(57)【要約】【課題】シリコン酸化膜同士が向き合うように接合する方法であって、高温で加熱することなく接合強度の低下を抑制可能な基板接合方法を提供する。【解決手段】基板加熱方法は、準備工程と、貼り合わせ工程と、加熱工程と、を備えている。準備工程において、膜厚が５０ｎｍ以上の第１シリコン酸化膜１２が表面１０ａに形成された第１基板１０と、第２シリコン酸化膜２２が表面２０ａに形成された第２基板２０と、を準備する。貼り合わせ工程では、第１シリコン酸化膜１２と第２シリコン酸化膜２２とが向き合うようにして、第１基板１０及び第２基板２０を貼り合わせる。加熱工程では、第１基板１０及び第２基板２０を加熱して接合する。準備工程において、第２シリコン酸化膜２２の膜厚が２．５ｎｍ以下の第２基板２０を準備する。加熱工程において、２００度以上８００度以下の温度で第１基板１０及び第２基板２０を加熱する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜厚が５０ｎｍ以上の第１シリコン酸化膜（１２）が表面（１０ａ）に形成された第１基板（１０）と、第２シリコン酸化膜（２２）が表面（２０ａ）に形成された第２基板（２０）と、を準備する準備工程と、
前記準備工程実施後、前記第１シリコン酸化膜と前記第２シリコン酸化膜とが向き合うようにして、前記第１基板及び前記第２基板を貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記貼り合わせ工程実施後、前記第１基板及び前記第２基板を加熱して接合する加熱工程と、を備える基板接合方法であって、
前記準備工程において、前記第２シリコン酸化膜の膜厚が２．５ｎｍ以下の前記第２基板を準備し、
前記加熱工程において、２００度以上８００度以下の温度で前記第１基板及び前記第２基板を加熱することを特徴とする基板接合方法。
【請求項２】
前記準備工程において、前記第２シリコン酸化膜の膜厚が２．０ｎｍ以下の前記第２基板を準備することを特徴とする請求項１に記載の基板接合方法。
【請求項３】
前記準備工程実施後、前記第１シリコン酸化膜及び前記第２シリコン酸化膜に水酸基を付与する活性化工程をさらに備え、
前記活性化工程実施後、前記加熱工程を実施することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板接合方法。
【請求項４】
前記準備工程において、水溶液に前記第２基板を浸すことにより、前記第２基板に前記第２シリコン酸化膜を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項５】
前記準備工程において、前記第２基板を加熱することにより、前記第２基板に前記第２シリコン酸化膜を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１シリコン酸化膜が表面に形成された第１基板、及び、第２シリコン酸化膜が表面に形成された第２基板を互いに接合する基板接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載のように、２つのシリコンウェーハ同士を貼り合わせてなるＳＯＩウェーハの製造方法が知られている。先ず、シリコンウェーハの両方に酸化膜を形成する。そして、酸化膜を介してシリコンウェーハ同士を貼り合わせる。シリコンウェーハ同士を貼り合わせた後、加熱する。加熱温度は、貼り合わせ強度を確保するために、１２００℃以上とされている。以上により、ＳＯＩウェーハを製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６３１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記方法では、加熱により、シリコンウェーハ同士の貼り合わせ界面に水が発生する虞がある。界面に水が発生すると、貼り合わせ強度が低下する虞がある。これに対し、貼り合わせ強度の低下を抑制するため、一方のシリコンウェーハにおける酸化膜の膜厚を５０ｎｍ以上とすることが知られている。酸化膜の膜厚を厚くすることで、加熱により発生した水が酸化膜に吸収され、貼り合わせ強度の低下を抑制することができる。
【０００５】
しかしながら、この方法においても、接合強度を確保するため、高温でシリコンウェーハを加熱する必要がある。シリコンウェーハにアルミニウム等からなる配線、不純物拡散層が形成されているため、シリコンウェーハの加熱可能な最高温度は、配線の耐熱温度、及び、不純物拡散層が拡散する温度により決定される。これによれば、一般的に、シリコンウェーハの加熱可能な温度は、８００度以下とされている。よって、上記した高温で加熱する方法では、ＳＯＩウェーハを製造することができなかった。
