TWI839812B - 具表面形狀之陶瓷晶圓片與其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種具表面形狀之陶瓷晶圓片與其製造方法，該陶瓷晶圓片具有一上表面及一下表面，且該上表面及該下表面至少一者具不規則表面形狀。該兩表面之間的厚度差(total thickness variation，TTV)值介於0.1~100μm。本發明之具有表面形狀的陶瓷晶圓片，藉由控制晶圓片的厚度差異，除了有助於鍍膜外，亦能增進流體的流動，於後續製程中能提升鍍膜接合力與降低表面缺陷。
Description
本發明係關於一種陶瓷晶圓片，特別係一種具表面形狀之陶瓷晶圓片。
一般晶圓片的製造流程包含將獲得之晶圓片經過研磨，使其晶圓片之表面平坦化，且同時具有一特定厚度，再經過拋光，以消除研磨後所造成之晶圓片表面凹凸，即可獲得一平坦之晶圓片。
研磨目的係將晶圓片打磨將厚度控制在能接受的範圍，而拋光的目的在於改善研磨所造成的瑕疵，提高晶圓表面平坦化、平整化及平面化，使晶圓片表面平滑，不易有微粒附著，因為晶圓片缺陷來源多為微粒、晶體原生的空坑、殘餘物或刮痕。因此，研磨拋光過程決定晶圓片最終的厚度及表面粗糙度，也會影響晶圓片最後的完成度。當晶圓片太厚時，會造成散熱不良，而太薄又容易導致破片。
綜上可知，一般晶圓的製程都必須將晶圓片表面加工處理為平面；然而，本案發明人發現，在半導體的製程中，許多流體(液體或氣體)在經過厚度不同之晶圓表面時，即具有表面形狀之陶瓷晶圓片，將有助於增進流體的流動，
以提升薄膜良率。
是以，本發明藉由提供一種具表面形狀的陶瓷晶圓片，該陶瓷晶圓片有助於後續鍍膜製程與陶瓷接合強度。
本發明之目的為提供一種具表面形狀陶瓷晶圓片，其具有一上表面及一下表面，且該上表面及該下表面至少一者具不規則表面形狀；其中，該上表面與該下表面之間的厚度差(total thickness variation，TTV)值介於0.1~100μm。
根據本發明之一實施例，該表面厚度差值介於0.1~10μm。
根據本發明之一實施例，該表面形狀為正凸背平、正凹背平、正不規則背平、正凸背凸、正凹背凸、正不規則背凸、正凸背凹、正凹背凹、正不規則背凹、正凸背不規則、正凹背不規則、正不規則背不規則。
根據本發明之一實施例，該陶瓷晶圓片之材料為氮化鋁、氮化矽，氧化鋁、氧化矽、碳化矽之氮化物、氧化物或碳化物。
本發明之另一目的為提供一種前述之具表面形狀陶瓷晶圓片的製備方法，包含：(1)將一陶瓷生胚經高溫處理後加工產生一陶瓷片材；或(2)提供一表面具薄膜或電路之欲受再生之陶瓷晶圓；將該陶瓷片材或該欲受再生之陶瓷晶圓放置於載盤上，對該陶瓷片材之上表面及下表面進行加工處理，形成一具有表面形狀陶瓷晶圓片；其中，該加工處理包含研磨、拋光、蝕刻、電漿或機械加工。
根據本發明之一實施例，該研磨為單面研磨，且係經由調整該載盤之角度，使一砂輪對該陶瓷晶圓片表面進行研磨；或調整一砂輪或研磨盤之角度或控制該砂輪之形狀，對該陶瓷晶圓片表面進行研磨。
根據本發明之一實施例，該研磨為雙面研磨，且係修整一研磨盤之形狀以對該陶瓷晶圓片之表面進行研磨。
根據本發明之一實施例，該拋光為單面拋光，且係以修整一拋光盤之角度或形狀以對該陶瓷晶圓片之表面進行拋光。
根據本發明之一實施例，該拋光為雙面拋光，且係修整一拋光盤之角度或形狀以對該陶瓷晶圓片之表面進行拋光。
