(57)【要約】  シロキサン結合を有する少なくとも一つの第一材料層を処理する方法であって、少なくとも一つの表面が直接接合によって第二材料層の表面と結合されるように意図され、３０℃以上の温度で、少なくとも上記第一材料層中で、少なくとも一対の自由電子及び少なくとも一つの不安定なプロトンを含む化学種の、少なくとも一回の強制的な拡散段階を備え、上記表面から約１０ｎｍ以上の深さに延伸する上記第一材料層の少なくとも一部で、シロキサン結合の少なくとも一部をシアノール結合に変換する方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シロキサン結合を有する少なくとも一つの第一材料層（１０４）を処理する方法であって、少なくとも一つの表面（１１０）が直接接合によって第二材料層（１１２）の表面と結合されるように意図され、３０℃以上の温度で、少なくとも前記第一材料層（１０４）中での、化学種の少なくとも一回の強制的な拡散段階を備え、前記化学種は少なくとも一対の自由電子及び少なくとも一つの不安定なプロトンを備え、前記表面（１１０）から約１０ｎｍ以上の深さに延伸する、前記第一材料層（１０４）の少なくとも一部分中で、シロキサン結合の少なくとも一部をシアノール結合に変換する方法。
【請求項２】
前記拡散される化学種がＨ２Ｏ及び／またはＮ２Ｈ４及び／またはＮＨ４ＯＨタイプの分子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記強制的な拡散段階は、前記化学種を含む液体（１０６）中に前記第一材料層（１０４）を浸漬するステップを備える、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記液体（１０６）が水であり、約３０℃以上の温度に加熱される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記液体（１０６）中に前記第一材料層（１０４）を浸漬するステップにおいて、前記液体（１０６）が水であり、約７０℃以上の温度に加熱され、前記第一材料層（１０４）は約１時間以上の時間にわたって前記液体（１０６）中に浸漬される、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記強制的な拡散段階が、気体状の前記化学種を含む雰囲気（１０８）に前記第一材料層（１０４）を暴露するステップを備える、請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記雰囲気（１０８）が約７０％以上の湿度レベルを含み、前記曝露が約５０℃より高い温度で実施される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記強制的な拡散段階が大気圧よりも高い圧力で実施される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記強制的な拡散段階が、前記第一材料層（１０４）を、前記化学種を含み、１００℃以上の温度に加熱された液体（１０６）中に浸漬するステップを備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第一材料層（１０４）の材料が、半導体を含む基板（１０２）上への堆積、または前記基板（１０２）の熱酸化を用いて得られたシリコン酸化物である、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
シロキサン結合を有する少なくとも一つの第一材料層（１０４）を少なくとも一つの第二材料層（１１２）に対して結合する方法であって、少なくとも
請求項１から１０のいずれか一項に記載の前記少なくとも一つの第一材料層（１０４）を処理するための方法を使用するステップと、
前記第一材料層（１０４）を前記第二材料層（１１２）に対して直接接合するステップとを備える方法。
【請求項１２】
