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CN109153231A - 具有受控的热膨胀系数的玻璃层叠体及其制造方法 - Google Patents

具有受控的热膨胀系数的玻璃层叠体及其制造方法 Download PDF

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CN109153231A
CN109153231A CN201780028923.XA CN201780028923A CN109153231A CN 109153231 A CN109153231 A CN 109153231A CN 201780028923 A CN201780028923 A CN 201780028923A CN 109153231 A CN109153231 A CN 109153231A
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China
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glass
core
cte
thermal expansion
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D·F·道森-埃利
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Original Assignee
Corning Inc
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Abstract

揭示了用于具有受控热膨胀系数的玻璃层叠体的设备和方法。在一个实施方式中，玻璃层叠体包括：具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)的玻璃芯，以及第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层。第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层布置成使得玻璃芯被置于第一玻璃包覆层与第二玻璃包覆层之间。第一玻璃包覆层具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)，以及第二玻璃包覆层具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)。玻璃层叠体的层叠体热膨胀系数(CTEL)是约35×10‑7/℃至约90×10‑7/℃的范围内，层叠体热膨胀系数(CTEL)定义为：CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)。

Description

具有受控的热膨胀系数的玻璃层叠体及其制造方法
相关申请交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119，要求2016年05月09日提交的美国临时申请系列第62/333,394号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
背景技术
技术领域
本说明书一般地涉及玻璃层叠体，更具体地，涉及具有受控的热膨胀系数的玻璃层叠体，以及它们的制造方法。
技术背景
玻璃晶片可用作硅晶片的载体，用于生产集成电路。硅晶片布置在玻璃晶片上，然后背面研磨至所需厚度。在晶片的背面研磨过程中，降低了硅晶片的厚度，以实现集成电路的堆叠和高密度封装。在制造此类集成电路期间，使得玻璃晶片的热膨胀系数与硅晶片的净热膨胀系数匹配可能是重要的。
可以采用下拉法(例如，熔合拉制)来生产玻璃晶片。为了使得玻璃晶片的热膨胀系数与目标热膨胀系数匹配，必须改变用于熔合拉制工艺中的玻璃组成，从而与硅晶片的热膨胀系数相匹配。但是，由于从熔合拉制工艺获得的玻璃的体积明显高于目前用作硅晶片载体的玻璃晶片所需的体积和热膨胀系数变化，使得熔合拉制工艺中的玻璃发生组成变化可能是不切实际的解决方案。此外，改变玻璃的组成来生产与硅晶片的净热膨胀系数相匹配的玻璃晶片可能是复杂的。出于这些和其他原因，获得用作硅晶片的载体的玻璃晶片是具有挑战性的，其中，载体实现了多种具体的热膨胀系数(即，多种产品，每种具有不同的热膨胀系数)。
因此，需要替代的设备和方法来制造用于硅晶片的载体的玻璃晶片，其具有经过设计和规定的热膨胀系数。
概述
根据一个实施方式，玻璃层叠体包括：具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)的玻璃芯，以及第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层。第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层布置成使得玻璃芯被置于第一玻璃包覆层与第二玻璃包覆层之间。第一玻璃包覆层具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)，以及第二玻璃包覆层具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)。玻璃层叠体的层叠体热膨胀系数(CTEL)是约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内，层叠体热膨胀系数(CTEL)定义如下：
CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)
在另一个实施方式中，制造具有层叠体热膨胀系数(CTEL)的玻璃层叠体的方法包括：将玻璃芯的第一芯表面粘结到第一包覆玻璃的第一包覆表面，将玻璃芯的第二芯表面粘结到第二包覆玻璃的第三包覆表面，以形成玻璃层叠体。玻璃层叠体包括：具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)的玻璃芯，第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层。第一玻璃包覆层具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)，以及第二玻璃包覆层具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)。层叠体热膨胀系数(CTEL)定义如下：
CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)，式中，芯厚度(T芯)、芯热膨胀系数(CTE芯)、第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)、第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)使得玻璃层叠体的层叠体热膨胀系数(CTEL)在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内。
在另一个实施方式中，玻璃层叠体组件包括：具有硅晶片热膨胀系数(CTESi)的硅晶片，所述硅晶片布置在玻璃层叠体上。玻璃层叠体包括：具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)的玻璃芯，第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层。玻璃芯布置在所述第一玻璃包覆层与所述第二玻璃包覆层之间。第一玻璃包覆层具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)，以及第二玻璃包覆层具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)。玻璃层叠体的层叠体热膨胀系数(CTEL)是约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内。层叠体热膨胀系数(CTEL)定义如下：
CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)，从而使得硅晶片热膨胀系数(CTESi)与层叠体热膨胀系数(CTEL)基本相同。
在以下的详细描述中提出了本文所述的用于硅晶片载体的玻璃层叠体的设备和方法的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了各种实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各种实施方式，且与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
图1显示根据本文所示和所述一个或多个实施方式的示例性玻璃层叠体，其具有玻璃芯、第一玻璃包覆层、和第二玻璃包覆层；
图2显示根据本文所示和所述一个或多个实施方式，当芯厚度、第一包覆厚度和第二包覆厚度发生变化而层叠体厚度保持恒定时，层叠体热膨胀系数的变化；
图3显示根据本文所示和所述一个或多个实施方式，当芯厚度发生变化而、第一包覆厚度和第二包覆厚度分别保持恒定在100μm和200μm时，层叠体热膨胀系数的变化；
图4显示根据本文所示和所述一个或多个实施方式的制造玻璃层叠体的示例性方法的流程图；以及
图5是根据本文所示和所述一个或多个实施方式的示例性玻璃层叠体组件，其显示布置在玻璃层叠体上的硅晶片。
详述
下面详细参考玻璃层叠体及其制造方法的实施方式，其例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。简要参考图5，显示布置在玻璃层叠体上的硅晶片的示意图。玻璃层叠体用作硅晶片的载体。玻璃层叠体包括布置在两层包覆层之间的芯。玻璃层叠体的制造方式使得玻璃层叠体的热膨胀系数基本匹配硅晶片的热膨胀系数。硅通常具有约35×10-7/℃的热膨胀系数。但是，在薄化之后，硅晶片的热膨胀系数可能增加到约60×10-7/℃或更大，这取决于硅晶片的厚度以及涂覆到硅晶片上的各种金属氧化物或氮化物膜与晶体管。在此类情况下，半导体工业已经知道需要使得载体的热膨胀系数在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内。
如图5所示，示例性玻璃层叠体组件构造成使得：在完成背面研磨(薄化)之后，它的热膨胀系数与布置在其上的硅晶片的热膨胀系数基本相同。如本文所用，相对于热膨胀系数的术语“基本相同”指的是：在完成硅晶片的背面研磨(薄化)之后，层叠体的热膨胀系数在硅晶片的热膨胀系数的+/-1×10-7/℃之内。
通过选择玻璃芯和玻璃包覆层的厚度来确定玻璃层叠体的热膨胀系数，从而获得落在所需范围内的热膨胀系数，以匹配硅晶片的热膨胀系数。下面将结合附图更详细描述用于硅晶片载体的玻璃层叠体及其制造方法。
如本文所用，术语“热膨胀系数”指的是在恒定压力下，在0℃至300℃的温度范围，采用根据ASTM E228-11的推杆式膨胀计所确定的线性热膨胀系数。
参见图1，显示了示例性玻璃层叠体100。玻璃层叠体100包括：玻璃芯110、第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130，使得玻璃芯110布置在第一玻璃包覆层120与第二玻璃包覆层130之间。玻璃芯110包括第一芯表面112和第二芯表面114，所述第一芯表面112是与所述第二芯表面114相对的表面。第一玻璃包覆层120还包括第一包覆表面122和第二包覆表面124，使得所述第一包覆表面122是与所述第二包覆表面124相对的表面。类似地，第二玻璃包覆层130包括第三包覆表面132和第四包覆表面134，使得所述第三包覆表面132是与所述第四包覆表面134相对的表面。玻璃芯110布置在所述第一玻璃包覆层120与所述第二玻璃包覆层130之间，以形成玻璃层叠体100。在一些实施方式中，第一玻璃包覆层120的第一包覆表面122布置在玻璃芯110的第一芯表面112上。此外，玻璃芯110的第二芯表面114布置在第二玻璃包覆层130的第三包覆表面132上。如本文所用，表述“布置在……上”包括在表面上放置玻璃层(玻璃芯110或玻璃包覆层120、130)，从而使得玻璃层与该表面直接接触，或者包括这样的实施方式，其中，玻璃层放置在表面上，在玻璃层与该表面之间布置有一层或多层插入材料或中间层。
