專利名稱：復(fù)合基板及復(fù)合基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合基板及復(fù)合基板的制造方法。
背景技術(shù)：
歷來(lái)，粘接由氮化鎵等第13族氮化物構(gòu)成的基板和基底基板而成的復(fù)合基板，被用于藍(lán)色LED、白色LED、青紫色半導(dǎo)體激光器以及功率半導(dǎo)體等半導(dǎo)體設(shè)備的制造中。例如，專利文獻(xiàn)1中，作為這樣的復(fù)合基板的制造方法，記載有介由氧化膜粘接氮化鎵基板和基底基板的方法。具體地，首先準(zhǔn)備氮化鎵基板和由藍(lán)寶石、碳化硅、氧化鋁等構(gòu)成的基底基板。然后，在氮化鎵基板上注入氫離子而形成離子注入層，在基底基板的表面形成氧化膜。接著，對(duì)氮化鎵基板的背面和氧化膜的表面進(jìn)行研磨后，介由氧化膜粘接兩基板。最后， 用離子注入層剝離氮化鎵基板作成復(fù)合基板。如上所述，通過(guò)研磨氧化膜，介由該氧化膜粘接基板，可獲得充分的粘合力。另，專利文獻(xiàn)1的復(fù)合基板的制造方法中，通過(guò)形成離子注入層而剝離氮化鎵基板，將復(fù)合基板上殘留的氮化鎵基板作成所希望的厚度。其理由是由于剝離下的氮化鎵也可用于另一復(fù)合基板的制造，相比于通過(guò)研磨來(lái)達(dá)到所希望厚度的情況，可使高價(jià)的氮化鎵有用武之地。對(duì)于如上通過(guò)離子注入的基板剝離，在專利文獻(xiàn)2或非專利文獻(xiàn)1中也有記載。特別是在專利文獻(xiàn)2中，記載有采用離子注入，由離子通過(guò)引起降低的氮化鎵基板的晶體性的恢復(fù)方法。具體地，是在含氮?dú)怏w的氛圍下，能通過(guò)在700°C以上鍛燒來(lái)恢復(fù)晶體性。此外，專利文獻(xiàn)1所記載的復(fù)合基板的制造方法中，記載有介由氧化膜粘接氮化鎵基板和基底基板后，通過(guò)在非氧化性氛圍中加熱到900°C以上，使氧化膜向外擴(kuò)散以使其變薄。據(jù)此，可使由氧化膜的熱傳導(dǎo)率低，對(duì)復(fù)合基板的放熱性產(chǎn)生的壞影響降到最低限度。專利文獻(xiàn)1日本專利特開2007-227415號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利特開2010-045098號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn) 1 Transfers of 2-inch GaN films onto sapphire substrates usingSmart Cut technology ELECTRONICS LETTERS 26th, May 2005，Vol. 41、No.1
發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻(xiàn)1中記載的復(fù)合基板，即使向外擴(kuò)散，氧化膜變薄，仍然存在無(wú)法完全解決由氧化膜引起的放熱性惡化的問(wèn)題。此外，還存在著由于需要向外擴(kuò)散使氧化膜變薄，工序變得復(fù)雜的問(wèn)題。本發(fā)明鑒于上述課題而完成，其主要目的是針對(duì)于粘接由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板和由陶瓷構(gòu)成的第2基板而成的復(fù)合基板，在改善放熱性的同時(shí)簡(jiǎn)化制造時(shí)的工序。本發(fā)明人為了達(dá)到上述目的，采取了以下方法。