前記直接接合するステップの前に実施される、前記直接接合の際中に互いに接触するように配されることが意図された前記第一材料層（１０４）及び第二材料層（１１２）の表面の化学機械平坦化ステップをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の前記第二材料層（１１２）を処理するための方法を使用するステップをさらに備える、請求項１０または１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直接接合の分野及び、特に、少なくとも一つの材料層の表面エネルギーを高めるのに適した処理方法の分野に関連し、上記材料層は有利にシリコン酸化物を含み、第二材料層とこれら二層間の直接接合を用いて結合されるように意図される。
【０００２】
本発明は上記処理方法を経験した第一材料層を第二材料層と直接接合によって結合するための手段にも関連する。
【背景技術】
【０００３】
分子接合または分子接着としても知られる直接接合は、二つの材料表面を、その二つの表面の間に中間接着層なく、互いに対して結合することで構成される。このタイプの接合では、接合される表面が十分に滑らかであり（典型的には約６ｎｍＲＭＳよりも小さいラフネスを有する）、粒子またはコンタミネーションの影響がなく、接合される両方の表面の原子または分子間に、例えば周囲温度、大気圧において、ファンデアワールス力のような、引力の電気的に相互作用する力が生じる程に互いに接近するという事実によって、接着が得られる。接合の際中、またはその後で、結合された表面間の結合エネルギーを高めるために、熱処理が行われてもよい。
【０００４】
上記直接接合は、特に堆積によって得られた酸化物層を接合するために、数多くの用途において用いられる。
【０００５】
従って、接合される二つの構成要素が、例えば半導体を含む基板が、表面形態を有している際には、これらの形態の上に酸化物層を堆積し、その後これらの堆積された酸化物を平坦化することが可能である。このようにして平坦な表面を得ることができ、上記形態は互いを直接接合によって接合されるのに適したように滑らかにされる。
【０００６】
上記直接接合に用いられる酸化物層は一般にＰＥＣＶＤ（プラズマ化学的気相堆積）タイプのＳｉＯ２の堆積によって得られる。これらの堆積の利点の一つは、比較的低い温度（例えば３８０℃）で実行されることである。これによって、特にこれらの構成要素の上または内部に存在する材料の熱膨張係数の差に関連するストレスを引き起こすことを避けることで、結合される構成要素の表面上に作られるコンポーネントまたは他の材料の堆積物にダメージを与えないことが可能となる。
【０００７】
そのような直接接合を実行しようとする際によく出会う問題は、接合される二つの表面の原子または分子間の引力の電気的な相互作用の力を介して得られ、二つの表面のそれぞれの表面エネルギーの和に相当する、結合エネルギーが、先行する表面の平坦化にも関わらず、想像した用途に対して不十分であることである（例えば、２００℃、２時間の熱処理の後で、この結合エネルギーは２Ｊ／ｍ２未満かもしれない）。実際に、接合され、２００℃で２時間、熱処理された清浄な熱酸化物の結合エネルギーを、接合され、２００℃で２時間、熱処理された平坦化された熱酸化物の結合エネルギーと比較すると、後者の方が３から４倍大きいことがあり得る（典型的には平坦化なしでは約０．６Ｊ／ｍ２に対して２Ｊ／ｍ２である）。
【０００８】
二つの基板間の結合エネルギーの値と、それから推測される表面エネルギーの値とは、約２００℃で約２時間の先行の熱処理後に、（Ｍａｓｚａｒａの方法に従って）上記接合された基板間に厚さ約６００μｍの刃を、クリーンルーム雰囲気で、約４０％の湿度レベルで、約２０℃の周囲温度で、そのベベル部において挿入することによって決定されてもよい。
【０００９】
平坦化の方法（化学機械研磨方法または化学機械平坦化またはＣＭＰとしても知られている）は、滑らかにする方法であり、同時に表面の活性化を実行する。ＣＭＰは典型的には、これらの表面を研磨「布」で、液体または研磨剤を添加された「スラリー」の存在の下、例えば約１０秒から１分の間、表面（例えば酸化物を含む）を滑らかにするステップを備える。ＰＥＣＶＤで堆積されたＳｉＯ２の層についての典型的な研磨レートは、約０．２から０．３μｍ／分である。上記のような平坦化は、後続のこれらの層の間の直接接合のために、層の表面上に好ましい化学結合を残すのに適している。
【００１０】
