CN117637804A - 具有表面形状的陶瓷晶圆片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有表面形状的陶瓷晶圆片及其制造方法，该陶瓷晶圆片具有一上表面及一下表面，且该上表面及该下表面的至少一者具有不规则的表面形状。该两表面之间的厚度差(total thickness variation，TTV)值介于0.1～100μm。本发明的具有表面形状的陶瓷晶圆片，藉由控制晶圆片的厚度差异，除了有助于镀膜外，亦能增进流体的流动，在后续制程中能提升镀膜接合力，并降低表面缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷晶圆片，特别涉及一种具有表面形状的陶瓷晶圆片。
背景技术
一般晶圆片的制造流程包含将获得的晶圆片经过研磨，使其晶圆片的表面平坦化，且同时具有一特定厚度，再经过抛光，以消除研磨后所造成的晶圆片的表面凹凸，即可获得一平坦的晶圆片。
研磨目的是将晶圆片打磨，以将厚度控制在能接受的范围内，而抛光的目的在于改善研磨所造成的瑕疵，提高晶圆表面平坦化、平整化及平面化，使晶圆片表面平滑，不易有微粒附着，由于晶圆片缺陷来源多为微粒、晶体原生的空坑、残余物或刮痕。因此，研磨抛光过程决定晶圆片最终的厚度及表面粗糙度，也会影响晶圆片最后的完成度。当晶圆片太厚时，会造成散热不良，而太薄又容易导致破片。
发明内容
综上可知，一般晶圆的制程都必须将晶圆片表面加工处理为平面；然而，本案发明人发现，在半导体的制程中，许多流体(液体或气体)在经过厚度不同的晶圆表面时，即具有表面形状的陶瓷晶圆片，将有助于增进流体的流动，以提升薄膜良率。
因此，本发明藉由提供一种具表面形状的陶瓷晶圆片，该陶瓷晶圆片有助于后续镀膜制程与陶瓷接合强度。
本发明的目的为提供一种具有表面形状的陶瓷晶圆片，其具有一上表面及一下表面，且该上表面及该下表面的至少一者具有不规则表面形状；其中，该上表面与该下表面之间的厚度差(total thickness variation，TTV)值介于0.1～100μm。
根据本发明的一实施例，该表面厚度差值介于0.1～10μm。
根据本发明的一实施例，该表面形状为正凸背平、正凹背平、正不规则背平、正凸背凸、正凹背凸、正不规则背凸、正凸背凹、正凹背凹、正不规则背凹、正凸背不规则、正凹背不规则、正不规则背部规则。
根据本发明的一实施例，该陶瓷晶圆的材料为氮化铝、氮化矽，氧化铝、氧化矽、碳化矽之氮化物、氧化物或碳化物。
本发明的另一目的为提供一种上述的具有表面形状的陶瓷晶圆片的制备方法，包含：(1)将一陶瓷生胚经高温处理后加工产生一陶瓷片材；或(2)提供一表面具薄膜或电路的欲受再生之陶瓷晶圆；将该陶瓷片材或该欲受再生的陶瓷晶圆放置于载盘上，对该陶瓷片材的上表面及下表面进行加工处理，形成一具有表面形状的陶瓷晶圆片；其中，该加工处理包含研磨、抛光、蚀刻、电浆或机械加工。
根据本发明的一实施例，该研磨为单面研磨，且系经由调整该载盘的角度，使一砂轮对该陶瓷晶圆片的表面进行研磨；或调整一砂轮或研磨盘的角度或控制该砂轮角度的形状，对该陶瓷晶圆片的表面进行研磨。
根据本发明的一实施例，该研磨为双面研磨，且系修整一研磨盘的形状，以对该陶瓷晶圆片的表面进行研磨。
根据本发明的一实施例，该抛光为单面抛光，且系以修整一抛光盘的角度或形状，以对该陶瓷晶圆片的表面进行抛光。
根据本发明的一实施例，该抛光为双面抛光，且系修整一抛光盘的角度或形状，以对该陶瓷晶圆片的表面进行抛光。
根据本发明的一实施例，该蚀刻方式为干式蚀刻或湿式蚀刻。
本发明所提供的优势在于：本发明的具有表面形状晶圆片，可帮助镀膜制程，且流体在经过不同厚度之表面时，有助于流体的流动，以增进后续制程中薄膜良率。
附图说明
现就参考附图仅以举例的方式描述本发明技术的实施，其中：
图1的(A)-(L)系本发明一实施例的具不同表面形状的陶瓷晶圆片示意图。
图2的(A)-(B)系本发明一实施例的单面研磨方式示意图。
图3的(A)-(B)系本发明一实施例的双面研磨方式示意图。
图4的(A)-(B)系本发明一实施例的单面抛光方式示意图。
图5的(A)-(B)系本发明一实施例的双面抛光方式示意图。
应当理解，本发明的各方面不限于附图所示之配置、手段及特性。
附图标记说明：100-陶瓷晶圆片，200-单面研磨，210,410-砂轮，220、320、420、520-陶瓷晶圆片，230-载盘，300-双面研磨，310-上研磨盘，330-下研磨盘，400-单面抛光，430-抛光盘，500-双面抛光，510-上抛光盘，530-下抛光盘。
