TW202231144A - 接合體、接合體之製造方法、及發光裝置 - Google Patents

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長尾洋平
染谷武紀
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日商Ａｇｃ股份有限公司
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Abstract

本發明之接合體包含第1基材、第2基材、接合上述第1基材與上述第2基材之無機膜、及形成於上述第2基材之位於接合面相反側之面之半導體層。上述第1基材為SiO 2含量為70 mol%以下之玻璃。上述無機膜包含形成於上述第1基材之接合面之氧化矽膜。

Description

接合體、接合體之製造方法、及發光裝置
本發明係關於一種接合體、接合體之製造方法、及發光裝置。
專利文獻1中揭示了一種接合兩個基板之接合方法。該接合方法包括：對兩個基板彼此之待相互接合之接合面之至少一個面實施親水化；及在親水化之後接合兩個基板。親水化包括：使用氧氣之反應性離子蝕刻；使用氮氣之反應性離子蝕刻；及氮自由基之照射。
專利文獻2中揭示了一種接合兩個基板之接合方法。該接合方法包括：在一對基板之兩面或任一接合面形成金屬氧化物之薄膜；及經由該薄膜使基板之接合面相互接觸而貼合。基板係含SiO 2之玻璃、強化玻璃等。實施例中，使用氧化鋁膜作為薄膜。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2018/084285號 專利文獻2：國際公開第2019/131490號
[發明所欲解決之問題]
本發明人將專利文獻1中所記載之技術、即所謂順序型電漿法應用於玻璃彼此之接合、及玻璃與陶瓷之接合，詳情將於後文中進行說明。順序型電漿法係使玻璃等之接合面改質之技術。
經改質之接合面與水蒸氣或水等接觸，在接合面生成作為親水基之OH基。其後，接合時，OH基彼此產生氫鍵，獲得較高之接合強度。接合後亦可實施退火處理。藉由退火處理，使得氫鍵變為共價鍵，獲得更高之接合強度。
根據本發明人之實驗結果，當對SiO 2含量為100 mol%之石英玻璃之接合面使用順序型電漿法進行改質時，相較於僅利用使用氧氣之反應性離子蝕刻進行改質之情形而言，獲得了更高之接合強度。
另一方面，當對SiO 2含量為70 mol%以下之玻璃之接合面使用順序型電漿法進行改質時，相較於僅利用使用氧氣之反應性離子蝕刻進行改質之情形而言，僅獲得了同等程度之接合強度。
本發明之一形態係提供一種改善SiO 2含量較低之玻璃之接合強度之技術。 [解決問題之技術手段]
本發明之一形態之接合體包含：第1基材、第2基材、接合上述第1基材與上述第2基材之無機膜、及形成於上述第2基材之位於接合面相反側之面之半導體層。上述第1基材為SiO 2含量為70 mol%以下之玻璃。上述無機膜包含形成於上述第1基材之接合面之氧化矽膜。 [發明之效果]
根據本發明之一形態，可改善SiO 2含量較低之玻璃之接合強度。
以下，針對本發明之實施方式，參照圖式進行說明。再者，各圖式中，對於相同或對應之構成附上相同符號，有時省略說明。於說明書中，表示數值範圍之「～」係包含記載於其前後之數值作為下限值及上限值。於說明書中，俯視係指自相對於接合面正交之方向進行觀察。
本發明人將專利文獻1中所記載之技術、即所謂順序型電漿法應用於玻璃彼此之接合、及玻璃與陶瓷之接合，詳情將於後文中進行說明。順序型電漿法例如包括：使用氧氣之反應性離子蝕刻；使用氮氣之反應性離子蝕刻；及氮自由基之照射。
以下，使用氧氣之反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching，RIE)亦記為「氧氣RIE」。又，使用氮氣之反應性離子蝕刻亦記為「氮氣RIE」。再者，順序型電漿法只要包括氮氣RIE、及氮自由基之照射即可，可不包括氧氣RIE。
順序型電漿法使玻璃等之接合面改質。經改質之接合面與水蒸氣或水等接觸，在接合面生成作為親水基之OH基。其後，接合時，OH基彼此產生氫鍵，獲得較高之接合強度。接合後亦可實施退火處理。藉由退火處理，使得氫鍵變為共價鍵，獲得更高之接合強度。
根據本發明人之實驗結果，當對SiO 2含量為100 mol%之石英玻璃之接合面使用順序型電漿法進行改質時，相較於僅使用氧氣RIE進行改質之情形而言，獲得了更高之接合強度。
另一方面，當對SiO 2含量為70 mol%以下之玻璃之接合面使用順序型電漿法進行改質時，相較於僅使用氧氣RIE進行改質之情形而言，僅獲得了同等程度之接合強度。
本發明人進而進行了實驗，發現於相互接合之兩個基材中之至少一者為SiO 2含量較低之玻璃之情形時，只要在該玻璃之接合面提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。
表面改質前之氧化矽膜與石英玻璃同樣地幾乎不含氧與矽以外之雜質。正因如此，只要對氧化矽膜之接合面利用順序型電漿法進行改質，則獲得與對石英玻璃之接合面利用順序型電漿法進行改質時同等程度較高之接合強度。
再者，根據能量分散型X射線分析，接合後之氧化矽膜含有1原子%以上之氮原子。該氮原子之含有率較佳為1.5原子%以上。又，該氮原子之含有率較佳為10原子%以下。
如圖1所示，接合體1包含：第1基材2、第2基材3、及無機膜4。無機膜4接合第1基材2與第2基材3。無機膜4包含氧化矽膜。無機膜4由於不同於包含接著劑之所謂有機膜，其在接合時不會流動，因此可防止發生位置偏移及傾斜。又，無機膜4之膜厚通常小於光之波長，因此即便第1基材2或第2基材3、與無機膜4之間存在折射率差，光在其等之間亦幾乎不會發生反射。
如圖2所示，無機膜4例如包含：第1氧化矽膜5、及第2氧化矽膜6。第1氧化矽膜5在第1基材2與第2基材3接合之前形成於第1基材2之接合面21。另一方面，第2氧化矽膜6在第1基材2與第2基材3接合之前形成於第2基材3之接合面31。
再者，於第2基材3為石英玻璃或石英之情形時，亦可不存在第2氧化矽膜6。於該情形時，只要對石英玻璃等之接合面使用順序型電漿法進行改質，則相較於僅使用氧氣RIE進行改質之情形而言，獲得更高之接合強度。
第1基材2具有和第2基材3對向之接合面21。接合面21為平坦面。於本實施方式中，第1基材2為板狀，但如後所述，亦可為透鏡狀或角柱狀等，其形狀並無特別限定。只要接合面21為平坦面即可。第1基材2例如具有可見光透射性。第1基材2之可見光透射率例如為90%～100%。
第1基材2例如為鈉鈣玻璃、無鹼玻璃、化學強化玻璃、或硼酸鑭系玻璃等。化學強化玻璃用於顯示器之覆蓋玻璃等。硼酸鑭系玻璃用於透鏡或角柱等。
第1基材2係SiO 2含量為70 mol%以下之玻璃。只要在該玻璃之接合面21提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。玻璃之SiO 2含量較佳為66 mol%以下，更佳為60 mol%以下，進而較佳為10 mol%以下。玻璃之SiO 2含量為0 mol%以上。
第1基材2亦可為Al 2O 3與B 2O 3之合計含量為5 mol%以上之玻璃。根據後述之實驗結果，於利用順序型電漿法進行改質之接合面含有較多之Al 2O 3與B 2O 3之情形時，推測無法充分地獲得改質效果。