しかし、厚さが例えば約１μｍで、平坦にされ（滑らかにされ）、そして分子接着によって接合されるように意図された、堆積された大半の酸化物にとって、ＣＭＰは約２Ｊ／ｍ２より大きな結合エネルギー、すなわち、１Ｊ／ｍ２の表面エネルギー、を得るのに適していない。一方でスタック構造は約２００℃で２時間の熱処理を経験する。しかし、より大きな結合エネルギーを得る必要があり得る用途もある。
【００１１】
結合エネルギーを高めるために様々なアプローチが試されてきたが、その中でプラズマ表面処理（例えば酸素または窒素中で）が言及され得る。例えば約１μｍの厚さの二つの酸化物表面の、約２時間、２００℃での熱処理後の接合に対して得られる結合エネルギーは約２Ｊ／ｍ２より大きいことはほとんどない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の一つの目的は、例えばシリコン酸化物を含み、第二材料層と直接接合によって結合されることを意図された、少なくとも一つの第一材料層の表面エネルギーを高めるのに適した方法を提供し、従って、後に直接接合によって互いに結合された時に、これら二つの材料の層の表面間の結合エネルギーを高めるのに適した方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このために、本発明はシロキサン結合を有する少なくとも一つの第一材料層を処理する方法であって、少なくとも一つの表面は直接接合によって第二材料層の表面と結合されるように意図される方法に関連し、少なくとも上記第一材料層内で、少なくとも一対の自由電子及び少なくとも一つの不安定な（ｌｉｂｉｌｅ）プロトンを備える少なくとも一つの化学種の少なくとも一回の強制的な拡散段階を備え、上記表面から１０ｎｍ以上の深さに延伸する第一材料層の少なくとも一部分内で、少なくとも一部分のシロキサン結合をシアノール結合へと変換する。
【００１４】
一対の自由電子を備える化学種は「ルイス塩基」としても知られている。少なくとも一つの不安定なプロトンを備える化学種は「ブレンステッド酸」としても知られており、酸―塩基反応中に一つまたは複数のプロトンを放出する傾向にある全ての化学種を言及する。酸性を示す際には、全ての化学種は不安定なプロトンを備える、すなわちこの種にはｐＫａが存在する。ｐＫａが例えば１から１４である全ての化学種は、従って少なくとも一つの不安定なプロトンを備える。
【００１５】
「強制的な拡散」との表現は、例えばエッチングによって、材料の表面状態を劣化することなく化学種が材料を貫通し、その表面（第二材料層と接合されるように意図された表面）上及びこの表面から少なくとも１０ｎｍ（または少なくとも２０ｎｍまたは５０ｎｍの深さ）に位置している層のボリュームのある部分内の材料と相互作用することを意味する。この強制的な拡散は、温度がどれだけ低いかに基づいて長さが増大する時間の間、温度が周囲温度よりも高い時、例えば約３０℃よりも高い時、に得られ得る。この分子の強制的な拡散は例えば水で単にゆすぐ（ｒｉｎｓｉｎｇ）だけでは得られない。なぜなら水温及びゆすぎ時間が、深さ方向に材料を変えるのに適するには不十分だからである。この強制的な拡散は約３０℃以上の温度で及び／または大気圧より高い圧力で実施されてもよい。
【００１６】
好ましくは、シロキサン結合をシアノール結合中に変換するメカニズムを促進するために、拡散される化学種は、その化学種の酸及び塩基間の距離（例えば水におけるＯ−Ｈ距離に対応する）がＳｉ−Ｏ結合と同じオーダーであるように、すなわち例えば約０．１ｎｍから０．６ｎｍであるように選択されてもよい。例えば、水分子は塩基―酸距離が０．１６ｎｍであり、この基準を満たす。
【００１７】
この方法は遅滞なく（例えば２４時間以内に）、約２００℃、約２時間の熱処理の後で直接接合によって第一層が第二層と結合される時に、約２Ｊ／ｍ２より大きなまたは約２．５Ｊ／ｍ２以上の結合エネルギーによって伝達される、約１Ｊ／ｍ２または約１．３Ｊ／ｍ２以上もの表面エネルギーを得るのに適している。
【００１８】
この方法はＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）型前駆体及び酸素を用いてＰＥＣＶＤによって堆積されるＳｉＯｘ（ｘは、１＜ｘ＜３）を備える第一層に有利に用いられ、上記第一層は堆積後に水を含む傾向にある。
