JPH08199118A - シリコン―シリコン接合方法 - Google Patents
シリコン―シリコン接合方法Info
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- JPH08199118A JPH08199118A JP2464495A JP2464495A JPH08199118A JP H08199118 A JPH08199118 A JP H08199118A JP 2464495 A JP2464495 A JP 2464495A JP 2464495 A JP2464495 A JP 2464495A JP H08199118 A JPH08199118 A JP H08199118A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ガラスを用いずに比較的低い温度でも接合可能
であると共に、接合強度が高いシリコン―シリコン接合
方法を提供する。 【構成】一のシリコン単結晶体２の接合すべき一面と他
のシリコン単結晶体４の接合すべき一面とを該両面の一
方又は双方に形成された絶縁膜３を介して密着させ、こ
れらのシリコン単結晶体間に高電圧を印加して該絶縁膜
に絶縁破壊を生ぜしめることにより両シリコン単結晶体
の該両面相互を接合する。絶縁膜はシリコン表面のウエ
ット酸化膜が好ましい。
であると共に、接合強度が高いシリコン―シリコン接合
方法を提供する。 【構成】一のシリコン単結晶体２の接合すべき一面と他
のシリコン単結晶体４の接合すべき一面とを該両面の一
方又は双方に形成された絶縁膜３を介して密着させ、こ
れらのシリコン単結晶体間に高電圧を印加して該絶縁膜
に絶縁破壊を生ぜしめることにより両シリコン単結晶体
の該両面相互を接合する。絶縁膜はシリコン表面のウエ
ット酸化膜が好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばマイクロマシン
やセンサーなどを作製する際に有用なシリコンウエハ等
のシリコン単結晶体同士を接合する方法に関する。
やセンサーなどを作製する際に有用なシリコンウエハ等
のシリコン単結晶体同士を接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、マイクロマシンやＳＯＩ（Si
licon On Insulator）等の製作に有用なことから、シリ
コンウエハ同士を接合することが行われており、このよ
うなシリコンウエハの接合方法としては、直接接合法や
陽極接合法等が採用されている。
licon On Insulator）等の製作に有用なことから、シリ
コンウエハ同士を接合することが行われており、このよ
うなシリコンウエハの接合方法としては、直接接合法や
陽極接合法等が採用されている。
【０００３】直接接合法は、極めて平滑な表面を持つシ
リコンウエハ同士を重ね合わせ、界面の原子間力で結合
を生じさせるもので、シリコンウエハ同士を直接あるい
はＳｉＯ2 を介して接合することができる。この原理
は、表面に水酸基のある状態の平滑なシリコンウエハ同
士を重ねると水素結合を生じ、これを高温にすると界面
で脱水縮合し、更に残った酸素が拡散してシリコン同士
の結合に至るものと考えられている。
リコンウエハ同士を重ね合わせ、界面の原子間力で結合
を生じさせるもので、シリコンウエハ同士を直接あるい
はＳｉＯ2 を介して接合することができる。この原理
は、表面に水酸基のある状態の平滑なシリコンウエハ同
士を重ねると水素結合を生じ、これを高温にすると界面
で脱水縮合し、更に残った酸素が拡散してシリコン同士
の結合に至るものと考えられている。
【０００４】陽極接合法は、シリコンウエハとガラスと
の平滑な面同士を合わせ、３００〜４００℃に加熱して
ガラス側に５００ボルト程度の負電荷を印加すると、ガ
ラスとシリコンの間で大きな静電引力が生じ、界面で化
学結合に至るものである。シリコンウエハ同士を接合す
る場合には、ウエット熱酸化法により１μｍ程度の厚さ
の酸化シリコン膜を形成したシリコンウエハを用い、そ
れらのシリコンウエハ同士の酸化シリコン膜を合わせた
状態で８５０℃程度に加熱すると共に３０ボルト程度の
