WO2016143282A1 - 基板接合方法 - Google Patents

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WO2016143282A1
WO2016143282A1 PCT/JP2016/001025 JP2016001025W WO2016143282A1 WO 2016143282 A1 WO2016143282 A1 WO 2016143282A1 JP 2016001025 W JP2016001025 W JP 2016001025W WO 2016143282 A1 WO2016143282 A1 WO 2016143282A1
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silicon oxide
oxide film
heating
bonding
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PCT/JP2016/001025
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真和 谷藤
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株式会社デンソー
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate bonding method in which a first substrate having a first silicon oxide film formed on the surface and a second substrate having a second silicon oxide film formed on the surface are bonded to each other.
  • Patent Document 1 an SOI wafer manufacturing method in which two silicon wafers are bonded together is known. First, an oxide film is formed on both silicon wafers. Then, the silicon wafers are bonded together via the oxide film. After the silicon wafers are bonded together, they are heated. The heating temperature is set to 1200 ° C. or higher in order to ensure the bonding strength. As described above, an SOI wafer can be manufactured.
  • water may be generated at the bonding interface between silicon wafers due to heating. If water is generated at the interface, the bonding strength may be reduced.
  • the thickness of the oxide film in one silicon wafer is 50 nm or more. By increasing the thickness of the oxide film, water generated by heating is absorbed by the oxide film, and a reduction in bonding strength can be suppressed.
  • the maximum heatable temperature of the silicon wafer is determined by the heat resistance temperature of the wiring and the temperature at which the impurity diffusion layer diffuses. According to this, generally, the heatable temperature of the silicon wafer is set to 800 degrees or less. Therefore, an SOI wafer could not be manufactured by the above-described method of heating at a high temperature.
  • an SOI wafer by using a method in which an oxide film is formed on one side of a silicon wafer and no oxide film is formed on the other side.
  • silicon wafers are bonded to each other by Si—SiO 2 bonding to manufacture an SOI wafer.
  • the bonding strength can be ensured while the heating temperature is low.
  • this bonding method cannot form an oxide film on the surfaces of both silicon wafers when the silicon wafers are bonded together.
  • the present disclosure aims to provide a substrate bonding method capable of suppressing a decrease in bonding strength without heating at a high temperature in a method of bonding so that silicon oxide films face each other.
  • the substrate bonding method includes a first substrate having a first silicon oxide film having a thickness of 50 nm or more formed on a surface, and a second substrate having a second silicon oxide film formed on the surface. After preparing the first substrate and the second substrate, the first substrate and the second substrate are bonded so that the first silicon oxide film and the second silicon oxide film face each other. And after bonding the first substrate and the second substrate, heating and bonding the first substrate and the second substrate.
  • the preparation of the first substrate and the second substrate comprises preparing the second substrate having a thickness of the second silicon oxide film of 2.5 nm or less.
  • the heating and bonding of the first substrate and the second substrate includes heating the first substrate and the second substrate at a temperature of 200 degrees to 800 degrees.
  • the thickness of the first silicon oxide film is 50 nm or more. Therefore, even if water is generated at the interface between the first substrate and the second substrate due to heating, the water generated by the first silicon oxide film can be absorbed, so that the bonding strength between the first substrate and the second substrate can be increased. The decrease can be suppressed.
  • the thickness of the second silicon oxide film is 2.5 nm or less. According to this, in a heating process, heating temperature required in order to ensure joining strength can be made into 800 degrees or less lower temperature than the conventional temperature. That is, it is possible to suppress a decrease in bonding strength without heating at a high temperature.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an SOI substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the preparation process
  • FIG. 3 is a diagram showing the structure of SiO 2 .
  • FIG. 4 is a diagram showing the structure of a suboxide
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the activation process
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view for explaining the activation process
  • FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the bonding process
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view for explaining the bonding step
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an SOI substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the preparation process
  • FIG. 3 is a diagram showing the structure of SiO 2 .
  • FIG. 4 is a diagram showing the structure of a suboxide
  • FIG. 5 is a cross-
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the heating step
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view for explaining the heating process
  • FIG. 11 is a diagram showing the bonding strength of the first substrate and the second substrate with respect to the thickness of the second silicon oxide film
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a pressure sensor showing a first modification
  • FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the preparation process.
  • the thickness direction of the first substrate is indicated as the Z direction
  • the specific direction orthogonal to the Z direction is indicated as the X direction
  • the direction orthogonal to the Z direction and the X direction is indicated as the Y direction.
  • a shape along a plane defined by the X direction and the Y direction is referred to as a planar shape.
  • the SOI substrate 100 is formed by bonding the first substrate 10 and the second substrate 20 to each other.
  • a method for manufacturing the SOI substrate 100 that is, a method for bonding the first substrate 10 and the second substrate 20 will be described in detail below.
  • wiring (not shown) and an impurity diffusion layer (not shown) are formed.
  • the wiring is formed using a metal material such as aluminum.
  • the impurity diffusion layer is formed by ion implantation, for example.
  • the impurity diffusion layer constitutes a MOS transistor.
  • a preparation process for preparing the first substrate 10 and the second substrate 20 is performed.
  • a silicon substrate is used as the first substrate 10.
  • the first substrate 10 has a surface 10a orthogonal to the Z direction, a back surface 10b opposite to the surface 10a, and a side surface 10c parallel to the Z direction.
  • a first silicon oxide film 12 is formed on the surface 10a. Further, the first silicon oxide film 12 is also formed on the back surface 10b and the side surface 10c.
  • the film thickness of the first silicon oxide film 12 formed on the surface 10a is referred to as film thickness Th1.
  • the film thickness Th1 is 50 nm or more. In this embodiment, the film thickness Th1 is 1.0 ⁇ m.
  • the first substrate 10 is formed with wiring and impurity diffusion layers (not shown).
  • a silicon substrate is used as the second substrate 20.
  • the second substrate 20 has a surface 20a orthogonal to the thickness direction, a back surface 20b opposite to the surface 20a, and a side surface 20c parallel to the thickness direction.
  • a second silicon oxide film 22 is formed on the surface 20a. Further, the second silicon oxide film 22 is also formed on the back surface 20b and the side surface 10c.
  • the film thickness of the second silicon oxide film 22 formed on the surface 20a is referred to as film thickness Th2.
  • the film thickness Th2 is set to 2.5 nm or less. In other words, the second silicon oxide film 22 is formed so as to satisfy 0 nm ⁇ film thickness Th2 ⁇ 2.5 nm.
  • wiring and impurity diffusion layers are formed on the second substrate 20.
