半导体用复合基板的操作基板制造技术

操作基板1，由作为烧结助剂至少含有镁的透光性氧化铝陶瓷形成。操作基板1的相对于施主基板5的接合面1a上的镁浓度，在操作基板1的平均镁浓度的一半以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体用复合基板的操作基板。
技术介绍
以往已知的是，通过将被称为SilicononQuartz(SOQ)、SilicononGlass(SOG)、SilicononSapphire(SOS)的操作基板、由透明·绝缘基板构成的SOI和GaN、ZnO、金刚石、AlN等透明宽带隙半导体与硅等施主基板接合，可以得到贴合晶片。由于SOQ、SOG、SOS等操作基板的绝缘性·透明性等，被期待应用于投影仪、高频器件等。此外，宽带隙半导体的薄膜与操作基板的复合化贴合晶片，被期待应用于高性能激光器和功率器件等。此种半导体用的复合基板由操作基板和施主基板构成，一般，操作基板、施主基板由单晶材料构成。以前，在衬底基板上通过外延生长形成硅层的方法是主流，但近年来，开发了直接键合键合形成的方法，对半导体器件的性能改善有所帮助。(专利文献1、2、3)。即，此种操作基板和施主基板介由键合层或粘合层键合、或者直接键合。但是，由于蓝宝石很昂贵，为了降低成本，希望能将蓝宝石以外的材料基板用作操作基板。伴随上述键合技术的进步，也提出了由石英、玻璃、氧化铝等蓝宝石以外的材质构成的操作基板的各种提案(专利文献4、5、6、7)。现有技术文献专利文献(专利文献1)日本专利特开平08-512432(专利文献2)日本专利特开2003-224042(专利文献3)日本专利特开2010-278341(专利文献4)WO2010/128666A1(专利文献5)日本专利特开平05-160240(专利文献6)日本专利特开平05-160240(专利文献7)日本专利特开2008-288556
技术实现思路
作为操作基板的材质，使用石英或玻璃时，由于热导率低，半导体的放热不充分，最差情况下，会发生半导体烧损这样的问题。多晶氧化铝烧结体比石英、玻璃的热导率高，较为合适。但是，由多晶氧化铝构成的操作基板中，为了致密化，必须含有烧结助剂。该烧结助剂单独或者与氧化铝成为化合物而分布于晶界，较之于氧化铝颗粒，机械强度以及化学强度低。因此在精密研磨加工与半导体层的接合面时，该部分出现剥离的氧化铝颗粒脱落(脱粒)、研磨磨粒刺入表面而容易造成表面产生孔洞。出现此种脱粒或表面孔洞的话，表面粗糙度会下降，与半导体层贴合时的键合强度会下降。另一方面，减少构成此种操作基板的氧化铝烧结体所含的烧结助剂的话，在烧结过程中因异常晶粒生长而引起开裂或气孔，与半导体层的接合面在精密研磨加工后的表面粗糙度会下降，与半导体层贴合时的键合强度会下降。本专利技术的课题是，减少半导体用复合基板的操作基板中产生的脱粒和表面孔洞以及开裂和气孔，防止与施主基板的键合强度下降。本专利技术是一种半导体用复合基板的操作基板，其特征在于，操作基板由透光性氧化铝烧结体形成，该透光性氧化铝烧结体中作为烧结助剂至少含有镁，所述操作基板的相对于施主基板的接合面上的镁浓度，在所述操作基板的平均镁浓度的一半以下。此外，本专利技术涉及一种半导体用复合基板，其特征在于，具有所述操作基板、以及与操作基板的接合面直接或介由接合层而接合的施主基板。本专利技术者研究了通过多晶氧化铝烧结体形成的操作基板，进行了试制。多晶材料具有许多微细颗粒粘合的微结构。本专利技术者研究了将此种多晶材料成形后、对其表面进行适当的精密研磨加工而充分减小Ra。但是，烧结助剂的量较少的话，存在接合面附近产生开裂、气孔的问题，相反较多的话，存在产生脱粒和表面孔洞的问题。本专利技术者对可以将这样的操作基板的接合面加工地平滑、并且可以减少操作基板的接合面一侧的烧结助剂量的材质进行了研究。