(57)【要約】  本発明は、少なくとも大部分が透明な第１の基板（１）の第１のコンタクト面（３）を、少なくとも大部分が透明な第２の基板（２）の第２のコンタクト面（４）にボンディングする方法に関する。本発明では、第１のコンタクト面（３）及び第２のコンタクト面（４）の少なくとも一方でボンディングのために酸化物が用いられ、当該酸化物から、少なくとも大部分が透明な接続層（１４）、すなわち、［温度３００Ｋを基準とした４点法で測定される］少なくとも１０ｅ１Ｓ／ｃｍの導電率と［４００ｎｍから１５００ｎｍまでの波長領域に対する］０．８より大きい光透過率とを有する接続層（１４）が、第１のコンタクト面（３）及び第２のコンタクト面（４）に形成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも大部分が透明な第１の基板（１）の第１のコンタクト面（３）を、少なくとも大部分が透明な第２の基板（２）の第２のコンタクト面（４）にボンディングする方法であって、
前記第１のコンタクト面（３）及び前記第２のコンタクト面（４）の少なくとも一方でボンディングのために酸化物を用い、
前記酸化物から、少なくとも大部分が透明な接続層（１４）、すなわち、［温度３００Ｋを基準とした４点法で測定される］少なくとも１０ｅ１Ｓ／ｃｍの導電率と［４００ｎｍから１５００ｎｍまでの波長領域に対する］０．８より大きい光透過率とを有する接続層（１４）を、前記第１のコンタクト面（３）及び前記第２のコンタクト面（４）に形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
第２の基板（２）の第２のコンタクト面（４）にボンディングされる第１のコンタクト面（３）を備えた第１の基板（１）を製造する方法であって、
前記第１の基板（１）上に、第１の酸化物層（６）、すなわち、［温度３００Ｋを基準とした４点法で測定される］少なくとも１０ｅ１Ｓ／ｃｍの導電率と［４００ｎｍから１５００ｎｍまでの波長領域に対する］０．８より大きい光透過率とを有する第１の酸化物層（６）を設ける
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記第１のコンタクト面（３）を、特にコンタクト形成前に、プラズマ活性化する、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
第１の基板（１）の第１のコンタクト面（３）にボンディングされる第２のコンタクト面（４）を備えた第２の基板（２）を製造する方法であって、
前記第２の基板（２）上に、第２の酸化物層（１１）を設けるステップと、
前記第２の酸化物層（１１）上に、所定の酸素体積Ｓ１を有する第３の酸化物層（１０）を設け、ただし、前記所定の酸素体積Ｓ１は当該第３の酸化物層（１０）の最大酸素体積Ｓｍａｘの７０％より小さい、ステップと、
前記第３の酸化物層（１０）上に、第４の酸化物層（９）を設けるステップと
を、特には上記順序で、含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記酸化物又は１つもしくは複数の前記酸化物層（６，９，１０，１１）は、特にドープ物質として、インジウム、錫、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、フッ素もしくはアンチモンのうち少なくとも１つの成分を含む、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記酸化物又は１つもしくは複数の前記酸化物層（６，９，１０，１１）を、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学蒸着法）、ＭＯＭＢＤ（有機金属分子ビーム堆積法）、スプレーパイロリシス（スプレー熱分解法）、パルスレーザーデポジション（パルスレーザー蒸着法）もしくはスパッタリング法のいずれかによって設ける、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１記載の、少なくとも所定の波長領域に対して大部分が透明な第１の基板の第１のコンタクト面を、少なくとも所定の波長領域に対して大部分が透明な第２の基板の第２のコンタクト面にボンディングする方法、及び、請求項２記載の第１の基板の製造方法、並びに、請求項４記載の第２の基板の製造方法に関する。
【０００２】
これらの方法は、特に、半導体層もしくはガラス層もしくはセラミック層の多層接合体を製造するために用いられる。特に重要な適用分野は、光起電多層セルの製造である。
【０００３】
多層セルを製造する際の重大な制約の１つに、個々の半導体材料の寸法及び形状に関連する格子構造の非融和性が挙げられる。これにより、個々の層を連続的に直接成長させて製造する際、形成される半導体層に欠陥が生じる。こうした欠陥は、形成される層の品質を損ない、特に光から電気エネルギへの変換の効率を低下させる。このため、実用上は、次のパラメータは制限されている。
ａ）構造体内に形成可能な活性層の数：活性層数は、今日、上述した問題のために、最大で２層から３層に制限されている。
ｂ）最適波長領域に対する個々の層の最適化：今日、実用上は、最適な波長領域ひいては光から電気エネルギへの変換のための最適な変換特性に関して個々の層を完全に任意に選択することはできない。なぜなら、格子構造の融和性について妥協点を考慮に入れなければならないからである。
ｃ）有利な材料の使用：所定の波長に対して、効率と費用との理想的な妥結点を見出すために、例えばケイ素又はゲルマニウムを使用することが望ましいが、これらの材料は利用できないことが多い。これは、格子構造がセル内で使用される他の構造に対して充分な融和性を有さないからである。
【０００４】
したがって、本発明の課題は、上述した多層接合体を効率良く種々のパラメータで製造できるようにすることである。
【０００５】
この課題は、請求項１，２，４記載の特徴により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。明細書及び／又は特許請求の範囲及び／又は図に示されている各特徴の任意の２つ以上の組み合わせも、本発明の範囲に該当する。なお、数値範囲が示されている場合、限界範囲内の値であれば、単独の値も任意に組み合わせた値も可能である。
【０００６】
本発明は、複数の層を成長させることに代えて、２つの基板をボンディングし、このボンディングによって、種々の特性（特に種々の光特性）を有する複数の層から成る多層接合体を製造することをアイデアとしている。
【０００７】
