(57)【要約】【課題】ウェハボンディング方法およびその方法によってボンディングされたウェハ構造体を提供する。【解決手段】ウェハボンディング方法は、導電性ウェハと多数の絶縁性ウェハを提供する段階Ｓ１０と、前記導電性ウェハと前記絶縁性ウェハのうち少なくとも一つを前処理する段階Ｓ２０と、前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを直接ボンディングする段階Ｓ３０とを含み、前記導電性ウェハのサイズは前記絶縁性ウェハのサイズより大きい。【選択図】図１
2009253302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ウェハと多数の絶縁性ウェハを提供するものの、前記導電性ウェハのサイズは前記絶縁性ウェハのサイズより大きく、
前記導電性ウェハと前記絶縁性ウェハのうち少なくとも一つを前処理し、
前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを直接ボンディングすることを含むウェハボンディング方法。
【請求項２】
前記前処理は、プラズマ処理または湿式処理である、請求項１に記載のウェハボンディング方法。
【請求項３】
前記プラズマ処理は、Ｏ2，ＮＨ3，ＳＦ6，Ａｒ、Ｃｌ2，ＣＨＦ3，Ｈ2Ｏのうち少なくとも一つを利用したプラズマ処理であり、前記湿式処理はＨ2ＳＯ4，ＨＮＯ3，ＨＣｌ、Ｈ2Ｏ2，Ｈ5ＩＯ6，ＳＣ−１，ＳＣ−２のうち少なくとも一つを利用した湿式処理である、請求項２に記載のウェハボンディング方法。
【請求項４】
前記前処理をしたウェハの付着面にはダングリングボンドが形成される、請求項１に記載のウェハボンディング方法。
【請求項５】
前記直接ボンディングすることは、前記導電性ウェハ上に多数の絶縁性ウェハを配置して、前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを熱処理したり物理的に圧搾したりしてボンディングする、請求項１に記載のウェハボンディング方法。
【請求項６】
前記導電性ウェハの付着面と前記絶縁性ウェハの付着面は平らである、請求項１に記載のウェハボンディング方法。
【請求項７】
前記導電性ウェハの付着面と、前記絶縁性ウェハの付着面のうち少なくとも一つには絶縁膜が形成されている、請求項１に記載のウェハボンディング方法。
【請求項８】
前記前処理する前に前記導電性ウェハの付着面と、前記絶縁性ウェハの付着面のうち少なくとも一つを研磨することをさらに含む、請求項１に記載のウェハボンディング方法。
【請求項９】
前記前処理する前に前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを洗浄することをさらに含む、請求項１に記載のウェハボンディング方法。
【請求項１０】
導電性ウェハと多数の絶縁性ウェハを提供するものの、前記導電性ウェハのサイズは前記絶縁性ウェハのサイズより大きく、
前記導電性ウェハの付着面と前記絶縁性ウェハの付着面のうち少なくとも一つにダングリングボンドを形成し、
前記導電性ウェハの付着面と前記絶縁性ウェハの付着面が対面するように、前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを直接ボンディングすることを含む、ウェハボンディング方法。
【請求項１１】
第１サイズの導電性ウェハ、および
前記導電性ウェハ上に直接ボンディングされた多数の第２サイズの絶縁性ウェハを含むものの、前記第１サイズは前記第２サイズより大きいウェハ構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ構造体およびウェハボンディング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）のような発光素子を製造するには、例えば、６インチ未満の小型ウェハを用いる。発光素子を製造するとき、用いられるウェハが、例えば、６インチ以上であると作りにくいからである。
【０００３】
小型ウェハを用いると発光素子の製品単価の低減が難しい。のみならず、製造工程はウェハのサイズに適する設備を用いなければならないため、発光素子を製造するときは６インチ以下の小型ウェハに適する設備を用いなければならない。したがって、小型ウェハに適する設備を開発すべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５３４９２０７号明細書（本文１，３，４ページ、図面３−５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ウェハボンディング方法を提供することである。
また、本発明が解決しようとするもう一つの課題は、前記ボンディング方法によってボンディングされたウェハ構造を提供することである。
本発明の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されなく、言及されていないまた他の技術的課題は、次の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を達成するための本発明のウェハボンディング方法の一実施形態は、導電性ウェハと多数の絶縁性ウェハを提供するものの、前記導電性ウェハのサイズは前記絶縁性ウェハのサイズより大きく、前記導電性ウェハと前記絶縁性ウェハのうち少なくとも一つを前処理（ｐｒｅ−ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）し、前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを直接ボンディングすることを含む。
【０００７】
