熱分解性氮化硼複合基板的製造方法

2023-05-20 16:52:46 1

專利名稱：熱分解性氮化硼複合基板的製造方法
技術領域：
本發明是有關於一種在熱分解性氮化硼基板上具有矽薄膜的複合基板 的製造方法。
背景技術：
熱分解性氮化硼(PBN)是依照CVD法所製造的氮化硼，是具有高純度、 高耐熱性、高絕緣性、高耐熱衝擊性及化學穩定性等優良的特長的陶瓷材料。 利用PBN這種特長，而被廣泛地使用於熱處理爐內的器件或在 MBE(molecular beam epitaxy;分子束磊晶)法所使用的反應室(cdl)等。但是， PBN材料的具有化學穩定性的特長的相反的一面，是其表面即便在高溫時也 幾乎不會潤溼金屬，又，與其它材料的反應性也不佳。而且，因為其結構是 層狀結構，有容易產生層間剝離的缺點。因此，對PBN材料的表面進行金 屬鍍覆是非常不容易的，致使其使用用途受到限制。
專利文獻1日本特許第3048201號公報
非專利文獻1 A. J. Auberton-Herve等人.,"SMART CUT TECHNOLOGY: INDUSTRIAL STATUS of SOI WAFER PRODUCTION and NEW MATERIAL DEVELOPMENTS" (SMART CUT技術SOI晶片製造及新材料發展的工業 狀況)(Electrochemical Society Proceedings(電化學學會會報)第99-3巻(1999 年)P.93-106)。

發明內容
本發明是鑑於如此的問題而發明出來的，其目的在於，改善PBN材料 表面與金屬的潤溼性來擴大其使用用途。
為了解決如此的課題，本發明的熱分解性氮化硼複合基板的製造方法， 包括工序A，是從矽基板的主面注入氫離子；工序B，是對熱分解性氮化 硼基板和矽基板的至少其中一方的主面，施行活化處理；工序C，是貼合熱 分解性氮化硼基板和矽基板的主面彼此之間；以及工序D，是將矽薄膜從矽基板剝離而在熱分解性氮化硼基板的主面上形成矽膜。
在本發明中，也可伴隨著IO(TC以上30(TC以下的基板加熱來實行工序 C。又，工序B的活化處理是例如等離子體處理或臭氧處理。
因為本發明是使用低溫工序的貼合方法在PBN基板的表面上形成矽膜， 所以能夠提高PBN基板表面的潤溼性而得到容易與各種電路等連接的PBN 複合基板。