本發(fā)明的復(fù)合基板的制造方法，包含以下工序(a)準(zhǔn)備由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板和由陶瓷構(gòu)成的第2基板的工序，(b)在所述第1基板的背面注入氫離子或者稀有氣體離子、于該第1基板內(nèi)部形成離子注入層的工序，(c)所述第1基板的背面和所述第2基板的表面之中，至少在該第2基板的表面通過(guò)物理蒸鍍法或者化學(xué)蒸鍍法形成金屬膜的工序，(d)介由所述金屬膜接合所述第1基板的背面和所述第2基板的表面的工序，(e)從所述第1基板中的所述離子注入層剝離該第1基板表面?zhèn)鹊墓ば颉１景l(fā)明的復(fù)合基板的制造方法中，由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板的背面和由陶瓷構(gòu)成的第2基板的表面之中，至少在第2基板的表面通過(guò)物理蒸鍍法或者化學(xué)蒸鍍法形成金屬膜。然后，介由該金屬膜接合第1基板和第2基板。由于金屬膜相比于一般氧化膜，其熱傳導(dǎo)率高，因此，相比于介由氧化膜進(jìn)行接合的情況，其可以得到放熱性好的復(fù)合基板。此外，由于不使用氧化膜，故不需要向外擴(kuò)散的工序。據(jù)此，針對(duì)于粘接由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板和由陶瓷構(gòu)成的第2基板而成的復(fù)合基板，可以在改善放熱性的同時(shí)簡(jiǎn)化制造時(shí)的工序。另，工序(c)中僅在第2基板的表面形成金屬膜時(shí)，優(yōu)選工序(d)中對(duì)第1基板的背面和金屬膜的表面進(jìn)行鏡面研磨之后再進(jìn)行接合。同樣，工序(c)中同時(shí)在第1基板的背面和第2基板的表面形成金屬膜時(shí)，優(yōu)選工序(d)中對(duì)第1基板上形成的金屬膜的表面和第2基板上形成的金屬膜的表面進(jìn)行鏡面研磨之后再進(jìn)行接合。通過(guò)上述的預(yù)先對(duì)接合面的兩面均進(jìn)行鏡面研磨，可以提高接合的粘合力。在本發(fā)明的復(fù)合基板的制造方法中，上述金屬膜也可由鉬、鎢、銅、金、鉭、鉻、鐵、 鎳、鉬的任意一個(gè)以上構(gòu)成。此外，上述第1基板也可為氮化鎵。進(jìn)一步，上述第2基板也可為氮化鋁或者碳化硅。在使用氮化鎵作為第1基板，氮化鋁或者碳化硅作為第2基板時(shí)， 由于兩者的熱膨脹系數(shù)近，可防止熱處理時(shí)的復(fù)合基板的彎曲或斷裂。本發(fā)明的復(fù)合基板，具備以下構(gòu)件由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板和由陶瓷構(gòu)成的第2基板和接合上述第1基板和上述第2基板的金屬膜。本發(fā)明的復(fù)合基板由上述本發(fā)明的復(fù)合基板的制造方法獲得。由于該復(fù)合基板介由金屬膜接合第1基板和第2基板，故相比于介由氧化膜接合的復(fù)合基板，其放熱性好，制造時(shí)的工序也簡(jiǎn)單。在本發(fā)明的復(fù)合基板中，上述金屬膜可由鉬、鎢、銅、金、鉭、鉻、鐵、鎳、鉬的任意一個(gè)以上構(gòu)成。此外，上述第1基板也可為氮化鎵。進(jìn)一步，上述第2基板可為氮化鋁或者碳化硅。在使用氮化鎵作為第1基板，氮化鋁或者碳化硅作為第2基板時(shí)，由于兩者的熱膨脹系數(shù)近，可防止熱處理時(shí)的復(fù)合基板的彎曲或斷裂。


圖1是復(fù)合基板10的模式截面示意圖。圖2是復(fù)合基板10的制造工序的模式截面示意圖。圖3是變形例中工序(C)的形態(tài)模式截面示意圖。
符號(hào)說(shuō)明10復(fù)合基板；11、21第1基板；lla、21a表面；21c離子注入層lib,21b 背面；12 第 2 基板；1 表面；13、23、23a、23b 金屬膜。