前記課題を達成するための本発明のウェハボンディング方法の他の実施形態は、導電性ウェハと多数の絶縁性ウェハを提供するものの、前記導電性ウェハのサイズは前記絶縁性ウェハのサイズより大きく、前記導電性ウェハの付着面と前記絶縁性ウェハの付着面のうち少なくとも一つにダングリングボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇ  ｂｏｎｄ）を形成し、前記導電性ウェハの付着面と前記絶縁性ウェハの付着面が対面するように、前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを直接ボンディングすることを含む。
【０００８】
前記他の課題を達成するための本発明のウェハ構造体の一実施形態は、第１サイズの導電性ウェハ、および前記導電性ウェハ上に直接ボンディングされた多数の第２サイズの絶縁性ウェハを含むものの、前記第１サイズは前記第２サイズより大きい。
【０００９】
＜解決手段１＞
請求項１に対応する解決手段１は、導電性ウェハと多数の絶縁性ウェハを提供するものの、前記導電性ウェハのサイズは前記絶縁性ウェハのサイズより大きく、前記導電性ウェハと前記絶縁性ウェハのうち少なくとも一つを前処理し、前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを直接ボンディングすることを含むウェハボンディング方法である。
＜解決手段２＞
請求項２に対応する解決手段２は、前記前処理は、プラズマ処理または湿式処理である、解決手段１に記載のウェハボンディング方法である。
【００１０】
＜解決手段３＞
請求項３に対応する解決手段３は、前記プラズマ処理は、Ｏ2，ＮＨ3，ＳＦ6，Ａｒ、Ｃｌ2，ＣＨＦ3，Ｈ2Ｏのうち少なくとも一つを利用したプラズマ処理であり、前記湿式処理はＨ2ＳＯ4，ＨＮＯ3，ＨＣｌ、Ｈ2Ｏ2，Ｈ5ＩＯ6，ＳＣ−１，ＳＣ−２のうち少なくとも一つを利用した湿式処理である、解決手段２に記載のウェハボンディング方法である。
＜解決手段４＞
請求項４に対応する解決手段４は、前記前処理をしたウェハの付着面にはダングリングボンドが形成される、解決手段１に記載のウェハボンディング方法である。
【００１１】
＜解決手段５＞
前記ダングリングボンドは、親水性（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ）ダングリングボンドまたは疏水性（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ）ダングリングボンドを含む、解決手段４に記載のウェハボンディング方法である。
＜解決手段６＞
請求項５に対応する解決手段６は、前記直接ボンディングすることは、前記導電性ウェハ上に多数の絶縁性ウェハを配置して、前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを熱処理したり物理的に圧搾したりしてボンディングする、解決手段１に記載のウェハボンディング方法である。
【００１２】
＜解決手段７＞
請求項６に対応する解決手段７は、前記導電性ウェハの付着面（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）と前記絶縁性ウェハの付着面は平らである、解決手段１に記載のウェハボンディング方法である。
＜解決手段８＞
請求項７に対応する解決手段８は、前記導電性ウェハの付着面と、前記絶縁性ウェハの付着面のうち少なくとも一つには絶縁膜が形成されている、解決手段１に記載のウェハボンディング方法である。
【００１３】
＜解決手段９＞
請求項８に対応する解決手段９は、前記前処理する前に前記導電性ウェハの付着面と、前記絶縁性ウェハの付着面のうち少なくとも一つを研磨することをさらに含む、解決手段１に記載のウェハボンディング方法である。
＜解決手段１０＞
請求項９に対応する解決手段１０は、前記前処理する前に前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを洗浄することをさらに含む、解決手段１に記載のウェハボンディング方法である。
【００１４】
＜解決手段１１＞
請求項１０に対応する解決手段１１は、導電性ウェハと多数の絶縁性ウェハを提供するものの、前記導電性ウェハのサイズは前記絶縁性ウェハのサイズより大きく、前記導電性ウェハの付着面と前記絶縁性ウェハの付着面のうち少なくとも一つにダングリングボンドを形成し、前記導電性ウェハの付着面と前記絶縁性ウェハの付着面が対面するように、前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを直接ボンディングすることを含む、ウェハボンディング方法である。
＜解決手段１２＞
前記ダングリングボンドを形成する段階は、前記導電性ウェハと前記絶縁性ウェハのうち少なくとも一つをプラズマ処理または湿式処理する、解決手段１１に記載のウェハボンディング方法である。
【００１５】
＜解決手段１３＞
前記プラズマ処理は、Ｏ2，ＮＨ3，ＳＦ6，Ａｒ、Ｃｌ2，ＣＨＦ3，Ｈ2Ｏのうち少なくとも一つを利用したプラズマ処理であり、前記湿式処理はＨ2ＳＯ4，ＨＮＯ3，ＨＣｌ、Ｈ2Ｏ2，Ｈ5ＩＯ6，ＳＣ−１，ＳＣ−２のうち少なくとも一つを利用した湿式処理である、解決手段１２に記載のウェハボンディング方法である。
＜解決手段１４＞
前記直接ボンディングする段階は、前記導電性ウェハの付着面と前記絶縁性ウェハの付着面が対面するように配置して、前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを熱処理したり物理的に圧搾したりしてボンディングする、解決手段１１に記載のウェハボンディング方法である。
【００１６】
＜解決手段１５＞
前記導電性ウェハの付着面と、前記絶縁性ウェハの付着面のうち少なくとも一つには絶縁膜が形成されている、解決手段１１に記載のウェハボンディング方法である。
＜解決手段１６＞
前記ダングリングボンドを形成する前に前記導電性ウェハの付着面と、前記絶縁性ウェハの付着面のうち少なくとも一つを研磨することをさらに含む、解決手段１１に記載のウェハボンディング方法である。
【００１７】
＜解決手段１７＞
前記ダングリングボンドを形成する前に前記導電性ウェハと前記多数の絶縁性ウェハを洗浄することをさらに含む解決手段１１に記載のウェハボンディング方法である。