ここで、本発明は特に、セル構造で存在する個々の層、特に、ボンディングのために設けられている接続層を、コンタクト形成前に別個の基板上に形成し、後になってから積層乃至ボンディングするというアプローチを基礎としている。このようにすることにより、個々の層を最適化された成長基板上に製造できる。このことは特にはＭＯＣＶＤ法を用いた成長により可能となる。
【０００８】
特に本発明独自の特徴として、個々の層を導電性及び透光性を有する形態で低コストのプロセスにより積層できることが挙げられる。以下に、そのために必要な基板の前処理について説明する。
【０００９】
ここで説明する方法は、多層太陽電池の積層の際に特に有利である。選択的に、本発明の方法を、任意の種々の材料（特に光学材料）間、特に半導体材料乃至ガラス乃至セラミック間を透光性及び導電性を有する形態で接合する際に必要となる他の構造体又は部材の形成に利用してもよい。照明、通信、材料加工などの多くの分野において、ＬＥＤやレーザーなどの固体光源の重要性がますます大きくなっているため、こうした利用法が増大している。また、ディスプレイ製造分野においても、接触検出（タッチパネルでのフィードバック）などの付加的機能をディスプレイに組み込むために、革新的な製造技術の重要性が増している。
【００１０】
本発明の利点は、特に、
・導電性及び透光性を有するボンディング界面（接続層）が得られること、
・きわめて薄く、ローバストで長期にわたって安定した層が得られること、
・耐熱性を有する層が得られること、及び、
・高い効率（製造の高速化及び低コスト化）が達成されること、
である。
【００１１】
本発明独自の中心的特徴として、透明導電性酸化物を用いて２つの基板間に導電性及び透光性を有する接続を形成することが挙げられる。ここでの接続は、特にウェハボンディングにより行われる。ウェハボンディングは、有利にはダイレクトボンディングプロセスであり、さらに有利にはプラズマ活性化を利用したダイレクトボンディングプロセスである。
【００１２】
透明導電性酸化物ＴＣＯ（トランスペアレントコンダクティブオキサイド）として、特にインジウム錫酸化物ＩＴＯ（インジウムティンオキサイド）が用いられる。以下ではインジウム錫酸化物についてＩＴＯの略称を用いる。ＩＴＯは、ＬＣＤディスプレイの製造において、透光性の電気導体として広く利用されている。なお、これに代えて、
・ドープされた亜鉛酸化物、特に、アルミニウムドープされた亜鉛酸化物（アルミニウムドープトジンクオキサイドＡＺＯ）、又は、ガリウムドープされた亜鉛酸化物（ガリウムドープトジンクオキサイドＧＺＯ）；
・フッ素ドープされた錫酸化物（フルオリンティンオキサイドＦＴＯ）；
・アンチモン錫酸化物（アンチモニティンオキサイドＡＴＯ）；
の各材料を用いてもよい。
【００１３】
基本的には、酸化可能であって、特に相応のドープ物質によって所望の特性すなわち導電性及び透光性が得られるのであれば、任意の材料を利用可能である。
【００１４】
これに関連して、本発明では、半導体技術において通常利用されている４点法によって温度３００Ｋを基準として測定される導電率＞１０ｅ１Ｓ／ｃｍ、有利には＞１０ｅ２Ｓ／ｃｍ、特に有利には＞１０ｅ３Ｓ／ｃｍを有する材料が用いられる。所定の波長領域の光のうち用途に応じて層を通過する光の割合として定義される光透過率は、用途に応じた厚さを有する膜により、少なくとも＞８０％、有利には＞８７％、さらに有利には＞９３％、特に有利には＞９６％である。
【００１５】
本発明によれば、光起電デバイス分野に対しては、波長領域３００ｎｍから１８００ｎｍまでが有利である。これは、いずれの場合にも、関連する波長領域が人間にとって可視の波長領域よりも大きくなることを意味する。これにより、光のＵＶ成分及びＩＲ成分も電気エネルギに変換されることが保証される。多層太陽電池では最上部の層で既にスペクトルの一部が処理されて電気エネルギへ変換されるので、ボンディング接続部の透過波長領域が幾分小さい場合でも許容可能である。特に、上記透過率値は、少なくとも、波長＞６００ｎｍ、有利には波長＞５００ｎｍ、さらに有利には波長＞４００ｎｍ、特に有利には波長＞３５０ｎｍに対して得られる。また、上記透過率値は、特には、最小波長から、最大波長１３００ｎｍまで、有利には最大波長１５００ｎｍまで、さらに有利には最大波長１７００ｎｍまで、特に有利には最大波長１８００ｎｍまでの範囲の全体にわたって得られる。
【００１６】
本発明での酸化物は、特に、
・ＭＯＣＶＤ（有機金属分子ビーム堆積法）、
・スプレーパイロリシス（スプレー熱分解）もしくはパルスレーザーデポジションＰＬＤ（パルスレーザー蒸着法）、又は、
・スパッタリング法
などのプロセスにより、接続されるべき各基板上に設けられる。
【００１７】
各層の所望の特性を保証するために、本発明では、適切な混合比を定めることがきわめて重要である。特に、酸素成分は、幾つかの酸化物において光透過率を改善するが、その割合があまり高くなると導電率が低下してしまうので、調整が必要である。
【００１８】
一般に、ボンディング接続部（接続層、ボンディング界面とも称する）は、ボンディングされるべき基板に前駆体としての層構造体を堆積することによって製造される。続いて、各層が特には室温下でプラズマ活性化され、これによりプレボンディング（暫定的ボンディング）が形成される。これに続く熱処理プロセス（アニーリング）中、前駆体としての層構造体は透明導電性酸化物から成る層へ変換され、同時にボンディング接続が強化される。
【００１９】
本発明の特徴的方法の実施形態を２つの半導体ウェハ（第１の基板及び第２の基板）を用いるケースに則して説明する。ただし、本発明の方法は、以下に説明するのとは異なる専用の光学材料の組み合わせに対しても適用可能である。
【００２０】
第１のモジュール（コーティング装置）では、特には基板そのものによって形成されている（後にエッチバックされる）第１の支持体上に、第１の半導体層が成長される。第１の支持体は、その結晶構造と表面特性とに関して、第１の半導体層（第１の基板）の成長に適するように選択されている。第１の半導体層上には、ｉｎ‐ｓｉｔｕで、つまり第１の半導体層の成長に用いられたコーティング装置から基板を取り出すことなく、選択されたＴＣＯの層（第１の酸化物層）が堆積される。ｉｎ‐ｓｉｔｕプロセスにより、導電率に影響する酸化物を生じることなく、ＴＣＯが直接に半導体に被着されることが保証される。これにより、特に、基板がｉｎ‐ｓｉｔｕで（別のモジュールから成る）装置の保護雰囲気内、すなわち、酸化性の元素を殆ど含まない雰囲気内を搬送されることが保証される。このことは、特に、酸素及び水をほぼ含まない雰囲気において保証され、有利には、圧力１ｅ−５ｍｂａｒ未満、有利には圧力１ｅ−６ｍｂａｒ未満、圧力１ｅ−７ｍｂａｒ未満の高真空の雰囲気を有する装置の構成によって達成される。