於玻璃之Al 2O 3與B 2O 3之合計含量為5 mol%以上之情形時，只要在該玻璃之接合面21提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。Al 2O 3與B 2O 3之合計含量較佳為10 mol%以上，更佳為15 mol%以上，特佳為60 mol%以上。為了實現玻璃結構之穩定化，Al 2O 3與B 2O 3之合計含量較佳為70 mol%以下。
第1基材2之楊氏模數E1例如為40 GPa～200 GPa，較佳為40 GPa～150 GPa。只要E1為150 GPa以下，則接合時，第1基材2之接合面21容易隨著第2基材3之接合面31之微小之凹凸發生變形，可抑制產生微小之空隙。E1較佳為120 GPa以下。
第1基材2之最大厚度t1例如為0.05 mm～5 mm，較佳為0.05 mm～2.5 mm。t1係在相對於接合面21垂直之方向上進行測量。只要t1為2.5 mm以下，則接合時，第1基材2之接合面21容易隨著第2基材3之接合面31之微小之凹凸發生變形，可抑制產生微小之空隙。t1較佳為2 mm以下。
第1基材2之楊氏模數E1與最大厚度t1之乘積(E1×t1)例如為35 GPa・mm～200 GPa・mm，較佳為35 GPa・mm～180 GPa・mm，更佳為35 GPa・mm～150 GPa・mm。只要E1×t1為150 GPa・mm以下，則接合時，第1基材2之接合面21容易隨著第2基材3之接合面31之微小之凹凸發生變形，可抑制產生微小之空隙。
第1基材2之接合面21之表面粗糙度Ra例如為0.01 nm～1 nm。只要接合面21之表面粗糙度Ra為1 nm以下，則接合面21之平坦度較高，可抑制產生微小之空隙。接合面21之表面粗糙度Ra較佳為0.5 nm以下。Ra係日本工業標準JIS B0601：1994中所記載之「算術平均粗糙度」。
第1基材2於50℃～200℃下之平均線膨脹係數α1例如為0.1 ppm/℃～20 ppm/℃，較佳為0.5 ppm/℃～10 ppm/℃。平均線膨脹係數係依據日本工業標準JIS R 3102：1995來進行測定。
第2基材3具有和第1基材2對向之接合面31。接合面31為平坦面。於本實施方式中，第2基材3為板狀，但其形狀並無特別限定。只要接合面31為平坦面即可。第2基材3例如具有可見光透射性。第2基材3之可見光透射率例如為90%～100%。
第2基材3之構成與第1基材2相同。第2基材3例如為鈉鈣玻璃、無鹼玻璃、化學強化玻璃、或硼酸鑭系玻璃等。化學強化玻璃用於顯示器之覆蓋玻璃等。硼酸鑭系玻璃用於透鏡或稜鏡等。
第2基材3例如係SiO 2含量為70 mol%以下之玻璃。只要於該玻璃之接合面31提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。玻璃之SiO 2含量較佳為66 mol%以下，更佳為60 mol%以下，進而較佳為10 mol%以下。玻璃之SiO 2含量為0 mol%以上。
第2基材3亦可為Al 2O 3與B 2O 3之合計含量為5 mol%以上之玻璃。只要於該玻璃之接合面31提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。Al 2O 3與B 2O 3之合計含量較佳為10 mol%以上，更佳為15 mol%以上，特佳為60 mol%以上。為了實現玻璃結構之穩定化，Al 2O 3與B 2O 3之合計含量較佳為70 mol%以下。
第2基材3不同於第1基材2，且不限定於玻璃。第2基材3還可為SiO 2含量為70 mol%以下之無機單晶體、或無機多晶體，例如可為藍寶石(氧化鋁)或氮化鋁。只要在其等之接合面31提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。
藍寶石基板或氮化鋁基板之詳情將於後文中進行說明，如圖6及圖7所示，藍寶石基板或氮化鋁基板例如用作發光元件7之基板。發光元件7具有：第2基材3、及形成於第2基材3之位於接合面31相反側之非接合面32之半導體層8。發光元件7亦可進而具有電極。再者，藍寶石基板或氮化鋁基板亦可用作發光元件以外之半導體元件、例如受光元件等之基板。
第2基材3還可為樹脂。樹脂例如為PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、其他聚酯材料、PI(聚醯亞胺)、COP(環烯烴聚合物)、或PC(聚碳酸酯)等。只要在該等樹脂之接合面31提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。
第2基材3之楊氏模數E2例如為40 GPa～500 GPa，較佳為40 GPa～150 GPa。只要E2為150 GPa以下，則接合時，第2基材3之接合面31容易隨著第1基材2之接合面21之微小之凹凸發生變形，可抑制產生微小之空隙。E2較佳為120 GPa以下。
第2基材3之最大厚度t2例如為0.05 mm～5 mm，較佳為0.05 mm～2 mm。t2係在相對於接合面31垂直之方向上進行測量。只要t2為2 mm以下，則接合時，第2基材3之接合面31容易隨著第1基材2之接合面21之微小之凹凸發生變形，可抑制產生微小之空隙。t2較佳為1 mm以下。
第2基材3之楊氏模數E2與最大厚度t2之乘積(E2×t2)例如為35 GPa・mm～200 GPa・mm。只要E2×t2為200 GPa・mm以下，則接合時，第2基材3之接合面31容易隨著第1基材2之接合面21之微小之凹凸發生變形，可抑制產生微小之空隙。E2×t2較佳為150 GPa・mm以下，更佳為120 GPa・mm以下。
第1基材2之E1×t1、與第2基材3之E2×t2之和(E1×t1＋E2×t2)例如為70 GPa・mm～300 GPa・mm。只要E1×t1＋E2×t2為300 GPa・mm以下，則接合時，第1基材2之接合面21與第2基材3之接合面31容易隨著彼此之微小之凹凸發生變形，可抑制產生微小之空隙。E1×t1＋E2×t2較佳為270 GPa・mm以下。
第2基材3之接合面31之表面粗糙度Ra例如為0.01 nm～1 nm。只要接合面31之表面粗糙度Ra為1 nm以下，則接合面31之平坦度較高，可抑制產生微小之空隙。接合面31之表面粗糙度Ra較佳為0.5 nm以下。
第2基材3於50℃～200℃下之平均線膨脹係數α2例如為0.1 ppm/℃～20 ppm/℃，較佳為0.5 ppm/℃～10 ppm/℃。第1基材2與第2基材3於50℃～200℃下之平均線膨脹係數之差(｜α1－α2｜)例如為0.0 ppm/℃～4.0 ppm/℃。只要｜α1－α2｜為4.0 ppm/℃以下，則在後述之退火(步驟S7)過程中可降低所產生之熱應力，可抑制於接合面處之剝離、或接合體1之破裂。
第1氧化矽膜5形成於第1基材2之接合面21。第1氧化矽膜5例如為SiO 2膜。第1氧化矽膜5並不限定於化學計量組成者。即，第1氧化矽膜5並不限定於矽與氧之莫耳比為1：2者。
