TW201908127A - 半導體處理的載體基材 - Google Patents

Abstract

一種載體基材包括具有第一表面與第二表面的基底層，第二表面平行並相對於第一表面。此載體基材進一步包括接合至基底層的第一表面的玻璃層。此載體基材具有楊氏模數大於或等於150 GPa。一種載體基材包括多晶陶瓷並具有楊氏模數大於或等於150 GPa。此載體基材具有在25°C至500°C的範圍的熱膨脹係數大於或等於20x10^‑7 /°C至小於或等於120x10^-7 /°C。

Description

半導體處理的載體基材

本申請案依據專利法主張2016年7月1日提出申請之美國臨時申請案第62/357520號之優先權權益，其全部內容在此以引用之方式併入本文。

本發明大體上關於半導體處理的載體基材，及更明確地，關於包含剛性基底層與可選玻璃層的載體基材。

基材可被用於在積體電路生產的矽半導體的載體。矽半導體安置在基材上，接著被背部研磨至期望厚度及/或晶片可被裝配至矽半導體。在半導體背部研磨期間，矽半導體的厚度減少以容許積體電路的堆疊與高密度封裝。在製造此類積體電路時，重點會是半導體不會由於在處理期間的背部研磨或在晶圓或面板及金屬化層之間的熱膨脹係數(CTE)的失配而扭曲。

解決此問題的現行方法包括附接至半導體的非電性主動側的背部的玻璃與金屬防撓材(stiffener)以最小化在處理期間的扭曲。然而，這些方法有著限制。在玻璃防撓材的情況下，材料的剛性不足以確保在所有處理步驟中的基材的平坦度及傾向於在搬運中損害。然而，玻璃是有利的，因為其穿透性容許較容易的防撓材的雷射脫膠(debonding)，且由於不同的玻璃組成物可用於將玻璃載體基材的CTE匹配於半導體的CTE。金屬防撓材具有相較於玻璃防撓材較佳的抗損害性，但是其剛性不如玻璃防撓材那樣高，且金屬防撓材會更傾向於受到酸蝕刻浴中的腐蝕性侵蝕。此外，金屬防撓材不會使其本身易於遭受雷射脫膠過程，由於其為非半透明的。藉由非雷射方式的脫膠方法，諸如熱對流，是可能的，但是在產業中的驅動裝備與處理發生改變，而此裝備改變是昂貴的。

因此，存在對替代基材之需求，其可用於做為矽半導體的晶圓與面板級處理的載體，具有所設計與指定的熱膨脹係數。

根據一具體例，載體基材包括具有第一表面與第二表面的基底層，第二表面平行並相對於第一表面。載體基材進一步包括接合至基底層的第一表面的玻璃層。載體基材具有楊氏模數大於或等於150 GPa。

在另一具體例中，載體基材包括具有第一表面與第二表面的基底層，第二表面平行並相對於第一表面。載體基材進一步包括接合至基底層的第一表面的玻璃層與接合至基底層的第二表面的玻璃層。載體基材具有楊氏模數大於或等於150 GPa。

在另一具體例中，載體基材包括多晶陶瓷且具有楊氏模數大於或等於150 GPa。載體基材具有在從25°C至500°C的範圍的熱膨脹係數大於或等於20x10^‑7 /°C至小於或等於120x10^-7 /°C。

在另一具體例中，載體基材包括具有第一表面與第二表面的多晶陶瓷基底層，第二表面平行並相對於第一表面。載體基材進一步包括接合至基底層的第一表面的玻璃層。載體基材具有楊氏模數大於或等於150 GPa，及在從25°C至500°C的範圍的熱膨脹係數大於或等於20x10^‑7 /°C至小於或等於120x10^-7 /°C。

在另一具體例中，載體基材包括具有第一表面與第二表面的多晶陶瓷基底層，第二表面平行並相對於第一表面。載體基材進一步包括接合至基底層的第一表面的玻璃層與接合至基底層的第二表面的第二玻璃層。載體基材具有楊氏模數大於或等於150 GPa，及在從25°C至500°C的範圍的熱膨脹係數大於或等於20x10^‑7 /°C至小於或等於120x10^-7 /°C。

本文所述的半導體載體的設備的額外特徵與優點將在隨後的實施方式中說明，且部分對於本領域的熟習技藝者從說明書或藉由實行本文所述的具體例，包括隨後的實施方式、申請專利範圍及隨附圖式，是顯而易見的。

將理解到前述的概略說明與隨後的詳細說明敘述各種具體例且意欲提供理解申請專利標的之本質與特性的概觀與架構。隨附圖式也被包括以提供進一步理解各種具體例，且被併入並構成說明書的一部分。圖式繪示本文所述的各種具體例，並與說明書一同做為說明申請專利標的之原理與操作。

