[发明专利]设备及设备制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及设备及设备制造方法，尤其涉及利用光的设备及制造所述设备的设备制造方法。

背景技术

作为利用光的设备(所谓的光学设备)，在工业的各领域利用光传感器等受光元件、LED等发光元件、以及光开关等光信号传输用设备。其中，应用半导体微细加工技术而制造的CCD受光元件或CMOS图像传感器等固体摄像元件的应用正在扩大。另外，将这些光设备的功能组入微小机械要件的光MEMS设备的开发、应用也在急速地进展。在这样的光MEMS设备中，除了微细加工技术确立的Si基板之外，还适用大量的光的透过率大的材料尤其SiO₂系材料(合成石英、玻璃等)。

在这样的固体摄像元件、或光MEMS设备的制造中，通常使用在半导体晶片基板上一并形成、密封多个设备，通过切割来分割为各个设备的晶片级工序。

在该制造工序中，在形成了设备的设备晶片基板上层叠、接合密封用晶片基板，密封设备的为晶片级封装。近年来，提出了在晶片基板之间使用直接接合的制造方法。基于不使用粘接剂或焊锡的直接接合的接合界面上不设置其他材料层，因此，具有得到高的接合强度和良好的界面物性的优点。作为从以往开始在MEMS设备的制造中利用的直接接合法的例子，可以举出阳极接合或扩散接合。另外，近年来还提出了向平坦化、清洁化的表面赋予羟基等，利用氢键和热处理来得到牢固的接合的接合方法。

但是，这些直接接合法在接合工序或接合后伴随热处理，因此，这在MEMS设备制造中成为问题。在光MEMS设备的情况下，对封装要求光的透过性，因此，期望利用与设备基板(Si等)不同、具有光透过性的基板(SiO₂系材料等)的密封。在这样的各种基板的接合工序伴随热处理的情况下，由于基板材料的热膨胀率的差异，在接合界面产生热变形，成为损伤设备的可靠性、耐久性的要因。因此，接合工序温度的降低成为MEMS设备制造的大的技术问题。另外，加热和冷却需要时间，因此，不能缩短制造时的生产节拍时间也为制造上的问题之一。

因此，期望适用在接合工序中不伴随加热的常温接合工序的适用，但常温接合尤其对表面不赋予活性基团而利用被接合面的悬空键等来接合的常温接合中，接合性大大取决于被接合材料的材料物性。尤其知道SiO₂系材料在常温接合中为难以接合的材料。

常温接合作为金属的接合方法，从以前开始所知，但近年来，半导体材料或氧化物材料的向接合的适用正在扩大。但是知道如高木他NEDO技术开发机构平成15年度研究助成事业成果报告会预稿集pp.220-225(2003)中记载，Al₂O₃等一部分的氧化物材料通过表面活性化和压接，得到某种程度的接合强度，但SiO₂等材料得不到实用的接合强度。因此，提出了使用活性基团赋予等向被接合面的表面处理或加热后处理的方法。

在特开2004-054170号公报中公开有激光光学结晶的接合方法。其特征在于，不使用粘接剂等中间材料，对接合面仅实施离子束蚀刻，接合激光光学结晶。该方法为作为激光光学结晶尤其YVO₄结晶的接合方法开发的方法。但是，该方法可以适用于石榴石结晶的接合，但不能接合SiO₂系材料。

在特开2005-104810号公报中公开有将功能性陶瓷多晶体与Si等半导体单晶材料常温接合的方法。在陶瓷多晶体的表面形成具有与半导体的反应活性的金属薄膜层，经由通过金属和半导体的反应而产生的反应产物层得到接合的方法上具有特征。提出为有效于表面粗糙度大的陶瓷基板的接合的方法。

然而，在这些方法中，作为接合的后工序，进行加热处理的情况在向MEMS设备制造工序的适用上成为问题。另外，以接合对象基板和金属层的反应性为前提，因此，对象材料受到限定。

另一方面，在高木机械技术研究所报告189号(2000)等中指出了如下所述的可能性，即：对仅通过表面活性化和压接来得不到强度的SiO₂之类的难接合性材料，也能够通过在被接合面形成金属膜来常温接合。将其具体实施的方法提出至此。

在特开2004-337927号公报中，公开有以在以往的常温接合中，作为接合难接合性的离子性结晶基板之间的方法，在被接合面上形成金属薄膜为特征的方法。在该方法中，在真空中，向被接合面照射惰性气体离子束或惰性气体中性原子束、和金属离子束或金属中性原子束，在各基板的接合面上形成1nm～100nm的膜厚的金属薄膜。