【００２１】
ついで、第２の半導体層（第２の基板）の成長に対して結晶構造及び表面特性が最適化された第２の支持体上に、第２の半導体層が成長される。さらに、第２の半導体層上に、ｉｎ‐ｓｉｔｕで、選択されたＴＣＯ材料から成るＴＣＯ層（第２の酸化物層）が堆積される。
【００２２】
続いて、ＴＣＯ層２''上に、厚さＤ３の前駆体層（第３の酸化物層）が堆積される。当該前駆体層は、その材料が完全には酸化されず、既に堆積されているＴＣＯ層（第２の酸化物層）よりも酸素リーンとなるように、選択される。特に、ここでの酸素は、完全な酸化に必要な酸素体積Ｓｍａｘに対して少なくとも＞３０％、有利には＞４５％、さらに有利には＞６０％、特に有利には＞７５％不足するように選定される。
【００２３】
続いて、前駆体層上には、選択されたＴＣＯ材料から成る、厚さＤ４の付加的なＴＣＯ層（第４の酸化物層）が堆積される。
【００２４】
厚さＤ３は、反応過程の後半時点で充分な体積増大が生じ、ボンディング界面の欠陥位置の完全な閉鎖を保証できる充分な大きさに選定される。同時に、当該厚さＤ３は、層に含まれる材料全体がプロセス中に完全に酸化される値でなければならない。よって、当該厚さＤ３は、１ｎｍから１０ｎｍまで、有利には１ｎｍから７ｎｍまで、特に有利には１ｎｍから５ｎｍまでである。
【００２５】
厚さＤ４は、下方の厚さＤ３の層が周囲雰囲気での反応に対して保護される充分な大きさに選定される。特には、前駆体層が周囲雰囲気からの酸素もしくは湿分と反応して酸化されてしまうことがほぼ防止される。ここで「ほぼ」とは、基板が室温下で周囲雰囲気に最大２時間にわたって曝露される場合に、前駆体層の２０％未満、有利には１０％未満、特に有利には５％未満しか反応しないことであると理解されたい。特には、少なくとも０．５ｎｍから１ｎｍまでの前駆体層の層厚さが保証される。同時に、この層厚さは、蓄積部（又はさらに下方の層）からの１つもしくは複数の遊離体の拡散が後に可能となる程度に薄くなければならない。したがって、当該層厚さは最大で２ｎｍから３ｎｍまで、有利には最大で１．５ｎｍから２ｎｍまで、特に有利には最大で１ｎｍから１．５ｎｍまでである。
【００２６】
さらに、蓄積部を形成するために、第１の基板がプラズマ活性化プロセスにかけられる（なお、蓄積部の形成については後述する）。
【００２７】
続いて、基板が室温下でボンディングされる。ここでは、ファンデルワールス力により、２つの基板が室温下で相互に接着される。その後のアニーリングプロセスにおいて、蓄積部に蓄積されていた第１の遊離体、特にＨ２Ｏが、（特には先行してプラズマが印加された）付加的な第４の酸化物層を通して拡散し、第３の酸化物層を酸化させる。これにより、酸化材料の体積が増大して、表面（成長層）での欠陥位置の閉鎖が達成される。
【００２８】
さらに、付加的な１つもしくは複数の支持体が（設けられていれば）除去される。これに代えて、支持体の一方を半導体ウェハとし、その一部が後に最終構造体となるように構成してもよい。
【００２９】
本発明の別の特徴として、容量性結合もしくは誘導性結合のプラズマ又はリモートプラズマ装置のプラズマによってプラズマを形成し、第１の遊離体を基板内に取り入れるための蓄積部を形成してもよい。基板は、コンタクトを形成した後、又は、基板間で先行してボンディングを形成した後、他方の基板に存在する第２の遊離体と反応し、これにより基板間の不可逆かつ持続的なボンディングが形成される。酸化物層の第１のコンタクト面に蓄積部を形成する前後には、大抵の場合、１つもしくは複数の基板の洗浄が特にはスプレーステップによって行われる。洗浄により、非ボンディング位置を生じさせるおそれのある粒子が表面に存在しなくなることが保証される。
【００３０】
蓄積部及び蓄積部に含まれる遊離体により、暫定的もしくは可逆的なボンディングが形成された後、コンタクト面で直接に、持続的結合を強化する反応及びボンディング速度を増大する反応（第１の遊離体もしくは第１の遊離体群と第２の遊離体もしくは第２の遊離体群との反応）を意図的に誘導する技術的手段が得られる。これは特に、少なくとも１つのコンタクト面、有利には蓄積部の反対側の第２のコンタクト面を変形させることにより、行われる。本発明では、蓄積部の反対側の第２のコンタクト面に、上記変形を生じさせる成長層、又は、第１の遊離体（もしくは第１の遊離体群）と第２の基板の反応層に存在する第２の遊離体（もしくは第２の遊離体群）とが反応して生じる成長層が設けられる。
【００３１】
第１の遊離体（もしくは第１の遊離体群）と第２の遊離体（もしくは第２の遊離体群）との反応を促進するため、本発明の有利な実施形態によれば、第２の基板の反応層と蓄積部との間に存在する成長層が、２つの基板のコンタクト形成前に薄膜化される。このようにすれば、反応しあう部材間の距離が調整可能に低減されるうえ、成長層の形成／変形に対しても都合がよいからである。成長層は、薄膜化によって、少なくとも部分的に、有利には大部分、特に有利には全体が除去される。成長層は、完全に除去されたとしても、第１の遊離体と第２の遊離体との反応に際して再び成長する。成長層の薄膜化は、本発明では、特にドライエッチングなどのエッチング、研磨、スパッタリング、酸化物除去などのプロセスによって行われる。これらのプロセスの組み合わせ、特にスパッタリングと酸化物除去との組み合わせも有利である。
【００３２】
本発明によれば、２つのコンタクト面のコンタクト形成前に成長層が成長するのを抑制する手段を設けることもできる。こうした抑制は、特に、第２の基板の反応層を、有利にはＮ２もしくはフォーミングガスもしくは不活性雰囲気を加えて又は真空下においてパシベーション化することによって、又は、アモルファス化することによって、行われる。これに関連して特に好適なのは、フォーミングガスを含むプラズマでの処理であり、特には主としてフォーミングガスからなるプラズマでの処理である。フォーミングガスとは、少なくとも２％、有利には４％、理想的には１０％又は１５％の水素を含むガスであると理解されたい。混合気の残りの成分は、窒素もしくはアルゴンなどの不活性ガスから形成される。
【００３３】
フォーミングガスが用いられる場合、特に、スパッタリング及び酸化物除去を基礎としたプロセスにより、酸化物層を薄膜化することができる。
【００３４】
上述した手段に代えてもしくはこれに加えて、本発明によれば、薄膜化ステップとコンタクト形成ステップとの間の時間が＜２時間とされ、有利には＜３０分間、さらに有利には＜１５分間、理想的には＜５分間に最小化されると有利である。これにより、薄膜化後の酸化物成長を最小にすることができる。
【００３５】