現在詳細地參照半導體的載體基材，半導體的載體基材的實例繪示在隨附圖式中。將儘可能地使用相同的元件符號指稱在圖式中相同或類似的部件。本文揭示的載體基材的具體例包括基底層，基底層提供剛性給載體基材，其降低在處理期間半導體的變形。在某些具體例中，半導體可直接施加於基底層。例如，基底層的高剛性可彌補載體晶圓與半導體之間的CTE失配。然而，在某些情況中，基底層可由一材料所構成，此材料使得加工載體基材的基底層以具有可容許半導體被直接地接合至基底層的表面粗糙度(R_a )是困難的或昂貴的。本文揭示的載體基材的具體例處理此難題與其他難題─諸如在半導體之CTE匹配中的困難─藉由將玻璃層接合至具有高剛性的基底層的表面。在此類具體例中，玻璃層被加工而具有允許半導體被施加至玻璃層的表面的表面粗糙度(R_a )。

參照圖1，描繪根據具體例的範例載體基材10。描繪在圖1中的載體基材10包含基底層100，其具有第一表面101與平行並相對於第一表面101的第二表面102。基底層100提供剛性給載體基材10，使得在半導體的處理與搬運期間，降低半導體的變形。

在具體例中，諸如圖1中所描繪，載體基材10可由基底層100所構成。在此類具體例中，基底層100是由多晶陶瓷所構成。範例多晶陶瓷包括氧化鋁、氧化鋯、尖晶石、與其他半透明(translucent)多晶陶瓷。可藉由許多陶瓷處理方法產生多晶陶瓷基底層，諸如例如刮刀成形(tape casting)、滾磨成形(roller milling)、與壓延成形(calendaring)。

現在參照圖2，在具體例中，載體基材10可包含基底層100與接合至基底層100的第一表面101的玻璃層200。玻璃層200具有第一表面201與平行並相對於第一表面201的第二表面202。玻璃層200的第一表面201接合至基底層100的第一表面101，使得玻璃層的第二表面202暴露並可被加工。在具體例中，在玻璃層200的第二表面202加工後與玻璃層200已經接合至基底層100後，可施加半導體於玻璃層200的第二表面202。可選擇玻璃層的組成，使玻璃層200的CTE匹配基底層100的CTE。在某些具體例中，玻璃可為鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃或無鹼金屬的鋁矽酸鹽玻璃。在具體例中，玻璃層可為藉由各種方法形成的玻璃片，諸如例如拉伸(drawing)、下拉伸(down drawing)、熔融拉伸(fusion drawing)、溢流下拉伸(overflow down drawing)、漂浮法(float method)、及類似方法。在其他具體例中，玻璃可藉由玻璃料組成物的噴塗施加、釉化型(glazing-type)處理、及基材浸漬(substrate dipping)而形成。在本文使用時，用語「玻璃」意指包括部分地或全部地由玻璃所製成的任何材料，包括玻璃與玻璃-陶瓷。玻璃-陶瓷包括非晶相與結晶相兩者的玻璃。在某些具體例中，當玻璃是玻璃-陶瓷時，玻璃-陶瓷中的平均結晶大小是100埃或更小、90埃或更小、80埃或更小、或70埃或更小。

現在參照圖3，在具體例中，載體基材10可包含基底層100、接合至基底層100的第一表面101的玻璃層200、及接合至基底層100的第二表面102的第二玻璃層300。第二玻璃層300具有第一表面301與平行並相對於第一表面301的第二表面302。第二玻璃層300的第一表面301接合至基底層100的第二表面102，使得第二玻璃層的第二表面302暴露並可被加工。可選定第二玻璃層300的組成，使玻璃層300的CTE匹配基底層100的CTE及/或匹配玻璃層200的CTE。在某些具體例中，玻璃可為鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃或無鹼金屬的鋁矽酸鹽玻璃。第二玻璃層300的玻璃組成可與玻璃層200的組成是相同的或不同的。當玻璃層200與基底層100之間有CTE失配時，第二玻璃層300的應用會是有利的。在這些情況中添加第二玻璃層300藉由均衡載體基材10的熱膨脹而容許更均勻的平坦度(例如減少曲折)。在具體例中，玻璃層可為藉由各種方法形成的玻璃片，諸如例如拉伸、下拉伸、熔融拉伸、溢流下拉伸、漂浮法、及類似方法。在其他具體例中，玻璃可藉由玻璃料組成物的噴塗施加、釉化型處理、及基材浸漬而形成。

在其中載體基材10包含基底層100與一或更多玻璃層200、300的具體例（諸如圖2與圖3所繪示的具體例）中，－基底層可包含提供剛性給載體基材10的任何材料。在此類具體例中，基底層可包含氧化鋁、氧化鋯、藍寶石、尖晶石、金屬、及其他半透明陶瓷。在其中載體基材10包含基底層100與一或更多玻璃層200、300之某些具體例中，基底層可包含多晶陶瓷，諸如例如氧化鋁、氧化鋯及尖晶石。在其中載體基材10包含基底層100與一或更多玻璃層200、300之其他具體例中，基底層可包含金屬，諸如例如不鏽鋼。

