JPH0478122A - 陽極接合法 - Google Patents
陽極接合法Info
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- JPH0478122A JPH0478122A JP2190484A JP19048490A JPH0478122A JP H0478122 A JPH0478122 A JP H0478122A JP 2190484 A JP2190484 A JP 2190484A JP 19048490 A JP19048490 A JP 19048490A JP H0478122 A JPH0478122 A JP H0478122A
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- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、陽極接合法、特に、陽極接合法により導体
や半導体ウェハと無機絶縁物とを接合する方法に関する
ものである。
や半導体ウェハと無機絶縁物とを接合する方法に関する
ものである。
［従来の技術］
第３図は従来の陽極接合法により接合される半導体ウェ
ハ及び無機絶縁物等を概略的に示す断面図である０図に
おいて、シリコン（Ｓｉ）ウェハ等表面に集積回路を形
成し素子として機能するように製造された半導体ウェハ
（１）と、この半導体ウェハ（１）上に載置されたパイ
レックスガラス笠め無機絶縁物（２）とは２これらを加
熱するヒーター等を備えた加熱装置（３）上に載置され
る。無機絶縁物く２）上には陽極端子（４）に接続され
た陰極（５）が押し当てられている。また、半導体ウェ
ハ（１）は陽極として作用し、これに陽極端子（６）が
電気的に接続されている。
ハ及び無機絶縁物等を概略的に示す断面図である０図に
おいて、シリコン（Ｓｉ）ウェハ等表面に集積回路を形
成し素子として機能するように製造された半導体ウェハ
（１）と、この半導体ウェハ（１）上に載置されたパイ
レックスガラス笠め無機絶縁物（２）とは２これらを加
熱するヒーター等を備えた加熱装置（３）上に載置され
る。無機絶縁物く２）上には陽極端子（４）に接続され
た陰極（５）が押し当てられている。また、半導体ウェ
ハ（１）は陽極として作用し、これに陽極端子（６）が
電気的に接続されている。
従来の陽極接合法により接合される半導体ウェハ（１）
及び無機絶縁物（２）等は上述したように構成され、こ
れらの接合は次のように行われる。まず、加熱装置（３
）上に載置された半導体ウェハ（１）及び無機絶縁物〈
２）は、加熱装置（３）により２００〜４００℃に加熱
される。次いで、陽極端子（６）及び陰極端子（４）間
に３００〜８００Ｖの直流電圧を印加する。この直流電
圧の印加によって、無機絶縁物（２）中のイオンが移動
し、陰極く５）の直下を中心として静電引力による密着
が同心円状に広がって行き、酸素の拡散により半導体ウ
ェハ（１）と無機絶縁物（２）との界面に酸化膜が形成
され接合が行われる。
及び無機絶縁物（２）等は上述したように構成され、こ
れらの接合は次のように行われる。まず、加熱装置（３
）上に載置された半導体ウェハ（１）及び無機絶縁物〈
２）は、加熱装置（３）により２００〜４００℃に加熱
される。次いで、陽極端子（６）及び陰極端子（４）間
に３００〜８００Ｖの直流電圧を印加する。この直流電
圧の印加によって、無機絶縁物（２）中のイオンが移動
し、陰極く５）の直下を中心として静電引力による密着
が同心円状に広がって行き、酸素の拡散により半導体ウ
ェハ（１）と無機絶縁物（２）との界面に酸化膜が形成
され接合が行われる。
［発明が解決しようとする課題］
上述したような陽極接合法は真空中で行われる場合が多
く、真空中では熱放散のためヒーター等の加熱温度と接
合界面、無機絶縁物（２）の表面層（ここでは陰極〈５
）を設置する面を指す）では温度差が２０〜５０℃程度
生ずる。そのため、無機絶縁物（２）の内部に熱応力が
発生したり、また、無機絶縁物（２）全体を無機絶縁物
（２）中のイオンが移動できる温度まで上昇させるため
には、加熱装置（３）の温度を高めに設定する必要があ
る。従って、半導体ウェハ（１）と無機絶縁物（２）と
に反りや残留応力が発生する場合があった。また、電界
は陰極（５）に集中するので、残留応力は陰［１（５）
付近で大きくなる。そこで、陰極（５）の面積を小さく
し接合後の残留応力の影響を受ける部分を最小限にする
ため、第４図に示すように半導体ウェハ（１）の外周部
に陰極（５）を設置する場合がある。
