專利名稱：設備及設備制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及設備及設備制造方法，尤其涉及利用光的設備及制造所述設備的設備 制造方法。
背景技術：
作為利用光的設備(所謂的光學設備)，在工業(yè)的各領域利用光傳感器等受光元 件、LED等發(fā)光元件、以及光開關等光信號傳輸用設備。其中，應用半導體微細加工技術而 制造的C⑶受光元件或CMOS圖像傳感器等固體攝像元件的應用正在擴大。另外，將這些光 設備的功能組入微小機械要件的光MEMS設備的開發(fā)、應用也在急速地進展。在這樣的光 MEMS設備中，除了微細加工技術確立的Si基板之外，還適用大量的光的透過率大的材料尤 其Si02系材料(合成石英、玻璃等)。在這樣的固體攝像元件、或光MEMS設備的制造中，通常使用在半導體晶片基板上 一并形成、密封多個設備，通過切割來分割為各個設備的晶片級工序。在該制造工序中，在形成了設備的設備晶片基板上層疊、接合密封用晶片基板，密 封設備的為晶片級封裝。近年來，提出了在晶片基板之間使用直接接合的制造方法?；?不使用粘接劑或焊錫的直接接合的接合界面上不設置其他材料層，因此，具有得到高的接 合強度和良好的界面物性的優(yōu)點。作為從以往開始在MEMS設備的制造中利用的直接接合 法的例子，可以舉出陽極接合或擴散接合。另外，近年來還提出了向平坦化、清潔化的表面 賦予羥基等，利用氫鍵和熱處理來得到牢固的接合的接合方法。但是，這些直接接合法在接合工序或接合后伴隨熱處理，因此，這在MEMS設備制 造中成為問題。在光MEMS設備的情況下，對封裝要求光的透過性，因此，期望利用與設備基 板(Si等)不同、具有光透過性的基板(3102系材料等)的密封。在這樣的各種基板的接 合工序伴隨熱處理的情況下，由于基板材料的熱膨脹率的差異，在接合界面產生熱變形，成 為損傷設備的可靠性、耐久性的要因。因此，接合工序溫度的降低成為MEMS設備制造的大 的技術問題。另外，加熱和冷卻需要時間，因此，不能縮短制造時的生產節(jié)拍時間也為制造 上的問題之一。因此，期望適用在接合工序中不伴隨加熱的常溫接合工序的適用，但常溫接合尤 其對表面不賦予活性基團而利用被接合面的懸空鍵等來接合的常溫接合中，接合性大大取 決于被接合材料的材料物性。尤其知道Si02系材料在常溫接合中為難以接合的材料。常溫接合作為金屬的接合方法，從以前開始所知，但近年來，半導體材料或氧化物 材料的向接合的適用正在擴大。但是知道如高木他NED0技術開發(fā)機構平成15年度研究助 成事業(yè)成果報告會預稿集pp. 220-225 (2003)中記載，A1203等一部分的氧化物材料通過表 面活性化和壓接，得到某種程度的接合強度，但Si02等材料得不到實用的接合強度。因此， 提出了使用活性基團賦予等向被接合面的表面處理或加熱后處理的方法。在特開2004-054170號公報中公開有激光光學結晶的接合方法。其特征在于，不 使用粘接劑等中間材料，對接合面僅實施離子束蝕刻，接合激光光學結晶。該方法為作為激光光學結晶尤其？乂04結晶的接合方法開發(fā)的方法。但是，該方法可以適用于石榴石結晶的 接合，但不能接合Si02系材料。在特開2005-104810號公報中公開有將功能性陶瓷多晶體與Si等半導體單晶材 料常溫接合的方法。在陶瓷多晶體的表面形成具有與半導體的反應活性的金屬薄膜層，經 由通過金屬和半導體的反應而產生的反應產物層得到接合的方法上具有特征。提出為有效 于表面粗糙度大的陶瓷基板的接合的方法。然而，在這些方法中，作為接合的后工序，進行加熱處理的情況在向MEMS設備制 造工序的適用上成為問題。另外，以接合對象基板和金屬層的反應性為前提，因此，對象材 料受到限定。另一方面，在高木機械技術研究所報告189號(2000)等中指出了如下所述的可能 性，即對僅通過表面活性化和壓接來得不到強度的Si02之類的難接合性材料，也能夠通過 在被接合面形成金屬膜來常溫接合。