現在參照圖2與圖3，玻璃層200與第二玻璃層300可藉由任何數目的方法而施加，包括將玻璃層200或第二玻璃層300直接接合至基底層100，或將玻璃層200或第二玻璃層300間接接合至基底層100。

在具體例中，玻璃層200可直接地接合至基底層100的第一表面101及/或第二玻璃層300可直接地接合至基底層100的第二表面102。根據具體例，可藉由化學/機械黏著而達成玻璃層200或第二玻璃層300直接接合至基底層100，其中玻璃層200的第一表面101及/或第二玻璃層300的第一表面301被融化，然後被分別施加至基底層100的第一表面101及/或第二表面102的任一者。此方法當基底層100與玻璃層200及第二玻璃層300之任一者或兩者之間的CTE失配是相當小時已被顯示為是有效的。在某些具體例中，在此處理中使用退火步驟以最小化殘留應力。在某些具體例中，可使用一或更多焊藥(fluxing agent) 藉由增加界面反應層的潤溼(wetting)與發展以助於促進基底層100與玻璃層200及第二玻璃層300的一者或兩者的接合。在加熱之前，範例助熔作用(fluxing action)使用施加在基底層與玻璃層200及第二玻璃層300之一者或兩者之間的薄正硼酸層。正硼酸提供低溫液相以開始融化反應，透過共晶形成、中間反應產物、及在界面區中物種之增加的遷移率。在具體例中，鹼金族與鹼土族的氧化物可用於做為焊藥。然而，應該避免碳酸鹽，因為碳酸鹽在碳酸鹽分解至其相關的氧化物期間產生氣體。此氣體會驅使不期望的玻璃層200或第二玻璃層300中的氣泡形成，會對表面光潔度造成問題。在具體例中，如上所述的玻璃層200及/或第二玻璃層300至基底層的直接接合應在真空氣氛中進行，以助於最小化在最終玻璃層中的截留空氣。

現在參照圖4與圖5，在基底層100的第一表面101與玻璃層200的第一表面201之間提供黏著層400。可選地，可在基底層100的第二表面102與第二玻璃層300的第一表面301之間提供黏著層500。使用黏著層會是有吸引力的選項，當玻璃層200及第二玻璃層300的一者或兩者是平坦顯示型玻璃，諸如彼等藉由拉伸或熔融處理所生產的。在其中使用黏著層400、500之具體例中，玻璃層200與第二玻璃層300皆不需要被融化以接合至基底層。因此，玻璃層200的第二表面202與第二玻璃層300的第二表面302保持平坦且不會由於在高溫產生的表面張力而扭曲。在此幾乎原始狀態中，玻璃層200的第二表面202與第二玻璃層300的第二表面302需要較少拋光以滿足最終產品的表面光潔度與尺寸容限。

選擇黏著層400、500以分別提供在基底層100與玻璃層200及第二玻璃層300的一者或兩者之間是重要的。黏著層400、500需要不僅提供足夠強度以將玻璃層200及/或第二玻璃層300接合至基底層並忍受最終拋光，但處理完成時黏著層400、500也應耐受載體基材10從半導體的熱脫膠(thermal debonding)。在此兩個黏著層類型間的階層式接近脫膠溫度是必要的。達成此階層式分層的一種方法是藉由使用較低溫的熱塑性材料用以接合載體基材10與半導體及較高溫的熱固性聚合物用以接合基底層至玻璃層200與第二玻璃層300的一者或兩者。

在其中基底層100是陶瓷之某些具體例中，透過熱/機械浮雕(emboss)在生坯狀態(green state)的基底層100的第一表面101與第二表面102的一者或兩者，及隨後燒製成最終基底層100，機械特徵可被添加至基底層100的第一表面101與第二表面102的一者或兩者。在具體例中，此表面變化的方法促進順應表面用以將基底層100接合至玻璃層200與第二玻璃層300的一者或兩者。改變基底層100的第一表面101與第二表面102的一者或兩者的範例方法包括透過噴砂法(sand blasting)、生坯陶瓷基底層的浮雕或其他類似方法之表面粗糙化。此等表面變化給予玻璃層/黏著層一適合表面，在其上接合並提供比完全平坦陶瓷基材上用於玻璃/黏著增加了接合表面區域。

載體基材的尺寸與形狀－諸如例如圖1～圖5所繪示的載體基材10－並無特別限制。在具體例中，載體基材的形狀可為圓形、橢圓形、矩形或方形。在其中載體基材的形狀是圓形或橢圓形之具體例中，載體基材的直徑可為大於或等於200 mm至小於或等於300 mm。在其中載體基材的形狀是圓形或橢圓形之某些具體例中，載體基材的直徑可為約200 mm。在其中載體基材的形狀是圓形或橢圓形之其他具體例中，載體基材的直徑可為約300 mm。應理解到在其中載體基材是橢圓形之具體例中，上述的直徑是橢圓的最大直徑。在其中載體基材具有矩形或方形形狀之具體例中，載體基材可具有長度小於或等於750 mm與寬度小於或等於750 mm。在其中載體基材具有矩形或方形形狀之某些具體例中，載體基材可具有長度大於或等於250 mm與小於或等於750 mm及寬度大於或等於250 mm與小於或等於750 mm，諸如長度大於或等於350 mm與小於或等於650 mm及寬度大於或等於250 mm與小於或等於650 mm。