【００１９】
第一層は式ＳｉＯ２で表されるシリコン酸化物を含んでもよい。本発明に係る方法は式ＳｉＯｘで表され、１＜ｘ＜３であり、有利に１．５＜ｘ＜３である非化学量論組成を有するシリコン酸化物を含む層並びに、より一般に例えばリン、ホウ素またはカリウムが選択的に添加される、式ＳｉＯｘＮｙＣｚ（ｘは０ではなく、ｙ及びｚは０でもよい）の一般式による酸化物、石英、シリカ及びガラスを含む層にも関連する。
【００２０】
従って本発明はシロキサン結合（シリコン原子及び酸素原子間のＳｉ−Ｏ−Ｓｉタイプの結合）を含む全ての材料に関連する。
【００２１】
そのような材料を用いた直接の結合は、親水性の表面、すなわち（吸着メカニズムによって）水と結合するポテンシャルを有する表面、の接着と関連するので、親水性の結合である。
【００２２】
シアノール結合は式Ｓｉ−ＯＨによる結合からなる。
【００２３】
強制的な拡散段階は化学種を含む液体中に第一材料層を浸すステップを備えてもよい。
【００２４】
上記液体は水でもよく、約３０℃以上の温度に加熱されてもよい。約３０℃の温度では、その表面の下に少なくとも１０ｎｍの深さに沿って、シロキサン結合をシアノール結合に変換するのに適するには、処理時間は約２４時間より長時間であり得る。液温が高くなるほど、強制的な拡散を実行する処理の時間は一層短縮されるだろう。例えば、約５０℃と等しい温度では、層中でこの化学結合の変換を実施するのに約１２時間で十分であり得る。液体を加熱することによって、化学種の液体から処理を受ける層への拡散が加速され得る。
【００２５】
第一材料層を液体中に浸す際に、有利に、液体は水でもよく、約７０℃以上に加熱されてもよく、第一材料層は選択的に約１時間以上液体に浸される。このようにして第一層に、遅滞なく約１Ｊ／ｍ２より大きな表面エネルギーが得られ、このエネルギーは例えば１０時間の処理後に約１．２Ｊ／ｍ２より大きな値に達するのに適している。
【００２６】
代替的に、強制的な拡散段階は第一材料層を、例えば周囲温度よりも高い温度で、または例えば約５０℃よりも高い温度で、気体状の化学種を含む雰囲気に曝露するステップを備えてもよい。
【００２７】
上記雰囲気は水が濃縮されてもよく、例えば約７０％以上の湿度レベルを含んでもよい。上記曝露は約５０℃より高い温度で実施され得る。
【００２８】
強制的な拡散段階は大気圧よりも高い圧力で実施されてもよい。
【００２９】
強制的な拡散段階は、化学種を含み１００℃以上の温度に加熱された液体中に、第一材料層を浸すステップを備えてもよい。
【００３０】
一般則として、強制的な拡散段階は約３０℃以上の温度で実施されてもよい。
【００３１】
拡散される化学種は例えばＨ２Ｏ及び／またはＮ２Ｈ４（ヒドラジン）及び／またはＮＨ４ＯＨ（アンモニア）などの分子を含んでもよい。これらの化学種はシロキサン結合をシアノール結合に変換するのに適している。更なる化学種がシロキサン結合をシアノール結合に変換するのに用いられてもよい。
【００３２】
第一層の材料は半導体を含む基板上への堆積を用いて得られた酸化物でもよく、上記基板の熱酸化を用いて得られた酸化物でもよい。
【００３３】
本発明はシロキサン結合を含む少なくとも一つの第一材料層を少なくとも一つの第二材料層と結合する方法にも関連し、少なくとも以下のステップを備える。
【００３４】
−上記のように定められた少なくとも一つの第一材料層を処理する方法を用いるステップ。
【００３５】
−上記第一材料層を第二材料層と直接接合するステップ。
【００３６】
結合する方法は、直接接合のステップ前に実行される、直接接合中に互いに接触するように配されるように意図された第一及び第二材料層の化学機械平坦化ステップ、例えばＣＭＰ、をさらに備えてもよい。この平坦化は強制的な拡散段階の前に、または後で実行されてもよい。
【００３７】
有利に、第二材料層もまたシロキサン結合を含んでもよく、上記方法は、第一層に適用される処理の条件と関連して、（化学種及び／または温度及び／または時間の観点から）同じまたは異なる条件で、上記に定められた第二材料層を処理する方法の使用をさらに備えてもよい。このように、直接接合によって結合された二つの層は、二つの材料層の表面エネルギーを高めるために、化学種の強制的な拡散によって先行して処理され、従ってこれら二層の互いの直接接合について得られる結合エネルギーが大きくなる。