参见图1，通过将玻璃芯110粘结到第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130来形成玻璃层叠体100。在一些实施方式中，可以通过在玻璃芯110与第一玻璃包覆层120之间以及在玻璃芯110与第二玻璃包覆层120之间布置粘合剂的中间层，来实现粘结。应理解的是，可以使用已知或待开发的粘合剂。粘合剂的中间层布置在一侧上的玻璃芯110的第一芯表面112与另一侧上的第一包覆表面122之间。在一些实施方式中，采用水键(water bond)将第一玻璃包覆层120的第一包覆表面122粘结到玻璃芯110的第一芯表面112。在温度低于玻璃层的软化点时，水键在不需要使用粘合剂的情况下，粘结了两层玻璃层。关于水键的进一步描述可参见美国申请公开号2003/0079503，其通过引用结合入本文。应理解的是，也可以使用其他已知或待开发的粘结方法。
玻璃层叠体100具有层叠体厚度(TL)，这是芯厚度(T芯)、第一包覆厚度(T包覆1)与第二包覆厚度(T包覆2)之和。在一些实施方式中，第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130可以分别具有相等厚度(T包覆1＝T包覆2)。在一些实施方式中，第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130可以分别具有不同厚度(T包覆1≠T包覆2)。作为非限制性例子，层叠体厚度(TL)是约100μm至约2mm、或者约100μm至约1.5mm、或者200μm至约1.2mm。作为其他非限制性例子，层叠体厚度(TL)是约400μm至约1mm、或者约500μm至约900μm、或者600μm至约800μm。
玻璃层叠体100具有层叠体热膨胀系数(CTEL)，这是基于玻璃芯110、第一玻璃包覆层120、和第二玻璃包覆层130的热膨胀系数。层叠体热膨胀系数如下等式(1)所示：
CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)，
式中，CTE芯是玻璃芯110的热膨胀系数，以及CTE包覆1和CTE包覆2分别是第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层的热膨胀系数。
如等式(1)所示，玻璃层叠体100的热膨胀系数由芯厚度(T芯)、第一包覆厚度(T包覆1)、和第二包覆厚度(T包覆2)的重均平均值确定。等式(1)可以被用来加工得到玻璃层叠体100，所述玻璃层叠体100的层叠体热膨胀系数(CTEL)可以等于或者基本等于待布置在玻璃层叠体100上的硅晶片在背面研磨之后的热膨胀系数(CTESi)，其中，在背面研磨操作过程中，将硅晶片布置在玻璃层叠体100上。
在集成电路的制造过程期间，已经发现作为用于复合硅晶片的载体的玻璃层叠体应该具有与硅晶片的热膨胀系数(CTESi)相同或者基本相同的热膨胀系数(CTEL)。这确保了当集成电路在背面研磨工艺之后受热时，在硅晶片与载体玻璃层叠体之间具有相似的膨胀量，从而防止了由于受热应力所导致的硅晶片的机械失效。因此，基于硅晶片的热膨胀系数(CTESi)，玻璃层叠体100可以构造成使得玻璃层叠体的热膨胀系数(CTEL)可以与薄化硅晶片和晶片上的集成电路的复合物的热膨胀系数(CTESi)相同或者基本相同。具体来说，可以通过改变玻璃芯110的芯厚度(T芯)和玻璃包覆层120、130的包覆厚度(T包覆)来实现此类玻璃层叠体100的构造，并且使得获得的层叠体热膨胀系数(CTEL)与硅晶片的热膨胀系数(CTESi)相同或者基本相同。作为非限制性例子，硅晶片的热膨胀系数(CTESi)可以在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内，因而希望玻璃层叠体100具有相似的热膨胀系数(CTEL)。在其他非限制性例子中，层叠体热膨胀系数(CTEL)可以在约40×10-7/℃至约70×10-7/℃、或者约45×10-7/℃至约80×10-7/℃的范围内。在一些实施方式中，层叠体热膨胀系数(CTEL)在例如约50×10-7/℃至约60×10-7/℃、或者约55×10-7/℃至约75×10-7/℃的范围内。对于硅晶片上的具体集成电路，针对有效背面研磨和不发生破裂情况下的厚度热加工(例如，焊料回流)以及最终从层叠玻璃镜片移除硅晶片来优化目标层叠体热膨胀系数(CTEL)。
为了获得约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内的层叠体热膨胀系数(CTEL)，对玻璃芯110进行选择，从而使其具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)。作为非限制性例子，可以对芯厚度(T芯)进行选择，使其是约0μm至约1.5mm、或者约50μm至约1.2mm、或者100μm至约1mm的范围内。在其他非限制性例子中，芯厚度(T芯)可以是500μm至约900μm、或者约700μm至约800μm的范围内。作为非限制性例子，可以对玻璃芯110进行选择，从而使得芯热膨胀系数(CTE芯)在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃、或者约50×10-7/℃至约80×10-7/℃的范围内。作为其他非限制性例子，芯热膨胀系数(CTE芯)可以在约60×10-7/℃至约70×10-7/℃的范围内。在一些实施方式中，玻璃芯110可以是可离子交换的玻璃。可以将具有所需热膨胀系数的任何玻璃用作玻璃芯110，例如但不限于：硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、含碱性铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐、碱性铝硼硅酸盐玻璃、和钠钙玻璃。作为一个非限制性例子，可以由美国纽约州康宁市的康宁公司(Corning,NY)的玻璃来制造玻璃芯。可以从强化或者未强化玻璃制造玻璃芯。