將其具體實施的方法提出至此。在特開2004-337927號公報中，公開有以在以往的常溫接合中，作為接合難接合 性的離子性結晶基板之間的方法，在被接合面上形成金屬薄膜為特征的方法。在該方法中， 在真空中，向被接合面照射惰性氣體離子束或惰性氣體中性原子束、和金屬離子束或金屬 中性原子束，在各基板的接合面上形成lnm lOOnm的膜厚的金屬薄膜。在特開2004-343359號公報中公開有基于常溫接合的彈性表面波元件的制造方 法，作為所述方法，可以舉出經由中間膜的接合方法。其特征在于，通過表面活性化處理和 壓接，不經過高溫下的熱處理地接合LiTa03等壓電單晶基板和A1A或Si等結晶性基板， 作為該方法之一，例示了將Si或絕緣材料、金屬作為中間層形成并接合的方法。如上所述，僅通過表面活性化和壓接，難以以實用的接合強度來接合Si02系材料， 為了得到實用的接合強度，有效的是作為產生接合強度的接合功能中間層，將金屬層設置 在接合界面的方法。然而，在接合功能中間層中使用金屬的方法是僅專注于接合強度的產生上的 方法，關于其他接合界面物性例如光透過性，得不到充分的特性。例如，在上述特開 2004-337927號公報中也提示了在作為接合功能中間層的極薄的金屬層(lOOnm以下)中也 發(fā)生光透過損失。這樣的光透過損失在光MEMS設備等對光透過性要求性能的設備中，導致 性能變差或可靠性的降低，因此，可以說作為設備的制造方法，不適合。另一方面，常溫接合 是接合性大大取決于被接合材料的材料物性的接合方法，僅通過單單將接合功能中間層形 成為其他材料，不能同時實現接合強度、光透過特性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供以實用的接合強度常溫接合Si02系材料基板且光透過特 性優(yōu)良的設備及設備制造方法。本發(fā)明的另一目的在于提供防止破損，緩和設計的限制的設備及設備制造方法。本發(fā)明的設備，具有第一基板，其主成分為二氧化硅；第二基板，其主成分為硅、 化合物半導體、二氧化硅和氟化物中的任一個；接合功能中間層，其具有產生使用的接合強 度的功能且配置于第一基板、和第二基板之間。第一基板通過使第一基板的被濺射的第一 表面、和第二基板的被濺射的第二表面經由接合功能中間層接觸的常溫接合，接合于第二基板。其中，接合功能中間層的材料與第一基板的主成分不同，與第二基板的主成分不同，其是選自氧化物、氟化物或氮化物中的具有光透過性的材料。這樣的設備中第一基板和第 二基板的接合具有實用的接合強度，進而，所述接合界面的光透過性優(yōu)良，所述接合界面可 以配置于透過光的部位。因此，這樣的設備能夠減少與所述接合界面有關的設計的限制，能 夠多樣化設計，能夠將制造工序進一步多樣化。本發(fā)明的設備優(yōu)選第一基板為具有結晶結構的石英、石英玻璃、和玻璃中的任一 個。本發(fā)明的設備還具有第二基板為石英、石英玻璃、和玻璃中的任一個的特征。所述石英 具有結晶結構。作為接合功能中間層的適當的材料，例示氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鋯或二氧化 鉿。在本發(fā)明的設備中，接合功能中間層在第一材料和第二材料的界面以層狀分布。另外， 在本發(fā)明的其他設備中，接合功能中間層具有在第一材料和第二材料的界面以連續(xù)或斷續(xù) 的薄膜狀分布的特征。本發(fā)明的設備具備具有光透過性，主成分為二氧化硅的第一基板；形成有感應 于來自外部的光而生成輸出信號或電動勢的受光元件的第二基板。所述第一基板和第二基 板經由具有光透過性的接合功能中間層，利用常溫接合來接合，密封受光元件。此時，第一 基板優(yōu)選具有結晶結構的石英、石英玻璃、和玻璃中的任一個。