【００３８】
本発明は、添付の図面を参照しつつ、単に表示として与えられ、限定としてではない実施形態の例の記述を読むに従って、より明らかに理解されるであろう。
【００３９】
一つの図面から別の図面に移動するのが簡単になるように、以降描かれる様々な図面の同一の、同様の、または等価な部分は、同じ参照番号で表される。
【００４０】
図面をより読みやすくするために、図面中の様々な部分は必ずしも均一のスケールで表されていない。
【００４１】
様々な選択肢（代案及び実施形態）は互いに排他的でないと理解されるべきであり、互いに組み合わされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一つの特定の実施形態による本発明の二つの材料層を直接接合で結合する方法のステップを表す。
【図２Ａ】一つの特定の実施形態による本発明の二つの材料層を直接接合で結合する方法のステップを表す。
【図２Ｂ】一つの特定の実施形態による本発明の二つの材料層を直接接合で結合する方法のステップを表す。
【図３】一つの特定の実施形態による本発明の二つの材料層を直接接合で結合する方法のステップを表す。
【図４】一つの特定の実施形態による本発明の二つの材料層を直接接合で結合する方法のステップを表す。
【図５】様々な代替の実施形態による本発明の処理方法を用いて得られた、表面エネルギーの測定を表す。
【図６】様々な代替の実施形態による本発明の処理方法を用いて得られた、表面エネルギーの測定を表す。
【図７】本発明による処理方法を用いて得られた材料層中の、水の強制的な拡散評価測定を表す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
この接合中に関連した結合エネルギーを大きくする、一つの特定の実施形態に係る処理方法の使用を備える直接接合の方法のステップを表す図１から４が参照される。
【００４４】
以降で記述される方法では、第一シリコン基板１０２が第二シリコン基板１１４と、例えばＳｉＯｘを含みこれら二つの基板１０２及び１１４上に形成され互いに分子接着される、酸化物層を介して結合される。
【００４５】
図１に示されるように、基板１０２の片面に、例えばＰＥＣＶＤによってＳｉＯｘの一層１０４が形成される。このＳｉＯｘの層１０４は直接接合の間、第二基板１１４と面するように配されるように意図される。
【００４６】
それから直接接合中にＳｉＯｘの層１０４によって示される表面エネルギーを高めるために、処理が施される。このために、ＳｉＯｘの層１０４中で強制的な水の拡散が実行される。図２Ａに示されるように、この強制的な拡散は、例えば酸化物層１０４（及び第一基板１０２）を周囲温度よりも高い温度に、例えば３０℃以上、そして有利に７０℃から９０℃の温度に加熱された水のタンク１０６中に浸すことで得られる。
【００４７】
ＳｉＯｘの層１０４の表面エネルギーを高める際、例えば層１０４のＳｉＯｘに対して約１．３Ｊ／ｍ２と等しい、高い値になるまでこのエネルギーは上昇する。この高い値は、堆積パラメータ及び／または１０４層の材料の特性及び／または厚さが約０．５μｍより薄ければ１０４層の厚さ、に依存する。所定の値の１０４層の表面エネルギーのために、この表面エネルギーの値を得るのに必要とされる１０４層を水中に浸す時間は、水温が下がると長くなる。このように、１０４層を約７０℃に加熱された水中で約１０時間浸たした１０４層と同じ表面エネルギーを得るために、酸化物層１０４を約９０℃に加熱された水中で約７時間浸すのが適している。
【００４８】
描写として、図５に示された曲線は、様々な温度に加熱された水中で浸漬時間（ｘ軸の日数として示される）に従って１０４層を浸して得られた表面エネルギーの値（ｙ軸にｍＪ／ｍ２で示す）に対応する。
【００４９】