具體實(shí)施例方式接下來(lái)，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是本實(shí)施方式的復(fù)合基板 10的模式截面示意圖。該復(fù)合基板10由第1基板11、第2基板12、粘合第1基板11和第 2基板12的金屬膜13構(gòu)成。第1基板11為由第13族氮化物構(gòu)成的基板，例如為由氮化鎵構(gòu)成的基板。該第1 基板11的大小無(wú)特別限制，但例如，直徑為50 100mm，厚度為0. 1 3 μ m。對(duì)于第1基板11的表面Ila的表面粗糙度，為了能在表面上制作半導(dǎo)體設(shè)備，優(yōu)選例如輪廓算術(shù)平均偏差Ra為0. 1 3nm。第2基板12為介由金屬膜13接合于第1基板11、由陶瓷構(gòu)成的基板。該第2基板12作為基底基板，具有使復(fù)合基板10易于處理或保護(hù)第1基板11的功能。陶瓷的材質(zhì)優(yōu)選楊氏模量為150GPa以上的物質(zhì)。此外，為了提高放熱性，優(yōu)選熱傳導(dǎo)率高的物質(zhì)(例如lOOW/m · K以上)。具體的材質(zhì)無(wú)特別限制，可列舉氮化鋁、碳化硅、氮化硅等。進(jìn)一步， 為了防止熱處理時(shí)的復(fù)合基板10的彎曲或斷裂，優(yōu)選熱膨脹系數(shù)與第1基板11相近的物質(zhì)。例如，當(dāng)?shù)?基板11為氮化鎵時(shí)，優(yōu)選第2基板12由氮化鋁或者碳化硅構(gòu)成。該第2 基板12的大小無(wú)特別限制，但例如，直徑為50 100mm，厚度為300 500 μ m。金屬膜13用于粘合第1基板11的背面lib和第2基板12的表面12a。作為金屬膜13的材質(zhì)，為了提高放熱性，優(yōu)選熱傳導(dǎo)率高的物質(zhì)(例如5(Μ/πι·Κ以上)。更優(yōu)選熱傳導(dǎo)率為lOOW/m · K以上的材質(zhì)。此外，在后述的復(fù)合基板10的制造工序中，優(yōu)選可以進(jìn)行鏡面研磨(例如，輪廓算術(shù)平均偏差Ra變?yōu)镮nm以下即可研磨)。進(jìn)一步，為了能經(jīng)受住后述復(fù)合基板10的制造工序或其后的半導(dǎo)體制造工序，優(yōu)選耐熱溫度在1000°C以上。 雖無(wú)特別限制，但滿足這些條件的金屬膜13的材質(zhì)可列舉鉬、鎢、銅、金、鉭、鉻、鐵、鎳、鉬。 另，當(dāng)?shù)?基板11為氮化鎵時(shí)，為了第1基板11與金屬膜13的熱膨脹系數(shù)變得相近，故特別優(yōu)選上述金屬膜13的材質(zhì)中的金和鉻之外的材質(zhì)。金屬膜13的厚度無(wú)特別限制，例如， 為0.01 2μπι。金屬膜13的厚度也可為0.1 2μπι。此外，金屬膜13也可由鉬、鎢、銅、 金、鉭、鉻、鐵、鎳、鉬的任意一個(gè)以上構(gòu)成。例如，金屬膜13為重疊多個(gè)不同材質(zhì)的層而得到的膜，各層可分別由鉬、鎢、銅、金、鉭、鉻、鐵、鎳、鉬的任意一個(gè)以上構(gòu)成。例如，金屬膜13 也可由鉻的基底層及其上形成的金層構(gòu)成。復(fù)合基板10可用于藍(lán)色LED、白色LED、青紫色半導(dǎo)體激光器及功率半導(dǎo)體等半導(dǎo)體設(shè)備。例如，照明用的LED設(shè)備可按如下作成。首先，在該復(fù)合基板10的第1基板11的表面1 Ia上，通過(guò)MOCVD (有機(jī)金屬化學(xué)沉積)法或MBE (分子束外延)法形成第13族氮化物半導(dǎo)體的外延層，同時(shí)通過(guò)蒸鍍法形成電極，作成大量LED芯片的集合體的LED晶片。接著，將該LED晶片經(jīng)由切割切成一片一片，獲得LED芯片。再將該LED芯片粘合于基板上， 通過(guò)電纜接合形成用于發(fā)光的線路之后，由樹脂封入，據(jù)此可得到照明用LED設(shè)備。