TWI312342B

TWI312342B -

Info

Publication number: TWI312342B
Application number: TW093132883A
Authority: TW
Inventors: Tatsuo Esaki; Hideki Sato; Azuma Masanobu
Original assignee: Tokuyama Corporatio
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2009-07-21
Also published as: WO2005042436A1; KR100756776B1; KR20060120058A; JP2005159334A; JP4189373B2; CN100432024C; US20070212567A1; EP1690845A4; EP1690845A1; CN1898183A; TW200517357A

Description

、1312342 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於一.. 種將燒結金屬層夾於氮化鋁燒結板間並接合之氮化鋁接人。體’特別是關於適用於半導體製程中用以载置半導體曰I» 千导體θθ圓以進行處理之靜電夾頭（Chuck)之氮化鉬接合體及其製造方法。【先前技術】於矽晶圓等丰慕娜B ^ 隨著於半導體晶圓上附膜或钮刻等處理之製程，式製程為主流。之半導體晶片微細化，逐漸以乾率，半導體m '使半導體晶片成本下降而提高良靜” 朝大型化進展。於此現狀下，開始使用静電夹頭作為半導體製轺击讲间始便用台。靜電夹頭可將半導體曰半導體晶圓所使用之支持持，藉此，可對半導體日^㈣面整體以靜電吸附而保理。 ®處理面全面進行賴或I虫刻處氯系或氟系等鹵素系腐‘二製程中’多使用以電漿激發膜(沉積)處理後真空容器氣體’作為於經蝕刻氣體或時會進行急速加熱或冷％㈣程條件要求以良好精度附膜為均l ’大型化之半導體晶圓圓上所形成大面積之各種又’亦要求對半導體夫頭，則要求其能具備對一進純刻。故，靜良好耐蝕性及耐熱衝擊性 X之_素系腐蝕性氣體. 靜電央頭之構造〜=具有高熱傳導性。 &為於陶竟基板上設置以高炫丨 42 Ϊ3123 電層。因化鋁金屬構成之燒結金屬層作為電極，於其上接合作為介此另〜片陶瓷基板，並於陶瓷基板上載置半導體晶圓，為滿足上述要求，該種陶瓷基板逐漸開始使用氮繞結體製品。又，上述靜電夾頭中，為了均一地吸附半導體晶圓被整體並維持穩定，須使半導體晶圓與陶瓷基板之接觸面至燒結金屬層的距離（即，介電層之厚度）為均一。以往，製造於二片氮化鋁燒結體板間形成有燒結金屬層之氮化鋁接合體時，為避免燒結時產生因尺寸變化所引起之問題，會於製造氮化銘燒結體板後，於一片# 表面㈣導電性糊劑後再進行燒成以形成燒結金^，再透過黏著劑以接合另一片燒結體板。上述製造法中，下述先前技術A〜c中提出：為形成較厚（15 100//ni左右）之燒結金屬層，於燒結體基板上設置溝槽，並於該溝槽内充填導電性糊劑以形成燒結金屬層；立亦指出，依該方法’可抑制燒結金屬層之翹曲，而製得燒：金屬層賴與基板表面保持均一距離之氮化㈣2:、、，。先:技術A:日本特開2002-57207號公報先f技術B:日本㈣2G02-176096號公報先則技術C:日本特開2002-173 3 78號公報 '，，、而靜電夾頭通常係藉由施加】kv以上的高電愿於前述=金屬層’以使介電層（陶究基板）發又，最新颖的半導體裝置中，於乾式靖程或CVD製程之真空至内，靜電夾頭係置於對電氣性要求嚴格的環境 1312342 中亦即，於該真空室内導入!I素系腐^生體，並以2〜3kV之高電壓施加例如13 56MHz^/反應氣電毁。