施例1相同的聚醯亞 胺片，從開始到完成基體片的前處理，完全與實施例1相 同方式進行處理。 接著，將純度99.9999999%以上的Si單晶安置在處 理室內部塗敷Si的濺鍍裝置的靶上，同時，上述聚醯亞 胺片也同樣安置在裝置內。而，使用真空幫浦使處理室內 的真空度達10- 3Pa後，以加熱器使溫度昇到1 10°C，使 聚醯亞胺片的水分含量爲〇 · 1質量％以下。 接著，再藉真空幫浦使處理室內的真空度達 -19 - (17) (17)200414232 10— 6Pa，而以每靶每lcm20.4 5 cc/分的量注入氬氣。然 後，使處理室內的溫度昇到2 1 0。C，使上述靶流通0 · 0 2 A / cm2的電流，而在聚醯亞胺片的一方表面上形成厚度約 30μπι的矽層202。 接著，停止流通於靶的電流，將處理室內的溫度冷卻 到室溫後，停止注入氬氣’而從濺鍍裝置取出經過如此處 理的聚醯亞胺片。然後，再度將聚醯亞胺片安置在裝置 內，使能再者處理此聚醯亞胺片的未形成矽層的另一方表 面。 而，使用真空幫浦使處理室內的真空度再度達 10_6Pa，而以每祀每 lcm20.45cc /分的量注入氬氣。然 後，使處理室內的溫度昇到21 〇°C，使上述靶流通〇.02 A /cm2的電流，而在聚醯亞胺片的另一方表面上形成厚度 約30μιη的砂層202。 接著，停止流通於靶的電流，將處理室內的溫度冷卻 到室溫後，停止注入鐘氣’而從灘鍍裝置取出基體片’獲 得本發明的矽層積體200。 而使用測微計對獲得的矽層積體2 0 0測量其表裏兩面 的矽層202的厚度的結果，其厚度分別是30μιη與 3 Ομιη。同時，使用穿透型電子顯微鏡觀察表裏兩面的矽 層，確認已成爲結晶質的S i。同時，使用光電子分析器 (AXSIS Ultra，（株）島津製作所製）測量其表裏兩面的矽層 202的純度的結果，Si的純度是99·9999999% ° 如此獲得的矽層積體2 0 0可以當作各種半導體裝置的 -20- (18) (18)200414232 素材（特別是基板及矽晶圓）使用。 〈實施例5〉 本實施例是關於在基體片與矽層之間形成金屬層的矽 層積體。以下參照第3圖進行說明。 首先，基體薄片301是使用聚合物片的厚度50μηι的 液晶聚合物片。此液晶聚合物片在2 2 0 ° C時的表面粗糙度 Rs値是20nm，而25°C的Ra値是20nm，Ra値沒有差 別。 將此液晶聚合物片先加以脫脂洗淨（脫脂劑：Ace Clean30(奧野製藥工業社製），使用濃度：30g/ 1，條 件：液溫40°C、0.5分鐘）後，以純水重複水洗5次。然 後，將此液晶聚合物片浸泡在塡充1%的硫酸的液溫28。〇 的酸活性化槽1分鐘後，以純水重複水洗5次。接著，去 除水分後，噴吹通過高性能過濾器（網目粗細度：〇. 5 μπι 以下）的乾燥空氣，乾燥該液晶聚合物片，而完成前處 理。 接著，將Cu安置在處理室內部塗敷Si的濺鍍裝置的 第1靶，將純度99.999999999°/。以上的Si單晶安置在第2 靶，同時，上述液晶聚合物片也同樣安置在裝置內。而， 使用真空幫浦排出處理室內的氣體，使其真空度達 l〇- 3Pa後，以加熱器使溫度昇到150°C，使液晶聚合物片 的水分含量爲〇. 1質量％以下。 接著，再藉真空幫浦使處理室內的真空度達 -21 - (19)200414232 10_6Pa，而以每靶每lcm2〇.45cc /分的量注入 後，使處理室內的溫度昇到2 1 0。C，使上述第 0.03A/cm2的電流，第2靶流通0.02A/cni2的 在上述液晶聚合物片上形成厚度約5 μ m的C u構 層303，並在其上形成厚度約35 μπι的矽層302。 接著，停止流通於靶的電流，將處理室內的 到室溫後，停止注入氬氣，而從濺鍍裝置取出， 明的矽層積體300。 而使用FIB裝置，對獲得的矽層積體300 3 03與矽層3 02，分別截面測量其厚度的結果， 別是4.5μιη與34μιη。同時，使用穿透型電子顯 矽層3 02，確認已成爲結晶質的Si。