電圧を印加し、これによって静電的に接合する方法があ
る。また、パイレックス系のガラスを介して接合する方
法があり、これにはシリコンウエハ間にパイレックスガ
ラス薄膜を挟む方法や、ＲＦスパッタリングにより低融
点ガラスをシリコンウエハに１〜５μｍの厚さで形成
し、絶縁破壊に至らない数十ボルト程度の電圧を印加し
て５０℃程度以上の温度で接合する方法がある。
の平滑な面同士を合わせ、３００〜４００℃に加熱して
ガラス側に５００ボルト程度の負電荷を印加すると、ガ
ラスとシリコンの間で大きな静電引力が生じ、界面で化
学結合に至るものである。シリコンウエハ同士を接合す
る場合には、ウエット熱酸化法により１μｍ程度の厚さ
の酸化シリコン膜を形成したシリコンウエハを用い、そ
れらのシリコンウエハ同士の酸化シリコン膜を合わせた
状態で８５０℃程度に加熱すると共に３０ボルト程度の
電圧を印加し、これによって静電的に接合する方法があ
る。また、パイレックス系のガラスを介して接合する方
法があり、これにはシリコンウエハ間にパイレックスガ
ラス薄膜を挟む方法や、ＲＦスパッタリングにより低融
点ガラスをシリコンウエハに１〜５μｍの厚さで形成
し、絶縁破壊に至らない数十ボルト程度の電圧を印加し
て５０℃程度以上の温度で接合する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法には何れも大きな問題点を有するものである。ま
ず、直接接合法は、十分な接合強度を得るには４００〜
１０００℃程度の高温での熱処理を必要とするため、プ
ロセスの途中ないしは最終段階に近い工程で接合する必
要があるマイクロマシンやセンサーの製作工程では素子
の劣化を招くおそれがある。
た方法には何れも大きな問題点を有するものである。ま
ず、直接接合法は、十分な接合強度を得るには４００〜
１０００℃程度の高温での熱処理を必要とするため、プ
ロセスの途中ないしは最終段階に近い工程で接合する必
要があるマイクロマシンやセンサーの製作工程では素子
の劣化を招くおそれがある。
【０００６】また、陽極接合法の中の酸化シリコン膜を
介して接合を行う方法では、８５０℃程度の加熱が必要
であるので、直接接合法と同様の問題がある。一方、Ｒ
Ｆスパッタリングによる低融点ガラスを介する陽極接合
法では、５０℃程度の温度で接合ができるが、接合強度
が３０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度であり、接合強度が低いとい
う問題があるほか、パイレックス系のガラスを介しての
接合はナトリウム等の汚染を引き起こすという問題があ
る。なお、この方法は、室温では接合することはできな
いと報告されている。
介して接合を行う方法では、８５０℃程度の加熱が必要
であるので、直接接合法と同様の問題がある。一方、Ｒ
Ｆスパッタリングによる低融点ガラスを介する陽極接合
法では、５０℃程度の温度で接合ができるが、接合強度
が３０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度であり、接合強度が低いとい
う問題があるほか、パイレックス系のガラスを介しての
接合はナトリウム等の汚染を引き起こすという問題があ
る。なお、この方法は、室温では接合することはできな
いと報告されている。
【０００７】シリコンウエハ同士の接合では、残留応力
の発生防止や素子の劣化を防止する観点から、できる限
り低い温度で接合できることが求められており、また、
接合後ポリシング工程などがある場合にはこれに耐える
強度が必要であるので、できる限り接合強度は高いこと
が望ましく、更に汚染を引き起こすガラスは用いないほ
うが望ましいが、従来、このような要望を満足できる接
合方法は存在しなかった。
の発生防止や素子の劣化を防止する観点から、できる限
り低い温度で接合できることが求められており、また、
接合後ポリシング工程などがある場合にはこれに耐える
強度が必要であるので、できる限り接合強度は高いこと
が望ましく、更に汚染を引き起こすガラスは用いないほ
うが望ましいが、従来、このような要望を満足できる接
合方法は存在しなかった。
【０００８】本発明は、上記要望に鑑みなされたもの