根據本發明之一實施例，該蝕刻方式為乾式蝕刻或濕式蝕刻。
本發明所提供的優勢在於：本發明之具表面形狀晶圓片，可幫助鍍膜製程，且流體在經過不同厚度之表面時，有助於流體的流動，以增進後續製程中薄膜良率。
根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依實際比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本發明相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號指稱相似的元件及部件。
以下實施方式不應視為過度地限制本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者可在不背離本發明之精神或範疇的情況下對本文所討論之實施例進行修改及變化，而仍屬於本發明之範圍。
本文中術語「一」及「一種」代表於本文中之語法對象有一個或多於一個(即至少一個)。
本發明提供一種具表面形狀陶瓷晶圓片，其具有一上表面及一下表面，且該上表面及該下表面至少一者具不規則表面形狀；其中，該上表面與該下表面之間的厚度差(total thickness variation，TTV)值介於0.1~100μm，例如但不限於：介於0.2μm~100μm、介於0.5μm~100μm、介於1.5μm~100μm、介於3.5μm~100μm、介於5.5μm~100μm、介於9.5μm~100μm、介於15μm~100μm、介於35μm~100μm、介於55μm~100μm、介於0.2μm~50μm、介於0.2μm~60μm、介於0.1μm~80μm、介於0.1μm~90μm、介於0.1μm~55μm、介於0.1μm~30μm、介於0.1μm~20μm、介於0.1μm~15μm、介於0.1μm~10μm、介於0.2μm~15μm、介於0.2μm~25μm、介於0.2μm~40μm、介於0.1μm~1μm、介於0.1μm~0.8μm、介於0.1μm~0.6μm、介於0.1μm~0.4μm或介於0.1μm~0.2μm。於一較佳實施態樣中，該表面厚度差值介於0.1~10μm，例如但不限於：介於0.2μm~10μm、介於0.5μm~10μm、介於0.8μm~10μm、介於1μm~10μm、介於3μm~10μm、介於5μm~10μm、介於7μm~10μm、介於9μm~10μm、介於1μm~6μm、介於3μm~7μm、介於4μm~8μm、介於5μm~9μm、介於6μm~7μm、介於6μm~8μm、介於6μm~9μm、介於7μm~8μm、介於7μm~9μm或介於8μm~9μm。
本文所述之「厚度差(total thickness variation，TTV)」係為晶圓片之最厚位置與最薄位置之間的厚度差。具體而言，晶圓在緊貼一參考平面的情況下，距離參考平面其厚度的最大值和最小值之差異。
請一併參照圖1，所述之陶瓷晶圓片100上表面係為陶瓷晶圓片100之正面(下文中亦簡稱為「正」)，所述陶瓷晶圓片100下表面係為陶瓷晶圓片100之背面(下文中亦簡稱為「背」)，且該上表面及該下表面至少一者具不規則表面形狀。於一較佳實施態樣中，該上表面係呈凹面、凸面或不規則狀；該下表面係呈平面、凹面或凸面。因此，該陶瓷晶圓片100之形狀包含但不限於正凸背平(A)、正凹背平(B)、正不規則背平(C)、正凸背凸(D)、正凹背凸(E)、正不規則背凸(F)、正凸背凹(G)、正凹背凹(H)、正不規則背凹(I)、正凸背不規則(J)、正凹背不規則(K)、正不規則背不規則(L)。該具表面形狀陶瓷晶圓片100有助於後續鍍膜製程與增進陶瓷接合強度。