【０００６】
これに対し、シリコンウェーハの一方に酸化膜を形成し、他方に酸化膜を形成しない方法を用いて、ＳＯＩウェーハを製造することが考えられる。詳しくは、Ｓｉ−ＳｉＯ２接合によりシリコンウェーハ同士を接合し、ＳＯＩウェーハを製造する。この接合方法では、加熱温度を低温としつつ、接合強度を確保することができる。しかしながら、この接合方法では、シリコンウェーハ同士を貼り合わせる際、両方のシリコンウェーハ表面に酸化膜を形成することができない。
【０００７】
ところで、シリコンウェーハ表面に対し、酸化膜を形成することで、アウトディフュージョンを抑制し、且つ、界面準位を低減できることが知られている。これに対し、上記構成では、両方のシリコンウェーハ表面に酸化膜を形成することができないため、アウトディフュージョンが発生する虞があり、且つ、界面準位が大きくなる虞がある。これによれば、ＳＯＩウェーハにおいて、リーク電流が発生する虞がある。また、両方のシリコンウェーハ表面に酸化膜を形成することができない上記構成では、ＳＯＩウェーハにおける設計の自由度が低下する虞がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、シリコン酸化膜同士が向き合うように接合する方法において、高温で加熱することなく接合強度の低下を抑制可能な基板接合方法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】
【０００９】
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として下記の実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１０】
開示された発明のひとつは、膜厚が５０ｎｍ以上の第１シリコン酸化膜（１２）が表面（１０ａ）に形成された第１基板（１０）と、第２シリコン酸化膜（２２）が表面（２０ａ）に形成された第２基板（２０）と、を準備する準備工程と、準備工程実施後、第１シリコン酸化膜と第２シリコン酸化膜とが向き合うようにして、第１基板及び第２基板を貼り合わせる貼り合わせ工程と、貼り合わせ工程実施後、第１基板及び第２基板を加熱して接合する加熱工程と、を備える基板接合方法であって、準備工程において、第２シリコン酸化膜の膜厚が２．５ｎｍ以下の第２基板を準備し、加熱工程において、２００度以上８００度以下の温度で第１基板及び第２基板を加熱することを特徴とする。
【００１１】
上記方法では、第１シリコン酸化膜の膜厚が５０ｎｍ以上とされている。そのため、加熱により第１基板と第２基板との界面に水が発生しても、第１シリコン酸化膜により発生した水を吸収することができるため、第１基板及び第２基板の接合強度の低下を抑制することができる。
【００１２】
また、上記方法では、第２シリコン酸化膜の膜厚が２．５ｎｍ以下とされている。これによれば、加熱工程において、接合強度を確保するために必要な加熱温度を、従来の温度よりも低温の８００度以下とすることができる。すなわち、高温で加熱することなく、接合強度の低下を抑制することができる。
【００１３】
以上により、シリコン酸化膜同士が向き合うようにして第１基板及び第２基板を接合する接合方法において、高温で加熱することなく接合強度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係るＳＯＩ基板の概略構成を示す断面図である。
【図２】準備工程を説明するための断面図である。
【図３】ＳｉＯ２の構造を示す図である。
【図４】サブオキサイドの構造を示す図である。
【図５】活性化工程を説明するための断面図である。
【図６】活性化工程を説明するための拡大断面図である。
【図７】貼り合わせ工程を説明するための断面図である。
【図８】貼り合わせ工程を説明するための拡大断面図である。
【図９】加熱工程を説明するための断面図である。
【図１０】加熱工程を説明するための拡大断面図である。
【図１１】第２シリコン酸化膜の膜厚に対する第１基板及び第２基板の接合強度を示す図である。
【図１２】第１変形例を示す圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図１３】準備工程を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。第１基板の厚さ方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する特定の方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向と示す。Ｘ方向及びＹ方向により規定される平面に沿う形状を平面形状と示す