故，為將半導體晶圓牢固地吸附保持產生頊（燒結金屬層）施加直流高電壓。、靜電失因此，以氮化鋁接合體作為靜電夹頭使金屬層要求極高之導電性，但前述方法所得到^十燒結合體，有燒結金屬層導電性低的問題。即，若導雷1呂接則因其之電阻會使燒結金屬層低’ 卞面万向產生高電位#，使靜電吸附力產生高低的差異差會有· $特別疋於燒結金屬層周邊 |有4易發生絕緣破壞的問題。作為使燒結金屬層之導電性提高的方法，有使 :小拉徑金屬粒子的導電性糊劑，而使該燒結金屬層緻捃化。然而，使用含有小粒备屬粒子的導電性糊劑時’ 燒成¥收縮顯著，於依前述劁社玫製法Iw氮化鋁接合體時，燒、·口金屬層容易產生翹曲，特士、丄汰将別疋會於A1N燒結體板表面形成如溝槽部的凹部，且 , $成之燒結金屬層厚度為較厚之 5〜_…夺，所得到之接合體會發生顯著的勉曲。 :者，以周知的方法製得之氮化銘接合體，有燒結金 1層與氮化錢結體板間接合強度低的問題。【發明内容】、去兮ί月之目的係提供—種氮化鋁接合體及其製造方今匾盛建有具較大厚度且導電性高之燒結金屬層，且可極端抑制在 η ^ M yv ^ l曲的發生，且燒結金屬層與基板 1的接合強度高’適用於靜電央頭之用途。 ,1312342 本發明人等為解決上述課題，經努力進行研究之結果，成功開發了—種氦化結接合體，其於氮化紹燒結體板表面所之凹部中充填導電性糊劑（含有控制為特定小粒押 :金屬粒子作為導體成分)，並將該氮化銘燒結體板透過：黏著層積層另一氮化鋁燒結體板並脫脂後，藉由進行奴粍結，形成具有極低薄片電阻值之燒結金屬層，可將燒結金屬層之㈣抑制為極低，且燒結金屬層與燒結體板間的接合強度亦高。亦即依本發明，可提供—種氮化接合體，係由彼接〇之一片氮化鋁燒結體板與形成於其接合面之厚产 = 的鶴製或銷製燒結金屬層所構成，其特徵為^ α燒結金屬層之薄片電阻值Α 1Ω/□以下，且該燒結金屬，曲抑制於100“m/100mm以下，且前述接合面上該燒結金屬層與氮化銘基板間的剪切強度為4kg/mm2以上。本發明之接合體中，前述接合面上燒結金屬層所佔之面積率較佳為50〜90%的範圍内。依本發明’尚提供氮化純合體之製造方法，其特徵為係由以下製程所構成：準備2片氮化鋁燒結體板之製程；於片氮化鋁燒結體板表面上形成凹部之製程；充填製程，將含有平均粒徑（D5G)35/zm以下之鶴粉末或銦粉2作為導體成分之導電性糊劑，充填於該凹部；鈐點者層形成製程，於充填有該導電性糊劑之氮化紹燒〜體板表面全面上，塗布含氮化銘作為黏著成分之點著糊 .1312342 劑以形成黏著層；對該導電性糊劑及黏著糊劑進行心旨處理之製程； -次燒結製程，將另-片氮化銘燒結板，以〇5〜i〇Mpa 的壓力壓接於該氮化㈣結體之黏著層形成面，並以議〜测。(：的溫度加熱〇.5〜4小時以進行—次燒結；及 -次燒結的製程’接續該-錢結，以⑽。〜測的皿度加熱2〜8小時以進行二次燒結。外/ί製造方法中，較料將前述導電性_，固體成分汁為剛述凹部體積之倍之量充填於前述凹部。曲：!明之氮化銘(A1N)接合體’因可使燒結金屬層之麵曲抑制為很小，故特別適合使用附保持半導體晶圓之背面全面。μ夾碩，可均一地吸又们内部之燒結金屬層為緻密的組織，其薄片電阻值極高的生，與習知的Α1Ν接合體相比，燒結金屬層顯示板門的#者’接合面上燒結金屬層與Α1Ν燒結基為靜電决藤蚀田士 '月之Α1Ν接合體，當作間反覆#用&，即使以最先進的半導體製造裝置長時 :=，亦可抑制局部產生焦耳熱或於燒結金屬層内 -軋放電，而可長時間發揮穩定的性能。【實施方式】限定二二依圖式詳細說明本發明’但本發明之態樣並不吸疋於圖式所示者。 (氮化銘接合體）於圖1及圖2中，本發明之應接合體，係將二片氮 1312342 化峰_堯結體板mb接合所構成，於接人成有燒結金屬層2。又，雖' 形