仍然参见图1，为了获得约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内的层叠体热膨胀系数(CTEL)，对第一玻璃包覆层120进行选择，从而使得第一包覆玻璃层具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)。对第二玻璃包覆层130进行选择，从而使得第二包覆玻璃层具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)。根据选择的玻璃芯110的性质，由此完成实现所需的层叠体热膨胀系数(CTEL)。作为非限制性例子，可以对第一包覆厚度(T包覆1)和第二包覆厚度(T包覆2)进行选择，使其位于约0μm至约1.5mm、或者约100μm至约1.2mm、或者约200μm至约1mm的范围内。在其他非限制性例子中，包覆厚度(T包覆)可以是500μm至约900μm、或者约700μm至约800μm的范围内。
作为非限制性例子，可以对第一和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆1，CTE包覆2)进行选择，从而使得它们分别在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃、或者约50×10-7/℃至约80×10-7/℃的范围内。在其他非限制性例子中，第一和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆1，CTE包覆2)可以在约60×10-7/℃至约70×10-7/℃的范围内。
要注意的是，可能希望第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130是由不含碱性离子的玻璃制得的。当玻璃层叠体100用作硅晶片的载体时，玻璃包覆层120、130使用不含碱性玻璃可能是有利的，因为第二包覆表面124和第四包覆表面134中的碱性离子可能迁移或者浸出进入布置在玻璃层叠体100上的硅晶片中，对硅晶片造成潜在损害。第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130可以由硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃等制造。不含碱性玻璃的非限制性例子可以是美国纽约州康宁市康宁公司(Corning,NY)制造的Eagle
仍然参见图1，第一玻璃包覆层120与第二玻璃包覆层130可以是相同的。也就是说，在一些实施方式中，第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130可以分别具有相同的厚度(T包覆)和相同的包覆热膨胀系数(CTE包覆)。在一些实施方式中，第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130可以分别具有相同的厚度(T包覆)或者相同的包覆热膨胀系数(CTE包覆)。在一些实施方式中，第一玻璃包覆层120可以不同于第二玻璃包覆层130。第一玻璃包覆层120与第二玻璃包覆层130的差异可能是由于它们的厚度(即，T包覆1≠T包覆2)所导致的，或者是由于它们的热膨胀系数(CTE包覆1≠CTE包覆2)所导致的，或者是由于这两种情况所导致的。虽然可以使用此类不同的玻璃包覆层120、130，但是可以对包覆厚度(T包覆1，T包覆2)和包覆热膨胀系数(CTE包覆1，CTE包覆2)进行选择，从而使得第一玻璃包覆层120、第二玻璃包覆层130和玻璃芯110之间所形成的作用力是平衡的。此类作用力平衡对于确保玻璃层叠体100在受到加热时不发生翘曲是所希望的。
图2绘制了当玻璃层叠体的总体厚度(TL)保持恒定时，芯厚度(T芯)以及第一和第二包覆厚度(T包覆1，T包覆2)与所得到的层叠体热膨胀系数(CTEL)。曲线200显示了芯厚度，以及曲线202显示了每个玻璃包覆层的包覆厚度。康宁Eagle玻璃用作玻璃包覆层，以及康宁玻璃用作玻璃芯。观察到对于保持恒定在500μm的层叠体厚度(TL)，层叠体的热膨胀系数(CTEL)在约46×10-7/℃至约68×10-7/℃的范围内。例如，当芯厚度(T芯)(曲线200)是100μm时，第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130的包覆厚度(T包覆1，T包覆2)分别是200μm，使得层叠体厚度(TL)是500μm。在这种情况下，观察到层叠体热膨胀系数(CTEL)约为46×10-7/℃。作为另一个例子，当芯厚度(T芯)(曲线200)是200μm时，第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130的包覆厚度(T包覆1，T包覆2)分别是150μm，使得层叠体厚度(TL)是500μm。在这种情况下，观察到层叠体热膨胀系数(CTEL)约为57×10-7/℃。在图2所示的例子中，层叠体热膨胀系数(CTEL)随着芯厚度(T芯)的增加而增加。此外，层叠体热膨胀系数(CTEL)随着包覆厚度(T包覆)的增加而减小。以这种方式，可以改变层叠体热膨胀系数(CTEL)。下表1显示对于给定芯厚度(T芯)以及第一和第二包覆厚度(T包覆1，T包覆2)使得层叠体厚度(T芯+T包覆1+T包覆2)是500μm的情况下，层叠体的热膨胀系数(CTEL)。
表1：当层叠体厚度是500μm时的层叠体热膨胀系数
现参见图3，显示当第一包覆厚度(T包覆1)和第二包覆厚度(T包覆2)分别保持恒定，而芯厚度(T芯)变化时，层叠体热膨胀系数(CTEL)的变化。康宁Eagle玻璃用作玻璃包覆层，以及康宁玻璃用作玻璃芯。观察到通过改变芯厚度(T芯)和保持每个包覆厚度(T包覆1，T包覆2)恒定，使层叠体厚度(TL)在200μm和800μm之间变化(在本例子中，最小芯厚度(T芯)和/或最小包覆厚度(T包覆1，T包覆2)分别是100μm)，这使得层叠体热膨胀系数(CTEL)在约35×10-7/℃至约76×10-7/℃之间变化。计算两组例子，其中，在第一组中，第一和第二包覆厚度(T包覆1，T包覆2)分别保持恒定在100μm，而芯厚度(T芯)变化(曲线300)。可以看出，当芯厚度(T芯)是100μm时，层叠体热膨胀系数(TL)约为53.3×10-7/℃，以及当芯厚度(T芯)是600μm时，层叠体热膨胀系数(CTEL)约为76.2×10-7/℃。图3所示的曲线300的层叠体热膨胀系数(CTEL)的值在下表2中制成表格。
表2：当包覆厚度是100μm时的层叠体热膨胀系数