＜解決手段１８＞
請求項１１に対応する解決手段１８は、第１サイズの導電性ウェハ、および
前記導電性ウェハ上に直接ボンディングされた多数の第２サイズの絶縁性ウェハを含むものの、前記第１サイズは前記第２サイズより大きいウェハ構造体である。
【００１８】
＜解決手段１９＞
前記導電性ウェハと前記絶縁性ウェハは、酸素共有結合によりボンディングされている、解決手段１８に記載のウェハ構造体である。
＜解決手段２０＞
前記導電性ウェハと前記絶縁性ウェハとの間に絶縁膜が形成されてボンディングされている、解決手段１８に記載のボンディングされたウェハ構造体である。
その他実施形態の具体的な内容は詳細な説明および図に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態によるウェハボンディング方法を説明するための順序図である。
【図２】図１のウェハボンディング方法の中間段階を示す説明図である。
【図３】図１のウェハボンディング方法の中間段階を示す説明図である。
【図４】図１のウェハボンディング方法の中間段階を示す説明図である。
【図５】図１のウェハボンディング方法の中間段階を示す説明図である。
【図６】図１のウェハボンディング方法により製造されたウェハ構造を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態によるウェハボンディング方法を説明するための順序図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるウェハボンディング方法の中間段階を示す説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるウェハボンディング方法を示す説明図である
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の利点、特徴、そして、それらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現されることが可能である。本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるように、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に対して発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範囲によってのみ定義される。なお、明細書全体にかけて、同一参照符号は同一構成要素を指称する。
【００２１】
本発明で使用されるウェハボンディング方法は、直接ウェハボンディング方法（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｗａｆｅｒ  Ｂｏｎｄｉｎｇ、ＤＷＢ）に関するものであり、接着剤を用いず二以上のウェハを互いにボンディングする方法に関するものである。
図１は、本発明の第１実施形態によるウェハボンディング方法を説明するための順序図である。図２から図５は、図１のウェハボンディング方法を説明するための中間段階図面であり、図６は、図１のウェハボンディング方法により製造されたウェハ構造を説明するための図である。
【００２２】
（第１実施形態）
図１および図２を参照すると、互いにボンディングされる導電性ウェハ１００と多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）を提供する（Ｓ１０）。
具体的に、導電性ウェハ１００のサイズは各絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）のサイズより大きい。すなわち、導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）を重ねておくとき、前にある導電性ウェハ１００に隠されて後にある絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）が見えないことを意味する。
【００２３】
例えば、導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）が円形である場合には、導電性ウェハ１００の直径が絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の直径より大きい。例えば、導電性ウェハ１００の直径は６インチ（約１５０ｍｍ）以上であり、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の直径は６インチ未満でありうる。導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）が四角形である場合には、導電性ウェハ１００の対角線の長さが絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の対角線の長さより大きいこともある。
【００２４】
導電性ウェハ１００は例えば、シリコン、ストレインシリコン（ｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｓｉ）、シリコン合金、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、シリコンゲルマニウムカーバイド（ＳｉＧｅＣ）、ゲルマニウム、ゲルマニウム合金、ガリウムアセナイド（ＧａＡｓ）、インジウムアセナイド（ＩｎＡｓ）およびＩＩＩ−Ｖ半導体、ＩＩ−ＶＩ半導体のうち一つ、これらの調合物、これらの積層物から成り得るが、これに限定されるものではない。
【００２５】
絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）は、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ベリリウム（ｂｅｒｙｌｌｉｕｍ）、クオーツ（ｑｕａｒｔｚ）のうち一つ、これらの調合物、これらの積層物から成り得るが、これに限定されるものではない。