本文所述的載體基材，其包含基底層100、可選玻璃層200、300及可選黏著層400、500，具有根據使用在這些層的材料及根據被施加至載體基材的半導體處理的厚度。在具體例中，載體基材的厚度可從大於或等於0.15 mm至小於或等於3.00 mm，諸如從大於或等於0.25 mm至小於或等於2.75 mm。在其他具體例中，載體基材的厚度可從大於或等於0.50 mm至小於或等於2.50 mm，諸如從大於或等於0.75 mm至小於或等於2.25 mm。在其他具體例中，載體基材的厚度可從大於或等於1.00 mm至小於或等於2.00 mm，諸如從大於或等於1.25 mm至小於或等於1.75 mm。

在某些具體例中，具有相對平面的載體基材會是有利的。在此使用「平面性」指稱載體基材的平坦度。平面性可藉由沿著一維度的載體基材的扭曲而量測。例如，帶有弓形或「U」形的載體基材會具有最大高度於沿著載體基材的長度之載體基材的任一端及最小高度於接近載體基材的長度的幾何中央。載體基材的「平面性」是最大高度與最低高度之間的差距。因此，做為進一步實例，具有弓形或「U」形的載體基材可具有30 μm的最大高度與5 μm的最小高度，其會產生25 μm的平面性。根據本文所述的具體例的載體基材可具有小於或等於25 μm的平面性，諸如小於或等於20 μm。在其他具體例中，載體基材可具有小於或等於15 μm的平面性，諸如小於或等於10 μm。在更其他具體例中，載體基材可具有小於或等於5 μm的平面性，諸如小於或等於2 μm。在又其他具體例中，載體基材可具有小於或等於1 μm的平面性，諸如小於或等於0.5 μm。在此使用用語平面性是定義為最大距離的絕對值的總和，最大距離分別為量測在最高點與應用於玻璃型物件100的形狀的最小平方焦平面(least squares focal plane)之間及最低點與最小平方焦平面之間。最高點與最低點兩者是參照玻璃型物件100的相同表面。最小平方焦平面應用於未箝住(自由態)的玻璃型物件的形狀。最小平方焦平面藉由以下方法所決定。一平面藉由方程式z=A+Bx-Cy所決定。然後，最小平方平面擬合(least squares planar fit)是藉由來自此平面的實際資料之偏差的平方的總和之矩陣最小化(matrix minimization)所決定。此方法找出最小平方值A、B與C。矩陣決定為如下所示：*藉由解開此方程式得到A、B與C，完成最小平方擬合。平面性可使用Tropel FlatMaster MSP(多重表面量測儀)而量測。

為了提供適於施加半導體的表面、或提供適於處理裝備的表面，諸如例如真空吸盤，其上將被施加半導體的載體基材的表面、及/或將被使用於處理裝備的載體基材的表面可具有合適的表面粗糙度(R_a )。此種表面的粗糙度可為此表面所形成方式的成果。例如，若此種表面是玻璃層200的第二表面202或第二玻璃層的第二表面302，表面粗糙度可為此玻璃層形成方式的成果，形成方式諸如例如熔融處理，其產生具有非常低表面粗糙度(R_a )的玻璃表面。對於不是形成具有期望表面粗糙度(R_a )的表面，諸如例如基底層100的第一表面101與第二表面102，此表面諸如例如藉由習知研磨與拋光技術可被加工，以具有期望表面粗糙度。為此，相較於加工陶瓷層以具有期望表面粗糙度(R_a )，加工玻璃層以具有期望表面粗糙度(R_a )通常是較容易與更具成本效益。在具體例中，載體基材的表面可具有表面粗糙度(R_a )小於或等於30 nm，諸如小於或等於25 nm。在其他具體例中，載體基材的表面可具有表面粗糙度(R_a )小於或等於20 nm，諸如小於或等於15 nm。在又其他具體例中，載體基材的表面可具有表面粗糙度(R_a )小於或等於10 nm，諸如小於或等於5 nm。可藉由使用可從Zygo取得的表面輪廓儀(surface profilometer) 量測表面粗糙度(R_a )，，其中在至少三個約100 μm乘100 μm的樣品區域中的表面粗糙度(R_a )被量測並平均。