く、真空中では熱放散のためヒーター等の加熱温度と接
合界面、無機絶縁物（２）の表面層（ここでは陰極〈５
）を設置する面を指す）では温度差が２０〜５０℃程度
生ずる。そのため、無機絶縁物（２）の内部に熱応力が
発生したり、また、無機絶縁物（２）全体を無機絶縁物
（２）中のイオンが移動できる温度まで上昇させるため
には、加熱装置（３）の温度を高めに設定する必要があ
る。従って、半導体ウェハ（１）と無機絶縁物（２）と
に反りや残留応力が発生する場合があった。また、電界
は陰極（５）に集中するので、残留応力は陰［１（５）
付近で大きくなる。そこで、陰極（５）の面積を小さく
し接合後の残留応力の影響を受ける部分を最小限にする
ため、第４図に示すように半導体ウェハ（１）の外周部
に陰極（５）を設置する場合がある。
しかし、この場合にも陰極（５）の位置をピークとする
応力分布を持つようになり均一な接合ができず、接合速
度も非常に遅くなってしまう問題点があった。そこで、
接合速度を早くするために第５図に示すように、陰極（
７）の面積を大きくしていた。この場合、陰％（７）は
厚さ数ｌの例えばステンレス製の電極であり、接合終了
後に無機絶縁物（２）から取り外している。しかし、陰
極（７）と無機絶縁物（２）との間に微小ギャップが多
数発生する場合がある。このような状態では電圧の印加
が均一に行われず、接合後の半導体ウェハ（１）と無機
絶縁物（２）との間にボイドを生じたり接合が不均一と
なり、さらに反り量が大きくなるという問題点があった
。
応力分布を持つようになり均一な接合ができず、接合速
度も非常に遅くなってしまう問題点があった。そこで、
接合速度を早くするために第５図に示すように、陰極（
７）の面積を大きくしていた。この場合、陰％（７）は
厚さ数ｌの例えばステンレス製の電極であり、接合終了
後に無機絶縁物（２）から取り外している。しかし、陰
極（７）と無機絶縁物（２）との間に微小ギャップが多
数発生する場合がある。このような状態では電圧の印加
が均一に行われず、接合後の半導体ウェハ（１）と無機
絶縁物（２）との間にボイドを生じたり接合が不均一と
なり、さらに反り量が大きくなるという問題点があった
。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、接合時間が非常に短くてすむと共に、接合層
にボイドが発生せず、かつ均一で小さな残留応力しか発
生させずに接合が行われる陽極接合法を得ることを目的
とする。
たもので、接合時間が非常に短くてすむと共に、接合層
にボイドが発生せず、かつ均一で小さな残留応力しか発
生させずに接合が行われる陽極接合法を得ることを目的
とする。
［課題を解決するための手段］
この発明に係る陽極接合法は、無機絶縁物の接合面と反
対側の面の全面に、無機絶縁物と非常に密着力の強い金
属の薄膜を形成し、この金属薄膜を陰極とし半導体ウェ
ハを陽極としてこれら両電極間に直流電圧を印加して陽
極接合を行うものである。
対側の面の全面に、無機絶縁物と非常に密着力の強い金
属の薄膜を形成し、この金属薄膜を陰極とし半導体ウェ
ハを陽極としてこれら両電極間に直流電圧を印加して陽
極接合を行うものである。
また、この発明の別の発明に係る陽極接合法は、無機絶
縁物の接合面と反対側の面の全面に、無機絶縁物と非常
に密着力の強い金属の第１金属薄膜を形成し、さらにこ
の第１金属薄膜上に大気中で安定で電気伝導性も良好な
金属の第２金属薄膜を形成し、これら第１及び第２金属
薄膜を陰極とし半導体ウェハを陽極としてこれら両電極
間に直流電圧を印加して陽極接合を行うものである。
縁物の接合面と反対側の面の全面に、無機絶縁物と非常
に密着力の強い金属の第１金属薄膜を形成し、さらにこ
の第１金属薄膜上に大気中で安定で電気伝導性も良好な
金属の第２金属薄膜を形成し、これら第１及び第２金属
薄膜を陰極とし半導体ウェハを陽極としてこれら両電極
間に直流電圧を印加して陽極接合を行うものである。
［作 用］
この発明においては、金属薄膜が無機絶縁物に非常に強
く密着し微小なギャップを全て埋めるので、接合層にボ
イドが発生するのを防止する。
く密着し微小なギャップを全て埋めるので、接合層にボ
イドが発生するのを防止する。
この発明の別の発明においては、第１金属薄膜が無機絶
縁物に非常に強く密着し微小なギャップを全て埋めるの
で、接合層にボイドが発生するのを防止し、さらに、第
２金属薄膜が電界を均一に与えるので９接合のバラツキ
がなく均等な接合が再現性良く得られる。
縁物に非常に強く密着し微小なギャップを全て埋めるの
で、接合層にボイドが発生するのを防止し、さらに、第
２金属薄膜が電界を均一に与えるので９接合のバラツキ
がなく均等な接合が再現性良く得られる。
［実施例］
第１図はこの発明の一実施例により接合される半導体ウ
ェハ及び無機絶縁物等を概略的に示す断面図であり、（
１）〜（４）１６）は上述した従来の陽極接合法におけ
るものと全く同一である。無機絶縁物（２）の接合され
る面と反対側の全面には、無機絶縁物（２）と非常に密
着力の強い金属例えばクロム（Ｃｒ） 、金（Ａｕ）等
の金属薄膜（８）が形成されている。この金属薄膜（８
）が陰極となるように、陰極端子〈４〉が押し当てられ
る等により電気的に接続されている。なお、無機絶縁物
（２）としては、加熱によりイオンが移動するガラス例
えばパイレックスガラス（ダウコーニング社製商品名）
等が好適に使用できる。
ェハ及び無機絶縁物等を概略的に示す断面図であり、（
１）〜（４）１６）は上述した従来の陽極接合法におけ
るものと全く同一である。無機絶縁物（２）の接合され
る面と反対側の全面には、無機絶縁物（２）と非常に密
着力の強い金属例えばクロム（Ｃｒ） 、金（Ａｕ）等
の金属薄膜（８）が形成されている。この金属薄膜（８
）が陰極となるように、陰極端子〈４〉が押し当てられ
る等により電気的に接続されている。なお、無機絶縁物
（２）としては、加熱によりイオンが移動するガラス例
えばパイレックスガラス（ダウコーニング社製商品名）
等が好適に使用できる。
この発明による陽極接合法は、まず、無機絶縁物（２）
の一方の面にスパッタリング等により例えばＣｒ薄膜を
約５００〜１５００λ程度の厚さまで均一に形成する。
の一方の面にスパッタリング等により例えばＣｒ薄膜を
約５００〜１５００λ程度の厚さまで均一に形成する。
次に、このＣｒ薄膜を形成した面と反対側の面を導体（
ここでは半導体ウェハ（１））と重ね合わせ、２００〜
３００℃前後の温度に加熱する。そして、半導体ウェハ
〈１）に陽極端子（６）を、金属薄膜（８）に陰極端子
（４）をそれぞれ電気的に接続し３００〜５００■の直
流電圧を印加する。これにより、例えば直径的１０ＣＩ
Ｉ〈４インチ）の半導体ウェハ全面に２約２分以内に静
電引力による密着が起こる。さらに、この加熱、通電状
態で約５〜１５分保持すると、半導体ウェハ（１）と無
機絶縁物（２）とは陽極接合により強固でかつ均一に接
合される。
ここでは半導体ウェハ（１））と重ね合わせ、２００〜
３００℃前後の温度に加熱する。そして、半導体ウェハ
〈１）に陽極端子（６）を、金属薄膜（８）に陰極端子
（４）をそれぞれ電気的に接続し３００〜５００■の直
流電圧を印加する。これにより、例えば直径的１０ＣＩ
Ｉ〈４インチ）の半導体ウェハ全面に２約２分以内に静
電引力による密着が起こる。さらに、この加熱、通電状
態で約５〜１５分保持すると、半導体ウェハ（１）と無
機絶縁物（２）とは陽極接合により強固でかつ均一に接
合される。
なお、上述した実施例では、金属薄膜（８）を半導体ウ
ェハ（１）の接合を行う面と反対側の面に形成したが、
第２図に示すように金属薄膜（８）の代わりに、無機絶
縁物（２）と密着力の強い金属例えばチタン（Ｔｉ）
、クロム（Ｃｒ） 、ジルコニウム（Ｚｒ）＊の第１金
属薄膜（９）を第１層として形成し、この第１金属薄膜
（９）の上に大気中で安定で（高温で酸化しない）、電
気伝導性の良い金属例えばニッケル（Ｎｉ）、コバルト
（Ｃｏ）、モリブデン＜Ｍｏ）、金（Ａｕ） 、銀（Ａ
＋ｒ）、白金（Ｐｉ）等の第２金ｇ薄！Ｉ（１０）ｅ第
２層として形成し、これらの第１及び第２金属薄膜（９
）、（１０）を陰極として陽極接合を行ってもよい。こ
の場合、パイレックスガラスの一方の面に、スバ・ツタ
リング笠により例えばＴｉ薄膜を約５００λ程度の厚さ
で均一に形成し、このＴ１薄膜の上に１０００〜１５０
０人程度の厚さの例えばＮｉ薄膜を形成する。
ェハ（１）の接合を行う面と反対側の面に形成したが、
第２図に示すように金属薄膜（８）の代わりに、無機絶
縁物（２）と密着力の強い金属例えばチタン（Ｔｉ）
、クロム（Ｃｒ） 、ジルコニウム（Ｚｒ）＊の第１金
属薄膜（９）を第１層として形成し、この第１金属薄膜
（９）の上に大気中で安定で（高温で酸化しない）、電
気伝導性の良い金属例えばニッケル（Ｎｉ）、コバルト
（Ｃｏ）、モリブデン＜Ｍｏ）、金（Ａｕ） 、銀（Ａ
＋ｒ）、白金（Ｐｉ）等の第２金ｇ薄！Ｉ（１０）ｅ第
２層として形成し、これらの第１及び第２金属薄膜（９
）、（１０）を陰極として陽極接合を行ってもよい。こ
の場合、パイレックスガラスの一方の面に、スバ・ツタ
リング笠により例えばＴｉ薄膜を約５００λ程度の厚さ