このように、曲線２０２は約９０℃に加熱された水中でこの１０４層の浸漬時間に従って１０４層に得られた表面エネルギーを表す。曲線２０４は約７０℃に加熱された水中で１０４層を浸して得られた表面エネルギーを表す。このエネルギー増大効果は、その材料の特定の「飽和」が達成されていなければ、温度が上昇するにしたがって、スピードが速くなる。従って、約０．７日目よりも約０．４日目の方が曲線２０２と２０４間の差は大きい。比較のために、曲線２０６は、約２０℃の水中で１０４層を浸して得られた表面エネルギーを表す。最後に、曲線２０８及び２１０は、同じ時間の間、大気下で放置された酸化物層１０４の表面エネルギーの高い値及び低い値をそれぞれ表す。
【００５０】
従って、これらの曲線から酸化物層１０４における強制的な水の拡散処理は、処理層の表面エネルギーの値を急激に上昇させるのに適していることが分かる。約９０℃に加熱された水中での５時間の浸漬（または約７０℃に加熱された水中での９時間）で、１０４層はすでに約１Ｊ／ｍ２を超える表面エネルギーを有している。２０℃の水中に１０４層を浸すことによって、そのような１Ｊ／ｍ２の表面エネルギーは、２日目以降にのみ得られるが、工業的な使用のために意図される方法には適合しない。約５０℃に加熱された水中で１０４層を浸すことによって、約１Ｊ／ｍ２より大きな表面エネルギーは一日未満（例えば約１８時間）で得られる。
【００５１】
約７０℃に加熱された水中で２４時間未満の間、例えば約１８時間、浸すことは、少なくとも約１．２Ｊ／ｍ２の表面エネルギー、すなわち達成されるのに適した最小限に近い値、を得るのに適している。この時間は水温が９０℃付近であれば約１０時間に短縮される。図６に示される曲線２１２及び２１４は、酸化物層１０４が浸された水の温度（ｘ軸に℃で示す）に従って、１Ｊ／ｍ２及び１．２Ｊ／ｍ２の表面エネルギーを得るのに必要とされる浸漬時間を（ｙ軸に時間数として）表す。
【００５２】
代替的に、１０４層の酸化物中の水の強制的な拡散は、約５０℃または７０℃より高い温度で約７０％よりも高い湿度レベルの雰囲気に酸化物層１０４を暴露することによって得られてもよい。図２Ｂに示されるように、酸化物層１０４及び第一基板１０２は、そのような雰囲気１０８である閉じられたチャンバー内に配置されてもよい。
【００５３】
液中に１０４層を浸すことで、または高い湿度レベルの雰囲気に１０４層を暴露することで得られる、酸化物層１０４中の水の強制的な拡散は、例えば１から１００バールほど大気圧よりも高い圧力で有利に実行されてもよい。酸化物層１０４が浸される液体の加熱温度と同じように、または酸化物層１０４が曝される湿度レベルと同じように、圧力は１０４層中の化学種の拡散を加速するのに適したパラメータである。最終的に、大気圧よりも高いこの圧力は、更なる代替の中で、１００℃より高い温度に水を加熱するのに適し、さらに、酸化物層１０４の表面エネルギーを大きくするための処理時間を短縮する。
【００５４】
一般的に、材料中の化学種の強制的な拡散工程のパラメータ（温度、時間、圧力など）は、この強制的な拡散を経験する材料の特性及びその用途のために満足な条件下（特に時間の観点から）で探索された、結合エネルギーを得るための、この材料を生産するのに使用された技術に従って適合される。処理時間を短縮するために、温度及び／または圧力を、例えば高くしてもよい。本方法の校正段階が、材料及び想定される用途についての最適条件を決定するために、当業者によって実施されてもよい。
【００５５】
図３に示されるように、酸化物層１０４中で化学種の強制的な拡散処理を実行した後で、１０４層の化学機械平坦化（ＣＭＰ）が実施されてもよく、それはＳｉＯｘの層１０４の上面１１０（第一基板１０２と接触する対向表面）のラフネスを低減するのに適し、従って必要であれば同じものを直接接合の使用に適するようにする。接合を容易にするために、シリコン酸化物の表面が約１ｎｍＲＭＳまたは０．６ｎｍＲＭＳ以下のラフネスであることが有利である。このＣＭＰ段階もまた、酸化物層１０４の、特にその上面１１０上の、表面エネルギーを大きくする。このＣＭＰ段階は、それよりも薄い材料を除くためにのみ実施されてもよく、少なくとも５ｎｍまたは１０ｎｍまたはそれ以上のこの材料厚さを保つように、シロキサンをシアノールに変換する工程が実施される。
【００５６】
一つの代替では、酸化物層１０４中で化学種の強制的な拡散処理を実施する前に、この平坦化段階を実施することができる。
【００５７】