  • the planar shape of the second substrate 20 is substantially the same as the planar shape of the first substrate 10.
  • the first silicon oxide film 12 and the second silicon oxide film 22 are referred to as silicon oxide films 12 and 22.
  • the second silicon oxide film 22 can be formed by immersing the second substrate 20 in an aqueous solution.
  • an aqueous solution used for RCA cleaning, hydrolyzed sulfuric acid, and ozone water are used as the aqueous solution.
  • the second substrate 20 is not heated to form the second silicon oxide film 22.
  • the method for forming the first silicon oxide film 12 may be different from or the same as the method for forming the second silicon oxide film 22.
  • the second substrate 20 may be heated. That is, the second silicon oxide film 22 may be formed by thermal oxidation. In other words, the second silicon oxide film 22 may be a thermal oxide film.
  • the second substrate 20 is cleaned.
  • a cleaning method a method using sulfuric acid or hydrofluoric acid or RCA cleaning can be employed. Contaminants and the like can be removed by washing. Then, the cleaned second substrate 20 is heated to form a second silicon oxide film 22 on the second substrate 20.
  • the heating method for example, a furnace or an RTP apparatus is used.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are heated using a furnace to form the silicon oxide films 12 and 22.
  • the heating temperature is 600 degrees and the heating time is 1 hour as the conditions for heating in the furnace.
  • the second silicon oxide film 22 may be formed by deposition or plasma.
  • the second silicon oxide film 22 is formed by performing a CVD method using TEOS or performing O 2 ashing.
  • TEOS is tetraoxysilane.
  • the second silicon oxide film 22 formed using TEOS can also be referred to as a TEOS film.
  • CVD is an abbreviation for Chemical Vapor Deposition.
  • the second silicon oxide film 22 is formed by applying SOG to the second substrate 20.
  • SOG is an abbreviation for Spin On Glass.
  • the silicon oxide films 12 and 22 have SiO 2 and suboxide as silicon oxide.
  • the silicon atom has four bonds. As shown in FIG. 3, in the silicon atoms constituting SiO 2 , oxygen atoms are bonded to each bond, and are bonded to four oxygen atoms. Silicon atoms constituting SiO 2 can also be referred to as Si 4+ .
  • the suboxide is a silicon oxide having a chemically different structure from SiO 2 .
  • the silicon oxide films 12 and 22 have three types of suboxides having chemically different structures. Si 3+ , Si 2+ , and Si + exist as silicon atoms constituting the suboxide .
  • Si 3+ an oxygen atom is bonded to each of three bonds, and a silicon atom is bonded to one bond.
  • Si 2+ an oxygen atom is bonded to each of two bonds, and a silicon atom is bonded to each of the other two bonds.
  • Si + an oxygen atom is bonded to one bond, and a silicon atom is bonded to each of the three bonds.
  • the silicon oxide films 12 and 22 contain a hydroxyl group.
  • the greater the number of suboxides the greater the number of hydroxyl groups.
  • the ratio of the number of sub-oxide that increases are known relative to the number of SiO 2. That is, in the silicon oxide films 12 and 22, the smaller the film thickness, the higher the density of hydroxyl groups.
  • an activation process for imparting hydroxyl groups to the silicon oxide films 12 and 22 is performed.
  • the activation process is performed using the chamber 200, the electrode 210, and the high-frequency power source 220.
  • the chamber 200 has an exhaust port 202 and an intake port 204.
  • the electrode 210 has an anode 212 and a cathode 214.
  • the anode 212 and the cathode 214 are arranged to face each other at a predetermined distance in the chamber 200.
  • the anode 212 and the cathode 214 are connected to the high frequency power supply 220.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are disposed on the cathode 214. Specifically, the first substrate 10 and the second substrate 20 are arranged so that the surface 10 a and the surface 20 a face the anode 212.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are activated by plasma.
  • a method of activation by plasma a method of generating plasma with the atmospheric pressure in the chamber 200 and a method of generating plasma with a vacuum can be employed.
  • hydroxyl groups can be more effectively imparted to the silicon oxide films 12 and 22. Therefore, in the present embodiment, a method of setting the inside of the chamber 200 to atmospheric pressure is adopted.
  • gas for generating plasma is introduced into the chamber 200 through the air inlet 204 while exhausting through the air outlet 202.
  • this gas for example, at least one kind of gas in O 2 , N 2 , Ar, H 2 O, and air can be employed. That is, both a single gas and a mixed gas can be employed.
  • a mixed gas of O 2 , N 2 , and H 2 O is employed. By using this mixed gas, hydroxyl groups can be more effectively imparted to the silicon oxide films 12 and 22.
  • the white arrows in FIG. 5 indicate the direction of exhausting gas and the direction of intake.
  • the first silicon oxide film 12 is given a hydroxyl group by plasma.
  • a hydroxyl group is added. Silicon atoms located on the surface 10a and the surface 20a are bonded to a hydroxyl group.
  • the hydroxyl group can also be referred to as an OH group or a hydroxyl group.
  • a bonding process for bonding the first substrate 10 and the second substrate 20 to each other is performed.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are bonded together so that the surface 10a and the surface 20a face each other.
  • the bonding process is performed at room temperature.
  • the first silicon oxide film 12 and the second silicon oxide film 22 come into contact with each other and are bonded.
  • the silicon oxide films 12 and 22 are hydrogen bonded.
  • the hydroxyl group of the first silicon oxide film 12 and the hydroxyl group of the second silicon oxide film 22 are hydrogen bonded.
  • hydrogen bonds are indicated by broken lines.
  • a heating process for heating and bonding the first substrate 10 and the second substrate 20 is performed.
  • the heating process is performed using the chamber 300 and the heater 310.
  • the chamber 300 has an exhaust port 302.
  • the heater 310 is disposed in the chamber 300.
  • the heating step first, as shown in FIG. 9, the first substrate 10 and the second substrate 20 are placed in the chamber 300. Then, the gas in the chamber 300 is heated by the heater 310 while being exhausted through the exhaust port 302.
  • the white arrows in FIG. 9 indicate the exhaust direction.
  • water escapes from the hydrogen bond between the silicon oxide films 12 and 22.
  • the bond between the silicon oxide films 12 and 22 is changed from a hydrogen bond to a covalent bond.
  • the silicon atoms of the first silicon oxide film 12 and the silicon atoms of the second silicon oxide film 22 are bonded to each other through oxygen atoms.
  • the heating temperature is set to 200 degrees or more and 800 degrees or less.
