[发明专利]常温接合方法及常温接合装置

说明书

技术领域

本发明涉及常温接合方法及常温接合装置。特别是涉及采用中间件将基板常温接合的方法及装置。

背景技术

利用表面活性法进行的常温接合方法的基本技术内容在特公昭62-22712(专利第1422397号)、专利第2791429号中有揭示。可是，也有一些利用该方法也很难常温接合的材料，关于那种情况的接合方法在以下各文献中进行了揭示。

例如，向被接合面照射Ar等离子和原子束，不仅去除被接合面的污染层，而且在将被接合面活性化后，还在被接合面上形成活性的超微粒子膜。此时，作为活性层的形成法，是对靶材进行溅射，在对方侧的被接合面形成活性的超微粒子膜。可是，由于超微粒子膜的密度低，从而，优选是加热以提高接合时的烧结性(特开平6-99317号公报)。

另外，通过采用活性的Ti和Cr等作为中间层，从而能够在各种材料上形成具有良好密接性的各种金属膜。利用它可以在采用表面活性法的直接接合中无法获得足够强度的类似SiO2这样的材料表面形成金属膜，从而也能够期待这些材料接合性的提升等。作为这些材料的例子可举出Si、SiO2、LiNbO3，作为中间层的材料还可举出Pt。(机械技术研究所报告189号、第8章、2000年12月)。

为了将现有的表面活性法中很难接合的由离子性结晶构成表面的基板彼此在低温下接合，揭示了一种方法是在真空中向各基板的被接合面照射惰性气体离子束或惰性气体中性原子束、金属离子束或金属中性原子束，在各基板的被接合面上形成膜厚1nm～100nm的金属薄膜。图6表示该例子。要接合的基板采用SiO2基板107、金属中性原子束采用铁原子106、惰性气体中性原子束采用氩原子105。所述各束从内部具有电极101、束源103、网眼104的束照射部102射出。具体说，所述铁原子106是通过在束源103的开口部设置由铁构成的网眼104，对电极101外加电压，由此从束源103产生的一部分氩原子束碰撞到网眼104，将其一部分溅射从而产生。离子性结晶揭示了石英、氧化硅、氮化硅、蓝宝石、LiNbO3等，金属的种类揭示了铁、钛、金。只要更换所述网眼就能够替换金属的种类。该方法的特征在于，同时进行基板被接合面的表面活性化和金属薄膜的堆积。从而，通过调整所述离子束或中性原子束的能量，从而控制是活性化作用占优势、还是金属薄膜堆积作用占优势。可是，为了提升接合强度，接合时必须进行150℃～500℃的加热及利用辊进行挤压。另外，为了变更金属薄膜的种类，必须再制作网眼，因此变更金属薄膜的种类并不容易(特开2004-337927号公报)。

为了以很难实现光洁的表面粗糙度的结晶体作为对象、将多晶体和单晶体接合，揭示了一种方法是在接合界面形成金属薄膜层或非晶质层来促进接合。在多晶体被接合面形成金属薄膜层，在单晶体被接合面形成含有构成该单晶的元素或含有所述金属元素的非晶质层，其后进行活性化、接合。多晶体揭示了烧结陶瓷，单晶体揭示了Si、SiGe、GaAs。所述金属揭示了Pt(铂)或Au(金)。金属薄膜的形成方法揭示了一种溅射成膜手法，是向靶照射等离子、利用以反兆粒子作为成膜粒子的离子束。该方法是基于通过金属和半导体的反应生成的非晶质层而获得接合的方法，其适用限定于半导体基板材料(特开2005-104810号公报)。

在常温接合中，为了将很难接合的基板彼此接合，如所述已知一种手法在被接合面夹杂其他物质，提高接合强度。可是，要想夹杂中间层进行实际地常温接合，存在的问题是由于常温下接合强度不足，因而如果不采用接合时必须加热、或挤压这些现有一直在运用的手法就无法获得足够的接合强度。另外，作为用来形成中间层的一种手法是利用离子束溅射，不过，没有揭示在整个基板表面均匀地形成中间层的具体方法及装置构成。因而，没有揭示在整个基板表面具有均等的接合强度的常温接合方法及装置。另外，没有揭示隔着以多种金属构成的中间件进行接合之际适当控制该中间件组成的方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供在基板面均匀地形成中间件、接合时不用加热且在常温下接合也能够获得足够接合强度的方法及装置。特别是其目的在于提供由多种材料构成中间件时的常温接合方法及装置。

本发明涉及一种采用中间件将基板常温接合的方法及装置，通过向由多种材料构成的靶照射能量线，同时溅射该材料，从而形成所述中间件。本发明所说的靶，是指作为利用溅射在基板被接合面上形成的中间件的材料的物质。