结果是，向氧化铝烧结体添加氧化镁作为烧结助剂，通过在烧结过程中从表面一侧排出镁的同时，来自烧结体内部的镁的原子移动而促进整体的致密化，可以抑制接合面附近产生开裂、气孔，且由于接合面附近的烧结助剂量被控制为较少，精密研磨时没有发生脱粒或表面孔洞，与施主基板的贴合没有问题地进行。附图说明图1(a)是显示本专利技术的操作基板1的模式图，图1(b)是显示在操作基板1上介由接合层4接合施主基板5而得到的复合基板6的模式图，图1(c)是显示操作基板1上直接键合施主基板5而得到的复合基板6A的模式图。图2是显示平均粒径的计算方式例的模式图。图3是显示实施例中的脱粒以及表面孔洞状态的微分干涉显微镜像。图4是显示比较例中的脱粒以及表面孔洞状态的微分干涉显微镜像。具体实施方式以下适当参照附图来进一步说明本专利技术。(半导体用复合基板)本专利技术的复合基板可用于投影仪用发光元件、高频器件、高性能激光器、功率器件、逻辑IC等。复合基板包含本专利技术的操作基板和施主基板。施主基板的材质并无特别限定，但优选从硅、氮化铝、氮化镓、氧化锌及金刚石构成的群中选择。施主基板的厚度并无特别限定，从操作来看，通常的SEMI/JEITA标准附近的容易操作。施主基板可以具有上述的材质、表面可以具有氧化膜。这是由于，通过氧化膜进行离子注入的话，可以得到控制注入离子通道(channelling)的效果。氧化膜优选具有50～500nm的厚度。具有氧化膜的施主基板也包含于施主基板，只要没有特别区分，都称为施主基板。(操作基板)操作基板的厚度并无特别限定，基于操作的角度，通常的SEMI/JEITA标准附近的容易操作。作为多晶材料，可以使用氧化铝烧结体，特别适宜使用透光性氧化铝烧结体。由于其可以得到非常致密的烧结体，因此操作基板难以产生裂纹和开裂。透光性氧化铝基板的成形方法并无特别限定，可以是刮刀法、挤出法、凝胶注模法等任意的方法。特别优选使用凝胶注模法制造基板。适宜的实施方式中，将含有陶瓷粉末、分散介质以及凝胶剂的浆料注入模具，使该浆料凝胶化从而得到成形体，将该成形体烧结。优选对于纯度99.9％以上(优选99.95％以上)的高纯度氧化铝粉末，添加100ppm以上、300ppm以下的氧化镁粉末。作为此种高纯度氧化铝粉末，可例示大明化学工业株式会社制造的的高纯度氧化铝粉体。此外，该氧化镁粉末的纯度优选在99.9％以上，平均粒径优选在0.3μm以下。氧化铝烧结体的平均结晶粒径优选为5～60μm，由此，容易确保接合面的平滑性。基于此观点，氧化铝烧结体的平均结晶粒径更优选为10～50μm。操作基板的接合面上的氧化铝结晶颗粒的平均粒径a，优选大于操作基板的厚度方向中心线L(图1(a))上的氧化铝结晶颗粒的平均粒径b，由此可以在抑制接合面上的开裂、气孔等的同时，减少晶界的量，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作基板，是半导体用复合基板的操作基板，其特征在于，所述操作基板由透光性氧化铝烧结体形成，该透光性氧化铝烧结体中作为烧结助剂至少含有镁，所述操作基板的相对于施主基板的接合面上的镁浓度，在所述操作基板的平均镁浓度的一半以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.26 JP 2013-0936221.一种操作基板，是半导体用复合基板的操作基板，
其特征在于，所述操作基板由透光性氧化铝烧结体形成，该透光性氧化铝烧结体中作
为烧结助剂至少含有镁，所述操作基板的相对于施主基板的接合面上的镁浓度，在所述操
作基板的平均镁浓度的一半以下。
2.根据权利要求1所述的操作基板，其特征在于，所述操作基板的所述接合面上的镁浓
度在10×1010atom/cm2以下。
3.根据权利要求1或2所述的操作基板，其特征在于，所述操作基板的平均镁浓度在
20×1010atom/...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫泽杉夫，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP