TW201240014A

TW201240014A - Member for semiconductor manufacturing apparatus

Info

Publication number: TW201240014A
Application number: TW101109024A
Authority: TW
Inventors: Masahiro Kida; Toru Hayase; Yuji Katsuda
Original assignee: Ngk Insulators Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2012-10-01
Also published as: TWI539551B; CN102738044B; CN102738044A; JP5968651B2; KR101867625B1; KR20120112036A; US20120250211A1; US8908349B2; JP2012216786A

Description

201240014 六、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關於半導體製造裝置用元件。【先前技術】在半導體製造裝置的領域中 ^ τ 使用緻密質陶瓷的氧化鋁（A12〇3)、氮化鋁（a i Ν )等寻作為靜電吸盤的基體。在陶瓷基體中，埋設高頻電極來進杆逆仃1造’俾以發生半導體製程處理的電漿。在此，對於祜神丁&破埋设在陶瓷基體的電極係必須與電力供給用端子作電性桩八户电r玍接合。該電力供給用端子係適於使用導電性優異的金屬材料，蜀竹针，但疋一般而言，金屬材料係相對陶£ ’膨脹係數較大’為了與陶竟基體相接合而形成為製品，必須不會發生在接合時因陶^金屬間的教膨脹係數差㈣的破裂’而且為了作為製品的可靠性，必須要有較高的接合強度。以如此之接合材而t，例如在專利文獻1、2中係使用銦。如此—來，可將㈣基體與電力供給用端子以十分高的接合強度進行接合。料，由於鋼為軟質，因此可抑制在陶瓷基體發生破裂。 (先前技術文獻） (專利文獻） (專利文獻1 )日本特開2002-2 93655號公報 (專利文獻2)曰本特開2〇〇9_6〇1〇3號公報【發明内容】 201240014 (發明所欲解決的課題）但是，若靜電吸盤的使用溫度為室溫至8(rc左右如專利文獻1、2般，即使使用銦作為接合材亦不成問題但疋近年來，為了將新材料進行蝕刻，靜電吸盤的使用溫度的向溫化需求高漲。在此情形下’若將使用溫度形成為Μ。〜200°C時，由於銦的熔點低，因此會有無法獲得充分接合強度的問題。此外’在與陶瓷基體的接合用焊#，一般存在有A:系、A1系合金’但是任一者均為接合溫度較高，為50(TC以上，而會有接合時的殘留應力變高的問題。此外’近年來，為了完全抑制在薄壁化的陶瓷介電層中發生破裂’必須要有殘留應力低的接合技術，而且圖求在的接合強度高的接合體。本發明係為解決如上所示之課題所研創者，主要目的 :提供-種降低接合時的殘留應力，在陶究基體不會發生裂即使使用溫度為2 0 0 °C，亦可彳^ # 導體製造裝置用元件。接合強度的半 (用以解決課題的手段）本發明之半導體製造裝置用元件係包括：具有晶圓載置面的陶瓷基體；被埋設在該陶瓷基體的内部的電極；

為前述電極的一部分且在前述 ^ w ^ g + e j文基體之與前述晶I 戰置面呈相反侧的面露出的電極露出部；用以供電至前述電極的供電元件；及 201240014 介在於前述陶€基體與前述供電元件電元件與前述陶瓷基^^ a 將則述供句无基體相接合，同時將前述供述電極露出部作電性連接的接合層， /、前 η

前述接合層係使用作為接合材的驗系系合金、或AuSi系合金來形成， · US 別述陶瓷基體與前述供電元件係以由熱膨服係數減掉前述《基體的熱膨服係數所得=的係數差D為-2 2幺D < 6 Γ置你. …'馬脹 .==6(早位.PPm/K)的方式進行選擇，在200 C的接合強度為3 5MPa以上。藉由該半導體製造裝置用元件，降低接合時的殘留廊力，即使在經薄壁化的陶兗基體中，亦不會發生破裂，：使使用溫度為200。。’亦可得充分的接合強度。亦即，：發月之半導體製造裝置用元件係可在室溫〜2〇〇。。使用因此可充分因應近年來靜電吸盤等所被要求的高溫化需求。在此，若熱膨脹係數差D大於上限値6時，有藉由因熱膨脹係數差而起的應力而由接合端部發生界面剝離而使接合強度降低之虞’故較不理想。此外，若熱膨服係數差 D小於下限値-2. 2時，有藉由因熱膨脹係數差而起的應力而在陶瓷基體發生破裂之虞，故較不理想。陶瓷基體與供電π件係以熱膨脹係數差D成為_2. 2 g D $ 〇的方式進行選擇為更佳。其中，基礎案申請時係考慮_15$[)各6為適當範圍，但是經之後進一步不斷檢討的結果，本次可知即使為一2.2^DS6，亦為適當。在本發明之半導體製造裝置用元件中，較佳為前述接 201240014 合層係含有在接合前被！包含“電極露出㈣預定領域的金屬化層所包含的金屬與前述接合材中的Au.以外的元素起反應所生成的金屬間化合物相，此外，較佳為係含有因前述接合材中的Au α外的元素與前述金屬化層所包含的金屬起反應而耗費所生成的富^相。該富虹相係具有由於電阻低’目此供電時的電力損失少，由於為軟質，、因此可易於緩和接合時的殘留應力，在接合時藉由反應而可使Au濃度愈尚、熔點愈南，而提高耐熱性的優點。在本發明之半導體製造裝置用元件中，較佳為前述接合層含有前述金屬間化合物層與前述富Au相時，在前述陶瓷基體與前述富Au相之間存在有前述金屬間化合物相。如此一來，不易導致因界面剝離所造成的強度降低。其中，以金屬間化合物相為主體之層較佳為與金屬化層或陶瓷基體相接。此外’較佳為在前述接合層係由前述陶究基體側依序層積有前述金屬化層、以前述金屬間化合物相為主體之層、及以前述富Au相為主體之層。如此一來，不易導致因界面剝離所造成的強度降低，此時，在將接合層之中供電元件與陶究基體相接合的部分’較佳為陶曼基體係與金屬化層相& ’金屬化層係與以金屬間化合物相為主體之層相接，以金屬間化合物相為主體之層係與以富“相為主體之層相接。，亦可前述陶曼 S i C所成群組的 i、Cu、Ni、Mo、在本發明之半導體製造裝置用元件中基體係以選自由Al2〇3、AIN、MgO、γ2〇3及 1種為主成分者，前述供電元件係選自由τ 6 201240014