（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、ＳＯＩ基板１００の概略構成について説明する。
【００１６】
ＳＯＩ基板１００は、第１基板１０及び第２基板２０を互いに接合して形成されている。ＳＯＩ基板１００の製造方法、すなわち第１基板１０及び第２基板２０の接合方法については、下記で詳細に説明する。ＳＯＩ基板１００には、図示しない配線、及び、図示しない不純物拡散層が形成されている。配線は、アルミニウム等の金属材料を用いて形成されている。不純物拡散層は、例えばイオン注入により形成される。不純物拡散層は、ＭＯＳトランジスタを構成している。
【００１７】
次に、図２〜図１０に基づき、第１基板１０及び第２基板２０の接合方法について説明する。
【００１８】
先ず、図２に示すように、第１基板１０及び第２基板２０を準備する準備工程を実施する。本実施形態では、第１基板１０として、シリコン基板を用いる。第１基板１０は、Ｚ方向と直交する表面１０ａと、表面１０ａと反対の裏面１０ｂと、Ｚ方向と平行な側面１０ｃと、を有している。
【００１９】
表面１０ａには、第１シリコン酸化膜１２が形成されている。さらに、裏面１０ｂ及び側面１０ｃにおいても、第１シリコン酸化膜１２が形成されている。以下、表面１０ａに形成された第１シリコン酸化膜１２の膜厚を膜厚Ｔｈ１と示す。膜厚Ｔｈ１は、５０ｎｍ以上とされている。本実施形態では、膜厚Ｔｈ１が１．０μｍとされている。なお、第１基板１０には、図示しない配線及び不純物拡散層が形成されている。
【００２０】
本実施形態では、第２基板２０として、シリコン基板を用いる。第２基板２０は、厚さ方向と直交する表面２０ａと、表面２０ａと反対の裏面２０ｂと、厚さ方向と平行な側面２０ｃと、を有している。
【００２１】
表面２０ａには、第２シリコン酸化膜２２が形成されている。さらに、裏面２０ｂ及び側面１０ｃにおいても、第２シリコン酸化膜２２が形成されている。以下、表面２０ａに形成された第２シリコン酸化膜２２の膜厚を膜厚Ｔｈ２と示す。膜厚Ｔｈ２は、２．５ｎｍ以下とされている。言い換えると、０ｎｍ＜膜厚Ｔｈ２≦２．５ｎｍを満たすように、第２シリコン酸化膜２２が形成されている。また、第２基板２０には、第１基板１０と同様に、図示しない配線及び不純物拡散層が形成されている。なお、第２基板２０の平面形状は、第１基板１０の平面形状とほぼ同じ形状とされている。以下、第１シリコン酸化膜１２及び第２シリコン酸化膜２２を、シリコン酸化膜１２，２２と称する。
【００２２】
準備工程では、第２基板２０を水溶液に浸すことで、第２シリコン酸化膜２２を形成することができる。この方法では、水溶液として、ＲＣＡ洗浄に用いる水溶液、硫酸加水、及び、オゾン水を採用する。なお、この方法では、第２シリコン酸化膜２２を形成するために第２基板２０を加熱しない。第１シリコン酸化膜１２の形成方法は、第２シリコン酸化膜２２の形成方法と異なっていても、同じであってもよい。
【００２３】
また、第２シリコン酸化膜２２を形成する方法として、第２基板２０を加熱してもよい。すなわち、熱酸化により第２シリコン酸化膜２２を形成してもよい。言い換えると、第２シリコン酸化膜２２は熱酸化膜であってもよい。この方法では、先ず、第２基板２０を洗浄する。洗浄の方法としては、硫酸加水やフッ酸を用いて洗浄する方法や、ＲＣＡ洗浄を採用することができる。洗浄により、汚染物等を除去することができる。そして、洗浄した第２基板２０を加熱することで、第２基板２０に第２シリコン酸化膜２２を形成する。
【００２４】
加熱する方法では、例えば炉やＲＴＰ装置を用いる。本実施形態では、炉を用いて第１基板１０及び第２基板２０を加熱し、シリコン酸化膜１２，２２を形成する。本実施形態では、炉で加熱する条件として、加熱温度が６００度、加熱時間１時間を採用する。
【００２５】
また、デポやプラズマにより第２シリコン酸化膜２２を形成してもよい。プラズマを用いる方法では、例えば、ＴＥＯＳを用いてＣＶＤ法を行ったり、Ｏ２アッシングを行うことで第２シリコン酸化膜２２を形成する。ＴＥＯＳは、テトラエキシシランである。ＴＥＯＳを用いて形成した第２シリコン酸化膜２２は、ＴＥＯＳ膜と称することもできる。ＣＶＤは、Chemical Vapor Depositionの略称である。デポする方法としては、ＳＯＧを第２基板２０に塗布することで第２シリコン酸化膜２２を形成する。ＳＯＧは、Spin On Glassの略称である。
【００２６】
シリコン酸化膜１２，２２は、シリコン酸化物として、ＳｉＯ２とサブオキサイドとを有している。シリコン原子は、４つの結合手を有している。図３に示すように、ＳｉＯ２を構成するシリコン原子は、各結合手に酸素原子が結びついており、４つの酸素原子と結合している。ＳｉＯ２を構成するシリコン原子は、Ｓｉ４＋とも称することができる。
【００２７】
図４に示すように、サブオキサイドとは、ＳｉＯ２と化学的に構造の異なるシリコン酸化物である。シリコン酸化膜１２，２２は、化学的に構造の異なる３種類のサブオキサイドを有している。サブオキサイドを構成するシリコン原子としては、Ｓｉ３＋、Ｓｉ２＋、及びＳｉ＋が存在する。
【００２８】
Ｓｉ３＋は、３つの各結合手に酸素原子が結びついており、１つの結合手にシリコン原子が結びついている。Ｓｉ２＋は、２つの各結合手に酸素原子が結びついており、他の２つの各結合手にシリコン原子が結びついている。Ｓｉ＋は、１つの結合手に酸素原子が結びついており、３つの各結合手にシリコン原子が結びついている。
【００２９】
シリコン酸化膜１２，２２は、水酸基を含んでいる。シリコン酸化膜１２，２２中において、サブオキサイドの数が多いほど、水酸基が多くなることが知られている。また、シリコン酸化膜１２，２２の膜厚が薄いほど、ＳｉＯ２の数に対するサブオキサイドの数の割合が多くなることが知られている。すなわち、シリコン酸化膜１２，２２では、膜厚が薄いほど、水酸基の密度が高い。
【００３０】
準備工程実施後、図５及び図６に示すように、シリコン酸化膜１２，２２に水酸基を付与する活性化工程を実施する。本実施形態では、チャンバ２００、電極２１０、及び高周波電源２２０を用いて活性化工程を実施する。チャンバ２００は、排気口２０２と吸気口２０４とを有している。電極２１０は、アノード２１２とカソード２１４とを有している。アノード２１２及びカソード２１４は、チャンバ２００内において、互いに所定の距離を有して対向配置されている。アノード２１２及びカソード２１４は、高周波電源２２０と接続されている。
【００３１】
活性化工程では、先ず、第１基板１０と第２基板２０とをカソード２１４に配置する。詳しくは、表面１０ａ及び表面２０ａがアノード２１２と対向するように、第１基板１０と第２基板２０とを配置する。
【００３２】
本実施形態では、プラズマにより、第１基板１０及び第２基板２０を活性化する。プラズマによる活性化の方法としては、チャンバ２００内を大気圧にしてプラズマを発生させる方法と、真空にしてプラズマを発生させる方法を採用することができる。チャンバ２００内を大気圧にする方法では、シリコン酸化膜１２，２２に対して、より効果的に水酸基を付与することができる。そのため、本実施形態では、チャンバ２００内を大気圧にする方法を採用する。
【００３３】
本実施形態では、チャンバ２００に対して、排気口２０２により排気しつつ、プラズマを発生させるためのガスを吸気口２０４により導入する。このガスとしては、例えばＯ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｈ２Ｏ、空気における少なくとも１種類のガスを採用することができる。すなわち、単体のガス、及び、混合ガスの両方を採用することができる。本実施形態では、Ｏ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏの混合ガスを採用する。この混合ガスを用いることにより、シリコン酸化膜１２，２２に対して、より効果的に水酸基を付与することができる。図５の白矢印は、ガスを排気する方向、及び、吸気する方向を示している。
【００３４】
次に、高周波電源２２０により電極２１０間に電力を印加する。これにより、プラズマが発生する。表面１０ａに形成された第１シリコン酸化膜１２、及び、表面２０ａに形成された第２シリコン酸化膜２２が、プラズマに晒される。
【００３５】
図６に示すように、第１シリコン酸化膜１２には、プラズマにより、水酸基が付与される。第２シリコン酸化膜２２においても、第１シリコン酸化膜１２と同様に、水酸基が付与される。表面１０ａ及び表面２０ａに位置するシリコン原子が、水酸基と結合する。水酸基は、ＯＨ基、又は、ヒドロキシル基とも称することができる。
【００３６】