で、ガラスを用いなくても比較的低い温度で接合可能で
あると共に、接合強度が高いシリコン―シリコン接合方
法を提供することを目的とする。
で、ガラスを用いなくても比較的低い温度で接合可能で
あると共に、接合強度が高いシリコン―シリコン接合方
法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、下記のシリコン―シリコン接合方法を提供
する。 （１）一のシリコン単結晶体の接合すべき一面と他のシ
リコン単結晶体の接合すべき一面とを該両面の一方又は
双方に形成された絶縁膜を介して密着させ、これらのシ
リコン単結晶体間に高電圧を印加して該絶縁膜に絶縁破
壊を生ぜしめることにより両シリコン単結晶体の該両面
相互を接合することを特徴とするシリコン―シリコン接
合方法。 （２）絶縁膜がシリコン単結晶体の表面を熱酸化したシ
リコン酸化膜である上記（１）記載のシリコン―シリコ
ン接合方法。 （３）絶縁破壊後、シリコン単結晶体間に小電流を所定
時間通じさせる上記（１）又は（２）記載のシリコン―
シリコン接合方法。 （４）大気圧よりも減圧の雰囲気中で行う上記（１）乃
至（３）記載のシリコン―シリコン接合方法。
成するため、下記のシリコン―シリコン接合方法を提供
する。 （１）一のシリコン単結晶体の接合すべき一面と他のシ
リコン単結晶体の接合すべき一面とを該両面の一方又は
双方に形成された絶縁膜を介して密着させ、これらのシ
リコン単結晶体間に高電圧を印加して該絶縁膜に絶縁破
壊を生ぜしめることにより両シリコン単結晶体の該両面
相互を接合することを特徴とするシリコン―シリコン接
合方法。 （２）絶縁膜がシリコン単結晶体の表面を熱酸化したシ
リコン酸化膜である上記（１）記載のシリコン―シリコ
ン接合方法。 （３）絶縁破壊後、シリコン単結晶体間に小電流を所定
時間通じさせる上記（１）又は（２）記載のシリコン―
シリコン接合方法。 （４）大気圧よりも減圧の雰囲気中で行う上記（１）乃
至（３）記載のシリコン―シリコン接合方法。
【００１０】
【作用】本発明のシリコン―シリコン接合方法は、シリ
コンウエハ等のシリコン単結晶体相互の面をシリコン酸
化膜等の絶縁膜を介して密着させ、これらのシリコン単
結晶体間に高電圧を印加して該シリコン酸化膜に絶縁破
壊を生ぜしめて接合するもので、従来の接合方法と原理
が異なり、絶縁破壊により接合することに特徴がある。
コンウエハ等のシリコン単結晶体相互の面をシリコン酸
化膜等の絶縁膜を介して密着させ、これらのシリコン単
結晶体間に高電圧を印加して該シリコン酸化膜に絶縁破
壊を生ぜしめて接合するもので、従来の接合方法と原理
が異なり、絶縁破壊により接合することに特徴がある。
【００１１】即ち、従来の陽極接合法は、シリコンウエ
ハ同士をガラスなどの絶縁膜で電気的に絶縁し、絶縁破
壊に至らない電圧を印加することで接合するものである
が、本発明は、これとは本質的に異なり、絶縁破壊によ
り両シリコン単結晶体相互を導通せしめるものである。
このような絶縁破壊によりシリコンウエハ同士を接合で
きる理由は明らかではないが、意外にもシリコンウエハ
全面に亘って強固に接合することができる。また、接合
時の温度は２００℃以下でも十分に行うことができ、し
かも、ガラスを使用しなくてもよいので、ナトリウムに
よる汚染を防止することができる。
ハ同士をガラスなどの絶縁膜で電気的に絶縁し、絶縁破
壊に至らない電圧を印加することで接合するものである
が、本発明は、これとは本質的に異なり、絶縁破壊によ
り両シリコン単結晶体相互を導通せしめるものである。
このような絶縁破壊によりシリコンウエハ同士を接合で
きる理由は明らかではないが、意外にもシリコンウエハ
全面に亘って強固に接合することができる。また、接合
時の温度は２００℃以下でも十分に行うことができ、し
かも、ガラスを使用しなくてもよいので、ナトリウムに
よる汚染を防止することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明のシリコン―シリコン接合方法
について、具体的に説明する。本発明の接合方法はシリ
コン単結晶体相互の面を接合するものであるが、この場
合、両シリコン単結晶体の接合すべき面に予め絶縁膜を