第1氧化矽膜5之成膜方法例如為濺鍍法。濺鍍法亦可為反應性濺鍍法。反應性濺鍍法係使用金屬靶、及稀有氣體等惰性氣體與反應性氣體(例如氧氣)之混合氣體，於對象基板上形成金屬氧化物。濺鍍法亦可使用金屬氧化物靶。
再者，第1氧化矽膜5之成膜方法並不限定於濺鍍法，亦可為電漿化學氣相沈積(CVD，Chemical Vapor Deposition)法、蒸鍍法、或原子層沈積(ALD，Atomic Layer Deposition)法等。
第1氧化矽膜5之膜厚例如為1 nm～100 nm。只要第1氧化矽膜5之膜厚為1 nm以上，則可獲得順序型電漿法之改質效果。另一方面，只要第1氧化矽膜5之膜厚為100 nm以下，則可抑制表面粗糙度Ra變差。
第1氧化矽膜5之膜厚較佳為75 nm以下，更佳為50 nm以下，進而較佳為30 nm以下，進而更佳為20 nm以下，特佳為10 nm以下，進而特佳為5 nm以下。
第1氧化矽膜5之接合面51之表面粗糙度Ra例如為0.01 nm～1 nm。只要接合面51之表面粗糙度Ra為1 nm以下，則接合面51之平坦度較高，可抑制產生微小之空隙。接合面51之表面粗糙度Ra較佳為0.5 nm以下。
第2氧化矽膜6形成於第2基材3之接合面31。第2氧化矽膜6例如為SiO 2膜。第2氧化矽膜6並不限定於化學計量組成者。即，第2氧化矽膜6並不限定於矽與氧之莫耳比為1：2者。第2氧化矽膜6之成膜方法與第1氧化矽膜5之成膜方法相同。
第2氧化矽膜6之膜厚例如為1 nm～100 nm。只要第2氧化矽膜6之膜厚為1 nm以上，則可獲得順序型電漿法之改質效果。另一方面，只要第2氧化矽膜6之膜厚為100 nm以下，則可抑制表面粗糙度Ra變差。
第2氧化矽膜6之膜厚較佳為75 nm以下，更佳為50 nm以下，進而較佳為30 nm以下，進而更佳為20 nm，特佳為10 nm以下，進而特佳為5 nm以下。
第1氧化矽膜5與第2氧化矽膜6之合計膜厚為1 nm～200 nm。
第2氧化矽膜6之接合面61之表面粗糙度Ra例如為0.01 nm～1 nm。只要接合面61之表面粗糙度Ra為1 nm以下，則接合面61之平坦度較高，可抑制產生微小之空隙。接合面61之表面粗糙度Ra較佳為0.5 nm以下。
再者，如上所述，於第2基材3為石英玻璃或石英之情形時，亦可不存在第2氧化矽膜6。於該情形時，只要對石英玻璃等之接合面使用順序型電漿法來進行改質，則相較於僅使用氧氣RIE進行改質之情形而言，可獲得更高之接合強度。
繼而，參照圖3，對接合體1之製造方法進行說明。接合體1之製造方法例如包括：氧化矽膜之成膜(步驟S1)；氧氣RIE(步驟S2)；氮氣RIE(步驟S3)；氮自由基之照射(步驟S4)；水分子之供給(步驟S5)；接合(步驟S6)；及退火(步驟S7)。
再者，接合體1之製造方法只要包括步驟S1、S3～S6即可，可不包括其他之步驟S2及S7。又，第1氧化矽膜5之改質(步驟S2～S5)、與第2氧化矽膜6之改質(步驟S2～S5)可同時實施，亦可依次實施。
步驟S1包括於第1基材2之接合面21成膜第1氧化矽膜5。又，步驟S1包括於第2基材3之接合面31成膜第2氧化矽膜6。再者，第1氧化矽膜5與第2氧化矽膜6可同時成膜，亦可依次成膜。如上所述，成膜方法為濺鍍法等。
步驟S2包括對第1氧化矽膜5之接合面51實施氧氣RIE。又，步驟S2包括對第2氧化矽膜6之接合面61實施氧氣RIE。氧氣RIE例如包括：將基材保持於處理容器內之載置台上；排出處理容器內之殘留氣體；向處理容器內導入氧氣；及對保持於載置台上之基材施加高頻偏壓。高頻偏壓之頻率例如為13.56 MHz。藉由施加高頻偏壓，而於氧化矽膜之接合面之附近產生鞘層區域。鞘層區域係氧離子反覆碰撞於氧化矽膜之接合面之區域。藉由氧離子之碰撞，氧化矽膜之接合面被蝕刻。亦可向處理容器內導入氧氣與稀有氣體之混合氣體。
步驟S3包括對第1氧化矽膜5之接合面51實施氮氣RIE。又，步驟S3包括對第2氧化矽膜6之接合面61實施氮氣RIE。氮氣RIE例如包括：將基材保持於處理容器內之載置台上；排出處理容器內之殘留氣體；向處理容器內導入氮氣；及對保持於載置台上之基材施加高頻偏壓。高頻偏壓之頻率例如為13.56 MHz。藉由施加高頻偏壓，而於氧化矽膜之接合面之附近產生鞘層區域。鞘層區域係氮離子反覆碰撞於氧化矽膜之接合面之區域。藉由氮離子之碰撞，氧化矽膜之接合面被蝕刻。亦可向處理容器內導入氮氣與稀有氣體之混合氣體。
步驟S4包括對第1氧化矽膜5之接合面51照射氮自由基。又，步驟S4包括對第2氧化矽膜6之接合面61照射氮自由基。氮自由基之照射例如包括：將基材保持於處理容器內之載置台上；排出處理容器內之殘留氣體；向處理容器內導入氮氣；及藉由微波等使氮氣電漿化。微波之頻率例如為2.45 GHz。電漿並不限定於微波電漿，亦可為電容耦合電漿、或感應耦合電漿等。電漿只要生成氮自由基即可。藉由氮自由基之照射，生成附著OH基之部位。再者，附著OH基之部位亦可藉由氧氣RIE、及氮氣RIE形成。
步驟S5包括向第1氧化矽膜5之接合面51供給水分子。又，步驟S5包括向第2氧化矽膜6之接合面61供給水分子。水分子之供給例如包括：自處理容器取出基材；及使所取出之基材暴露於大氣中。藉由大氣中之水分子，於氧化矽膜之接合面形成OH基。再者，水分子之供給亦可於處理容器之內部實施。例如，可藉由向處理容器內導入水蒸氣而供給水分子。水分子可為氣體，亦可為液體。
步驟S6包括接合第1基材2與第2基材3而獲得接合體1。第1基材2與第2基材3之接合可於大氣壓下進行，亦可於減壓氣氛下進行。為了抑制生成空隙，較佳為於減壓氣氛下實施。由於在第1氧化矽膜5之接合面51與第2氧化矽膜6之接合面61預先形成了OH基，因此OH基彼此產生氫鍵，可獲得較高之接合強度。步驟S6亦可包括以使第1基材2與第2基材3壓抵在一起之方式進行加壓。
步驟S7包括對接合體1進行加熱、退火。氫鍵變為共價鍵，可獲得更高之接合強度。接合體1之加熱溫度例如為120℃～200℃。又，接合體1之加熱時間例如為10分鐘～7小時。退火不僅提高接合強度，還增大接合面彼此之接觸面積，能夠減少空隙。
接合體1之接合強度係利用圖9所示之裂縫張口法來進行測定。圖9中省略無機膜4之圖示。裂縫張口法中，自外側向相互接合之第1基材2與第2基材3之接合界面，插入如剃刀之刀刃之類之刀片BL，測定剝離長度L。剝離長度L越短，則接合強度越高。於接合強度足夠高之情形時，插入刀片BL會破壞第1基材2或第2基材3。
當根據剝離長度L算出接合強度γ時，使用下述式(1)之關係式。
[數1]
Figure 02_image011
上述式(1)中，E1、E2、t1及t2如上所述，t0為刀片BL之厚度。接合強度γ之單位為J/m 2。
繼而，參照圖4，對第1變化例之接合體1進行說明。本變化例之接合體1中，在第1基材2與第2基材3之接合界面(更詳細而言為第1氧化矽膜5與第2氧化矽膜6之接合界面)之外緣具有楔狀之槽N。槽N形成於接合界面之整個外緣，亦可僅形成於接合界面之外緣之一部分。
當具有槽N時，在接合(步驟S6)後且退火(步驟S7)前，向槽N插入剃刀之刀刃等刀片，可將第1基材2與第2基材3剝離，可重新貼合第1基材2與第2基材3。為了抑制基材被破壞，重新貼合係在退火之前進行。
俯視下，第1基材2與第2基材3具有同等程度之大小，具有彼此重合之輪廓。於該情形時，槽N形成於第1基材2之倒角面23、與第2基材3之倒角面33之間。圖4中，倒角面23、33係R倒角面，亦可為C倒角面。再者，倒角面亦可僅形成於第1基材2與第2基材3中之一者。只要形成槽N即可。
