(57)【要約】【課題】  Ａｕ（金）を用いることなく、また高価な接合装置を用いることなく、パッケージ用途に対しても接合できる金属接合膜を提供する。【解決手段】  金属接合膜（２０）は、基体（１０）の主面上に形成され、酸化物の生成自由エネルギー（−ΔＧ）が５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きく偏析し易い金属からなる第１層（２２）と、第１層上に形成される第１Ａｇ層（２４）と、を有する。第１層（２２）が、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ａｌ（アルミニウム）及びＢｉ（ビスマス）の少なくとも１つの金属である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体を接合する金属接合膜であって、
前記基体の主面上に形成され、酸化物の生成自由エネルギー（−ΔＧ）が５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きく偏析し易い金属からなる第１層と、
前記第１層上に形成される第１Ａｇ層と、
を有する金属接合膜。
【請求項２】
基体を接合する金属接合膜であって、
前記基体の主面上に形成され、前記基体に密着する金属からなる密着層と、
前記密着層よりも前記基体との密着力が弱く且つ前記密着層上に形成され、酸化物の生成自由エネルギー（−ΔＧ）が５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きく偏析し易い金属からなる第１層と、
前記第１層上に形成される第１Ａｇ層と、
を有する金属接合膜。
【請求項３】
前記第１Ａｇ層上に形成され、酸化物の生成自由エネルギー（−ΔＧ）が５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きく偏析し易い金属からなる第２層と、
前記第２層上に形成される第２Ａｇ層と、
を有する請求項１又は請求項２に記載の金属接合膜。
【請求項４】
前記第２層と前記第２Ａｇ層とを合わせた膜厚が前記第１層と前記第１Ａｇ層とを合わせた膜厚よりも薄い請求項３記載の金属接合膜。
【請求項５】
前記第１層が、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ａｌ（アルミニウム）及びＢｉ（ビスマス）の少なくとも１つの金属から成る層である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金属接合膜。
【請求項６】
前記第１層が、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｍｎ（マンガン）及びＡｌ（アルミニウム）の少なくとも１つの金属から成る層である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金属接合膜。
【請求項７】
前記第１層が、Ｃｕ（銅）から成る層である請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の金属接合膜。
【請求項８】
前記第１Ａｇ層は（１１１）配向膜であって、Ｘ線回折によるＡｇの（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が１０度未満である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の金属接合膜。
【請求項９】
前記第１Ａｇ層は（１１１）配向膜であって、Ｘ線回折によるＡｇの（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が６度未満である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の金属接合膜。
【請求項１０】
第１基体の主面に形成された請求項１から請求項９のいずれか一項の金属接合膜と、
前記第１基体とは異なる第２基体の主面に形成された請求項１から請求項９のいずれか一項の金属接合膜と、を備え、
前記第１基体の金属接合膜と前記第２基体の金属接合膜とが接合した構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚の基体を貼り合わせるため基体の主面に形成される金属接合膜に関する。またこの金属接合膜を使った構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
２枚以上の基体を接合する接合技術が、例えば、電子部品の封止接合、ウェハ接合（ボンディング）又はウェハレベルパッケージなどに使われている。代表的な接合技術として、特許文献１に開示されるＡｕ−Ａｕ接合、特許文献２に開示される表面活性化接合、特許文献３に開示される原子拡散接合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１３３７８７号公報
【特許文献２】特許第２７９１４２９号公報
【特許文献３】特開２０１６−８７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるＡｕ−Ａｕ接合は、ウェハなどの２枚の基体上に、これらの基体とＡｕ（金）との密着性を高めるためのＣｒ（クロム）などの密着層と、この密着層の上にＣｒのＡｕ中への拡散を防止するためのＲｕ（ルテニウム）やＭｏ（モリブデン）などの拡散抑制層と、拡散抑制層の上にＡｕ層とを形成している。その後、Ａｕ層同士を重ね合わせ、圧接した状態で、例えば３００℃の高温で加熱処理している。しかしながら、Ａｕは希少金属で高価であるため、Ａｕ−Ａｕ接合は、汎用的な接合材料としては使い難い。
【０００５】
特許文献２に開示される表面活性化接合は、ウェハなどの２枚の基体の接合面を高真空下でイオンビームなどを照射することによって清浄化（表面活性化）し、無荷重且つ常温で強固な接合することができる。しかしながら、表面活性化接合は、高真空対応の真空装置及び表面活性化のためのイオンビーム源やプラズマ発生源を備えた接合装置が不可欠である。このため、表面活性化接合は、特殊な用途にしか使われていない。
【０００６】
特許文献３に開示される原子拡散接合は、ウェハなどの２枚の基体の接合面に、ＡｕまたはＡｕ合金を除く、室温における体拡散係数が１×１０−４５（ｍ２／ｓ）以上の金属からなる微結晶構造の金属接合膜とこの上にＡｕまたはＡｕ合金から成る微結晶構造の保護膜を成膜する。原子拡散接合では、その後大気中にて２枚の基体の接合面同士を接触するように重ね合わせると、無荷重で常温であっても強固な接合ができる。しかしながら、原子拡散接合では、表面平坦性が極めて高くなければならず、さらに、成膜後すぐに接合しないと、時間の経過とともに接合強度が劣化してしまう。特に、基体上の金属膜のフォトリソグラフィプロセスによるパターニングが必要とするパッケージ用途に対しては、フォトリソグラフィプロセスによる金属膜表面の汚染を防ぐことは困難である。
