暫時性復(fù)合式載板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種暫時性復(fù)合式載板，包含上層基板、下層基板和黏著層，上層基板不具有電路，其材料選自因瓦合金、硅、合金42、氮化鋁、燒結(jié)碳化物、鋁、氧化鋁、鈦、二氧化鋯、玻璃、銅箔基板以及不銹鋼；下層基板不具有電路，其材料選自因瓦合金、硅、合金42、氮化鋁、燒結(jié)碳化物、鋁、氧化鋁、鈦、二氧化鋯、玻璃、銅箔基板以及不銹鋼；黏著層設(shè)置于上層基板與下層基板的中間，使上層基板與下層基板互相黏合。本發(fā)明利用下層基板的熱膨脹系數(shù)(CTE)接近或是等于載板上方制品的熱膨脹系數(shù)(CTE)，用來抵抗上方制品的板翹現(xiàn)象，使其減少或是免除「板翹」(warpage)。
【專利說明】
暫時性復(fù)合式載板
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制程所使用的暫時性載板(temporary carrier)。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1A顯示傳統(tǒng)載板I為單層材料所制成，載板I的上方提供半導(dǎo)體制程處理區(qū)域，圖中顯示一系列的增層(build-up layer) 10制作于載板I的上表面。圖1A的范例顯示增層10包含電路15與介電材料16。其他不同產(chǎn)品，例如多芯片封裝的處理(圖中未表示)也可以放置在載板I上面，進行加工處理。在后續(xù)的程序中，成品或是半成品，會自載板I上方剝離，進行其他的處理程序，然后，載板I可以回收，再重新利用。
[0003]圖1B顯示更多增層10被制作了，形成增層105。載板I以及上面的增層105，在半導(dǎo)體制程中都必須經(jīng)過多次加熱以及冷卻的過程；由于不同材料之間的熱膨脹系數(shù)(Coefficient of Thermal Expans1n,CTE)不匹配的原因，于是，板翹(warpage)現(xiàn)象便會發(fā)生。如圖中所示，載板I以及上面的增層105呈現(xiàn)向上弧形彎曲的狀態(tài)。
[0004]圖1C顯示上面的增層105，在剝離載板I之后，仍然呈現(xiàn)向上弧形彎曲的狀態(tài)。這種彎曲的狀態(tài)，導(dǎo)致于后續(xù)制程在對位(registrat1n)上的困難度大增，尤其是在半導(dǎo)體的愈來愈精細(xì)的制程中，例如納米(nano meter,nm)制程中，影響很大。
[0005]另外，傳統(tǒng)載板破裂時，大量碎片會對制程腔室(chamber)造成重大污染，一個更安全、無污染或是極少污染的更好載板，一直是半導(dǎo)體研發(fā)工程師所關(guān)注并且企求尋找、改善的事情。
[0006]圖2顯示美國專利US8，893，378揭露的解決板翹的一個先前技藝，包含載板I以及真空吸附系統(tǒng);真空吸附系統(tǒng)上方提供載板I放置用，真空吸附系統(tǒng)將載板I吸附使得載板I在后續(xù)制程中，經(jīng)過多次加熱與冷卻，也可以保持平整，不會上下彎曲。利用載板本身的平整強度，克服或是減少上方產(chǎn)品在制程中產(chǎn)生板翹可能性。
[0007]載板I上方提供半導(dǎo)體制程使用，例如半導(dǎo)體增層(build-up)制程，可以在載板I上方制作。圖中真空吸附系統(tǒng)具有板架3于上方，抗熱密封材料11安置于板架3上方，載板I放置在抗熱密封材料11的上方;板架3具有通孔5。真空吸附系統(tǒng)具有氣體通道7，抽氣幫浦9抽氣時，氣體A經(jīng)由通孔5、通道7流出去，而將載板I吸附著保持平整。此一先前技藝的缺點是設(shè)備復(fù)雜、體積大且昂貴，它至少包含了板架3與抽氣幫浦9; 一個更簡單易行的方法被期待開發(fā)了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，根據(jù)本發(fā)明的實施例，希望提供一種在半導(dǎo)體制程中，用來抵抗上方制品的板翹現(xiàn)象，使其減少或是免除「板翹Kwarpage)的暫時性復(fù)合式載板。
[0009]根據(jù)實施例，本發(fā)明提供的一種暫時性復(fù)合式載板，包含上層基板、下層基板和黏著層，其中:
[0010]上層基板不具有電路，其材料選自因瓦合金、硅、合金42、氮化鋁、燒結(jié)碳化物、鋁、氧化鋁、鈦、二氧化鋯、玻璃、銅箔基板以及不銹鋼；
[0011]下層基板不具有電路，其材料選自因瓦合金、硅、合金42、氮化鋁、燒結(jié)碳化物、鋁、氧化鋁、鈦、二氧化鋯、玻璃、銅箔基板以及不銹鋼；
[0012]黏著層設(shè)置于上層基板與下層基板的中間，使上層基板與下層基板互相黏合。
[0013]根據(jù)一個實施例，本發(fā)明前述暫時性復(fù)合式載板中，上層基板的厚度與下層基板的厚度相同。
[0014]根據(jù)一個實施例，本發(fā)明前述暫時性復(fù)合式載板中，上層基板的厚度比下層基板的厚度薄。
[0015]根據(jù)一個實施例，本發(fā)明前述暫時性復(fù)合式載板中，上層基板的厚度比下層基板的厚度厚。
[0016]根據(jù)一個實施例，本發(fā)明前述暫時性復(fù)合式載板中，上層基板的熱膨脹系數(shù)為1-4ppm，下層基板的熱膨脹系數(shù)為4.5-18ppm;或者下層基板的熱膨脹系數(shù)為l-4ppm，上層基板的熱膨脹系數(shù)為4.5-18ppm。
[0017]根據(jù)一個實施例，本發(fā)明前述暫時性復(fù)合式載板中，上層基板的材料選自因瓦合金、硅、玻璃和銅箔基板，下層基板的材料選自合金42、氮化鋁、燒結(jié)碳化物、鋁、氧化鋁、鈦、二氧化鋯、玻璃、銅箔基板以及不銹鋼;或者下層基板的材料選自因瓦合金、硅、玻璃和銅箔基板，上層基板的材料選自合金42、氮化鋁、燒結(jié)碳化物、鋁、氧化鋁、鈦、二氧化鋯、玻璃、銅箔基板以及不銹鋼。
[0018]根據(jù)一個實施例，本發(fā)明前述暫時性復(fù)合式載板中，進一步包含高分子聚合物，高分子聚合物包覆復(fù)合式載板周邊，自載板周邊向外圓滑凸出。
[0019]根據(jù)一個實施例，本發(fā)明前述暫時性復(fù)合式載板中，高分子聚合物具有一個高度與載板厚度切齊。
[0020]根據(jù)一個實施例，本發(fā)明前述暫時性復(fù)合式載板中，載板周邊板材轉(zhuǎn)角做倒角處理。
[0021]根據(jù)一個實施例，本發(fā)明前述暫時性復(fù)合式載板中，倒角呈斜面倒角或是弧面倒角。
[0022]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明利用下層基板的熱膨脹系數(shù)(CTE)接近或是等于載板上方制品的熱膨脹系數(shù)(CTE)，用來抵抗上方制品的板翹現(xiàn)象，使其減少或是免除「板翹」(warpage)。依據(jù)本發(fā)明，提供一個半導(dǎo)體制程的加工區(qū)域，使得一個成品、半成品、或是半導(dǎo)體增層的板翹問題可以被克服。本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板包含至少兩片基材黏合在一起，這兩片基材具有的CTE不同。例如:上層基板具有相對較低的CTE、而下層基板具有相對較高的CTE。這樣的組合，下層基板的膨脹收縮可以接近上方制程的物品的膨脹收縮，而使得板翹程度可以減少或是免除。
[0023]本發(fā)明優(yōu)點之一是安全，本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板受撞擊以后，碎裂材料仍然會被中間黏合材料黏合在一起，不會污染制程小室(chamber)空間。
[0024]本發(fā)明優(yōu)點之二是可以克服上方制品的板翹問題，本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板的組合，例如:上層基板具有相對較低的CTE、而下層基板具有相對較高的CTE。這樣的組合，下層基板的膨脹收縮可以接近上方制程的物品的膨脹收縮，而使得板翹程度可以減少或是免除。
[0025]本發(fā)明優(yōu)點之三是不同組合的選擇性，可以克服上方不同制品的板翹問題，本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板的組合，可以選擇具有不同CTE的材料制成，用以匹配不同制程產(chǎn)品的CTE需求，而可以得到良好的克服板翹的效果。
【附圖說明】
[0026]圖1A-1C為傳統(tǒng)載板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為解決板翹的一個先前技藝的示意圖。
