[发明专利]半导体用复合基板的操作基板

说明书

技术领域

本发明涉及半导体用复合基板的操作基板。

背景技术

以往已知的是，通过将被称为Silicon on Quartz(SOQ)、Silicon on Glass(SOG)、Silicon on Sapphire(SOS)的操作基板、由透明·绝缘基板构成的SOI和GaN、ZnO、金刚石、AlN等透明宽带隙半导体与硅等施主基板接合，可以得到贴合晶片。由于SOQ、SOG、SOS等操作基板的绝缘性·透明性等，被期待应用于投影仪、高频器件等。此外，宽带隙半导体的薄膜与操作基板的复合化贴合晶片，被期待应用于高性能激光器和功率器件等。

此种半导体用的复合基板由操作基板和施主基板构成，一般，操作基板、施主基板由单晶材料构成。以前，在衬底基板上通过外延生长形成硅层的方法是主流，但近年来，开发了直接键合键合形成的方法，对半导体器件的性能改善有所帮助。(专利文献1、2、3)。即，此种操作基板和施主基板介由键合层或粘合层键合、或者直接键合。

但是，由于蓝宝石很昂贵，为了降低成本，希望能将蓝宝石以外的材料基板用作操作基板。伴随上述键合技术的进步，也提出了由石英、玻璃、氧化铝等蓝宝石以外的材质构成的操作基板的各种提案(专利文献4、5、6、7)。

现有技术文献

专利文献

(专利文献1)日本专利特开平08-512432

(专利文献2)日本专利特开2003-224042

(专利文献3)日本专利特开2010-278341

(专利文献4)WO 2010/128666 A1

(专利文献5)日本专利特开平05-160240

(专利文献6)日本专利特开平05-160240

(专利文献7)日本专利特开2008-288556

发明内容

作为操作基板的材质，使用石英或玻璃时，由于热导率低，半导体的放热不充分，最差情况下，会发生半导体烧损这样的问题。多晶氧化铝烧结体比石英、玻璃的热导率高，较为合适。但是，由多晶氧化铝构成的操作基板中，为了致密化，必须含有烧结助剂。该烧结助剂单独或者与氧化铝成为化合物而分布于晶界，较之于氧化铝颗粒，机械强度以及化学强度低。因此在精密研磨加工与半导体层的接合面时，该部分出现剥离的氧化铝颗粒脱落(脱粒)、研磨磨粒刺入表面而容易造成表面产生孔洞。出现此种脱粒或表面孔洞的话，表面粗糙度会下降，与半导体层贴合时的键合强度会下降。

另一方面，减少构成此种操作基板的氧化铝烧结体所含的烧结助剂的话，在烧结过程中因异常晶粒生长而引起开裂或气孔，与半导体层的接合面在精密研磨加工后的表面粗糙度会下降，与半导体层贴合时的键合强度会下降。

本发明的课题是，减少半导体用复合基板的操作基板中产生的脱粒和表面孔洞以及开裂和气孔，防止与施主基板的键合强度下降。

本发明是一种半导体用复合基板的操作基板，其特征在于，

操作基板由透光性氧化铝烧结体形成，该透光性氧化铝烧结体中作为烧结助剂至少含有镁，所述操作基板的相对于施主基板的接合面上的镁浓度，在所述操作基板的平均镁浓度的一半以下。

此外，本发明涉及一种半导体用复合基板，其特征在于，具有所述操作基板、以及与操作基板的接合面直接或介由接合层而接合的施主基板。

本发明者研究了通过多晶氧化铝烧结体形成的操作基板，进行了试制。多晶材料具有许多微细颗粒粘合的微结构。本发明者研究了将此种多晶材料成形后、对其表面进行适当的精密研磨加工而充分减小Ra。但是，烧结助剂的量较少的话，存在接合面附近产生开裂、气孔的问题，相反较多的话，存在产生脱粒和表面孔洞的问题。

本发明者对可以将这样的操作基板的接合面加工地平滑、并且可以减少操作基板的接合面一侧的烧结助剂量的材质进行了研究。

结果是，向氧化铝烧结体添加氧化镁作为烧结助剂，通过在烧结过程中从表面一侧排出镁的同时，来自烧结体内部的镁的原子移动而促进整体的致密化，可以抑制接合面附近产生开裂、气孔，且由于接合面附近的烧结助剂量被控制为较少，精密研磨时没有发生脱粒或表面孔洞，与施主基板的贴合没有问题地进行。

附图说明

图1(a)是显示本发明的操作基板1的模式图，图1(b)是显示在操作基板1上介由接合层4接合施主基板5而得到的复合基板6的模式图，图1(c)是显示操作基板1上直接键合施主基板5而得到的复合基板6A的模式图。

图2是显示平均粒径的计算方式例的模式图。