薄膜化された成長層、又は、薄膜化によって少なくとも持続的なボンディングの形成開始時又は反応開始時にきわめて薄くなっている成長層によって、成長層を通した遊離体の拡散速度が高まる。このため、同じ温度のもとでの遊離体の輸送時間を短くすることができる。
【００３６】
暫定的な又は可逆的な基板間のボンディングを形成するプレボンディングステップでは、各基板のコンタクト面間の弱い相互作用を形成する種々の手段が存在する。ここで、プレボンディングの強度は、少なくとも２倍から３倍、有利には５倍、さらに有利には１５倍、特に有利には２５倍である。ガイドライン値としては、活性化されていない親水性の純粋ケイ素のプレボンディング強度は約１００ｍＪ／ｍ２であり、プラズマ活性化された純粋ケイ素のプレボンディング強度は約２００ｍＪ／ｍ２から約３００ｍＪ／ｍ２である。分子によって濡らされた基板間のプレボンディングは、主として、異なるウェハ面の分子間のファンデルワールス力の相互作用によって成り立っている。したがって、ウェハ間のプレボンディングを行うには持続的な双極子モーメントを有する分子が適している。接続材料の例として、限定的なものではないが、水、チオール、ＡＰ３０００、シラン、及び／又は、シラノールなどの化学的な化合物が挙げられる。
【００３７】
本発明の基板には、供給される遊離体と反応して大きなモル体積を有する生成物を生じる遊離体として材料が選定されているものが適しており、これにより基板の上部に成長層が形成される。特に有利なのは以下の組み合わせであり、矢印の左側に遊離体、右側に１つもしくは複数の生成物を挙げるが、遊離体との反応のために供給される遊離体又は副次生成物は個々には挙げない。すなわち、
・Ｓｉ→ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＮｘＯｙ
・Ｇｅ→ＧｅＯ２，Ｇｅ３Ｎ４
・α‐Ｓｎ→ＳｎＯ２
・Ｂ→Ｂ２Ｏ３，ＢＮ
・Ｓｅ→ＳｅＯ２
・Ｔｅ→ＴｅＯ２，ＴｅＯ３
・Ｍｇ→ＭｇＯ，Ｍｇ３Ｎ２
・Ａｌ→Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ
・Ｔｉ→ＴｉＯ２，ＴｉＮ
・Ｖ→Ｖ２Ｏ５
・Ｍｎ→ＭｎＯ，ＭｎＯ２，Ｍｎ２Ｏ３，Ｍｎ２Ｏ７，Ｍｎ３Ｏ４
・Ｆｅ→ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４
・Ｃｏ→ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４
・Ｎｉ→ＮｉＯ，Ｎｉ２Ｏ３
・Ｃｕ→ＣｕＯ，Ｃｕ２Ｏ，Ｃｕ３Ｎ
・Ｚｎ→ＺｎＯ
・Ｃｒ→ＣｒＮ，Ｃｒ２３Ｃ６，Ｃｒ３Ｃ，Ｃｒ７Ｃ３，Ｃｒ３Ｃ２
・Ｍｏ→Ｍｏ３Ｃ２
・Ｔｉ→ＴｉＣ
・Ｎｂ→Ｎｂ４Ｃ３
・Ｔａ→Ｔａ４Ｃ３
・Ｚｒ→ＺｒＣ
・Ｈｆ→ＨｆＣ
・Ｖ→Ｖ４Ｃ３，ＶＣ
・Ｗ→Ｗ２Ｃ，ＷＣ
・Ｆｅ→Ｆｅ３Ｃ，Ｆｅ７Ｃ３，Ｆｅ２Ｃ
・Ｉｎ→Ｉｎ２Ｏ３
・Ｓｎ→Ｓｎ２Ｏ２
・Ｓｎ→ＳｎＯ
・Ｚｎ→ＺｎＯ
・Ａｌ→Ａｌ２Ｏ３
が有利である。
【００３８】
基板として、次のような複数の半導体の混合形態も考えられる。すなわち、
・ＩＩＩ‐Ｖ：ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＩｎＳｂ，ＩｎＡｓ，ＧａＳｂ，ＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮ，ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ，ＩｎｘＧａ１−ｘＮ
・ＩＶ‐ＩＶ：ＳｉＣ，ＳｉＧｅ
・ＩＩＩ‐ＶＩ：ＩｎＡｌＰ
・非線形光学系：ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，ＫＤＰ（ＫＨ２ＰＯ４）
・太陽電池：ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ，ＣｕＩｎＳｅ２，ＣｕＩｎＧａＳｅ２，ＣｕＩｎＳ２，ＣｕＩｎＧａＳ２
・導電性酸化物：Ｉｎ２−ｘＳｎｘＯ３−ｙ
である。
【００３９】
本発明によれば、１つもしくは複数の蓄積部が少なくとも１つのウェハ、特にその各コンタクト面に直接に設けられ、当該蓄積部に、体積を拡大する反応のために供給される所定量の少なくとも１つの遊離体が蓄積される。遊離体は例えばＯ２，Ｏ３，Ｈ２Ｏ，Ｎ２，ＮＨ３，Ｈ２Ｏ２などであってよい。特には、システムエネルギを低下させる反応相手方の挙動に基づく酸化物成長に基づく体積拡大によって、ギャップ、ポーラス、コンタクト面間の中空室が最小化され、こうした領域での基板間の距離が近づくことでボンディング力も高められる。最も有利には、ギャップ、ポーラス、中空室が完全に閉鎖され、全ボンディング面が増大し、ボンディング力が本発明により相応に向上する。
【００４０】
各コンタクト面は、通常、平方粗面度Ｒｑ＝０．２ｎｍの粗面性を有する。これは表面のピークツーピーク値が１ｎｍのオーダーにあることに相当する。こうした実験値は原子間力顕微鏡ＡＦＭによって測定できる。
【００４１】
本発明での反応は、直径約２００ｍｍから約３００ｍｍの通常の円形ウェハの面が使用される場合に、１原子層（１ＭＬ）分の水によって成長層を０．１ｎｍから０．３ｎｍ成長させるのに適している。
【００４２】
したがって、本発明によれば、少なくとも２ＭＬ、有利には少なくとも５ＭＬ、特に有利には少なくとも１０ＭＬの液体、特に水を、蓄積部に蓄積することができる。
【００４３】
特に有利には、プラズマ印加によって蓄積部が形成される。これは、プラズマ印加によってコンタクト面の平滑化及び親水性の増大という相乗効果が生じるからである。プラズマ印加による表面の平滑化は、主として、酸化物層及び場合により反応層の材料の粘性流によって生じる。親水性の増大は、水酸化ケイ素化合物の増大により、有利には表面に存在するＳｉ‐Ｏ化合物（Ｓｉ‐Ｏ‐Ｓｉなど）が
Ｓｉ‐Ｏ‐Ｓｉ＋Ｈ２Ｏ←→２ＳｉＯＨ
の反応にしたがってクラックすることにより生じる。他の表面についても、遊離したＯＨ化合物の密度が増大することにより親水性が改善されるということが一般的に云える。
【００４４】
上述した効果のその他の副次的作用として、プレボンディング強度が特に２倍から３倍程度増大することが挙げられる。
【００４５】
第１の基板の第１のコンタクト面の酸化物層（及び場合により第２の基板の第２のコンタクト面の酸化物層）内での蓄積部の形成は、例えば熱酸化コーティングされた第１の基板をプラズマ活性化することによって行われる。ここでのプラズマ活性化は、プラズマに必要な条件を調整できるよう、真空チャンバ内で行われる。本発明によれば、プラズマ放電のために、Ｎ２ガスもしくはＯ２ガスもしくはアルゴンガスが、０ｅＶから２０００ｅＶの範囲（幅）のイオンエネルギで使用される。これにより、処理表面（この実施形態では第１のコンタクト面）の深さ２０ｎｍまで、有利には深さ１５ｎｍまで、さらに有利には深さ１０ｎｍまで、特に有利には深さ５ｎｍまでの位置に、蓄積部が形成される。