[0028]圖3A-3C為增層制程在本發(fā)明的復(fù)合式載板上制作的狀態(tài)示意圖。
[0029]圖4A為本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4B為本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖4C為本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖5為本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖6為本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖7為本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板第六實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖8A-8C為本發(fā)明暫時性復(fù)合式載板的修飾版實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。這些實施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修改同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。
[0037]圖3A-3C顯示增層制程在本發(fā)明的復(fù)合式載板上制作的狀態(tài)。
[0038]圖3A顯示增層20制作于本發(fā)明的復(fù)合式載板200上，增層20包含有電路15與介電材料16，這通常是制作電路的起始步驟。
[0039]圖3B顯示更多增層(build-uplayer)制作于本發(fā)明的暫時性復(fù)合式載板200上，形成增層205于復(fù)合式載板200上方，其中，增層205包含有電路15與介電材料16。復(fù)合式載板200的上層基板21T與下層基板21B選用不同材料，例如:上層基板21T選用材料的CTE小于下層基板21B選用材料的CTE，且下層基板21B的CTE約略近似于上方增層205制品的整體CTE，則板翹便可以被克服至最小，或是完全無板翹發(fā)生。
[0040]增層205制程只是一個范例說明而已，其中的金屬導(dǎo)線15的CTE約等于17ppm，介電層16例如使用聚苯惡卩坐(PoIybenzoxazole;ΡΒ0)、聚酰亞胺(Polyimide ,PI )、或是苯環(huán)丁稀(benzocyclobutene,BCB),則它們的CTE約等于30ppm.整個增層205的CTE約等于20ppm。
[0041]本發(fā)明便是選擇適當(dāng)?shù)幕宀牧?，使得下層基?1B的CTE接近上方增層205的整體CTE;并選用CTE比下層基板21B小的基板材料作為上層基板21T，使得下層基板21B與上方增層205的膨脹收縮至少有部分可以互相抵銷，使得制品205剝離復(fù)合式載板200之前，能夠減少或是免除「板翹」或是電路扭曲現(xiàn)象。
[0042]可以作為本發(fā)明基板的材料具有CTE在1-1Sppm者，至少包含下述各種材料:因瓦合金(Invar，Ippm)、娃(3;[，3。。111)、合金42(八1107 42，4.8ppm)、氮化招(AIN,5ppm)、燒結(jié)碳化物(Cemented Carbide , 5.5ppm)、招(Alumina, 7.2ppm)、氧化招(Al203 , 7ppm)、欽(Ti，8.6ppm)、二氧化錯(Zirconia，10.5ppm)、玻璃(Glass，0-1 Oppm)、銅箔基板(CCL，l_17ppm)、以及不銹鋼(stainless steel, 10_18ppm)。
[0043]玻璃(Glass,O-lOppm)、銅箔基板(CCL, l_17ppm)、以及不銹鋼(stainless steel,10-18ppm)等具有一個CTE范圍區(qū)間者，乃系其個別可以依據(jù)不同的配方制成的產(chǎn)品，可以有不同的CTE范圍，使用者可以選擇使用，例如選擇CTE為7-8ppm的產(chǎn)品使用。
