JPH10106907A - 固相接合方法 - Google Patents

固相接合方法

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JPH10106907A
JPH10106907A JP26075396A JP26075396A JPH10106907A JP H10106907 A JPH10106907 A JP H10106907A JP 26075396 A JP26075396 A JP 26075396A JP 26075396 A JP26075396 A JP 26075396A JP H10106907 A JPH10106907 A JP H10106907A
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JP
Japan
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pressing
substrate
bonding
joining
platen
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JP26075396A
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English (en)
Inventor
Masatake Akaike
正剛 赤池
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合面の未接合部を残さず接合面全面で接合
が可能な、独立した各々の基板押圧シューズの押圧面の
面積を小さくし、接合基板面の全面にわたって隙間なく
配置した基板押圧シューズが全体として凸状になるよう
にし、平面状のプラテンで圧縮応力を印加することによ
り、接合基板間の接触が凸部で始まり、次第に周辺部へ
と広がり、全面で気泡の無い接合ができる固相接合方法
の提供。 【解決手段】 相対向した2つの平板状プラテンの、少
なくとも一方のプラテンに複数の孔を設け、プラテン上
に相対向して一対の接合用基板を載置し、孔に予め挿入
した押圧用シューズにより接合用基板を押圧し、押圧用
シューズと平板状プラテンとの間で接合するための押圧
力を印加する固相接合方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は固相接合方法、とり
わけ接合面に未接合部や空孔を生じない接合方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、固相接合法は通常、特開昭56−
53886号公報に記載されているように減圧下で接合
面を凸状にして接合面同士を互いに突き合わせることに
よって接合面間隔を原子間距離にまで到らしめるように
して行われていた。
【0003】あるいは、特開昭63−19807号公報
に記載されているように2枚の基板を真空吸引によって
凸形に反らせて、その凸部同士を接触させ、真空を解除
することにより基板同士を密着させて行われていた。
【0004】あるいは、文献(J. Appl. Phys. 60 (8),
15 October 1986. p.2987)に見られるように、それぞれ
の接合表面を親水化処理し、その後両接合面を重ね合わ
せ、1000〜1200℃の温度下で熱処理することに
より行われていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には、下記のような解決すべき不都合な問題が認め
られる。すなわち、(1)接合表面における吸着を防止
するため、減圧中で接合を行う必要があるのでアライメ
ント操作が簡便でないこと、(2)鏡面でかつ平滑な基
板においても、その表面では工学的に多数のうねりが存
在し、かつ原子レベルから見た場合、種々の曲率からな
る多数の凹凸が存在するため、基板に人為的に付加した
接触時点での曲率半径が、該基板固有の曲率半径よりも
大きい場合、局所的な未接合部分を生じ易くなる、なわ
ち、気泡発生を引き起こし易くなること、(3)接合面
同士を重ね合わせた後の高温での熱処理は、形成済みの
素子および配線に悪影響を及ぼす、すなわち、形成済み
の素子の破壊あるいは配線の断線を引き起こし易いこ
と、等である。
【0006】本発明は、上記の諸問題を解決し、接合面
の未接合部を残さずに接合面全面で接合することを可能