  • the bond between the silicon oxide films 12 and 22 can be changed from a hydrogen bond to a covalent bond.
  • the maximum heating temperature of 800 degrees is lower than the heat resistance temperature of the wiring formed on the first substrate 10 and the second substrate 20. Furthermore, by setting the heating temperature to 800 ° C. or less, it is possible to suppress the diffusion of the impurity diffusion layers formed on the first substrate 10 and the second substrate 20. In this embodiment, the heating temperature is 750 degrees. The heating temperature may be 300 degrees.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 can be joined.
  • a removal process of removing a part of the first substrate 10 and the second substrate 20 is performed.
  • the back surface 10b, the back surface 20b, the side surface 10c, and the side surface 20c are polished and etched.
  • the back surface 10b, the back surface 20b, the side surface 10c, and the silicon oxide films 12 and 22 formed on the side surface 20c are removed.
  • the SOI substrate 100 shown in FIG. 1 can be manufactured.
  • FIG. 11 is a diagram showing the bonding strength of the first substrate 10 and the second substrate 20 with respect to the SOI substrate 100 manufactured by the above method. 11 indicates the bonding strength between the first substrate 10 and the second substrate 20 on which the silicon oxide films 12 and 22 are formed by thermal oxidation.
  • the bonding strength between the first substrate 10 and the second substrate 20 is simply referred to as bonding strength.
  • the bonding strength was measured for a plurality of SOI substrates 100 having different film thicknesses Th2.
  • the SOI substrate 100 having a thickness Th2 of greater than 2.5 nm and the SOI substrate 100 having a thickness Th2 of approximately 0 nm were also manufactured by the above method and the bonding strength was measured.
  • the film thickness Th1 was 1.0 ⁇ m
  • the heating temperature in the heating process was 750 ° C.
  • FIG. 11 shows the value of the bonding strength when the bonding strength is 1.0 when the film thickness Th2 is approximately 0 nm.
  • the bonding strength value shown in FIG. 11 is a value obtained by dividing the bonding strength when the film thickness Th2 is a predetermined thickness by the bonding strength when the film thickness Th2 is approximately 0 nm.
  • the bonding strength shows a plurality of values. This shows a value obtained by manufacturing SOI substrates 100 having the same film thickness Th2 and measuring the bonding strength of each manufactured SOI substrate 100.
  • the thinner the film thickness Th2 the higher the bonding strength. This is because the thinner the film thickness Th2, the higher the density of hydroxyl groups in the second silicon oxide film 22, and the greater the number of hydrogen bonds in the bond between the silicon oxide films 12 and 22 in the bonding step. The greater the number of hydrogen bonds, the greater the number of covalent bonds in the heating step, and the higher the bonding strength.
  • the bonding strength changes greatly with the thickness Th2 of 2.5 nm as a boundary.
  • the film thickness Th2 when the film thickness Th2 is thicker than 2.5 nm, the bonding strength is low, and when the film thickness is 2.5 nm or less, the bonding strength is high.
  • the film thickness Th2 in which the bonding strength greatly changes is referred to as a boundary film thickness.
  • the bonding strength is less than 0.2.
  • the bonding strength is 0.8 or more. In the range of 1.5 nm or more and 2.0 nm or less, measurement is performed on eight SOI substrates 100, and the bonding strength is all 0.8 or more. According to this, by setting the film thickness Th to 2.0 nm or less, it is easy to ensure a bonding strength of 0.8 or more.
  • the thinner the film thickness Th2 the higher the bonding strength.
  • the higher the heating temperature in the heating step the higher the bonding strength. This is because the higher the heating temperature, the easier it is to change from a hydrogen bond to a covalent bond.
  • the boundary film thickness decreases as the heating temperature decreases.
  • the film thickness Th1 is 50 nm or more. Therefore, even if water is generated at the interface between the first substrate 10 and the second substrate 20 by heating, the water generated by the first silicon oxide film 12 can be absorbed, so that a decrease in bonding strength is suppressed. Can do.
  • the film thickness Th2 is 2.5 nm or less. According to this, in a heating process, heating temperature required in order to ensure joining strength can be made into 800 degrees or less lower temperature than the conventional temperature. That is, it is possible to suppress a decrease in bonding strength without heating at a high temperature.
  • an activation process for imparting hydroxyl groups to the silicon oxide films 12 and 22 is performed.
  • the activation process By performing the activation process, more hydroxyl groups can be imparted to the silicon oxide films 12 and 22. According to this, the number of hydrogen bonds can be increased in the bonding step, and consequently the number of covalent bonds can be increased in the heating step. Therefore, the bonding strength can be further increased.
  • the silicon oxide films 12 and 22 are formed by thermal oxidation. According to this, dense silicon oxide films 12 and 22 can be formed as compared with other methods. Therefore, out-diffusion can be suppressed.
  • the method of forming the second silicon oxide film 22 by immersing the second substrate 20 in an aqueous solution heating is not necessary and the process can be simplified as compared with the formation method by thermal oxidation.
  • the film thickness Th2 can be easily reduced as compared with the formation method by thermal oxidation. In other words, it is easy to produce the second substrate 20 having a thickness Th2 of 2.5 nm or less.
  • the density of hydroxyl groups in the second silicon oxide film 22 can be increased and the bonding strength can be further increased as compared with the formation method by thermal oxidation.
  • the pressure sensor 400 may be manufactured by bonding the first substrate 10 and the second substrate 20.
  • the pressure sensor 400 detects the pressure of the measurement medium.
  • the first substrate 10 in which the recesses 14 are formed in the preparation process is prepared.
  • the recess 14 is recessed with a predetermined depth from the surface 10a.
  • the processes after the bonding process are the same as those in the first embodiment.
  • the pressure sensor 400 includes a pressure reference chamber 410, a diaphragm 420, and a pressure detection element (not shown).
  • the pressure reference chamber 410 is a space surrounded by the recess 14 and the surface 20a.
  • the pressure reference chamber 410 is hermetically sealed and the internal pressure is substantially constant.
  • the diaphragm 420 is a portion whose thickness is reduced by the recess 14 in the first substrate 10.
  • the diaphragm 420 is deformed in the thickness direction of the first substrate 10 according to the pressure of the measurement medium.
  • the pressure detection element is formed in the diaphragm 420 and outputs a detection signal according to the deformation of the diaphragm 420.
  • substrate 20, and manufactures semiconductor sensors other than the pressure sensor 400 is employable.
  • an example in which the second substrate 20 having a film thickness Th2 of 2.5 nm or less is prepared in the preparation step is not limited thereto.