で均一に形成し、このＴ１薄膜の上に１０００〜１５０
０人程度の厚さの例えばＮｉ薄膜を形成する。
金属薄膜（８）〜（１０）の厚さは、無機絶縁物（２）
との密着性、電気伝導性が図れる厚さであればよく、適
宜所望の厚さが選択できる。また、金ＪＫｆｆＭ（８）
〜（１０）は、接合終了後に無機絶縁物（２）に形成し
たまま残しておいても、又は除去してもよい。
との密着性、電気伝導性が図れる厚さであればよく、適
宜所望の厚さが選択できる。また、金ＪＫｆｆＭ（８）
〜（１０）は、接合終了後に無機絶縁物（２）に形成し
たまま残しておいても、又は除去してもよい。
また、上述した実施例ては無機絶縁？１１（２）として
パイレックスガラスを用いたが、ホウケイ酸ガラス等他
のガラスであってもよい。さらに、無機絶縁物（２）と
して半導体ウェハを用い、半導体ウェハ同士を接合して
もよく、上述と同様の効果を奏する。
パイレックスガラスを用いたが、ホウケイ酸ガラス等他
のガラスであってもよい。さらに、無機絶縁物（２）と
して半導体ウェハを用い、半導体ウェハ同士を接合して
もよく、上述と同様の効果を奏する。
［発明の効果コ
この発明は、以上説明したとおり、無機絶縁物の接合面
と反対側の面の全面に、無機絶縁物と非常に密着力の強
い金属の薄膜を形成し、この金属薄膜を陰極とし半導体
ウェハを陽極としてこれら両電極間に直流電圧を印加し
て陽極接合を行うので、非常に速い速度で接合を行うこ
とができる。
と反対側の面の全面に、無機絶縁物と非常に密着力の強
い金属の薄膜を形成し、この金属薄膜を陰極とし半導体
ウェハを陽極としてこれら両電極間に直流電圧を印加し
て陽極接合を行うので、非常に速い速度で接合を行うこ
とができる。
また、均一な蒸着面の金属薄膜を使用しているため、陰
極と半導体ウェハとの間に微小ギャップがなく電界も均
一にかかるので、接合のバラツキがなく均等な接合が再
現性良く得られる。また、電極端子を押し当こるだけで
済むのでｊ作を自動化し易く、装置の構造も簡単にする
ことができる。
極と半導体ウェハとの間に微小ギャップがなく電界も均
一にかかるので、接合のバラツキがなく均等な接合が再
現性良く得られる。また、電極端子を押し当こるだけで
済むのでｊ作を自動化し易く、装置の構造も簡単にする
ことができる。
さらに、接合が真空中で行われた場合にも、無機絶縁物
の表面層に金属薄膜が形成されているため熱放散を遮蔽
する効果もあり、接合温度を低くしても良好な接合が可
能であり、熱応力等の影響を小さくすることができる。
の表面層に金属薄膜が形成されているため熱放散を遮蔽
する効果もあり、接合温度を低くしても良好な接合が可
能であり、熱応力等の影響を小さくすることができる。
従って、精度の高い半導体素子が製造でき、歩留まりも
大幅に向上させることができる。また、第２金属薄膜と
して用いたＮｉ薄膜は、接合の際の加熱でその表面に酸
化膜を形成し、この酸化膜が半導体装置として組み立て
るアセンブリ工程で使用するダイボンド材〈シリコーン
ゴム、エポキシ樹脂）等と強い接着力があり、さらに高
品質な半導体装置が製造できるという効果を奏する。
大幅に向上させることができる。また、第２金属薄膜と
して用いたＮｉ薄膜は、接合の際の加熱でその表面に酸
化膜を形成し、この酸化膜が半導体装置として組み立て
るアセンブリ工程で使用するダイボンド材〈シリコーン
ゴム、エポキシ樹脂）等と強い接着力があり、さらに高
品質な半導体装置が製造できるという効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例により接合される半導体ウ
ェハ及び無機絶縁物等を概略的に示す断面図、第２図は
この発明の他の実施例により接合される半導体ウェハ及
び無機絶縁物等を概略的に示す断面図、第３図〜第５図
は従来の陽極接合法により接合される半導体ウェハ及び
無機絶縁物等を概略的に示す断面図である。 図において、（１）は半導体ウェハ、（２）は無機絶縁
物、（３）は加熱装置、（４）は陰極端子、（６）は陽
極端子、（８）は金属薄膜、くっ）は第１金属薄膜、（
１０）は第２金属薄膜である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
ェハ及び無機絶縁物等を概略的に示す断面図、第２図は
この発明の他の実施例により接合される半導体ウェハ及
び無機絶縁物等を概略的に示す断面図、第３図〜第５図
は従来の陽極接合法により接合される半導体ウェハ及び
無機絶縁物等を概略的に示す断面図である。 図において、（１）は半導体ウェハ、（２）は無機絶縁