作為所述受光元件的適合 例，例示CCD或CMOS傳感器。作為所述受光元件的其他適合例，例示太陽電池、光電變換元 件或將電磁波(例如高頻的電磁波)變換為電力的功能元件。本發(fā)明的設備具備具有光透過性，主成分為二氧化硅的第一基板；形成有發(fā)光 元件的第二基板。第一基板和第二基板經由具有光透過性的接合功能中間層，利用常溫接 合來接合，從而密封受光元件。此時，作為接合功能中間層的適當的材料，例示氧化鋁、二氧 化鈦、二氧化鋯或二氧化鉿。本發(fā)明的設備為傳遞光信號的光信號傳輸用設備，具備具有光透過性，主成分為 二氧化硅的第一部件；具有光透過性，主成分為二氧化硅的第二部件。第一基板和第二基板 經由具有光透過性的接合功能中間層，利用常溫接合來接合。所述光信號透過第一基板和 第二基板的界面。此時，作為接合功能中間層的適當的材料，例示氧化鋁或二氧化鈦。作為 這樣的光信號傳輸用設備，例示光開關、透鏡、光纖。作為這樣的光信號傳輸用設備，同時例 示光子結晶光纖。本發(fā)明的設備制造方法將SiO2系材料基板利用常溫接合來以實用的接合強度接 合，制造光透過性優(yōu)良的設備的方法。本發(fā)明的設備制造方法包括將主成分為二氧化硅的 第一基板的表面濺射的步驟；使承擔在與常溫接合時產生實用的接合強度的功能的接合功 能中間層附著于表面的步驟；通過使第一基板的被濺射的表面與主成分為硅、化合物半導 體、二氧化硅和氟化物的任一個的第二基板的表面經由接合功能中間層接觸的常溫接合， 接合第一基板和第二基板而生成接合基板的步驟。此時，所述接合功能中間層的材料與第 一基板的主成分不同，與第二基板的主成分不同，其選自氧化物、氟化物或氮化物中的具有 光透過性的材料。另外，本發(fā)明的設備制造方法包括將主成分為二氧化硅的第一基板的表 面濺射的步驟；將主成分為硅、化合物半導體、二氧化硅和氟化物的任一個的第二基板的表 面濺射的步驟；使承擔在與常溫接合時產生實用的接合強度的功能的接合功能中間層附著 于表面的步驟；經由接合功能中間層，使第一基板表面與第二基板表面常溫接合，生成接合基板的步驟。此時，所述接合功能中間層的材料與第一基板的主成分不同，與第二基板的主 成分不同，其選自氧化物、氟化物或氮化物中的具有光透過性的材料。另外，本發(fā)明的設備 制造方法包括濺射第一表面的同時，濺射第二表面的步驟。本發(fā)明的設備制造方法在主成分為二氧化硅的第一基板的表面形成接合功能中 間層的步驟；在形成了接合功能中間層后，將表面濺射的步驟；經由接合功能中間層，將表 面常溫接合于主成分為硅、化合物半導體、二氧化硅和氟化物中的任一個的第二基板，生成 接合基板的步驟。另外，本發(fā)明的其他設備制造方法包括在主成分為二氧化硅的第一基 板的表面形成接合功能中間層的步驟；將形成了接合功能中間層的第一基板表面濺射的步 驟；將主成分為硅、化合物半導體、二氧化硅和氟化物中的任一個的第二基板的表面濺射的 步驟；經由接合功能中間層，將第一基板的表面常溫接合于第二基板，生成接合基板的步 驟。本發(fā)明的設備制造方法還具有如下特征，即包括濺射第一表面的同時，濺射第二表面 的步驟。在上述設備制造方法中，所述接合功能中間層的材料與第一基板的主成分不同， 與第二基板的主成分不同，其選自氧化物或氟化物或氮化物中的具有光透過性的材料。本 發(fā)明的設備制造方法具有第一基板為具有結晶結構的石英、石英玻璃、和玻璃中的任一個 的特征。本發(fā)明的設備制造方法還具有第二基板為具有結晶結構的石英、石英玻璃、和玻璃 的任一個的特征。作為接合功能中間層的適當的材料，例示氧化鋁或二氧化鈦或二氧化鋯或二氧化 鉿。另外，接合功能中間層在第一基板和第二基板的界面以層狀分布。另外，在其他設備制 造方法中，接合功能中間層在第一基板和第二基板的界面以連續(xù)或斷續(xù)的薄膜狀分布。