  • the preparation step an example of preparing the second substrate 20 having a film thickness Th2 of 2.0 nm or less can be adopted.
  • the heating temperature in the heating step is set to a predetermined temperature, the bonding strength can be further increased.
  • the heating temperature required for bonding with a predetermined bonding strength can be made lower. By setting the heating temperature to a low temperature, it is possible to improve the degree of design freedom in the wiring and impurity diffusion layer formed on the first substrate 10 and the second substrate 20.
  • the present invention is not limited to this.
  • the activation process an example in which the first substrate 10 and the second substrate 20 are irradiated with an ion beam can be employed.
  • substrate 20 in an acidic solution is also employable as an activation process.
  • the example which implements an activation process was shown, it is not limited to this. An example in which the activation process is not performed can also be adopted.
  • substrate 20 showed the example used as the silicon substrate, it is not limited to this.
  • An example in which the first substrate 10 and the second substrate 20 are made of a group III-V semiconductor such as a germanium substrate, sapphire glass, GaAs, or the like may be employed. Further, even when the silicon oxide films 12 and 22 are replaced with germanium oxide films, the heating temperature in the heating process can be lowered while ensuring the bonding strength.
  • a silicon nitride film is formed on the first substrate 10 and the first silicon oxide film 12 is formed on the silicon nitride film can be adopted.
  • a silicon nitride film is formed on the second substrate 20 and the second silicon oxide film 22 is formed on the silicon nitride film may be employed.
  • the present invention is not limited to this. Any structure may be employed as long as the first silicon oxide film 12 is formed on at least the surface 10a. Similarly, any structure can be adopted as long as the second silicon oxide film 22 is formed on at least the surface 20a.
  • the measurement results of the bonding strength of the first substrate 10 and the second substrate 20 on which the silicon oxide films 12 and 22 are formed by thermal oxidation are shown in FIG.
  • the method of forming the silicon oxide films 12 and 22 is not limited to thermal oxidation.
  • the density of hydroxyl groups in the silicon oxide films 12 and 22 can be increased as compared with the formation method by thermal oxidation. Therefore, the bonding strength can be increased as compared with the formation method by thermal oxidation. Therefore, in a formation method other than thermal oxidation, it is possible to suppress a decrease in bonding strength by setting the film thickness Th2 to 2.5 nm or less, as in the formation method by thermal oxidation. In other words, regardless of the method of forming the silicon oxide films 12 and 22, by reducing the film thickness Th2 to 2.5 nm or less, it is possible to suppress a decrease in bonding strength without heating at a high temperature.

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Abstract