槽N之深度NC係於俯視下，在與第1基材2等之外緣正交之方向上進行測定。深度NC例如為0.05 mm～0.5 mm，較佳為0.1 mm～0.3 mm。只要深度NC為0.05 mm以上，則容易插入刀片。又，只要深度NC為0.5 mm以下，則可抑制生成以槽N為起點之裂縫。
繼而，參照圖5，對第2變化例之接合體1進行說明。本變化例之接合體1與上述第1變化例同樣地，具有楔狀之槽N。本變化例之接合體1不同於上述第1變化例，於俯視下第1基材2小於第2基材3，第1基材2之輪廓位於第2基材3之輪廓之內側。
槽N之深度NC之基準點(NC＝0之點)係第1基材2之外緣。深度NC例如為0.05 mm～0.5 mm，較佳為0.1 mm～0.3 mm。只要深度NC為0.05 mm以上，則容易插入刀片。又，只要深度NC為0.5 mm以下，則可抑制生成以槽N為起點之裂縫。
再者，本變化例中，於俯視下第1基材2小於第2基材3，第1基材2之輪廓位於第2基材3之輪廓之內側，但於俯視下第2基材3小於第1基材2，第2基材3之輪廓可位於第1基材2之輪廓之內側。於後者之情形時，槽N之深度NC之基準點(NC＝0之點)係第2基材3之外緣。
繼而，參照圖6，對第3變化例之接合體1進行說明。本變化例之接合體1中，第1基材2為透鏡。第1基材2例如為第1基材2之位於接合面相反側之面呈凸狀之球面透鏡。後述之發光元件7所發出之光經由透鏡被提取至外部。
為了降低全反射，透鏡之光出射之面為曲面。透鏡例如為平凸透鏡。透鏡可為球面透鏡，亦可為非球面透鏡，基於光提取效率之觀點而言，較佳為球面透鏡。
藉由將透鏡安裝於發光元件7，使得光提取效率提高2倍～3倍。再者，透鏡之用途並無特別限定。透鏡根據用途亦可為平凹透鏡。
發光元件7係在第1基材2與第2基材3接合之前形成。發光元件7之基板係第2基材3。作為第2基材3，可使用藍寶石基板(氧化鋁基板)或氮化鋁基板。發光元件7例如為紫外線發光元件。紫外線可為UVC(波長200 nm～280 nm)、UVB(波長280 nm～315 nm)、及UVA(波長315 nm～400 nm)中之任一種。再者，發光元件7亦可為可見光發光元件、或紅外線發光元件。
由於可使無機膜4之厚度薄於發光元件7所放射之光之波長長度，因此可抑制於第2基材3與無機膜4之界面處所產生之全反射，光高效率地自第2基材3通過無機膜4向第1基材2透射。因此，只要使用無機膜4接合第1基材2與第2基材3，則發光元件7所放射之光通過無機膜4、第1基材2被提取至發光元件7之外部，可大幅地提高發光元件7之光提取效率。
另一方面，於使用包含樹脂接著劑之有機膜來接合第1基材2與第2基材3之情形時，由於有機膜之厚度會厚於自發光元件7所放射之光之波長長度，因此無法抑制於第2基材3與有機膜之界面處之全反射，導致光提取效率變低。因此，藉由使用無機膜4來接合第1基材2與第2基材3，相較於使用有機膜之情形而言，可提高光提取效率，可大幅地提高發光元件7之光輸出。
繼而，參照圖7，對第4變化例之接合體1進行說明。上述第3變化例中，俯視下，第1基材2與第2基材3具有同等程度之大小，具有彼此重合之輪廓。與之相對，本變化例中，俯視下，第1基材2大於第2基材3而伸出至第2基材3之外側。
可抓持第1基材2之伸出部分來剝離第1基材2與第2基材3，可重新貼合第1基材2與第2基材3。為了抑制基材被破壞，重新貼合係在退火之前進行。只要俯視下，第1基材2之外緣之30%以上之部分伸出至第2基材3之外側即可。
圖8中示出了作為第1基材2之透鏡之接合前之狀態之一例。作為第1基材2之透鏡亦記為透鏡2。透鏡2與第2基材3接合之前，透鏡2之和第2基材3對向之接合面21亦可為凸曲面。凸曲面係中央較周緣更加突出之圓頂狀曲面。接合面21之最大高低差ΔH例如為5 nm～400 nm。ΔH例如使用白光干涉儀進行測定，並在除去接合面21之距離外緣400 μm以內之區域進行測定。
只要ΔH為5 nm以上，則應力可集中於接合面21之中心，憑較小之負載便可進行接合，可防止發光元件7之破損。另一方面，只要ΔH為400 nm以下，則在透鏡2與第2基材3接合之後，接合界面之密接性良好。ΔH較佳為10 nm～300 nm，更佳為15 nm～250 nm。
如圖10所示，透鏡2與第2基材3接合之前，透鏡2之接合面21之一部分亦可為凸曲面。接合面21中，只要接合後於俯視下與第2基材3重合之區域21a為凸曲面即可。未與第2基材3重合之區域亦可為平面。區域21a之最大高低差ΔHA例如為5 nm～200 nm。ΔHA例如使用白光干涉儀進行測定。
只要ΔHA為5 nm以上，則應力可集中於接合面21之中心，憑較小之負載便可進行接合，可防止發光元件7之破損。另一方面，只要ΔHA為200 nm以下，則透鏡2與第2基材3接合之後，接合界面之密接性良好。ΔHA較佳為10 nm～150 nm，更佳為15 nm～100 nm。
再者，如圖8所示，於整個接合面21為凸曲面之情形時，接合面21之一部分之區域21a之最大高低差ΔHA亦較佳為5 nm～200 nm。由於區域21a為接合面21之一部分，因此區域21a之最大高低差ΔHA小於接合面21之最大高低差ΔH。
如圖11～圖13所示，發光裝置100具備：接合體1、及收容接合體1之容器101。接合體1具有透鏡2、及發光元件7。亦可使用稜鏡等來代替透鏡2，只要接合體1具有光學構件及發光元件7即可。發光元件7例如為紫外線發光元件。發光元件7具有第2基材3、及半導體層8。第2基材3例如為藍寶石基板或氮化鋁基板。半導體層8形成於第2基材3之與透鏡2接合之接合面相反側之非接合面。
如圖11所示，容器101例如具有基板102、及外罩103。於基板102之表面102a形成有收容接合體1之凹部104。於凹部104之內底面固定發光元件7。發光元件7係利用晶片接合等公知之方法來固定。在發光元件7與透鏡2接合之後，再將發光元件7固定於基板102，該順序亦可相反，可在發光元件7固定於基板102之後，再將發光元件7與透鏡2接合。
接合體1係以使透鏡2朝向外罩103之方式固定。外罩103係由使自發光元件7出射之光透射之材料所形成。自發光元件7出射之光依次透射透鏡2與外罩103。外罩103為平板狀，接著於基板102之表面102a。
外罩103係由使自發光元件7出射之光透射之材料所形成。作為該材料，例如可例舉：石英、或無機玻璃。外罩103與基板102藉由金屬焊料、無機接著劑、或有機接著劑接著。藉由接著而防止來自外界之水分等滲入，可抑制發光元件7之性能劣化。
如圖11所示，外罩103為平板狀，但亦可如圖12所示，外罩103為箱形，如圖13所示，外罩103還可為圓頂狀。於外罩103為箱形、或圓頂狀之情形時，可將自透鏡2放射狀地出射之光高效率地提取至外部。於圓頂狀之情形時，光提取效率尤佳。又，於外罩103為箱形、或圓頂狀之情形時，由於在基板102之表面102a未形成凹部104，因此可縮減基板102之成本。 實施例
以下，對實驗資料進行說明。首先，將實驗中所使用之4種玻璃A～D之組成示於表1。
[表1]
組成[mol%] 玻璃A 玻璃B 玻璃C 玻璃D
典型元素 SiO 2 65.11 64.27 66.82 5.83