圖1是表示本發(fā)明的常溫接合裝置的實施方式的剖面圖。圖2是表示基板的狀態(tài)的剖面圖。圖3是表示基板的其他狀態(tài)的剖面圖。圖4是表示基板的進而其他狀態(tài)的剖面圖。圖5是表示基板的進而其他狀態(tài)的剖面圖。圖6是表示比較例的基板的狀態(tài)的剖面圖。圖7是表示比較例的基板的其他狀態(tài)的剖面圖。圖8是表示評價接合強度時的基板的狀態(tài)的剖面圖。
具體實施例方式參照附圖，記載本發(fā)明的設備的實施方式。所述設備是使用常溫接合裝置來制造。所述常溫接合裝置1如圖1所示，具備接合腔室2 ；離子槍3 ；上側載物臺5 ；下側載物臺 6。接合腔室2是將內部從環(huán)境分離密閉的容器，利用不銹鋼來形成。接合腔室2進而 具備未圖示的真空泵和蓋。所述真空泵從接合腔室2的內部排出氣體。作為所述真空泵， 例示通過內部的金屬制的多個葉片彈飛氣體分子來排氣的渦輪分子泵。所述蓋閉鎖或開放 連接接合腔室2的外部和內部的門。
上側載物臺5通過不銹鋼來形成，形成為圓柱狀，被支撐為能夠沿相對于接合腔室2的鉛垂方向平行移動。上側載物臺5在其圓柱的下端具備介電層，向所述介電層和基 板11之間施加電壓，利用靜電力，在所述介電層吸附基板11而支撐。上側載物臺5具備未 圖示的壓接機構。所述壓接機構通過用戶的操作，使上側載物臺5沿相對于接合腔室2的 鉛垂方向上平行移動。下側載物臺6通過不銹鋼來形成，下側載物臺6在其上端具備介電層，向所述介電 層和基板12之間施加電壓，利用靜電力，在所述介電層吸附基板12而支撐。下側載物臺6 還具備未圖示的定位機構。所述定位機構通過用戶的操作，使下側載物臺6沿與水平方向 平行的方向平行移動，使下側載物臺6以與鉛垂方向平行的旋轉軸為中心旋轉移動。離子槍3朝向支撐于上側載物臺5的基板11、和支撐于下側載物臺6的基板12。 離子槍3放出朝向其朝向的方向加速的電荷粒子。作為所述電荷粒子，例示氬離子。接合 腔室2還具備未圖示的電子槍也可。所述電子槍朝向由離子槍3照射電荷粒子的對象而配 置，放出朝向所述對象加速的電子。這樣的電子使用于通過由離子槍3放出的電荷粒子帶 正電的對象的中和。本發(fā)明的設備制造方法的實施方式是生產本發(fā)明的設備的方法，使用常溫接合裝 置ι來執(zhí)行。圖2 圖5表示使用常溫接合裝置1常溫接合時的基板11和基板12的狀態(tài)。 作業(yè)人員首先打開接合腔室2的蓋，將基板11保持于上側載物臺5，將基板12保持于下側 載物臺6。作業(yè)人員關閉接合腔室2的蓋，在接合腔室2的內部生成真空氣氛。作業(yè)人員操 作下側載物臺6的定位機構，使基板11與基板12對置地使下側載物臺6水平地移動?；?1為石英玻璃制，如圖2所示，在表面形成有接合功能中間層28。接合功能 中間層28由氧化鋁形成，具有光透過性。接合功能中間層28承擔產生實用的接合強度的 功能。在接合功能中間層28的表面存在有惰性表面21。惰性表面21包括在其表面附著的 雜質、或基板材料改性的產物、結合鍵利用氧等而被末端化并成為缺乏反應活性的狀態(tài)的 材料最表面層等。基板12與基板11同樣地為石英玻璃制，在表面形成有接合功能中間層 28’。接合功能中間層28’由氧化鋁形成，具有光透過性。接合功能中間層28’承擔產生實 用的接合強度的功能。接合功能中間層28’的表面也形成有惰性表面22。惰性表面22包 括在其表面附著的雜質、或基板材料改性的產物、結合鍵利用氧等而被末端化并成為缺乏 反應活性的狀態(tài)的材料最表面層等。作業(yè)人員如圖3所示，在基板11和基板12充分地遠離的狀態(tài)下，使用離子槍3，朝 向基板12和基板11，照射電荷粒子。此時，基板12和基板11通過照射所述電荷粒子而被 濺射，分別被除去在其表面形成的惰性表面21、22。若電荷粒子的照射結束，則如圖4所示，基板11及基板12中活性表面24、25露出 在接合功能中間層28、28’的表面。