　基板接合方法は、膜厚が５０ｎｍ以上の第１シリコン酸化膜（１２）が形成された第１基板（１０）と、第２シリコン酸化膜（２２）が形成された第２基板（２０）とを準備し、前記第１シリコン酸化膜と前記第２シリコン酸化膜とが向き合うようにして、前記第１基板及び前記第２基板を貼り合わせ、前記第１基板及び前記第２基板を加熱して接合することを備える。前記第一基板と第二基板の準備は、前記第２シリコン酸化膜の膜厚が２．５ｎｍ以下の前記第２基板を準備することを備える。前記第１基板及び前記第２基板の加熱および接合は、２００度以上８００度以下の温度で前記第１基板及び前記第２基板を加熱することを備えている。

Description

基板接合方法 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年３月１０日に出願された日本特許出願番号２０１５―４７５０４号および２０１６年１月２８日に出願された日本特許出願番号２０１６―１４８５２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、第１シリコン酸化膜が表面に形成された第１基板、及び、第２シリコン酸化膜が表面に形成された第２基板を互いに接合する基板接合方法に関するものである。
　従来、特許文献１に記載のように、２つのシリコンウェーハ同士を貼り合わせてなるＳＯＩウェーハの製造方法が知られている。先ず、シリコンウェーハの両方に酸化膜を形成する。そして、酸化膜を介してシリコンウェーハ同士を貼り合わせる。シリコンウェーハ同士を貼り合わせた後、加熱する。加熱温度は、貼り合わせ強度を確保するために、１２００℃以上とされている。以上により、ＳＯＩウェーハを製造することができる。
　上記方法では、加熱により、シリコンウェーハ同士の貼り合わせ界面に水が発生する虞がある。界面に水が発生すると、貼り合わせ強度が低下する虞がある。これに対し、貼り合わせ強度の低下を抑制するため、一方のシリコンウェーハにおける酸化膜の膜厚を５０ｎｍ以上とすることが知られている。酸化膜の膜厚を厚くすることで、加熱により発生した水が酸化膜に吸収され、貼り合わせ強度の低下を抑制することができる。
　しかしながら、この方法においても、接合強度を確保するため、高温でシリコンウェーハを加熱する必要がある。シリコンウェーハにアルミニウム等からなる配線、不純物拡散層が形成されているため、シリコンウェーハの加熱可能な最高温度は、配線の耐熱温度、及び、不純物拡散層が拡散する温度により決定される。これによれば、一般的に、シリコンウェーハの加熱可能な温度は、８００度以下とされている。よって、上記した高温で加熱する方法では、ＳＯＩウェーハを製造することができなかった。
　これに対し、シリコンウェーハの一方に酸化膜を形成し、他方に酸化膜を形成しない方法を用いて、ＳＯＩウェーハを製造することが考えられる。詳しくは、Ｓｉ－ＳｉＯ２接合によりシリコンウェーハ同士を接合し、ＳＯＩウェーハを製造する。この接合方法では、加熱温度を低温としつつ、接合強度を確保することができる。しかしながら、この接合方法では、シリコンウェーハ同士を貼り合わせる際、両方のシリコンウェーハ表面に酸化膜を形成することができない。
　ところで、シリコンウェーハ表面に対し、酸化膜を形成することで、アウトディフュージョンを抑制し、且つ、界面準位を低減できることが知られている。これに対し、上記構成では、両方のシリコンウェーハ表面に酸化膜を形成することができないため、アウトディフュージョンが発生する虞があり、且つ、界面準位が大きくなる虞がある。これによれば、ＳＯＩウェーハにおいて、リーク電流が発生する虞がある。また、両方のシリコンウェーハ表面に酸化膜を形成することができない上記構成では、ＳＯＩウェーハにおける設計の自由度が低下する虞がある。
特開２０１０－２６３１６０号公報
　本開示は、シリコン酸化膜同士が向き合うように接合する方法において、高温で加熱することなく接合強度の低下を抑制可能な基板接合方法を提供することを目的とする。
　本開示の第一の態様において、基板接合方法は、膜厚が５０ｎｍ以上の第１シリコン酸化膜が表面に形成された第１基板と、第２シリコン酸化膜が表面に形成された第２基板とを準備し、前記第一基板と第二基板の準備の後、前記第１シリコン酸化膜と前記第２シリコン酸化膜とが向き合うようにして、前記第１基板及び前記第２基板を貼り合わせ、前記第１基板及び前記第２基板の貼り合わせの後、前記第１基板及び前記第２基板を加熱して接合すること、を備える。前記第一基板と第二基板の準備は、前記第２シリコン酸化膜の膜厚が２．５ｎｍ以下の前記第２基板を準備することを備える。前記第１基板及び前記第２基板の加熱および接合は、２００度以上８００度以下の温度で前記第１基板及び前記第２基板を加熱することを備えている。
　上記方法では、第１シリコン酸化膜の膜厚が５０ｎｍ以上とされている。そのため、加熱により第１基板と第２基板との界面に水が発生しても、第１シリコン酸化膜により発生した水を吸収することができるため、第１基板及び第２基板の接合強度の低下を抑制することができる。
　また、上記方法では、第２シリコン酸化膜の膜厚が２．５ｎｍ以下とされている。これによれば、加熱工程において、接合強度を確保するために必要な加熱温度を、従来の温度よりも低温の８００度以下とすることができる。すなわち、高温で加熱することなく、接合強度の低下を抑制することができる。
　以上により、シリコン酸化膜同士が向き合うようにして第１基板及び第２基板を接合する接合方法において、高温で加熱することなく接合強度の低下を抑制することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態に係るＳＯＩ基板の概略構成を示す断面図であり、 図２は、準備工程を説明するための断面図であり、 図３は、ＳｉＯ２の構造を示す図であり、 図４は、サブオキサイドの構造を示す図であり、 図５は、活性化工程を説明するための断面図であり、 図６は、活性化工程を説明するための拡大断面図であり、 図７は、貼り合わせ工程を説明するための断面図であり、 図８は、貼り合わせ工程を説明するための拡大断面図であり、 図９は、加熱工程を説明するための断面図であり、 図１０は、加熱工程を説明するための拡大断面図であり、 図１１は、第２シリコン酸化膜の膜厚に対する第１基板及び第２基板の接合強度を示す図であり、 図１２は、第１変形例を示す圧力センサの概略構成を示す断面図であり、 図１３は、準備工程を説明するための断面図である。
　以下、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。第１基板の厚さ方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する特定の方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向と示す。Ｘ方向及びＹ方向により規定される平面に沿う形状を平面形状と示す。
　（第１実施形態）
　先ず、図１に基づき、ＳＯＩ基板１００の概略構成について説明する。
　ＳＯＩ基板１００は、第１基板１０及び第２基板２０を互いに接合して形成されている。ＳＯＩ基板１００の製造方法、すなわち第１基板１０及び第２基板２０の接合方法については、下記で詳細に説明する。ＳＯＩ基板１００には、図示しない配線、及び、図示しない不純物拡散層が形成されている。配線は、アルミニウム等の金属材料を用いて形成されている。不純物拡散層は、例えばイオン注入により形成される。不純物拡散層は、ＭＯＳトランジスタを構成している。
　次に、図２～図１０に基づき、第１基板１０及び第２基板２０の接合方法について説明する。