B 2O 3 7.50    6.18 66.59
Al 2O 3 10.87 7.98 7.73   
鹼金屬 Na 2O    12.48      
K 2O    3.99      
鹼土類金屬 MgO 4.86 10.48 3.56   
CaO 4.65 0.10 3.83   
SrO 5.04 0.10 4.85   
BaO 0.00 0.10 7.03   
過渡金屬 Fe 2O 3 0.29         
ZrO 2    0.50      
稀土類 La 2O 3          19.29
Y 2O 3          8.29
非金屬系 SO 3 0.29         
F 0.48         
Cl 0.92         
玻璃A為無鹼玻璃。玻璃B為含鹼金屬氧化物之玻璃。玻璃C為無鹼玻璃。玻璃D為硼酸鑭系玻璃。玻璃A～D之SiO 2含量均為70 mol%以下。
下述例1～例15中，使用表1中所記載之玻璃A～D，實施玻璃彼此之接合、或玻璃與陶瓷之接合。將接合條件及評價結果示於表2～表4。下述例1～例7及例13～例14為實施例，下述例8～例12及例15為比較例。例16中，實施石英玻璃(SiO 2含量：100 mol%)與陶瓷之接合。將接合條件及評價結果示於表4。例16為參考例。
[表2]
   例1 例2 例3 例4 例5 例6
第1基板 材質 玻璃A 玻璃A 玻璃B 玻璃C 玻璃C 玻璃C
俯視形狀 圓形 圓形 圓形 圓形 圓形 圓形
直徑或一邊之長度[mm] 100 100 100 100 100 100
楊氏模數E1[GPa] 77 77 73 75 75 75
板厚t1[mm] 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
E1×t1[GPa・mm] 38.5 38.5 36.5 37.5 37.5 37.5
α1[ppm/℃] 3.7 3.7 8.2 4.8 4.8 4.8
表面粗糙度Ra[nm] 0.15 0.15 0.26 0.17 0.17 0.17
第1接合膜 材質 Si0 2 Si0 2 Si0 2 Si0 2 Si0 2 Si0 2
膜厚[nm] 5 5 5 5 5 5
表面粗糙度Ra[nm] 0.17 0.17 0.29 0.18 0.18 0.18
第2基板 材質 玻璃A 玻璃A 玻璃B 玻璃C 玻璃C 藍寶石
俯視形狀 圓形 圓形 圓形 圓形 圓形 圓形
直徑或一邊之長度[mm] 100 100 100 100 100 50
楊氏模數E2[GPa] 77 77 73 75 75 470
板厚t2[mm] 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.3
E2×t2[GPa・mm] 38.5 38.5 36.5 37.5 37.5 141
α2[ppm/℃] 3.7 3.7 8.2 4.8 4.8 6.9
表面粗糙度Ra[nm] 0.15 0.15 0.26 0.17 0.17 0.09
第2接合膜 材質 SiO 2 SiO 2 SiO 2 SiO 2 SiO 2 SiO 2
膜厚[nm] 5 5 5 5 5 5
表面粗糙度Ra[nm] 0.17 0.17 0.29 0.18 0.18 0.19
E1×t1＋E2×t2[GPa・mm] 77 77 73 75 75 178.5
|α1－α2|[ppm/℃] 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.1
有無缺口 有 無 有 有 有 有
退火前之剝離 可剝離 無法剝離 可剝離 可剝離 可剝離 可剝離
退火時之剝離 無 無 無 無 無 無
接合強度[J/m 2] 破裂 破裂 破裂 破裂 破裂 破裂
SiO 2膜之N濃度[at%] 1.8 1.7 1.7 1.9 2.0 2.0
[表3]
   例7 例8 例9 例10 例11 例12
第1基板 材質 玻璃D 玻璃A 玻璃B 玻璃A 玻璃C 玻璃D
俯視形狀 正方形 圓形 圓形 圓形 圓形 正方形
直徑或一邊之長度[mm] 50 100 100 100 100 50
楊氏模數E1[GPa] 111 77 73 77 75 111
板厚t1[mm] 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5 1.0
E1×t1[GPa・mm] 111 38.5 36.5 38.5 37.5 111
α1[ppm/℃] 7.4 3.7 8.2 3.7 4.8 5.8
表面粗糙度Ra[nm] 0.47 0.15 0.26 0.15 0.17 0.47
第1接合膜 材質 SiO 2 - - Al 2O 3 - -
膜厚[nm] 5 - - 5 - -
表面粗糙度Ra[nm] 0.23 - - 0.17 - -
第2基板 材質 藍寶石 玻璃A 玻璃B 玻璃A 藍寶石 藍寶石
俯視形狀 圓形 圓形 圓形 圓形 圓形 圓形
直徑或一邊之長度[mm] 50 100 100 100 50 50
楊氏模數E2[GPa] 470 77 73 77 470 470
板厚t2[mm] 0.3 0.5 0.5 0.5 0.3 0.3
E2×t2[GPa・mm] 141 38.5 36.5 38.5 141 141
α2[ppm/℃] 6.9 3.7 8.2 3.7 6.9 6.9
表面粗糙度Ra[nm] 0.09 0.15 0.26 0.15 0.09 0.09
第2接合膜 材質 SiO 2 - - Al 2O 3 - -
膜厚[nm] 5 - - 5 - -
表面粗糙度Ra[nm] 0.19 - - 0.17 - -
E1×t1＋E2×t2 [GPa・mm] 252 77 73 77 178.5 252
|α1－α2|[ppm/℃] 0.5 0.0 0.0 0.0 2.1 1.1
有無缺口 - 有 有 有 有 -
退火前之剝離 可剝離 可剝離 可剝離 可剝離 可剝離 可剝離
退火時之剝離 無 無 無 無 無 無
接合強度[J/m 2] 1.2 0.9 0.7 0.4 0.7 0.8
SiO 2膜之N濃度[at%] 1.7               
[表4]
   例13 例14 例15 例16
第1基板 材質 玻璃A 玻璃D 玻璃D 石英玻璃
俯視形狀 圓形 圓形 圓形 圓形
直徑或一邊之長度[mm] 100 3 3 50
楊氏模數E1[GPa] 77 111 111 74
板厚t1[mm] 0.5 1.5 1.5 0.5
E1×t1[GPa・mm] 38.5 167 167 37
α1[ppm/℃] 3.7 5.8 5.8 0.5
表面粗糙度Ra[nm] 0.15 0.4 0.4 0.15
第1接合膜 材質 SiO 2 SiO 2 - -
膜厚[nm] 5 5 - -
表面粗糙度Ra[nm] 0.17 0.17 - -
第2基板 材質 玻璃A 藍寶石(LED) 藍寶石(LED) 藍寶石
俯視形狀 圓形 正方形 正方形 圓形
直徑或一邊之長度[mm] 100 1 1 50
楊氏模數E2[GPa] 77 470 470 470
板厚t2[mm] 0.5 0.4 0.4 0.3