CuW、W及該等之合金以及FeNic〇系合金冊商標））所成群組者。由該等之中I KGVar(註元件，以由供雷开杜將陶瓷基體與供電由供電7L件的熱膨脹係數減係數所得的熱膨服係數差D為仙光基體的熱膨服的方式進行選擇即可。 =6(早位：Ppm/K) 在本發明之半導體製造裝置用元件前述陶瓷基體的孔穴直徑扣掉：右將由値亦即空隙值設為C時，與前述陶竟=的直徑所得的 c/ R俜谍足Γ / D γ η 土體的孔徑R的比率。此時，㈣基體與供電〇· 15，則與C/R不在該範圍内者相比’，、右’，，，得較高’但是較佳為以熱，5強度變位：卿/K)的方式進行選擇，以2成為_2心⑹（單仃選擇以成為-2.2^d幺η r留位：卿/K)的方式進行選擇為更佳。如此二可= 為陶瓷基體透過接合層而將形成此接合強度變得更高。此:供==套的狀態，因下’若C/R的値較大錢15的情形 A體…… +易將供K牛順利地配置在陶曼的孔八中心’結果容易發生強度不均。因此，為了獲 “.09為佳。了…的接合體’以滿… 元件==半導體製造裝置用元件中，亦可前述供電 ==陶咖相接合的面呈相反侧的面接合連 ° 疋件的熱膨脹係數減掉前述陶竞基體的 ==所得的熱膨脹係數差“超過一。該構造係適於電阻低且欲將大電流供給至電極時，例如欲使用 201240014 純Cu或其合金時。順帶-提，未透過供電元件而將連沾_ 件與陶莞基體相接合時，由於熱膨脹係數差d，較大'，°几此會在接合界面發生剝離’但是在此由於係透過供電：來相接合，因此並不會發生如此問題。 70 本發明之半導體製造裝置用元件之製法係包含： (W準備m體的步驟’該陶究基體係具有晶置面在内部埋設電極’在該電極的一部分且為前述載置面之相反側之面露出電極露出部，金屬化層被覆前述晶圓載置面之相反側之面中包含前述電極露出部的預定領域； - ⑴將用以供電至前述電極的供電元件，以由該供電元件的熱膨脹係數減掉前述陶瓷基體的熱膨脹係數所得熱膨脹係數差D成為(單位：卿/κ)的方式進行選擇的步驟；及 $ (c)在以前述金屬化層被覆前述供電元件的領域，作為接合材而在透過AuGe系合金、AuSn系合金、或hsi系合金加以固定的狀態下進行加熱之後再進行冷卻的步驟:、藉由本發明之半導體製造裝置用元件之製法，可輕易製作上述本發明之半導體製造裝置用元件。其中，在步驟 (c )中進行加熱時的溫度係、按照熱膨脹係數差D，適當設定為不會有在接合界面發生剝離、或在陶瓷基體發生破裂的情形的溫度即可，但是由於加熱溫度愈高，在接合界面附近的殘留應力會愈高，因此以2〇〇〜5〇(rc為宜尤其以 250〜420C為佳。 8 201240014 【實施方式】本實施形態係說明作為半導體製造裝置用元件之一的靜電吸盤10。第i圖係靜電吸盤1〇的立體圖第2圖係以縱向切斷供電元件20的連接部分的周邊時的剖面 (與第1圖呈上下相反）。靜電吸盤1G係如第1圖所示，包括：具有晶圓載置面 12a的圓板狀陶瓷基體12;及與該陶瓷基體12相接入電元件20。。、陶瓷基體12係如第2圖所示，在内部埋設有電極其中，電極14係被使用在靜電吸盤、加熱器、高頻等施加用。在該陶-泛基體12之與晶圓載置面12a呈相反側的面的。中央形成有凹部16。在該凹部16的底面係露出屬於電極Η 的-部分的電極端子14a。其中，在此電極端子Ua係作為有別於電極14的其他元件而形成，但是亦可為與電極"為相同的it件。在陶£基體12之中’由晶圓載置面^至電極14的部分係作為H介電層或絕緣層等而發揮功能。供電元件20係用以供電至電極14的元件，在被插入在凹部16的狀態下透過接合層22而與陶究基體12相接合。該供電S件20的直徑係被設計為比凹部心直徑稍 ::二亦即’在供電元件2°的外周面與凹部16的内周面 ”在有間隙。該間隙係設成即使在接合時供電元件發生熱膨脹，亦不會與凹部16相接觸的程度。此外，在供 20的上邛係藉由溝槽2〇a等而與外部電源相連接。 201240014 接合層22係介在於供電元件2。與陶瓷基體12的凹部16 之間，將供電元件2〇與陶瓷基體12相接合的同時，將供電元件與電極端子14a作電性連接。以陶瓷基體12而言，例如以緻密質陶瓷的氧化鋁 (A1=3)、氮化鋁（A1N)、氧化釔（γ2〇3)或碳化矽（sic) 予以製作。將各陶瓷在3〇〇〇c的熱膨脹係數顯示於表卜之，乍為熱膨脹係數而顯示3〇〇°c的値，係因為本發明中伽·度為300C前後之故。此外’以陶瓷基體I〗而一亦可使用以緻密質的氧化一為主材 j* 1 - 中未顯示，但是高純度的Mg〇在3〇〇它執膨脹係數為… 、電極14而吕，係以具有導電性而且在陶竟基體燒成時不會熔融的材料為較適合，例如除了 w、w碳化物、w矽化物Mo、Μ〇碳化物、Μ〇矽化物、肋、Nb碳化物、肋矽 ^物、Ta、！^碳化物、^化物、卜&、^、白金、錄等以外’可使用該等與陶瓷基體的材料的混合物。供電70件2°係必須對電極14供電，因此以電阻低者較為適合。此時，以電阻率的目標而言，以純1.〇χ1(Τ Ω cm以下為佳。供電元彳2〇的材料係若考慮到在接合時抑制陶Ί基體12發生破裂或抑制界面剝離時，以接近陶曼基體12的熱膨脹係、數為適合，但是會有依製品的使用環境或用途而對可使用的材質產生限制的情形。在此，陶竟基體：12與供電元件2D係、以從供電元件2G的熱膨脹係數減掉基體12的熱膨脹係數所得的熱膨服係數差d為一 2 . 2 10 201240014 SDS6 C單位：ppm/K)的方式進行選擇。若熱膨脹係數差D大於上限値時，接合時的供電元件2 〇側的收縮應力會過強，由接合端部產生界面剝離而使接合強度降低，故較不理想。此外’若熱膨脹係數差D小於下限値時，會有因在供電元件的徑向所產生的應力而在陶瓷基體12的凹部側面側發生破裂之虞，故較不理想。以供電元件2 〇的材料而言，係列舉如：選自由Ti、Mo、CuW、W、及該等之合金所成群組的金屬、甚至FeNiCo系合金（K〇var(註冊商標））等。此外若將MgO等高熱膨脹材料使用在陶瓷基體時，以供電元件20的材料而言，可使用Ti、Cu、Ni或其合金等。將各自在30(TC的熱膨脹係數顯示於表1。其中，供電元件若以導電性材料形成即可，並非特别限定為金屬。亦可為例如石墨、碳化物陶瓷（WC、TaC等）、矽化物陶瓷（M〇Si2、 TiSi2等）、硼化物陶瓷（TaB2、TiB2等）、陶瓷/金屬複合材（SiC/Al、C/Cu 等）等。 (表1) 材料熱膨脹係數 (ppm/K) A1N 5.3 陶瓷基體 Al2〇3 6. 6 Y2〇3 7. 2 —— SiC 3.7 Ti " 10. 4 Mo 5 3 供電端子 W 4.5 CuW (ll%Cu-89%W) 6. 5 FeNiCo系（Kovar (註冊商標）、 5. 1 Ni Cu 14.3 18.9 (*) 300eC測定資料 201240014 接合層22基本上係由作為接合材的AuGe系合金、系合金、或AuSi系合金所構成之層。近年來，為了提升熱響應性，靜電吸盤的厚度係漸呈薄壁化，用以吸附晶圓: 陶瓷介電層的厚度亦變薄，依接合時的殘留應力，會有破裂谷易進入至介電層的問題。因此要求低溫接合。在此，以用以將陶瓷基體丨2與供電元件2〇相接合的接合材而言’-般存在有A1焊料、Ag焊料、Ni焊料、U 焊料、無Pb焊料、ΐη焊料等。其中，在例如陶瓷接合所廣泛應用的Ag焊料（或AgCuTi活性金屬焊料）中，接合溫度較高，為約80代，即使為A1焊料，亦在約60(rc左右陶瓷介電層呈薄壁化來看，亦會有因接合時的殘留應力而使破裂發生的機率變高的問題，由殘留應力減低來看，另外圖求-種可在低溫之約以下進行接合的技術。此外，因接合溫度減低，會有因製造週期短時間化以成本化的優點β其中’由將供電元件2〇與電極 14之間作電性連接亦以接合材的電阻率較低者較為適合，以大概1.0xl(TQcm以下為宜。因此，以低溫接合而言，二往係使用可以約2GGt左右接合的無pb焊料、h焊料等仁疋以靜電吸盤的傾向而言至此為止的使用溫度為至/皿80 C程度’相對於此，近年來為了進行新材料钱刻’製程溫度的高溫化需求（150〜20(TC )變高，而要求種面使接口 /皿度減低至約5 〇〇以下一面具有的耐熱性的接合技術。