【００２６】
以下では、導電性ウェハ１００としてシリコンウェハを例にあげ、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）としてはサファイアウェハを例にあげて説明する。
特に、導電性ウェハ１００の付着面と、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面は実質的に平らで（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｆｌａｔ）、滑らかでなければならない（ｓｍｏｏｔｈ）。導電性ウェハ１００の付着面と、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面が撓んでいたり、荒くなっているとボンディングしにくいからである。
【００２７】
すなわち、総厚さの偏差（ｔｏｔａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が特定値の以下になるように調節される必要がある。例えば、８インチウェハの場合、総厚さの偏差は６?以下であり得、２インチウェハの場合、総厚さの偏差は１．５μｍ以下であり得る。
【００２８】
また、必要によっては、半導体研磨技術を用いて導電性ウェハ１００の付着面と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面のうち少なくとも一つを研磨することができる。例えば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を用いてÅ単位で表面粗度（ｓｕｒｆａｃｅ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を調節することができる。導電性ウェハ１００の付着面と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面はＡＦＭ（Ａｔｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｒｃｏｓｃｏｐｅ）で測定したとき、各々表面粗度が１ｎｍ以下であることが好ましい。導電性ウェハ１００の付着面と、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面は鏡面化されて（ｍｉｒｒｏｒ−ｐｏｌｉｓｈｅｄ）いるのが好ましい。
【００２９】
また、導電性ウェハ１００の付着面と、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面は清潔でなければならない（ｗｅｌｌ−ｃｌｅａｎｅｄ）。
したがって、必要によっては、導電性ウェハ１００と多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）を清潔に洗浄するのが好ましい。導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の表面についている様々な不純物（例えば、パーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）、ホコリ（ｄｕｓｔ）など）は汚染ソース（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ）と成り得るからである。すなわち、導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）を互いにボンディングしたとき、導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）との間のインターフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に前述した不純物があれば、ボンディングエネルギー（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ）を弱化させ得る。ボンディングエネルギーが弱ければ、導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）が簡単に分離され得る。
【００３０】
図１および図３を参照すると、導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）のうち少なくとも一つを前処理する（Ｓ２０）。
すなわち、図３に図示するように導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）全体を前処理することもでき、導電性ウェハ１００だけまたは絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）だけを前処理することもできる。
【００３１】
前処理は、例えば、プラズマ処理（ｐｌａｓｍａ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）３００でありうる。プラズマ処理３００は、低温で実施することが可能であるため、ウェハ（１００，２００＿１〜２００＿ｎ）にストレスを少なく与えることができる。
プラズマ処理３００は、例えば、Ｏ2，ＮＨ3，ＳＦ6，Ａｒ、Ｃｌ2，ＣＨＦ3，Ｈ2Ｏのうち少なくとも一つを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００３２】
このような前処理により、導電性ウェハ１００の付着面と、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面を活性化させることができる。すなわち、導電性ウェハ１００の付着面と、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面が、ボンディングするに適切な状態に変化されうる。
【００３３】