w — 食未圖不’但例如燒結體板i-ajL 广吊曰设有將導體糊劑充填於通孔而形成之通導孔(via hole)導胃，透過該通導孔使燒結金屬層2通電。 A1N燒結體板i_a、一船屋许敖厚度為1〜100mm，較佳為 5〜5〇随。二片A1N燒結體板可為相同厚度，但夹頭使用時，一般而言，較佳為為靜電如、从^ 馮使以日日圓載置面側（吸附面側）作為介電層機能之細燒結體板Η作成為薄，而另— 片燒結體板h為維持強度作成較厚。特別是作為介電声機能之AW燒結體板hb的厚度以左右為佳。又，A1N燒結體板例如作為靜電夾頭使用時，平面形狀一般為圓形。 …本發明中，燒結金屬層2於前述靜電夾頭用途中，係形成電極電路圖案’有時會如圖1所示以單純的全面圖案存在’有時會以線狀之圖案存在。 ,燒結金屬層2係將如鎢或鉬之高熔點金屬粉末燒結而形成。亦即，若燒結金屬層2使用低熔點金屬形成，則燒結時金屬會於A1N燒結金屬板内擴散，有時會使ain燒2 體板之體積電阻值變小(介電常數下降)。又，若將低熔點金 1流入A1N燒結體板之全部接合界面而作為靜電夾頭使用 ^ s有電流漏到外部之情形。故，燒結金屬層2係由高炫點金屬之鎢或鉬所形成。燒結金屬層2於接合面所佔之面積率，以可吸附保持晶圓背面全面的觀點，以5〇〜9〇%之範圍為佳，特別以 •1312342 6〇〜8〇%之範圍為更佳。藉此’雖以高面積率形成燒結金屬層2時會容易產生輕曲，但如後述，本發明可有效抑制該輕曲。燒結金屬層2之厚度較佳之範圍為15〜100/z m，特別以20〜90”為更佳。即，燒結金屬層2之厚度若比15= 為缚，則難以使薄片電阻值降低至足夠低，又，若超過⑽㈣’則不僅使薄片電阻值之提高效果達到頂點Γ 且麵曲之抑制也變得困難。再者，由於該燒結金屬層、2' 成如上述厚度’故具有埋入細燒結體板ι-a所形成凹邱：内的形態。取凹邠3 本發明之A1N接合體係藉後述方法製造，故具有者所未見的優里輯柯 + 、優，、特[生。亦即’燒結金屬層2的薄片電低’而且’即使薄片電阻值低且燒結金屬…厚且以：形成，仍能有效抑編…接合面上燒結全：層2 ” A1N燒結體板u之接合強度高。之镇ΓΓ藉由增加燒結金屬層2厚度雖可使燒結金屬層2 '”且值下降某個程度’但是有其極限，然而如後述電性糊劑進行燒忐 ’·）之導為1〇/门成而形成，故燒結金屬層2的薄片電阻值馬1 Ώ /□以下，姓θ 1 退電性。又，f片雷& xl(rQ/Dw_f’顯示有極高的導㈣點金屬其理論電阻值與該層厚度二層2之 Ω/口。心奴為 1x10-3 又，以上已有概略提到，使用含小粒徑金屬粉末之導 1312342 “丨生糊劑形成燒結金屬層時矣社且芒、4 心、、’°金屬層之龜曲會轡大，且右造-步增大燒結金屬層會-大屬層2之麵曲也會變大度或面積率時，燒結金劑並以二段式燒結進二’如後述’使用既定的黏^ 太πΒη 订一片ΑΙΝ燒結體板1-a、1-b接合之本發明’可顯著抑制燒結金屬層2之輕曲。接口之 5亥燒結金屬層2之如也ΜΪ7、結全屬# 2 ）圖3所示’係測定對於燒孟屬潜2為正父之哉而. ^ ^ 面上，&結金屬層2兩端點間的連 ”、口直綠（一點鏈線）盘掉