【０００７】
本発明は、上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり、希少金属であるＡｕ（金）を用いることなく、また高価な接合装置を用いることなく、パッケージ用途に対しても、接合できる金属接合膜及びこの金属接合膜を使った構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態は基体を接合する金属接合膜である。その金属接合膜は、基体の主面上に形成され、酸化物の生成自由エネルギー（−ΔＧ）が５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きく（すなわちマイナス側に大きく）、偏析し易い金属からなる第１層と、第１層上に形成される第１Ａｇ層と、を有する。
【０００９】
また別の実施形態の金属接合膜は、基体の主面上に形成され、基体に密着する金属からなる密着層と、密着層よりも基体との密着力が弱く且つ密着層上に形成され、酸化物の生成自由エネルギー（−ΔＧ）が５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きく偏析し易い金属からなる第１層と、第１層上に形成される第１Ａｇ層と、を有する。
【００１０】
そして、第１Ａｇ層上に形成され、酸化物の生成自由エネルギー（−ΔＧ）が５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きく偏析し易い金属からなる第２層と、第２層上に形成される第２Ａｇ層と、を有していてもよい。また第２層と第２Ａｇ層とを合わせた膜厚が第１層と第１Ａｇ層とを合わせた膜厚よりも薄くてもよい。
【００１１】
第１層が、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ａｌ（アルミニウム）及びＢｉ（ビスマス）の少なくとも１つの金属であること良く、さらに、第１層が、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｍｎ（マンガン）及びＡｌ（アルミニウム）の少なくとも１つの金属であることが好ましい。また第１層が、Ｃｕ（銅）であってもよい。
【００１２】
第１Ａｇ層は（１１１）配向膜であって、Ｘ線回折によるＡｇの（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が１０度未満であることが良く、Ｘ線回折によるＡｇの（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が６度未満であることが好ましい。
【００１３】
別の実施形態の構造体は、基体を第１基体の主面に形成された金属接合膜と、第１基体とは異なる第２基体の主面に形成された請求項１から請求項９のいずれか一項の金属接合膜と、を備え、第１基体の金属接合膜と第２基体の金属接合膜とが接合している。
【発明の効果】
【００１４】
本実施形態の下地層とＡｇ層から成る金属接合膜を用いれば、真空中はもとより大気中であっても、基体と基体とを強固に接合できる。この金属接合膜により接合は、高価なＡｕを用いることなく、かつ高真空の到達真空度が必要とされる成膜装置や高価な接合装置も不要であるため、接合のコストを低減できる。また別の実施形態では、熱処理を低温化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は２枚の基体が接合される前の状態を示した全体的な斜視図である。  （ｂ）は接合される前の基体の（ａ）図のＩ−Ｉ線に沿った部分的断面図である。  （ｃ）は接合した後の基体の（ｂ）図の断面と対応する部分的断面図である。
【図２】（ａ）は凹み領域を有する基体が接合される前の状態を示した全体的な斜視図である。  （ｂ）は接合される前の基体の（ａ）図のＩＩ−ＩＩ線に沿った部分的断面図である。  （ｃ）は接合された後の基体の（ｂ）図の断面と対応する部分的断面図である。
【図３】（ａ）は下地層とＡｇ層との接合層が同じ厚さで二重に成膜された状態を示した図である。  （ｂ）は下地層とＡｇ層との接合層が異なる厚さで二重に成膜された状態を示した図である。
【図４】（ａ）から（ｃ）は、基体と金属接合層との間に、密着層が製膜された状態を示した図である。
【図５】Ａｇ（銀）のロッキングカーブ半値幅と平均せん断強度との関係を示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあり、金属接合膜の厚み等は誇張して厚く描いている。また説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる形状、寸法等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。
【００１７】
＜基体に関して＞
先ず、図１（ａ）〜（ｃ）を参照して、基体及び金属接合膜の概要について説明する。図１（ａ）は、接合対象である２枚の基体１０Ａ、１０Ｂの接合前の様子を示した斜視図、図１（ｂ）は、基体１０Ａ、１０Ｂの図１（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った部分的断面図、図１（ｃ）は、基体１０Ａ、１０Ｂの接合後の状態を図１（ｂ）と対応する部分的断面図で示したものである。なお、図１（ｂ）、（ｃ）には、後に説明する金属接合膜２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ等を示してあるが、図１（ａ）では、これら構成成分の図示を省略してある。
【００１８】
互いに接合される基体１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、ガラス、セラミックス及びシリコンなどの半導体、または水晶、ＬｉＮｂＯ３及びＬｉＴａＯ３などの圧電体などが適用できる。基体１０には特に制限はないが、少なくとも接合が行われる面については所定の精度で平滑に仕上げられた平滑面を備えていることが好ましい。また、基体１０は、一般的には円形又は矩形状のウェハが使用されるが、特に基体１０の形状やサイズは限定されない。
【００１９】