同時，使用 析器（AXSIS Ultra，（株）島津製作所製）測量矽層 度的結果，Si的純度是99.999999999%。 如此獲得的矽層積體3 00可以當作各種半導 素材（特別是基板及矽晶圓）使用。 〈實施例6〉 本實施例是關於在基體片的一方表面形成砂 一方表面形成金屬層的矽層積體。以下參照第4 明。 首先，基體薄片401是使用與實施例1相同 胺片，從開始到完成對基體片的前處理’完全與 相同方式進行處理。 氬氣。然 1靶流通 電流，而 成的金屬 溫度冷卻 獲得本發 的金屬層 其厚度分 微鏡觀察 光電子分 3 02的純 體裝置的 層，在另 圖進行說 的聚醯亞 實施例1

-22- (20) (20)200414232 接著，將純度99.9999999%以上的Si單晶安置在處 理室內部塗敷Si的濺鍍裝置的靶上’同時’上述聚醯亞 胺片也同樣安置在裝置內。而’使用真空幫浦使處理室內 的真空度達1 〇 ~ 3 P a後’以加熱器使溫度昇到1 1 〇 ° C，使 聚醯亞胺片的水分含量爲〇 · 1質量％以下。 接著，再藉真空幫浦使處理室內的真空度達 10-6Pa，而以每祀每lcm 20.45cc /分的量注入氬氣。然 後，使處理室內的溫度昇到21 (TC ’使上述靶流通0·02A /cm 2的電流，而在聚醯亞胺片的一方表面上形成厚度約 3 Ομηι的矽層402。 接著，停止流通於靶的電流’將處理室內的溫度冷卻 到室溫後，停止注入氬氣’而從濺鍍裝置取出形成砂層的 聚醯亞胺片。然後，再度將聚醯亞胺片安置在裝置內’在 耙安置Cu以取代Si，使能再者處理此聚醯亞胺片的未形 成矽層的另一方表面。 而，使用真空幫浦使處理室內的真空度達 W3Pa 後，以加熱器使溫度昇到l10°c ’使聚醯亞胺片的水分含 量爲0.1質量％以下。 接著，再藉真空幫浦使處理室內的真空度達 10— 6Pa，而以每耙每lcm 20.56cc/分的量注入氬氣。然 後，使處理室內的溫度昇到80°C，使安置Cu的上述耙流 通0.025A/cm2的電流，而在聚醯亞胺片的一方表面上 形成厚度約〇.3μηι的由Cii構成的金屬層403。 接著，停止流通於靶的電流’將處理室內的溫度冷卻 -23- (21) (21)200414232 到室溫後，停止注入氬氣後從濺鍍裝置取出，獲得本發明 的砂層積體 400。 而使用測微計對獲得的矽層積體400測量其矽層402 與金屬層 403的厚度的結果，其厚度分別是 29 μιη與 0.4μιη。同時，使用穿透型電子顯微鏡觀察矽層402，確 認已成爲結晶質的Si。同時，使用光電子分析器（AX SIS Ultra，（株）島津製作所製）測量其表裏兩面的矽層402的 純度的結果，Si的純度是99.9999999%。 如此獲得的矽層積體400可以當作各種半導體裝置的 素材（特別是基板及矽晶圓）使用，特別是金屬層403是可 以藉由蝕刻等很容易形成任意的電路圖案。 〈實施例7〉 本實施例是關於在基體片的表裏兩面形成矽層的矽層 積體。以下參照第5圖進行說明。 首先，基體薄片501是使用與實施例1相同的聚醯亞 胺片，從開始到完成基體片的前處理，完全與實施例1相 同方式進行處理。 接著，將Ni安置在處理室內部塗敷Si的濺鍍裝置的 第1靶，將純度99.999999999%以上的Si單晶安置在第2 耙，上述液晶聚合物也同樣安置在裝置內。而，使用真空 幫浦排出處理室內的氣體，使其真空度達10 — 3Pa後，以 加熱器使溫度昇到1 1 〇°C，使液晶聚合物的水分含量爲 0.1質量％以下。 -24- (22) (22)200414232 接著，再藉真空幫浦使處理室內的真空度達 10 — 6Pa，而以每IG每lcm 2〇.45cc /分的量注入氬氣。然 後，使處理室內的溫度昇到220 °C，使上述第1靶流通 0 · 0 3 A / c m 2的電流，第2靶流通〇 . 〇 2 A / c m 2的電流， 而在上述液晶聚合物片上形成厚度約0.5 μπι的金屬層 503，並在其上形成厚度約35μπι的砂層502。 