[发明专利]用于接合基板的接触表面的方法

说明书

本发明涉及一种用于将第一基板（1,1＇）的第一至少部分地为金属的接触表面与第二基板的第二至少部分地为金属的接触表面相接合的方法，其具有以下步骤、尤其是以下进程：‑将至少部分地、尤其是主要可溶于所述接触表面中的至少一个的材料中的牺牲层（4）施加到所述接触表面中的至少一个上，‑在将所述牺牲层（4）至少部分溶于所述接触表面中的至少一个中的情况下接合所述接触表面。所述接触表面可以毯覆方式被布置在一个接合区域（3）上。可替换地，所述接触表面可由多个接合区（3＇）构造，所述接合区（3＇）被块体材料（5）环绕或者被布置在基板腔（2）中。为了产生基板之间的预接合可使用液体（例如水）。

本申请是申请日为2013年7月5日、申请号为201380077980.9（国际申请号为PCT/EP2013/064239）以及发明名称为“在将施加在接触表面之一上的牺牲层溶于接触表面中的至少一个中的情况下接合金属接触表面的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于将第一基板的第一接触表面与第二基板的第二接触表面相接合的方法。

背景技术

所谓的接合技术已在半导体工业中使用达数年。接合技术允许大多彼此极精确地对准的两个或更多个基板的连接。在大多数情形中，此连接永久地(因此不可逆地)实现。不可逆意指在无基板的破坏或至少基板的部分地破坏的情况下不再可能在该接合过程之后分离两个基板。当连接所述基板时，展示存在致使永久连接的不同化学及物理机构。非金属表面是尤其令人关注的。在非金属表面中，所谓的预接合的形成通过进行纯接触而发生。

将经由表面效应引起的此自发地形成的该两个基板的可逆连接称作预接合，以便区分其与稍后的真正的实际接合，该实际接合不再可分离(因此是不可逆的)且通过额外热处理引起。以此方式产生的预接合的特点仍在于不应低估的强度。尽管这样彼此连接的晶片必须仍在较高温度下经热处理以用于永久接合，但预接合的强度已经足以固定两个基板直至下一过程步骤为止。预接合是用于主要在对准过程之后初步固定（Vorfixierung）两个基板的一种极有用手段，因为在对准过程之后两个基板不再允许朝向彼此移动。预接合应主要基于在因基板的表面上的永久及感应偶极而存在的范德华(Van der Waals)力。由于范德华力是极弱的，因此相应高的接触面积是必要的，以便显著黏合作用发生在所述基板之间。然而，未抛光的固体表面不在相应高粗糙度下进行最佳接触。在纯固体接触的情形中，预接合因而主要在极平坦的抛光基板表面之间出现。在室温下，可能甚至在无温度和/或力至基板的额外施加的情况下也可在基板表面之间形成已经分离的共价键。然而，在室温下已形成的共价连接的数目应是小到可忽略。

主要地，液体的使用可增大基板之间的相应黏合作用。另一方面，液体均衡基板的表面上的不均匀性且自身较佳地形成甚至永久偶极。明显的预接合能力主要建立在非金属表面上。经抛光且极平坦的诸如硅、陶瓷的半导体(此处主要为氧化物、金属氧化物)在进行接触时展示相应特性。

对于非金属表面、即展示主要共价键特征的表面(例如Si、SiO₂等)而言，先前施加的液体膜可通过在热处理期间出现的共价键而甚至有助于强化永久接合。非金属表面在预接合之后经历热处理。热活化在表面之间产生共价键且这样产生不可逆连接。这样，单晶、高精确切割且磨碎的硅晶片主要通过在硅原子之间形成共价连接而彼此焊接。如果硅氧化物位于硅晶片上，则主要地共价硅氧化物键和/或氧化物-氧化物键形成。已展示，极薄液体层(通常为水)的使用致使或至少改良表面之间的共价键的形成。液体层在此仅数纳米厚或甚至仅由单个液体单层构成。液体层因此不必仅改良预接合特性，而是也显著贡献于共价连接的形成。在水的情形中，原因主要在于使得提供氧作为彼此要接合的基板表面的原子之间的连接原子。水分子的氢与氧之间的键合能足够低以用所施加能量破坏。作为氧的新反应物主要是基板表面的原子。但是必须提及，存在其中在基板表面的永久接合过程中液体的原子直接参与的这样的过程不需要必须发生的表面。