此外，在图3的第二组例子中，第一包覆厚度(T包覆1)和第二包覆厚度(T包覆2)分别保持恒定在200μm，而芯厚度(T芯)变化(曲线302)。可以看出，当芯厚度(T芯)是100μm时，层叠体热膨胀系数(CTEL)约为46×10-7/℃。在另一种情况下，当芯厚度(T芯)是600μm时，层叠体热膨胀系数(CTEL)约为68×10-7/℃。下表3显示当第一和第二包覆厚度(T包覆1，T包覆2)分别保持恒定在200μm(如曲线302所示)时，对于变化的芯厚度(T芯)的层叠体热膨胀系数(CTEL)。
表3：当包覆厚度是200μm时的层叠体热膨胀系数
图4显示玻璃层叠体100的示例性制造方法的流程图。参见图1和4，在框400，提供了玻璃芯110。玻璃芯110包括第一芯表面112和第二芯表面114，所述第一芯表面112是与所述第二芯表面114相对的表面。此外，对玻璃芯110进行选择，使得玻璃芯110具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)。
在框405，将玻璃芯110的第二芯表面114粘结到芯载体。载体是可用作基底以帮助对玻璃层进行精确粘结以形成玻璃层叠体100的基材。在一些实施方式中，可以将玻璃芯110的第二芯表面114临时粘结到芯载体。可以通过使用附连元件来实现临时粘结，所述附连元件可以在稍后去附连，而不对玻璃芯110造成任何损坏。例如，在一个实施方式中，可以采用本领域已知的方式(包括但不限于，用粘合剂或者依靠范德华力)将芯载体临时粘结到玻璃芯110的第二芯表面114。此外，在框410，对玻璃芯110的第一芯表面112进行清洁，以去除玻璃芯10上的任何外来颗粒或杂质。可以用清洁剂来清洁第一芯表面112。清洁剂的非限制性例子包括显示器工业已知的去污剂、刷洗、超声或兆声搅动清洗。在一些实施方式中，在第二芯表面114粘结到芯载体之后并在从芯载体去除玻璃芯110之前，可以采用酸蚀刻或抛光，通过玻璃芯110的薄化，来降低玻璃芯110的芯厚度(T芯)。
仍然参见图1和4，在框415，提供了第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130。第一玻璃包覆层120还包括第一包覆表面122和第二包覆表面124，使得所述第一包覆表面122是与所述第二包覆表面124相对的表面。类似地，第二玻璃包覆层130包括第三包覆表面132和第四包覆表面134，使得所述第三包覆表面132是与所述第四包覆表面134相对的表面。对第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130进行选择，使得每层玻璃包覆层120、130分别具有所需的包覆厚度(T包覆)和所需的包覆热膨胀系数(CTE包覆)。在一些实施方式中，第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130可以分别具有相同的厚度(T包覆)和相同的包覆热膨胀系数(CTE包覆)。在一些实施方式中，第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130可以分别具有相同的厚度(T包覆)或者相同的包覆热膨胀系数(CTE包覆)。在其他实施方式中，第一玻璃包覆层120与第二玻璃包覆层130可以是不同的，从而具有不同的厚度(即，T包覆1≠T包覆2)和/或不同的热膨胀系数(CTE包覆1≠CTE包覆2)。
在框420，将第一玻璃包覆层120的第二包覆表面124粘结到第一载体。此外，将第二玻璃包覆层130的第四包覆表面134粘结到第二载体。第一载体和第二载体可以与上文所述的芯载体类似。在一些实施方式中，第二包覆表面124和第四包覆表面134可以分别临时粘结到第一载体和第二载体。可以采用本领域已知的方式(包括但不限于，用粘合剂或者依靠范德华力)实现临时粘结，其可以在稍后去附连，而不对第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130造成任何损坏。在第一玻璃包覆层120粘结到第一载体以及第二玻璃包覆层130粘结到第二载体之后，第一包覆玻璃层120和第二包覆玻璃层130可以经受酸蚀刻或抛光。第一和第二包覆玻璃层120、130可以进行薄化，以实现所需的第一包覆厚度(T包覆1)和第二包覆厚度(T包覆2)。在一些实施方式中，可以在玻璃层叠体100组装之后，在第一包覆层120和第二包覆层130上进行薄化。
此外，在框425，对第一玻璃包覆层120的第一包覆表面122和第二玻璃包覆层的第三包覆表面132进行清洁。例如，当第一玻璃包覆层120粘结到第一载体时，对第一包覆表面122进行清洁，但不限于此。类似地，当第二玻璃包覆层130粘结到第二载体时，可以对第三包覆表面132进行清洁。第一包覆表面122和第三包覆表面132的清洁方式可以类似于上文所述的玻璃芯110的第一芯表面112的清洁。
在框430，玻璃芯110的第一芯表面112粘结到第一玻璃包覆层120的第一包覆表面122。可以通过在玻璃芯110的第一芯表面112与第一包覆表面122之间布置粘合剂的中间层来实现粘结。一些粘合剂例子包括但不限于：聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、热固性乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)和热塑性聚氨酯(TPU)。粘合剂的中间层布置在一侧上的玻璃芯110的第一芯表面112与另一侧上的第一包覆表面122之间。然后可以使得玻璃芯110和第一玻璃包覆层120通过一系列的辊、真空装袋系统、烘箱或高压釜，以去除任何空气袋。在一些实施方式中，采用水键(water bond)将第一玻璃包覆层120的第一包覆表面122粘结到玻璃芯110的第一芯表面112(即，温度低于玻璃层的软化温度，没有使用粘合剂)。应理解的是，也可以使用其他已知或待开发的粘结方法。
在框435，从玻璃芯110的第二芯表面114去除芯载体。例如，在一个实施方式中，去除了用于将玻璃芯110附连到芯载体的夹具。