基体１０Ａ及び基体１０Ｂは、設計に応じ、同じ材料であっても、異なる材料であっても良い。基体１０Ａ及び基体１０Ｂを、例えば異なる材料で構成する場合、互いの特性を生かした素子が実現できる等の可能性がある。例えば、基体１０Ａを水晶で構成し、基体１０ＣをＬｉＮｂＯ３で構成して、例えば圧電デバイスを形成した場合、温度特性に優れるデバイスを実現できる等の可能性がある。
【００２０】
上記した基体１０Ａ、１０Ｂは、少なくとも接合に用いる面の全面が、平滑に仕上げられた平滑面であるウェハの例であったが、接合領域が平滑面であれば、接合領域以外の領域が凹んでいる凹み領域であるウェハであってもよい。この凹み領域１３は、例えば、機能素子、例えば圧電素子を収容するキャビティＣＶとして利用できるからである。
【００２１】
図２はこのような凹み領域１３を有した基体の説明図である。特に図２（Ａ）は、凹み領域１３を多数有した基体１０Ｃと、この基体１０Ｃと接合される平板状の基体１０Ｄとを、接合前の状態で示した斜視図である。また、図２（ｂ）は、基体１０Ｃ、１０Ｄの図２（ａ）中のＩＩ−ＩＩ線に沿った部分の拡大断面図、図１（ｃ）は、基体１０Ｃ、１０Ｄの接合後の状態を図２（ｂ）と対応する部分の拡大断面図で示したものである。なお、図２（ｂ）、（ｃ）には、後に説明する金属接合膜２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ等を示してあるが、図２（ａ）では、これら構成成分の図示を省略してある。
【００２２】
なお、この例の場合も、基体１０Ｃ、１０Ｄは、設計に応じて同じ材料であっても、異なる材料であっても良い。また、凹み領域の平面的形状は設計に応じた任意の形状とでき、また凹み領域の配置も任意な配置とできる。
【００２３】
以上説明したように、基体１０の形状や材料や用途は多様である。例えば、基体１０Ａが電子部品の一部であり、その一部に本発明の接合金属膜を設け、他方の基体１０Ｂの一部にも本発明の金属接合膜を設けて、両者を接合する適用例がある。また、基体１０Ａであるウェハ上に多数作製されたデバイスをウェハ状態のまま積層あるいは封止接合するウェハレベルパッケージにも適用可能である。
【００２４】
＜金属接合膜について＞
図１、図３及び図４を使って金属接合膜を説明する。図３（ａ）は基体１０に厚さＷ１の金属接合膜２０が二重に成膜された状態であり、接合される前の１枚の基体１０の拡大断面図である。図３（ｂ）は基体１０に厚さＷ２の金属接合膜２０と厚さＷ３の金属接合膜２０とが二重に成膜された状態であり、基体１０Ａと１０Ｂとが接合される前の１枚の基体１０の拡大断面図である。図４（ａ）から（ｃ）は、図１（ｂ）並び図３（ａ）及び（ｂ）で示された、金属接合膜と基体との間に密着層２８が成膜された１枚の基体１０の拡大断面図である。
【００２５】
図１（ａ）に示されるように、金属接合膜２０は下地層２２とＡｇ層２４とからなる。金属接合膜２０の下地層２２とＡｇ層２４とのそれぞれの膜厚に対して制限はなく、成膜工程や成膜工程後の別工程に応じて、それぞれ例えば１０ｎｍ〜５００ｎｍの間の任意の膜厚に設定することができる。
【００２６】
図３（ａ）に示されるように、金属接合膜３０は、１重目の下地層２２とＡｇ層２４とからなる厚さＷ１の金属接合膜２０と、２重目の下地層２２とＡｇ層２４とからなる厚さＷ１の金属接合膜２０とを有する。後述するように下地層２２に使用される金属ＸはＡｇ層に対して偏析しやすい。金属Ｘからなる下地層２２とＡｇ層２４から成る構造を少なくとも２回以上繰り返している。このような金属接合膜２０が二重に成膜されることによって、基体１０の圧接後の熱処理による接合界面部での固相反応が促進される。これにより、強固な基体の接合に必要な熱処理温度を、通常より低温にすることができる。金属接合膜３０の厚さ（Ｗ１＋Ｗ１）は、制限はないが、成膜工程や成膜工程後の別工程に応じて、例えば１０ｎｍ〜５００ｎｍの間の任意の膜厚に設定することができる。
【００２７】
また図３（ｂ）に示されるように、金属接合膜４０は、１重目の下地層２２とＡｇ層２４とからなる厚さＷ２の金属接合膜２０と、２重目の下地層２２とＡｇ層２４とからなる厚さＷ３の金属接合膜２０とを有する。ただし、Ｗ２＞Ｗ３である。後述するように下地層２２に使用される金属ＸはＡｇに対して偏析しやすい。基体１０側に近い厚さＷ２の金属接合膜２０より、基体１０から離れた厚さＷ３の金属接合膜２０を薄くすることによって、圧接後の熱処理による接合界面部での固相反応が、同一膜厚の構成で繰り返した場合に比べさらに促進される。これにより、強固な基体の接合に必要な熱処理温度を、通常より低温にすることができる。金属接合膜４０の厚さ（Ｗ２＋Ｗ３）は、制限はないが、成膜工程や成膜工程後の別工程に応じて、例えば１０ｎｍ〜５００ｎｍの間の任意の膜厚に設定することができる。
【００２８】
図３（ａ）に示された金属接合膜３０を有する基体１０同士を、接合することも可能であるが、図３（ａ）に示された金属接合膜３０を有する基体１０と図３（ｂ）に示された金属接合膜４０を有する基体１０とを接合することも可能である。また図１（ａ）で説明金属接合膜２０と、金属接合膜３０を有する基体１０又は金属接合膜４０を有する基体１０とを接合することも可能である。
【００２９】
図４は、基体１０と金属接合膜との間に密着層２８が配置された金属接合膜である。図４（ａ）は、図１（ａ）で示された基体１０と金属接合膜２０との間に密着層２８が配置された金属接合膜５０を有する１枚の基体１０の拡大断面図である。図４（ｂ）は、図３（ａ）で示された基体１０と金属接合膜３０との間に密着層２８が配置された金属接合膜５２を有する１枚の基体１０の拡大断面図である。図４（ｃ）は、図３（ｂ）で示された基体１０と金属接合膜４０との間に密着層２８が配置された金属接合膜５４を有する１枚の基体１０の拡大断面図である。基体１０と各金属接合膜の下地層２２の金属とが密着し難い場合に、密着層２８が基体１０と各金属接合膜の下地層２２との間に配置されることが好ましい。
【００３０】
なお、互いに異なる材料の基体を接合した場合でも、図３及び図４で示された金属接合膜３０，４０，５０〜５４を適用することができる。また図２で示された凹み領域１３を有する基体を接合した場合でも、図３及び図４で示された金属接合膜３０，４０，５０〜５４を適用することができる。
【００３１】
＜下地層について＞