本文所述之「陶瓷晶圓片」係多晶或單晶材料，且其成分為陶瓷或半導體材料；其中「陶瓷」係指金屬與非金屬的化合物，經高溫處理的無機非金屬固體材料，包括矽酸鹽、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硼化物等，較佳包含但不限於係選自由氮化鋁、氧化鋁、碳化矽及氮化矽所組成的群組。於一較佳實施態樣中，該陶瓷晶圓之材料為氮化鋁、氮化矽，氧化鋁、氧化矽、碳化矽之氮化物、氧化物或碳化物。由於陶瓷具有高介電常數、絕緣性、高熱傳導率、耐熱性及散熱性佳，特別係在高濕度下具有穩定性能，適用於製造電子產品。又，陶瓷晶圓具良好的加工性，可製造出具有高精密度的晶圓尺寸。
本文所述之「單晶或多晶材料」係指單晶向和多晶向材料。其差異為當熔融的單質材料凝固時，原子以金剛石晶格排列成許多晶核，若該晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶材料；反之，若該晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶材料。
另一方面，本發明提供一種前述之具表面形狀陶瓷晶圓片的製備方法，其步驟包含：步驟一、(1)將一陶瓷生胚經高溫處理後加工產生一陶瓷片材；或(2)提供一表面具薄膜或電路之欲受再生之陶瓷晶圓；步驟二、將該陶瓷片材或該欲受再生之陶瓷晶圓放置於載盤上，對該陶瓷片材之上表面及下表面進行加工處理，形成一具有表面形狀陶瓷晶圓片；其中，該加工處理包含研磨、拋光、蝕刻、電漿或機械加工。
步驟一之(1)生成一陶瓷生胚製造方法包含以下步驟，將一陶瓷顆粒經由製程形成陶瓷生胚，該陶瓷生胚經高溫處理及加工後，形成一陶瓷片材。
本文所述之晶圓片的加工處理種類包含：化學加工、機械加工及化學機械加工。
請一併參照圖2，於一較佳實施態樣中，本發明之研磨方式為單面研磨200，具體而言，係將陶瓷晶圓片220放置於設有載盤230之高速旋轉機台上，使該陶瓷晶圓片220之固定於載盤230之旋轉中心，再進行旋轉使載盤230與砂輪210壓緊，並使用砂輪緩慢地對陶瓷晶圓片220一表面進行加工研磨。其中，單面研磨係經由調整該載盤230之角度，使一砂輪210對該陶瓷晶圓片220表面進行研磨(A)；或調整一砂輪210之角度或控制該砂輪210之形狀(B)，對該陶瓷晶圓片220表面進行研磨，進而控制陶瓷晶圓片220之表面形狀。若使用單面研磨，可將陶瓷晶圓片之背面貼UV膠、熱熔膠或塗佈膠材，以增加其均勻性。
本文所述之「載盤」可為一真空吸盤或一夾盤，其中，該真空吸盤係藉由於陶瓷晶圓片及載盤之間形成真空，進而吸附住陶瓷晶圓片；該夾盤係圍繞夾取陶瓷晶圓片，以固定該陶瓷晶圓片於適當位置。
請一併參照圖3，於一較佳實施態樣中，本發明之研磨方式為雙面研磨300，具體而言，係將陶瓷晶圓片320放置於設有下研磨盤330之高速旋轉機台上，使該陶瓷晶圓片320之固定於下研磨盤330之旋轉中心，並使上研磨盤310與下研磨盤330貼緊該陶瓷晶圓片320，同時進行雙面加工。其中，雙面研磨係藉由調整一研磨盤(A)的角度或研磨盤上砂輪牙(圖中未示)(B)之形狀以對該陶瓷晶圓片之表面進行研磨，進而控制該陶瓷晶圓片320的表面形狀。