本I明人等對接合材進行各種研究，發現在^系接合 12 201240014 材之中，藉由共晶組成而使其低熔點化的AuSri系合金（例如Sn的含有率為15〜37wt%)、虹以系合金（例如k的含有率為10〜17wt%)或AuSi系合金（例如Sl的含有率為3 4wt%)較為適合。此外，接合前，被覆陶曼基體η 的凹部16的底面及側面的金屬化層的金屬與Au系接合材中的溶質元素起反應’而使金屬間化合物相生成在接合層 22。例如，若金屬化層為Ni且Au系接合材為AuGe系合^ 時，生成NiGe相作為金屬間化合物相，若金屬化層且Au系接合材為AuSn系合金時，係生成NuSn4相作為金 :門化口物相’若金屬化層為Ni且Au系接合材為AuSi系口金時’係生& NiSh相作為金屬間化合物相。此外，亦可生成其他金屬間化合物。在該接合層22,溶質元素會與 :屬化層中的金屬起反應而耗費，藉此亦生成溶質元素較乂的相亦# Au遭度較高的富Au相。f Au相由於電阻低，因此供電時的電力損失少…於為軟質，容易緩和接合時的殘留應力，i 1 八有藉由反應，Au濃度愈高，熔點愈上升而可提高耐熱性的優點。著面參照第3圖，一面說明接合陶瓷基體丨2與供電元件20的太土、 _ 次之一例。第3圖係顯示陶瓷基體1 2與 '、電兀件20的接合順序的說明圖。為方便說明，陶瓷基體 12係設為由緻密質陶瓷所成者。 ΐ*先（，如J楚 q/ 、圖（a)所示’備妥具有由藉由燒成所製作的陶瓷基體彳？ Μ主勺表面朝向電極14的凹部16，使電極端子14 a的上而雪山 ;凹部16的底面的元件。接著，使用噴 13 201240014 砂法’對凹部16的底面施行粗化處理。之後，藉由無電解鍵敷，在凹部16的全面與電極端子…的上面形成金屬化層⑴參照第3圖⑴）。金屬化層18係可藉由例如氣相法（CVD '賤锻）、液；)：日、土 γ ；及相法（電解鍍敷、無電解鍍敷）來形成°尤其’在無電解鑛敷中，係、可輕易被覆陶曼基體12 的表面。在無電解锻敷之中，以材料種而言，列舉有Nl、 CU、Α…但是在此係使用無電解Ni鍍敷。金屬化層18 係具有後述促進接合材潤濕擴展的效果，必須要有產生潤濕擴展的厚度，曰暑甚在4* to r\ 1 予又彳一疋右為大概0. 1 M m以上即可。若膜厚過厚:,敷處理時間會形成為長時間而造成高“，並且伴隨著壁厚化，因膜應力以致與陶瓷基體12的密接不足會成為問題，故較不理想，若形成為大概約2Mm以下即可。接著’在金属化層18之上準備接合材44 (AuSn系合金)uGe尔合金 '或AuSi系合金）。在此係使用羯狀的壓延薄板作為接合材，但是亦可使用糊狀的接合材。接著，將另外備妥的供電元件2〇的下部插入至凹部16，在將重鐘載置於供電元件2〇上的狀態下安置在爐内（參照第3圖 (c) ?。供電元件20係在下面與側面形成有金屬膜24，俾以提升接合時的潤濕性。金屬膜24係可藉由氣相法 (CVD、滅錄）、液相法（電解鑛敷、無電解鍛敷）來形成。尤其’若供電元件2。為金屬製’可利用電解鍍敷而輕易被覆表面。關於此時的鍍敷種類，若形成接合層22的接合材為Au系接合材時，以Ni鍍敷較為適合。接著在將供電凡件20安置在爐内的狀態下，在惰性氣體中或真空中加熱 201240014 而使接合材44熔融，之後，以對陶瓷基體側不會發生破裂的方式進行冷卻’將接合材4 4固化而加以接合。結果，在接合層22係含有金屬間化合物相與富Au相，按照加熱溫度，在陶瓷基體1 2與富Au相之間存在有金屬間化合物相，或由陶瓷基體12側依序層積有在接合前被覆凹部16的底面及側面的金屬化層、以金屬間化合物相為主體之層、及以富Au相為主體之層。藉此，製造具有第2圖所示之接合構造的靜電吸盤1 〇。藉由以上說明之本實施形態之靜電吸盤i 0，由於採用述接。構造，因此降低接合時的殘留應力，在陶曼基體 I會發生破裂，即使使用溫度為20{)t,亦可得充分的接合強度與通電特性。亦即，靜電吸盤1G係可在室溫〜20〇t 使用，因此可充分因應高溫化需求。下俱此外接合層22係具有富AU相。該富Au相係具有以於暂，、電P低，因此供電時的電力損失少，，由於為人’因此易於緩和接合時的殘留靡六,^ 此耐熱性高等。 Θ殘留應力，由於溶點南，因發明：二本發明並非限定於上述實施形態，只要屬於本範圍内’可以各種態樣實施，自不待言。例如，亦可採用第述實施#能圖斤不之供電元件50,來取代上 4只％形態之供電元件2〇。圓柱元件，在上〇 "電兀件50係沒有溝槽的的面接-有連：-與陶曼基體12所接合的面的相反側〇有連結凡件60。在該供電金屬化層52 n & 电兀件50的王面形成有連'…牛6°係由連結元件60的熱膨脹係數 15 201240014 減掉陶瓷基體12的熱膨脹係數所得的熱膨脹係數差d，超過6ppm/K者，適於例如欲使用純Cu或其合金時。在該連釔兀件60的上部係藉由溝槽6〇a等而與外部電源相連接。此外，在連結疋# 60的下面及側面係形成有金屬化層62。連結元件60的下面係使用與上述接合材44同樣的接合材 5來/、供電元件5〇的上面相接合。如此構造係適於當欲將大電流供給至電極14時，例如欲使用純Cu或其合金時。若將如上所示之連結元件60取代第1圖的供電元件2。來加以使S，由於與陶兗基體12❾熱膨脹係數差會過大，因此會有在接合界面發生剝離之虞。但是’在第4圖中，係透過供電元件50而將連結元件6〇與陶究基體⑴目連結，因此並不會發生如上所示之問題。其中，陶究基體Μ與供電X件50與連結元件6G亦可在各自之間包夾接合材以' 45而以一次的接合步驟來進行接合但是亦可預先將供電 το件50與連結元件6〇相接合而一體化之後，在該一體化物與陶曼基體12之間包夹接合材來進行接合。若為後者的情形，接合材44、45可相同，亦可為不同1接合材… 45為不同時，2次的接合步驟中的接合溫度亦可為不同。以將供電元件50與連結元件6G縣接合而_體化的方法而言’例如可^會以本發明的Au系合金的接合溫度進行熔融的方式，藉由炫接或焊接等來進行。此時，由於元件與連結元件預先—驴仆 m , 、體化，®此與一次的同時接合步驟時相比’具有在接合時易於處理元件的優點。在上述實施形態中係在陶瓷基體12設置凹部16，但 16 201240014 是亦可如第5圖所示’形成為沒有凹部16的構成。此時，供電疋件20係在下面與側面形成有金屬膜24。其中，第& 圖的付號係表不與上述實施形態同樣的構成要素，因此在此省略其說明。在上述實施形態中，係顯示將本發明之半導體製造裝置用元件的構造適用在靜電吸盤1G之例，但是並非特別限定於此，❼亦可適用於陶曼加熱器等。 (實施例）〔1〕δ式驗體的製作〔1 -1〕試驗體S1的製作順序 “乂下所示製作模擬帛2圖的接合構造的試驗體s 1。第6圖这試驗體S1的組裝立體圖。首先，在縱20mm'橫 2〇關、厚度5随的陶究基體72形成直徑6. 00随、深度〇 5關的凹部74之後’藉由喷砂而在凹部内進行粗化處理，將無電解Nl鍍敷施行約3 # m。以陶瓷基體72的材料而言，係使用氧化紹Ul2〇3)、氮化紹（A1N)、氧化紀（γ2〇3)、碳化矽（sic)、氧化鎂（Mg0)。此外，備妥直徑5 95咖、高度6關的供電元件76、及直徑5 8随、領厚ι〇〇^的接合材78。其中’凹部74的直徑R、與由R減掉供電元件 76的直徑所得的空隙c的比率C/R的値為〇〇〇卜以供電元件76的材料而言，使用Tl、M〇、Cuff、μ.系合金 u〇var (註冊商標））、Ni、Cu，除了 Ni以外，係備妥使用對下面與側面施行電解Ni鍍敷處理而形成有Ni層者。另一方面，以接合材78而言，係使用AuGe系合金 201240014 (Au-12wt%Ge、熔點 35 6°C )、AuSn 系合金（Au-20wt%Sn、熔點 280°C )、AuSi 系合金（Au-3. 15wt%Si、熔點 363°C )、