　先ず、図２に示すように、第１基板１０及び第２基板２０を準備する準備工程を実施する。本実施形態では、第１基板１０として、シリコン基板を用いる。第１基板１０は、Ｚ方向と直交する表面１０ａと、表面１０ａと反対の裏面１０ｂと、Ｚ方向と平行な側面１０ｃと、を有している。
　表面１０ａには、第１シリコン酸化膜１２が形成されている。さらに、裏面１０ｂ及び側面１０ｃにおいても、第１シリコン酸化膜１２が形成されている。以下、表面１０ａに形成された第１シリコン酸化膜１２の膜厚を膜厚Ｔｈ１と示す。膜厚Ｔｈ１は、５０ｎｍ以上とされている。本実施形態では、膜厚Ｔｈ１が１．０μｍとされている。なお、第１基板１０には、図示しない配線及び不純物拡散層が形成されている。
　本実施形態では、第２基板２０として、シリコン基板を用いる。第２基板２０は、厚さ方向と直交する表面２０ａと、表面２０ａと反対の裏面２０ｂと、厚さ方向と平行な側面２０ｃと、を有している。
　表面２０ａには、第２シリコン酸化膜２２が形成されている。さらに、裏面２０ｂ及び側面１０ｃにおいても、第２シリコン酸化膜２２が形成されている。以下、表面２０ａに形成された第２シリコン酸化膜２２の膜厚を膜厚Ｔｈ２と示す。膜厚Ｔｈ２は、２．５ｎｍ以下とされている。言い換えると、０ｎｍ＜膜厚Ｔｈ２≦２．５ｎｍを満たすように、第２シリコン酸化膜２２が形成されている。また、第２基板２０には、第１基板１０と同様に、図示しない配線及び不純物拡散層が形成されている。なお、第２基板２０の平面形状は、第１基板１０の平面形状とほぼ同じ形状とされている。以下、第１シリコン酸化膜１２及び第２シリコン酸化膜２２を、シリコン酸化膜１２，２２と称する。
　準備工程では、第２基板２０を水溶液に浸すことで、第２シリコン酸化膜２２を形成することができる。この方法では、水溶液として、ＲＣＡ洗浄に用いる水溶液、硫酸加水、及び、オゾン水を採用する。なお、この方法では、第２シリコン酸化膜２２を形成するために第２基板２０を加熱しない。第１シリコン酸化膜１２の形成方法は、第２シリコン酸化膜２２の形成方法と異なっていても、同じであってもよい。
　また、第２シリコン酸化膜２２を形成する方法として、第２基板２０を加熱してもよい。すなわち、熱酸化により第２シリコン酸化膜２２を形成してもよい。言い換えると、第２シリコン酸化膜２２は熱酸化膜であってもよい。この方法では、先ず、第２基板２０を洗浄する。洗浄の方法としては、硫酸加水やフッ酸を用いて洗浄する方法や、ＲＣＡ洗浄を採用することができる。洗浄により、汚染物等を除去することができる。そして、洗浄した第２基板２０を加熱することで、第２基板２０に第２シリコン酸化膜２２を形成する。
　加熱する方法では、例えば炉やＲＴＰ装置を用いる。本実施形態では、炉を用いて第１基板１０及び第２基板２０を加熱し、シリコン酸化膜１２，２２を形成する。本実施形態では、炉で加熱する条件として、加熱温度が６００度、加熱時間１時間を採用する。
　また、デポやプラズマにより第２シリコン酸化膜２２を形成してもよい。プラズマを用いる方法では、例えば、ＴＥＯＳを用いてＣＶＤ法を行ったり、Ｏ２アッシングを行うことで第２シリコン酸化膜２２を形成する。ＴＥＯＳは、テトラエキシシランである。ＴＥＯＳを用いて形成した第２シリコン酸化膜２２は、ＴＥＯＳ膜と称することもできる。ＣＶＤは、Chemical Vapor Depositionの略称である。デポする方法としては、ＳＯＧを第２基板２０に塗布することで第２シリコン酸化膜２２を形成する。ＳＯＧは、Spin On Glassの略称である。
　シリコン酸化膜１２，２２は、シリコン酸化物として、ＳｉＯ２とサブオキサイドとを有している。シリコン原子は、４つの結合手を有している。図３に示すように、ＳｉＯ２を構成するシリコン原子は、各結合手に酸素原子が結びついており、４つの酸素原子と結合している。ＳｉＯ２を構成するシリコン原子は、Ｓｉ４＋とも称することができる。
　図４に示すように、サブオキサイドとは、ＳｉＯ２と化学的に構造の異なるシリコン酸化物である。シリコン酸化膜１２，２２は、化学的に構造の異なる３種類のサブオキサイドを有している。サブオキサイドを構成するシリコン原子としては、Ｓｉ３＋、Ｓｉ２＋、及びＳｉ＋が存在する。
　Ｓｉ３＋は、３つの各結合手に酸素原子が結びついており、１つの結合手にシリコン原子が結びついている。Ｓｉ２＋は、２つの各結合手に酸素原子が結びついており、他の２つの各結合手にシリコン原子が結びついている。Ｓｉ＋は、１つの結合手に酸素原子が結びついており、３つの各結合手にシリコン原子が結びついている。
　シリコン酸化膜１２，２２は、水酸基を含んでいる。シリコン酸化膜１２，２２中において、サブオキサイドの数が多いほど、水酸基が多くなることが知られている。また、シリコン酸化膜１２，２２の膜厚が薄いほど、ＳｉＯ２の数に対するサブオキサイドの数の割合が多くなることが知られている。すなわち、シリコン酸化膜１２，２２では、膜厚が薄いほど、水酸基の密度が高い。
　準備工程実施後、図５及び図６に示すように、シリコン酸化膜１２，２２に水酸基を付与する活性化工程を実施する。本実施形態では、チャンバ２００、電極２１０、及び高周波電源２２０を用いて活性化工程を実施する。チャンバ２００は、排気口２０２と吸気口２０４とを有している。電極２１０は、アノード２１２とカソード２１４とを有している。アノード２１２及びカソード２１４は、チャンバ２００内において、互いに所定の距離を有して対向配置されている。アノード２１２及びカソード２１４は、高周波電源２２０と接続されている。
　活性化工程では、先ず、第１基板１０と第２基板２０とをカソード２１４に配置する。詳しくは、表面１０ａ及び表面２０ａがアノード２１２と対向するように、第１基板１０と第２基板２０とを配置する。
　本実施形態では、プラズマにより、第１基板１０及び第２基板２０を活性化する。プラズマによる活性化の方法としては、チャンバ２００内を大気圧にしてプラズマを発生させる方法と、真空にしてプラズマを発生させる方法を採用することができる。チャンバ２００内を大気圧にする方法では、シリコン酸化膜１２，２２に対して、より効果的に水酸基を付与することができる。そのため、本実施形態では、チャンバ２００内を大気圧にする方法を採用する。
　本実施形態では、チャンバ２００に対して、排気口２０２により排気しつつ、プラズマを発生させるためのガスを吸気口２０４により導入する。このガスとしては、例えばＯ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｈ２Ｏ、空気における少なくとも１種類のガスを採用することができる。すなわち、単体のガス、及び、混合ガスの両方を採用することができる。本実施形態では、Ｏ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏの混合ガスを採用する。この混合ガスを用いることにより、シリコン酸化膜１２，２２に対して、より効果的に水酸基を付与することができる。図５の白矢印は、ガスを排気する方向、及び、吸気する方向を示している。
　次に、高周波電源２２０により電極２１０間に電力を印加する。これにより、プラズマが発生する。表面１０ａに形成された第１シリコン酸化膜１２、及び、表面２０ａに形成された第２シリコン酸化膜２２が、プラズマに晒される。
　図６に示すように、第１シリコン酸化膜１２には、プラズマにより、水酸基が付与される。第２シリコン酸化膜２２においても、第１シリコン酸化膜１２と同様に、水酸基が付与される。表面１０ａ及び表面２０ａに位置するシリコン原子が、水酸基と結合する。水酸基は、ＯＨ基、又は、ヒドロキシル基とも称することができる。