請一併參照圖4，於一較佳實施態樣中，本發明之拋光方式為單面拋光400，具體而言，係將陶瓷晶圓片420放置於設有拋光盤430之高速旋轉機台上，使該陶瓷晶圓片420之固定於拋光盤430之旋轉中心，再進行旋轉使拋光盤430與砂輪410壓緊，使拋光盤430緩慢地對陶瓷晶圓片420一表面進行拋光。其中，單面拋光係藉由調整一拋光盤430之角度(A)或拋光盤430之形狀(B)以對該陶瓷晶圓片之表面進行拋光，透過調整拋光盤之角度或形狀，可控制陶瓷晶圓片之表面形狀。
請一併參照圖5，於一較佳實施態樣中，本發明之拋光方式為雙面拋光500，具體而言，係將陶瓷晶圓片520放置於設有下拋光盤530之高速旋轉機台上，使該陶瓷晶圓片520之固定於下拋光盤530之旋轉中心，並使上拋光盤510與下拋光盤530貼緊該陶瓷晶圓片520，同時進行雙面加工。其中，雙面拋光係藉由調整一拋光盤之角度(A)或形狀(B)以對該陶瓷晶圓片之表面進行拋光，透過調整上下拋光盤之角度或形狀，可使陶瓷晶圓片表面具不同形狀。
於一較佳實施態樣中，本發明之蝕刻方式為乾式蝕刻或濕式蝕刻，將該陶瓷晶圓片浸泡於蝕刻液體中，使表面蝕刻出具形狀之陶瓷晶圓片。於一較佳實施態樣中，本發明亦可利用電漿轟擊陶瓷晶圓表面之方式，形成具表面形狀陶瓷晶圓片。
實施例
提供以下本發明各方面的非限制性實施例主要是為了闡明本發明的各方面及其所達到的效益。
以下提供由具表面形狀陶瓷晶圓片的非限制性製備方法。根據與以上揭示的方法相似的方法，製備3種非限制性實施例由具表面形狀陶瓷晶圓片(實施例1-3)及3種比較例具表面形狀陶瓷晶圓片(比較例1-3)。然而，製備實施例1-3及比較例1-3的具體方法通常會與以上揭示的方法在一個或多個方面有所不同。
表面缺陷之測定
本發明於此測定上述陶瓷晶圓片之表面缺陷。具體而言，其測定流程為：將陶瓷晶圓片鍍膜後以顯微鏡檢查並量測缺陷顆數與大小及形狀。
評估實施例1-3和比較例1-3，以判斷這些具表面形狀陶瓷晶圓片的性質。表1提供實施例1-3和比較例1-3的屬性概述，以及該些具表面形狀陶瓷晶圓片經鍍膜後缺陷的情形。
根據所述測定之結果，實施例1具有約300顆的表面缺陷；實施例2具有10顆的表面缺陷；實施例3具有15顆的表面缺陷，其相較於比較例1至3均有更低的缺陷數量及缺陷大小。
根據本發明具體實施例之測定結果可以理解，藉由控制陶瓷晶圓片之總體厚度差，本發明所提供的陶瓷晶圓片有良好的改善鍍膜後表面缺陷，可提升整體陶瓷晶圓片的良率。
綜上所述，本發明之具表面形狀陶瓷晶圓片，該表面具不規則狀，且其總體厚度差(TTV)介於0.1~100μm時，可幫助鍍膜製程，且流體在經過不同厚度之表面時，有助於流體的流動，以增進後續製程中陶瓷接合強度。
本文中，所提供的所有範圍旨在包括在給定之範圍內的每個特定範圍以及在該給定範圍之間的子範圍的組合。此外，除非另有說明，否則本文提供的所有範圍皆包括所述範圍的端點。從而，範圍1-5具體包括1、2、3、4和5，以及諸如2-5、3-5、2-3、2-4、1-4等子範圍。
在本說明書中引用的所有刊物和專利申請案皆透過引用併入本文，並且出於任何及所有目的，每一個別刊物或專利申請案皆明確且個別地指出以透過引用併入本文。在本文與透過引用併入本文的任何刊物或專利申請案之間存在不一致的情況下，以本文為準。
