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TW201806759A - 具有經控制的熱膨脹係數之玻璃積層以及彼之製造方法 - Google Patents

具有經控制的熱膨脹係數之玻璃積層以及彼之製造方法 Download PDF

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TW201806759A
TW201806759A TW106115109A TW106115109A TW201806759A TW 201806759 A TW201806759 A TW 201806759A TW 106115109 A TW106115109 A TW 106115109A TW 106115109 A TW106115109 A TW 106115109A TW 201806759 A TW201806759 A TW 201806759A
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core
cladding
cte
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TW106115109A
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大衛法蘭西斯 道森－艾利
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康寧公司
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Abstract

揭示用於具有經控制的熱膨脹係數之玻璃積層的設備與方法。在一個實施例中，一種玻璃積層包括具有芯厚度（Tcore ）和芯熱膨脹係數（CTEcore ）的玻璃芯、第一玻璃包層及第二玻璃包層。將第一玻璃包層和第二玻璃包層安排成使得玻璃芯位於第一玻璃包層與第二玻璃包層之間。第一玻璃包層具有第一包層厚度（Tclad1 ）和第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ），第二玻璃包層具有第二包層厚度（Tclad2 ）和第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）。玻璃積層具有在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內的積層熱膨脹係數（CTEL ），積層熱膨脹係數（CTEL ）由下式定義：CTEL = ((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 )) / (Tcore + Tclad1 + Tclad2 )。

Description

具有經控制的熱膨脹係數之玻璃積層以及彼之製造方法
本說明書大體而言係關於玻璃積層，更具體言之係關於具有經控制的熱膨脹係數之玻璃積層以及彼之製造方法。
玻璃晶圓可被用作用於生產積體電路的矽晶圓所用的載體。將矽晶圓配置在玻璃晶圓上隨後背面研磨到所需的厚度。在晶圓背面研磨的過程中，矽晶圓的厚度減小以允許堆疊和高密度封裝積體電路。在製造此類積體電路時，玻璃晶圓的熱膨脹係數與矽晶圓的淨熱膨脹係數匹配可能是重要的。
玻璃晶圓可以使用下拉法製造，例如熔合拉伸。為了使玻璃晶圓的熱膨脹係數匹配目標熱膨脹係數，必須改變熔合拉伸製程中使用的玻璃之成分來匹配矽晶圓的熱膨脹係數。然而，由於從熔合拉伸製程獲得的玻璃之體積明顯大於目前的體積，以及用作矽晶圓載體的玻璃晶圓所需的熱膨脹係數的變化，改變熔合拉伸製程中的玻璃成分可能是不切實際的解決方案。此外，改變玻璃成分來產生與矽晶圓的淨熱膨脹係數匹配的玻璃晶圓可能是複雜的。出於此等及其他的原因，獲得被用作矽晶圓所用、實現各種特定熱膨脹係數（亦即多種產品，每個皆具有不同的熱膨脹係數）的載體的玻璃晶圓一直是有挑戰性的。
因此，對於用於製造玻璃晶圓的替代設備和方法存在需求，該玻璃晶圓被用作矽晶圓所用的載體且具有經設計和指定的熱膨脹係數。
依據一個實施例，一種玻璃積層包括具有芯厚度（Tcore ）和芯熱膨脹係數（CTEcore ）的玻璃芯、第一玻璃包層及第二玻璃包層。將第一玻璃包層和第二玻璃包層安排成使得玻璃芯位於第一玻璃包層與第二玻璃包層之間。第一玻璃包層具有第一包層厚度（Tclad1 ）和第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ），第二玻璃包層具有第二包層厚度（Tclad2 ）和第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）。玻璃積層具有在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內的積層熱膨脹係數（CTEL ），積層熱膨脹係數（CTEL ）由下式定義： CTEL = ((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 )) / (Tcore + Tclad1 + Tclad2 )。