[0044]圖3C顯示增層205自載板200玻璃以后的狀態(tài)，比對于右邊的圖1C，圖3C產(chǎn)品減少了板翹如高度24所示，其中圖1C是在習(xí)知技藝的載板I上制作的增層105。
[0045]圖4A顯示本發(fā)明復(fù)合式載板的第一實施例。
[0046]圖4顯示復(fù)合式載板200包含有上層基板21T、黏著層22、與下層基板21B;其中，上層基板21T借著黏著層22與下層基板21B黏合再一起，構(gòu)成本發(fā)明的復(fù)合式載板。本發(fā)明的上層基板21T不具有電路。
[0047]本發(fā)明的下層基板21B，亦不具有電路。材料可以與上層基板21T相同或是不同。
[0048]本發(fā)明的復(fù)合式載板若是受到撞擊、不慎破裂時，由于中央黏著層22的黏著特性，沒有碎片會脫落或是只有極少碎片會脫落，不會對制程腔室(chamber)造成重大污染。
[0049]圖4B顯示本發(fā)明復(fù)合式載板的第二實施例。
[0050]圖4B顯示復(fù)合式載板201，具有上層基板21T、下層基板31B、以及黏著層22;其中，黏著層22位于中間，將上層基板21T與下層基板31B黏合再一起，形成一片安全基板。下層基板31B的厚度大于上層基板21T的厚度。較厚的下層基板31B，提供較強的抵抗力，用以克服上層基板21T上方區(qū)域23制程前后的物品所產(chǎn)生的板翹或是電路變形。
[0051]圖4C顯示本發(fā)明復(fù)合式載板的第三實施例。
[0052]圖4C顯示復(fù)合式載板202，具有上層基板31T、下層基板21B、以及黏著層22;其中，黏著層22位于中間，將上層基板31T與下層基板21B黏合再一起，形成一片安全基板。下層基板21B的厚度小于上層基板31T的厚度。較厚的上層基板31T，提供較強的抵抗力，用以克服上層基板31T上方區(qū)域23制程前后的物品所產(chǎn)生的板翹或是變形。
[0053]圖5顯示本發(fā)明復(fù)合式載板的第四實施例。
[0054]圖5顯示復(fù)合式載板的上層基板35T或是下層基板35B，可以選擇的基材包含一種具有CTE在l-18ppm者;上層基板35T以及下層基板35B可以是相同的材料或是不同的材料。
[0055]圖6顯示本發(fā)明復(fù)合式載板的第五實施例。
[0056]圖6顯示復(fù)合式載板的上層基板35T與下層基板35B，使用不同CTE的材料，圖中顯示上層基板35T選擇CTE在l-4ppm的材料、下層基板35B選擇CTE在4.5-18ppm的材料。
[0057]CTE在l_4ppm的材料，包含:因瓦合金(Invar，Ippm)、娃(Si，3ppm)、玻璃(Glass ,0-10口口111)、以及銅箔基板(^，1-17口口111);其中，玻璃(Glass ,O-1Oppm)系選擇其中的l-4ppm的玻璃，銅箔基板(^，1-17口口1]1)系選擇其中的1-4口口1]1的材料。
[0058]CTE在4.5-18ppm的材料，包含:合金42(Al1y 42,4.8ppm)、氮化鋁(AIN，5ppm)、燒結(jié)碳化物(Cemented Carbide , 5.5ppm)、招(Alumina，7.2ppm)、氧化招(Al203 , 7ppm)、鈦(Ti , 8.6ppm)、二氧化錯(Zirconia, 10.5ppm)、玻璃(Glass ,O-1Oppm)、銅箔基板(CCL, 1-17ppm)、以及不銹鋼(stainless steel, 10_18ppm)。其中，玻璃(Glass，0_10ppm)系選擇其中的4.8-10ppm的玻璃，銅箔基板(CCL, l-17ppm)系選擇其中的4.8-17ppm的材料。
[0059]圖7顯示本發(fā)明復(fù)合式載板的第六實施例。
[0060]圖7顯示復(fù)合式載板的上層基板35T與下層基板35B，使用不同CTE的材料，圖中顯示上層基板35T選擇CTE在4.5-18ppm的材料、下層基板35B選擇CTE在l-4ppm的材料。
[0061 ]圖8A-8C顯示本發(fā)明復(fù)合式載板的修飾版實施例。
[0062]圖8A顯示復(fù)合式載板的上層基板35T與下層基板35B的周邊截面，使用高分子聚合物38包覆著提高整體堅固特性。高分子聚合物38自載板周邊向外圓滑凸出，具有一個高度h與載板厚度t切齊。
[0063]圖SB顯示復(fù)合式載板的上層基板35T與下層基板35B的周邊截面轉(zhuǎn)角，做倒角(chamf er)處理。圖中顯示倒角為斜面。