本文所用之術語「包括」、「具有」和「包含」具有開放、非限制性的意義。術語「一」和「該」應理解為涵蓋複數及單數。術語「一個或多個」係指「至少一個」，因此可包括單一特徵或混合物/組合特徵。
除了在操作實施例中或在另外指出的地方，所有表示成分及/或反應條件的量的數字在所有情況下皆可使用術語「約」修飾，意指在所指示的數字的±5%以內。本文所用之術語「基本上不含」或「實質上不含」係指少於約2%的特定特徵。在申請專利範圍中可否定地排除本文中肯定地闡述的所有要素或特徵。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。
100：陶瓷晶圓片
200：單面研磨
210, 410：砂輪
220、320、420、520：陶瓷晶圓片
230：載盤
300：雙面研磨
310：上研磨盤
330：下研磨盤
400：單面拋光
430：拋光盤
500：雙面拋光
510：上拋光盤
530：下拋光盤
現就參考附圖僅以舉例的方式描述本發明技術的實施，其中：圖1(A)至(L)係本發明一實施例之具不同表面形狀陶瓷晶圓片示意圖。
圖2(A)至(B)係本發明一實施例之單面研磨方式示意圖。
圖3(A)至(B)係本發明一實施例之雙面研磨方式示意圖。
圖4(A)至(B)係本發明一實施例之單面拋光方式示意圖。
圖5(A)至(B)係本發明一實施例之雙面拋光方式示意圖。
應當理解，本發明之各方面不限於附圖所示之配置、手段及特性。
無
100：陶瓷晶圓片
Claims (9)
- 一種具表面形狀陶瓷晶圓片，其具有一上表面及一下表面，且該上表面及該下表面至少一者具表面形狀；其中，該上表面與該下表面之間的厚度差(total thickness variation，TTV)值介於0.1~100μm；其中，該表面形狀為正凹背平、正不規則背平、正凸背凸、正不規則背凸、正凹背凹、正不規則背凹、正凸背不規則、正凹背不規則、正不規則背不規則。
- 如請求項1所述之具表面形狀陶瓷晶圓片，其中該表面厚度差值介於0.1~10μm。
- 如請求項1所述之具表面形狀陶瓷晶圓片，其中該陶瓷晶圓片之材料為氮化鋁、氮化矽，氧化鋁、氧化矽、碳化矽之氮化物、氧化物或碳化物。
- 一種如請求項1至3任一項所述之具表面形狀陶瓷晶圓片的製備方法，包含：i.(1)將一陶瓷生胚經高溫處理後加工產生一陶瓷片材；或(2)提供一表面具薄膜或電路之欲受再生之陶瓷晶圓；ii.將該陶瓷片材或該欲受再生之陶瓷晶圓放置於載盤上，對該陶瓷片材之上表面及下表面進行加工處理，形成一具有表面形狀陶瓷晶圓片；其中，該加工處理包含研磨、拋光、蝕刻、電漿或機械加工。
- 如請求項4所述之製備方法，其中，該研磨為單面研磨，且係經由調整該載盤之角度，使一砂輪對該陶瓷晶圓片表面進行研磨；或 調整一砂輪或研磨盤之角度或控制該砂輪之形狀，對該陶瓷晶圓片表面進行研磨。
- 如請求項4所述之製備方法，其中，該研磨為雙面研磨，且係修整研磨盤之形狀以對該陶瓷晶圓片之表面進行研磨。
- 如請求項4所述之製備方法，其中，該拋光為單面拋光，且係以修整一拋光盤之角度或形狀以對該陶瓷晶圓片之表面進行拋光。
- 如請求項4所述之製備方法，其中，該拋光為雙面拋光，且係修整一拋光盤之角度或形狀以對該陶瓷晶圓片之表面進行拋光。
- 如請求項4所述之製備方法，其中，該蝕刻方式為乾式蝕刻或濕式蝕刻。
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