^ . 您〜I结金屬I 2之最大距離R(Am)，由該束大距離汉與端點間的長度L_下述式算出。 m/l〇〇mm)气r/l)x1〇〇亦即，本發明之A1N接合體依上述式所算出之燒結金屬層2的趣曲為1〇〇々m/1〇〇mm以下，特別是川# m/1〇〇mm _1 ·

列如’習知的A1N接合體亦有翹曲程度較低者被提出但其薄片電阻值高達3 Ω /□’不能充分滿足作為靜電爽頭的要求，而本發明之雖薄阻值極低（1 Ω /□以下）但仍可顯著抑制翹曲之Α1Ν接合體，係為以往完全未知者。又’本發明，接合面上燒結金屬層2與Α1Ν燒結板1 -b 之間的接合強度極高。該接合強度可藉由以晶片剪切強度測定機所測定之剪切強度評價，本發明之A1N接合體中，燒結金屬層2與A1N燒結板1 -b之剪切強度，如後述實施例所示’為4.〇kg/mm2以上，特別是5.0kg/mm2〜8.0kg/mm2 的範圍内。亦即，燒結金屬層為了避免金屬之氧化，係以於碳爐内進行燒成而形成，故燒結金屬層表面會發生碳化物（carbide)化。因此，習知之A1N接合體中燒結金屬層與 12 1312342 細燒結板之接合強度低，結金屬層表面之碳化物化，故可#二=有效防止燒故τ確保如上述的高剪切強度。合體之f括*、气本發明之A1N接人髀，及-隹《銘燒結體板，經凹部开:成=備預先製造好的二片氮化声之m匕 4、導電性糊劑充填至凹部、黏著曰 $成、脫脂處理及二段燒έ士，益+麻工上1 又7疋、，'°，精此使兩者接合來製造。 A1N燒結體板一^!_而士达 ψ % ^ ,, . 5，為了於後述溫度能藉由燒結確實進灯接口’燒結輔助劑之含〇 c ^ θ 0/ 3有羊為1重量°/。以下，較佳為 υ ‘ 5重I%以下。又，兩片接合Α1Ν燒結體板可為相同厚度，亦可為不同厚度。謂燒結體板之製造方法並無特別限定，-般而言，係於Α1Ν私末1〇〇重量份中，添加如丙稀酸基黏結劑⑽㈣之有機黏結劑2〜5重量份，祐j目兩高、 '’視而要添加如長鍵煙驗系分㈣之分散劑ο·3〜u重量份、如乙醇之分散介質1〇~2〇重量份，並混合調製成聚狀物，將該渡狀物成形為板狀之後，分解除去（脫脂）有機黏結劑等並進行燒成，藉此製造細燒結體板。前述之成形，較佳之方丰兔万去為將例如漿狀物使用噴霧乾燥機造粒後，將造粒粉末進行模具成形，之後再以冷靜水壓擠壓法來進行成形。又，脫脂’較佳為於空氣中以—〜65〇 °C進行；燒成’較佳為於氮氣環境氣氛中，以185〇〜謂 °c進行。又依上述方式所得到之燒結體板之表面，係施以研 13 1312342 :力:工使表面粗度Ra(平均粗度)為。8" 使後述燒结全屬户此係希望接合。屬層、氮化1呂及氮化叙燒結體板彼此牢固地 1部形成掣释从上述方法製得之氮化鋁燒結體板之—表面(接合凹部：燒結金屬層2存在的範圍(圖案)内形成有凹部二亥板(圖：:=表二片氮化紹燒結體板中厚度較厚的燒結體 … 表不之氮化1呂燒結體板)之表面形成。又，據所形成燒結金屬層2之厚度來決定，了°又疋於15〜的範圍。進行4凹冑3之形成’可藉由喷砂、機械加卫等周知方法性糊劑之奋填製寂接著，將用於形成嬙έ士厶厘思0 4推& 上述凹部3内。亦即二φ 電性糊劑充填於分二内亦即’该導電性糊劑中係含有作為導電成粉龙Γ 粉末（以τ，僅稱為金屬粉），但作為該金屬 :使用k知末（例如以雷射繞射散射法所測定體積基準 :粒徑(D50)為3.5"m以下’較佳為係為重要， ^使用該微細金屬粉末，可使燒結金屬層2緻密化，並厚片電阻值降低至前述範圍内。若該平均粒徑超過 :么則燒結金屬層2之緻密化會變得困難，且燒結金屬層2 3 _發生空孔，使薄片電阻值變大。上述金屬崧末，粒徑1 0 # m以上之粗粒含有率較為1 以下。此係因為若粗粒存在多，則燒結金屬層2内 14 1312342 部會殘留多數空孔，而造成燒結金屬層電。円#發生異常放再者，上述金屬粉末之BET比表面以上，特別佳為〇丨〜丨3ιη2/σ的r围免住為O.lm/g 範圍為小，列全屬粒子：：的耗圍内。若比表面積較上述而二的接觸面積會變小，燒結性變差，谷於燒結金屬層2中殘留空孔之傾向。上述導電性糊劑係以周知之方法調製金屬粉崎品醇等溶劑 ]如，將前述劑加以混合來調製。對前纖維素等分散个门表對刖述金屬粉100重詈份，b十，_ 使用12〜18重量份的Θ v 董里知，洛劑通常，量。將導電性糊I : 散劑係使用1〜5重量份左右的將導電性糊劑充填至凹部3，等方式進行。邛網版印刷又’導電性糊劑之右椬旦 Μ ,, ια 較佳為凹部3體積後之固體成分計，含有小粒徑金5倍’更佳為u〜u倍。亦即, t ^ 1導電性糊劑，係收縮性劇烈，而_由充填較凹部3砰阳精由 ❿ r m±^^ 、夕之導電性糊劑，可使收縮緩和，更月匕防止製得A1N接合體之翹曲。更本發明之重要者為結體板’導電性糊劑充填於Α1Ν燒燒結體板^之:父乾燥後，於含有該糊劑充填面之Α- 成分之黏著糊劑：以;面/妾合面)’塗布含氮化紹作為黏著土 r、/ 、. 形成黏著層。亦即，於習知之製造方法，係進打導電性糊 2後形成黏著層，以接I Μ末）之燒成而形成燒結金屬層 D 燒結體板，但本發明，係於導 15 1312342 電性糊劑燒成前先形成黏著層’於已形成黏著層的狀態，貼附A1N燒結體板1 -b以進行燒結。如上述說明者’使用含微細粒徑之金屬粉末作為導體成分之導電性糊劑’將該導電性糊劑（金屬粉末）進行燒成以形成燒結金屬層2時，燒成時之收縮大，該收縮會使燒結金屬層2發生嚴重赵曲。若燒結金屬層2產生嚴重龜曲，則之後進行之A1N燒結體板1 -b接合會變得困難，或即使可接合，所得到之接合體亦會殘留有翹曲。然而，於本發