にする固相接合方法の提供をその目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下に示
す本発明によって達成される。すなわち本発明は、固相
接合方法において、相対向した2つの平板状プラテンの
うち、少なくとも一方のプラテンに複数の孔を設け、該
プラテン上に相対向して一対の接合用基板を載置し、前
記孔に予め挿入した押圧用シューズにより接合用基板を
押圧し、前記押圧用シューズと平板状プラテンとの間で
接合するための押圧力を印加することを特徴とする固相
接合方法を開示するものである。
【0008】また本発明は、固相接合方法において、相
対向した2つの平板状プラテンのうち、少なくとも一方
のプラテンに複数の孔を設け、該プラテン上に相対向し
て一対の接合用基板を載置し、前記孔に予め挿入してあ
る押圧用シューズにより接合用基板を押圧し、一方の基
板を凸状にし、この状態で他方の平板状プラテンを外力
によって移動し、他方の平板状プラテン上に載置してあ
る他方の基板を一方の基板の凸部で先ず接触させ、さら
に接触状態を接合面全面にわたって生じさせ、該接合面
全面での接触後、さらに外力によって押圧力を印加し、
接合を可能ならしめることを特徴とする固相接合方法を
開示するものである。
【0009】本発明は、上記の欠点を回避する方法を提
供するものであり、一方の接合用基板を平板状のプラテ
ン上に載置し、他方の接合用基板を蜂の巣状に穴を明け
た押圧柱ガイドの平面部に前記一方の接合用基板に相対
向して載置し、その後プラテンを移動することによっ
て、接合用基板同士の接合面を互いに接触させ、この状
態を継続しながら押圧柱ガイドのそれぞれの穴の中に予
め挿入した複数の押圧シューズにより前記他方の接合用
基板表面を押圧する。接合面全面にわたって蜂の巣状に
配置してあり、かつ押圧柱ガイドの中に設置してあるバ
ネを押圧柱を介して押し込むことにより押圧シューズは
接合基板同士を圧縮することになる。したがって、接合
面全面にわたって均等の圧縮応力を接合基板同士に与え
ることが可能となる。そして、単位接合面当たりの押圧
シューズの個数を増していくにしたがって、接合表面に
存在する表面うねりによって生ずる未接合部を次第に減
少させることが可能になる。
【0010】さらに、予めストッパーまでバネを介して
押圧柱を外力によって押し込んだとき、接合用基板が互
いに接合表面の中心部で接触するように接合面の中心に
位置する個数の押圧シューズの長さを最も長くし、接合
面の外周部に進むにしたがって次第に押圧シューズの長
さを短くする構造を採ることによって、すなわち、接合
面全面にわたって凸状になるように押圧シューズの長さ
を予めストッパーを用いて調節することによって、一方
の接合用基板を載置してあるプラテンを移動して行った
場合、接合用基板同士の接触は先ず接合面の中心で始ま
り、さらにプラテンを移動することによって圧縮力を増
加していった場合、次第に接合面の外周部へと広がって
いく。この方法によって、接合界面の気泡発生を防ぎな
がら中心部から外周部へと接触を広げながら接合を行う
ことが可能になる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を実施例によ
り説明するが、本発明がこれらによってなんら限定され
るものではない。
【0012】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
【0013】[実施例1]図1は本発明の特徴を最もよ
く表わす図面であり、同図において1および2は接合用
基板、3は接合用基板1を載置する平板状のプラテン、
5は接合用基板2に接触しており押圧力を与えるための
基板押圧シューズ、6は基板押圧シューズ5に一様な押
圧力を与えるためのコイル状のバネ、7はバネ6に対し
圧縮による変位を与えるためのバネ押圧柱、8はプラテ
ン3を上・下方向に移動されるときにガイドとなるため
のプラテンガイド、9は接合用基板2を取り付けるため
の基板取付台座、10は押圧シューズ5およびバネ6お
よびバネ押圧柱7が上・下に移動するときにガイドとな
るための複数の孔からなる押圧柱ガイド、11は接合時
にプラテン3に押圧力を伝達しかつ自動調心の作用をす
るための押圧用鋼球、12は接合時に押圧力を与えるた
めの押圧ピストン、13は接合時、基板押圧シューズ5
に押圧力を与えるための押圧板、14はプラテンガイド
8に押圧柱ガイド10を取り付けるための取付ネジであ
る。