具体实施方式
根据惯常的作业方式，图中各种特征与元件并未依实际比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本发明相关的具体特征与元件。此外，在不同附图间，以相同或相似的元件符号指称相似的元件及部件。
以下实施方式不应视为过度地限制本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者可在不背离本发明的精神或范畴的情况下对本文所讨论的实施例进行修改及变化，而仍属于本发明的范围。
本文中的术语“一”及“一种”代表于本文的语法对象有一个或多于一个(即至少一个)。
本发明提供一种具有表面形状的陶瓷晶圆片，其具有一上表面及一下表面，且该上表面及该下表面的至少一者具有不规则的表面形状；其中，该上表面与该下表面之间的厚度差(total thickness variation，TTV)值介于0.1～100μm，例如但不限于：介于0.2μm～100μm、介于0.5μm～100μm、介于1.5μm～100μm、介于3.5μm～100μm、介于5.5μm～100μm、介于9.5μm～100μm、介于15μm～100μm、介于35μm～100μm、介于55μm～100μm、介于0.2μm～50μm、介于0.2μm～60μm、介于0.1μm～80μm、介于0.1μm～90μm、介于0.1μm～55μm、介于0.1μm～30μm、介于0.1μm～20μm、介于0.1μm～15μm、介于0.1μm～10μm、介于0.2μm～15μm、介于0.2μm～25μm、介于0.2μm～40μm、介于0.1μm～1μm、介于0.1μm～0.8μm、介于0.1μm～0.6μm、介于0.1μm～0.4μm或介于0.1μm～0.2μm。于一较佳实施例中，该表面厚度差值介于0.1～10μm，例如但不限于：介于0.2μm～10μm、介于0.5μm～10μm、介于0.8μm～10μm、介于1μm～10μm、介于3μm～10μm、介于5μm～10μm、介于7μm～10μm、介于9μm～10μm、介于1μm～6μm、介于3μm～7μm、介于4μm～8μm、介于5μm～9μm、介于6μm～7μm、介于6μm～8μm、介于6μm～9μm、介于7μm～8μm、介于7μm～9μm或介于8μm～9μm。
本文所述的“厚度差(total thickness variation，TTV)”系为晶圆片的最厚位置与最薄位置之间的厚度差。具体而言，晶圆在紧贴一参考平面的情况下，距离参考平面其厚度的最大值和最小值的差异。
请一并参照图1，所述的陶瓷晶圆片100的上表面系为陶瓷晶圆片100的正面(下文中亦简称为“正”)，所述陶瓷晶圆片100的下表面系为陶瓷晶圆片100的背面(下文中亦简称为“背”)，且该上表面及该下表面至少一者具不规则表面形状。于一较佳实施例中，该上表面系呈凹面、凸面或不规则形状；该下表面系呈平面、凹面或凸面。因此，该陶瓷晶圆片100的形状包含但不限于正凸背平(A)、正凹背平(B)、正不规则背平(C)、正凸背凸(D)、正凹背凸(E)、正不规则背凸(F)、正凸背凹(G)、正凹背凹(H)、正不规则背凹(I)、正凸背不规则(J)、正凹背不规则(K)、正不规则背部规则(L)。该具有表面形状的陶瓷晶圆片100有助于后续镀膜制程与增进陶瓷接合强度。
本文所述的“陶瓷晶圆片”系多晶或单晶材料，且其成分为陶瓷或半导体材料；其中“陶瓷”系指金属与非金属的化合物，经高温处理的无机非金属固体材料，包括矽酸盐、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硼化物等，较佳包含但不限于系选自由氮化铝、氧化铝、碳化矽及氮化矽所组成的群组。于一较佳实施例中，该陶瓷晶圆的材料为氮化铝、氮化矽，氧化铝、氧化矽、碳化矽的氮化物、氧化物或碳化物。由于陶瓷具有高介电常数、绝缘性、高热传导率、耐热性及散热性佳，特别系在高湿度下具有稳定性能，适用于制造电子产品。另外，陶瓷晶圆具良好的加工性，可制造出具有高精密度的晶圆尺寸。
本文所述的“单晶或多晶材料”系指单晶向和多晶向材料。其差异为当熔融的单质材料凝固时，原子以金刚石晶格排列成许多晶核，若该晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶材料；反之，若该晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶材料。