E2×t2[GPa・mm] 38.5 188 188 141
α2[ppm/℃] 3.7 6.9 6.9 6.9
表面粗糙度Ra[nm] 0.15 0.80 0.80 0.09
第2接合膜 材質 SiO 2 SiO 2 - SiO 2
膜厚[nm] 5 5 - 5
表面粗糙度Ra[nm] 0.17 0.17 - 0.17
E1×t1＋E2×t2 [GPa・mm] 77 355 355 178
|α1－α2|[ppm/℃] 0.0 1.1 1.1 6.4
有無缺口 有 - - -
退火前之剝離 可剝離 可剝離 可剝離 -
退火時之剝離 無 無 無 有
接合強度[J/m 2] 1.0       -
第2接合強度[kgw]    2以上 0.5 -
SiO 2膜之N濃度[at%] 未檢測出 1.7    -
∆H[nm]    20 20 -
表2～表4中，第1接合膜係在第1基材與第2基材接合之前形成於第1基材之接合面之無機膜。同樣地，第2接合膜係在第1基材與第2基材接合之前形成於第2基材之接合面之無機膜。以下，對例1～例15之接合條件及評價結果詳細地進行說明。
例1中，作為第1基材及第2基材，準備了包含玻璃A之玻璃基板。於各玻璃基板之接合面利用反應性濺鍍法成膜SiO 2膜。使用金屬矽作為反應性濺鍍法之靶。對各SiO 2膜之接合面利用順序型電漿法進行改質。具體而言，在依次實施氧氣RIE、氮氣RIE、及氮自由基之照射之後，使其暴露於大氣中而附著OH基。氧氣RIE之處理時間為180秒，氮氣RIE之處理時間為180秒，氮自由基之照射時間為15秒。其後，隔著經改質之兩個SiO 2膜，接合兩個玻璃基板。於接合界面之外緣形成了楔狀之槽。該槽形成於倒角面彼此之間。槽之深度為0.28 mm。在向槽插入剃刀之刀刃後，成功將兩個玻璃基板剝離。其後，將剝離後之兩個玻璃基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度。其結果為，玻璃基板發生破裂，接合強度足夠高。例1中，藉由能量分散型X射線分析測定彼此接合之兩個SiO 2膜之氮濃度，結果SiO 2膜之氮濃度為1.8原子%。
接合後之SiO 2膜中之氮濃度係藉由使用掃描穿透式電子顯微鏡，進行能量分散型X射線分析而測定。以相對於接合界面垂直之面對接合體進行切割，使截面露出，利用合適之方法進行研磨，從而使接合體薄片化。對於薄片化後之接合體，使用掃描穿透式電子顯微鏡，藉由能量分散型X射線分析對接合界面之含有SiО 2膜之長方形區域進行元素映射。將映射後之資料在相對於接合界面平行之方向上進行累計，藉此在相對於接合界面垂直之方向上獲得氮濃度之一維曲線。作為觀察條件之一例，可例舉：加速電壓200 kV、視野倍率60萬倍、視野解析度192像素×256像素，但並不限定於該條件。於本說明書中，SiО 2膜之氮濃度係指SiО 2膜之氮濃度曲線之峰值。
例2中，作為第1基材及第2基材，準備了無倒角面之玻璃基板，除此以外，於與例1相同之接合條件下接合兩個玻璃基板。於接合界面之外緣未形成楔狀之槽，且無法剝離兩個玻璃基板。其後，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度。其結果為，玻璃基板發生破裂，接合強度足夠高。例2中，藉由能量分散型X射線分析測定相互接合之兩個SiO 2膜之氮濃度，結果SiO 2膜之氮濃度為1.7原子%。
例3中，作為第1基材及第2基材，準備了包含玻璃B之玻璃基板，除此以外，於與例1相同之接合條件下接合兩個玻璃基板。於接合界面之外緣形成了楔狀之槽。該槽形成於倒角面彼此之間。槽之深度為0.28 mm。在向槽插入剃刀之刀刃後，成功將兩個玻璃基板剝離。其後，將剝離後之兩個玻璃基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度。其結果為，玻璃基板發生破裂，接合強度足夠高。例3中，藉由能量分散型X射線分析測定相互接合之兩個SiO 2膜之氮濃度，結果SiO 2膜之氮濃度為1.7原子%。
例4中，作為第1基材及第2基材，準備了包含玻璃C之玻璃基板，除此以外，於與例1相同之接合條件下接合兩個玻璃基板。於接合界面之外緣形成了楔狀之槽。該槽形成於倒角面彼此之間。槽之深度為280 μm。在向槽插入剃刀之刀刃後，成功將兩個玻璃基板剝離。其後，將剝離後之兩個玻璃基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度。其結果為，玻璃基板發生破裂，接合強度足夠高。例4中，藉由能量分散型X射線分析測定相互接合之兩個SiO 2膜之氮濃度，結果SiO 2膜之氮濃度為1.9原子%。
例5中，利用靶為氧化矽之濺鍍法而非靶為金屬矽之反應性濺鍍法來成膜SiO 2膜，除此以外，於與例4相同之接合條件下，接合兩個玻璃基板。於接合界面之外緣形成了楔狀之槽。該槽形成於倒角面彼此之間。槽之深度為0.28 mm。在向槽插入剃刀之刀刃後，成功將兩個玻璃基板剝離。其後，將剝離後之兩個玻璃基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度。其結果為，玻璃基板發生破裂，接合強度足夠高。例5中，藉由能量分散型X射線分析測定相互接合之兩個SiO 2膜之氮濃度，結果SiO 2膜之氮濃度為2.0原子%。
例6中，作為第2基材，準備了藍寶石基板，除此以外，於與例5相同之接合條件下接合玻璃基板與藍寶石基板。於接合界面之外緣形成了楔狀之槽。該槽形成於倒角面彼此之間。槽之深度為0.28 mm。在向槽插入剃刀之刀刃後，成功將玻璃基板與藍寶石基板剝離。其後，再次接合剝離後之玻璃基板與藍寶石基板，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度。其結果為，玻璃基板發生破裂，接合強度足夠高。例6中，藉由能量分散型X射線分析測定相互接合之兩個SiO 2膜之氮濃度，結果SiO 2膜之氮濃度為2.0原子%。
例7中，作為第1基材，準備了包含玻璃D之玻璃基板，作為第2基材，準備了藍寶石基板，除此以外，於與例4相同之接合條件下接合玻璃基板與藍寶石基板。俯視下，玻璃基板大於藍寶石基板，伸出至藍寶石基板之外側。抓持該伸出之部分，成功將玻璃基板與藍寶石基板剝離。其後，將剝離後之玻璃基板與藍寶石基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度，結果為1.2 J/m 2。例7中，藉由能量分散型X射線分析測定相互接合之兩個SiO 2膜之氮濃度，結果SiO 2膜之氮濃度為1.7原子%。
例8中，在未於各玻璃基板之接合面成膜SiO 2膜之情況下，對各玻璃基板之接合面利用順序型電漿法進行改質，除此以外，於與例1相同之接合條件下接合兩個玻璃基板。於接合界面之外緣形成了楔狀之槽。該槽形成於倒角面彼此之間。槽之深度為0.28 mm。在向槽插入剃刀之刀刃後，成功將兩個玻璃基板剝離。其後，將剝離後之兩個玻璃基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度，結果為0.9 J/m 2。