前処理をしたウェハの付着面にはダングリングボンドが生成されうる。このようなダングリングボンドは親水性ダングリングボンドであり得、疏水性（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ）ダングリングボンドでもあり得る。
例えば、導電性ウェハ１００がシリコンウェハであり、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）がサファイアウェハである場合、プラズマ処理３００結果、図３に図示するように親水性ダングリングボンドの「−ＯＨ」が導電性ウェハ１００の付着面と、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面に形成されていることもある。
【００３４】
図１、図４から図６を参照すると、導電性ウェハ１００と多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）を直接ボンディングする（Ｓ３０）。
具体的に、図４でのように、導電性ウェハ１００の付着面と、多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面が互いに対面するように配置する。このとき、導電性ウェハ１００の付着面上に形成された「−ＯＨ」と、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面上に形成された「−ＯＨ」がファンデルワールス力（Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ’  Ｆｏｒｃｅ）により自然に（ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｌｙ）つくようになる。
【００３５】
平面的に見ると、図５のように、直径が８インチである一つの導電性ウェハ１００上に、直径が２インチである９個の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿９）を配置することができる。導電性ウェハ上に置かれる絶縁性ウェハの数は、導電性ウェハと絶縁性ウェハのサイズ差異によって決定され得る。
【００３６】
続いて、自然についている導電性ウェハ１００と、多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）を熱処理（ｔｈｅｒｍａｌ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）４００する。そうすると、図６で図示するように、導電性ウェハ１００と多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）が共有結合で連結されるようになる。
【００３７】
具体的に説明すると、導電性ウェハ１００がシリコンウェハであり、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）がサファイアウェハである場合、以下のような化学式により、導電性ウェハ１００と多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）が酸素共有結合をする。
【００３８】
Ｓｉ−ＯＨ  ＋  ＨＯ−Ａｌ2Ｏ3≡  ⇒  Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ2Ｏ3  ＋  Ｈ2Ｏ
【００３９】
熱処理４００は、約２５℃（ｒｏｏｍ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）から約４００℃の間で行われ得る。高温で長間時間熱処理４００することは導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）との間のボンディングエネルギーを増加させ得る。
【００４０】
しかし、あまりにも高温で熱処理４００すると、導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）は撓んだりクラック（ｃｒａｃｋ）が生じることもある。したがって、適切な温度の範囲内で熱処理４００することが必要であり、本発明の発明者は、約２５℃から約４００℃程度が適切な温度範囲であると判断した。このような温度範囲は、その他の工程条件によっても変わり得ることは自明である。
【００４１】
また、熱処理４００の時間が長くなるほどボンディングエネルギーは増加し得るが、特定の時点（例えば、数時間）が過ぎると、ボンディングエネルギーがこれ以上増加しないこともある。特定時点が過ぎると、導電性ウェハ１００の付着面と、多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面に形成されている「−ＯＨ」がすべて消耗するからである（すなわち、「−ＯＨ」がすべて酸素共有結合で変化するからである）。どのぐらい熱処理４００をしなければならないかは必要に応じて調節されうる。
【００４２】
ここで、図６を参照して本発明の第１実施形態によるウェハボンディング方法により、製造されたウェハ構造体について説明する。
【００４３】
本発明の第１実施形態によるウェハボンディング方法により製造されたウェハ構造は導電性ウェハ１００上に直接ボンディングされた多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）を含む。導電性ウェハ１００のサイズは絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）のサイズより大きい。導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）との間には別途の接着物質が入っていない。すなわち、導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）は共有結合（例えば、酸素共有結合）により直接ボンディングされている。導電性ウェハ１００と絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）は非常に強力な結合方法のうち一つの共有結合により連結されているため、簡単に分離されない。