ZnAl 系合金（Zn-5wt%A卜熔點 382°C )、純 In(熔點 156°C )、

AgCuTi系活性金屬（田中貴金屬製，TKC-711，熔點 79 0°C )。將該等陶瓷基體72、供電元件76及接合材78 在丙鋼中進行超音波洗淨。之後，在陶瓷基體72的凹部 74放入接合材78，在其上設置供電元件76之後，在供電疋件76的上面施加重錘負載（2〇〇g)的狀態下安置在爐内，且在表2所示之接合溫度及氣體環境中進行接合。其中，接合溫度下的保持時間係設為丨〇分鐘，以升降溫速度 5°C /min進行接合。〔1 -2〕試驗體S2的製作順序如以下所示製作模擬第4圖的接合構造的試驗體S2 第7圓係試驗體Μ m 之組裝立體圖。首先，在縱20mm、 20mm、厚度5mm的陶瓷其辦（瓦巷體82形成直徑6.00mm、深度〇.5 的凹。P 84之後，II由噴砂而在凹部内進行粗化處理，將電解Ni鑛敷施行約bm。此外，備妥直徑5.95_、高 1 m in 的乂斗 q λ _ 、直也5. 95mm、高度6_的連結元件8 及直技5.8mm、箔厚白厚丄00M m的接合材88 ( 2牧）。其中凹咅P84、 ^、τ *陆r直徑R與由R減掉供電元件86的直徑所得工丨皁L的比率c / R & 八而的値為0.008。備妥供電元件86係王、連結元件8 9俜料τ- 理而形士你對下面與側面’施行電解Ni鍍敷〜成有N彳爲古· 連沾开从者。將該等陶瓷基體82、供電元件86 逆、、’〇几件89及接合鉍0〇何88在丙g同中進行超音波洗淨。之名 18 201240014 在陶瓷基體82的凹部84放入接合材88,在其上依序設置供電元件86、另一枚接合材88、連結元件89之後在對連結元件89的上面施加重錘負載（2〇〇g)的狀態下安置在爐内，以表3所示之接合溫度及氣體環境中進行接合。其中，接合溫度下的保持時間係設為丨〇分鐘，以升降溫速度 5 °C/ min進行接合。〔1 - 3〕§式驗體s 3〜S 6的製作順序將模擬第2圖的接合構造的試驗體S3〜％，按照試驗體S1的製作順序來進行製作。具體而言，除了將供電元件 76 的直;L 为別设為 5· 90mm、5. 75mm、5. 50mm、5. 20mm 以外係與式驗體S1的製作順序同樣地製作試驗體S 3〜s 6。所得的試驗體S3〜S6係陶瓷基體72的凹部74的直徑r與空隙C的比率C/R的値分別為〇〇17、〇〇42、〇〇83、 0.133。其中，以陶瓷基體72的材料而言，係使用氧化鋁，以供電元件76的材料而言’係使用M〇，備妥對底面及側面她行電解Ni鍍敷處理而形成有Ni層者。另一方面以接合材78而言，係使用杬(^系合金、AuSn系合金。其中，試驗體S3〜S6係除了供電元件76的直徑不同以外，係與試驗體S1相同，故省略圖示。〔2〕評估〔2-1〕接合強度的評估實施拉伸試驗，俾以評估接合強度。藉由上述製作順序來製作拉伸試驗所使用的試驗體S1〜S6。但是，陶瓷基體72、82係使用未埋設有電極者。此外，使用在上面形成 19 201240014 有M3之母螺旋部者作為供電元件76、連結元件8g。拉伸試驗係以試驗夾治具來固定試驗體S1〜S6，透過供電元件 7 6、連結元件8 9的上面的母螺热加二> 叫〜可螺％部而相連接，以衝頭速度 (crosshead speed) ：〇 Smm / · A ^ /L • Dmm/ min來拉伸供電元件μ、連結元件89，以測定斷裂時的g恭。了刃貝戟之後，由各元件底面面積來算出接合強度。該試驗係以·。c來實施。在⑽。c 的試驗係藉由加熱器來加熱試驗體S1〜％，在全體達到 2 〇〇 °c的均熱化後實施。拉伸試驗係至少對3個台進行，以 ?出接合體的平均強度。其中，纟此係以接合部位的使用環境或處理時所負荷的力而具有耐久性的方式，在2〇吖的斷裂應力為3. 5MPa以上時，具有充分的接合強度。〔2-2〕破裂的評估為了評估對陶究基體中的介電層有無破裂，而實施屬於非破壞試驗的螢光探查試驗m述⑴的製作順序來製作榮光探查試驗所使用的試驗體S1〜S6。但是，陶究基體72、82係使用埋設有電極者。具體而言，在離陶究基體72、82之形成有凹部74、84的面的相反側的面（晶圓面）為向度G· 3〜G. 5mm的位置埋設電極。螢純查試驗係使市面販售的螢光探查液浸透至試驗冑si〜％之中形成有凹部74、84之面之相反側的面。之後，照射不可見光（紫外線），來評估有無破裂。〔2-3〕界面剝離的評估 ^為了評估在陶瓷基體的凹部與供電元件的下面的接合 Ρ有無界面剝冑，而實施螢光探查試驗。該螢光探查試驗 20 201240014 係與上述〔〕上述〔2]〕的如概、伸試驗同時實施。亦即，在 & u 1〕的拉伸試驗中，葙杰基體在試驗體S1〜S6的陶瓷 76、一 86的接合部分，由供電元件 76 86的外周塗佈螢光探杳游理浸透至m 前述），藉由真空含浸處埋/又达至界面部且使1 。 -八”之後，進行試驗體S1〜S6在陶f A妒79 、％的負載，並且對斷裂後的陶是基體72、82的凹部74、8 合界面的剥離狀態的評估。在、从，來進行接界面發生剝離時ά , 在拉伸試驗前在接合液，因此：在供電元件的下面浸透勞光探查液因此當照射不可見光時 g明冗發売，相對於此， =式驗前，若在接合界面未發生剝離時，界面不會如斤-明亮發亮而形成為保持暗的狀射不可見光時界面是否發亮，來坪仕古& w 藉由在’，、、、 ^來汗估有無界面剝離。直中，以評估基準而言，根據在八件底面的接合部的面積 “成為〇’.m〜70%mx:w 〔2-5〕微構造觀察、EDS分析使用SEM (掃描型電子顯料於、 L L 微鏡），進行試樣的微構造