図１（ｂ）に示される金属接合膜２０を構成する下地層２２は、基体１０を洗浄した後、スパッタもしくは蒸着によって成膜される。下地層２２は、酸化物の生成自由エネルギーが５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きい金属が好ましい。下地層の酸化物の生成自由エネルギーが５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きい金属は、圧接後の熱処理、または圧接と同時に行われる熱処理によって、後述するＡｇ（銀）層２４中に拡散又は偏析しやすい金属が好ましい。図１（ｂ）に示されるように、接合界面となるＡｇ表面に、酸化物もしくは金属膜のフォトリソグラフィプロセスによるパターニングを経ることによって生じる微量汚染があったとしても、Ａｇ表面上の酸素や微量の汚染物質は、熱処理によって、Ａｇ層２４に対して偏析しやすい下地層２２の金属Ｘが接合界面に偏析する（図１（ｂ）中、□の枠でＸと示されている）。そして、もともと接合界面にあった酸化物もしくは微量の水分を含む汚染物質（以下、酸化物Ｏｘ等という）と固相反応し、図１（ｃ）で示されるように、Ａｇ層２４ＡとＡｇ層２４Ｂとの間に強固な接合が実現する。
【００３２】
酸化物の生成自由エネルギーが５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きい金属でＡｇ層に拡散又は偏析しやすい金属Ｘは、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ａｌ（アルミニウム）又はＢｉ（ビスマス）のうちのいずれか一つである。望ましくはＭｇ、Ｍｎ、Ａｌから選ばれた金属のうちの一つである。これらの下地層の金属Ｘは、ガラスの基体、セラミックスの基体、シリコンなどの半導体の基体、または水晶、ＬｉＮｂＯ３もしくはＬｉＴａＯ３などの圧電体の基体に対して密着性に優れている。特にＭｇ、Ｍｎ、Ａｌは、Ａｇ層２４に対して偏析しやすく、且つＡｇ層２４との固溶体を形成する。そのため、図１のＡｇ層２４ＡとＡｇ層２４Ｂとの間にさらに強固な接合が実現する。
【００３３】
なお、酸化物の生成自由エネルギーが５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きい金属でＡｇ層に拡散又は偏析しやすい金属ＸとしてＣｕ（銅）を加えることもできる。Ｃｕは、ガラスの基体等に対して密着性にあまり良くない。このため、図４に示された密着層２８を使用することができる。
【００３４】
＜密着層について＞
図４で示された密着層２８は、基体１０を洗浄した後、スパッタもしくは蒸着によって成膜される。密着層２８は、基体１０と十分な密着性を有する金属であれば特に制限はなく、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）もしくはＮｉ（ニッケル）が適している。また、密着層２８の膜厚にも制限はなく、例えば、２ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であれば、基体１０と十分な密着性を有し、Ｃｕとも密着性を有する。
【００３５】
＜Ａｇ層について＞
図１（ｂ）に示される金属接合膜２０を構成するＡｇ層２４は、下地層２２の上にスパッタもしくは蒸着によって成膜される。ＡｇはＡｕ（金）ほどではないがＡｇの表面に酸化物層が形成されにくい。しかし、図１（ｂ）に描かれているように、接合界面となるＡｇ表面が酸化したり、もしくは加工処理、例えは露光プロセス等を経ることによってＡｇ表面が微量汚染されたりして酸化物Ｏｘ等が形成されることがある。このようなＡｇ表面上の酸化物Ｏｘ等が形成されても、圧接後の熱処理もしくは接合中の熱処理によって、下地層２２の金属Ｘが、Ａｇ層２４に拡散して、Ａｇ層２４の表面に偏析する。そして酸化物Ｏｘ等と金属Ｘとが固相反応する。なお、図１から図４において、Ａｇ層２４の色が徐々に変化して（グラデーションで）描かれているが、下地層２２の金属ＸがＡｇ層２４に拡散し偏析している状態を模式的に示したものである。
【００３６】
スパッタもしくは蒸着によって形成されるＡｇ層２４は、ミラー指数 （１１１）の配向膜であって、Ｘ線回折によるＡｇ層２４の（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が１０度未満、望ましくは６度未満である配向膜であることが好ましい。Ａｇ層２４の（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が１０度より大きくなると、接合強度が急激に劣化する。これは、ロッキングカーブ半値幅が大きいと、たとえ接合界面が清浄化しても、接合界面での結晶面の不整合性が顕著であるために、接合界面を挟んで向かいあうＡｇ層２４Ａ及Ａｇ層２４Ｂが結晶粒の一体化が起こりにくくなったからと考えられる。
【００３７】
Ａｇ層２４の（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が１０度未満にするためには、スパッタ条件（スパッタ方式、成膜温度、アルゴンガス圧、もしくはパワーなど）、又は蒸着条件（抵抗加熱や電子ビームの蒸着方式、到達真空度、成膜温度、もしくは成膜速度など）を制御すれば良い。
【００３８】
＜圧接条件、熱処理条件について＞
金属接合膜２０を有する２枚の基体１０は、圧接されてから熱処理されたり同時に圧接及び熱処理されたりして、接合される。圧接される雰囲気は、真空（１ｍＴｏｒｒ（ ミリトル）以下）、大気中又は窒素（Ｎ２）などの不活性ガス中であってもよい。また２枚の基体１０に与える圧力は７ｋＰａ／ｃｍ２から１２ｋＰａ／ｃｍ２までであることが好ましい。
【００３９】
熱処理される雰囲気は、真空（１ｍＴｏｒｒ（ ミリトル）以下）、大気中又は窒素（Ｎ２）などの不活性ガス中であってもよい。熱処理の温度は摂氏５０度から摂氏２５０度であることが好ましく、また熱処理時間は２時間から４８時間であることが好ましい。
【実施例１】
【００４０】
実施例１は、基体１０（１０Ａ及び１０Ｂ）として、３インチφのガラスウェハ（ショット社、Ｄ２６３ホウ珪酸ガラス、厚さ０．４ｍｍ、典型的な面粗さＲａ値は０．２〜０．３ｎｍ）を使用した。また、実施例１は、Ａｇ層に対して偏析しやすい金属ＸとしてＡｌ（アルミニウム）を使用した例である。Ａｌの下地層２２は、ＤＣマグネトロンスパッタを使用して、アルゴン圧０．１Ｐａで直流５００Ｗを印加し、膜厚５０ｎｍで製膜した。Ａｌの下地層２２の上に形成されるＡｇ層２４は、ＤＣマグネトロンスパッタを使用して、アルゴン圧０．１Ｐａで直流２５０Ｗを印加し、膜厚１００ｎｍに成膜した。
【００４１】
＜熱処理温度とせん断強度＞
基体１０であるガラスウェハにＡｌ下地層２２及びＡｇ層２４からなる金属接合膜２０が成膜された後、金属接合膜２０同士が重ね合わせられ、大気中、室温、荷重０．６ＭＰａで圧接された。その後、大気中で、熱処理温度が１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃と変えられ、熱処理時間は２時間で統一して熱処理が施された。その後、接合したガラスウェハがダイシングされ、２ｍｍ×２ｍｍに個片化された。この個片に対し、接合面をせん断するようにせん断強度測定が行われた。