另一方面，本发明提供一种上述的具表面形状的陶瓷晶圆片的制备方法，其步骤包含：
步骤一、(1)将一陶瓷生胚经高温处理后加工产生一陶瓷片材；或(2)提供一表面具薄膜或电路的欲受再生的陶瓷晶圆；
步骤二、将该陶瓷片材或该欲受再生的陶瓷晶圆放置于载盘上，对该陶瓷片材的上表面及下表面进行加工处理，形成一具有表面形状的陶瓷晶圆片；其中，该加工处理包含研磨、抛光、蚀刻、电浆或机械加工。
步骤一的(1)生成一陶瓷生胚制造方法包含以下步骤，将一陶瓷颗粒经由制程形成陶瓷生胚，该陶瓷生胚经高温处理及加工后，形成一陶瓷片材。
本文所述的晶圆片的加工处理种类包含：化学加工、机械加工及化学机械加工。
请一并参照图2，于一较佳实施例中，本发明的研磨方式为单面研磨200，具体而言，系将陶瓷晶圆片220放置于设有载盘230的高速旋转机台上，使该陶瓷晶圆片220固定于载盘230的旋转中心，再进行旋转使载盘230与砂轮210压紧，并使用砂轮缓慢地对陶瓷晶圆片220的一表面进行加工研磨。其中，单面研磨系经由调整该载盘230的角度，使一砂轮210对该陶瓷晶圆片220的表面进行研磨(A)；或调整一砂轮210的角度或控制该砂轮210角度的形状(B)，对该陶瓷晶圆片220的表面进行研磨，进而控制陶瓷晶圆片220的表面形状。若使用单面研磨，可将陶瓷晶圆片的背面贴UV胶、热熔胶或涂布胶材，以增加其均匀性。
本文所述的“载盘”可为一真空吸盘或一夹盘，其中，该真空吸盘系藉由于陶瓷晶圆片及载盘之间形成真空，进而吸附住陶瓷晶圆片；该夹盘系围绕夹取陶瓷晶圆片，以固定该陶瓷晶圆片于适当位置。
请一并参照图3，于一较佳实施例中，本发明的研磨方式为双面研磨300，具体而言，系将陶瓷晶圆片320放置于设有下研磨盘330的高速旋转机台上，使该陶瓷晶圆片320固定于下研磨盘330的旋转中心，并使上研磨盘310与下研磨盘330贴紧该陶瓷晶圆片320，同时进行双面加工。其中，双面研磨系藉由调整一研磨盘(A)的角度或研磨盘上砂轮牙(图中未示)(B)的形状，以对该陶瓷晶圆片的表面进行研磨，进而控制该陶瓷晶圆片320的表面形状。
请一并参照图4，于一较佳实施例中，本发明的抛光方式为单面抛光400，具体而言，系将陶瓷晶圆片420放置于设有抛光盘430的高速旋转机台上，使该陶瓷晶圆片420固定于抛光盘430的旋转中心，再进行旋转使抛光盘430与砂轮410压紧，使抛光盘430缓慢地对陶瓷晶圆片420的一表面进行抛光。其中，单面抛光系藉由调整一抛光盘430的角度(A)或抛光盘430的形状(B)，以对该陶瓷晶圆片的表面进行抛光，通过调整抛光盘的角度或形状，可控制陶瓷晶圆片的表面形状。
请一并参照图5，于一较佳实施例中，本发明的抛光方式为双面抛光500，具体而言，系将陶瓷晶圆片520放置于设有下抛光盘530的高速旋转机台上，使该陶瓷晶圆片520固定于下研磨盘530的旋转中心，并使上抛光盘510与下抛光盘530贴紧该陶瓷晶圆片520，同时进行双面加工。其中，双面抛光系藉由调整一抛光盘之角度(A)或形状(B)，以对该陶瓷晶圆片的表面进行抛光，通过调整上下抛光盘的角度或形状，可使陶瓷晶圆片表面具有不同形状。
于一较佳实施例中，本发明的蚀刻方式为干式蚀刻或湿式蚀刻，将该陶瓷晶圆片浸泡于蚀刻液体中，使表面蚀刻出具有形状的陶瓷晶圆片。于一较佳实施例中，本发明亦可利用电浆轰击陶瓷晶圆表面的方式，形成具有表面形状的陶瓷晶圆片。
实施例
提供以下本发明各方面的非限制性实施例主要是为了阐明本发明的各方面及其所达到的效益。
以下提供由具有表面形状的陶瓷晶圆片的非限制性制备方法。根据与以上揭示的方法相似的方法，制备3种非限制性实施例的由具有表面形状的陶瓷晶圆片(实施例1-3)及3种比较例的具有表面形状的陶瓷晶圆片(比较例1-3)。然而，制备实施例1-3及比较例1-3的具体方法通常会与以上揭示的方法在一个或多个方面有所不同。
表面缺陷的测定
本发明于此测定上述陶瓷晶圆片的表面缺陷。具体而言，其测定流程为：将陶瓷晶圆片镀膜后以显微镜检查并量测缺陷颗数与大小及形状。
评估实施例1-3和比较例1-3，以判断这些具有表面形状的陶瓷晶圆片的性质。表1提供实施例1-3和比较例1-3的属性概述，以及上述具有表面形状陶瓷晶圆片经镀膜后缺陷的情形。
表1
根据所述测定的结果，实施例1具有约300颗的表面缺陷；实施例2具有10颗的表面缺陷；实施例3具有15颗的表面缺陷，其相较于比较例1至3均有更低的缺陷数量及缺陷大小。