如上所述，載體基材的基底層提供剛性給載體基材。載體基材的增加剛性可使得在處理期間半導體的扭曲降低，因為載體基材在處理期間較不傾向於變形。此外，使載體基材具有高剛性藉由降低由於在熱處理期間的膨脹與收縮造成的載體基材的變形總量最小化載體基材的多層之間的CTE失配效應，及載體基材與半導體之間的CTE失配。為此，在具體例中，載體基材具有楊氏模數大於150 GPa，諸如從大於或等於150 GPa至小於或等於400 GPa，或從大於或等於200 GPa至小於或等於380 GPa。在其他具體例中，載體基材具有楊氏模數從大於或等於250 GPa至小於或等於350 GPa，諸如從275 GPa至大於或等於325 GPa。在本說明書中所述的楊氏模數值指的是藉由在標題為「Standard test method for dynamic Young’s modulus, shear modulus, and Poisson’s ration by sonic resonance」之ASTM E1875-13中所說明的一般型之於室溫的音波共振技術所量測的值。應理解到在其中載體基材只包含基底層之具體例中，上面所揭示的楊氏模數是基底層的楊氏模數。然而，在其中載體基材包含基底層、一或更多玻璃層、及一或更多黏著層之具體例中，上面所揭示的楊氏模數是整個載體基材的楊氏模數，包括基底層與任何玻璃層或黏著層。

如上所述，在製造半導體的處理期間，已經發現在具體例中，載體基材的CTE可為相同於或實質上相同於半導體基材的CTE以降低變形。此確保半導體承受加熱處理時，諸如焊料回流(solder reflow)處理，半導體與載體基材積層之間的類似膨脹量，且從而避免由於熱施加應力的半導體之機械破壞。在具體例中，基底層的CTE是相同於或實質上相同於基材的CTE。在此類具體例中，半導體可被直接施加於載體基材的基底層，而不必添加玻璃層。然而，在其他具體例中，基底層的CTE不匹配半導體的CTE。在此類具體例中，玻璃層被接合至基底層的至少一表面－例如如圖2所繪示－且玻璃層具有CTE相同於或實質上相同於半導體的CTE。在此類具體例中，半導體被施加至具有相同或實質上相同的CTE之玻璃層。然而，使用具有高剛性的基底層彌補藉由其上被施加半導體的載體基材的層與半導體的CTE之間的CTE失配造成的變形。因此，在具體例中，其上被施加半導體的載體基材的層之CTE不必匹配或實質上匹配半導體的CTE。應理解到在此段落使用的「實質上相同的」CTE意指為目標CTE±10%。

在具體例中，被施加半導體的載體基材的層，諸如基底層或玻璃層，具有CTE在25°C至500°C範圍中大於或等於20x10^-7 /°C至小於或等於120x10^-7 /°C於範圍，諸如在25°C至500°C範圍中從大於或等於30x10^-7 /°C至小於或等於90x10^-7 /°C。在具體例中，會被施加半導體的載體基材的層，諸如基底層或玻璃層，具有從25°C至500°C範圍中CTE大於或等於40x10^-7 /°C至小於或等於85x10^-7 /°C，諸如從25°C至500°C範圍中從大於或等於50x10^-7 /°C至小於或等於80x10^-7 /°C。在具體例中，會被施加半導體的載體基材的層，諸如基底層或玻璃層，具有從25°C至500°C範圍中CTE大於或等於70x10^-7 /°C至小於或等於78x10^-7 /°C ，諸如從25°C至500°C範圍中從大於或等於71x10^-7 /°C至小於或等於77x10^-7 /°C。此CTE可使用根據ASTM E228-11之推桿膨脹儀(push-rod dilatometer)所量測。

在具體例中，使用雷射脫膠(laser debonding)將載體基材從半導體脫膠會是有利的。在此類具體例中，載體基材應為對於紫外線(UV)及/或紅外線(IR)光半透明，取決於照射的雷射。因為玻璃層大體對於所有光為半透明的，在UV與IR光的穿透率中的限制部件大體是基底層。在具體例中，載體基材具有大約1 μm的波長處穿透率從大於或等於30%至小於或等於90%於、大約1 μm的波長處大於或等於30%至小於或等於85%、大約1 μm的波長處大於或等於30%至小於或等於80%、約1 μm的波長處大於或等於30%至小於或等於75%、大約1 μm的波長處大於或等於30%至小於或等於70%、大約1 μm的波長處大於或等於40%至小於或等於90%、大約1 μm的波長處大於或等於40%至小於或等於85%、大約1 μm的波長處大於或等於40%至小於或等於80%、大約1 μm的波長處大於或等於40%至小於或等於75%、大約1 μm的波長處大於或等於40%至小於或等於70%、大約1 μm的波長處大於或等於50%至小於或等於90%、大約1 μm的波長處大於或等於50%至小於或等於85%、大約1 μm的波長處大於或等於50%至小於或等於80%、大約1 μm的波長處大於或等於50%至小於或等於75%、大約1 μm的波長處大於或等於50%至小於或等於70%、大約1 μm的波長處大於或等於55%至小於或等於90%、大約1 μm的波長處大於或等於55%至小於或等於85%、大約1 μm的波長處大於或等於55%至小於或等於80%、大約1 μm的波長處大於或等於55%至小於或等於75%、大約1 μm的波長處大於或等於60%至小於或等於90%、大約1 μm的波長處大於或等於60%至小於或等於85%、大約1 μm的波長處大於或等於60%至小於或等於80%、大約1 μm的波長處大於或等於65%至小於或等於90%、大約1 μm的波長處大於或等於65%至小於或等於85%、大約1 μm的波長處大於或等於70%至小於或等於90%、或其中的任何範圍與子範圍。