作業(yè)人員操作上側載物臺5的壓接機構，使上側載物臺5沿鉛垂下方下降，如圖5 所示，使基板11的活性表面24和基板12的活性表面25接觸?；?1和基板12通過這 樣接觸而常溫接合。此時，在基板11和基板12的界面27存在接合功能中間層28、28’，在 基板11和基板12之間產生實用的接合強度，設置兩者的接合。還有，接合功能中間層28、28’可以在界面27以斷續(xù)的薄膜狀分布。這樣的接合 功能中間層28、28’與連續(xù)的層狀的接合功能中間層相同地，在基板11和基板12之間產生實用的接合強度，設置兩者的接合。還有，接合功能中間層28、28’也可以由與氧化鋁不同的其他物質形成。所述物 質為具有光透過性的材料，且包括氧化物、氮化物、和氟化物中的任一個材料。作為所述氧 化物，例示二氧化鈦TiO2或二氧化鋯&02或二氧化鉿Η 2。作為所述氮化物，例示氮化硅 SiN、氮化鈦TiN。作為所述氟化物，例示氟化鈣CaF2、氟化鎂MgF2。接合功能中間層28包 括這些物質中的一個或多個物質。還有，接合功能中間層28也可以以與基板11、12被濺射前的時序不同的時序 (timing)形成于基板11。例如，將構成接合功能中間層28的材料向接合腔室2的內部放 出的同時，濺射基板11的情況下，除去基板11中形成于表面的惰性表面21，且所述放出的 材料堆積自基板11，形成接合功能中間層28。根據這樣的設備制造方法可知，產品設置接合功能中間層28、28’，由此能夠以實 用的接合強度常溫接合以往方法中難以常溫接合的由SiO2系材料形成的基板11、12。還有，基板11、12也可以包括與石英玻璃不同的其他材料。作為所述材料，例示具 有結晶結構的合成石英、派勒克斯(注冊商標)、玻璃。派勒克斯(注冊商標)、玻璃、石英 玻璃是不結晶化而固化的，具有立體的網眼狀結構。本發(fā)明的常溫接合方法在常溫接合的 兩個基板均包括這樣的SiO2系材料中的任一個材料時，也可以與石英玻璃相同地適用于基 板11、12，能夠以實用的接合強度常溫接合這樣的兩個基板。另外，通過這樣的設備制造方法生產的產品在基板11、12均為由透過光的SiO2系 材料形成的產品的情況下，在照射了光(例如，高強度激光光線)時，在界面27不吸收光， 因此，防止信號強度的降低或光吸收引起的光損傷。由此，能夠制造不損傷光信號的傳遞或 向高強度光的耐力優(yōu)良的設備。另外，就通過這樣的設備制造方法生產的產品來說，在SiO2 系材料的接合中使用氧化物、氟化物、氮化物的任一個材料，因此，在接合界面內沒有導電 性，故界面不阻礙電磁波的傳遞。這有效地適用于例如接受透過基板的光，并且，設備內的 功能元件接受電磁波，變換為元件的驅動電力之類的RF-MEMS設備的制造。還有，就利用這樣的設備制造方法制造的產品來說，可以測定在常溫接合的兩個 基板的界面設置的接合功能中間層的組成。作為所述測定方法，例示使用了透過型電子顯 微鏡的EDX分析。本發(fā)明的設備制造方法的比較例如圖6所示，在所述的實施方式中的設備制造方 法中，使用刪除了接合功能中間層28、28’的基板11’和基板12’來執(zhí)行。根據這樣的比較 例的設備制造方法可知，若電荷粒子的照射結束，則基板11’和基板12’中活性表面31和 活性表面32分別露出在其表面?；钚员砻?1以與基板11’的母材相同的SiO2為主成分。 活性表面32包括與基板12’的母材相同的成分?；?1’和基板12’如圖7所示，通過使 基板11’的活性表面31和基板12’的活性表面32接觸而常溫接合。在活性表面31和活 性表面32不設置承擔產生接合強度的功能的其他材料，因此，即使使兩者接觸，施加載重 而壓接，也得不到實用的接合強度?？梢允褂媒雍喜康慕Y合能量，評價常溫接合的基板的接合強度。所述結合能量可 以通過公知的方法來評價。作為所述方法，例示高木機械技術研究所報告189號(2000)中 記載的刀片插入法。圖8表示利用所述刀片插入法的結合能量的計測方法。S卩，檢查人向 常溫接合的基板41和基板42的界面插入剃刀刃43。此時，基板41和基板42相互剝離，產生裂紋44。檢查人測定所述裂紋44的進展長度。接合界面中的一方的表面的每單位面積 的結合能量_ Δ γ通過使用裂紋44的進展長度L、剃刀刃43的厚度2y、基板41的厚度、、 基板42的厚度t2、基板41的楊氏模量E1、和基板42的楊氏模量E2,由下式來表現。就結合 能量-△ γ來說，值越大，表示接合強度越大，基板之間越難以剝離。