在框440，玻璃芯110的第二芯表面114粘结到第二玻璃包覆层130的第三包覆表面132。可以通过在玻璃芯110的第二芯表面114与第三包覆表面132之间布置粘合剂的中间层来实现粘结。一些粘合剂例子包括但不限于：聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、热固性乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)和热塑性聚氨酯(TPU)。粘合剂的中间层夹在在一侧上的玻璃芯110的第二芯表面114与另一侧上的第三包覆表面132之间。然后可以使得(已经粘结到第一玻璃包覆层120的)玻璃芯110和第二玻璃包覆层130通过一系列的辊、真空装袋系统、烘箱或高压釜，以去除任何空气袋。在一些实施方式中，采用水键(water bond)将第二玻璃包覆层130的第三包覆表面132粘结到玻璃芯110的第二芯表面114(即，温度低于玻璃层的软化温度，没有使用粘合剂)。应理解的是，也可以使用其他已知或待开发的粘结方法。在框445，在第一包覆表面122粘结到玻璃芯110的第一芯表面112之后，从第一玻璃包覆层120的第二包覆表面124去除第一载体。类似地，在第三包覆表面132粘结到玻璃芯110的第二芯表面114之后，从第二玻璃包覆层130的第四包覆表面134去除第二载体。去除第一载体和第二载体得到玻璃层叠体100，如图1所示。
现参见图4，在框450，玻璃层叠体100可任选地经受额外加热，以确保玻璃芯110、第一玻璃包覆层120和第二玻璃包覆层130的表面之间的永久年级。在一些实施方式中，可以在高压釜中，在压力下使得玻璃层叠体100经受加热。也可以使用其他类型的设备，例如，烘箱、真空装袋系统。例如，可以在100℃至约500℃的温度范围进行加热，但不限于此。
现参见图5，显示了玻璃层叠体组件500。玻璃层叠体组件500包括布置在玻璃层叠体100上的硅晶片150。硅晶片150具有硅晶片热膨胀系数(CTESi)。硅晶片150具有第一硅表面152和第二硅表面154，所述第一硅表面152是与所述第二硅表面154相对的表面。第一硅表面152布置在玻璃层叠体100上。玻璃层叠体100包括玻璃芯110，具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)。玻璃芯110布置在第一玻璃包覆层120与第二玻璃包覆层130之间。玻璃包覆层120、130分别包括包覆厚度(T包覆)和包覆热膨胀系数(CTE包覆)。层叠体热膨胀系数(CTEL)由等式(1)所定义，使层叠体热膨胀系数(CTEL)在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内。此外，布置在玻璃层叠体100上的硅晶片150具有的硅晶片热膨胀系数(CTESi)与层叠体热膨胀系数(CTEL)基本相同。这确保了当集成电路受热时，在硅晶片与载体玻璃层叠体之间具有相似的膨胀量，从而防止了硅晶片和其上的电路发生机械失效。
应理解的是，玻璃层叠体包括布置在两层玻璃包覆层之间的玻璃芯。可以通过调节玻璃层叠体的玻璃芯的芯厚度(T芯)以及第一和第二包覆厚度(T包覆1，T包覆2)来调节层叠体热膨胀系数(CTEL)，从而可以获得所需的层叠体热膨胀系数。具体来说，可以将层叠体热膨胀系数设计成在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内，从而使得层叠体热膨胀系数与布置在玻璃层叠体上的硅晶片热膨胀系数基本相同。
在第1个方面，一种玻璃层叠体，其包括：具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)的玻璃芯；具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)的第一玻璃包覆层；以及具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)的第二玻璃包覆层，其中：玻璃芯布置在第一玻璃包覆层与第二玻璃包覆层之间；以及玻璃层叠体的层叠体热膨胀系数(CTEL)在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内，所述层叠体热膨胀系数(CTEL)定义为：CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)。
根据第1个方面的第2个方面，其中，层叠体厚度(TL)在约100μm至约1.5mm的范围内，所述层叠体厚度(TL)是芯厚度(T芯)、第一包覆厚度(T包覆1)与第二包覆厚度(T包覆2)之和。
根据第1或第2个方面的第3个方面，其中，第一包覆厚度(T包覆1)与第二包覆厚度(T包覆2)是相同的。
根据任意前述方面的第4个方面，其中，第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)与第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)是相同的。
根据第1、第2或第4个方面的第5个方面，其中，第一包覆厚度(T包覆1)与第二包覆厚度(T包覆2)是不同的。
根据第1、第2、第3或第5个方面的第6个方面，其中，第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)与第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)是不同的。
根据任意前述方面的第7个方面，其中，芯厚度(T芯)、第一包覆厚度(T包覆1)和第二包覆厚度(T包覆2)分别在大于0μm至约1.5mm的范围内。
根据任意前述方面的第8个方面，其中，芯热膨胀系数(CTE芯)高于第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)。
在第9个方面中，一种制造玻璃层叠体的方法，所述玻璃层叠体具有层叠体热膨胀系数(CTEL)，所述方法包括：将玻璃芯的第一芯表面与第一玻璃包覆层的第一包覆表面粘结；以及将所述玻璃芯的第二芯表面与第二玻璃包覆层的第三包覆表面粘结，其中：所述玻璃芯具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)；所述第一玻璃包覆层具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)；所述第二玻璃包覆层具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)；所述层叠体热膨胀系数(CTEL)定义为：CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)；以及所述芯厚度(T芯)、所述芯热膨胀系数(CTE芯)、所述第一包覆厚度(T包覆1)、所述第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)、所述第二包覆厚度(T包覆2)和所述第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)使得所述层叠体热膨胀系数(CTEL)在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内。