圖1是為了說明本發明的PBN複合基板的製造方法的工序的例子的圖。 圖2是圖示將配線材料連接在PBN複合基板上的例子的圖。 其中，附圖標記說明如下
10 矽基板 11 離子注入區域
12 矽薄膜 13 單晶矽的基體
14 高熔點金屬 15 配線材料
20 PBN基板 30 PBN複合基板
具體實施例方式
以下，通過實施例來說明本發明的熱分解性氮化硼複合基板的製造方法。
實施例
圖1是為了說明本發明的熱分解性氮化硼複合基板的製造方法的工序的 例子的圖。
如圖l(A)所示的矽基板10，是晶面(100)的摻雜硼(B)而成的p型(電阻率 大約為10Qcm)，熱分解性氮化硼基板(PBN基板)20，是對在碳基座上使用 CVD法製成的PBN基板的表面，施行研磨並平坦化而成的基板。又，該矽 基板10與PBN基板20的直徑大致相同。
首先，將氫離子注入矽基板10的表面(圖l(B))。此離子注入面將成為之 後的接合面(貼合面)。通過此氫離子注入，在矽基板10的表面附近的規定深度(平均離子注入深度L)形成離子注入區域ll(圖l(C))。此離子注入區域11 在後面工序是成為剝離區域。
氫離子注入時的摻雜量，是按照最後要得到的PBN複合基板的規格， 例如能夠在lX1016~4X1017atoms/cm2的範圍內，選擇適當的值。又，離子 注入區域11的從矽基板10表面算起的深度(平均離子注入深度L)，是通過 離子注入時的加速電壓而被控制，是依據想要剝離多厚的矽膜而決定，例如 使平均離子注入深度L為0.5微米以下時，加速電壓為50 100KeV。另外， 在將離子注入Si結晶中的工序中，通常為了要抑制注入離子的隧道效應 (channeling),也可以在矽基板10的離子注入面，預先形成氧化膜等的絕緣 膜，通過此絕緣膜來施行離子注入。
對於以此種方式而形成有離子注入區域11的矽基板10的主面，以表面 潔淨化、表面活化等作為目的，施行等離子體處理、臭氧處理等(圖l(D))。 進行此表面處理的目的，是為了要除去表面(接合面)的有機物、或是增加表 面上的OH基來謀求表面活化等。另外，如此的表面處理，只要對矽基板IO 和PBN基板20的至少其中一方的主面施行即可。
通過等離子體處理來實行該表面處理時，是將預先施行過RCA洗淨等 的表面潔淨的矽基板及/或PBN基板，載置在真空處理室內的試樣臺，並對 該真空處理室內以成為規定真空度的方式導入等離子體用氣體。又，在此所 使用的等離子體用氣體種類有氧氣、氫氣、氬氣、或是這些氣體的混合氣體、 或是氫氣與氦氣的混合氣體等。導入等離子體用氣體後，使其產生100W程 度的電力的高頻等離子體，而對要被等離子體處理的矽基板及/或PBN基板 的表面，施行處理5 10秒程度的處理，然後結束。
使用臭氧來實行表面處理時，是將表面潔淨的矽基板及/或PBN基板載 置在含氧氣氣氛的處理室內的試樣臺上，並對該處理室內導入氮氣或氬氣等 等離子體用氣體後使其產生規定電力的高頻等離子體，並通過該等離子體將 環境中的氧變換成臭氧，來對要被等離子體處理的矽基板及/或PBN基板的 表面，施行規定時間的處理。
使上述施行表面處理後的矽基板10與PBN基板20的主面彼此之間， 在室溫下密接而貼合(圖l(E))。如上述，因為矽基板10和PBN基板20的至 少其中一方的表面(接合面)是通過等離子體處理或臭氧處理等，被施行表面處理而活化，所以即便是在室溫下密接(貼合)的狀態，也能夠得到充分的接 合強度，可耐住在後工序中的機械性剝離或機械研磨等。又，在該貼合工序
中，為了更提高貼合強度，也可進行10(TC至30(TC的基板加熱。
又，使該熱處理的溫度為IOO"C至30(TC的理由，是因為欲減小矽基板 10與PBN基板20之間所產生的熱應變，上限溫度優選為較低。另一方面， 為了確實得到提高矽基板10與PBN基板20的接合強度的效果，IO(TC左右 的加熱是必要的。
將上述的熱處理溫度設定為30(TC以下的理由，是考慮矽與PBN的熱膨 脹係數差異及起因於該熱膨脹係數差異所導致的應變量。
矽基板10與PBN基板20的厚度是大致相同程度時，矽的熱膨脹係數 (2.33 X 10—6化)與PBN的c方向的熱膨脹係數(a方向為2.6X 10'6/K而與矽大 致相同，但是c方向為2.2X10—5/K，差異約1位數)之間有大的差異。因而， 若以比較高的溫度實施熱處理時，在兩基板之間，因熱應變會產生裂縫或在 接合面剝離等，極端的情況時，矽基板或PBN基板也有可能產生破裂。由 此觀點，將熱處理上限選擇為30(TC。
就此點而言，貼合基板(SOI基板)的製造方法的眾所周知的SOITEC法 (Smart Cut法)必須進行比較的高的溫度(大約500。C以上)的熱處理(例如參照 專利文獻1或非專利文獻1)，相對於此，以低溫來得到貼合基板的本發明的 方法，適合作為PBN複合基板的製造方法。
接著如此的處理，對貼合後的基板賦予外部衝擊，來機械性地將矽薄膜 12從矽基板的基體13剝離而轉印(圖l(F))。通過該轉印，能夠得到在PBN 基板20的主面上形成有矽膜12的PBN複合基板(圖l(G))。又，為了剝離矽 薄膜而從外部賦予衝擊的方法，可以有各種方法，在本實施例中，沒有加熱 貼合基板，而在離子注入區域ll附近，利用噴射水刀(waterjet)來實行。
將如此進行所得到的PBN複合基板30，如圖2(A)所示地切割成需要尺 寸的晶片，並在矽薄膜12側金屬鍍覆高熔點金屬來連接配線材料(圖2(B))。
如上述說明，因為本發明是使用低溫工序的貼合方法在PBN基板的表 面上形成矽膜，能夠提高PBN基板表面的潤溼性而得到一種容易與各種電 路等連接的PBN複合基板。工業實用性
本發明可改善PBN材料表面與金屬的潤溼性來擴大其使用用途。
權利要求
1. 一種熱分解性氮化硼複合基板的製造方法，包括工序A，是從矽基板的主面注入氫離子；工序B，是對熱分解性氮化硼基板和上述矽基板的至少一方的主面，施行活化處理；工序C，是貼合上述熱分解性氮化硼基板和上述矽基板的主面彼此之間；以及工序D，是將矽薄膜從上述矽基板剝離而在上述熱分解性氮化硼基板的主面上形成矽膜。
2. 如權利要求1所述的熱分解性氮化硼複合基板的製造方法，其中，上述工序C是伴隨10(TC 30(TC的基板加熱同時進行。
3. 如權利要求1或2所述的熱分解性氮化硼複合基板的製造方法，其中， 上述工序B的活化處理是等離子體處理或臭氧處理的至少一種。
全文摘要
本發明的課題是改善PBN材料表面與金屬的潤溼性來擴大使用用途。本發明的解決方法是在矽基板10的表面注入氫離子，並在矽基板10的表面附近的規定深度形成離子注入區域11，且對該矽基板10的主面施行以表面潔淨化或表面活化等為目的的等離子體處理或臭氧處理。使施行表面處理後的矽基板10與PBN基板20的主面彼此之間，在室溫下密接而貼合，並對貼合後的基板賦予外部衝擊，來機械性地將矽薄膜12從矽基板的基體13剝離而轉印。將所得到的PBN複合基板30切割成為需要尺寸的晶片，並在矽薄膜12側鍍覆(metallizing)高熔點金屬來連接配線材料。
文檔編號H01L21/84GK101286443SQ200810088668
公開日2008年10月15日 申請日期2008年4月10日 優先權日2007年4月12日
發明者久保田芳宏, 伊藤厚雄, 川合信, 田中好一, 秋山昌次, 飛坂優二 申請人:信越化學工業株式會社