觀察。此外，在SEM觀察時，進行依E y. aws所為之點分析，俾以進行接合後的各相的元素分析。〔3〕關於試驗體S1的實施例及比較例〔3-1〕實施例1〜丨〇、比較例j〜4 在此係使用A12〇3作為陶竞基體79 仇n 巧j ㈣72 ’使用AuGe系合金作為接5材78，而對供電元件76 L ^ 0的材枓作各種檢討。將此時的接合時的溫度或氣體環境顯示於表2。此外，各評 2】 201240014 估結果亦一併顯示於表2。在實施例1〜4及屮知/ 一仙匕幸乂例1、2中，係使用Ti作為供雷兀件76的材料。此拄认& 勺贤電、…、膨脹係數差D ( ppm/ K )為3 8。如實施例1〜4所示，若桩入右钱合溫度為330〜390°C，在2ΠίΤΓ 的接合強度均為3 5MPa c .Pa从上，亦未發生破裂。實施例4(接合溫度33(TC )中，係^处、接 ^ ''在微構造觀察中，與後述第8圖同樣地’在陶瓷基體盥供蛩_ 7L件之間觀察到3層。實施例2 (接合溫度360 °C)中’在料谌.止微構ia觀察中’可知與後述篦q 圖同樣地’在陶瓷基體盥6 — 艽丞體與虽Au相之間存在有NiGe相。另方面，如比較例1所+，# 人 '、右接5溫度為310°C，接人材未順利地炫融而無法評估接合強度。此外，如比較例2\ 不’若接合溫度為41(TC時’接合強度為3鳥以下，並不充分。在該比較例2中，由盘祛、+.银〃後述第1 0圖同樣的微構造觀察及EDS分析，由於藉由；^ 、叮田於錯由接合材所致之與Ni鍍敷層的反應過強，並且轨膨胳俾激莫 /係數差D較大，因此結果會發生界面剝離。由此，若供電元件76為Tl、陶究基體72為氧化紹時，亦即熱膨脹係數差D (卿川為3.8且在〇〜6的範圍内時’在具有後述第8圖或第9圖之微構造的實施例W中，係在陶瓷基體側存在有以金屬化層（官相為主體之層）或金屬間化合物相（NiGe相）為主體之屏，肢 < 層，因此抑制界面剝離’而不會導致在200°C的接合強度降低。在實施例5〜7中係使用Mo作為供電元件76的材料。若接合溫度為340〜4HTC的範圍，在2〇〇t的接合強度均 22 201240014 局’且均未發生破裂。在實施例6(接合溫度33〇。〇中，係在微構造觀察中，如第8圖所示，在陶究基體與供電_ 件之間觀察到3層。由EDS分析的結果可知，該等層係^ 陶曼基體側依序為：以Nl相為主體之層、以Ni^目為主體之層、以富Au相（Au濃度g95wt%)為主體之層。在實施例5(接合溫度36〇。〇 +，係在微構造觀察中可知如第9圖所示，在陶曼基體與富Au相之間存在有驗相。具體而言’形成為由陶竟基體側依序層積有：以相為主體之層、以富Au相為主體之層的構造。在實施们合溫度410。〇中，係在微構造觀察中可知如帛ι〇圖所示，在陶瓷基體與富Au相之間存在有㈣“目。具體而言，形成為在陶竞基體側未存在有以Ni相為主體之層或以㈣相為主體之層，而在以富 An »3 社以田Au相為主體之層之中分散有相的構造。由此，右供電7L件76 4 Mo、陶兗基n 72為氧化紹時，由於熱膨脹係數差D(ppm川為]3且在—2 2〜〇的松圍内’因此即使接合溫度為41〇。。，亦即為㈣目所示2 微構造，亦不太會在界面生成物受到影響，而抑制界面剝離’結果可得安定且具可靠性的耐熱強度。其中，在乃為 -2. 2〜〇的範圍時’抑制界面剝離，並且在供電元件76的徑向透過接合層而對陶曼基體側所作用的I縮應力係在不會使陶曼基體破損的範圍内適當負荷，因此形成為透過接合材而使供電元件在陶究基體的凹部的側面被熱套的狀態，接合強度會提高。 23 201240014 在實施例8中，使用Cuw作為供電元件76的材料，在實施例9中，使用FeNiCo系合金（K〇var (註冊商標））作為供電元件76的材料，在實施例1〇中，係使用w作為供電元件76的材料。任一者均為在2〇〇t的接合強度高且均未發生破裂。該等亦取得如第9圖所示之微構造，而且與Mo同樣地，熱膨脹係數接近氧化銘陶究，且熱膨脹係數差D在-2.2〜0的範圍β，因此形成為熱套狀態，而抑制界面剝離。此外，實施例5、8、9、1〇係接合材及接合溫度相同、D値不同者，但是若將該等相比較，〇在_2 2〜—1〇的範圍内的實施例5、9、1Q與不在該範圍内的實施例8相比，熱套效果較尚，且接合強度變得更高。在比較例3、4中係使用Ni、Cu作為供電元件76的材料。即使接合溫度為36(rc，在2GQt的接合強度亦較低，為3.5_以下。尤其在供電元件使用Cu日夺，藉由螢光探查試驗所為之界面剝離的評估結果為父，微構造觀察的結果亦在陶曼基體與接合材之間發現伴隨界面剝離的間隙。此係在使用N i、C u作A你·雷；从7 c u ,, 马供電疋件76的材料時，熱膨脹係數差D(PPm/K)分別為7.7、123,由於超過6，因此在接 η時供電7L件76在;^向的收縮應力較大，而誘發界面剝離。〔3_2〕實施例11〜21、比較例5〜8 在此係使用αι2〇3作為陶莞基體72，使用Α.系合金作為接合# 78’而對供電元件76的材料進行各種檢討。將此時的接合時的溫度或氣體環境顯示於表2。此外，各 24 201240014 評估結果亦一併顯示於表2。在實施例11〜13及比較例5、6中係使用Ti作為供電元件76的材料。如實施例丨丨〜丨3所示，若接合溫度為〜330°C時’在20(TC的接合強度均為35MPa以上，亦未發生破裂。另-方面，如比較例5所示，若接合溫度為280 °C，接合材未順利地熔融而無法評估接合強度。此外，如比較例6所示，若接合溫度為37〇 t，接合強度未達 3. 5MPa，並不充分。比較例6係與比較例2同樣地，由微構造觀察及EDS分析，由於藉由接合材所致之與Ni鍍敷層的反應過強，而有供電元件76與陶瓷基體72的熱膨脹差，因此容易發生界面剝離而造成強度降低。在實施例14〜17中係使用Mo作為供電元件76的材料。若接合溫度為310〜37(TC的範圍，在20(rc的接合強度均高，且亦未發生破裂。在實施例18、19中係使用CuW 作為供電元件76的材料，在實施例20中係使用FeNiC〇系合金（Kovar (註冊商標））作為供電元件76的材料在實施例21中係使用W作為供電元件76的材料。任一者均在200 C的接合強度高，且亦未發生破裂。M〇、Cuf、K〇var 及W均由於熱膨脹係數接近氧化銘陶瓷，因此抑制住界面剝離。在比較例7、8中係使用Ni、Cu作為供電元件76的材料。即使接合溫度為310°C ’在20(TC的接合強度亦較低，為3. 5MPa以下。尤其在供電元件使用cu時，與比較例4 同樣地’由於熱膨脹差大’因此在接合時供電元件Cu在徑 25 201240014 向的收縮應力較大，而誘發出界面剝離。〔3-3〕實施例22〜29 以陶曼基體72而言，在實施例22〜25中係使用A1N，在實施例26 27中係使用γ2〇3，在實施例、29中係使用SlC。此外’使用AuGe系合金與AuSn系合金作為接合材78。此外，以供電元件76而言係使用M〇、⑽、w的任-者。接著，以纟2所示之接合溫度及氣體環境進行接合，結果可知如表2所示即使在改變陶究基體的情形下，亦可得良好的結果。〔3 - 4〕實施例3 0〜3 2 使用Ah〇3、Α1Ν、γ2〇3作為陶瓷基體72。此外，使 AuSi系合金作為接合材78。再者，以供電元件76而言係使用Mo、CuW的任-者。接¥，以表2所示之接合溫及氣體環境進行接合，結果可知如表2所示，即使在Au! 系合金中，亦與其他接合材同樣地可得良好的結果。〔3 - 5〕比較例9〜12 任一者均使用Ah〇3作為陶瓷基體72。在比較例9中，係使用在5啊以下具有㈣的ZnA1系合金作為接合材 78,但是在20(TC的接合強度為未達3 5Mpa。⑽係潤濕擴展差’且接合強度變低。在比較例1〇、u中係使用h 作為接合材78,但是由於In的溶點為約18〇t，因此未發現在2GGt的強度。在比較例12中係使用被廣泛使用在陶瓷接合用的活性金屬焊料（Ag_Cu_Ti材）作為接合材”，由於接合溫度高，因此殘留應力變高而發生破裂。其中， 26 201240014 在比較例12中，雖在凹部74未形成金屬化層，但是由於此係使用活性金屬’因此可進行對氧化鋁的直接接合之故。基於以上理由，在因殘留應力減低所致的破裂抑制方面，以約50(TC以下的低溫接合較為有效，而且為了獲得 200C強度，採用使用本發明之Au系合金的接合體較為有效。〔3-6〕實施例33〜37、比較例13 在實施例33〜35中係使用Al2〇3作為陶瓷基體72，使用Mo、CuW、K〇var作為供電元件76，在實施例36、37中係使用MgO作為陶瓷基體72，使用Ni作為供電元件％。此外，以接合材78而言，在實施例33〜35、37中係使用 AuSn，在實施例36中係使用AuGe。接著，以表2所示之接合溫度及氣體環境進行接合，結果可知在任何情形下均可得良好的結果。此係基於AuGe、AuSn的潤濕擴展良好，熱膨脹係數差D亦小之故。此外，在比較们3中係使用 Mg〇作為陶瓷基體72,使用w作為供電元件76，使用汕以作為接合材78,但是此時由於D値過小，因此如前所述，會對陶基體72發生破裂而成為接合不良情形。〔3-7〕實機模擬試樣