接著，以下針對(duì)這樣的復(fù)合基板10的制造方法，使用圖2進(jìn)行說(shuō)明。圖2是復(fù)合基板10的制造工序的模式截面示意圖。復(fù)合基板10的制造方法包含(a)準(zhǔn)備由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板21和由陶瓷構(gòu)成的第2基板12的工序，(b)在第1基板21的背面 21b注入氫離子或者稀有氣體離子，于第1基板21內(nèi)部形成離子注入層21c的工序，(c)在第2基板12的表面1 上形成金屬膜23的工序，(d)介由金屬膜23接合第1基板21的背面21b和第2基板12的表面12a的工序，(e)從第1基板21中的離子注入層21c剝離第1基板21的表面21a側(cè)的工序。工序(a)中，準(zhǔn)備成為第1基板11的第1基板21和第2基板12 (圖2 (a))。第1 基板21可使用直徑與第1基板11相同、厚度在第1基板11以上的基板。雖無(wú)特別限定， 但第1基板21的厚度可為例如300 500 μ m。第1基板21的厚度可為300 350 μ m。工序(b)中，在第1基板21的背面21b上注入氫離子或者稀有氣體離子、于該第 1基板21內(nèi)部形成離子注入層21c (圖2 (b))。距離子注入層21c的背面21b的深度d為依據(jù)圖1的第1基板11的厚度的值，例如為0. 1 3 μ m。作為形成此種離子注入層的離子注入條件無(wú)特別限定，例如使第1基板21的溫度為150°C、注入能量為60keV、劑量(K一文量)為 IX IO"5 1 X 1018atoms/cm2 即可。工序(c)中，在第2基板12的表面12a形成成為金屬膜13的金屬膜23 (圖2 (c))。 金屬膜23可以使用上述材質(zhì)。形成的金屬膜23的厚度無(wú)特別限制，例如，為0. 01 2 μ m。 金屬膜23的厚度也可為0. 1 2 μ m。金屬膜23的形成除了例如濺射或真空鍍膜等物理蒸鍍法，還可使用等離子體CVD等化學(xué)蒸鍍法。工序(d)中，介由金屬膜23接合第1基板21的背面21b和第2基板12的表面12a (圖2(d))。此接合只要是不使用樹脂制粘合劑，直接進(jìn)行接合，可使用任何方法進(jìn)行。例如，可通過(guò)以下方法進(jìn)行于常溫下、真空中，在粘接面照射氬光束，然后使之接觸粘接面、施加負(fù)重進(jìn)行接合的方法，或在粘接面照射等離子體，于大氣中接合后進(jìn)行加熱的方法。另，在進(jìn)行此接合之前，對(duì)作為粘接面的第1基板21的背面21b和金屬膜23的表面進(jìn)行鏡面研磨。鏡面研磨優(yōu)選進(jìn)行至，例如輪廓算術(shù)平均偏差Ra在Inm以下。以上的研磨可以使用例如，含膠態(tài)硅石液或納米金剛石液來(lái)進(jìn)行。據(jù)此，工序(d)的接合可獲得充分的粘合力。此處，第2基板12中使用陶瓷時(shí)，即使對(duì)第2基板12進(jìn)行研磨，表面1 的輪廓算術(shù)平均偏差Ra也不會(huì)變得足夠小，在直接粘接第1基板21和第2基板12時(shí)，存在不能得到充分的粘合力的情況。即使在這種情況中，通過(guò)在第2基板12的表面1 形成金屬膜23、 鏡面研磨該金屬膜23，工序(d)的接合可以得到充分的粘合力。 工序(e)中，從第1基板21中的離子注入層21c (參閱圖2 (d))，剝離第1基板21 的表面21a側(cè)(圖2(e))。此剝離可以通過(guò)對(duì)離子注入層21c施加機(jī)械沖擊，或進(jìn)行加熱來(lái)拉起。作為施加機(jī)械沖擊的方法，可列舉例如，從第1基板21的側(cè)面噴出氣體或液體等流體噴射的方法，或從第1基板21的側(cè)面對(duì)離子注入層21c打入楔子的方法。