【００４２】
２００℃及び２５０℃で熱処理された個片の場合は、１０個のすべての個片が剥離することなくガラス破壊し、不定形状でばらばらとなった。せん断強度は２００Ｎから３００Ｎの範囲に分布していたが、ガラス破壊に至ったところから、強固な接合であると判断できる。一方、１００℃、１５０℃で熱処理された個片の場合、１０個の個片がすべて接合面で剥離し、平均せん断強度も５０Ｎ未満と小さい値であった。なお、せん断強度（Ｎ）は２ｍｍ×２ｍｍの面積におけるせん断強度である。 
【００４３】
＜膜厚とせん断強度＞
Ａｌ膜厚を１０ｎｍ〜２００ｎｍ、Ａｇ膜厚を１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で組み合わせた金属接合膜２０を使って、金属接合膜２０同士が重ね合わせられ、大気中、室温、荷重０．６ＭＰａで圧接された。その後、大気中で、２５０℃で２時間の熱処理が施された。ガラスウェハがダイシングされ、２ｍｍ×２ｍｍに個片化された。この個片に対し、接合面をせん断するようにせん断強度測定が行われた。
【００４４】
表１は、Ａｌ層２２およびＡｇ層２４の膜厚のマトリックスに示す個片サンプル１０個のせん断強度の平均値を示してある。Ａｌの下地層２２とＡｇ層２４の膜厚いかんにかかわらず、個片はすべてガラス破壊し、平均せん断強度は２００Ｎ以上の値を示している。この結果から、Ａｌの下地層２２およびＡｇ層２４の膜厚にかかわらず、強固な接合が得られていることが理解される。なお、表１のせん断強度（Ｎ）は２ｍｍ×２ｍｍの面積におけるせん断強度である。
【表１】
2020131211.tif 000003
【００４５】
＜ロッキングカーブ半値幅とせん断強度＞
実施例１のこの欄では、金属接合膜のＡｇ層のＡｇ（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅とせん断強度との関係を説明する。図５は、Ａｇ（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅に対し、平均せん断強度（図中○印）並びにエラーバーでせん断強度の最大値／最小値がプロットされたものである。
【００４６】
Ａｌ層２２を５０ｎｍ及びＡｇ層２４を１００ｎｍとした金属接合膜２０が成膜される際に、Ａｇ層２４の成膜条件を変更した。このＡｇ層２４に対して、Ｘ線回折によりＡｇ（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が測定された。Ｘ線回折は、ダイバージェンススリット幅及びレシービングスリット幅は１度とした集中光学系で測定された。ロッキングカーブ半値幅の測定後、同一条件で成膜された２枚のガラスウェハが、Ｎ２雰囲気中、２５０℃、０．５時間、０．２ＭＰａの荷重で接合された。接合されたガラスウェハは、２ｍｍ×２ｍｍの個片にダイシングされ、１０個の個片についてせん断強度試験が実施された。
【００４７】
図５から理解できるように、Ａｇ（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が１０度を超えると平均せん断強度が急激に小さくなる。例えば、せん断強度試験中に、ダイシング中に個片のガラスとガラスとが剥離してしまうこともあった。ダイシング中に個片のガラスとガラスとが剥離した場合は、図５ではせん断強度ゼロとして描かれている。ロッキングカーブ半値幅が１０度を超えると、ガラスとガラスとが剥離してしまいガラス破壊を起こすことがまれであった。つまり、ロッキングカーブ半値幅が１０度を超えると、Ａｇ層２４同士の接合界面で剥離して、個片のガラスとガラスとが分離していることが観察できた。
【００４８】
一方、Ａｇ（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が１０度より小さいと、平均せん断強度は１００Ｎを越え、せん断強度試験ではガラス破壊に至るものが半数以上になった。さらに、Ａｇ（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が６度未満になると、平均せん断強度は２００Ｎ以上となり、すべてガラス破壊となった。Ａｇ（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が６度未満と、６度〜１０度とで最小せん断強度を比較してみると、前者の方がより大きい値となっていることからも、ロッキングカーブ半値幅が６度未満の領域では、より強固な接合が得られることが分かる。以上より、（１１１）配向性が良好、すなわち、Ａｇ（１１１）反射のロッキングカーブ半値幅が１０度未満の金属接合膜が好ましく、望ましくは６度未満のＡｌ／Ａｇの金属接合膜を用いれば、強固な接合が実現できる。
【実施例２】
【００４９】
＜Ａｇ層に対して偏析しやすい金属Ｘとせん断強度＞
実施例２は、金属接合膜の下地層に適した金属を調べた実施例である。酸化物の生成自由エネルギーが３５０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きい金属Ｘとして、Ｍｇ、Ｎｄ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｂｉを検討した。この金属から成る層Ｘ（５０ｎｍ）／Ａｇ層（１００ｎｍ）の金属接合膜２０が基体１０であるガラスウェハ上に、電子ビーム蒸着法にて各２枚ずつ成膜された。なお、ガラスウエハは、ショット社、Ｄ２６３ホウ珪酸ガラス、厚さ０．４ｍｍ、典型的な面粗さＲａ値は０．２〜０．３ｎｍを用いた。金属接合膜２０の成膜後、２４時間以上、室温で大気中に放置した。その後、２枚のガラスウェハの金属接合膜２０が重ね合わせられて、大気中、室温で、０．５ＭＰａの荷重で圧接され、その後Ｎ２中で２５０℃、２時間の熱処理が行われた。そして、ナイフエッジによる簡易せん断テストがこれらのガラスウェハに対して行われた。
【００５０】
ここで簡易せん断テストとは、接合された２枚のガラスウェハ端の接合境界部に剃刀をあて、ガラスウェハ面に平行に剃刀を押し込むことで接合強度（せん断力）を定性的に判断する方法である。剃刀が接合界面に容易に挿入できる場合は接合強度が不十分と判断され、一方、剃刀が接合界面に挿入できないもしくは無理に挿入しようとするとガラスウェハの一部が破れてしまう場合は、十分な接合強度がある判断される。
【００５１】