在另一個實施例中，一種製造具有積層熱膨脹係數（CTEL ）的玻璃積層的方法包括以下步驟：將玻璃芯的第一芯表面與第一包層玻璃的第一包層表面結合；將玻璃芯的第二芯表面與第二包層玻璃的第三包層表面結合以形成玻璃積層。玻璃積層包括具有芯厚度（Tcore ）和芯熱膨脹係數（CTEcore ）的玻璃芯、第一玻璃包層及第二玻璃包層。第一玻璃包層具有第一包層厚度（Tclad1 ）和第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ），第二玻璃包層具有第二包層厚度（Tclad2 ）和第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）。積層熱膨脹係數（CTEL ）由下式定義： CTEL = ((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 )) / (Tcore + Tclad1 + Tclad2 )， 其中芯厚度（Tcore ）、芯熱膨脹係數（CTEcore ）、第一包層厚度（Tclad1 ）、第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）、第二包層厚度（Tclad2 ）及第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）使得玻璃積層具有在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內的積層熱膨脹係數（CTEL ）。
在另一個實施例中，一種玻璃積層組件包括具有矽晶圓熱膨脹係數（CTESi ）的矽晶圓，矽晶圓位於玻璃積層上。玻璃積層包括具有芯厚度（Tcore ）和芯熱膨脹係數（CTEcore ）的玻璃芯、第一玻璃包層及第二玻璃包層。玻璃芯位於第一玻璃包層與第二玻璃包層之間。第一玻璃包層具有第一包層厚度（Tclad1 ）和第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ），第二玻璃包層具有第二包層厚度（Tclad2 ）和第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）。玻璃積層具有在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內的積層熱膨脹係數（CTEL ）。積層熱膨脹係數（CTEL ）係由下式定義： CTEL = ((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 ))/(Tcore + Tclad1 + Tclad2 )， 使得矽晶圓熱膨脹係數（CTESi ）與積層熱膨脹係數（CTEL ）實質上相同。
將在以下的實施方式中提出本文所述用於矽晶圓載體的玻璃積層所用之設備與方法的其他特徵與優點，而且從實施方式來看，部分的特徵與優點對於所屬技術領域中具有通常知識者而言將是顯而易見的，或者可藉由實施本文描述的實施例而認可部分的特徵與優點，該等特徵與優點包括以下的實施方式、申請專利範圍以及附圖。
應瞭解的是，前文的概述與以下的實施方式皆描述各種實施例，而且意在提供用於瞭解請求保護的標的物之本質與特點的概觀或架構。附圖被包括以提供對各種實施例的進一步瞭解，而且附圖被併入本說明書中並構成本說明書的一部分。圖式說明本文描述的各種實施例，而且該等圖式與實施方式一起用以解釋請求保護的標的物之原理與操作。
現在將詳細提出玻璃積層及彼之製造方法的實施例，將彼等之實例圖示於附圖中。只要有可能，將在圖式中從頭至尾使用相同的元件符號來指稱相同或相似的部分。簡要參照第5圖，圖示出位於玻璃積層上的矽晶圓之示意圖。玻璃積層被用作矽晶圓的載體。玻璃積層包括位於兩個包層之間的芯。以玻璃積層的熱膨脹係數與矽晶圓的熱膨脹係數實質上匹配的方式來製造玻璃積層。矽通常具有約35×10−7 /℃的熱膨脹係數。然而，薄化之後矽晶圓的熱膨脹係數可能增加到約60×10−7 /℃或更高，取決於矽晶圓的厚度，以及被塗佈到矽晶圓上的各種金屬和金屬氧化物或氮化物膜及電晶體。在此類情況下，已知半導體業需要熱膨脹係數在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內的載體。
將第5圖圖示的示例性玻璃積層組件構造成在背面研磨（薄化）完成之後具有的熱膨脹係數與上面配置的矽晶圓的熱膨脹係數實質上相同。關於熱膨脹係數，本文中使用的用語「實質上相同」意指在矽晶圓的背面研磨（薄化）完成之後積層的熱膨脹係數在矽晶圓的熱膨脹係數的+/- 1×10−7 /℃內。
藉由選擇玻璃芯和玻璃包層的厚度來決定玻璃積層的熱膨脹係數，以獲得在期望範圍內的熱膨脹係數，以匹配矽晶圓的熱膨脹係數。本文中具體參照附圖來更詳細地描述用於矽晶圓載體的玻璃積層及彼之製造方法。
本文中使用的用語「熱膨脹係數」意指在常壓下、在介於0℃至300℃的範圍間的溫度下依照ASTM E228-11使用推桿膨脹計測定的線性熱膨脹係數。
參照第1圖，描繪出示例性玻璃積層100。玻璃積層100包括玻璃芯110、第一玻璃包層120及第二玻璃包層130，使得玻璃芯110位於第一玻璃包層120與第二玻璃包層130之間。玻璃芯110包括第一芯表面112和第二芯表面114，第一芯表面112是與第二芯表面114相對的表面。第一玻璃包層120亦包括第一包層表面122和第二包層表面124，使得第一包層表面122與第二包層表面124是相對的表面。類似地，第二玻璃包層130包括第三包層表面132和第四包層表面134，使得第三包層表面132與第四包層表面134是相對的表面。玻璃芯110位於第一玻璃包層120與第二玻璃包層130之間，以形成玻璃積層100。在實施例中，第一玻璃包層120的第一包層表面122位於玻璃芯110的第一芯表面112上。另外，玻璃芯110的第二芯表面114位於第二玻璃包層130的第三包層表面132上。本文中使用的片語「位於…上」包括將玻璃層（玻璃芯110或玻璃包層120、130）放到表面上使得玻璃層與表面直接接觸，或者包括其中將玻璃層放在表面上且一個或更多個中間材料或中間層位於玻璃層與表面之間的實施例。
參照第1圖，藉由將玻璃芯110結合於第一玻璃包層120和第二玻璃包層130來形成玻璃積層100。在實施例中，可以藉由在玻璃芯110與第一玻璃包層120及玻璃芯110與第二玻璃包層120之間配置黏著劑中間層來實現結合。應當理解的是，可以使用習知或未開發的黏著劑。黏著劑中間層位於一側上的玻璃芯110的第一芯表面112與另一側上的第一包層表面122之間。在一些實施例中，使用水鍵結將第一玻璃包層120的第一包層表面122結合於玻璃芯110的第一芯表面112。在低於玻璃層的軟化溫度的溫度下水鍵結不需使用黏著劑而結合兩個玻璃層。有關水鍵結的進一步描述可以在美國專利申請公開案第2003/0079503號中找到，將該專利申請以引用方式併入本文中。應當理解的是，也可以使用其他習知或未開發的結合方法。