形成しておく必要がある。なお、接合すべき面は平滑面
とすることが望ましい。絶縁膜は、一方のシリコン単結
晶体の一平滑面と他方のシリコン単結晶体の一平滑面の
両方に形成しておいてもよく、あるいは図１（Ａ）に示
すように、シリコンウエハ等の一のシリコン単結晶体２
の一方の平滑面に絶縁膜３を形成し、他方のシリコンウ
エハ等のシリコン単結晶体４の平滑面４ａには絶縁膜を
形成しないようにしてもよい。
について、具体的に説明する。本発明の接合方法はシリ
コン単結晶体相互の面を接合するものであるが、この場
合、両シリコン単結晶体の接合すべき面に予め絶縁膜を
形成しておく必要がある。なお、接合すべき面は平滑面
とすることが望ましい。絶縁膜は、一方のシリコン単結
晶体の一平滑面と他方のシリコン単結晶体の一平滑面の
両方に形成しておいてもよく、あるいは図１（Ａ）に示
すように、シリコンウエハ等の一のシリコン単結晶体２
の一方の平滑面に絶縁膜３を形成し、他方のシリコンウ
エハ等のシリコン単結晶体４の平滑面４ａには絶縁膜を
形成しないようにしてもよい。
【００１３】絶縁膜としては、シリコン単結晶体表面を
ウエット酸化したシリコン酸化膜が望ましい。また、Ｃ
ＶＤ等により堆積したシリコン酸化膜でもよい。ガラス
膜でもよいが、ナトリウムの汚染のおそれがあるので好
ましくない。シリコン単結晶体間に挟まれる絶縁膜の厚
さ（接合すべき両面に形成した場合はこれらの合計）は
特に制限されないが、自然酸化膜では数ボルト程度で電
流が通じて接合できないことから、下限は１０ｎｍ程
度、上限は数μｍ程度まで可能であるが、好ましい範囲
は１００〜１０００ｎｍ程度である。
ウエット酸化したシリコン酸化膜が望ましい。また、Ｃ
ＶＤ等により堆積したシリコン酸化膜でもよい。ガラス
膜でもよいが、ナトリウムの汚染のおそれがあるので好
ましくない。シリコン単結晶体間に挟まれる絶縁膜の厚
さ（接合すべき両面に形成した場合はこれらの合計）は
特に制限されないが、自然酸化膜では数ボルト程度で電
流が通じて接合できないことから、下限は１０ｎｍ程
度、上限は数μｍ程度まで可能であるが、好ましい範囲
は１００〜１０００ｎｍ程度である。
【００１４】このようなシリコン単結晶体を、図１
（Ｂ）に示すように、絶縁膜３を間に挟むようにして両
シリコン単結晶体２、４の平面を密着させる。なお、密
着させるときに特に圧力を加えなくとも十分な強度で接
合することができる。これは、電圧の印加によりシリコ
ン単結晶体相互の密着面に大きな静電引力が生じて強く
密着すると考えられ、密着面全体に亘って接合できる原
因であると考えられる。
（Ｂ）に示すように、絶縁膜３を間に挟むようにして両
シリコン単結晶体２、４の平面を密着させる。なお、密
着させるときに特に圧力を加えなくとも十分な強度で接
合することができる。これは、電圧の印加によりシリコ
ン単結晶体相互の密着面に大きな静電引力が生じて強く
密着すると考えられ、密着面全体に亘って接合できる原
因であると考えられる。
【００１５】接合時の雰囲気は真空状態とすることが望
ましい。空気などのガスが存在すると密着面に気泡が生
じて接合が不均一になるおそれがある。また、接合すべ
き密着面の温度は、特に高温に加熱する必要はなく、比
較的低温でよい。具体的には１５０〜５００℃程度が好
ましいが、これ以下の温度でも十分に接合することがで
き、更にこの範囲を超える温度でも可能である。
ましい。空気などのガスが存在すると密着面に気泡が生
じて接合が不均一になるおそれがある。また、接合すべ
き密着面の温度は、特に高温に加熱する必要はなく、比
較的低温でよい。具体的には１５０〜５００℃程度が好
ましいが、これ以下の温度でも十分に接合することがで
き、更にこの範囲を超える温度でも可能である。
【００１６】両シリコン単結晶体の接合すべき面を密着
させた状態で、図１（Ｂ）に示すように、高電圧を印加
する。この場合、陽極接合と異なり、いずれかのシリコ
ン単結晶体に対して正又は負電圧を印加して絶縁膜に高
電圧をかければよい。図２に示すように、印加電圧を増
加させていくと絶縁膜の種類や厚さ等に応じた電圧で絶
縁破壊が生じる。この時、電流値は急上昇するので、装
置を保護するために、図２に示すように印加電圧を低下