通過(guò)從第1基板21中的離子注入層21c剝離第1基板21的表面21a側(cè)，第1基板21中沒有被剝離的部分成為圖1中的第1基板11，可使第1基板11的厚度達(dá)到所希望的值。通過(guò)該工序(e)可獲得圖1所示的復(fù)合基板10。另，為了能在第1基板11的表面Ila上制作半導(dǎo)體設(shè)備，可進(jìn)一步進(jìn)行鏡面研磨工序使表面Ila的表面粗糙度，例如輪廓算術(shù)平均偏差Ra變?yōu)?. 1 3nm0 根據(jù)以上所說(shuō)明的本實(shí)施方式的復(fù)合基板10的制造方法，通過(guò)工序(C)在由陶瓷構(gòu)成的第2基板12的表面1 上形成金屬膜23。接著，通過(guò)工序(d)介由該金屬膜23接合由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板21和第2基板12。由于金屬膜23相比于氧化膜，一般其熱傳導(dǎo)率高，因此，相比于介由氧化膜接合第1基板21和第2基板12的情況，其可以得到放熱性好的復(fù)合基板10。此外，由于不使用氧化膜，故不需要向外擴(kuò)散的工序，進(jìn)而簡(jiǎn)化制造時(shí)工序。另，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，還可在屬于本發(fā)明技術(shù)上的范圍內(nèi)實(shí)施各種方式。例如，本實(shí)施方式中，工序(c)中，于第2基板12的表面12a上形成金屬膜23，但也可在第1基板21的背面21b上形成金屬膜。這種情況的變形例的工序(c)的形態(tài)見圖 3。如圖所示，該工序(c)中，于第1基板21的背面21b形成金屬膜23a，第2基板12的表面 1 形成金屬膜23b。金屬膜23a、2!3b的形成可同樣按上述本實(shí)施方式的工序(c)中的金屬膜23的形成來(lái)進(jìn)行。此外，對(duì)于金屬膜23a、23b的厚度，使兩者的總計(jì)厚度與金屬膜23相同、例如為0.01 5μπι即可。兩者的總計(jì)厚度也可為0. 1 5μπι。另，通過(guò)該變形例的工序(c)形成金屬膜23a、23b時(shí)，工序(d)中的接合是粘接金屬膜23a和金屬膜23b。因此， 上述工序(d)中的接合方法之外，還可采取利用金屬之間的原子擴(kuò)散的接合方法。另，金屬膜23a和金屬膜2 可為相同的材質(zhì)，也可為不同的材質(zhì)。此外，通過(guò)該變形例的工序(c) 形成金屬膜23a、2!3b時(shí)，工序(d)中，優(yōu)選對(duì)金屬膜23a、2!3b的表面都進(jìn)行鏡面研磨后再進(jìn)行接合。據(jù)此，第1基板21同第2基板12，即使是不能得到為了經(jīng)由工序(d)的接合獲得充分粘合力的輪廓算術(shù)平均偏差Ra的材質(zhì)時(shí)，通過(guò)介由進(jìn)行過(guò)鏡面研磨的金屬膜23a、23b 接合第1基板21和第2基板12，也可獲得充分的粘合力。實(shí)施例[實(shí)施例1]通過(guò)使用圖2說(shuō)明的制造方法制成圖1的復(fù)合基板10，以此作為實(shí)施例1。首先， 作為工序(a)，準(zhǔn)備好直徑2英寸、厚度350 μ m的由氮化鎵構(gòu)成的第1基板21，以及直徑2 英寸、厚度500 μ m的由氮化鋁制的陶瓷構(gòu)成的第2基板12。接著，作為工序(b)，在第1基板21的背面21b注入氫離子。具體地，以注入能量 60keV、劑量3X 1017atomS/Cm2的注入條件注入氫離子，使得形成離子注入層21c的深度d為 0. 5 μ m0然后，作為工序(c)，在第2基板12的表面1 上形成由鉬構(gòu)成的金屬膜23。具體地，使用平行平板RF濺射裝置，以成膜開始真空度1.8X10_4Pa、氣壓(Ar)O. 3Pa、氣體流量SOsccm的條件進(jìn)行成膜2小時(shí)。