玻璃積層100具有積層厚度（TL ），積層厚度（TL ）是由芯厚度（Tcore ）、第一包層厚度（Tclad1 ）及第二包層厚度（Tclad2 ）的和給出。在實施例中，第一玻璃包層120和第二玻璃包層130可以各自具有相等的厚度（Tclad1 = Tclad2 ）。在一些實施例中，第一玻璃包層120和第二玻璃包層130可以各自具有不同的厚度（Tclad1 ≠ Tclad2 ）。作為非限制性實例，積層厚度（TL ）係在約100 μm至約2 mm，或約100 μm至約1.5 mm，或約200 μm至約1.2 mm的範圍內。作為進一步的非限制性實例，積層厚度（TL ）係在約400 μm至約1 mm，或約500 μm至約900 μm，或約600 μm至約800 μm的範圍內。
玻璃積層100具有積層熱膨脹係數（CTEL ），積層熱膨脹係數（CTEL ）係基於玻璃芯110、第一玻璃包層120及第二玻璃包層130的熱膨脹係數。積層熱膨脹係數係由下式（1）給出： CTEL =((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 )) / (Tcore + Tclad1 + Tclad2 )， 其中CTEcore 係玻璃芯110的熱膨脹係數，CTEclad1 和CTEclad2 分別為第一玻璃包層和第二玻璃包層的熱膨脹係數。
如式（1）所示，玻璃積層100的熱膨脹係數係由芯厚度（Tcore ）、第一包層厚度（Tclad1 ）及第二包層厚度（Tclad2 ）的加權平均值決定。可以使用式（1）來設計玻璃積層100，玻璃積層100具有積層熱膨脹係數（CTEL ），積層熱膨脹係數（CTEL ）可以與背面研磨後被配置在玻璃積層100上的矽晶圓的熱膨脹係數（CTESi ）相同或實質上相同，其中在背面研磨操作期間矽晶圓位於玻璃積層100上。
在製造積體電路的製程期間已經發現的是，用作用於複合矽晶圓的載體的玻璃積層較佳應具有與矽晶圓的熱膨脹係數（CTESi ）相同或實質上相同的熱膨脹係數（CTEL ）。此舉確保了在背面研磨製程之後積體電路受熱（例如後續的焊料回流製程）時矽晶圓與載體玻璃積層之間有相似量的膨脹，從而防止由於熱施加的應力所引起的矽晶圓機械破壞。因此，基於矽晶圓的熱膨脹係數（CTESi ），可以將玻璃積層100構造成使得玻璃積層的熱膨脹係數（CTEL ）可以與薄化矽晶圓和晶圓上的電路的複合物的熱膨脹係數（CTESi ）相同或實質上相同。具體來說，此類玻璃積層100的構造可以藉由改變玻璃芯110的芯厚度（Tcore ）和玻璃包層120、130的包層厚度（Tclad ），並獲得積層熱膨脹係數（CTEL ）來實現，使得積層熱膨脹係數（CTEL ）與矽晶圓的熱膨脹係數（CTESi ）相同或實質上相同。作為非限制性實例，矽晶圓的熱膨脹係數（CTESi ）可以在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內，因此，具有類似的積層熱膨脹係數（CTEL ）的玻璃積層100是期望的。在另外的非限制性實例中，積層熱膨脹係數（CTEL ）可以在約40×10−7 /℃至約70×10−7 /℃，或約45×10−7 /℃至約80×10−7 /℃的範圍內。在一些實施例中，例如積層熱膨脹係數（CTEL ）係在約50×10−7 /℃至約60×10−7 /℃，或約55×10−7 /℃至約75×10−7 /℃的範圍內。為了高效的背面研磨和隨後的熱處理（例如焊料回流）而不破裂，並於最終從積層玻璃晶圓移出矽晶圓，針對矽晶圓上的特定電路來最佳化目標積層熱膨脹係數（CTEL ）。
為了獲得在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內的積層熱膨脹係數（CTEL ），將玻璃芯110選擇為使得玻璃芯110具有芯厚度（Tcore ）和芯熱膨脹係數（CTEcore ）。作為非限制性實例，可以將芯厚度（Tcore ）選擇為使得芯厚度（Tcore ）在約0 μm至約1.5 mm，或約50 μm至約1.2 mm或約100 μm至約1 mm的範圍內。在另外的非限制性實例中，芯厚度（Tcore ）可以在500 μm至約900 μm，或約700 μm至約800 μm的範圍內。作為非限制性實例，可以將玻璃芯110選擇為使得玻璃芯110具有在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃，或約50×10−7 /℃至約80×10−7 /℃的範圍內的芯熱膨脹係數（CTEcore ）。作為另外的非限制性實例，芯熱膨脹係數（CTEcore ）可以在約60×10−7 /℃至約70×10−7 /℃的範圍內。在一些實施例中，玻璃芯110可以是可離子交換的玻璃。可以使用具有期望的熱膨脹係數的任意玻璃作為玻璃芯110，例如不受限制的硼矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽、鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃及鈉鈣玻璃。作為一個非限制性實例，玻璃芯可以由紐約州康寧（Corning, NY）的Corning®製造的Gorilla®玻璃製成。玻璃芯110可以由強化或未強化的玻璃製成。
仍參照第1圖，為了獲得在35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內的積層熱膨脹係數（CTEL ），將第一玻璃包層120選擇為使得第一包層玻璃層具有第一包層厚度（Tclad1 ）和第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）。將第二玻璃包層130選擇為使得第二玻璃包層具有第二包層厚度（Tclad2 ）和第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）。如此做是為了按照選擇的玻璃芯110的性質來實現所需的積層熱膨脹係數（CTEL ）。作為非限制性實例，可以將第一包層厚度（Tclad1 ）和第二包層厚度（Tclad2 ）選擇為使得第一包層厚度（Tclad1 ）和第二包層厚度（Tclad2 ）在約0 μm至約1.5 mm，或約100 μm至約1.2 mm，或約200 μm至約1 mm的範圍內。在另外的非限制性實例中，包層厚度（Tclad ）可以在約500 μm至約900 μm，或約700 μm至約800 μm的範圍內。