根據上述試驗體以的結果，使用模擬第2圖的構造，亦即在陶竟基體埋設有電極的實機模擬試樣來製作接合體且進仃評估。除了在陶究基體中埋設作為電極Μ、⑷ 的Mo以夕卜’係以與實施例5、實施例i7、實施例相同的條件進行接合，結果可得與未埋設電極時為同等的20(TC 27 201240014 強度，亦未發生破裂。此外，對上述接合體試樣進行通電試驗的結果’可知可得充分的導電性。〔4〕關於試驗體S2的實施例在實施例38〜45中係使用試驗體S2來進行評估試驗。以陶瓷基體82的材料而言，在實施例38〜42、中係使用AhO3，在實施例43中係使用MN，在實施例44中係使用γ2〇3。此外，供電元件86係使用M〇、CuW、FeNia 系合金（Kovar)的任一者，連結元件89係全部使用a。接合材88係使用AuGe系合金、AuSn系合金 '或AuSi系合金《接著，以表3所示之接合溫度及氣體環境進行接合。如此一來，如表3所示均可得良好的結果。由此，如比較例4、8所示，可知若在陶瓷基體直接接合供電元件的a 時，由於界面剝離，2001強度較低，但是藉由形成為上述構造’會造成熱膨脹係數差緩和，而且可以僅一次的同時接合來進行一體化。 28 201240014 (表2)