【００４６】
真空チャンバ内の圧力を本発明にしたがって調整することにより、流入量ひいてはプラズマイオンの平均自由距離の調整が可能となる。
【００４７】
本発明によれば、プラズマ形成のために相互に対向配置され、特に交流電流もしくは交流電圧の供給によってプラズマイオンを加速させる２つの電極でそれぞれ異なる周波数を使用することにより、及び／又は、誘導性結合のプラズマ源及び／又はリモートプラズマを用いることにより、蓄積部を１つもしくは複数のコンタクト面に形成する際に、再現性の高い結果が得られる。
【００４８】
容量性結合の場合、電極はプラズマチャンバ内に配置されると有利である。
【００４９】
この場合、各電極の周波数及び振幅、第２の電極に印加されるバイアス電圧、及び、チャンバ圧などのパラメータ（有利にはこれらのパラメータのみ）を調整することにより、コンタクト面への最適なプラズマ印加が達成され、体積及び／又は深さの点で精密に定義された適切な蓄積部を形成することができる。
【００５０】
ここでのプラズマ活性化装置を容量性結合された２周波数プラズマ装置として構成することにより、イオン密度とウェハ面に対するイオン加速度とを別個に調整できるという利点が得られる。このため、プロセス結果を広範囲に調整でき、適用分野の要求を満たすように最適に適合化できる。
【００５１】
バイアス電圧は、第２の電極（下方電極）の基本電圧の形態で、第２の電極とその上に設けられる基板のコンタクト面との衝突の速度を調整する（特に減速もしくは加速する）ために用いられる。
【００５２】
上述したパラメータにより、特に、蓄積部におけるポーラス密度分布を調整可能である。以下に、特に有利な実施形態を説明する。
【００５３】
誘導性結合のプラズマ源が用いられる場合、容量性結合のプラズマ源の交流電圧からの類推により、交流電流が磁界の形成に利用されることが理解されるはずである。本発明によれば、誘導性結合のプラズマ源のプラズマは、種々の強度及び／又は周波数を有する交流電流又は交流磁界によって、本発明の特性を有するように操作される。
【００５４】
リモートプラズマでは、本来使用されるべきプラズマは外部の源で形成され、プローブチャンバへ供給される。当該プラズマの成分は、特に、プローブチャンバへ輸送されるイオンである。源チャンバから基板チャンバへのプラズマの移動は、エアロック、加速器、磁気レンズ及び／又は電気レンズ、絞りなどの種々の要素によって保証される。容量性結合及び／又は誘導性結合のプラズマでの電界及び／又は磁界の周波数及び／又は強度に関する考察は、プラズマ形成のための要素及び／又は源チャンバから基板チャンバへのプラズマ移動を保証する要素の全体にも当てはまる。例えば、容量性結合又は誘導性結合のプラズマは、源チャンバにおける本発明のパラメータによって形成され、その後、基板チャンバの上述した要素を介して基準チャンバへ供給される。
【００５５】
本発明によれば、蓄積部を形成するのに適した形態の粒子すなわち原子及び／又は分子が使用される。有利には、蓄積部を必要な特性で形成する原子及び／又は分子が使用される。関連する特性とは、特に、ポーラスサイズ、ポーラス分布及びポーラス密度である。これに代えて、本発明のガス混合物、例えば９５％Ａｒ及び５％Ｈ２から成る空気もしくは合成ガスを使用してもよい。使用されるガスに依存して、蓄積部には、プラズマ処理中、特にＮ＋，Ｎ２＋，Ｏ＋，Ｏ２＋，Ａｒ＋のイオンが存在する。コーティングされていない露出空間及び／又は蓄積部には第１の遊離体が取り込まれる。酸化物層及び相応の蓄積部は反応層内へ延在している。
【００５６】
有利には、反応層と反応し、少なくとも部分的に、有利には大部分が第１の遊離体から成る種々のタイプのプラズマ種が設けられる。第２の遊離体がＳｉ／Ｓｉである場合、Ｏｘプラズマ種が有利である。
【００５７】
複数の蓄積部の構成は、次のような考察に基づいて行われる。すなわち、ポーラスサイズが１０ｎｍ未満、有利には５ｎｍ未満、より有利には１ｎｍ未満、さらに有利には０．５ｎｍ未満、特に有利には０．２ｎｍ未満となるように、行われる。
【００５８】
また、ポーラス密度が、有利には、衝撃作用によってポーラスを形成する粒子の密度に直接に比例するように、特に有利には、衝撃種の分圧によって可変となり、かつ、使用されるプラズマシステムの処理時間及び他のパラメータに依存して制御可能となるように、行われる。
【００５９】
さらに、ポーラス分布は、有利には平坦面状の領域に重なる（図８を参照）複数の領域のパラメータを変更することによって、大きなポーラス密度を有する表面下方の少なくとも１つの領域を有する。ポーラス分布は厚さが増大するにつれて０へ向かって低下する。表面近傍の領域は、打ち込み過程中、ほぼ一定のポーラス密度を有する。プラズマ処理の終了後、表面のポーラス密度は、応力弛緩機構のために低下する。よって、厚さ方向で見たポーラス分布は、表面に対しては急峻なエッジを有し、バルクに対してはよりなだらかな立ち下がりエッジを有する（図８を参照）。
【００６０】
ポーラスサイズ及びポーラス分布及びポーラス密度については、プラズマを用いない全ての製造方法においても、同様の考察が当てはまる。
【００６１】
蓄積部は、プロセスパラメータの意図的な使用及び組み合わせによって設計可能である。図８には、プラズマによって打ち込まれた窒素原子の濃度がケイ素酸化物層への侵入深さの関数として示されている。物理パラメータを変更することにより２つのプロフィルが形成される。第１のプロフィル１１は強く加速されてケイ素酸化物内へ深く入り込む原子によって形成されたものであり、第２のプロフィル１２はプロセスパラメータを変更した後に低い密度で形成されたものである。２つのプロフィルを併せて考察すると、蓄積部において特徴的な包絡特性曲線１３が得られる。ここから、打ち込まれた原子及び／又は分子種の濃度間の関係がはっきりと見て取れる。ここでの高濃度とは、より多くの欠陥構造を有する領域、すなわち、遊離体を収容する空間がより多い領域を表している。特に、プラズマ活性化過程中に意図的に制御された状態でプロセスパラメータを連続的に変更することにより、取り込まれたイオンの分布が所定の深さにわたって均等となる蓄積部が得られる。こうした考察は、ケイ素酸化物層以外の、他の材料組み合わせによって蓄積部を形成する層にも当てはまる。特に、こうした考察はＴＣＯ層についても良好に適合する。
【００６２】