明，導電性糊劑中之金屬粉末在燒結過程中收縮而於接合界面產生之間隙，藉由黏著層加以填補，其結果可有效抑制上述翹曲。

又，上述黏著層對A1N燒結體板的濕潤性高，且可_ 由後述燒結而與A1N燒結體板一體化。因此可使Am燒矣板彼此的接合更為牢固。且本發明’係於形成有黏結層自狀態進行導電性糊劑的燒結，故可使燒結金屬I 2與从燒…體板1 -b之接合強度顯著提高。亦即，導電性糊劑之姆成’為了防止金屬粉末《A1N燒結體之氧化，係於還原: 環境氣氛下進行，例如於碳爐中進行。因此，若於黏著^ 不存在的狀態下進行導電性糊劑之燒成，則即使可防止^ 屬粉末的氧化，所得燒結金屬之表面也會碳化物化，結果使A1N燒結板1 與煻έ士厶厪麻，、乂、，，°金屬層2之接合強度降低。然而本發明因於導電性糊劑t报成㈣W，該㈣層作為伯濩層之作用，可抑制燒結金屬 2表面之反化物化，使輝結金屬層2與A1N燒結板丨讣之接Ό強度n，可使例女 16 1312342 剪切強度提高至前述範圍内。本發明，如上述黏著層形成所用之黏著糊劑係與前述 =糊劑同樣地’藉由將氮化紹粉末與結品醇等溶劑及視萬要之乙基纖維素等分散劑加以混合來調製。溶劑及分散劑之配合量亦與前述導電性糊劑為同樣範圍即可。又，所使用之A1N粉末亦與前述金屬粉末同樣，以翹曲之防止 ^觀點較佳為微細粒徑之粉末，其平均粒徑（Μ較佳為二心以下，特別❹1〜一之範圍，又，粒徑1〇鋒之粗粒成分含量以1%以下為佳。該微細ain粒子對於 :結金屬層>2之表面或A1N燒結基板表面呈現高固定效 ’於展現高接合強度方面極為有利。以上述黏著糊劑形成黏著層時，與充填前述導電性糊 =同樣地’係採用塗布或印刷的方法。χ，黏著層之厚又以10〜lOO/zm為適當。脫脂劁裎本發明，於細燒結基板Ka之接合面全面上形成上迷黏著層後’進行導電性糊劑及黏著層（黏著糊劑）之脫脂。。脫脂之條件，係於氮氣環境氣氛下，以溫度850〜950 C，較佳& 880〜93(rc為適當，又，通常進行2〜*時左右。燒結製程 —於本毛月上述之脫脂後，於形成有經脫脂處理之黏者層之A1N燒結板Ka之接合面上’積層另一 ain燒結板 H並將燒^二階段進行（―次燒結及二次燒結）。首先’-人燒結製程中，係一面以0.5〜(特別是 17 1312342 1〜30MPa)之壓力壓接Am燒結板l_b，一面以1600〜1700 C (特別疋1650〜1700°C )之溫度進行加熱處理ο」〜4小時 (特別是1〜2小時）。又’接續之一次燒結製程係如上述，係以上述Ain燒結板ι-b壓接完之狀態，直接於1800〜19〇(rc以下（特別是 1 8 50〜1890°C )之溫度，進行加熱處理2〜8小時（特別是4〜6 小時）。

藉由該二段式的燒結製程，進行導電性糊劑中之金屬粉末（鶴粉末或钥粉末）及黏著層中《細粉末燒結，以製得具有前述特性之本發明Am接合體。

亦卩本發明，燒結係以二段進行，故金屬粒子的燒結會緩緩進行，故收縮不會—次進行。因&，黏著層中: A1N粒子埋入因該收縮而使接合界面内生成之間隙，藉該 A1N粒子之填補而有效抑_曲。又，藉由—次燒結製程之加熱4皮此接觸之燒結體粒子會微弱的接合，而使㈣燒 :板被預固& ’於此狀態下以二次燒結製程形成牢固的 ^亦即，—次燒結製程中大的收縮可藉由預固定的A1N 、土板1 b而抑制，而藉由抑制該收縮推測可抑制燒結金糸於含A1N微細粉末之黏

段燒結，故藓出兮秈# a .......... 曰、仔隹T ^ 4由该黏者層之固定效果，可使Am燒之接合界面=牛固’且燒結金屬層2與趟燒結板強戶。，’、為無間隙之緻密界面，而可確保有高度— 18 •1312342 例如，當不進行一次燒結而將溫度一口氣至二燒結製程的溫度進行燒結時，金屬粉末的收縮(即，燒結金屬層2之收縮)會一口氣地進行，結果，於燒結金屬層2及所製得之接合基板會發生嚴重的翻曲。又，若一次燒結製程的加熱時間較上述範圍短時也會發生同樣的問題;0又〇，若-次燒結製程之溫度較上述範圍低時，與不進行一次燒結的：形相同。再者，若—次燒結製程的時間較上述範圍 t 、·Ό金屬層2中之金屬（鶴或！目）會擴散至AlN燒結板1 a 内，使燒結金屬層2之分布變得不均一，而所製得之接合體不適於作為靜電夾頭之用途。若二次燒結製程之溫度較上述範圍為低時，A1N燒結體板l.b會變得無法接合。又，當：次燒結製程之溫度較前述 I已圍為高時，燒結金屬層2中之金屬會擴散至A1N燒結體板使燒結金屬層2的分布變得不均一，而使燒結金屬層2 的翹曲變大’且接合體本身的起曲亦變大。當二次燒結製 ^之恤度較上述範圍為低時，燒結金屬層2無法緻密化， 4片电阻值變大。再者，若二次燒結製程的時間較上述範圍為紐’則因接合不足夠，會產生接合界面容易剝離的問題，而較上述範圍為長時，翹曲會變大。又，當透過一次燒結製程及二次燒結製程之加熱而作用於A1N燒結體板之接合面的壓力，若小於前述範圍，則接合力會下降，若太強則燒結體板會發生破損，使產率下降。再者，為了防止燒結金屬或A1N氧化，一次燒結製程 19 •1312342 及二次燒結製程係於含碳之還原性、發明，因婷灶_ + 衣兄氣氛下進行，但本 ^ 70、0製成時形成燒結金屬雇1 _ 成有黏著層，枋之導電性掏劑上形々乂 ^和有增，故可有效 μ β 2 * 、人长忧氣氛下燒成所產生之 U屬…面的碳化物化。亦即，可化物化下降，故本發明t A1 力因奴伐口體，其燒結金屬層 AM結體bb之接合力高，呈現極高的剪切強度。” 如此製得之本發明A1N接合體，特別是作為靜電央頭使用係有用，但亦可使用於其他逑例如加熱斋（燒結金