させ、低電圧で電流値を０．１ｍＡ以上に保ったまま数
分から数十分程度保持することが好ましい。絶縁破壊を
生じさせる電圧は、一般に数十ボルト〜数百ボルト程度
である。逆に言えば絶縁膜の厚さは絶縁破壊電圧がこの
範囲になるようにすることが好ましい。また、絶縁破壊
後の印加電圧は、数〜数十ボルト程度、電流値は０．１
〜１０ｍＡ程度とすることがよい。
させた状態で、図１（Ｂ）に示すように、高電圧を印加
する。この場合、陽極接合と異なり、いずれかのシリコ
ン単結晶体に対して正又は負電圧を印加して絶縁膜に高
電圧をかければよい。図２に示すように、印加電圧を増
加させていくと絶縁膜の種類や厚さ等に応じた電圧で絶
縁破壊が生じる。この時、電流値は急上昇するので、装
置を保護するために、図２に示すように印加電圧を低下
させ、低電圧で電流値を０．１ｍＡ以上に保ったまま数
分から数十分程度保持することが好ましい。絶縁破壊を
生じさせる電圧は、一般に数十ボルト〜数百ボルト程度
である。逆に言えば絶縁膜の厚さは絶縁破壊電圧がこの
範囲になるようにすることが好ましい。また、絶縁破壊
後の印加電圧は、数〜数十ボルト程度、電流値は０．１
〜１０ｍＡ程度とすることがよい。
【００１７】このような操作により、図１（Ｃ）に示す
ように両シリコン単結晶体２、４相互の密着面が強固に
接合して接合面６が形成され、接合シリコン単結晶体７
を製造することができる。なお、図１（Ｃ）では絶縁膜
３が消失しているが、実際には絶縁膜の状態は不明であ
り、今後の研究により明らかになるであろう。
ように両シリコン単結晶体２、４相互の密着面が強固に
接合して接合面６が形成され、接合シリコン単結晶体７
を製造することができる。なお、図１（Ｃ）では絶縁膜
３が消失しているが、実際には絶縁膜の状態は不明であ
り、今後の研究により明らかになるであろう。
【００１８】以上説明した本発明の接合方法は、陽極接
合法とは全く原理が異なるが、使用する装置は一般の陽
極接合装置をそのまま使用できる。図３にその陽極接合
装置の概略を示す。この装置は、防振台１０上に真空チ
ャンバー１１と真空チャンバー１１の下方に存するＸＹ
Ｚθ調整ステージ１２とが設置されている。真空チャン
バー１１内には、接合を行う一方のシリコンウエハ２を
保持する上部静電チャック（陰極）１３ともう一方のシ
リコンウエハ４を保持する下部静電チャック１４とが所
定距離離間して対向し、上部静電チャック１３は真空チ
ャンバーに固定されている。下部静電チャック１４は、
下部静電チャック１４の下部に密着しこれを加熱するホ
ットプレート１５を介してＸＹＺθ調整ステージ１２に
支持されており、このＸＹＺθ調整ステージ１２で下部
静電チャック１４の上下の移動や傾きを調整することが
できる。また、真空チャンバー１１には、内部を真空に
するためのターボ真空ポンプ２０とロータリーポンプ２
１が配管を介して連結されていると共に、圧力調整用ガ
スを内部に導入する配管がマスフローコントローラ２２
を介して接続されている。真空チャンバー１１の上には
アライメント用顕微鏡３０が設置され、赤外線カメラ３
１とモニター３２で上下のウエハの位置合わせを行える
ようになっている。なお、図示していないが、シリコン
ウエハ間に印加する高電圧直流電源が設けられている。
合法とは全く原理が異なるが、使用する装置は一般の陽
極接合装置をそのまま使用できる。図３にその陽極接合
装置の概略を示す。この装置は、防振台１０上に真空チ
ャンバー１１と真空チャンバー１１の下方に存するＸＹ
Ｚθ調整ステージ１２とが設置されている。真空チャン
バー１１内には、接合を行う一方のシリコンウエハ２を
保持する上部静電チャック（陰極）１３ともう一方のシ
リコンウエハ４を保持する下部静電チャック１４とが所
定距離離間して対向し、上部静電チャック１３は真空チ
ャンバーに固定されている。下部静電チャック１４は、
下部静電チャック１４の下部に密着しこれを加熱するホ
ットプレート１５を介してＸＹＺθ調整ステージ１２に
支持されており、このＸＹＺθ調整ステージ１２で下部
静電チャック１４の上下の移動や傾きを調整することが
できる。また、真空チャンバー１１には、内部を真空に
するためのターボ真空ポンプ２０とロータリーポンプ２