據(jù)此得到的金屬膜23的膜壓為1 μ m。另，金屬膜23的表面的10 μ m見方測(cè)定范圍中的輪廓算術(shù)平均偏差Ra為15nm。工序(d)中，首先，在第1基板21的背面21b進(jìn)行研磨。具體地，使用含有粒徑 0. 5 μ m的金剛石磨粒液和金屬平板，于第1基板21的背面21b進(jìn)行5小時(shí)的粗研磨。通過(guò)AFM(Atomic Force Microscope 原子力顯微鏡)測(cè)定背面21b的表面粗糙度，經(jīng)過(guò)該粗研磨的20 μ m見方的測(cè)定范圍內(nèi)的輪廓算術(shù)平均偏差Ra從2. 7nm改善到2. Onm。接著，為了除去粗研磨后的背面21b所殘留的深度2 3 μ m的劃痕，作為精密研磨，進(jìn)行CMP研磨。 CMP研磨使用含膠態(tài)硅石液和聚氨乙酯制墊片進(jìn)行M小時(shí)。據(jù)此，完全除去背面21b的劃痕，10 μ m見方的測(cè)定范圍中的輪廓算術(shù)平均偏差Ra變?yōu)镮nm以下。接著，對(duì)金屬膜23的表面進(jìn)行鏡面研磨。具體地，使用含膠態(tài)硅石液和聚氨乙酯制墊片進(jìn)行1小時(shí)的CMP研磨。據(jù)此，金屬膜23的表面的10 μ m見方的測(cè)定范圍中的輪廓算術(shù)平均偏差Ra變?yōu)椴蛔鉲nm。然后，介由金屬膜23接合第1基板21的背面21b和第2基板12的表面12a。具體地，首先將第1基板21和第2基板12插入真空室內(nèi)，使用氬光束照射第1基板21的背面21b和第2基板12上形成的金屬膜23的表面3分鐘。最后，使照射過(guò)的兩面相互接觸， 常溫下施加1噸的負(fù)重進(jìn)行接合。工序(e)中，將工序(d)中接合的基板放入加熱爐中加熱到700°C。據(jù)此，從離子注入層21c剝離第1基板21的表面21a側(cè)。沒有被剝離的第2基板12側(cè)所殘留的第1基板11的厚度為0. 5μπι。據(jù)此，獲得圖1所示的實(shí)施例1的復(fù)合基板10。由上獲得的實(shí)施例1的復(fù)合基板10中，第1基板11和第2基板12通過(guò)由鉬構(gòu)成的金屬膜13而接合。另一方面，例如上述專利文獻(xiàn)1中記載的復(fù)合基板中，經(jīng)由二氧化硅或氧化鋁等氧化膜進(jìn)行接合。此處，鉬的熱傳導(dǎo)率為150W/m*K，二氧化硅和氧化鋁的熱傳導(dǎo)率分別為10W/m ·Κ、20 40W/m ·Κ。據(jù)此，可知使用實(shí)施例1的復(fù)合基板10制作的半導(dǎo)體設(shè)備，相比于由氧化膜接合的復(fù)合基板，其第1基板21的放熱性得到提高。[實(shí)施例2]通過(guò)含有使用圖3說(shuō)明的變形例的工序(C)的制造方法制成圖1的復(fù)合基板10， 以此作為實(shí)施例2。首先，作為工序(a)，準(zhǔn)備好直徑2英寸、厚度400μπι的由氮化鎵構(gòu)成的第1基板21，以及直徑2英寸、厚度400 μ m的由氮化鋁制的陶瓷構(gòu)成的第2基板12。接著，作為工序(b)，在第1基板21的背面21b注入氫離子。具體地，以注入能量 240keV、劑量3X 1017atomS/Cm2的注入條件注入氫離子，使得形成離子注入層21c的深度d 值為 1. 5μ 。接著，作為工序(c)，首先在第1基板21的背面21b進(jìn)行研磨。具體地，使用含有粒徑0. 5 μ m的金剛石磨粒液和金屬平板，于第1基板21的背面21b進(jìn)行5小時(shí)的粗研磨。 通過(guò)AFM測(cè)定背面21b的表面粗糙度，經(jīng)過(guò)該粗研磨的20 μ m見方的測(cè)定范圍內(nèi)的輪廓算術(shù)平均偏差Ra從2. 7nm改善到2. Onm。接著，為了除去粗研磨后的背面21b所殘留的深度 2 3 μ m的劃痕，作為精密研磨，進(jìn)行CMP研磨。