作為非限制性實例，可以將第一和第二包層熱膨脹係數（CTEclad1 、CTEclad2 ）選擇為使得每個皆可在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃，或約50×10−7 /℃至約80×10−7 /℃的範圍內。在另外的非限制性實例中，第一和第二包層熱膨脹係數（CTEclad1 、CTEclad2 ）可以在約60×10−7 /℃至約70×10−7 /℃的範圍內。
注意到可能理想的是，第一玻璃包層120和第二玻璃包層130是由不含鹼金屬離子的玻璃製成的。當使用玻璃積層100作為矽晶圓的載體時，將不含鹼金屬的玻璃用於玻璃包層120、130可以是有利的，因為第二包層表面124和第四包層表面134中的鹼金屬離子可能遷移或被溶濾進入位於玻璃積層100上的矽晶圓中，從而可能損壞矽晶圓。第一玻璃包層120和第二玻璃包層130可以由硼矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃或類似物製成。不含鹼金屬的玻璃的非限制性實例可以是由紐約州康寧的Corning®製造的Eagle XG®。
仍參照第1圖，第一玻璃包層120與第二玻璃包層130可以相同。亦即，在一些實施例中，第一玻璃包層120和第二玻璃包層130可以各自具有相同的厚度（Tclad ）和相同的包層熱膨脹係數（CTEclad ）。在一些實施例中，第一玻璃包層120和第二玻璃包層130可以各自具有相同的厚度（Tclad ）或相同的包層熱膨脹係數（CTEclad ）。在一些實施例中，第一玻璃包層120可以與第二玻璃包層130不同。第一玻璃包層120和第二玻璃包層130的差異可以出於它們的厚度（亦即Tclad1 ≠ Tclad2 ），或出於它們的熱膨脹係數（CTEclad1 ≠ CTEclad2 ），或上述兩者。儘管可以使用此類不同的玻璃包層120、130，但仍可以將包層厚度（Tclad1 、Tclad2 ）和包層熱膨脹係數（CTEclad1 、CTEclad2 ）選擇為使得在第一玻璃包層120、第二玻璃包層玻璃包層130及玻璃芯110之間形成的力是平衡的。此類力的平衡是期望的，以確保玻璃積層100被加熱時不翹曲。
第2圖描繪當玻璃積層的總厚度（TL ）保持恆定時芯厚度（Tcore ）及第一和第二包層厚度（Tclad1 、Tclad2 ）對所得的積層熱膨脹係數（CTEL ）。曲線200描繪芯厚度，而曲線202描繪每個玻璃包層的包層厚度。使用康寧Eagle XG®玻璃作為玻璃包層，並使用康寧Gorilla®TM玻璃作為玻璃芯。觀察到對於積層厚度（TL ）保持恆定於500 μm來說，積層的熱膨脹係數（CTEL ）在約46×10−7 /℃至約68×10−7 /℃的範圍內。例如，當芯厚度（Tcore ）（曲線200）為100 μm時，第一玻璃包層120和第二玻璃包層130的每個包層厚度（Tclad1 、Tclad2 ）（曲線202）皆為200 μm，使得積層厚度（TL ）為500 μm。在此情況下觀察到，積層熱膨脹係數（CTEL ）為約46×10−7 /℃。另一個實例為，當芯厚度（Tcore ）（曲線200）為200 μm時，第一玻璃包層120和第二玻璃包層130的每個包層厚度（Tclad1 、Tclad2 ）（曲線202）皆為150 μm，使得積層厚度（TL ）為500 μm。在此情況下觀察到，積層熱膨脹係數（CTEL ）為約57×10−7 /℃。在第2圖圖示的實例中，積層熱膨脹係數（CTEL ）隨著芯厚度（Tcore ）增加而提高。另外，積層熱膨脹係數（CTEL ）隨著包層厚度（Tclad ）增加而降低。以此方式，可以改變積層熱膨脹係數（CTEL ）。下表1展示給定芯厚度（Tcore ）及第一和第二包層厚度（Tclad1 、Tclad2 ）使得積層厚度（Tcore + Tclad1 + Tclad2 ）為500 μm的積層熱膨脹係數（CTEL ）。 表 1 ：積層厚度為 500 μm 時的積層熱膨脹係數
現在參照第3圖，為圖示當第一包層厚度（Tclad1 ）和第二包層厚度（Tclad2 ）各自保持恆定並且芯厚度（Tcore ）改變時積層熱膨脹係數（CTEL ）的變化之曲線圖。使用康寧Eagle XG®玻璃作為玻璃包層，並使用康寧Gorilla®TM玻璃作為玻璃芯。觀察到，藉由改變芯厚度（Tcore ）並將每個包層厚度保持恆定（Tclad1 、Tclad2 ）使得積層厚度（TL ）在200 μm和800 μm之間變化（在本實例中，最小芯厚度（Tcore ）及/或最小包層厚度（Tclad1 、Tclad2 ）各為100 μm），積層熱膨脹係數會在約35×10−7 /℃至約76×10−7 /℃之間改變。計算兩組實例，其中在第一組中，第一和第二包層厚度（Tclad1 、Tclad2 ）各自保持恆定於100 μm，並且芯厚度（Tcore ）改變（曲線300）。可以看出，當芯厚度（Tcore ）為100 μm時，積層熱膨脹係數（TL ）為約53.3×10−7 /℃，而當芯厚度（Tcore ）為600 μm時，積層熱膨脹係數（CTEL ）為約76.2×10−7 /℃。將第3圖圖示的曲線300的積層熱膨脹係數（CTEL ）之值列表展示於下表2。 表 2 ：包層厚度為 100 μm 時的積層熱膨脹係數