現在應理解到在具體例中，載體基材包括具有第一表面與具有平行並相對於第一表面的第二表面之基底層。載體基材進一步包括接合於基底層的第一表面的玻璃層。載體基材具有楊氏模數大於或等於150 GPa。現在也應理解到在具體例中，載體基材包括多晶陶瓷且具有楊氏模數大於或等於150 GPa至小於或等於400 GPa。載體基材具有熱膨脹係數從25°C至500°C範圍中大於或等於20x10^-7 /°C至小於或等於120x10^-7 /°C。

在第一態樣中，載體基材包含：具有第一表面與相對於第一表面的第二表面之基底層；及接合於基底層的第一表面的玻璃層，其中載體基材具有楊氏模數大於或等於150 GPa與於大約1 μm的波長穿透率從大於或等於60%至小於或等於90%。

在第二態樣中，第一態樣的載體基材具有於溫度範圍從25°C至500°C熱膨脹係數從大於或等於20x10^-7 /°C至小於或等於120x10^-7 /°C。

在第三態樣中，第一與第二態樣的載體基材具有於溫度範圍從25°C至500°C熱膨脹係數從大於或等於30x10^-7 /°C至小於或等於90x10^-7 /°C。

在第四態樣中，第一至第三態樣任一者的載體基材具有楊氏模數大於或等於150 GPa至小於或等於400 GPa。

在第五態樣中，第一至第四態樣任一者的載體基材具有楊氏模數大於或等於200 GPa至小於或等於380 GPa。

在第六態樣中，第一至第五態樣任一者的載體基材於大約1 μm的波長具有穿透率從大於或等於65%至小於或等於90%。

在第七態樣中，第一至第六態樣任一者的載體基材於大約1 μm的波長具有穿透率從大於或等於70%至小於或等於90%。

在第八態樣中，第一至第七態樣任一者的載體基材具有平面性小於或等於25 μm。

在第九態樣中，第一至第八態樣任一者的載體基材具有第一表面與平行並相對於第一表面的第二表面，玻璃層的第一表面接合於基底層的第一表面，及玻璃層的第二表面具有表面粗糙度(R_a )小於或等於30 nm。

在第十態樣中，第一至第九態樣任一者的載體基材具有基底層，基底層包含選自由氧化鋁、氧化鋯、藍寶石、尖晶石、其他高剛性陶瓷材料、及金屬所構成的群組之材料。

在第十一態樣中，第一至第十態樣任一者的載體基材具有包含多晶陶瓷的基底層。

在第十二態樣中，第一至第十一態樣任一者的載體基材具有基底層，基底層包含選自由氧化鋁、氧化鋯、與尖晶石所構成的群組之材料。

在第十三態樣中，第一至第十態樣任一者的載體基材具有包含金屬的基底層。

在第十四態樣中，第一至第十三態樣任一者的載體基材具有圓形幾何形狀且具有直徑從大於或等於200 mm至小於或等於300 mm。

在第十五態樣中，第一至第十三態樣任一者的載體基材具有矩形幾何形狀，帶有寬度小於或等於750吋與長度小於或等於750mm。

在第十六態樣中，第一至第十五態樣任一者的載體基材具有接合於基底層的第二表面的第二玻璃層。

在第十七態樣中，第一至第五態樣任一者的載體基材具有藉由黏著層而接合於基底層的第一表面的玻璃層，黏著層定位於並接觸玻璃層及基底層的第一表面之間。

在第十八態樣中，第十七態樣的載體基材具有藉由第二黏著層而接合於基底層的第二表面的第二玻璃層，第二黏著層定位於並接觸第二玻璃層及基底層的第二表面之間。

在第十九態樣中，載體基材包含多晶陶瓷，其中載體基材具有楊氏模數大於或等於150 GPa，載體基材於範圍從25°C至500°C具有熱膨脹係數大於或等於20x10^-7 /°C至小於或等於120x10^-7 /°C，及載體基材於大約1 μm的波長具有穿透率從大於或等於30%至小於或等於90%。

在第二十態樣中，第十九態樣的載體基材具有楊氏模數大於或等於150 GPa至小於或等於400 GPa。

在第二十一態樣中，第十九與第二十態樣的載體基材具有楊氏模數大於或等於200 GPa至小於或等於380 GPa。

在第二十二態樣中，第十九至第二十一態樣任一者的載體基材於溫度範圍從25°C至500°C具有熱膨脹係數於或等於30x10^-7 /°C至小於或等於90x10^-7 /°C。