屬層2作為發熱板功能）。

又，本發明之綱接合體如目1所示，能以二片A1N 燒結體板間夾著燒結金屬層的構造直接作為靜電夾頭等用途，但亦可使用於該接合體上再接合以夹著燒結金屬層方式接合A1N燒結體板之三片A1N燒結體板所形成之三層構造接合體’且可依序重複該接合以進—步作為多層構造之接合體使用。再者’亦可以將二片A1N燒結體板間夾著燒結金屬層之構造的接合體設定為1單位，以將該丨單位接合體彼此接合之多層構造接合體的形式提供使用。實施例以下，舉實施例及比較例以詳細說明本發明的效果。又，以下實施例中所示之各種A1N接合體特性係依下述方法測定。 <燒結金屬層之龜曲> 將圓盤狀的接合體分割成4塊’對各截面以數位式金相工具顯微鏡測定連接燒結金屬層兩端點的線至燒結金屬 20 .1312342 層之距離，取其最大值R，依下式計算出翹曲W(L係兩端點之間隔）。

W(// m/100mm)=(R/L) xlOO <薄片電阻值> 對A1N接合體中A1N燒結基板之一面進行研削，直到内部的燒結金屬層露出於表面，以4探針法測定所露出燒結金屬層的薄片電阻值。 <剪切強度> 藉由晶片剪切強度測定機，測定接合面之燒結金屬層與A1N燒結體板的剪切強度。 <吸附力及耐久性評價> 將A1N接合體之A1N燒結體板的一面進行研削，使燒結金屬層的厚度為〇·8mm，以形成介電層，並於相反側之 A1N燒結體板中央，至燒結金屬層為止開直徑5mm之孔，並連接導線以能施加直流電壓。將該接合體安裝於真空室中，並於介電層表面載置連接有接地線之矽晶圓，將腔室内減壓為lOmTorr後，於室溫下一面對燒結金屬層施加5kV 之電壓，一面將矽晶圓往上拉伸，以矽晶圓分離時之強度定為吸附力。又，对久性評價，係對燒結金屬層施加3 kV之直流電壓10秒，反覆進行100次，確認介電層之絕緣破壞之有無。 <A1N燒結板之接合狀態> 由接合體中心往外側，以角度90度的間隔取4個位置的截面’使用掃描型電子顯微鏡（SEM)，以倍率600倍，對 -1312342 該截面之虱化鋁燒結板彼此的界面連續地照相。之後以上述照片為基礎，求出接合界面上長度1〇"m以上的空孔總數V並依下式，异出長度為1 OOmm内的空孔數，依該值，對A1N燒結板的接合狀態，進行如下之評價。長度100mm内之空孔數=(V/D)xl〇〇其中，D為進行SEM觀察之區域的長度。評價：〇:長度l〇〇mm以内之空孔數不滿5(接合狀態良好） X:長度100mm以内之空孔數為5以上（接合狀態不佳）於實施例中’用於形成A1N燒結體板、繞結金屬鎢粉末、鉬粉末及用於形成黏著糊劑之A1N粉末，係曰以下物質。又，平均粒徑係以雷射繞射散射使用積基準徑（D5。）。别疋之體 A1N燒結體板（圓板形狀> (股）德山製SH-50 直徑：2 1 5mm 厚度：12mm Y含1 (燒結辅助劑）:〇〇2重量％表面粗度Ra:0.4 a m 鶴粉末 (股）阿來德馬帖利阿魯製C3〇平均粒徑：2.2 #功粗粒成分（粒徑l0/zm以上）：5 〇重量％以下鉬粉末 22 1312342 東京湯古使坦（股）公司製ΤΜΟ-20 平均粒徑：2.2 μ m 粗粒成分（粒徑10 /z m以上）：5.0重量〇/〇以下 Α1Ν粉末 (股）德山製Η等級平均粒徑：；L5 # m 粗粒成分（粒徑1 〇 // m以上）：5 ·0重量％以下 f施例]