根据本发明具体实施例的测定结果可以理解，通过控制陶瓷晶圆片的总体厚度差，本发明所提供的陶瓷晶圆片可以良好的改善镀膜后表面缺陷，可提升整体陶瓷晶圆片的良率。
综上所述，本发明的具有表面形状的陶瓷晶圆片，该表面具有不规则形状，且其总体厚度差(TTV)介于0.1～100μm时，可帮助镀膜制程，且流体在经过不同厚度的表面时，有助于流体的流动，以增进后续制程中的陶瓷接合强度。
本文中，所提供的所有范围旨在包括在给定之范围内的每个特定范围以及在该给定范围之间的子范围的组合。此外，除非另有说明，否则本文提供的所有范围皆包括所述范围的端点。从而，范围1-5具体包括1、2、3、4和5，以及诸如2-5、3-5、2-3、2-4、1-4等子范围。
在本说明书中引用的所有刊物和专利申请案皆通过引用并入本文，并且出于任何及所有目的，每一个别刊物或专利申请案皆明确且个别地指出以通过引用并入本文。在本文与通过引用并入本文的任何刊物或专利申请案之间存在不一致的情况下，以本文为准。
本文所用的术语“包括”、“具有”和“包含”具有开放、非限制性的意义。术语“一”和“该”应理解为涵盖复数及单数。术语“一个或多个”系指“至少一个”，因此可包括单一特征或混合物/组合特征。
除了在操作实施例中或在另外指出的地方，所有表示成分及/或反应条件的量的数字在所有情况下皆可使用术语“约”修饰，意指在所指示的数字的±5％以内。本文所用的术语“基本上不含”或“实质上不含”系指少于约2％的特定特征。在申请专利范围中可否定地排除本文中肯定地阐述的所有要素或特征。
以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅惟本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种具有表面形状的陶瓷晶圆片，其具有一上表面及一下表面，且该上表面及该下表面中的至少一者具有表面形状；
其中，该上表面与该下表面之间的厚度差值介于0.1～100μm。
2.根据权利要求1所述的具有表面形状的陶瓷晶圆片，其特征在于，该表面厚度差值介于0.1～10μm。
3.根据权利要求1所述的具有表面形状的陶瓷晶圆片，其特征在于，该表面形状为正凸背平、正凹背平、正不规则背平、正凸背凸、正凹背凸、正不规则背凸、正凸背凹、正凹背凹、正不规则背凹、正凸背不规则、正凹背不规则、正不规则背部规则。
4.根据权利要求1所述的具有表面形状的陶瓷晶圆片，其特征在于，该陶瓷晶圆的材料为氮化铝、氮化矽，氧化铝、氧化矽、碳化矽之氮化物、氧化物或碳化物。
5.一种权利要求1-4任一项所述的具有表面形状的陶瓷晶圆片的制造方法，其特征在于，包含：
i.(1)将一陶瓷生胚经高温处理后加工产生一陶瓷片材；或(2)提供一表面具有薄膜或电路的欲受再生的陶瓷晶圆；
ii.将该陶瓷片材或该欲受再生的陶瓷晶圆放置于载盘上，对该陶瓷片材的上表面及下表面进行加工处理，形成一具有表面形状的陶瓷晶圆片；
其中，该加工处理包含研磨、抛光、蚀刻、电浆或机械加工。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，该研磨为单面研磨，且系经由调整该载盘的角度，使一砂轮对该陶瓷晶圆片表面进行研磨；或调整一砂轮或研磨盘的角度或控制该砂轮角度的形状，对该陶瓷晶圆片表面进行研磨。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，该研磨为双面研磨，且系修整研磨盘的形状，以对该陶瓷晶圆片的表面进行研磨。
8.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，该抛光为单面抛光，且系以修整一抛光盘的角度或形状，以对该陶瓷晶圆片的表面进行抛光。
9.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，该抛光为双面抛光，且系修整一抛光盘的角度或形状，以对该陶瓷晶圆片的表面进行抛光。
10.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，该蚀刻方式为干式蚀刻或湿式蚀刻。
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2022
- 2022-08-17 CN CN202210989078.5A patent/CN117637804A/zh active Pending
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