另外，在第3圖的第二實例中，第一包層厚度（Tclad1 ）和第二包層厚度（Tclad2 ）各自保持恆定於200 µm並且芯厚度（Tcore ）改變（曲線302）。可以看出，當芯厚度（Tcore ）為100 μm時，積層熱膨脹係數（CTEL ）為約46×10−7 /℃。在另一個例子中，當芯厚度（Tcore ）為600 μm時，積層熱膨脹係數（CTEL ）為約68×10−7 /℃。下表3展示當第一和第二包層厚度（Tclad1 、Tclad2 ）各自保持恆定於200 μm時不同芯厚度（Tcore ）的積層熱膨脹係數（CTEL ），如曲線302所示。 表 3 ：包層厚度為 200 μm 時的積層熱膨脹係數
第4圖描繪製造玻璃積層100的示例性方法之流程圖。參照第1圖和第4圖，在方塊400，提供玻璃芯110。玻璃芯110包括第一芯表面112和第二芯表面114，第一芯表面112是與第二芯表面114相對的表面。另外，將玻璃芯110選擇為使得玻璃芯110具有芯厚度（Tcore ）和芯熱膨脹係數（CTEcore ）。
在方塊405，將玻璃芯110的第二芯表面114結合於芯載體。載體是可被用作基座以促進玻璃層精確結合而形成玻璃積層100的基材。在實施例中，玻璃芯110的第二芯表面114可被暫時結合於芯載體。可以藉由使用可以在稍後時間拆下而不會對玻璃芯110造成任何損壞的附著構件來實現暫時結合。例如，在一個實施例中，可以使用所屬技術領域中習知的手段來將芯載體暫時結合於玻璃芯110的第二芯表面114，該手段包括、但不限於使用黏著劑或仰賴凡得瓦爾力。另外，在方塊410，清潔玻璃芯110的第一芯表面112以去除玻璃芯110上的任何外來顆粒或雜質。可以使用清潔劑清潔第一芯表面112。清潔劑的非限制性實例包括顯示器產業、刷洗、超音波或兆音波（megasonic）攪拌洗滌習知的洗滌劑。在實施例中，可以在將第二芯表面114結合於芯載體之後、並在從芯載體移出玻璃芯110之前藉由使用酸蝕刻或拋光薄化玻璃芯110來減小玻璃芯110的芯厚度（Tcore ）。
仍參照第1圖和第4圖，在方塊415提供第一玻璃包層120和第二玻璃包層130。第一玻璃包層120亦包括第一包層表面122和第二包層表面124，使得第一包層表面122與第二包層表面124是相對的表面。類似地，第二玻璃包層130包括第三包層表面132和第四包層表面134，使得第三包層表面132與第四包層表面134是相對的表面。將第一玻璃包層120和第二玻璃包層130選擇成使得每個玻璃包層120、130皆具有期望的包層厚度（Tclad ）和期望的包層熱膨脹係數（CTEclad ）。在一些實施例中，第一玻璃包層120和第二玻璃包層130可以各自具有相同的厚度（Tclad ）和相同的包層熱膨脹係數（CTEclad ）。在實施例中，第一玻璃包層120和第二玻璃包層130可以各自具有相同的厚度（Tclad ）或相同的包層熱膨脹係數（CTEclad ）。在其他實施例中，第一玻璃包層120和第二玻璃包層130可以不同，從而具有不同的厚度（亦即Tclad1 ≠ Tclad2 ）及/或不同的熱膨脹係數（CTEclad1 ≠ CTEclad2 ）。
在方塊420，將第一玻璃包層120的第二包層表面124結合於第一載體。另外，將第二玻璃包層130的第四包層表面134結合於第二載體。第一載體和第二載體可以類似於上述的芯載體。在實施例中，可以將第二包層表面124和第四包層表面134分別暫時結合於第一載體和第二載體。可以藉由使用所屬技術領域中習知的手段來實現暫時結合，該手段包括、但不限於可以在稍後時間解除附著而不會對第一玻璃包層120和第二玻璃包層130造成任何損壞的使用黏著劑或仰賴凡得瓦爾力。可以在將第一玻璃包層120結合於第一載體、並將第二玻璃包層130結合於第二載體之後讓第一包層玻璃層120和第二包層玻璃層130進行酸蝕刻或拋光。可以進行第一和第二包層玻璃層120、130的薄化以實現期望的第一包層厚度（Tclad1 ）和第二包層厚度（Tclad2 ）。在實施例中，可以在組裝了玻璃積層100之後在第一包層120和第二包層130上進行薄化。
另外，在方塊425，清潔第一玻璃包層120的第一包層表面122和第二玻璃包層的第三包層表面132。作為實例而非限制，在將第一玻璃包層120結合於第一載體的同時清潔第一包層表面122。類似地，可以在將第二玻璃包層130結合於第二載體的同時清潔第三包層表面132。可以以類似於上述清潔玻璃芯110的第一芯表面112的方式清潔第一包層表面122和第三包層表面132。
在方塊430，將玻璃芯110的第一芯表面112結合於第一玻璃包層120的第一包層表面122。結合可以藉由將黏著劑中間層配置於玻璃芯110的第一芯表面112與第一包層表面122之間來實現。一些黏著劑的實例包括但不限於聚乙烯丁醛（PVB）、乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）、熱固性乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）及熱塑性聚氨酯（TPU）。黏著劑中間層位於一側上的玻璃芯110第一芯表面112與另一側上的第一包層表面122之間。隨後玻璃芯110和第一玻璃包層120可以通過一系列的滾筒、真空裝袋系統、烘箱或高壓釜來排除所有的氣囊。在一些實施例中，使用水鍵結將第一玻璃包層120的第一包層表面122結合於玻璃芯110的第一芯表面112（亦即在低於玻璃層的軟化溫度的溫度下不需使用黏著劑）。應當理解的是，也可以使用其他習知或未開發的結合方法。
在方塊435，將芯載體從玻璃芯110的第二芯表面114移出。例如，在一個實施例中，用於將玻璃芯110附著於芯載體的夾具被拆下。