【0014】次に上記構成において、取付ネジ14を取
り外し、プラテン3に接合用基板1を、そして基板取付
台座9に接合用基板2をそれぞれ載置し、その後押圧柱
ガイド10をプラテンガイド8に取り付け、取付ネジ1
4を締結し、押圧柱ガイド10に設けたそれぞれの孔に
基板押圧シューズ5、バネ6およびバネ押圧柱7の順序
で挿入し、押圧板13をバネ押圧柱7の上に載置する。
そして、図3に示すように、押圧ピストン12および押
圧板13に矢印の方向に圧縮荷重を印加し、接合基板1
と接合基板2の間に圧縮応力を作用させる。
【0015】本実施例において、InPのp−n(p;
Znをドーパント、n;Snをドーパント)接合を次の
ように行った。すなわち、InP(pタイプ、nタイプ
のいずれも)基板を酸素プラズマアッシング、フッ化水
素水洗浄および流水洗浄(15秒)の順に表面処理した
ものを接合用基板として用い、本発明の接合法によって
印加応力約100Kg/cm2 を印加しながら、同時に
該接合用基板を電気炉中で200℃×2時間加熱したも
のをIRカメラ(赤外線カメラ)により調べたところ、
基板全面にわたっての接合を得た。その後、該接合基板
をディスコカッターによって3mm×3mmに切り出し
たものをラッピング研磨(1μmダイヤモンドペースト
まで)によって、全体の厚さを約60μmにまで薄片化
したものを用いて電気的なI−V特性試験を行ったとこ
ろ、電気的接合を示すダイオード特性を得た。
【0016】[実施例2]図4、図6は本発明の特徴を
最もよく表わす図面であり、同図において、1および2
は接合用基板、3は接合用基板1を載置する平板状のプ
ラテン、4は接合用基板2に押圧力を伝達するための基
板押圧柱、5は接合用基板2に接触しており押圧力を与
えるための基板押圧シューズ、6は基板押圧シューズ5
に一様な押圧力を与えるためのコイル状のバネ、7はバ
ネ6に対し圧縮による変位を与えるためのバネ押圧柱、
8はプラテン3を上・下方向に移動されるときにガイド
となるためのプラテンガイド、9は接合用基板2を取り
付けるための基板取付台座、10は押圧シューズ5、基
板押圧柱4、バネ6およびバネ押圧柱7が上・下に移動
するときにガイドとなるための複数の孔からなる押圧柱
ガイド、11は接合時にプラテン3に押圧力を伝達し、
かつ自動調心の作用をするための押圧用鋼球、12は接
合時に押圧力を与えるための押圧ピストン、13は接合
時、基板押圧シューズ5に押圧力を与えるための押圧
板、14はプラテンガイド8に押圧柱ガイド10を取り
付けるための取付ネジである。
【0017】次に上記構成において、取付ネジ14を取
り外し、プラテン3に接合用基板1を、そして基板取付
台座9に接合用基板2をそれぞれ載置し、その後押圧柱
ガイド10をプラテンガイド8に取り付け、取付ネジ1
4を締結し、押圧柱ガイド10に設けたそれぞれの孔に
基板押圧シューズ5、基板押圧柱4、バネ6およびバネ
押圧柱7の順序で挿入し、押圧板13をバネ押圧柱7の
上に載置する。その後、図4に示すように押圧板13に
矢印の方向に荷重を印加し、接合用基板2を凸状に変形
させる。この状態で図6に示すように押圧ピストン12
に矢印の方向に押圧荷重を印加する。該押圧荷重の印加
過程において、プラテン3は上方へ移動していったと
き、接合用基板1と接合用基板2の接触は先ず凸部で生
じ、次第に該接合用基板の周辺部へと広がっていき、全
面で生ずるようになる。この状態で図6に示すように矢
印の方向にさらに押圧荷重を増加していった場合、接合
用基板1および2は互いに全面にわたって接合を生ず
る。
【0018】本実施例において、Si基板同士の接合を
本発明の方法を用いて以下のように行った。すなわち、
Si基板を酸素プラズマアッシング(200℃×20
分)、フッ化水素水(2%)洗浄および流水洗浄(15
秒)の順に表面処理したものを接合用基板として用い、
本発明の接合法によって単位面積当たりの荷重120K
g/cm2 を印加しながら、同時に該接合用基板を電気
炉中で200℃×2時間加熱した。上記によって接合し
たSi基板をIRカメラ(赤外線カメラ)により調べた
ところ、基板全面にわたっての接合を得た。
【0019】その後、該接合基板をディスコカッターに
よって3mm×3mmに切り出したものを引張試験した
ところ、引張破断強度250Kg/cm2 の高い値を得
た。なお、本実施例において基板押圧シューズの形状を
円形としたが、該形状を四角あるいは六角形とした場合
においても、本発明の意図するところは何ら変わるもの