【００４４】
このような方式で多数の小型絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）を大型導電性ウェハ１００にボンディングして使うと、導電性ウェハ１００のサイズに合う製造設備を用いれば良いため、小型絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）のための別途の製造設備が必要ではない。のみならず、一度に多くの絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の製造工程が行われるため、スループット（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）が向上する。したがって、絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）により製造される製品の単価を低減させることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態によるウェハボンディング方法を説明するための順序図である。
図７を参照すると、本発明の第２実施形態によるウェハボンディング方法が第１実施形態と異なる点は、前処理で湿式処理（ｗｅｔ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を用いることである（Ｓ２２）。
【００４６】
湿式処理はＨ2ＳＯ4，ＨＮＯ3，ＨＣｌ、Ｈ2Ｏ2，Ｈ5ＩＯ6，ＳＣ−１（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎ−１）、ＳＣ−２（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎ−２）のうち少なくとも一つを用いることができるが、これに限定されるものではない。ＳＣ−１溶液はＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2であり得、ＳＣ−２溶液はＨＣｌ／Ｈ2Ｏ2でありうる。
【００４７】
前述したように、導電性ウェハと絶縁性ウェハ全体を湿式処理することもでき、導電性ウェハだけまたは絶縁性ウェハだけ湿式処理することもできる。このような湿式処理により、導電性ウェハの付着面と絶縁性ウェハの付着面を活性化する。
もちろん、導電性ウェハの付着面と絶縁性ウェハの付着面を活性化させるためにプラズマ処理３００と湿式処理すべてを用いられることは自明である。
【００４８】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態によるウェハボンディング方法を説明するための中間段階断面図である。
図８を参照すると、本発明の第３実施形態によるウェハボンディング方法が第１実施形態と異なる点は、導電性ウェハ１００の付着面と、多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面が互いに対面するようにし、ファンデルワールス力（Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ’  Ｆｏｒｃｅ）により自然についている導電性ウェハ１００と多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）を物理的に圧搾４１０することである。
例えば、約１Ｍｐａから約１００ＭＰａ程度の圧力で圧搾４１０することができる。
もちろん、例えば、約２５℃から約４００℃の温度条件下で圧搾４１０できることは当業者に自明である。
【００４９】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態によるウェハボンディング方法を説明するための図である。
図９を参照すると、本発明の第４実施形態によるウェハボンディング方法が第１実施形態と異なる点は、導電性ウェハ１００の付着面と多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面との間に絶縁膜１１０が形成されている点である。
【００５０】
図９では絶縁膜１１０が導電性ウェハ１００の付着面上に形成されていることを図示するが、これに限定されるものではない。すなわち、多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面上に形成されることもでき、導電性ウェハ１００の付着面と多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）の付着面すべてに形成されていることもある。
【００５１】
特に、絶縁膜１１０は酸化膜でありうる。
導電性ウェハ１００と多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）が酸素共有結合によりボンディングされる場合、間に酸化膜が介在されていれば、酸素供給がさらに円滑になるため導電性ウェハ１００と多数の絶縁性ウェハ（２００＿１〜２００＿ｎ）のボンディングをさらに固くすることができる。
【００５２】
以上添付された図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明を、その技術的思想や必須の特徴を変更しない範囲で、他の具体的な形態において実施されうることを理解することができる。したがって、上記実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。
【符号の説明】
【００５３】
１００：導電性ウェハ、２００＿１〜２００＿ｎ：絶縁性ウェハ、３００：プラズマ処理、４００：熱処理
【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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