在方塊440，將玻璃芯110的第二芯表面114結合於第二玻璃包層130的第三包層表面132。結合可以藉由將黏著劑中間層配置於玻璃芯110的第二芯表面114與第三包層表面132之間來實現。一些黏著劑的實例包括但不限於聚乙烯丁醛（PVB）、乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）、熱固性乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）及熱塑性聚氨酯（TPU）。黏著劑中間層被夾置於一側上的玻璃芯110的第二芯表面114與另一側上的第三包層表面132之間。隨後可以使玻璃芯110（已結合於第一玻璃包層120）和第二玻璃包層130通過一系列的滾筒、真空裝袋系統、烘箱或高壓釜來排除所有的氣囊。在一些實施例中，使用水鍵結將第二玻璃包層130的第三包層表面132結合於玻璃芯110的第二芯表面114（亦即在低於玻璃層的軟化溫度的溫度下不需使用黏著劑）。應當理解的是，也可以使用其他習知或未開發的結合方法。在方塊445，在將第一包層表面122結合於玻璃芯110的第一芯表面112之後，將第一載體從第一玻璃包層120的第二包層表面124移出。類似地，在將第三包層表面132結合於玻璃芯110的第二芯表面114之後，將第二載體從第二玻璃包層130的第四包層表面134移出。移出第一載體和第二載體產生玻璃積層100，如第1圖所示。
現在參照第4圖，在方塊450，可以可選地對玻璃積層100進行額外的加熱，以確保玻璃芯110、第一玻璃包層120及第二玻璃包層130的表面之間的永久結合。在實施例中，玻璃積層100可以在高壓釜中在壓力下進行加熱。也可以使用其他類型的設備，例如烘箱或真空包裝系統。作為實例而非限制，可以在100℃至約500℃的溫度範圍內加熱。
現在參照第5圖，圖示出玻璃積層組件500。玻璃積層組件500包括位於玻璃積層100上的矽晶圓150。矽晶圓150具有矽晶圓熱膨脹係數（CTESi ）。矽晶圓150具有第一矽表面152和第二矽表面154，第一矽表面152與第二矽表面154是相對的表面。第一矽表面152位於玻璃積層100上。玻璃積層100包含具有芯厚度（Tcore ）和芯熱膨脹係數（CTEcore ）的玻璃芯110。玻璃芯110位於第一玻璃包層120與第二玻璃包層130之間。每個玻璃包層120、130皆包括包層厚度（Tclad ）和包層熱膨脹係數（CTEclad ）。積層熱膨脹係數（CTEL ）係由式（1）定義，使得積層熱膨脹係數（CTEL ）在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內。另外，位於玻璃積層100上的矽晶圓150具有矽晶圓熱膨脹係數（CTESi ），矽晶圓熱膨脹係數（CTESi ）與積層熱膨脹係數（CTEL ）實質上相同。此舉確保當積體電路受熱時在矽晶圓與載體玻璃積層之間有相似量的膨脹，從而防止矽晶圓和上面的電路發生機械破裂。
現在應當理解的是，玻璃積層包括位於兩個玻璃包層之間的玻璃芯。可以藉由調整玻璃芯的芯厚度（Tcore ）及玻璃積層的第一和第二包層厚度（Tclad1 、Tclad2 ）來調整積層熱膨脹係數（CTEL ），使得可以獲得期望的積層熱膨脹係數。具體來說，可以將積層熱膨脹係數設計成在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內，使得積層熱膨脹係數與位於玻璃積層上的矽晶圓熱膨脹係數實質上相同。
在第一態樣中，一種玻璃積層包含：具有芯厚度（Tcore ）和芯熱膨脹係數（CTEcore ）的玻璃芯；具有第一包層厚度（Tclad1 ）和第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）的第一玻璃包層；以及具有第二包層厚度（Tclad2 ）和第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）的第二玻璃包層，其中：玻璃芯位於第一玻璃包層與第二玻璃包層之間；及玻璃積層具有在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內的積層熱膨脹係數（CTEL ），積層熱膨脹係數（CTEL ）由下式定義：CTEL = ((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 )) / (Tcore + Tclad1 + Tclad2 )。
依據第一態樣的第二態樣，其中積層厚度（TL ）係在約100 μm至約1.5 mm的範圍內，積層厚度（TL ）為芯厚度（Tcore ）、第一包層厚度（Tclad1 ）及第二包層厚度（Tclad2 ）之和。
依據第一或第二態樣的第三態樣，其中第一包層厚度（Tclad1 ）與第二包層厚度（Tclad2 ）相同。
依據任一前述態樣的第四態樣，其中第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）與第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）相同。
依據第一、第二或第四態樣的第五態樣，其中第一包層厚度（Tclad1 ）與第二包層厚度（Tclad2 ）不同。
依據第一、第二、第三或第五態樣的第六態樣，其中第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）與第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）不同。
依據前述態樣中任一態樣的第七態樣，其中芯厚度（Tcore ）、第一包層厚度（Tclad1 ）及第二包層厚度（Tclad2 ）各自在0 μm至約1.5 mm的範圍內。
依據前述態樣中任一態樣的第八態樣，其中芯熱膨脹係數（CTEcore ）大於第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）和第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）。