於A1N燒結體板之一面，在外周留丨〇nim寬度，以喷矽益形成深度40以m的凹部。之後於鎢粉末中添加作為分 =劑之乙基纖維素（曰新化成（股）製耶特賽魯）及作為溶劑之岵品醇（牙司哈拉化學（股）製），以調製導電性糊劑。該導電性糊劑之組成為鎢粉末100重量份、分散劑21重量份、溶剤1 5 · 7重量份。

將該導電性糊劑以網版印刷法充填於上述凹部内，將該Am燒結體板以乾燥餘8代乾_ 3〇分鐘。糊劑乾後固體成分體積為凹部體積之1.3倍。 …其次，於細粉末内加人乙基纖維素讀品醇以調 4占者糊劑。該黏著糊劑之組成為AIN粉末⑽重量份、散劑3重量份、溶劑7〇重量份。將上述黏著糊劑以網版印劑之A】…士拓h八P刷法印於已印刷有導電性.1 著：，面上，形成厚度為2—左右。者層。之後於8(TC乾燥3〇石之- 小時。，後以皂爐於90(TC脫脂 23 .1312342 接著’將未施以凹部加工之A1N燒結體板重疊於上述 A1N燒結體板之黏著層之面，以碳製試樣治具固定，並放入熱壓爐。之後’-面施加载重8 6tf(壓力2.4MPa)，一面於含碳之氮氣流中以1650X：維持2小時進行一次燒結後，以升溫速度io°c/分升溫至185〇t，並維持4小時以進行二次燒結。冷卻至室溫後由爐中取出，製得細接合體。該ain 接合體之製造條件係如表1所示。對製得之A1N接合體，以前述方法測定各種特性，結果如表2所示。實施例2〜9

除將凹部深度、充埴鏊Φ M 兄具導電性糊劑至凹部之充填量及燒結條件改為如表1所示以外，與實_ 樣方式製造謂接合體。對製得之細接合體，以與實_1同樣的方法測定其各種特性，結果如表2所示。實施例10 除使雜粉末取代㈣末，並_表i所轉件 =施例！以同樣方式製造細接合體。對製得之她接 a體，以與實施例丨同樣的方法表2所示。，、各種特性，結果如比較例1〜4 除將凹部深度、充填至導電性糊劑對凹部之充填 t結條件改為如表丨所示以夕卜與實施例二及同樣造A1N接合體。對製得之A1N接合體，。7式製的方法測定其各種特性，結果如表2所；與貫施例1 24 1312342 故夫較例3中A1N燒結體板會因衝擊而很容易剝離禾進竹吸附力及耐久性之評價。 15重二,用平均粒徑為5.Um之粗粒成分(粒徑10MmH 造上者作為鶴粉末外，與實施例1以同樣方式袁的方法二:久對製得之細接合體’以與實施例1同，、疋其各種特性，結果如表2所示。

外矛'將I電性糊劑之充填量改為凹部體積之U倍 ’與實施例i以同樣方式’將導體糊劑充填於續燒體扳之凹部。1攻，於900 C進行2小時脫脂處理後， 5〇C加熱3小時，以形成燒結金屬層。此時趟燒結板之翹曲為580/zm/ioOmm。