接著，停止流通於IG的電流，將處理室內的溫度冷卻 到室溫後，停止注入氬氣，而從濺鍍裝置取出如此處理的 聚醯亞胺片。然後，再度將聚醯亞胺片安置在裝置內’使 能再度處理此聚醯亞胺片的未形成金屬層503與矽層502 的另一方表面。 而，使用真空幫浦使處理室內的真空度達1〇_3 Pa 後，以加熱器使溫度昇到1 1 〇°C，使聚醯亞胺片的水分含 量爲0.1質量％以下。 接著，再藉真空幫浦使處理室內的真空度達 10—6Pa，而以每靶每lcm 20.45cc/分的量注入氬氣。然 後，使處理室內的溫度昇到220°C，使上述第1祀流通 0.03A/cm 2的電流，第2靶流通0.02A/cm 2的電流’ 而在聚醯亞胺片的另一方表面上形成厚度約〇·5μπι的金屬 層503，並在其上形成厚度約35 μπι的矽層502。 接著，停止流通於靶的電流，將處理室內的溫度冷卻 到室溫後，停止注入氬氣，而從濺鍍裝置取出’完成本發 明的矽層積體5 00。 而使用FIB裝置，對如此獲得的矽層積體5〇〇的表裏 •25- (23) (23)200414232 兩面的金屬層5 03與矽層5 02，分別截面測量其厚度的結 果，其厚度分別是，金屬層是〇·45μιη與0·48μηι，矽層 302是34μπι與34·5μπι。同時，使用穿透型電子顯微鏡觀 察矽層3 0 2，確認已成爲結晶質的S i。同時，使用光電子 分析器（AXSIS Ultra，（株）島津製作所製）測量表裏兩面 的矽層502的純度的結果，Si的純度是99.999999999%。 如此獲得的矽層積體5 00可以當作各種半導體裝置的 素材（特別是基板及矽晶圓）使用。 〈實施例8〉 本實施例是關於在基體片的一方表面形成矽層，在另 一方表面形成金屬層，同時，在其金屬層上設基體片，在 該基體片上形成矽層的矽層積體。以下參照第6圖進行說 明。 首先，基體薄片601是使用聚合物片的厚度25 μπι的 聚醯亞胺片。此聚醯亞胺片在200°C時的表面粗糙度RS 値是15nm，而25°C的Ra値是14.8nm’兩者的差値是 1.3%。 使用兩片這種聚醯亞胺片’其間夾入金屬層603的厚 度5 Ομιη的Cu箔，施加利用熱量的層壓加工，製成以兩 片基體片601夾著金屬層603的形態的基片。 接著，除了使用此基片作爲基體片以外，其餘完全與 實施例4同樣’在表裏兩面的基體片60 1上分別形成矽層 602 〇 -26- (24) (24)200414232 而使用FIB裝置，對如此獲得的矽層積體600的表裏 兩面的矽層602，分別截面測量其厚度的結果，其厚度分 別是31μιη與32μιη。同時，使用穿透型電子顯微鏡觀察 矽層6 0 2，確認已成爲結晶質的S i。同時’使用光電子分 析器（AXSIS Ultra，（株）島津製作所製）測量表裏兩面的 矽層602的純度的結果，Si的純度是99.9999999%。 如此獲得的矽層積體5 00可以當作各種半導體裝置的 素材（特別是基板及矽晶圓）使用。 〈實施例9〉 本實施例是關於在基體片與矽層之間形成金屬層，同 時在矽層上形成氣相反應層的矽層積體。以下參照第7圖 進行說明。 首先，基體薄片70 1是使用與實施例5相同的液晶聚 合物片，從開始到完成基體片的前處理，完全與實施例5 相同方式進行處理。 接著，將Cu安置在處理室內部塗敷Si的濺鍍裝置的 第1靶，將純度9 9 · 9 9 9 9 9 9 9 9 9 %以上的S i單晶安置在第2 靶及第3靶，同時，上述液晶聚合物也同樣安置在裝置 內。而，使用真空幫浦使真空度達l〇_3Pa後，以加熱器 使溫度昇到1 5 0 ° C，使液晶聚合物的水分含量爲〇 . 1質量 %以下。 接著，再藉真空幫浦使處理室內的真空度達 10— 6Pa，而以每耙每 lcm 20.45cc/分的量注入氧氣，對 -27- (25) 200414232 第 3靶同時注入每lcm 2〇.07cc/分的氧氣。然後，使處 理室內的溫度昇到210°C，使上述第1靶流通〇·〇3Α/ cm 2的電流’第2靶及第3靶流通〇.〇2A/cm 2的電流， 而在上述液晶聚合物片上形成厚度約5 μιη的C u構成的金 屬層7 03，並在其上形成厚度約35μπι的矽層702，再於 其上形成由 Si02構成的厚度約 0·5μιη的氣相反應層 704 °