進而，結合能量-Δ γ為0. lj/m2以上的情況表示例如接合強度弱，但基板41和 基板42被平穩(wěn)地切割時，基板41和基板42以不剝離的程度接合的情況。結合能量_ Δ y 為0. 5J/m2以上的情況下，基板41和基板42被高速地切割時，基板41和基板42以不剝離 的程度接合。因此，作為上述敘述的“實用的接合強度”，定義為接合界面中的一方的表面的 每單位面積的結合能量-Δ γ為0. lj/m2以上，更優(yōu)選0. 5J/m2以上。對使用本發(fā)明的設備制造方法，常溫接合的基板，測定結合能量-Δ y的實驗的 實驗結果通過下表來表現。 此時，就接合功能中間層28來說，膜厚均以幾nm形成。即，其實驗結果表示在接 合部未配置接合功能中間層28時，所述接合部的結合能量-Δ y小于0. lj/m2的情況，表示 在接合功能中間層28為氧化鋁Al2O3時，結合能量-Δ Υ為0. 5J/m2以上，表示在接合功能 中間層28為二氧化鈦TiO2時，結合能量-Δ y為0.8J/m2的以上，表示在接合功能中間層 28為二氧化鋯&02時，結合能量-Δ y為0.8以上，表示在接合功能中間層28為二氧化鉿 HfO2時，結合能量-Δ y為0.8J/m2以上。即，該實驗結果表示在未配置接合功能中間層28 時，常溫接合的基板的接合部的結合能量_ Δ γ小于0. lj/m2，表示在配置接合功能中間層 28時，常溫接合的基板的接合部的結合能量-Δ Y為0.1J/m2以上。該實驗結果進而表示 在未配置接合功能中間層28時，所述基板未以實用的接合強度接合，該實驗結果表示在配 置接合功能中間層28時，所述基板以實用的接合強度接合的情況。本發(fā)明的設備的實施方式是使用所述常溫接合裝置1，利用所述常溫接合方法來 生產。所述設備適用于基于照射的光，生成電信號或電動勢的受光設備，具備多個基板和受 光元件主體。所述基板包含所述基板11和基板12，包含形成有受光元件主體的基板、和以 SiO2為主成分，透過光的光透過性優(yōu)良的SiO2系材料基板。作為所述SiO2系材料，例示具 有結晶結構的合成石英、派勒克斯(注冊商標)、玻璃、石英玻璃。派勒克斯(注冊商標)、玻璃、石英玻璃是不結晶化而固化的，具有立體的網眼狀結構。所述受光元件主體基于向設 備照射的光，生成電信號或電動勢。所述多個基板在內部形成有利用本發(fā)明的設備制造方法常溫接合的界面。S卩，在 基板11、基板12的界面27形成有接合功能中間層28。接合功能中間層28包括具有光透 過性的氧化物、氮化物、和氟化物中的任一個。作為所述氧化物，例示氧化鋁Al2O3、二氧化 鈦TiO2、二氧化鋯、二氧化鉿Η 2。作為所述氮化物，例示氮化硅SiN、氮化鈦TiN。作 為所述氟化物，例示氟化鈣CaF2、氟化鎂MgF2。所述受光元件主體形成于所述多個基板的任 一個(例如基板12)，利用所述多個基板(例如基板11和基板12)來從環(huán)境分離密封。所 述受光元件主體基于透過基板11和基板12的界面27的光，生成電信號或電動勢。在這樣的設備 中，經由接合功能中間層28常溫接合在以往的常溫接合中難以進 行接合的SiO2系材料，性能變差、可靠性降低不會發(fā)生，向受光元件的光透過性也優(yōu)良。進 而，基板11和基板12的接合界面能夠透過光，這樣的設備能夠配置于光透過所述接合界面 的部位。