物、（３）は加熱装置、（４）は陰極端子、（６）は陽
極端子、（８）は金属薄膜、くっ）は第１金属薄膜、（
１０）は第２金属薄膜である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）無機絶縁物の一方の面にこの無機絶縁物と密着力
の強い金属の薄膜を形成し、 加熱装置上に半導体ウエハを載置し、この半導体ウエハ
上に上記無機絶縁物をその他方の面が接するように載置
し、 上記加熱装置により上記無機絶縁物及び上記半導体ウエ
ハを加熱しながら、上記金属薄膜を陰極とし上記半導体
ウエハを陽極としてこれら両電極間に直流電圧を印加す
ることにより、上記半導体ウエハと上記無機絶縁物との
接合を行うことを特徴とする陽極接合法。 - （２）無機絶縁物の一方の面にこの無機絶縁物と密着力
の強い金属の第１金属薄膜を形成し、この第１金属薄膜
の上に大気中で安定で電気伝導性の良い金属の第２金属
薄膜を形成し、 加熱装置上に半導体ウエハを載置し、この半導体ウエハ
上に上記無機絶縁物をその他方の面が接するように載置
し、 上記加熱装置により上記無機絶縁物及び上記半導体ウエ
ハを加熱しながら、上記第１及び第２金属薄膜を陰極と
し上記半導体ウエハを陽極としてこれら両電極間に直流
電圧を印加することにより、上記半導体ウエハと上記無
機絶縁物との接合を行うことを特徴とする陽極接合法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190484A JP2527834B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 陽極接合法 |
| US07/597,878 US5141148A (en) | 1990-07-20 | 1990-10-12 | Method of anodic bonding a semiconductor wafer to an insulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190484A JP2527834B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 陽極接合法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0478122A true JPH0478122A (ja) | 1992-03-12 |
| JP2527834B2 JP2527834B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=16258866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190484A Expired - Lifetime JP2527834B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 陽極接合法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5141148A (ja) |
| JP (1) | JP2527834B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5835220A (en) * | 1995-10-27 | 1998-11-10 | Nkk Corporation | Method and apparatus for detecting surface flaws |
| US7330276B2 (en) | 2003-06-12 | 2008-02-12 | Fujifilm Corporation | Optical interference substrate, target detecting substrate, target detecting apparatus, and target detecting process |
| JP2015129684A (ja) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 株式会社アルバック | 金属セラミック接合体、隔膜真空計、金属とセラミックとの接合方法、および、隔膜真空計の製造方法 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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