活性化工程実施後、図７及び図８に示すように、第１基板１０及び第２基板２０を互いに貼り合わせる貼り合わせ工程を実施する。図７に示すように、表面１０ａと表面２０ａとが向き合うようにして、第１基板１０及び第２基板２０を貼り合わせる。貼り合わせ工程は、室温で実施する。この貼り合わせにより、第１シリコン酸化膜１２と第２シリコン酸化膜２２とが互いに接触し、結合する。図８に示すように、シリコン酸化膜１２，２２同士が、水素結合する。詳しくは、第１シリコン酸化膜１２の水酸基と、第２シリコン酸化膜２２の水酸基と、が水素結合する。図８では、水素結合を破線で示している。
【００３７】
貼り合わせ工程実施後、図９及び図１０に示すように、第１基板１０及び第２基板２０を加熱して接合する加熱工程を実施する。本実施形態では、チャンバ３００及びヒータ３１０を用いて加熱工程を実施する。チャンバ３００は、排気口３０２を有している。ヒータ３１０は、チャンバ３００内に配置されている。
【００３８】
加熱工程では、先ず、図９に示すように、第１基板１０及び第２基板２０をチャンバ３００内に配置する。そして、チャンバ３００内のガスを排気口３０２により排気しつつ、ヒータ３１０により加熱する。図９の白矢印は、排気する方向を示している。加熱により、シリコン酸化膜１２，２２同士の水素結合から水が抜ける。これにより、図１０に示すように、シリコン酸化膜１２，２２同士の結合が、水素結合から共有結合に変わる。詳しくは、第１シリコン酸化膜１２のシリコン原子及び第２シリコン酸化膜２２のシリコン原子が、酸素原子を介して互いに結合する。
【００３９】
加熱工程において、加熱温度を２００度以上８００度以下とする。加熱温度を２００度以上とすることで、シリコン酸化膜１２，２２同士の結合を、水素結合から共有結合に変えることができる。
【００４０】
最高加熱温度である８００度は、第１基板１０及び第２基板２０に形成された配線の耐熱温度よりも低い。さらに、加熱温度を８００度以下とすることで、第１基板１０及び第２基板２０に形成された不純物拡散層が拡散することを抑制することができる。本実施形態では、加熱温度を７５０度とする。また、加熱温度を３００度としてもよい。
【００４１】
以上により、第１基板１０及び第２基板２０を接合することができる。ＳＯＩ基板１００を製造するために、加熱工程実施後、第１基板１０及び第２基板２０の一部を除去する除去工程を実施する。接合した第１基板１０及び第２基板２０において、裏面１０ｂ、裏面２０ｂ、側面１０ｃ、及び側面２０ｃを研磨、エッチングする。これにより、裏面１０ｂ、裏面２０ｂ、側面１０ｃ、及び側面２０ｃに形成されたシリコン酸化膜１２，２２が除去される。以上により、図１に示すＳＯＩ基板１００を製造することができる。
【００４２】
次に、図１１に基づき、第１基板１０及び第２基板２０の接合強度について説明する。
【００４３】
図１１は、上記方法で製造したＳＯＩ基板１００について、第１基板１０及び第２基板２０の接合強度を示す図である。なお、図１１に示す接合強度の値は、熱酸化によりシリコン酸化膜１２，２２を形成した第１基板１０及び第２基板２０の接合強度を示している。
【００４４】
以下、第１基板１０及び第２基板２０の接合強度を単に接合強度と示す。接合強度は、膜厚Ｔｈ２の異なる複数のＳＯＩ基板１００について測定した。なお、比較のために、膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍより厚いＳＯＩ基板１００、及び、膜厚Ｔｈ２がほぼ０ｎｍのＳＯＩ基板１００についても、上記方法で製造し、接合強度を測定した。接合強度を測定した全てのＳＯＩ基板１００において、膜厚Ｔｈ１を１．０μｍ、加熱工程における加熱温度を７５０度とした。
【００４５】
図１１では、膜厚Ｔｈ２をほぼ０ｎｍとしたときの接合強度を１．０とした場合における接合強度の値を示している。言い換えると、図１１に示す接合強度の値は、膜厚Ｔｈ２を所定の厚さとした場合の接合強度を、膜厚Ｔｈ２をほぼ０ｎｍとした場合の接合強度で除算した値である。また、図１１において、膜厚Ｔｈ２が特定の厚さでは、接合強度が複数の値を示している。これは、膜厚Ｔｈ２がほぼ同じであるＳＯＩ基板１００を製造し、製造した各ＳＯＩ基板１００について接合強度を測定した値を示している。
【００４６】
図１１に示すように、加熱工程の加熱温度を一定とすると、膜厚Ｔｈ２が薄いほど、接合強度が高い。これは、膜厚Ｔｈ２が薄いほど第２シリコン酸化膜２２における水酸基の密度が高く、貼り合わせ工程においてシリコン酸化膜１２，２２同士の結合における水素結合の数が多いためである。水素結合の数が多いほど、加熱工程において共有結合の数が多くなるため、接合強度が高い。
【００４７】