因此，這樣的設備能夠減少與所述接合界面有關的設計的限制，能夠多樣化設計， 能夠將制造工序進一步多樣化。還有，本發(fā)明的設備還能夠適用于基于施加的電信號而發(fā)光的發(fā)光設備。此時，所 述設備具備多個基板和發(fā)光元件主體。所述多個基板包含所述基板11和基板12，在內部 形成有常溫接合的界面。即，在基板11和基板12的界面27形成接合功能中間層28。接 合功能中間層28包括具有光透過性的氧化物、氮化物、和氟化物中的任一個。作為所述氧 化物，例示氧化鋁Al2O3、二氧化鈦TiO2、二氧化鋯&02、二氧化鉿Η 2。作為所述氮化物，例 示氮化硅SiN、氮化鈦TiN。作為所述氟化物，例示氟化鈣CaF2、氟化鎂MgF2。所述發(fā)光元件 主體形成于所述多個基板的任一個(例如基板12)，利用所述多個基板(例如基板11和基 板12)來從環(huán)境密封。所述發(fā)光元件主體基于向所述設備施加的電信號，發(fā)出光。所述光 透過基板11和基板12的界面27，向外部放出。在這樣的設備中，常溫接合在以往的常溫接合中難以進行接合的SiO2系材料，性 能變差、可靠性降低不會發(fā)生，來自發(fā)光元件的光透過性優(yōu)良。另外，能夠將基板11和基板 12的接合界面配置于透過光的部位。因此，這樣的設備能夠減少與所述接合界面有關的設 計的限制，能夠多樣化設計，能夠將制造工序進一步多樣化。其結果，所述設備能夠使設計 更容易，能夠使制造工序更容易。進而，本發(fā)明的設備也可以適用于光信號傳輸用設備。此時，所述設備具備多個基 板和光信號傳輸用元件主體。所述多個基板包含所述基板11和基板12，在內部形成有常 溫接合的界面。即，在基板11和基板12的界面27形成接合功能中間層28。接合功能中 間層28包括具有光透過性的氧化物、氮化物、和氟化物中的任一個。作為所述氧化物，例示 氧化鋁Al2O3、二氧化鈦TiO2、二氧化鋯&02、二氧化鉿Hf02。作為所述氮化物，例示氮化硅 SiN、氮化鈦TiN。作為所述氟化物，例示氟化鈣CaF2、氟化鎂MgF2。所述光信號傳輸用元件 主體形成于所述多個基板的任一個(例如基板12)，利用所述多個基板(例如基板11和基 板12)來從環(huán)境密封。作為這樣的光信號傳輸用元件主體，例示光開關、透鏡、光纖。所述 光開關具有鏡和多個光傳送路。該光開關將輸入的光信號向其鏡反射，向從多個光傳送路 中選擇的一個光傳送路輸出。作為這樣的光信號傳輸用元件主體，一同例示光子結晶光纖。 所述光信號透過基板11和基板12的界面27，向外部放出。
這樣的設備與所述設備相同地經由接合功能中間層28常溫接合在以往的常溫接合中難以進行接合的SiO2系材料，不會發(fā)生性能變差、可靠性降低。沒有熱處理導致的變 形或基于中間層的吸收引起的透過損失，經由界面?zhèn)鬟f的光信號的傳遞性能或對高強度光 的耐力優(yōu)良。因此，這樣的設備能夠緩和與所述接合界面有關的設計的限制，能夠多樣化設 計，能夠將制造工序進一步多樣化。其結果，所述設備能夠使設計更容易，使制造工序更容 易O本發(fā)明的設備是在常溫下將以往技術中難以進行常溫接合的SiO2系材料基板接 合而形成的，沒有性能變差或可靠性降低，光透過性也優(yōu)良。本發(fā)明的設備制造方法以實用 的接合強度接合以往技術中難以進行常溫接合的SiO2系基板，且能夠進行不發(fā)生接合界面 中的光透過性的變差的常溫接合，因此，能夠生產沒有性能變差或可靠性降低，光透過特性 優(yōu)良的設備。
權利要求