CMP研磨使用含膠態(tài)硅石液和聚氨乙酯制墊片進(jìn)行M小時(shí)。據(jù)此，完全除去背面21b的劃痕，10 μ m見方測(cè)定范圍中的輪廓算術(shù)平均偏差Ra變?yōu)镮nm以下。接著對(duì)第2基板12的表面1 進(jìn)行研磨。具體地，使用含膠態(tài)硅石液和聚氨乙酯制墊片進(jìn)行5小時(shí)。據(jù)此，10微米見方的測(cè)定范圍中的輪廓算術(shù)平均偏差 Ra 變?yōu)?2. 3nm。接著，在第1基板21的背面21a、第2基板12的表面12a上形成以鉻作為基底、 在其上形成金的由金和鉻構(gòu)成的金屬膜23a、23b。具體地，使用平行平板RF濺射裝置，以成膜開始真空度1. 5X10_5Pa、氣壓(Ar)O. 5Pa、氣體(Ar)流量20sCCm、基板加熱150°C的條件進(jìn)行成膜。通過(guò)將在成膜腔內(nèi)的晶片傳輸速度設(shè)定為鉻成膜時(shí)14000pps、金成膜時(shí) 3600pps，傳輸次數(shù)設(shè)定為鉻成膜時(shí)1次、金成膜時(shí)3次，分別使金屬膜23a、2!3b成為金的膜厚為150nm、鉻的膜厚為3nm。金的基底使用鉻的理由是為了增強(qiáng)金與晶片的粘著力。另， 金屬膜23a、23b的表面的10 μ m見方的測(cè)定范圍中的輪廓算術(shù)平均偏差Ra為3nm。然后，作為工序(d)，介由金屬膜23a、2!3b接合第1基板21的背面21b和第2基板12的表面12a。具體地，首先將第1基板21和第2基板12插入真空室內(nèi)，使用氬光束照射第1基板21的背面21b上形成的金屬膜23a的表面和第2基板12的表面1 上形成的金屬膜23b的表面3分鐘。最后，使照射過(guò)的兩面相互接觸，常溫下施加2噸的負(fù)重進(jìn)行接
I=I ο工序(e)中，將工序(d)中接合的基板放入加熱爐中加熱到700°C。據(jù)此，從離子注入層21c剝離第1基板21的表面21a側(cè)。沒有被剝離的第2基板12側(cè)所殘留的第1基板11的厚度為1. 5μπι。據(jù)此，獲得圖1所示的實(shí)施例2的復(fù)合基板10。[比較例1]作為比較例1，制成不形成金屬膜23而直接接合第1基板21和第2基板12的復(fù)合基板。具體地，首先進(jìn)行與實(shí)施例1相同的工序(a)、(b)。接著不進(jìn)行實(shí)施例1的工序(c)，作為工序(d)，對(duì)第2基板12的表面1 進(jìn)行研磨。但是，發(fā)生了由研磨引起的第2基板12的晶體脫粒，沒有減小晶界段差。因此，第2基板12的表面12a的10 μ m見方的測(cè)定范圍中的輪廓算術(shù)平均偏差Ra通過(guò)研磨由13. 2nm 改善到2nm，但輪廓算術(shù)平均偏差Ra沒有進(jìn)一步地得到改善。接著，用氬光束照射第1基板21的背面21b和第2基板12的表面12a，通過(guò)使照射過(guò)的兩個(gè)面相接觸并施加負(fù)重，直接接合第1基板21和第2基板12。最后，同工序(e)，從離子注入層21c剝離第1基板21 的表面21a側(cè)。據(jù)此，獲得比較例1的復(fù)合基板。[觀察粘合狀態(tài)]對(duì)實(shí)施例1、2及比較例1的復(fù)合基板，用肉眼觀察第1基板11和第2基板12的粘合狀態(tài)。結(jié)果可確認(rèn)，在比較例1的復(fù)合基板的外周附近，第1基板11和第2基板12存在未粘合部分。而另一方面，對(duì)于實(shí)施例1、2的復(fù)合基板10，沒有確認(rèn)到存在此樣的未粘合部分。據(jù)此可確認(rèn)，實(shí)施例1的復(fù)合基板10通過(guò)在第2基板12的表面1 上形成金屬膜 23，并對(duì)其進(jìn)行鏡面研磨后再與第1基板21粘合，獲得了相比于比較例1，粘合狀態(tài)良好的基板。