１が配管を介して連結されていると共に、圧力調整用ガ
スを内部に導入する配管がマスフローコントローラ２２
を介して接続されている。真空チャンバー１１の上には
アライメント用顕微鏡３０が設置され、赤外線カメラ３
１とモニター３２で上下のウエハの位置合わせを行える
ようになっている。なお、図示していないが、シリコン
ウエハ間に印加する高電圧直流電源が設けられている。
【００１９】本発明の接合方法は、平坦なウエハ同士の
接合、あるいは図４（Ａ）に示すように、平坦なウエハ
と凹部を設けたウエハ同士の接合、図４（Ｂ）に示すよ
うに、凹部を設けたウエハ相互の凹部を対向させた状態
でのウエハの凸部面同士の接合、図４（Ｃ）に示すよう
に、接合面と接合しない面とを交互に形成する接合な
ど、センサーやマイクロマシン等の分野での種々応用が
可能である。 ［実施例、比較例］ ＜実施例１＞ウエット酸化法で厚さ７８００Åのシリコ
ン酸化膜を全面に形成した直径４インチのシリコンウエ
ハとシリコン酸化膜を形成しないベアの直径４インチの
シリコンウエハとを用い、図３に示した陽極接合装置に
設置した。これらのウエハを重ね合わせ、真空中におい
て温度が４００℃の条件で、印加電圧８００ボルト（一
方のウエハはシリコン酸化膜を介して印加）で絶縁破壊
を起こさせ、絶縁破壊が起こった後、１０〜２０ボル
ト、約１ｍＡ程度の電流を流しながら４０分間そのまま
保持した。
接合、あるいは図４（Ａ）に示すように、平坦なウエハ
と凹部を設けたウエハ同士の接合、図４（Ｂ）に示すよ
うに、凹部を設けたウエハ相互の凹部を対向させた状態
でのウエハの凸部面同士の接合、図４（Ｃ）に示すよう
に、接合面と接合しない面とを交互に形成する接合な
ど、センサーやマイクロマシン等の分野での種々応用が
可能である。 ［実施例、比較例］ ＜実施例１＞ウエット酸化法で厚さ７８００Åのシリコ
ン酸化膜を全面に形成した直径４インチのシリコンウエ
ハとシリコン酸化膜を形成しないベアの直径４インチの
シリコンウエハとを用い、図３に示した陽極接合装置に
設置した。これらのウエハを重ね合わせ、真空中におい
て温度が４００℃の条件で、印加電圧８００ボルト（一
方のウエハはシリコン酸化膜を介して印加）で絶縁破壊
を起こさせ、絶縁破壊が起こった後、１０〜２０ボル
ト、約１ｍＡ程度の電流を流しながら４０分間そのまま
保持した。
【００２０】得られた接合ウエハを図５に示すように一
辺が１５ｍｍの正方形に切断した。次いで、図６に示す
ように切断した接合ウエハ７ａの両面に接着剤でロッド
Ｒを接着し、このロッドに上下に引き離す力を与えて、
接合面６が剥がれたときの力を接合強度とした。なお、
接着剤の強度から、約２００ｋｇｆ／ｃｍ2 が測定でき
る接合強度の上限で、この値を超えるとロッドと接合ウ
エハとが分離してしまう。
辺が１５ｍｍの正方形に切断した。次いで、図６に示す
ように切断した接合ウエハ７ａの両面に接着剤でロッド
Ｒを接着し、このロッドに上下に引き離す力を与えて、
接合面６が剥がれたときの力を接合強度とした。なお、
接着剤の強度から、約２００ｋｇｆ／ｃｍ2 が測定でき
る接合強度の上限で、この値を超えるとロッドと接合ウ
エハとが分離してしまう。
【００２１】接合ウエハの各部の接合強度の値を図５に
併記する。図中＞とあるのは、接着剤の部分で剥がれ、
それ以上の接合強度を測定できなかったことを示す。ま
た、接合ウエハのＸ線トポグラフの写真を図７に示す。
接合ウエハの平均の接合強度は、１８５ｋｇｆ／ｃｍ2
であった。なお、参考として他の接合方法による接合強
度を示すと、直接接合法による接合強度は、１０００℃
の熱処理で約１２０ｋｇｆ／ｃｍ2 、４００℃の熱処理
で約５０ｋｇｆ／ｃｍ2 （応用物理 第５６巻第３号
（１９８７））、ＲＦスパッタリングによる低融点ガラ
スを介する陽極接合法（電子情報通信学会論文誌 Ｃ―
ＩＩ Ｖｏｌ．Ｊ７２―Ｃ―ＩＩ Ｎｏ．２ ｐｐ．１
８１―１８３ １９８９年２月）では、最大で約３０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 である。 ＜比較例１＞実施例１と同様にして密着ウエハに電圧を
印加したが、絶縁破壊を生じる直前で印加電圧の上昇を