在第二十三態樣中，第十九至第二十二態樣任一者的載體基材於大約1 μm的波長具有穿透率從大於或等於60%至小於或等於90%。

在第二十四態樣中，第十九至第二十三態樣任一者的載體基材於大約1 μm的波長具有穿透率從大於或等於65%至小於或等於90%。

在第二十五態樣中，第十九至第二十四態樣任一者的載體基材具有平面性小於或等於25 μm。

在第二十六態樣中，第十九至第二十五態樣任一者的載體基材具有至少一表面具有表面粗糙度(R_a )小於或等於30 nm。

在第二十七態樣中，第十九至第二十六態樣任一者的載體基材具有多晶陶瓷，多晶陶瓷選自由氧化鋁、氧化鋯、尖晶石與其他高剛性陶瓷材料所構成群組。

在第二十八態樣中，第十九至第二十七態樣任一者的載體基材包含：具有第一表面與相對於第一表面的第二表面的基底層；及接合於基底層的第一表面的玻璃層。

在第二十九態樣中，第二十八態樣的載體基材進一步包含接合於基底層的第二表面的第二玻璃層。實例 實例 1

使用美國專利第9,287,106 B1號所述的刮刀成形方法產生半透明氧化鋁。光學要求(在半透明性百分比方面)不像在純粹光學應用中那般嚴格；因此，在此形成的樣品不使用在美國專利第9,287,106 B1號所述的氫燒製(hydrogen firing)，而是在空氣中燒結。形成帶有標稱厚度1.5 mm的152.4 mm多晶氧化鋁板，其顯示出可見光半透明性。當薄化至目標厚度500-700 μm，此層當匹配於相近CTE的玻璃時提供必要剛性給複合結構。此展示出接近200 mm半導體晶圓的尺寸能力。在此情況的尺寸是被生產此樣品的工具所限制，而非此技術的固有限制或是無法產生更大尺寸。實例 2

半透明氧化鋁以美國專利第9,287,106 B1號的方法生產且經由熱處理接合成一片玻璃，具有組成為67.37 莫耳% SiO₂ 、3.67 莫耳% B₂ O₃ 、12.73 莫耳% Al₂ O₃ 、13.77 莫耳% Na₂ O、0.01 莫耳% K₂ O、2.39 莫耳% MgO、0.01 莫耳% Fe₂ O₃ 、0.01 莫耳% ZrO₂ 及0.09 莫耳% SnO₂ ，其具有適以接合的CTE。在接合之前，氧化鋁基材與玻璃以乙醇擦拭乾淨，以移除來自搬運過程的油類。氧化鋁放置在一片莫來石窯具(mullite kiln furniture)上而玻璃放置在半透明氧化鋁的頂上。在由CM, Inc.所製造的快速加熱爐中以200℃/小時之加熱時程後，樣品於1200℃被接合持續30分鐘。此實例展示出玻璃至氧化鋁陶瓷的接合能力，同時維持複合材料的半透明或透明本質。相較於純陶瓷，此外部玻璃層的機械拋光產生更加容易拋光至表面光潔度要求的粗糙度與平行度兩者的表面。實例 3

展示半透明氧化鋯的生產與後續接合。刮刀成形方法用於形成此表面。由於氧化鋯陶瓷相較於氧化鋁陶瓷具有更高的CTE，選擇更高的CTE熔融拉伸顯示玻璃，在此情形中，玻璃具有組成為約57.43 莫耳% SiO₂ 、16.1 莫耳% Al₂ O₃ 、17.05 莫耳% Na₂ O、2.81 莫耳% MgO、0.07 莫耳% SnO₂ 、6.54 莫耳% P₂ O₅ 。在接合之前，氧化鋯基材與玻璃以乙醇擦拭乾淨，以移除來自搬運過程的油類。氧化鋯放置在一片莫來石窯具(mullite kiln furniture)上而玻璃放置在半透明氧化鋯的頂上。在由CM, Inc.所製造的快速加熱爐中以200℃/小時之加熱時程後，樣品於1200℃被接合持續30分鐘。此實例展示出玻璃至氧化鋯陶瓷的接合能力，同時維持複合材料的半透明本質。相較於純陶瓷，此外部玻璃層的機械拋光產生更加容易拋光至表面加工要求的粗糙度與平行度兩者的表面。實例 4

添加表面特徵至剛性化層的部分是促進外部包覆玻璃與陶瓷之間的界面黏著的另一種方法。在此實例中，經由熱/機械浮雕添加紋理在生坯於未燒製陶瓷的表面。此表面使用刮刀成形處理而形成。在此情況中的燒製陶瓷是~75%氧化鋁與25%氧化鋯(體積比)的兩相混合物。由於氧化鋁/氧化鋯陶瓷的較高CTE，選擇較高CTE熔融拉伸顯示玻璃，玻璃具有組成為約57.43 莫耳% SiO₂ 、16.1 莫耳% Al₂ O₃ 、17.05 莫耳% Na₂ O、2.81 莫耳% MgO、0.07 莫耳% SnO₂ 、6.54 莫耳% P₂ O₅ 。實例 5