根据第9个方面的第10个方面，其还包括：对玻璃芯的第一芯表面和第二芯表面进行清洁；以及对第一玻璃包覆层的第一包覆表面和第二玻璃包覆层的第三包覆表面进行清洁；其中，在玻璃芯与第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层粘结之前，对第一芯表面和第二芯表面、第一包覆表面层和第三包覆表面进行清洁。
根据第9或第10个方面的第11个方面，其还包括：在对玻璃芯的第一芯表面进行清洁之前，将玻璃芯的第二芯表面粘结到芯载体；以及在对玻璃芯的第二芯表面进行清洁之前，从芯载体去除玻璃芯。
根据第11个方面的第12个方面，其还包括：在玻璃芯的第二芯表面粘结到芯载体之后以及在从芯载体去除玻璃芯之前，通过酸蚀刻或抛光，对玻璃芯的芯厚度(T芯)进行薄化。
根据第9至第12个方面中任一个的第13个方面，其中，第一包覆厚度(T包覆1)与第二包覆厚度(T包覆2)是相同的，以及第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)与第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)是相同的。
根据第9至第13个方面中任一个的第14个方面，其还包括：将第一玻璃包覆层的第二包覆表面粘结到第一载体；以及将第二玻璃包覆层的第四包覆表面粘结到第二载体。
根据第14个方面的第15个方面，其还包括：在第一玻璃包覆层粘结到玻璃芯之后，去除第一载体；以及在第二玻璃包覆层粘结到玻璃芯之后，去除第二载体，以形成玻璃层叠体。
根据第14或第15个方面的第16个方面，其还包括：在第一玻璃包覆层粘结到第一载体和第二玻璃包覆层粘结到第二载体之后，通过酸蚀刻或抛光使得第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层薄化。
根据第9至第16个方面中任一个的第17个方面，其还包括：在温度低于第一和第二玻璃包覆层和玻璃芯的软化温度下，在不使用粘合剂的情况下，将第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层粘结到玻璃芯；以及使得玻璃层叠体经受加热以形成第一玻璃包覆层与玻璃芯之间和第二玻璃包覆层与玻璃芯之间的永久粘结。
根据第9至第17个方面中任一个的第18个方面，其中，玻璃芯是非离子交换玻璃，以及第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层分别是无碱性玻璃。
在第19个方面中，一种玻璃层叠体组件包括：具有硅晶片热膨胀系数(CTESi)的硅晶片，所述硅晶片布置在玻璃层叠体上，所述玻璃层叠体包括：具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)的玻璃芯；具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)的第一玻璃包覆层；以及具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)的第二玻璃包覆层，其中：玻璃芯布置在第一玻璃包覆层与第二玻璃包覆层之间；以及玻璃层叠体的层叠体热膨胀系数(CTEL)在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内，所述层叠体热膨胀系数(CTEL)定义为：CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)；其中，硅晶片热膨胀系数(CTESi)与层叠体热膨胀系数(CTEL)基本相同。
根据第19个方面的第20个方面，其中，芯热膨胀系数(CTE芯)高于包覆热膨胀系数(CTE包覆)。
本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离要求专利权的主题的精神和范围的情况下，对本文所述的实施方式进行各种修改和变动。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各种实施方式的修改和变化形式，且这些修改和变化形式落入所附权利要求及其等同内容的范围之内。

Claims (20)

1.一种玻璃层叠体，其包括：
具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)的玻璃芯；
具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)的第一玻璃包覆层；和
具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)的第二玻璃包覆层，其中：
所述玻璃芯布置在所述第一玻璃包覆层与所述第二玻璃包覆层之间；以及
所述玻璃层叠体的层叠体热膨胀系数(CTEL)在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内，所述层叠体热膨胀系数(CTEL)定义如下：
CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)。
2.如权利要求1所述的玻璃层叠体，其特征在于，层叠体厚度(TL)在约100μm至约1.5mm的范围内，所述层叠体厚度(TL)是芯厚度(T芯)、第一包覆厚度(T包覆1)与第二包覆厚度(T包覆2)之和。
3.如权利要求1或2所述的玻璃层叠体，其特征在于，第一包覆厚度(T包覆1)与第二包覆厚度(T包覆2)是相同的。