接著二於上述A1N燒結體板之燒結金屬層之存在面全 :上，與貫施你"以同樣方式塗布黏著糊劑’並於該黏著曰上’重疊未形成凹部t Α1Ν燒結體板並以碳製試樣治具固定’並放人熱擠壓爐。之後-面施以載重8.6tf(麼力 2.4MPa)’ 一面於氮氣流中保持⑹代、2小時後，以升溫速度i〇°c/分升溫至185(rc，維持4小時後冷卻至室溫，由爐中取出，製得A1N接合體。對製得之細接合體，以與實施例1同樣的方法測定其各種特性，結果如表2所示。又，該A1N接合體於耐久性試驗中，於施加第8次電壓時有電流自接合界面漏出，故無法施加電壓。 25 1312342 表1 金屬種類金屬粉末粒徑 μχη 凹部深度糊劑固體成分體積對凹部體積之體積比接合前是否進行金屬層燒結製程一次燒結溫度 °C 一次燒結時間小時二次燒結溫度 °c 二次燒結時間小時壓力 MPa 實施例1 鎢 2.2 40 1.3 Μ 1650 2 1850 4 2.4 實施例2 鎢 2.2 40 1.2 yfrrr Mil! 1600 2 1850 4 2.4 實施例3 鎢 2.2 40 1.3 «ον* 1700 2 1850 4 2.4 實施例4 鎢 2.2 40 1.2 M JWS 1650 2 1800 4 2.4 實施例5 鎢 2.2 40 1.2 M jiw 1650 2 1900 4 2.4 實施例6 鎢 2.2 40 1.3 M yi 1650 2 1850 4 2.4 實施例7 鶴 2.2 20 1.2 姐 1650 2 1800 4 2.4 實施例8 鎢 2.2 80 1.1 姐 <M、、 1650 2 1900 4 2.4 實施例9 鎢 2.2 40 1.1 姐 1650 2 1850 4 4.0 實施例10 1百 2.2 40 1.2 姐 VI、' 1600 2 1800 4 2.4 比較例1 鎢 2.2 5 1.1 1600 2 1800 4 2.4 比較例2 鶴 2.2 120 1.1 M 1650 2 1850 4 2.4 比較例3 鶴 2.2 40 1.2 Anr lilt /\\\ 1650 2 1750 4 2.4 比較例4 鎢 2.2 40 1.2 Arrr. 無 1650 2 1950 4 2.4 比較例5 鎢 5.1 40 1.3 Arrr. Mil: \N 1650 2 1850 4 2.4 比較例6 鑛 2.2 40 1.1 有·】） 1650 2 1850 4 2.4 υ於1750t：燒成3小時表2 接合狀態燒結金屬層厚度;um 燒結金屬翹曲 ^m/lOOimn 燒結金屬層薄片電阻値Ω/口吸附力 g/cm2 耐久性評價（絕緣破壞之有無）剪切強度 kg/mm2 實施例1 〇 40 30 4.1xl0·3 230 •frrr. 撒 6.5 實施例2 〇 40 29 4.0x10'3 230 Μ 6.3 實施例3 〇 40 32 4.1X10'3 230 姐 7.1 實施例4 〇 40 25 4.0x10-3 220 迦 5.8 實施例5 〇 40 50 3.8x10-3 240 Arr ΙΙΙκ >1 7.5 實施例6 〇 40 30 4.0x10'3 230 /frrr Mil* 6.8 實施例7 〇 20 30 6.0x10-3 210 鈕 /» \N 5.5 實施例8 〇 80 50 3.0x10-3 240 碰 5.9 實施例9 〇 40 30 4.〇xl 0'3 230 M 6.3 實施例10 〇 40 29 4.5x10-3 220 M 7.0 比較例1 〇 5 32 1.2 29 有(第8次） 1.3 比較例2 X 120 750 1.1 35 有(第5次） 0.5 比較例3 X 40 42 3.0 — — 一比較例4 〇 40 620 4.〇χ10·3 62 無 1.0 比較例5 X 40 40 3.3 13 有(第5次） 0.9 比較例6 〇 40 530 0.6x10'2 50 有(第8次） 1.2 26 1312342 【圖式簡單說明】圖1，係本發明氮化鋁接合體之一例的部分透視立體圖。圖2，係圖1之氮化鋁接合體之側視截面圖。圖3，係表示燒結金屬層翹曲之測定方法的概念圖。【主要元件符號說明】 1 -a 氮化鋁燒結體板 1-b 氮化鋁燒結體板 2 燒結金屬層 3 凹部 L 端點間長度 R 連結燒結金屬層 2兩端點的直線與燒結金屬層 2之最大距離 27

Claims

，1312342 十、申請專利範圍： 1.一種氮化鋁接合體，其係由互相接合的二片氮化鋁繞結體板、與形成於其接合面上之厚度15〜100//m之鎢或^ 製燒結金屬層所構成；其特徵為：該燒結金屬層的薄片電阻值為丨Ω /□以下，而該繞結金屬層之翹曲被抑制為100#m/100mm以下，且該接合: 上該燒結金屬層與氮化鋁基板間的剪切強度為4kg/mm2以上。 w饮3-瓶，丹Y，孩接合面上燒結金屬層所佔的面積率為50〜90%。 3. -種氮化IS接合體之製造方法，其特徵為係由如程所構成：灰準備二片氮化鋁燒結體板之製裎；於一片氮化紹燒結體板表面上形成凹部之製程；充填製程’將含有平均粒徑（D5q)35 ”以下之嫣粉末或翻粉末作為導體成分莫 „ 成刀之導電性糊劑’充填於該凹部； ^ ^ ^ 於充真有㈣電性糊劑之氮化紹燒、％體板表面全面上’塗布含氮化師劑以形成黏著層；者成刀之黏者糊對該導電性糊劑及黏著 -次燒結製程，將另一論:脱月日處理之製程；的壓力壓接於兮κ ，呂繞結板，以0.5〜10MPa 妖％ "亥氮化鋁燒結體之 1600~1700〇C ^ . -者層形成面，並以 I日h皿度加熱〇·5〜4小二次燒結的製程垃癌兮 Λ進行-次燒結;及接續遠—錢結，m8G()〜19〇(TC的 28 1312342 溫度加熱2〜8小時以進行二次燒結。 4.如申請專利範圍第3項之氮化鋁接合體之製造方法，其中，係將該導電性糊劑以固體成分計為該凹部體積之1_05〜1.5倍的量充填於該凹部。十一、圖式：如次頁。

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