在第九態樣中，一種製造玻璃積層的方法，玻璃積層具有積層熱膨脹係數（CTEL ），該方法包含以下步驟：將玻璃芯的第一芯表面與第一玻璃包層的第一包層表面結合；及將玻璃芯的第二芯表面與第二玻璃包層的第三包層表面結合以形成玻璃積層，其中：玻璃芯具有芯厚度（Tcore ）和芯熱膨脹係數（CTEcore ）；第一玻璃包層具有第一包層厚度（Tclad1 ）和第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）；第二玻璃包層具有第二包層厚度（Tclad2 ）和第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）；積層熱膨脹係數（CTEL ）係由下式定義：CTEL = ((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 ))/(Tcore + Tclad1 + Tclad2 )；以及芯厚度（Tcore ）、芯熱膨脹係數（CTEcore ）、第一包層厚度（Tclad1 ）、第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）、第二包層厚度（Tclad2 ）及第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）使得積層熱膨脹係數（CTEL ）在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內。
依據第九態樣的第十態樣，進一步包含以下步驟：清潔玻璃芯的第一芯表面和第二芯表面；以及清潔第一玻璃包層的第一包層表面和第二玻璃包層的第三包層表面；其中在將玻璃芯與第一玻璃包層和第二玻璃包層結合之前清潔第一芯表面和第二芯表面、第一包層表面層和第三包層表面。
依據第九或第十態樣的第十一態樣進一步包含以下步驟：在清潔玻璃芯的第一芯表面之前將玻璃芯的第二芯表面結合於芯載體；以及在清潔玻璃芯的第二芯表面之前從芯載體移出玻璃芯。
依據第十一態樣的第十二態樣進一步包含以下步驟：在將玻璃芯的第二芯表面結合於芯載體之後、並在從芯載體移出玻璃芯之前藉由酸蝕刻或拋光來薄化玻璃芯的芯厚度（Tcore ）。
依據第九至第十二態樣中任一態樣的第十三態樣，其中第一包層厚度（Tclad1 ）與第二包層厚度（Tclad2 ）相同，並且第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）與第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）相同。
依據第九至第十三態樣中任一態樣的第十四態樣，進一步包含以下步驟：將第一玻璃包層的第二包層表面結合於第一載體；及將第二玻璃包層的第四包層表面結合於第二載體。
依據第十四態樣的第十五態樣，進一步包含以下步驟：在將第一玻璃包層結合於玻璃芯之後移出第一載體；以及在將第二玻璃包層結合於玻璃芯之後移出第二載體，以形成玻璃積層。
依據第十四或第十五態樣的第十六態樣，進一步包含以下步驟：在將第一玻璃包層結合於第一載體並將第二玻璃包層結合於第二載體之後，藉由酸蝕刻或拋光薄化第一玻璃包層和第二玻璃包層。
依據第九至第十六態樣中任一態樣的第十七態樣，進一步包含以下步驟：在低於第一和第二玻璃包層及玻璃芯之軟化溫度的溫度下不使用黏著劑將第一玻璃包層和第二玻璃包層結合於玻璃芯；以及對玻璃積層進行加熱，以在第一玻璃包層與玻璃芯之間及第二玻璃包層與玻璃芯之間形成永久結合。
依據第九至第十七態樣中任一態樣的第十八態樣，其中玻璃芯為非離子交換玻璃，並且第一玻璃包層和第二玻璃包層各自為不含鹼金屬的玻璃。
在第十九態樣中，一種玻璃積層組件包含：具有矽晶圓熱膨脹係數（CTESi ）的矽晶圓，矽晶圓位於玻璃積層上，玻璃積層包含：玻璃芯，具有芯厚度（Tcore ）和芯熱膨脹係數（CTEcore ）；第一玻璃包層，具有第一包層厚度（Tclad1 ）和第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）；以及第二玻璃包層，具有第二包層厚度（Tclad2 ）和第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ），其中：玻璃芯位於第一玻璃包層與第二玻璃包層之間；及玻璃積層具有在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的範圍內的積層熱膨脹係數（CTEL ），積層熱膨脹係數（CTEL ）係由下式定義： CTEL = ((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 ))/(Tcore + Tclad1 + Tclad2 )； 其中矽晶圓熱膨脹係數（CTESi ）與積層熱膨脹係數（CTEL ）實質上相同。
依據第十九態樣的第二十態樣，其中芯熱膨脹係數（CTEcore ）大於包層熱膨脹係數（CTEclad ）。
對於所屬技術領域中具有通常知識者而言顯而易見的是，可以在不偏離請求保護的標的物之精神和範疇下對本文描述的實施例進行各種修改和變化。因此，意圖使說明書涵蓋本文描述的各種實施例之修改和變化，前提是此類修改和變化來到所附申請專利範圍及其均等物的範疇內。
100‧‧‧玻璃積層
110‧‧‧玻璃芯
112‧‧‧第一芯表面
114‧‧‧第二芯表面
120‧‧‧第一玻璃包層
122‧‧‧第一包層表面
124‧‧‧第二包層表面
130‧‧‧第二玻璃包層
132‧‧‧第三包層表面
134‧‧‧第四包層表面
150‧‧‧矽晶圓
152‧‧‧第一矽表面
154‧‧‧第二矽表面
200‧‧‧曲線
202‧‧‧曲線
300‧‧‧曲線
302‧‧‧曲線
400-450‧‧‧方塊
500‧‧‧玻璃積層組件
第1圖依據本文圖示和描述的一個或更多個實施例圖示具有玻璃芯、第一玻璃包層及第二玻璃包層的示例性玻璃積層；
第2圖為依據本文圖示和描述的一個或更多個實施例描繪當芯厚度、第一包層厚度及第二包層厚度改變並且積層厚度保持恆定時積層熱膨脹係數的變化之曲線圖；
第3圖為依據本文圖示和描述的一個或更多個實施例描繪當芯厚度改變並且第一包層厚度和第二包層厚度各保持恆定於100 um和200 um時積層熱膨脹係數的變化之曲線圖；
第4圖為依據本文圖示和描述的一個或更多個實施例描繪製造玻璃積層的示例性方法之流程圖；以及
第5圖為依據本文圖示和描述的一個或更多個實施例描繪矽晶圓位於玻璃積層上的示例性玻璃積層組件。