此外還可確認(rèn)，實(shí)施例2的復(fù)合基板10通過(guò)在第1基板21的背面21b形成金屬膜 23a,同時(shí)在第2基板12的表面1 形成金屬膜23b，對(duì)金屬膜23a、23b的表面進(jìn)行鏡面研磨后再粘合金屬膜23a、23b，獲得了相比于比較例1，粘合狀態(tài)良好的基板。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合基板的制造方法，包含以下工序(a)準(zhǔn)備由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板和由陶瓷構(gòu)成的第2基板的工序，(b)在所述第1基板的背面注入氫離子或者稀有氣體離子、于該第1基板內(nèi)部形成離子注入層的工序，(c)所述第1基板的背面和所述第2基板的表面之中，至少在該第2基板的表面通過(guò)物理蒸鍍法或者化學(xué)蒸鍍法形成金屬膜的工序，(d)介由所述金屬膜接合所述第1基板的背面和所述第2基板的表面的工序，(e)從所述第1基板中的所述離子注入層剝離該第1基板的表面?zhèn)鹊墓ば颉?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合基板的制造方法，其中所述金屬膜由鉬、鎢、銅、金、鉭、 鉻、鐵、鎳、鉬的任意一個(gè)以上構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合基板的制造方法，其中所述第1基板為氮化鎵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合基板的制造方法，其中所述第2基板為氮化鋁或者碳化娃。
5.一種復(fù)合基板，具備由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板、由陶瓷構(gòu)成的第2基板和接合所述第1基板和所述第2基板的金屬膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合基板，其中所述金屬膜由鉬、鎢、銅、金、鉭、鉻、鐵、鎳、鉬的任意一個(gè)以上構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的復(fù)合基板，其中所述第1基板為氮化鎵。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合基板，其中所述第2基板為氮化鋁或者碳化硅。
全文摘要
針對(duì)于粘接由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板和由陶瓷構(gòu)成的第2基板而成的復(fù)合基板，在改善放熱性的同時(shí)簡(jiǎn)化其制造時(shí)的制造時(shí)工序。包括(c)在陶瓷構(gòu)成的第2基板(12)的表面(12a)形成金屬膜(23)，(d)介由該金屬膜(23)接合由第13族氮化物構(gòu)成的第1基板(21)和第2基板(12)。由于一般金屬膜(23)相比于氧化膜，其熱傳導(dǎo)率高，因此，相比于介由氧化膜接合第1基板(21)和第2基板(12)的情況，其可以得到放熱性好的復(fù)合基板(10)。此外，由于不使用氧化膜，故不需要向外擴(kuò)散的工序，進(jìn)而簡(jiǎn)化工序。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102468385SQ20111037029
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者堀裕二, 多井知義 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社