２．５ｎｍの膜厚Ｔｈ２を境界として、接合強度が大きく変化している。言い換えると、膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍより厚いと接合強度が低く、膜厚が２．５ｎｍ以下では接合強度が高い。以下、接合強度が大きく変化する膜厚Ｔｈ２を、境界膜厚と示す。膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍより厚いと、接合強度が０．２より小さくなっている。
【００４８】
また、膜厚Ｔｈ２が２．０ｎｍ以下の場合、接合強度は０．８以上とされている。１．５ｎｍ以上２．０ｎｍ以下の範囲では、８個のＳＯＩ基板１００について測定し、接合強度が全て０．８以上とされている。これによれば、膜厚Ｔｈ２．０ｎｍ以下とすることにより、０．８以上の接合強度を確保し易い。
【００４９】
上記したように、膜厚Ｔｈ２が薄いほど、接合強度を高くすることができる。また、加熱工程の加熱温度が高いほど、接合強度を高くすることができる。これは、加熱温度が高いほど、水素結合から共有結合に変わり易いためである。以上により、膜厚Ｔｈ２を所定の厚さとして加熱工程の加熱温度を変化させた場合、加熱温度が低いほど境界膜厚が薄くなる。
【００５０】
次に、上記した基板接合方法の効果について説明する。
【００５１】
本実施形態では、膜厚Ｔｈ１が５０ｎｍ以上とされている。そのため、加熱により第１基板１０と第２基板２０との界面に水が発生しても、第１シリコン酸化膜１２により発生した水を吸収することができるため、接合強度の低下を抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍ以下とされている。これによれば、加熱工程において、接合強度を確保するために必要な加熱温度を、従来の温度よりも低温の８００度以下とすることができる。すなわち、高温で加熱することなく、接合強度の低下を抑制することができる。
【００５３】
以上により、シリコン酸化膜１２，２２同士が向き合うようにして第１基板１０及び第２基板２０を接合する接合方法において、高温で加熱することなく接合強度の低下を抑制することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、シリコン酸化膜１２，２２に水酸基を付与する活性化工程を実施する。活性化工程実施により、より多くの水酸基をシリコン酸化膜１２，２２に付与することができる。これによれば、貼り合わせ工程において水素結合の数を増やすことができ、ひいては加熱工程において共有結合の数を増やすことができる。したがって、接合強度をより高くすることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、熱酸化によりシリコン酸化膜１２，２２を形成している。これによれば、他の方法に較べて、緻密なシリコン酸化膜１２，２２を形成することができる。したがって、アウトデフュージョンを抑制することができる。
【００５６】
これに対し、第２基板２０を水溶液に浸すことで第２シリコン酸化膜２２を形成する方法では、熱酸化による形成方法に較べて、加熱する必要がなく、工程を簡略化することができる。また、熱酸化による形成方法に較べて、膜厚Ｔｈ２を薄くし易い。言い換えると、膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍ以下とされた第２基板２０を作成し易い。さらに、熱酸化による形成方法に較べて、第２シリコン酸化膜２２における水酸基の密度を高くすることができ、接合強度をより高くすることができる。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５８】
上記実施形態では、第１基板１０と第２基板２０とを接合し、ＳＯＩ基板１００を製造する例を示したが、これに限定されるものではない。図１２の第１変形例に示すように、第１基板１０と第２基板２０とを接合し、圧力センサ４００を製造してもよい。圧力センサ４００は、測定媒体の圧力を検出するものである。
【００５９】
第１変形例では、図１３に示すように、準備工程において凹部１４が形成された第１基板１０を準備する。凹部１４は、表面１０ａから所定の深さを有して凹んでいる。貼り合わせ工程以降の工程は、第１実施形態と同様である。
【００６０】