再者，在未於各玻璃基板之接合面成膜SiO 2膜之情況下，對各玻璃基板之接合面僅藉由氧氣RIE進行改質，除此以外，於與例1相同之接合條件下接合兩個玻璃基板，於該情形時，退火後之接合強度亦為0.9 J/m 2。因此，於例8之情形、即，於對SiO 2含量較低之玻璃之接合面利用順序型電漿法進行了改質之情形時，僅獲得了與僅利用氧氣RIE進行了改質之情形同等程度之接合強度。
對例1之評價結果、與例8之評價結果進行比較，可知於相互接合之兩個基材中之至少一個為SiO 2含量較低之玻璃之情形時，只要在該玻璃之接合面提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。
例9中，在未於各玻璃基板之接合面成膜SiO 2膜之情況下，對各玻璃基板之接合面利用順序型電漿法進行改質，除此以外，於與例3相同之接合條件下接合兩個玻璃基板。於接合界面之外緣形成了楔狀之槽。該槽形成於倒角面彼此之間。槽之深度為0.28 mm。在向槽插入剃刀之刀刃後，成功將兩個玻璃基板剝離。其後，將剝離後之兩個玻璃基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度，結果為0.7 J/m 2。
對例3之評價結果、與例9之評價結果進行比較，可知於相互接合之兩個基材中之至少一個為SiO 2含量較低之玻璃之情形時，只要在該玻璃之接合面提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。
例10中，在各玻璃基板之接合面，利用反應性濺鍍法成膜Al 2O 3膜來代替成膜SiO 2膜，除此以外，於與例1相同之接合條件下接合兩個玻璃基板。於接合界面之外緣形成了楔狀之槽。該槽形成於倒角面彼此之間。槽之深度為0.28 mm。在向槽插入剃刀之刀刃後，成功將兩個玻璃基板剝離。其後，將剝離後之兩個玻璃基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度，結果為0.4 J/m 2。
對例1之評價結果、與例10之評價結果進行比較，可知於相互接合之兩個基材中之至少一個為SiO 2含量較低之玻璃之情形時，儘管在該玻璃之接合面預先形成氧化鋁膜，但利用順序型電漿法仍無法改善接合強度。
例11中，在未於玻璃基板之接合面及藍寶石基板之接合面成膜SiO 2膜之情況下，對該等接合面利用順序型電漿法進行改質，除此以外，於與例6相同之接合條件下接合玻璃基板與藍寶石基板。於接合界面之外緣形成了楔狀之槽。該槽形成於倒角面彼此之間。槽之深度為0.28 mm。在向槽插入剃刀之刀刃後，成功將玻璃基板與藍寶石基板剝離。其後，將剝離後之玻璃基板與藍寶石基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度，結果為0.7 J/m 2。
對例6之評價結果、與例11之評價結果進行比較，可知於相互接合之兩個基材中之至少一個為SiO 2含量較低之玻璃之情形時，只要在該玻璃之接合面提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。
例12中，在未於玻璃基板之接合面及藍寶石基板之接合面成膜SiO 2膜之情況下，對該等接合面利用順序型電漿法進行改質，除此以外，於與例7相同之接合條件下接合玻璃基板與藍寶石基板。俯視下，玻璃基板大於藍寶石基板，伸出至藍寶石基板之外側。抓持該伸出之部分，成功將玻璃基板與藍寶石基板剝離。其後，將剝離後之玻璃基板與藍寶石基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度，結果為0.8 J/m 2。
對例7之評價結果、與例12之評價結果進行比較，可知於相互接合之兩個基材中之至少一個為SiO 2含量較低之玻璃之情形時，只要在該玻璃之接合面提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。
例13中，作為第1基材及第2基材，準備了包含玻璃A之玻璃基板。於各玻璃基板之接合面利用反應性濺鍍法成膜SiO 2膜。使用金屬矽作為反應性濺鍍法之靶。對各SiO 2膜之接合面使用氧電漿進行改質。具體而言，在實施氧氣RIE之照射之後，使其暴露於大氣中而附著OH基。氧氣RIE之處理時間為180秒。其後，隔著經改質之兩個SiO 2膜，接合兩個玻璃基板。於接合界面之外緣形成了楔狀之槽。該槽形成於倒角面彼此之間。槽之深度為0.28 mm。在向槽插入剃刀之刀刃後，成功將兩個玻璃基板剝離。其後，將剝離後之兩個玻璃基板再次接合，對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火。利用裂縫張口法測定退火後之接合強度。其結果為，接合強度為1.0 J/m 2。例13中，藉由能量分散型X射線分析測定相互接合之兩個SiO 2膜之氮濃度，結果SiO 2膜中未檢測出氮原子。
對例1之評價結果、與例13之評價結果進行比較，可知藉由使形成於接合面之SiO 2膜中含有N，從而提高接合強度。
例14中，如圖14所示，作為第1基材2，準備了半球狀之透鏡2(以下，記作半球透鏡2)。半球透鏡2之直徑為3 mm。作為發光元件7，準備了DOWA ELECTRONICS公司製造之深紫外LED(Light-Emitting Diode，發光二極體)。發光元件7具有厚度為0.4 mm且一邊為1 mm之正方形藍寶石基板3、及形成於藍寶石基板3上之半導體發光層8。半導體發光層8藉由焊料202連接於包含氮化鋁陶瓷之子安裝基板201上。於發光元件7與半球透鏡2之接合面，利用反應性濺鍍法成膜SiO 2膜5、6。使用金屬矽作為反應性濺鍍法之靶。對各SiO 2膜5、6之接合面利用順序型電漿法進行改質。具體而言，在依次實施氧氣RIE、氮氣RIE、及氮自由基之照射之後，使其暴露於大氣中而附著OH基。氧氣RIE之處理時間為180秒，氮氣RIE之處理時間為180秒，氧自由基之照射時間為15秒。其後，隔著經改質之兩個SiO 2膜5、6，接合發光元件7與半球透鏡2。當俯視觀察接合體1時，半球透鏡2大於發光元件7，伸出至發光元件7之外側。將半球透鏡2利用鑷子保持並於相對於接合界面垂直之方向上提拉，從而成功將半球透鏡2與發光元件7剝離。其後，再次接合剝離後之半球透鏡2與發光元件7，對所獲得之接合體1於200℃下實施2小時退火。此時，製得兩組接合體1。
例14中，半球透鏡2與發光元件7之接合強度係使用晶片剪切強度測試機210進行測定。以下，將使用晶片剪切強度測試機210測得之接合強度稱作第2接合強度。將子安裝基板201之底面藉由接著劑204貼附於玻璃基板203，製成第2接合強度測定用樣品。將樣品設置於晶片剪切強度測試機210，以晶片剪切強度測試機210之壓頭211之前端自半球透鏡2與發光元件7之接合界面向半球透鏡2側(圖14中為上側)偏移0.1 mm之狀態，使壓頭211在水平方向(圖14中為右方向)上以0.2 mm/s之速度移動。關於第2接合強度，於半球透鏡2與發光元件7之接合界面處發生剝離之情形時，為該剝離時之負載，當於半球透鏡2與發光元件7之接合界面以外發生破裂時，為該破裂時之負載以上。例14中所製得之兩組接合體1之中，使用1組之接合體1來測定第2接合強度，結果連接發光元件7與子安裝基板201之焊料202在2.0 kg重量時發生破裂。第2接合強度為2.0 kg重量以上。