Ｍｇ、Ｍｎ、Ａｌでは剃刀が全く挿入できず、無理やり挿入しようとすると少なくとも一方のガラスウェハが割れてしまった。また、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂｉでは、外周部から剃刀は挿入できるものの途中でガラスウェハが割れてしまった。一方、では、剃刀が容易に挿入できガラスウェハが割れることなく剥離した。この結果から、特にＭｇ、Ｍｎ、Ａｌは非常に良好な接合が実現できた。
【００５２】
良好な接合が得られるメカニズムを探るため、成膜直後のＡｌ層（５０ｎｍ）／Ａｇ層（１００ｎｍ）の金属接合膜２０、並びにＮ２雰囲気中で２００℃、１時間の熱処理を行ったＡｌ層（５０ｎｍ）／Ａｇ層（１００ｎｍ）の金属接合膜２０について、オージェ電子分光分析による深さ方向の組成分析を行った。
【００５３】
成膜直後のＡｌ層／Ａｇ層の金属接合膜２０は、Ａｇ表面にＡｌが偏析していることが確認できなかった。一方、熱処理を施した金属接合膜２０は、Ａｇ層表面にＡｌが偏析し、酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）が形成されるとともに、Ａｇ層の膜中からもわずかながらＡｌが検出された。この結果から、圧接後の熱処理によって、金属接合膜２０の接合界面部にＡｌが偏析し、接合界面に取り込まれた酸化物や水分を含む微量の汚染物質を取り込むのみならず、他方の金属接合膜２０のＡｇ中へ拡散するために、接合界面を挟んだＡｇの結晶粒同士が一体化することで強固な接合が生じるものと考えられる。
【実施例３】
【００５４】
＜同じ厚さで二重に成膜された金属接合膜とせん断強度＞
金属接合膜２０が基体１０であるガラスウェハに、酸化物の生成自由エネルギーが５０ｋＪ／ｍｏｌより大きく、Ａｇ層に対して偏析しやすい金属ＸとしてＭｎを用い、Ｍｎ層（２５ｎｍ）及びＡｇ層（５０ｎｍ）から成る２層構造の金属接合膜３０が成膜された（図３（ａ）を参照）。すなわち、Ｍｎ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）−Ｍｎ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）の金属接合膜３０ついて説明する。ガラスウェハは、ショット社、Ｄ２６３ホウ珪酸ガラス、厚さ０．４ｍｍ、典型的な面粗さＲａ値は０．２〜０．３ｎｍが用いられた。
【００５５】
Ｍｎ層ならびにＡｇ層は、抵抗加熱蒸着法にて、基板温度を室温、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓの条件で成膜された。金属接合膜３０の成膜後、金属接合膜３０同士が重ね合わせられ、大気中、室温、荷重０．６ＭＰａで圧接された後、大気中で、５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃で、各２時間の熱処理が施された。接合されたガラスウェハはダイシングされ、２ｍｍ×２ｍｍに個片化された。１０個の個片に対し、接合面をせん断するようにせん断強度測定を行った。
【００５６】
熱処理温度が１５０℃、２００℃、２５０℃の場合、個片はすべて、剥離することなくガラス破壊し、不定形状でばらばらとなった。せん断強度は１８０Ｎから２５０Ｎの範囲に分布し、平均せん断強度は、それぞれの熱処理温度に対し、２１０Ｎ、２０５Ｎ、２３５Ｎであった。熱処理温度が、５０℃、１００℃の場合は、ガラス破壊に至るのはまれで、ほとんどの個片は接合面で剥離した。しかしながら平均せん断強度は、それぞれ１５５Ｎ、１７０Ｎと大きな値を示した。
【００５７】
＜低い熱処理温度及び熱処理時間とせん断強度＞
実施例２で説明したように接合直後と１時間の熱処理後とで、金属が偏析していたことが認められたため、発明者は、圧接後の熱処理温度が５０℃、１００℃であっても、熱処理時間を長くすることでせん断強度を大きくできないかを調べた。金属接合膜３０の成膜後、金属接合膜３０同士を重ね合わせられ、大気中、室温、荷重０．６ＭＰａで圧接された後、大気中で、５０℃、１００℃で、各５時間、１０時間、２４時間、４８時間の熱処理が施された。
【００５８】
熱処理時間が１０時間の個片は、平均せん断強度が高くなるものの、一部の個片しかガラス破壊に至らなかった。一方、熱処理時間が２４時間以上の個片は、すべての個片がガラス破壊となった。以上より、熱処理時間を長くすることで熱処理温度を下げても、ガラス破壊を起こすほどの強固な接合が得られた。また言い方を変えれば、熱処理を長時間施すことにより熱処理温度を下げることができる。
【実施例４】
【００５９】
＜異なる厚さで二重に成膜された金属接合膜とせん断強度＞
金属接合膜２０が基体１０であるガラスウェハに、酸化物の生成自由エネルギーが５０ｋＪ／ｍｏｌより大きく、Ａｇ層に対して偏析しやすい金属ＸとしてＭｎを用い、基体１０側のＭｎ層（５０ｎｍ）及びＡｇ層（１００ｎｍ）の金属接合膜２０と基体１０から離れたＭｎ層（１０ｎｍ）及びＡｇ層（２０ｎｍ）の金属接合膜２０とから成る２層構造の金属接合膜４０が成膜された（図３（ｂ）を参照）。すなわち、Ｍｎ（５０ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）−Ｍｎ（１０ｎｍ）−Ａｇ（２０ｎｍ）の金属接合膜４０ついて説明する。なおガラスウェハは、ショット社、Ｄ２６３ホウ珪酸ガラス、厚さ０．４ｍｍ、典型的な面粗さＲａ値は０．２〜０．３ｎｍが用いられた。
【００６０】
Ｍｇ層２２ならびにＡｇ層２４は、ＤＣマグネトロンスパッタ法にて、基板温度を室温、アルゴン圧０．１Ｐａで、直流２００Ｗ、直流２５０Ｗで成膜された。金属接合膜３０の成膜後、金属接合膜３０同士が重ね合わせられ、Ｎ２中で、０．６ＭＰａ圧接すると同時に、５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃で、各５時間の熱処理が施された。接合されたガラスウェハはダイシングされ、２ｍｍ×２ｍｍに個片化された。１０個の個片に対し、接合面をせん断するようにせん断強度測定を行った。
【００６１】
熱処理温度によらず、すべての個片がガラス破壊した。金属接合膜４０は、熱処理温度を下げても、ガラス破壊を起こすほどの強固な接合が得られる。
【実施例５】
【００６２】
＜密着層及びＡｇ層に対して偏析しやすい金属Ｘとせん断強度＞
上述した実施例１〜４では、金属Ｘは、下表２に示すように、酸化物の生成自由エネルギー（−ΔＧ）がマイナス側に相当大きい金属であった。例えばＭｎは３６２．９ｋＪ／ｍｏｌ、その他のものは、５００ｋＪ／ｍｏｌよりマイナス側に大きいものであった。すなわち、実施例１〜４における金属Ｘは、酸化物の生成自由エネルギーが、３５０ｋＪ／ｍｏｌよりマイナス側に大きい金属であった。