この段階になって、選択的な洗浄段階もまた、表面を接触させる直前に実施されてもよい。その目的は特に炭化水素の除去（例えばＣＡＲＯタイプ処理またはＵＶオゾン処理によって）または表面に存在する全ての粒子の除去（例えばＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏが典型的には０．１〜１：１：１〜１００であるＲＣＡバス中でのＳＣ１エッチングによって）である。
【００５８】
最終的に、図４に示されるように、ＳｉＯｘの層１０４の表面１１０と例えばＳｉＯｘを含み、第二シリコン基板１１４と結合される第二層１１２の表面との間の分子接着によって、親水性の直接接合がそれから実施される。
【００５９】
接触段階の際中またはその後で、結合を強化する熱処理が実施されてもよい。ここで記述される例では、約２００℃、約２時間の処理が行われる。しかし、その用途及び探索される結合エネルギーに応じて、例えば約５００℃以上または実に約８００℃以上の、より高い温度での処理から構成されてもよい。
【００６０】
二つの層１０４及び１１２間の結合エネルギーを高めるために、第二酸化物層１１２もまた、例えば酸化物層１０４に対して上述したのと同様に、化学種の強制的な拡散が実施される対象となってもよい。
【００６１】
代替的に、二つの層１０４及び１１２は異なって処理されてもよい。例えば、約９０℃の水中で約１４時間浸漬されたＳｉＯｘの層と約７０℃の水中で約７時間浸漬された熱酸化物の層とを接合することが、約２００℃、２時間の熱処理後に２．５Ｊ／ｍ２より大きな結合エネルギーを得るのに適しているだろう。
【００６２】
上述した処理方法の代替的な実施形態として、１０４層中に拡散されるＨ２Ｏ水分子は、層の浸漬処理の場合には液体中に存在する更なる化学種で、またはガス状の雰囲気中に層を暴露することによる処理の場合には気体状の更なる化学種で置換されてもよく、やはり層１０４の表面エネルギーの上昇に適している。そのような化学種は、ルイス塩基（すなわち少なくとも一対の自由電子を備える）及びブレンステッド酸（すなわち少なくとも一つの不安定なプロトンを備える）の両方から構成される。これらの種は有利に、これらの化学種の酸―塩基間距離がＳｉ−Ｏ結合の距離と同じオーダー、すなわち約０．１ｎｍから０．６ｎｍ、であってもよい。その表面エネルギーを高めるために、層１０４中に例えばヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）分子またはアンモニア（ＮＨ４ＯＨ）分子を拡散させることができる。
【００６３】
ＳｉＯｘ−ＳｉＯｘ堆積層の接合のために直接接合方法が上述されたものの、その表面エネルギーを高めるための材料層中での水分子（または上述したような更なる化学種）の強制的な拡散からなる処理は、熱酸化物、一般式ＳｉＯｘＮｙＣｚによる全てのシリコン酸化物（ｘは０ではない）、ガラス、シリカ、石英、またはより一般にシロキサン結合（シリコン原子及び酸素原子間のＳｉ−Ｏ−Ｓｉタイプの結合）を有する全ての材料に対しても実施されてよい。
【００６４】
得られた水の強制的な拡散は、例えばＯＨバンドの約３０００から３８００ｃｍ−１間のＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光測定による、処理された層の赤外の特性評価を実施することによって、特性が明らかにされてもよい。
【００６５】
曲線２１６及び２１８はそれぞれ、酸化物層の堆積直後及び１０４層中の広域な水の拡散後の、波数（ｘ軸にｃｍ−１で示す）による、酸化物層１０４の吸収（ｙ軸に任意単位で示す）を表す。
【００６６】
この吸収は酸化物層１０４中のＯＨ分子の量を代表する。堆積直後には０．６Ｊ／ｍ２付近の表面エネルギーが得られ、層１０４中の水の拡散後には、１．２５Ｊ／ｍ２付近の表面エネルギーが得られた。図７に示される他の曲線は、実施された処理中に測定された同じ吸収に対応する。
【符号の説明】
【００６７】
１０２  第一シリコン基板
１０４  第一材料層
１０６  タンク
１０８  雰囲気
１１０  表面
１１２  第二材料層
１１４  第二シリコン基板
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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