一種設備，具有第一基板，其主成分為二氧化硅，第二基板，其主成分為硅、化合物半導體、二氧化硅和氟化物中的任一個，以及接合功能中間層，其配置于所述第一基板和所述第二基板之間；其中，通過使所述第一基板的被濺射的第一表面和所述第二基板的被濺射的第二表面經由所述接合功能中間層接觸的常溫接合，所述第一基板接合于所述第二基板，所述接合功能中間層的材料與所述第一基板的主成分不同，與所述第二基板的主成分不同，所述接合功能中間層的材料選自氧化物、氟化物或氮化物中的具有光透過性的材料。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一基板為石英玻璃、玻璃和具有結晶結構的石英中的任一個。
3.根據權利要求2所述的設備，其中，所述第二基板為石英玻璃、玻璃和具有結晶結構的石英中的任一個。
4.根據權利要求3所述的設備，其中，所述接合功能中間層的材料為氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鋯或二氧化鉿。
5.根據權利要求4所述的設備，其中， 所述第一基板具有光透過性，所述第二基板形成有受光元件，該受光元件感應于透過所述第一基板和所述第二基板 的界面的來自外部的光，生成輸出信號或電動勢，所述第一基板和所述第二基板密封所述受光元件。
6.根據權利要求5所述的設備，其中， 所述受光元件為CCD或CMOS傳感器。
7.根據權利要求5所述的設備，其中，所述受光元件為太陽電池、光電變換元件或將電磁波變換為電力的功能元件。
8.根據權利要求4所述的設備，其中， 所述第一基板具有光透過性，所述第二基板形成有發(fā)出透過所述第一基板和所述第二基板的界面的光的發(fā)光元件， 所述第一基板和所述第二基板密封所述發(fā)光元件。
9.根據權利要求4所述的設備，其中， 所述第一基板具有光透過性，所述第二基板具有光透過性，所述第一基板和所述第二基板密封光信號傳輸用元件，該光信號傳輸用元件傳遞透過 所述第一基板和所述第二基板的界面的光信號。
10.一種設備制造方法，包括將主成分為二氧化硅的第一基板的第一表面濺射的步驟；和通過使所述第一表面與主成分為硅、化合物半導體、二氧化硅和氟化物中的任一個的 第二基板的第二表面經由接合功能中間層接觸，將所述第一基板與所述第二基板接合而生 成接合基板的步驟，所述接合功能中間層的材料與所述第一基板的主成分不同，與所述第二基板的主成分 不同，該接合功能中間層的材料選自氧化物、氟化物或氮化物中的具有光透過性的材料。
11.根據權利要求10所述的設備制造方法，其中， 所述第一表面在形成了所述接合功能中間層后被濺射。
12.根據權利要求11所述的設備制造方法，其中，還包括濺射所述第一表面的同時，濺射所述第二表面的步驟。
13.根據權利要求10 12中任一項所述的設備制造方法，其中， 所述第一基板為石英、石英玻璃和玻璃中的任一個，所述石英具有結晶結構。
14.根據權利要求13所述的設備制造方法，其中， 所述第二基板為石英、石英玻璃和玻璃中的任一個， 所述石英具有結晶結構。
15.根據權利要求14所述的設備制造方法，其中，所述接合功能中間層的材料為氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鋯或二氧化鉿。
全文摘要
本發(fā)明的設備具備第一基板，其主成分為二氧化硅；第二基板，其主成分為硅或化合物半導體或二氧化硅或氟化物的任一個；接合功能中間層，其配置于第一基板、和第二基板之間。第一基板通過經由接合功能中間層，使第一基板的濺射的第一表面、和第二基板的濺射的第二表面接觸的常溫接合，接合于第二基板。此時，接合功能中間層的材料與第一基板的主成分不同，與第二基板的主成分不同，選自氧化物或氟化物或氮化物中的具有光透過性的材料。
文檔編號H01L21/02GK101849276SQ20088011455
公開日2010年9月29日 申請日期2008年10月14日 優(yōu)先權日2007年11月8日
發(fā)明者井手健介, 內海淳, 后藤崇之, 船山正宏, 高木秀樹 申請人:三菱重工業(yè)株式會社;獨立行政法人產業(yè)技術綜合研究所