ではない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、
平板状のプラテン上に一方の接合基板を載置し、他方の
接合基板を相対向させた状態で、蜂の巣状の穴をガイド
として摺動可能な複数の基板押圧シューズにより、バネ
を介して該他方の接合基板に圧縮応力を作用することに
より接合を行うことから、以下に列記する効果が奏され
る。 (1)接合面に固有のうねりを有する接合基板の接合
を、未接合部を残さずに、接合面全面で接合することが
可能である。 (2)うねりの大小によって、単位接合面積当たりの基
板押圧シューズの個数を増すことによって、すなわち独
立した各々の基板押圧シューズの押圧面の面積を小さく
することによって未接合部を残さずに全面で接合を可能
にする。 (3)接合基板面の全面にわたって隙間なく配置した基
板押圧シューズにおいて、該基板押圧シューズの長さを
接合基板の中心で最も長く、周辺に進むにしたがって、
次第に短くなるように、すなわち該基板押圧シューズが
全体として凸状になるように予め設定し、その後平面状
のプラテンで圧縮応力を印加することによって、接合基
板間の接触を先ず凸部で始めさせ、次第に周辺部へと広
げながら、全面で気泡の無い接合を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る接合方法の特徴を
説明する断面図。
【図2】図1のA−A矢視図。
【図3】接着基板に押圧を作用し、接合を行っている状
態を示す断面図。
【図4】本発明の第2の実施例に係る接合方法の特徴を
説明する断面図。
【図5】図4のB−B矢視図。
【図6】接着基板に押圧を作用し、接合を行っている状
態を示す断面図。
【図7】図6のC−C矢視図。
【符号の説明】
1,2 接合基板 3 プラテン 4 基板押圧柱 5 基板押圧シューズ 6 バネ 7 バネ押圧柱 8 プラテンガイド 9 基板取付台座 10 押圧柱ガイド 11 押圧用鋼球 12 押圧ピストン 13 押圧板 14 取付ネジ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固相接合方法において、相対向した2つ
    の平板状プラテンのうち、少なくとも一方のプラテンに
    複数の孔を設け、該プラテン上に相対向して一対の接合
    用基板を載置し、前記孔に予め挿入した押圧用シューズ
    により接合用基板を押圧し、前記押圧用シューズと平板
    状プラテンとの間で接合するための押圧力を印加するこ
    とを特徴とする固相接合方法。
  2. 【請求項2】 固相接合方法において、相対向した2つ
    の平板状プラテンのうち、少なくとも一方のプラテンに
    複数の孔を設け、該プラテン上に相対向して一対の接合
    用基板を載置し、前記孔に予め挿入してある押圧用シュ
    ーズにより接合用基板を押圧し、一方の基板を凸状に
    し、この状態で他方の平板状プラテンを外力によって移
    動し、他方の平板状プラテン上に載置してある他方の基
    板を一方の基板の凸部で先ず接触させ、さらに接触状態
    を接合面全面にわたって生じさせ、該接合面全面での接
    触後、さらに外力によって押圧力を印加し、接合を可能
    ならしめることを特徴とする固相接合方法。
  3. 【請求項3】 前記孔の中に挿入されている押圧シュー
    ズが、外力により、孔に沿って移動することを特徴とす
    る請求項1または2記載の固相接合方法。
  4. 【請求項4】 前記複数の押圧シューズが、蜂の巣状に
    配列していることを特徴とする請求項1または2記載の
    固相接合方法。
  5. 【請求項5】 前記押圧シューズの平板状押圧面の形状
    が、円形、四角形、あるいは6角形であることを特徴と
    する請求項1または2記載の固相接合方法。
  6. 【請求項6】 前記押圧シューズに、バネを介して外力
    により押圧力を与えることを特徴とする請求項1または
    2記載の固相接合方法。
  7. 【請求項7】 前記バネが、円形状のコイルバネである
    ことを特徴とする請求項6記載の固相接合方法。
JP26075396A 1996-10-01 1996-10-01 固相接合方法 Pending JPH10106907A (ja)

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