　活性化工程実施後、図７及び図８に示すように、第１基板１０及び第２基板２０を互いに貼り合わせる貼り合わせ工程を実施する。図７に示すように、表面１０ａと表面２０ａとが向き合うようにして、第１基板１０及び第２基板２０を貼り合わせる。貼り合わせ工程は、室温で実施する。この貼り合わせにより、第１シリコン酸化膜１２と第２シリコン酸化膜２２とが互いに接触し、結合する。図８に示すように、シリコン酸化膜１２，２２同士が、水素結合する。詳しくは、第１シリコン酸化膜１２の水酸基と、第２シリコン酸化膜２２の水酸基と、が水素結合する。図８では、水素結合を破線で示している。
　貼り合わせ工程実施後、図９及び図１０に示すように、第１基板１０及び第２基板２０を加熱して接合する加熱工程を実施する。本実施形態では、チャンバ３００及びヒータ３１０を用いて加熱工程を実施する。チャンバ３００は、排気口３０２を有している。ヒータ３１０は、チャンバ３００内に配置されている。
　加熱工程では、先ず、図９に示すように、第１基板１０及び第２基板２０をチャンバ３００内に配置する。そして、チャンバ３００内のガスを排気口３０２により排気しつつ、ヒータ３１０により加熱する。図９の白矢印は、排気する方向を示している。加熱により、シリコン酸化膜１２，２２同士の水素結合から水が抜ける。これにより、図１０に示すように、シリコン酸化膜１２，２２同士の結合が、水素結合から共有結合に変わる。詳しくは、第１シリコン酸化膜１２のシリコン原子及び第２シリコン酸化膜２２のシリコン原子が、酸素原子を介して互いに結合する。
　加熱工程において、加熱温度を２００度以上８００度以下とする。加熱温度を２００度以上とすることで、シリコン酸化膜１２，２２同士の結合を、水素結合から共有結合に変えることができる。
　最高加熱温度である８００度は、第１基板１０及び第２基板２０に形成された配線の耐熱温度よりも低い。さらに、加熱温度を８００度以下とすることで、第１基板１０及び第２基板２０に形成された不純物拡散層が拡散することを抑制することができる。本実施形態では、加熱温度を７５０度とする。また、加熱温度を３００度としてもよい。
　以上により、第１基板１０及び第２基板２０を接合することができる。ＳＯＩ基板１００を製造するために、加熱工程実施後、第１基板１０及び第２基板２０の一部を除去する除去工程を実施する。接合した第１基板１０及び第２基板２０において、裏面１０ｂ、裏面２０ｂ、側面１０ｃ、及び側面２０ｃを研磨、エッチングする。これにより、裏面１０ｂ、裏面２０ｂ、側面１０ｃ、及び側面２０ｃに形成されたシリコン酸化膜１２，２２が除去される。以上により、図１に示すＳＯＩ基板１００を製造することができる。
　次に、図１１に基づき、第１基板１０及び第２基板２０の接合強度について説明する。
　図１１は、上記方法で製造したＳＯＩ基板１００について、第１基板１０及び第２基板２０の接合強度を示す図である。なお、図１１に示す接合強度の値は、熱酸化によりシリコン酸化膜１２，２２を形成した第１基板１０及び第２基板２０の接合強度を示している。
　以下、第１基板１０及び第２基板２０の接合強度を単に接合強度と示す。接合強度は、膜厚Ｔｈ２の異なる複数のＳＯＩ基板１００について測定した。なお、比較のために、膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍより厚いＳＯＩ基板１００、及び、膜厚Ｔｈ２がほぼ０ｎｍのＳＯＩ基板１００についても、上記方法で製造し、接合強度を測定した。接合強度を測定した全てのＳＯＩ基板１００において、膜厚Ｔｈ１を１．０μｍ、加熱工程における加熱温度を７５０度とした。
　図１１では、膜厚Ｔｈ２をほぼ０ｎｍとしたときの接合強度を１．０とした場合における接合強度の値を示している。言い換えると、図１１に示す接合強度の値は、膜厚Ｔｈ２を所定の厚さとした場合の接合強度を、膜厚Ｔｈ２をほぼ０ｎｍとした場合の接合強度で除算した値である。また、図１１において、膜厚Ｔｈ２が特定の厚さでは、接合強度が複数の値を示している。これは、膜厚Ｔｈ２がほぼ同じであるＳＯＩ基板１００を製造し、製造した各ＳＯＩ基板１００について接合強度を測定した値を示している。
　図１１に示すように、加熱工程の加熱温度を一定とすると、膜厚Ｔｈ２が薄いほど、接合強度が高い。これは、膜厚Ｔｈ２が薄いほど第２シリコン酸化膜２２における水酸基の密度が高く、貼り合わせ工程においてシリコン酸化膜１２，２２同士の結合における水素結合の数が多いためである。水素結合の数が多いほど、加熱工程において共有結合の数が多くなるため、接合強度が高い。
　２．５ｎｍの膜厚Ｔｈ２を境界として、接合強度が大きく変化している。言い換えると、膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍより厚いと接合強度が低く、膜厚が２．５ｎｍ以下では接合強度が高い。以下、接合強度が大きく変化する膜厚Ｔｈ２を、境界膜厚と示す。膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍより厚いと、接合強度が０．２より小さくなっている。
　また、膜厚Ｔｈ２が２．０ｎｍ以下の場合、接合強度は０．８以上とされている。１．５ｎｍ以上２．０ｎｍ以下の範囲では、８個のＳＯＩ基板１００について測定し、接合強度が全て０．８以上とされている。これによれば、膜厚Ｔｈ２．０ｎｍ以下とすることにより、０．８以上の接合強度を確保し易い。
　上記したように、膜厚Ｔｈ２が薄いほど、接合強度を高くすることができる。また、加熱工程の加熱温度が高いほど、接合強度を高くすることができる。これは、加熱温度が高いほど、水素結合から共有結合に変わり易いためである。以上により、膜厚Ｔｈ２を所定の厚さとして加熱工程の加熱温度を変化させた場合、加熱温度が低いほど境界膜厚が薄くなる。
　次に、上記した基板接合方法の効果について説明する。
　本実施形態では、膜厚Ｔｈ１が５０ｎｍ以上とされている。そのため、加熱により第１基板１０と第２基板２０との界面に水が発生しても、第１シリコン酸化膜１２により発生した水を吸収することができるため、接合強度の低下を抑制することができる。
　また、本実施形態では、膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍ以下とされている。これによれば、加熱工程において、接合強度を確保するために必要な加熱温度を、従来の温度よりも低温の８００度以下とすることができる。すなわち、高温で加熱することなく、接合強度の低下を抑制することができる。
　以上により、シリコン酸化膜１２，２２同士が向き合うようにして第１基板１０及び第２基板２０を接合する接合方法において、高温で加熱することなく接合強度の低下を抑制することができる。
　また、本実施形態では、シリコン酸化膜１２，２２に水酸基を付与する活性化工程を実施する。活性化工程実施により、より多くの水酸基をシリコン酸化膜１２，２２に付与することができる。これによれば、貼り合わせ工程において水素結合の数を増やすことができ、ひいては加熱工程において共有結合の数を増やすことができる。したがって、接合強度をより高くすることができる。
　また、本実施形態では、熱酸化によりシリコン酸化膜１２，２２を形成している。これによれば、他の方法に較べて、緻密なシリコン酸化膜１２，２２を形成することができる。したがって、アウトデフュージョンを抑制することができる。