圧力センサ４００は、圧力基準室４１０と、ダイアフラム４２０と、図示しない圧力検出素子と、を有している。圧力基準室４１０は、凹部１４及び表面２０ａにより囲まれる空間である。圧力基準室４１０は、気密封止され、内部の圧力がほぼ一定とされている。ダイアフラム４２０は、第１基板１０における凹部１４により厚さが薄くされた部分である。ダイアフラム４２０は、測定媒体の圧力に応じて、第１基板１０の厚さ方向に変形する。圧力検出素子は、ダイアフラム４２０に形成され、ダイアフラム４２０の変形に応じて検出信号を出力する。なお、第１基板１０と第２基板２０とを接合し、圧力センサ４００以外の半導体センサを製造する例を採用することができる。
【００６１】
上記実施形態では、準備工程において、膜厚Ｔｈ２が２．５ｎｍ以下の第２基板２０を準備する例を示したが、これに限定するものではない。準備工程において、膜厚Ｔｈ２が２．０ｎｍ以下の第２基板２０を準備する例を採用することもできる。これによれば、加熱工程における加熱温度を所定の温度とすると、接合強度をより高くすることができる。さらに、所定の接合強度で接合するために必要な加熱温度を、より低温にすることができる。加熱温度を低温とすることにより、第１基板１０及び第２基板２０に形成される配線と不純物拡散層とにおける設計の自由度を向上することができる。
【００６２】
上記実施形態では、活性化工程においてプラズマを発生させる例を示したが、これに限定するものではない。活性化工程として、第１基板１０及び第２基板２０に対して、イオンビームを照射する例を採用することもできる。また、活性化工程として、酸性溶液中に第１基板１０及び第２基板２０を浸す例を採用することもできる。さらに、上記実施形態では、活性化工程を実施する例を示したが、これに限定するものではない。活性化工程を実施しない例を採用することもできる。
【００６３】
上記実施形態では、第１基板１０及び第２基板２０が、シリコン基板とされた例を示したが、これに限定するものではない。第１基板１０及び第２基板２０が、ゲルマニウム基板、サファイアガラス、ＧａＡｓ等のIII−Ｖ属半導体とされた例を採用することもできる。また、シリコン酸化膜１２，２２をゲルマニウムの酸化膜に置き換えた場合であっても、接合強度を確保しつつ、加熱工程における加熱温度を低温とすることができる。
【００６４】
また、第１基板１０にシリコン窒化膜が形成され、このシリコン窒化膜上に第１シリコン酸化膜１２が形成された例を採用することもできる。同様に、第２基板２０にシリコン窒化膜が形成され、このシリコン窒化膜上に第２シリコン酸化膜２２が形成された例を採用することもできる。
【００６５】
上記実施形態では、準備工程において、表面１０ａ、裏面１０ｂ、及び側面１０ｃに第１シリコン酸化膜１２が形成された例を示したが、これに限定するものではない。第１シリコン酸化膜１２が、少なくとも表面１０ａに形成されている構成であれば採用することができる。同様に、第２シリコン酸化膜２２が、少なくとも表面２０ａに形成されている構成であれば採用することができる。
【００６６】
上記実施形態では、図１１において、熱酸化によりシリコン酸化膜１２，２２を形成した第１基板１０及び第２基板２０の接合強度の測定結果を示した。しかしながら、上記したように、シリコン酸化膜１２，２２の形成方法は、熱酸化に限定されるものではない。
【００６７】
熱酸化以外の形成方法では、熱酸化による形成方法に較べて、シリコン酸化膜１２，２２における水酸基の密度を高くすることができる。そのため、熱酸化による形成方法に較べて、接合強度を高くすることができる。よって、熱酸化以外の形成方法では、熱酸化による形成方法と同様に、膜厚Ｔｈ２を２．５ｎｍ以下にすることで接合強度が低下するのを抑制することができる。言い換えると、シリコン酸化膜１２，２２の形成方法にかかわらず膜厚Ｔｈ２を２．５ｎｍ以下にすることで、高温で加熱することなく接合強度が低下するのを抑制することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０…第１基板、１０ａ…表面、１０ｂ…裏面、１０ｃ…側面、１２…第１シリコン酸化膜、１４…凹部、２０…第２基板、２０ａ…表面、２０ｂ…裏面、２０ｃ…側面、２２…第２シリコン酸化膜、１００…ＳＯＩ基板、２００…チャンバ、２０２…排気口、２０４…吸気口、２１０…電極、２１２…アノード、２１４…カソード、２２０…高周波電源、３００…チャンバ、３０２…排気口、３１０…ヒータ、４００…圧力センサ、４１０…圧力基準室、４２０…ダイアフラム
【図１】
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【図２】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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