プラズマによって形成される蓄積部に代え、少なくとも１つの基板（特には少なくとも第１の基板）上でＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）酸化物層を蓄積部として使用することもできる。ＴＥＯＳ酸化物層は一般に熱酸化物層よりも厚さを小さくできるので、本発明での圧縮化にとって有利である。こうした圧縮化は、蓄積部のポーラス特性の調整を目的とした熱処理によって行われる。
【００６３】
特に有利には、本発明の実施形態にしたがって、蓄積部をコーティングとして第１の基板上に設けてこれに第１の遊離体を収容することにより、蓄積部の形成と同時にその充填を行うことができる。
【００６４】
蓄積部は、ナノメートル領域のポーラスを有するポーラス層として、又は、深さ１０ｎｍ未満のチャネルを有する層として構成することもできる。チャネルの深さは５ｎｍ未満であってよく、有利には２ｎｍ未満、さらに有利には１ｎｍ未満、特に有利には０．５ｎｍ未満である。
【００６５】
第１の遊離体もしくは第１の遊離体群による蓄積部の充填ステップに対し、本発明の実施形態として、
・蓄積部を周囲雰囲気に曝露するサブステップ、
・特に脱イオン化された水を噴霧するサブステップ、
・遊離体を含む液体又は遊離体から成る液体、特にＨ２Ｏ，Ｈ２Ｏ２，ＮＨ４ＯＨを噴霧するサブステップ、
・任意のガス雰囲気、特にアトミックガス、分子ガス、混合ガスに蓄積部を曝露するサブステップ、
・水蒸気もしくは過酸化水素蒸気を含む雰囲気に蓄積部を曝露するサブステップ、及び、
・遊離体が充填された蓄積部を酸化物層として第１の基板上に設けるサブステップ
が、単独で又は任意に組み合わせて、行われる。
【００６６】
遊離体としては、次の化合物、すなわち、Ｏｘ＋，Ｏ２，Ｏ３，Ｎ２，ＮＨ３，Ｈ２Ｏ，Ｈ２Ｏ２及び／又はＮＨ４ＯＨが用いられる。
【００６７】
上述した過酸化水素蒸気の使用は、水の使用に加えて可能な有利なバリエーションとして行うことができる。過酸化水素は、水素に対する酸素の割合が大きいという利点を有する。また、過酸化水素は、所定の温度及び／又はＭＨｚ領域の高周波電界を適用することによって、水素と酸素とに分解させることができる。
【００６８】
一方、Ｈ２Ｏの利点としては、小さな分子量を有することが挙げられる。Ｈ２Ｏ分子の大きさはＯ２分子の大きさよりも小さいので、ポーラスに組み入れやすく、成長層を通した拡散も容易となるという利点が得られる。
【００６９】
特に、種々の熱膨張係数を有する材料が用いられる場合、本発明の方法を上述した種を分解するために用いると、温度上昇が生じないか又は生じたとしても局所的かつ小さな温度上昇となるので、有利である。特には、分解にとって有利に作用するマイクロ波照射が行われる。
【００７０】
本発明の有利な実施形態によれば、成長層の形成と不可逆的なボンディングの強化とが、反応層への第１の遊離体の拡散によって行われる。
【００７１】
本発明の有利な実施形態によれば、不可逆的なボンディングは、典型的には３００℃未満の温度、有利には２００℃未満の温度、より有利には１５０℃未満の温度、さらに有利には１００℃未満の温度、特に有利には室温で、最大１２日間、有利には最大１日間、さらに有利には最大１時間、特に有利には最大１５分間、行われる。有利な別の熱処理法として、マイクロ波による誘電性加熱も利用可能である。
【００７２】
この場合、不可逆的なボンディングが、ボンディング強度１．５Ｊ／ｍ２超、有利には２Ｊ／ｍ２超、特に有利には２．５Ｊ／ｍ２超で行われるとよい。
【００７３】
ボンディング強度は、特に有利には、反応時に、第２の遊離体のモル体積よりも大きいモル体積を有する生成物が反応層に生じることにより、高められる。これにより、第２の基板の成長が促され、コンタクト面間のギャップを本発明の化学反応によって閉鎖することができる。結果として、コンタクト面間の距離すなわち平均距離が低減され、無駄空間が最小化される。
【００７４】
プラズマ活性化による蓄積部の形成が、活性化周波数１０ｋＨｚから２００００ｋＨｚまで、有利には活性化周波数１０ｋＨｚから５０００ｋＨｚまで、さらに有利には活性化周波数１０ｋＨｚから１０００ｋＨｚまで、特に有利には活性化周波数１０ｋＨｚから６００ｋＨｚまで、及び／又は、エネルギ密度０．０７５Ｗ／ｃｍ２から０．２Ｗ／ｃｍ２まで、及び／又は、印加圧力０．１ｍｂａｒから０．６ｍｂａｒまでで行われる場合、コンタクト面が平滑化され、かつ、コンタクト面の親水性が著しく増大するという付加的な効果が得られる。
【００７５】
これに代えて、本発明の蓄積部の形成は、特には制御された状態で所定のポーラス度へ圧縮化されたテトラエトキシシラン酸化物の層を酸化物層として用いることにより、行われる。
【００７６】
本発明の有利な実施形態によれば、酸化物層は、主として、特にはほぼ完全に、熱酸化法により形成された（特にはアモルファスの）二酸化ケイ素から形成され、また、反応層は、主として、特にはほぼ完全に、ＳｉもしくはＧｅもしくはＩｎＰもしくはＧａＰもしくはＧａＮ（又は上述した他の選択材料）の酸化可能材料から形成される。酸化により、ギャップを有効に閉鎖できる特に安定した反応が達成される。
【００７７】
本発明の有利な実施形態によれば、第２のコンタクト面と反応層との間に、成長層、特に主として天然の二酸化ケイ素（もしくは上述した他の材料）から成る成長層が設けられる。成長層は、本発明の反応によって成長する。ここでの成長は、ＳｉとＳｉＯ２との接合領域（７）に基づいてアモルファスＳｉＯ２の新たな形成により行われ、これにより、成長層と反応層との界面のうち特に第１のコンタクト面と第２のコンタクト面とのギャップの領域において、変形（特に隆起）が起こる。よって、２つのコンタクト面間の距離乃至無駄空間が低減され、２つの基板間でのボンディング強度が高まる。ここでの特に有利な温度は、２００℃から４００℃まで、有利には約１５０℃から２００℃まで、さらに有利には１００℃から１５０℃まで、特に有利には室温から１００℃までである。この場合、成長層は、同時に、反応を促進させる別の蓄積部が形成された、第２の基板の酸化物層となる。
【００７８】
特に有利には、成長層は、不可逆なボンディングの形成前に、０．１ｎｍから５ｎｍまでの平均厚さＡを有する。成長層が薄くなればなるほど、特に第１の遊離体が成長層を通して反応層まで拡散することにより、成長層を通した第１の遊離体と第２の遊離体との間の反応の迅速性と容易性とが増大する。薄膜化された成長層、又は、持続的なボンディングの形成開始時もしくは反応開始時に少なくともきわめて薄くなっている成長層により、成長層を通した遊離体の拡散速度が高まる。つまり、同じ温度のもとでの遊離体の輸送時間が短くなる。
【００７９】