具有約64.62 莫耳% SiO₂ 、5.14 莫耳% B₂ O₃ 、13.97 莫耳% Al₂ O₃ 、13.79 莫耳% Na₂ O、2.4 莫耳% MgO、0.003 莫耳% TiO₂ 與0.08 莫耳% SnO₂ 的玻璃片被磨碎成粉末，使得50%的這些顆粒具有直徑約5 μm。由此粉末製成漿料，其中此漿料是約22.22 重量% Texanol、0.93重量% T-100 EC、75.93重量%粉末與0.93重量% OC-60。此漿料放置在狹縫塗佈模具(slot coat die)中以塗佈氧化鋁基材具有塗層厚度約160至170 μm。塗佈的樣品在烘箱被加熱於60℃持續2小時以乾燥塗層。接著塗佈的樣品被使用下方的燒製循環燒製以燒結在氧化鋁基材上的塗層中的玻璃。塗佈的基材以5℃/分鐘的速率加熱至300℃，保持在300℃持續1小時，以5℃/分鐘的速率從300℃加熱至1100℃，保持在1100℃持續2小時，然後以5℃/分鐘的速率冷卻至室溫。在燒結之後，塗佈厚度為大約100 μm。此處理造成在氧化鋁基材上的均勻玻璃塗佈層。

在不悖離申請專利範圍標的之精神與範疇下，此領域的熟習技藝者可顯而易見得到本文所述具體例的各種修飾與變化。因此，意使說明書涵蓋本文所述的各種具體例的修飾與變化，使得這些修飾與變化處在隨附申請專利範圍與其等效物的範疇中。

10‧‧‧載體基材

100‧‧‧基底層

101‧‧‧第一表面

102‧‧‧第二表面

200‧‧‧玻璃層

201‧‧‧第一表面

202‧‧‧第二表面

300‧‧‧第二玻璃層

301‧‧‧第一表面

302‧‧‧第二表面

400‧‧‧黏著層

500‧‧‧黏著層

圖1圖解繪示根據本文所示與描述的一或更多具體例的載體基材基底層；

圖2圖解繪示根據本文所示與描述的一或更多具體例的具有接合至基底層的第一表面的玻璃層的載體基材基底層；

圖3圖解繪示根據本文所示與描述的一或更多具體例的具有接合至基底層的第一表面的第一玻璃層與接合至基底層的第二表面的第二玻璃層的載體基材基底層；

圖4圖解繪示根據本文所示與描述的一或更多具體例的具有藉由黏著層而接合至基底層的第一表面的玻璃層的載體基材基底層；以及

圖5圖解繪示根據本文所示與描述的一或更多具體例的具有藉由黏著層而接合至基底層的第一表面的第一玻璃層與藉由黏著層而接合至基底層的第二表面的第二玻璃層的載體基材基底層。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (10)

1. 一種載體基材，包含： 一基底層，該基底層具有一第一表面與一第二表面，該第二表面相對於該第一表面；及一玻璃層，該玻璃層接合至該基底層的該第一表面，其中該載體基材具有一楊氏模數大於或等於150 GPa與在一波長為約1 μm的一穿透率從大於或等於60%至小於或等於90%。
2. 如請求項1所述之載體基材，其中該載體基材在從25°C至500°C的一溫度範圍具有一熱膨脹係數從大於或等於20 x 10^‑7 /°C至小於或等於120 x 10^-7 /°C。
3. 如請求項1所述之載體基材，其中該載體基材具有一楊氏模數大於或等於150 GPa至小於或等於400 GPa。
4. 如請求項1所述之載體基材，其中該載體基材在約1 μm之一波長具有一穿透率從大於或等於65%至小於或等於90%。
5. 如請求項1–4任一項所述之載體基材，其中該玻璃層具有一第一表面與一第二表面，該第二表面相對於該第一表面， 該玻璃層的該第一表面接合至該基底層的該第一表面，而該玻璃層的該第二表面具有一表面粗糙度(R_a )小於或等於30 nm。
6. 如請求項1–4任一項所述之載體基材，其中該基底層包含一材料，該材料選自由氧化鋁、氧化鋯、藍寶石、尖晶石、與多種金屬所構成的群組。
7. 一種包含一多晶陶瓷的載體基材，其中 該載體基材具有一楊氏模數大於或等於150 GPa， 該載體基材在從25°C至500°C的一溫度範圍具有一熱膨脹係數大於或等於20 x 10^‑7 /°C至小於或等於120 x 10^-7 /°C，以及 該載體基材在一約1 μm波長具有一穿透率從大於或等於30%至小於或等於90%。
8. 如請求項7所述之載體基材，其中該載體基材具有一楊氏模數大於或等於150 GPa至小於或等於400 GPa。
9. 如請求項7所述之載體基材，其中該載體基材在一約1 μm波長具有一穿透率從大於或等於60%至小於或等於90%。
10. 如請求項7–9任一項所述之載體基材，其中該多晶陶瓷選自由氧化鋁、氧化鋯、與尖晶石所構成的群組。