一方、この出願に係る発明者の知見によれば、本発明の効果を得るためには、金属Ｘは、酸化物の生成自由エネルギーが５０ｋＪ／ｍｏｌよりマイナス側に大きい金属であれば良いことが分かっている。しかし、酸化物の生成自由エネルギーが５０ｋＪ／ｍｏｌ〜３５０ｋＪ／ｍｏｌ程度の金属の場合、酸化物の生成自由エネルギーが３５０ｋＪ／ｍｏｌよりマイナス側に大きい金属と比べて、基体に対する密着性が若干悪いという知見もある。従って、酸化物の生成自由エネルギーが５０ｋＪ／ｍｏｌ〜３５０ｋＪ／ｍｏｌ程度の金属を金属Ｘとして用いる場合は、基体と金属Ｘとの間に密着層を設けるのが好ましい。実施例５はその例である。
具体的には、実施例５は、金属Ｘとしてすなわち下地層２２の材料として、Ｃｕ（銅）を使用した実施例である。Ｃｕの場合の酸化物の生成自由エネルギーは表２に示すように、１００ｋＪ／ｍｏｌ程度である。このため、Ｃｕはガラスとの密着性が悪いので、基体１０と密着しやすいＣｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）もしくはＮｉ（ニッケル）が基板１０の表面に成膜されることで、下地層２２にＣｕ（銅）を使用することができる。
【００６３】
実施例５では、密着層２８としてＣｒを使い、電子ビーム蒸着法にて、Ｃｒ（５ｎｍ）−Ｃｕ（５０ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）−Ｃｕ（１０ｎｍ）−Ａｇ（２０ｎｍ）を、基板温度を室温、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓの条件で基板１０であるガラスウェハ上に金属接合膜５４（図４（ｃ）を参照）を成膜した。金属接合膜５４が金属接合膜の成膜後、２４時間以上、室温で大気中に放置した。その後、２枚のガラスウェハの金属接合膜５４が重ね合わせられて、Ｎ２中、室温で、０．５ＭＰａの荷重で圧接され、その後Ｎ２中で５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃で、各５時間の熱処理が行われた。そして接合したガラスウェハがダイシングされ、２ｍｍ×２ｍｍに個片化された。これら１０個の個片に対し、せん断強度測定が行われた。なおガラスウェハは、ショット社、Ｄ２６３ホウ珪酸ガラス、厚さ０．４ｍｍ、典型的な面粗さＲａ値は０．２〜０．３ｎｍが用いられた。
【００６４】
接合中の熱処理温度によらず、すべての個片がガラス破壊した。実施例５では、図４（ｃ）で説明されたように、基体１０側の上に密着層であるＣｒ層が成膜され、その上に厚めのＣｕ下地層２２−Ａｇ層２４の金属接合膜２０で、その上に薄めのＣｕ下地層２２―Ａｇ層２４の金属接合膜２０が成膜された金属接合膜５４である。圧接時の熱処理温度を下げても、ガラス破壊を起こすほどの強固な接合が得られる。Ｃｒ層が成膜され同じ厚さの２重のＣｕ下地層２２―Ａｇ層２４の金属接合膜５２（図４（ｂ））であっても同様な接合が想定できる。またＣｒ層が成膜され１重のＣｕ下地層２２―Ａｇ層２４の金属接合膜５０（図４（ａ））であっても同様な接合が想定できる。
なお、実施例２及び実施例５で説明した金属Ｘの酸化物の生成自由エネルギー（−ΔＧ）は、以下の通りである。
【表２】
2020131211.tif 000004
【実施例６】
【００６５】
＜金属接合膜のパターニング形状とせん断強度＞
実施例６は、金属接合膜を用いた矩形や配線パターン間の接合性や電気的接続性を調べた実施例である。３インチφのガラスウェハ上に、ＤＣマグネトロンスパッタにて以下の５種の金属接合膜２０、３０、４０が成膜された。ガラスウェハは。ショット社、Ｄ２６３ホウ珪酸ガラス、厚さ０．４ｍｍ、典型的な面粗さＲａ値は０．２〜０．３ｎｍが用いられた。
１：  Ａｌ（５０ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）
２：  Ａｌ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）−Ａｌ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）
３：  Ａｌ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）−Ａｌ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）−Ａｌ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）
４：  Ａｌ（５０ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）−Ａｌ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）
５：  Ａｌ（５０ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）−Ａｌ（２５ｎｍ）−Ａｇ（２５ｎｍ）
【００６６】
その後、発明者は、フォトリソグラフィプロセスにより、金属接合膜をエッチングして、矩形パターンの金属接合膜、枠パターンの金属接合膜、及びラインアンドスペースパターンの金属接合膜を作製した。これらパターンはすべて、３ｍｍ角の個片内に収まるようにし，個片内は，同一パターンのみが存在するようにした。
【００６７】
矩形パターンの金属接合膜は、辺長さＬの正方形パターンを３ｍｍ角内に配置した。同じ個片内には，同一の辺長Ｌからなる矩形パターンが複数配置されている。辺長Ｌは２０μｍ〜３００μｍで複数の幅で形成された。
【００６８】
枠パターンの金属接合膜は、外枠サイズが２ｍｍ角で、枠幅Ｗの枠パターンが３ｍｍ角個片の中心に１個配置され，枠幅Ｗは２０μｍ〜３００μｍの範囲で複数形成された。
【００６９】
ラインアンドスペースパターンの金属接合膜は、長さ０．８ｍｍ、幅０．８ｍｍの領域内に、ラインアンドスペースが１：１、ライン幅Ｓのラインアンドスペースパターン配置したブロックを、３ｍｍ角個片内に、３×３ブロック配置した。ライン幅Ｓは２０μｍ〜３００μｍの範囲で複数形成された。
【００７０】
同一種の同一寸法のパターン同士が接合されるようにして、ガラスウェハの金属接合膜２０，３０，４０の面がそれぞれ重ね合せられてから、真空中、室温の下で０．５ＭＰａ相当の荷重で圧接された。その後、Ｎ２雰囲気中で２００℃、２時間の熱処理が施された。ダイシングにより、パターン種類や寸法の異なる３ｍｍ角の個片が用意された。作製した個片について、せん断強度試験を行ったところ、パターンの種類や寸法によらず、ガラス破壊もしくは一方のパターンがガラス破片に付随した状態で剥離された。この結果から、金属接合膜２０，３０，４０のパターニング形状は、どのようであっても強固な接合ができていると判断できる。