4.如前述任一项权利要求所述的玻璃层叠体，其特征在于，第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)与第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)是相同的。
5.如权利要求1、2或4所述的玻璃层叠体，其特征在于，第一包覆厚度(T包覆1)与第二包覆厚度(T包覆2)是不同的。
6.如权利要求1、2、3或5中任一项所述的玻璃层叠体，其特征在于，第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)与第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)是不同的。
7.如前述任一项权利要求所述的玻璃层叠体，其特征在于，芯厚度(T芯)、第一包覆厚度(T包覆1)和第二包覆厚度(T包覆2)分别在大于0μm至约1.5mm的范围内。
8.如前述任一项权利要求所述的玻璃层叠体，其特征在于，芯热膨胀系数(CTE芯)高于第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)。
9.一种制造玻璃层叠体的方法，所述玻璃层叠体具有层叠体热膨胀系数(CTEL)，所述方法包括：
将玻璃芯的第一芯表面与第一玻璃包覆层的第一包覆表面粘结；和
将玻璃芯的第二芯表面与第二玻璃包覆层的第三包覆表面粘结，以形成玻璃层叠体，其中：
所述玻璃芯具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)；
所述第一玻璃包覆层具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)；
所述第二玻璃包覆层具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)；
所述层叠体热膨胀系数(CTEL)定义为：
CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)；以及
芯厚度(T芯)、芯热膨胀系数(CTE芯)、第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)、第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)使得所述层叠体热膨胀系数(CTEL)在约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内。
10.如权利要求9所述的方法，其还包括：
对玻璃芯的第一芯表面和第二芯表面进行清洁；以及
对第一玻璃包覆层的第一包覆表面和第二玻璃包覆层的第三包覆表面进行清洁；
其中，在玻璃芯与第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层粘结之前，对第一芯表面和第二芯表面、第一包覆表面层和第三包覆表面进行清洁。
11.如权利要求10所述的方法，其还包括：
在对玻璃芯的第一芯表面进行清洁之前，将玻璃芯的第二芯表面粘结到芯载体；以及
在对玻璃芯的第二芯表面进行清洁之前，从芯载体去除玻璃芯。
12.如权利要求11所述的方法，其还包括：在玻璃芯的第二芯表面粘结到芯载体之后以及在从芯载体去除玻璃芯之前，通过酸蚀刻或抛光，对玻璃芯的芯厚度(T芯)进行薄化。
13.如权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，第一包覆厚度(T包覆1)与第二包覆厚度(T包覆2)是相同的，以及第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)与第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)是相同的。
14.如权利要求9-13中任一项所述的方法，其还包括：
将第一玻璃包覆层的第二包覆表面粘结到第一载体；以及
将第二玻璃包覆层的第四包覆表面粘结到第二载体。
15.如权利要求14所述的方法，其还包括：
在第一玻璃包覆层粘结到玻璃芯之后，去除第一载体；以及
在第二玻璃包覆层粘结到玻璃芯之后，去除第二载体，以形成玻璃层叠体。
16.如权利要求14或15所述的方法，其还包括：在第一玻璃包覆层粘结到第一载体和第二玻璃包覆层粘结到第二载体之后，通过酸蚀刻或抛光使得第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层薄化。
17.如权利要求9-16中任一项所述的方法，其还包括：
在温度低于第一和第二玻璃包覆层和玻璃芯的软化温度下，在不使用粘合剂的情况下，将第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层粘结到玻璃芯；以及
使得玻璃层叠体经受加热以形成第一玻璃包覆层与玻璃芯之间和第二玻璃包覆层与玻璃芯之间的永久粘结。
18.如权利要求9-17中任一项所述的方法，其特征在于，玻璃芯是非离子交换玻璃，以及第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层分别是无碱性玻璃。
19.一种玻璃层叠体组件，其包括：
具有硅晶片热膨胀系数(CTESi)的硅晶片，所述硅晶片布置在玻璃层叠体上，所述玻璃层叠体包括：
具有芯厚度(T芯)和芯热膨胀系数(CTE芯)的玻璃芯；
具有第一包覆厚度(T包覆1)和第一包覆热膨胀系数(CTE包覆1)的第一玻璃包覆层；和
具有第二包覆厚度(T包覆2)和第二包覆热膨胀系数(CTE包覆2)的第二玻璃包覆层，其中：
所述玻璃芯布置在所述第一玻璃包覆层与所述第二玻璃包覆层之间；以及
玻璃层叠体的层叠体热膨胀系数(CTEL)是约35×10-7/℃至约90×10-7/℃的范围内，
所述层叠体热膨胀系数(CTEL)定义为：
CTEL＝((CTE芯×T芯)+(CTE包覆1×T包覆1)+(CTE包覆2×T包覆2))/(T芯+T包覆1+T包覆2)，
其中，所述硅晶片热膨胀系数(CTESi)与所述层叠体热膨胀系数(CTEL)基本相同。
20.如权利要求19所述的玻璃层叠体组件，其特征在于，芯热膨胀系数(CTE芯)高于包覆热膨胀系数(CTE包覆)。
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