區分陶瓷基體供電元件 D (ppm/K) 接合材接合溫度 CO 氣體環境 200°C強度 (MPa) 破裂評估界面剝離備註實施例1 AI2O3 Ti 3.8 AuGe 390 n2 4.2 Ο △ 實施例2 Ah〇3 Ti 3.8 AuGe 360 N2 7.8 〇 Δ 實施例3 Al2〇3 Ti 3.8 AuGe 340 N2 8.1 〇 A 實施例4 A1s〇3 Ti 3.8 AuGe 330 n2 8.8 〇 Δ 比較例1 Ah03 Ti 3.8 AuGe 310 n2 _ - - 未接合比較例2 A1203 Ti 3.8 AuGe 410 n2 2.5 - X 實施例5 A1203 Mo -1.3 AuGe 360 N2 14.8 〇〇實施例6 Ah〇3 Mo -1.3 AuGe 330 n2 15.9 〇〇實施例7 Ah03 Mo -1.3 AuGe 410 N2 9.2 〇〇實施例8 Ah03 CuW -0.3 AuGe 360 Nz 11.3 〇〇實施例9 A1203 Kovar -1.5 AuGe 360 N2 14.5 〇〇實施例10 Al2〇3 W -2.1 AuGe 360 N2 14.7 〇〇比較例3 A1203 Ni 7.7 AuGe 360 N2 1.8 - X 比較例4 A1203 Cu 12.3 AuGe 360 N2 <0.4 - X π八I陶瓷

實施例11 Ah〇3 Ti 3,8 AuSn 330 Vac. 6.4 〇 △ 實施例12 AI2O3 Ti 3.8 AuSn 310 Vac. 7.4 〇 Δ 實施例13 AI2O3 Ti 3.8 AuSn 290 Vac. 8.1 〇 Δ 比較例5 AI2O3 Ti 3.8 AuSn 280 Vac. - - - 未接合比較例6 Ali〇3 Ti 3.8 AuSn 370 Vac. 2.1 - X 實施例14 AI2O3 Mo -1.3 AuSn 330 Vac. 12.7 〇〇實施例15 AI2O3 Mo -1.3 AuSn 370 Vac. 7.8 〇〇實施例16 Al2〇3 Mo -1.3 AuSn 310 Vac. 13.4 〇〇實施例17 Ah〇3 Mo -1.3 AuSn 310 N2 14.1 〇〇實施例18 Ah〇3 CuW -0.1 AuSn 310 Vac. 9.5 〇〇實施例19 AI2O3 CuW -0.1 AuSn 310 N2 8.5 〇〇實施例20 Ah〇3 Kovar -1.5 AuSn 310 Vac. 13.8 〇〇實施例21 AhOa W -2.1 AuSn 310 Vac. 13.6 〇〇比較例7 AI2O3 Ni 7.7 AuSn 310 Vac. 1.4 - X 比較例8 A1晶 Cu 12.3 AuSn 310 Vac. <0.4 - X 實施例22 A1N Mo 0 AuGe 360 n2 9.9 〇〇實施例23 A1N CuW 1.2 AuGe 360 N2 7.4 〇〇實施例24 A1N Mo 0 AuSn 310 Vac. 8.5 〇〇實施例25 A1N CuW 1.2 AuSn 310 Vac. 6.7 〇〇實施例26 Y2〇3 CuW -0.7 AuGe 360 N2 11.3 〇〇實施例27 Υ2〇3 CuW -0.7 AuSn 310 Vac. 8.5 〇〇實施例28 SiC W 0.8 AuGe 360 N2 9.2 〇〇實施例29 SiC W 0.8 AuSn 310 Vac. 7.4 〇〇實施例30 AI2O3 Mo -1.3 AuSi 390 Vac. 12.4 〇〇實施例31 AIN Mo 0 AuSi 390 Vac. 8.1 〇〇實施例32 Y2〇3 CuW -0.7 AuSi 390 Vac. 10.2 〇〇比較例9 Al2〇3 Ti 3.8 ZnAl 430 N2 1.4 - X 比較例10 Ah03 Cu 12.3 In 180 大氣 0 〇〇比較例11 Ah〇3 Mo -1.3 In 180 大氣 0 〇〇比較例12 AhOa Ti 3.8 AgCuTi 850 Vac. - X - 實施例33 Ah〇3 Mo -1.3 AuSn 280 Nz 14.5 〇〇實施例34 AI2O3 CuW -0.1 AuSn 280 n2 10.1 〇〇實施例35 AI2O3 Kovar -1.5 AuSn 280 N2 14.3 〇；〇實施例36 MgO Ni 1.8 AuGe 360 N2 7.1 〇〇實施例37 MrO Ni 1.8 AuSn 310 Vac. 6.4 〇〇比較例13 MgO W -8.1 AuGe 360 N2 - X - 29 201240014 (表3) 陶瓷供電元件 D (ppm/K) 連結元件 D* (ppm/K) 接合材接合溫度 (°C) 氣體圾境 200°C強度 (MPa) 破裂評估 1 -η 界面剝離 ·?ϋ3.8.. Al2〇3 Mo -1.3 Cu 12.3 AuGe 360 13.4 〇 _ A1203 CuW -0.1 Cu _ 12.3 AuGe 360 n2 10.2 〇 — 〇施例40 Al2〇3 Kovar -1.5 Cu 12.3 AuGe 360 12.4 〇 — r\ 實施例Ί1 Α1Λ Mo -1.3 Cu 12.3 AuSn 310 12. 7 〇 Ό r\ AhOs _ CuW ·-·0.! Cu AuSn 310 Vac, 8.5 Ο vJ -....... 〇 43 AIM Mo 0 Cu 13.6 AuGe 360 9.5 〇 -------- Γ\ !垮例44 _ m CuW ·-·0」_· Cu 11.7 AuSn 310 Vac. 7.8 〇〇實施例45 AI2O3 Mo -1.3 Cu 12.3 AuSi 390 Vac ‘ 11.6 〇〇其中’試驗體S2係將陶瓷基體82與供電元件86、供電元件86與連結元件89分別藉由接合材88來同時接合，但是預先將供電元件86與連結元件89藉由熔接或焊接來接合，之後，亦可藉由接合材88，將陶瓷基體82與連結於連結元件89的供電元件86相接合。例如，預先將m〇製的供電兀件86與Cu製的連結元件89使用AgCu系合金來進行熔接，藉此在製作Cu/ Mo複合供電元件之後，對其下面與側面施行電解N i鍍敷，在由氧化鋁所成的陶瓷基體 82的凹部84使用由AuGe系合金所成的接合材88，在 36〇°C、心氣體環境中進行接合，結果在2〇〇t的接合強度為11. 3MPa ’亦未發現發生破裂，特性良好。〔5〕關於試驗體S3〜S6的實施例針對比率C/R不同的試驗體S3〜S6進行各種檢討。在實施例46中使用試驗體S3 (C/R= 0.017)，在實施例 49中使用試驗體S4 ( C/ R= 〇· 〇42 )，在實施例48中吏用。式驗體S5 ( C/ R= 0. 083 )，在實施例50中使用試驗 S6 ( C/ R=〇i33)。此外，使用AI2O3作為陶竟基體72, 30 201240014 使用AuGe糸合金或AuSn糸合金作為接合材78，使用Mo 作為供電元件76。將實施例46〜50的接合溫度或氣體環境顯示於表4。此外，各評估結果亦一併顯示於表4。經評估實施例46〜48、50的強度的結果，隨著c/r變小，強度逐漸增加。此外’實施例5係C / R為〇. 〇〇 8，與實施例 46〜48相比’ C/ R更小，因此成為更高強度。此外，若將在接合材78使用AuSn合金的實施例4 9與實施例17相比，在實施例49中係獲得12. 4MPa的強度，但是在實施例丄7 中C / R為〇. 〇〇 8 ’小於貫施例4 9 ’因此成為更高強度。在貫施例46〜50中，如前所述’由於D在-2.2〜-1 〇的範圍内’因此以供電元件76的徑向透過接合層而對陶竞基體側所作用的壓縮應力變強，結果，接合強度變高。其中，在該等實施例中，滿足C/RS 0. 15、200。(：強度為3. 5MPa，但是如實施例50般若C/ R的値較大時，在處理時，不易將供電元件順利地配置在陶瓷基體孔旳中心，結果容易發生強度不均。因此’為了獲得更高強度且不均較少且可靠性高的接合體，以滿足C/rs 〇. 〇9為佳。 (表4 陶瓷基體供電元件 D (ppm/K) C/R (-) 接合材接合溫度 CC) 氣體環境 2〇〇°C 強 j (MPa) 46 AI2O3 Mo -1.3 0.017 AuGe 360 —f 疼JfiP Ah03 Mo -1.3 0.042 AuGe 360 .戈瘦例48 A1203 Mo -1.3 0. 083 AuGe 360 實施例49 Ah03 Mo -1. 3 0.042 AuSn 310 實施例50 Ah03 Mo -1.3 0.133 AuGe 360 n2 6.2 破裂評估 ***«**«. 〇〇界面剝離 "I-L 〇, .〇〇_ ό 31 201240014 【圖式簡單說明】乐丄圖係靜電吸盤1 〇的立體圖。第2圖係供電元件20的連接部分的周邊的剖圖（a )〜（c)係顯示陶瓷基體12與供的接合順序的說明圖。 K 2 第4圖係供電元件5〇的連接部分的周邊的剖面圖。第5圖係沒有凹部16時的供電元件20的連接部分的周邊的剖面圖。第6圖係試驗體s 1的組裝立體圖。第7圖係試驗體S2的組裝立體圖。第8圖係實施例6的SEM照片（反射電子像）^ 第9圖係實施例5的SEM照片（反射電子像）。第1 〇圖係實施例7的SEM照片（反射電子像）。【主要元件符號說明】 1 〇 :靜電吸盤 12 :陶瓷基體 12a :晶圓載置面 14 .電極 14 a ·電極端子 16 : 凹部 18 ：金屬化層 20 ：供電元件 2 0 a ·溝槽 32 201240014 22 :接合層 24 :金屬膜 44 :接合材 45 :接合材 5 0 :供電元件 5 2 :金屬化層 6 0 :連結元件 6 0 a :溝槽 6 2 :金屬化層 72 :陶瓷基體 74 :凹部 76 :供電元件 78 :接合材 82 :陶瓷基體 84 :凹部 86 :供電元件 88 :接合材 8 9 :連結元件 S1〜S6.試驗體 33