接著，停止流通於標靶的電流，將處理室內的溫冷卻 到室溫後，停止注入氬氣，而從濺鍍裝置取出，獲得本發 明的矽層積體 700。

而使用FIB裝置，對如此獲得的矽層積體700分別截 面測量其金屬層703、矽層702及氣相反應層704的厚度 的結果’其厚度分別是4.7μηι、33μηι及0.5μηι。同時， 使用穿透型電子顯微鏡觀察矽層702，確認已成爲結晶質 的 Si。同時，使用光電子分析器（AXSIS Ultra，（株）島 津製作所製）測量表裏兩面的矽層702的純度及氣相反應 層704的組成，確認Si的純度是99.999999999%，及氣 相反應層704的組成是Si02。 如此獲得的矽層積體700可以當作各種半導體裝置的 素材（特別是基板及砂晶圓）使用。 〈實施例1 0〉 本實施例是關於在基體片與矽層之間形成金屬層，同 時在矽層上形成Si摻雜層的矽層積體。以下參照第8圖 -28- (26) (26)200414232 進行說明。 首先’基體薄片801是使用與實施例5相同的液晶聚 合物片’從開始到完成基體片的前處理，完全與實施例5 相同方式進行處理。 接著’將Cu安置在處理室內部塗敷Si的濺鍍裝置的 第1靶上，將純度99.999999999%以上的Si單晶安置在 第2|C，將Si與P形成的合金（Si/P比 =99.9質量％/ 0·1質量％)安置在第3祀，同時，上述液晶聚合物也同樣 安置在裝置內。而，使用真空幫浦使真空度達10_3Pa 後，以加熱器使溫度昇到150°C，使液晶聚合物片的水分 含量爲0.1質量％以下。 接著，再藉真空幫浦使處理室內的真空度達 10 — 6Pa，而以每靶每lcm 20.45 cc /分的量注入氬氣。然 後，使處理室內的溫度昇到2 1 0 ° C，使上述第1靶流通 〇· 03 A / cm 2的電流，第2靶及第3靶流通0.02 A / cm2的 電流，而在上述液晶聚合物片上形成厚度約5μηι的Cu構 成的金屬層 803，並在其上形成厚度約 35 μιη的矽層 802，再於其上形成由Si及Ρ構成的厚度約3.5 μιη的Si 摻雜層8 0 5。 接著，停止流通於靶的電流，將處理室內的溫度冷卻 到室溫後，停止注入氬氣，而從濺鍍裝置取出，獲得本發 明的矽層積體 800。 而使用FIB裝置，對如此獲得的矽層積體800分別截 面測量其金屬層8 03、矽層8 02及Si摻雜層8 05的厚度 -29- (27) 200414232 的結果，其厚度分別是4.8μπι、33μπι及 使用穿透型電子顯微鏡觀察矽層7〇2，確 的 Si。同時，使用光電子分析器（AXSIS 津製作所製）測量矽層802的純度及Si摻 確認Si的純度是99.999999999%，及Si S i : 9 9 · 9 質量 ％，P : 0 · 1 質量 ％。 如此獲得的矽層積體800可以當作各 素材使用。 〈比較例1〉 除了在實施例1使用200°C時的表預 1.5μπι，而 25°C 的 Ra 値是 1·38μιη，其垄 亞胺片作爲基體片以外，其他完全與實施 得矽層積體。 如此獲得的矽層積體雖然可以在基體 但隨著矽層的形成，尺寸的變化很大，尤 很差，因此，要進行在矽層上形成其他半 工很困難，無論如何，較實施例1的層積 〈比較例2〉