ここで、本発明の薄膜化は、反応を促進させ、及び／又は、温度をさらに低減できるので、重要な役割を果たしている。薄膜化は、有利には湿性の雰囲気におけるエッチングによって、特に有利にはｉｎ‐ｓｉｔｕで行われる。これに代えて、ドライエッチング、有利はｉｎ‐ｓｉｔｕでのドライエッチングにより、薄膜化を行ってもよい。ここで、“ｉｎ‐ｓｉｔｕ”とは、少なくとも１つの先行ステップ及び／又は後続ステップが行われるのと同一のチャンバで処理が行われることを意味する。ここで使用しているｉｎ‐ｓｉｔｕの概念に該当する別のシステムとして、制御状態で調整可能な雰囲気（例えば不活性ガス）を用いたチャンバや真空環境を有するチャンバなど個々のプロセスチャンバ間を基板が搬送されるシステムも挙げられる。ウェットエッチングは蒸気相の化学物質によって行われ、ドライエッチングは液状の化学物質によって行われる。成長層が二酸化ケイ素から成る場合、フッ酸又は希釈フッ酸によるエッチングが可能である。成長層が純粋なＳｉから成る場合、ＫＯＨによるエッチングが可能である。
【００８０】
本発明の有利な実施形態によれば、蓄積部の形成は真空下で行われる。したがって、望ましくない材料もしくは化合物を含む不純物の蓄積部への混入が回避される。
【００８１】
本発明の有利な実施形態によれば、蓄積部の充填は、
・空気湿分及び／又は空気中に含まれる酸素を蓄積部に充填するために、第１のコンタクト面を雰囲気に曝露するステップ、
・大部分、特にはほぼ全体が脱イオン化されたＨ２Ｏ及び／又はＨ２Ｏ２から成る液体を第１のコンタクト面に加えるステップ、
・特にイオンエネルギ０ｅＶから２０００ｅＶまでの範囲のＮ２ガス及び／又はＯ２ガス及び／又はＡｒガス及び／又はフォーミングガス（特には９５％Ａｒ及び５％Ｈ２から成るガス）を第１のコンタクト面に加えるステップ、
・蓄積部を充填するために、上述した任意の遊離体での蒸着を行うステップ
のうち１つもしくは複数のステップによって行われる。
【００８２】
この方法のフローにとって特に有効なのは、蓄積部が、０．１ｎｍから２５ｎｍまで、有利には０．１ｎｍから１５ｎｍまで、さらに有利には０．１ｎｍから１０ｎｍまで、特に有利には０．１ｎｍから５ｎｍまでの厚さＲで形成される場合である。さらに、本発明の有利な実施形態によれば、不可逆的なボンディングの形成直前の段階での蓄積部と反応層との間の平均距離Ｂが、０．１ｎｍから１５ｎｍまで、有利には０．５ｎｍから５ｎｍまで、特に有利には０．５ｎｍから３ｎｍまでの値である。本発明によれば、距離Ｂは、薄膜化によって形成乃至制御される距離である。
【００８３】
本発明は、上記方法を実行する装置にも関連している。当該装置は、蓄積部の形成を行うチャンバを備え、特にはこれと別個の、蓄積部の充填を行うチャンバ、及び、特にはさらに別個の、プレボンディングを行うチャンバを備える。各チャンバは真空系を介して相互に接続されている。
【００８４】
有利な実施形態では、蓄積部の充填は雰囲気によって直接に行うこともできる。つまり、充填ステップは、雰囲気に対して開放されたチャンバ内、又は、外被なしでウェハを半自動及び／又は全自動で処理する単純な構造のチャンバ内で行われる。
【００８５】
石油エネルギは中長期的には枯渇していくものであり、また、取得及び利用によって特に温室効果の加速による重大な環境問題が生じるので、光起電装置による太陽エネルギの利用がますます意義を深めている。純粋に経済的な観点から光起電装置の競争力を高めるには、現在と同等のコストもしくはできるだけ緩やかなコスト上昇で、光から電気エネルギへの変換の効率を増大する必要がある。ただし、可能な効率には限界がある。この限界は、第一義的には、個々の半導体材料が制限された波長領域の光しか電気エネルギへ変換できないことを原因としている。
【００８６】
多層太陽電池（英語ではマルチジャンクションソーラーセル）の製造に本発明を利用すると特に有利である。
【００８７】
この場合、個々の層は太陽電池として垂直方向で上下に積層されている。入射光は、まず、所定の第１の波長領域の光を電気エネルギに変換するのに適した、最上部の第１の層へ入射する。第１の層で処理できない波長領域の光は、当該第１の層を通過し、その下方の、第２の波長領域の光を処理して電気エネルギを形成するのに適した第２の層へ入射する。さらに、ここでの多層太陽電池は、第２の層によっても処理できない波長領域の光を、さらに下方の、第３の波長領域の光を処理して電気エネルギに変換する第３の層へ入射させるように構成されている。
【００８８】
なお、純粋に理論的には、こうした層を複数ｎ個設けることができる。実用上は、こうした太陽電池の各セルは、最上部の第１の層でそこへ入射する最も短い第１の波長領域の光を処理し、第２の層で次に短い第２の波長領域の光を処理する、というように構成される。本発明では、２層のみの構造だけでなく、３層以上の積層体も実現可能である。ここで、各層は垂直方向の導電性を有するように構成される。つまり、各層は、相互にできるだけ小さい垂直方向抵抗を有し、さらに、それぞれ透光性を有するように接続される。
【００８９】
各層の堆積はいわゆる有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤプロセス）で行われるが、多層太陽電池の２つの活性層の堆積は、特にｉｎ‐ｓｉｔｕで、すなわち、堆積プロセス間で基板を通常の周囲雰囲気に曝露することなく行われる。有利には、形成される太陽電池の品質を高める阻止層（第２の酸化物層又は第４の酸化物層）及び／又は緩衝層（第２の酸化物層又は第４の酸化物層）が活性層間に設けられる。
【００９０】
本発明の別の特徴及び利点の詳細を、図示の有利な実施例に則して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例において、第１の基板と第２の基板とのコンタクトを形成する前の段階を示す概略図である。
【００９２】
同じ要素乃至同様の機能を有する要素には同じ参照番号を付してある。
【００９３】
図１の状況では、唯一の断面図で、第１の基板１の第１のコンタクト面３と第２の基板２の第２のコンタクト面４とが示されている。コンタクト面３，４の各表面は、対極的なＯＨ基によって終端しており、相応に親水性を有する。第１の基板１及び第２の基板２は、表面に存在するＯＨ基とＨ２Ｏ分子との間及びＨ２Ｏ分子間の水素結合の引力、特にはファンデルワールス力及び／又は水素結合力によって維持されているのみである。なお、少なくとも第１の基板１の親水性は、プラズマ処理による先行のステップで高められたものである。
【００９４】
プラズマ処理は、真空下でプラズマを用いるチャンバ及び／又は所定のガス雰囲気が封入されたプラズマチャンバにおいて行われる。これらのプラズマチャンバは相応のシステムの固有モジュール内に設けられている。「真空」及び／又は「所定のガス雰囲気」とは、１ｍｂａｒ未満の圧力を調整乃至制御可能であることを意味する。この実施例で用いられるガスとして、圧力０．３ｍｂａｒのＮ２ガスが挙げられる。