Claims

201240014 七、申請專利範圍： 1.-種半導體製造裝置用元件，包括：具有晶圓載置面的陶瓷基體；被埋设在該陶瓷基體的内部的電極；為刖述電極的一邮八η 士 .it. *j.' ^ 刀且在别述陶竞基體之與前述晶圓載置面呈相反側的面露出的電極露出部；用以供電至前述電極的供電元件；及 ”陶究基體與前述供電元件之間，將前述供電兀件與刚述陶瓷基體相接合，@時將前述供電元件盥前述電極露出部作電性連接的接合層，〃 /前述接合層係使用作為接合材白勺AuGe系、合金、AuSn 系合金、或AuSi系合金來形成，前述陶瓷基體與前述供電元件係以由前述供電元件的熱膨脹係數減掉前述陶瓷基體的熱膨脹係數所得的執係數差D為-2. 2 s D $ 6 (:垔相.nn / 认士』 '' —C單位·ρριη/Κ)的方式進行選擇，在200°c的接合強度為3 5MPa以上。 2. 如申請專利範圍第丨項所述的半導體製造裝置用元件，其中，前述陶瓷基體與前述供電元件係以前述熱膨脹係數差D為-1.5SDS6C單位：ppm//K)的方式進行選擇。 3. 如申請專利範圍第丨項所述的半導體製造裝置用元件，其中，前述接合層係含有在接合前被覆包含前述電極露出部的預定領域的金屬化層所包含的金屬與前述接合材中的Au以外的元素起反應所生成的金屬間化合物相。 4. 如申請專利範圍第3項所述的半導體製造裝置用元 34 201240014 件，其中，前述接合層係含有因前述接合材中的以外的元素與前述金屬化層所包含的金屬起反應而耗費所生成的富Au相。 5.如申請專利範圍第4項所述的半導體製造裝置用元件，其中，在前述接合層係由前述陶究基體側依序層積有前述金屬化層、以前述金屬間化合物相為主體之層、及以前述富Au相為主體之層。 6·如申請專利範圍第3至5項中任—項所述的半導體 =裝置用元件，”’在前述接合層中，以前述金屬間化“勿相為主體之層係與前述金屬化層或前述陶瓷基體相接。 =申請專利範圍第…項中任一項所述的半導體 “裳置用元件，其中’前述陶兗基體係以 Α1Ν，Υ2〇3及SlC所成群組的β為主成分者，"、等之=供電元件係選自由η，，，，"· ° 以及FeNi Co系合金所成群組者。製造請專·圍第項中任—項所述的半導體前述^電2=其中’由前述”基體的孔穴直役扣掉體的孔得的値亦即C、與前述陶曼基札L R的比率C/R係滿足C/Rg 〇. 15。 9.如申請專利範圍第8項所述件，其中，前述比率C/R係滿足…Ο:，裝置用元 1〇_如申請專利範圍第丨至5項中製造裝置爾-π 貝甲任$所述的半導體用70件，其中，前述供電元件係在與前述陶究基 35 201240014 體相接合的面呈相反側的面接合連結元件，由該連結元件的熱膨服係數減掉前述陶瓷基體的熱膨脹係數所得的熱膨脹係數差D為超過6ppm/K。 11.如申請專利範圍第1〇項所述的半導體製造裝置用兀件，其中’前述連結元件係由Cu及其合金所成之金屬。 36