【実施例７】
【００７１】
＜パッケージングとせん断強度  その１＞
実施例７は、パターニングされた金属接合膜を用いた模擬パッケージを作製し、その気密封止性を調べた実施例である。発明者は、まず、３インチφのガラスウェハに、２ｍｍ×２ｍｍ、深さ０．２ｍｍの凹み領域１３（図３を参照）が並んだガラスウェハを作製した。ガラスウェハは、ショット社、Ｄ２６３ホウ珪酸ガラス、厚さ０．４ｍｍ、典型的な面粗さＲａ値は０．２〜０．３ｎｍが用いられた。
【００７２】
その作製は次の通りである。まずガラスウェハの表主面及び裏主面にＣｒ／Ａｕマスク膜が成膜される。その後、フォトリソグラフィプロセスにより、凹み領域１３用に表主面からＣｒ／Ａｕマスク膜が除去され、フッ酸による等方エッチングが処理され凹み領域１３が形成される。さらに、凹み領域１３の周囲及び裏主面のＣｒ／Ａｕマスク膜がエッチング除去される。このガラスウェハと、ガラスウェハと接合する無加工のガラスウェハ上に抵抗加熱蒸着法にて、以下の５種の金属接合膜２０、３０、４０が成膜された。
１：  Ｍｎ（５０ｎｍ）−Ａｇ（２００ｎｍ）
２：  Ｍｎ（２５ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）−Ｍｎ（２５ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）
３：  Ｍｎ（２５ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）−Ｍｎ（２５ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）−Ｍｎ（２５ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）
４：  Ｍｎ（５０ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）−Ｍｎ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）
５：  Ｍｎ（５０ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）−Ｍｎ（２５ｎｍ）−Ａｇ（２５ｎｍ）
【００７３】
凹み領域１３が形成されたガラスウェハは、フォトリソグラフィプロセスにより、凹み領域１３を取り囲むような枠パターンの金属接合膜２０、３０、４０が形成される。発明者は、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍ及び３００μｍ幅の４種類の枠パターンの金属接合膜２０，３０，４０を用意した。
【００７４】
その後、凹み領域１３が形成されたガラスウェハの金属接合膜２０と無加工のガラスウェハの金属接合膜２０とが重ね合わせられ、真空中、室温で、０．６ＭＰａの荷重で圧接された。さらに、圧接されたガラスウェハは、大気中で５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃で、各５時間の熱処理が施されて、３ｍｍ×３ｍｍの個片にダイシングされた。このようにして、個片である模擬パッケージチップが作製された。作製した模擬パッケージに対して、ヘリウムリーク試験及びバブル試験が施された。４種類の枠パターンの金属接合膜２０を用意した。金属接合膜の種類、枠パターンの幅の大小、及び熱処理温度の高低にかかわらず、微小なリークが発生していないことが確認できた。
【実施例８】
【００７５】
＜パッケージングとせん断強度  その２＞
実施例８は、パターニングされた金属接合膜を用いた模擬パッケージを作製し、その気密封止性を調べた実施例である。実施例７と異なるところは、実施例８は、実施例５で説明された、Ａｇ層に対して偏析しやすい金属ＸとしてＣｕを使い、密着層２８を使用した点である。それ以外は実施例７と同じである。凹み領域１３が形成されたガラスウェハと、このガラスウェハと接合する無加工のガラスウェハ上にＤＣマグネトロンスパッタにて、以下の５種の金属接合膜５０、５２、５４が成膜された。
１：  Ｔｉ（１０ｎｍ）−Ｃｕ（５０ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）
２：  Ｔｉ（１０ｎｍ）−Ｃｕ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）−Ｃｕ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）
３：  Ｔｉ（２０ｎｍ）−Ｃｕ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）−Ｃｕ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）−Ｃｕ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）
４：  Ｔｉ（２０ｎｍ）−Ｃｕ（５０ｎｍ）−Ａｇ（１００ｎｍ）−Ｃｕ（２５ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）
５：  Ｔｉ（２０ｎｍ）−Ｃｕ（５０ｎｍ）−Ａｇ（５０ｎｍ）−Ｃｕ（２５ｎｍ）−Ａｇ（２５ｎｍ）
【００７６】
作製した個片について、せん断強度試験を行ったところ、金属接合膜５０、５２、５４の種類や厚さによらず、ガラス破壊もしくは一方の金属接合膜がガラス破片に付随した状態で剥離された。この結果から、金属接合膜５０、５２、５４がどのようであっても、強固な接合ができていると判断できる。
【００７７】
また、作製した模擬パッケージに対して、ヘリウムリーク試験及びバブル試験が施された。４種類の枠パターンの金属接合膜金属接合膜５０、５２、５４を用意した。金属接合膜金属接合膜５０、５２、５４の種類、枠パターンの幅の大小、及び熱処理温度の高低にかかわらず、微小なリークも発生していないことが確認できた。
【符号の説明】
【００７８】
１０…基体、  １３…凹み領域
２０，３０，４０、５０、５２、５４…金属接合膜、
２２…下地層、  ２４…Ａｇ層
ＣＶ…キャビティ
【図１】
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【図２】
2020131211.tif 000006
【図３】
2020131211.tif 000007
【図４】
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【図５】
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