【００９５】
特に有利には、代替的な実施例として、第２の基板２乃至第２のコンタクト面４を付加的にプラズマ処理にかけることができる。これは特に第１の基板１のプラズマ処理と同時に行われる。
【００９６】
本発明では、プラズマ処理により、選択されたＴＣＯから成る第１の酸化物層６内に蓄積部５が形成される。第１の酸化物層６の下方には第１の半導体層７が直接に続き、この第１の半導体層７は、特には、第２の遊離体もしくは第２の遊離体群を含む反応層として用いられる。上述したイオンエネルギを用いたＮ２イオンでのプラズマ処理により、蓄積部５の平均厚さＲ＝約１５ｎｍが達成され、プラズマイオンによって第１の酸化物層６内にチャネル乃至ポーラスが形成される。蓄積部５には、第２の遊離体と反応する第１の遊離体が充填される。
【００９７】
第１の半導体層７は、図示の実施例では、第１の支持体８によって一時的に支持される。
【００９８】
第２の基板２の第２のコンタクト面４は、第４の酸化物層９から形成される。当該第４の酸化物層９は、第３の酸化物層１０（前駆体層）に直接に続き、第３の酸化物層１０は第２の酸化物層１１に直接に続く。
【００９９】
第３の酸化物層１０（前駆体層）は、特には完全には酸化されていない成分を含むＴＣＯから形成されるので、体積全体が完全に酸化された場合に層内に含まれうる最大酸素体積Ｓｍａｘよりも小さい酸素体積Ｓ１を有する。特に、酸素体積Ｓ１は、最大酸素体積Ｓｍａｘに対して最大で７０％であり、有利には５５％、さらに有利には４０％、特に有利には２５％である。
【０１００】
第２の酸化物層１１は、第２の基板２の第２の支持体１３に一時的に固定されている第２の半導体層１２に固定に接続されている。
【０１０１】
第２の半導体層１２は、特には、第２の遊離体もしくは第２の遊離体群を含む反応層として用いられる。
【０１０２】
酸化物層６，９，１０，１１と付加的な反応層（半導体層）７，１２との間で、第１の遊離体と第２の遊離体との反応により、成長層が形成される。
【０１０３】
有利な実施例では、第１の酸化物層６内に形成されている蓄積部５に蓄積されている第１の遊離体が前駆体層である第３の酸化物層１０と反応する。第１の遊離体と前駆体層との反応によって生じる生成物は大きなモル体積を有するため、当該反応によって体積の増大が生じる。
【０１０４】
Ｈ２Ｏ分子のモル体積及び拡散量が増大することにより、特に酸化物層９，１０間の界面で、体積がそのつど成長層の形態で増大する。この場合、ギブスの自由エンタルピー最小化の目的のために、コンタクト面３，４間のギャップ領域において成長が増幅される。成長層の体積の増大により、ギャップは閉鎖される。
【０１０５】
酸化物層６，９，１０，１１は、ボンディング後、共通の接続層１４を形成する。
【０１０６】
当該接続層１４は、有利な実施例では、反応後に、最初に堆積された酸化物層９，１１，６とほぼ同じＴＣＯに相当する均質な材料から成るという利点を有する。
【符号の説明】
【０１０７】
１  第１の基板、  ２  第２の基板、  ３  第１のコンタクト面、  ４  第２のコンタクト面、  ５  蓄積部、  ６  第１の酸化物層、  ７  第１の半導体層、  ８  第１の支持体、  ９  第４の酸化物層、  １０  第３の酸化物層、  １１  第２の酸化物層、  １２  第２の半導体層、  １３  第２の支持体、  １４  接続層
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月27日(2015.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも大部分が透明な第１の基板（１）の第１のコンタクト面（３）を、少なくとも大部分が透明な第２の基板（２）の第２のコンタクト面（４）にボンディングする方法であって、
第１のコンタクト面（３）及び前記第２のコンタクト面（４）の少なくとも一方でボンディングのために酸化物を用い、
前記酸化物から、少なくとも大部分が透明な接続層（１４）、すなわち、少なくとも１０ｅ１Ｓ／ｃｍの導電率と０．８より大きい光透過率とを有する接続層（１４）を、前記第１のコンタクト面（３）及び前記第２のコンタクト面（４）に形成する、方法において、
前記第１の基板上（１）に、前記導電率及び前記光透過率を有する第１の酸化物層（６）を設けるステップと、
前記第２の基板（２）上に、第２の酸化物層（１１）を設けるステップと、
前記第２の酸化物層（１１）上に、所定の酸素体積Ｓ１を有する第３の酸化物層（１０）を設け、ただし、前記所定の酸素体積Ｓ１は当該第３の酸化物層（１０）の最大酸素体積Ｓｍａｘの７０％より小さい、ステップと、
前記第３の酸化物層（１０）上に、第４の酸化物層（９）を設けるステップと、
蓄積部を形成するために、前記第１の基板（１）をプラズマ活性化するステップと、
前記第４の酸化物層（９）を通して前記蓄積部に蓄積された第１の遊離体を拡散させて前記第３の酸化物層（１０）を酸化することにより、前記第１の基板（１）と前記第２の基板（２）とをボンディングするステップと
を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記酸化物又は１つもしくは複数の前記酸化物層（６，９，１０，１１）は、ドープ物質として、インジウム、錫、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、フッ素もしくはアンチモンのうち少なくとも１つの成分を含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記酸化物又は１つもしくは複数の前記酸化物層（６，９，１０，１１）を、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学蒸着法）、ＭＯＭＢＤ（有機金属分子ビーム堆積法）、スプレーパイロリシス（スプレー熱分解法）、パルスレーザーデポジション（パルスレーザー蒸着法）もしくはスパッタリング法のいずれかによって設ける、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記導電率は、温度３００Ｋを基準とした４点法で測定される導電率であり、前記光透過率は、４００ｎｍから１５００ｎｍまでの波長領域に対する光透過率である、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【国際調査報告】
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