止め、電圧の印加を中止した後、シリコンウエハを取り
出してみたところ、全く接合していなかった。 ＜比較例２＞自然酸化膜を生じているウエハ同士を用い
て接合を試みたが、数ボルトで電流が流れ、接合はでき
なかった。 ＜実施例２＞接合温度を１７０℃とした以外は、実施例
１と同様のウエハ、装置を用い、同様の操作で接合ウエ
ハを得た。この接合ウエハの接合強度分布を図８に示
す。平均の接合強度は１２４ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。 ＜実施例３＞シリコンウエハの一方にのみ酸化膜を厚さ
２００ｎｍで形成し、実施例１と同様に接合ウエハを得
た。平均の接合強度は１５０ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。
併記する。図中＞とあるのは、接着剤の部分で剥がれ、
それ以上の接合強度を測定できなかったことを示す。ま
た、接合ウエハのＸ線トポグラフの写真を図７に示す。
接合ウエハの平均の接合強度は、１８５ｋｇｆ／ｃｍ2
であった。なお、参考として他の接合方法による接合強
度を示すと、直接接合法による接合強度は、１０００℃
の熱処理で約１２０ｋｇｆ／ｃｍ2 、４００℃の熱処理
で約５０ｋｇｆ／ｃｍ2 （応用物理 第５６巻第３号
（１９８７））、ＲＦスパッタリングによる低融点ガラ
スを介する陽極接合法（電子情報通信学会論文誌 Ｃ―
ＩＩ Ｖｏｌ．Ｊ７２―Ｃ―ＩＩ Ｎｏ．２ ｐｐ．１
８１―１８３ １９８９年２月）では、最大で約３０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 である。 ＜比較例１＞実施例１と同様にして密着ウエハに電圧を
印加したが、絶縁破壊を生じる直前で印加電圧の上昇を
止め、電圧の印加を中止した後、シリコンウエハを取り
出してみたところ、全く接合していなかった。 ＜比較例２＞自然酸化膜を生じているウエハ同士を用い
て接合を試みたが、数ボルトで電流が流れ、接合はでき
なかった。 ＜実施例２＞接合温度を１７０℃とした以外は、実施例
１と同様のウエハ、装置を用い、同様の操作で接合ウエ
ハを得た。この接合ウエハの接合強度分布を図８に示
す。平均の接合強度は１２４ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。 ＜実施例３＞シリコンウエハの一方にのみ酸化膜を厚さ
２００ｎｍで形成し、実施例１と同様に接合ウエハを得
た。平均の接合強度は１５０ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。
【００２２】
【発明の効果】本発明のシリコン―シリコン接合方法
は、比較的低温でシリコン単結晶体相互の強固な接合が
可能である。
は、比較的低温でシリコン単結晶体相互の強固な接合が
可能である。
【図１】本発明のシリコン―シリコン接合方法の工程を
説明する断面図である。
説明する断面図である。
【図２】接合するシリコン単結晶体間に印加した電圧と
電流を示すグラフである。
電流を示すグラフである。
【図３】本発明の接合方法に使用する装置を示す概略図
である。
である。
【図４】本発明の接合方法の態様を示すもので、（Ａ）
〜（Ｃ）はそれぞれ断面図である。
〜（Ｃ）はそれぞれ断面図である。
【図５】実施例１で得られた接合ウエハの各部分の接合
強度を示す平面図である。
強度を示す平面図である。
【図６】実施例で接合強度を測定する方法を示す断面図
である。
である。
【図７】実施例１で接合したシリコンウエハのＸ線トポ
グラフの写真である。
グラフの写真である。
【図８】実施例２で得られた接合ウエハの各部分の接合
強度を示す平面図である。
強度を示す平面図である。
２ 一の単結晶体 ３ 絶縁膜 ４ 他の単結晶体 ６ 接合面 ７ 接合体
Claims (4)
- 【請求項１】一のシリコン単結晶体の接合すべき一面と
他のシリコン単結晶体の接合すべき一面とを該両面の一
方又は双方に形成された絶縁膜を介して密着させ、これ
らのシリコン単結晶体間に高電圧を印加して該絶縁膜に
絶縁破壊を生ぜしめることにより両シリコン単結晶体の
該両面相互を接合することを特徴とするシリコン―シリ