例14中，使用未用於接合強度測定之1組接合體1，藉由能量分散型X射線分析測定相互接合之兩個SiO 2膜5、6之氮濃度，結果SiO 2膜5、6之氮濃度為1.7原子%。
如圖15所示，例15中，未於接合前形成圖14所示之兩個SiO 2膜5、6，除此以外，與例14同樣地接合半球透鏡2與發光元件7。接合後，將半球透鏡2利用鑷子保持並於相對於接合界面垂直之方向上提拉，從而成功將半球透鏡2與發光元件7剝離。其後，再次接合剝離後之半球透鏡2與發光元件7，對所獲得之接合體1於200℃下實施2小時退火。測定退火後之第2接合強度，結果半球透鏡2與發光元件7在接合界面處，在0.5 kg重量時發生剝離。第2接合強度為0.5 kg重量。
對例14之評價結果、與例15之評價結果進行比較，可知於相互接合之兩個基材中之至少一個為SiO 2含量較低之玻璃之情形時，只要在該玻璃之接合面提前形成氧化矽膜，則利用順序型電漿法便可改善接合強度。
例16中，作為第1基材，準備了石英玻璃基板(SiO 2基板)，作為第2基材，準備了藍寶石基板。於藍寶石基板之接合面利用反應性濺鍍法成膜SiO 2膜。使用金屬矽作為反應性濺鍍法之靶。對石英玻璃基板之接合面與SiO 2膜之接合面利用順序型電漿法進行改質。具體而言，在依次實施氧氣RIE、氮氣RIE、及氮自由基之照射之後，使其暴露於大氣中而附著OH基。氧氣RIE之處理時間為180秒，氮氣RIE之處理時間為180秒，氮自由基之照射時間為15秒。其後，接合石英玻璃基板與藍寶石基板。對所獲得之接合體於200℃下實施2小時退火，結果石英玻璃基板與藍寶石基板發生剝離。例16中，｜α1－α2｜超過4.0 ppm/℃，且退火時產生之熱應力較大，退火時發生了剝離。例1～例15中，由於｜α1－α2｜為4.0 ppm/℃以下，因此退火時產生之熱應力較小，退火時未發生剝離。
以上，對本發明之接合體、接合體之製造方法、及發光裝置進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式等。於申請專利範圍中所記載之範疇內，能夠進行各種變更、修正、置換、附加、刪除、及組合。該等當然亦屬於本發明之技術範圍內。
本申請案係主張基於2020年12月18日於日本專利廳提出申請之特願2020-209960號、及2021年9月27日於日本專利廳提出申請之特願2021-156952號之優先權者，將特願2020-209960號與特願2021-156952號之所有內容援引至本申請案中。
1:接合體 2:第1基材 3:第2基材 4:無機膜 5:第1氧化矽膜 6:第2氧化矽膜 7:發光元件 8:半導體層 21:接合面 21a:區域 23:倒角面 31:接合面 32:非接合面 33:倒角面 51:接合面 61:接合面 100:發光裝置 101:容器 102:基板 102a:表面 103:外罩 104:凹部 201:子安裝基板 202:焊料 203:玻璃基板 204:接著劑 210:晶片剪切強度測試機 211:壓頭 BL:刀片 L:剝離長度 N:槽 NC:深度 t0:厚度 ΔH:最大高低差 ΔHA:最大高低差
圖1係一實施方式之接合體之剖視圖。 圖2係表示圖1之第1基材與第2基材接合前之狀態之剖視圖。 圖3係表示一實施方式之接合體之製造方法之流程圖。 圖4係第1變化例之接合體之剖視圖。 圖5係第2變化例之接合體之剖視圖。 圖6係第3變化例之接合體之剖視圖。 圖7係第4變化例之接合體之剖視圖。 圖8係表示作為第1基材之透鏡之接合前之狀態之一例之剖視圖。 圖9係表示接合強度之測定方法之一例之剖視圖。 圖10係表示作為第1基材之透鏡之接合前之狀態之另一例之剖視圖。 圖11係一實施方式之發光裝置之剖視圖。 圖12係第1變化例之發光裝置之剖視圖。 圖13係第2變化例之發光裝置之剖視圖。 圖14係例14之晶片剪切強度測試之剖視圖。 圖15係例15之晶片剪切強度測試之剖視圖。
1:接合體
2:第1基材
3:第2基材
4:無機膜
5:第1氧化矽膜
6:第2氧化矽膜

Claims (18)

  1. 一種接合體，其係包含第1基材、第2基材、接合上述第1基材與上述第2基材之無機膜、及形成於上述第2基材之位於和上述第1基材對向之接合面相反側之面之半導體層者；且 上述第1基材為SiO 2含量為70 mol%以下之玻璃； 上述無機膜包含形成於上述第1基材之和上述第2基材對向之接合面之氧化矽膜。
  2. 如請求項1之接合體，其中形成於上述第1基材之上述接合面之氧化矽膜之膜厚為1 nm以上100 nm以下。
  3. 如請求項1之接合體，其中上述第2基材為SiO 2含量為70 mol%以下之玻璃， 上述無機膜包含形成於上述第1基材之上述接合面之第1氧化矽膜、及形成於上述第2基材之上述接合面之第2氧化矽膜。
  4. 如請求項1之接合體，其中上述第2基材為SiO 2含量為70 mol%以下之無機單晶體、或無機多晶體； 上述無機膜包含形成於上述第1基材之上述接合面之第1氧化矽膜、及形成於上述第2基材之上述接合面之第2氧化矽膜。
  5. 如請求項3或4之接合體，其中上述第1氧化矽膜與上述第2氧化矽膜之合計膜厚為1 nm以上200 nm以下。
  6. 如請求項1至5中任一項之接合體，其中上述第1基材與上述第2基材於50℃～200℃下之平均線膨脹係數之差為0.0 ppm/℃以上4.0 ppm/℃以下。
  7. 如請求項1至6中任一項之接合體，其中上述第2基材與上述半導體層構成發光元件。
  8. 如請求項7之接合體，其中上述發光元件為紫外線發光元件。
  9. 如請求項7或8之接合體，其中上述第1基材為透鏡。
  10. 如請求項9之接合體，其中上述第1基材為上述第1基材之位於上述接合面相反側之面呈凸狀之球面透鏡。
  11. 如請求項1至10中任一項之接合體，其中上述第1基材之楊氏模數與最大厚度之乘積、和上述第2基材之楊氏模數與最大厚度之乘積之和為70 GPa・mm～300 GPa・mm。
  12. 如請求項1至11中任一項之接合體，其中於上述第1基材與上述第2基材之接合界面之外緣具有楔狀之槽。
  13. 如請求項12之接合體，其中上述槽之深度為0.05 mm～0.5 mm。
  14. 如請求項1至13中任一項之接合體，其中於俯視下，上述第1基材大於上述第2基材，伸出至上述第2基材之外側。
  15. 如請求項1至14中任一項之接合體，其中藉由能量分散型X射線分析所測得之上述氧化矽膜之氮濃度為1原子%以上。
  16. 一種接合體之製造方法，其係如請求項9或10之接合體之製造方法，且 在接合上述透鏡與上述第2基材之前，上述透鏡之和上述第2基材對向之上述接合面為凸曲面，上述透鏡之上述接合面之最大高低差為5 nm～400 nm。
  17. 一種接合體之製造方法，其係如請求項9或10之接合體之製造方法，且 在接合上述透鏡與上述第2基材之前，上述透鏡之與上述第2基材相對之上述接合面之中，至少接合後與上述第2基材重合之區域為凸曲面，上述區域之最大高低差為5 nm～200 nm。
  18. 一種發光裝置，其具備如請求項1至15中任一項之接合體、及收容上述接合體之容器，且 上述第2基材與上述半導體層構成發光元件。
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