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Claims (10)

  1. 一種玻璃積層，包含： 一玻璃芯，具有一芯厚度（Tcore ）和一芯熱膨脹係數（CTEcore ）；一第一玻璃包層，具有一第一包層厚度（Tclad1 ）和一第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）；以及一第二玻璃包層，具有一第二包層厚度（Tclad2 ）和一第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ），其中：該玻璃芯位於該第一玻璃包層與該第二玻璃包層之間；及該玻璃積層具有在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的一範圍內的一積層熱膨脹係數（CTEL ），該積層熱膨脹係數（CTEL ）由下式定義：CTEL = ((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 )) / (Tcore + Tclad1 + Tclad2 )。
  2. 如請求項1所述之玻璃積層，其中該第一包層厚度（Tclad1 ）與該第二包層厚度（Tclad2 ）相同。
  3. 如請求項1所述之玻璃積層，其中該第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）與該第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）相同。
  4. 如請求項1-3中任一項所述之玻璃積層，其中該芯熱膨脹係數（CTEcore ）大於該第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）和該第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）。
  5. 一種製造一玻璃積層的方法，該玻璃積層具有一積層熱膨脹係數（CTEL ），該方法包含以下步驟： 將一玻璃芯的一第一芯表面與一第一玻璃包層的一第一包層表面結合；及 將該玻璃芯的一第二芯表面與一第二玻璃包層的一第三包層表面結合以形成該玻璃積層，其中： 該玻璃芯具有一芯厚度（Tcore ）和一芯熱膨脹係數（CTEcore ）； 該第一玻璃包層具有一第一包層厚度（Tclad1 ）和一第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）； 該第二玻璃包層具有一第二包層厚度（Tclad2 ）和一第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）； 該積層熱膨脹係數（CTEL ）係由下式定義： CTEL = ((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 ))/(Tcore + Tclad1 + Tclad2 )；以及 該芯厚度（Tcore ）、該芯熱膨脹係數（CTEcore ）、該第一包層厚度（Tclad1 ）、該第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）、該第二包層厚度（Tclad2 ）及該第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）使得該積層熱膨脹係數（CTEL ）在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的一範圍內。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該第一包層厚度（Tclad1 ）與該第二包層厚度（Tclad2 ）相同，該第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）與該第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ）相同。
  7. 如請求項5所述之方法，進一步包含以下步驟： 將該第一玻璃包層的一第二包層表面結合於一第一載體；及 將該第二玻璃包層的一第四包層表面結合於一第二載體。
  8. 如請求項5-7中任一項所述之方法，進一步包含以下步驟： 在低於該第一和第二玻璃包層及該玻璃芯之一軟化溫度的一溫度下不使用黏著劑將該第一玻璃包層和該第二玻璃包層結合於該玻璃芯；以及 對該玻璃積層進行加熱，以在該第一玻璃包層與該玻璃芯之間及該第二玻璃包層與該玻璃芯之間形成一永久結合。
  9. 一種玻璃積層組件，包含： 一矽晶圓，具有一矽晶圓熱膨脹係數（CTESi ），該矽晶圓位於一玻璃積層上，該玻璃積層包含： 一玻璃芯，具有一芯厚度（Tcore ）和一芯熱膨脹係數（CTEcore ）； 一第一玻璃包層，具有一第一包層厚度（Tclad1 ）和一第一包層熱膨脹係數（CTEclad1 ）；以及 一第二玻璃包層，具有一第二包層厚度（Tclad2 ）和一第二包層熱膨脹係數（CTEclad2 ），其中： 該玻璃芯位於該第一玻璃包層與該第二玻璃包層之間；及 該玻璃積層具有在約35×10−7 /℃至約90×10−7 /℃的一範圍內的一積層熱膨脹係數（CTEL ）， 該積層熱膨脹係數（CTEL ）係由下式定義： CTEL = ((CTEcore × Tcore ) + (CTEclad1 × Tclad1 ) + (CTEclad2 × Tclad2 ))/(Tcore + Tclad1 + Tclad2 )； 其中該矽晶圓熱膨脹係數（CTESi ）與該積層熱膨脹係數（CTEL ）實質上相同。
  10. 如請求項9所述之玻璃積層組件，其中該芯熱膨脹係數（CTEcore ）大於該包層熱膨脹係數（CTEclad ）。
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