除了在實施例1，使用200°C時的表 是 2·5μιη，而 25°C 的 Ra 値是 2.5μηι，S 醯亞胺片作爲基體片以外，其他完全與實 獲得矽層積體。 3 . 5 μηι。同時， 認已成爲結晶質 Ultra，（株）島 雜層8 0 5的組成， 摻雜層的組成是 種半導體裝置的 ί粗糙度Rs値是 ，値是8%的聚醯 例1同樣，而獲 片上形成矽層， 其是表面平滑性 導體層等其他加 體差。 面粗糙度Rs値 ί差値是5%的聚 施例1同樣，而 -30- (28) (28)200414232 如此獲得的矽層積體雖然可以在基體片上形成矽層， 但因矽層的表面粗糙度太大，因此要進行在矽層上形成其 他半導體層等其他加工很困難，無論如何，較實施例1的 層積體差。 本發明的矽層積體因爲具有上述各項所說明的架構， 加工中不容易破損，因此良品率很高，在成本上甚優勢， 同時，具有與傳統的半導體基板或矽晶圓同等或以上的機 能。因此，本發明的矽層積體當作各種半導體裝置的素材 (特別是基板及矽晶圓）極爲有用。 【圖式簡單說明】 第1圖係在基體薄片的一方表面形成砂層的砂層積體 的槪要截面圖。 第2圖係在基體薄片的表裏兩面形成砂層的砂層積體 的槪要截面圖。 第3圖係在基體薄片與矽層之間形成金屬層的矽層積 體的槪要截面圖。 第4圖係在基體薄片的一方表面形成砂層，在另一方 的表面形成金屬層的矽層積體的槪要截面圖。 第5圖係在基體薄片的表裏兩面與矽層之間形成金屬 層的矽層積體的槪要截面圖。 第6圖係在基體薄片的一方表面形成砂層，在另一方 的表面形成金屬層，同時，在該金屬層上設基體薄片，在 該基體薄片上形成矽層的矽層積體的槪要截面圖。 -31 - (29) 200414232 第7圖係在基體薄片與矽層之間形 在矽層上形成氣相反應層的矽層積體的 第8圖係在基體薄片與矽層之間形 在矽層上形成Si摻雜層的矽層積體的檇 [圖號說明] 100 、 200 > 300 、 400 、 500 、 600 ' 700 ' 101 、 201 、 301 、 401 、 501 、 601 、 701 、 102 、 202 、 302 、 402 、 502 、 602 、 702 、 303 、 403 、 503 、 603 、 703 、 803 ：金屬 7 0 4 :氣相反應層 8 0 5 : S i摻雜層 成金屬層，同時， 槪要截面圖。 成金屬層，同時， E要截面圖。 8 0 0 :砂層積體 801 :基體薄片 802 :矽層 層 32-

Claims (1)

1. (1) (1)200414232 拾、申請專利範圍 1· 一種矽層積體（1〇〇)，其特徵爲··對厚度爲 4〜ΙΟΟΟμηι、至少180°C以上的任意溫度時的表面粗糙度 Ra値是2μιη以下，且其在任意溫度時的Ra値與25°C的 Ra値之差在5%以內的基體薄片（101)，藉由濺鍍法在該基 體薄片（101)的任一方表面或表裏兩面，形成厚度 0.0005〜20(^111，且純度在99.999°/()以上的8丨構成之矽層 (102)° 2. 如申請專利範圍第1項所記載之矽層積體（100)，其 中： 前述矽層（102)是使用，由Si、含有Si的化合物、石 英、琺瑯及陶瓷所成群之中選擇至少一種來塗敷其處理室 內部的濺鍍裝置，藉由濺鍍方法來形成。 3. 如申請專利範圍第1項所記載之矽層積體（1〇〇)，其 中： 前述基體薄片（101)是聚合物片、陶瓷片或金屬片的 任一種° 4. 如申請專利範圍第1項所記載之矽層積體（3 00、 400)，其中： 在前述基體薄片（3〇1)與前述矽層（3 02)之間’及/或 前述Si層（ 402 )形成在前述基體薄片（401)上的任一方 的表面前，在未形成該矽層（402)的表面’形成厚度 0.01 〜200μιη 的金屬層（303、403)。 5. 如申請專利範圍第4項所記載之砂層積體’其中： -33- (2) (2)200414232 前述金屬層是由Cu、Al、Ni、Zn或含有此等金屬至 少一種的合金所構成。 6 ·如申請專利範圍第1項所記載之矽層積體，其中·· 形成有：通路孔、穿通孔、或對準孔中之任一種孔加 工。 7 ·如申請專利範圍第1項所記載之矽層積體，其中·· 在前述矽層上’由N、〇或]p中選擇的至少一種元素 與S i經氣相反應而形成的氣相反應層，及/或長周期型 周期表之第2〜6周期的4A族〜TB族中的至少一種元素與 Si構成之Si摻雜層；至少形成一種以上。 -34-