コン接合方法。 - 【請求項２】絶縁膜がシリコン単結晶体の表面を熱酸化
したシリコン酸化膜である請求項１記載のシリコン―シ
リコン接合方法。 - 【請求項３】絶縁破壊後、シリコン単結晶体間に小電流
を所定時間通じさせる請求項１又は２記載のシリコン―
シリコン接合方法。 - 【請求項４】大気圧よりも減圧の雰囲気中で行う請求項
１乃至３記載のシリコン―シリコン接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2464495A JPH08199118A (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | シリコン―シリコン接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2464495A JPH08199118A (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | シリコン―シリコン接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08199118A true JPH08199118A (ja) | 1996-08-06 |
Family
ID=12143856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2464495A Withdrawn JPH08199118A (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | シリコン―シリコン接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08199118A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011049450A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Nikon Corp | 位置合わせ装置、基板貼り合わせ装置および積層半導体装置の製造方法 |
| JP2012231063A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Nikon Corp | 基板貼り合わせ装置、基板貼り合わせ方法および重ね合わせ基板 |
| TWI741988B (zh) * | 2015-07-31 | 2021-10-11 | 日商新力股份有限公司 | 堆疊式透鏡結構及其製造方法，以及電子裝置 |
-
1995
- 1995-01-19 JP JP2464495A patent/JPH08199118A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011049450A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Nikon Corp | 位置合わせ装置、基板貼り合わせ装置および積層半導体装置の製造方法 |
| JP2012231063A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Nikon Corp | 基板貼り合わせ装置、基板貼り合わせ方法および重ね合わせ基板 |
| TWI741988B (zh) * | 2015-07-31 | 2021-10-11 | 日商新力股份有限公司 | 堆疊式透鏡結構及其製造方法，以及電子裝置 |
| US11342371B2 (en) | 2015-07-31 | 2022-05-24 | Sony Corporation | Stacked lens structure, method of manufacturing the same, and electronic apparatus |
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|---|---|---|---|
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