　これに対し、第２基板２０を水溶液に浸すことで第２シリコン酸化膜２２を形成する方法では、熱酸化による形成方法に較べて、加熱する必要がなく、工程を簡略化することができる。また、熱酸化による形成方法に較べて、膜厚Ｔｈ２を薄くし易い。言い換えると、膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍ以下とされた第２基板２０を作成し易い。さらに、熱酸化による形成方法に較べて、第２シリコン酸化膜２２における水酸基の密度を高くすることができ、接合強度をより高くすることができる。
　上記実施形態では、第１基板１０と第２基板２０とを接合し、ＳＯＩ基板１００を製造する例を示したが、これに限定されるものではない。図１２の第１変形例に示すように、第１基板１０と第２基板２０とを接合し、圧力センサ４００を製造してもよい。圧力センサ４００は、測定媒体の圧力を検出するものである。
　第１変形例では、図１３に示すように、準備工程において凹部１４が形成された第１基板１０を準備する。凹部１４は、表面１０ａから所定の深さを有して凹んでいる。貼り合わせ工程以降の工程は、第１実施形態と同様である。
　圧力センサ４００は、圧力基準室４１０と、ダイアフラム４２０と、図示しない圧力検出素子と、を有している。圧力基準室４１０は、凹部１４及び表面２０ａにより囲まれる空間である。圧力基準室４１０は、気密封止され、内部の圧力がほぼ一定とされている。ダイアフラム４２０は、第１基板１０における凹部１４により厚さが薄くされた部分である。ダイアフラム４２０は、測定媒体の圧力に応じて、第１基板１０の厚さ方向に変形する。圧力検出素子は、ダイアフラム４２０に形成され、ダイアフラム４２０の変形に応じて検出信号を出力する。なお、第１基板１０と第２基板２０とを接合し、圧力センサ４００以外の半導体センサを製造する例を採用することができる。
　上記実施形態では、準備工程において、膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍ以下の第２基板２０を準備する例を示したが、これに限定するものではない。準備工程において、膜厚Ｔｈ２が２．０ｎｍ以下の第２基板２０を準備する例を採用することもできる。これによれば、加熱工程における加熱温度を所定の温度とすると、接合強度をより高くすることができる。さらに、所定の接合強度で接合するために必要な加熱温度を、より低温にすることができる。加熱温度を低温とすることにより、第１基板１０及び第２基板２０に形成される配線と不純物拡散層とにおける設計の自由度を向上することができる。
　上記実施形態では、活性化工程においてプラズマを発生させる例を示したが、これに限定するものではない。活性化工程として、第１基板１０及び第２基板２０に対して、イオンビームを照射する例を採用することもできる。また、活性化工程として、酸性溶液中に第１基板１０及び第２基板２０を浸す例を採用することもできる。さらに、上記実施形態では、活性化工程を実施する例を示したが、これに限定するものではない。活性化工程を実施しない例を採用することもできる。
　上記実施形態では、第１基板１０及び第２基板２０が、シリコン基板とされた例を示したが、これに限定するものではない。第１基板１０及び第２基板２０が、ゲルマニウム基板、サファイアガラス、ＧａＡｓ等のIII－Ｖ属半導体とされた例を採用することもでき
る。また、シリコン酸化膜１２，２２をゲルマニウムの酸化膜に置き換えた場合であっても、接合強度を確保しつつ、加熱工程における加熱温度を低温とすることができる。
　また、第１基板１０にシリコン窒化膜が形成され、このシリコン窒化膜上に第１シリコン酸化膜１２が形成された例を採用することもできる。同様に、第２基板２０にシリコン窒化膜が形成され、このシリコン窒化膜上に第２シリコン酸化膜２２が形成された例を採用することもできる。
　上記実施形態では、準備工程において、表面１０ａ、裏面１０ｂ、及び側面１０ｃに第１シリコン酸化膜１２が形成された例を示したが、これに限定するものではない。第１シリコン酸化膜１２が、少なくとも表面１０ａに形成されている構成であれば採用することができる。同様に、第２シリコン酸化膜２２が、少なくとも表面２０ａに形成されている構成であれば採用することができる。
　上記実施形態では、図１１において、熱酸化によりシリコン酸化膜１２，２２を形成した第１基板１０及び第２基板２０の接合強度の測定結果を示した。しかしながら、上記したように、シリコン酸化膜１２，２２の形成方法は、熱酸化に限定されるものではない。
　熱酸化以外の形成方法では、熱酸化による形成方法に較べて、シリコン酸化膜１２，２２における水酸基の密度を高くすることができる。そのため、熱酸化による形成方法に較べて、接合強度を高くすることができる。よって、熱酸化以外の形成方法では、熱酸化による形成方法と同様に、膜厚Ｔｈ２を２．５ｎｍ以下にすることで接合強度が低下するのを抑制することができる。言い換えると、シリコン酸化膜１２，２２の形成方法にかかわらず膜厚Ｔｈ２を２．５ｎｍ以下にすることで、高温で加熱することなく接合強度が低下するのを抑制することができる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (7)

  1. 　膜厚が５０ｎｍ以上の第１シリコン酸化膜（１２）が表面（１０ａ）に形成された第１基板（１０）と、第２シリコン酸化膜（２２）が表面（２０ａ）に形成された第２基板（２０）と、を準備し、
    　前記第一基板と第二基板の準備の後、前記第１シリコン酸化膜と前記第２シリコン酸化膜とが向き合うようにして、前記第１基板及び前記第２基板を貼り合わせ、
    　前記第１基板及び前記第２基板の貼り合わせの後、前記第１基板及び前記第２基板を加熱して接合すること、を備える基板接合方法であって、
    　前記第一基板と第二基板の準備は、前記第２シリコン酸化膜の膜厚が２．５ｎｍ以下の前記第２基板を準備することを備え、
    　前記第１基板及び前記第２基板の加熱および接合は、２００度以上８００度以下の温度で前記第１基板及び前記第２基板を加熱することを備えている基板接合方法。
  2. 　前記第一基板と第二基板の準備は、前記第２シリコン酸化膜の膜厚が２．０ｎｍ以下の前記第２基板を準備することを備えている請求項１に記載の基板接合方法。
  3. 　前記第一基板と第二基板の準備の後、前記第１シリコン酸化膜及び前記第２シリコン酸化膜に水酸基を付与することをさらに備え、
    　前記水酸基の付与の後、前記第１基板及び前記第２基板の加熱および接合を実施する請求項１又は請求項２に記載の基板接合方法。
  4. 　前記第一基板と第二基板の準備は、水溶液に前記第２基板を浸すことにより、前記第２基板に前記第２シリコン酸化膜を形成することを備えている請求項１～３のいずれか１項に記載の基板接合方法。
  5. 　前記第一基板と第二基板の準備は、前記第２基板を加熱することにより、前記第２基板に前記第２シリコン酸化膜を形成することを備えている請求項１～３のいずれか１項に記載の基板接合方法。
  6. 　前記水酸基の付与は、第１基板及び第２基板を活性化することを備えている請求項３に記載の基板接合方法。
  7. 　前記第１基板及び第２基板の活性化は、プラズマにより実施される請求項６に記載の基板接合方法。
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