[0064]圖SC顯示復(fù)合式載板的上層基板35T與下層基板35B的周邊截面轉(zhuǎn)角，做倒角(chamf er)處理。圖中顯示倒角為弧面。
【主權(quán)項】
1.一種暫時性復(fù)合式載板，其特征是，包含上層基板、下層基板和黏著層，其中: 上層基板不具有電路，其材料選自因瓦合金、硅、合金42、氮化鋁、燒結(jié)碳化物、鋁、氧化鋁、鈦、二氧化鋯、玻璃、銅箔基板以及不銹鋼； 下層基板不具有電路，其材料選自因瓦合金、硅、合金42、氮化鋁、燒結(jié)碳化物、鋁、氧化鋁、鈦、二氧化鋯、玻璃、銅箔基板以及不銹鋼； 黏著層設(shè)置于上層基板與下層基板的中間，使上層基板與下層基板互相黏合。2.如權(quán)利要求1所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，上層基板的厚度與下層基板的厚度相同。3.如權(quán)利要求1所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，上層基板的厚度比下層基板的厚度薄。4.如權(quán)利要求1所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，上層基板的厚度比下層基板的厚度厚。5.如權(quán)利要求1所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，上層基板的熱膨脹系數(shù)為1-4ppm，下層基板的熱膨脹系數(shù)為4.5-18ppm;或者下層基板的熱膨脹系數(shù)為l-4ppm，上層基板的熱膨脹系數(shù)為4.5-18ppm。6.如權(quán)利要求5所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，上層基板的材料選自因瓦合金、硅、玻璃和銅箔基板，下層基板的材料選自合金42、氮化鋁、燒結(jié)碳化物、鋁、氧化鋁、鈦、二氧化鋯、玻璃、銅箔基板以及不銹鋼;或者下層基板的材料選自因瓦合金、硅、玻璃和銅箔基板，上層基板的材料選自合金42、氮化鋁、燒結(jié)碳化物、鋁、氧化鋁、鈦、二氧化鋯、玻璃、銅箔基板以及不銹鋼。7.如權(quán)利要求6所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，上層基板的厚度與下層基板的厚度相同。8.如權(quán)利要求6所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，上層基板的厚度比下層基板的厚度薄。9.如權(quán)利要求6所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，上層基板的厚度比下層基板的厚度厚。10.如權(quán)利要求1所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，進一步包含高分子聚合物，高分子聚合物包覆復(fù)合式載板周邊，自載板周邊向外圓滑凸出。11.如權(quán)利要求10所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，高分子聚合物具有一個高度與載板厚度切齊。12.如權(quán)利要求10所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，載板周邊板材轉(zhuǎn)角做倒角處理。13.如權(quán)利要求12所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，倒角呈斜面倒角或是弧面倒角。14.如權(quán)利要求6所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，進一步包含高分子聚合物，高分子聚合物包覆載板周邊垂直截面處，自載板周邊向外圓滑凸出。15.如權(quán)利要求14所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，高分子聚合物具有一個高度與載板厚度切齊。16.如權(quán)利要求14所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，載板周邊板材轉(zhuǎn)角做倒角處 理。17.如權(quán)利要求16所述的暫時性復(fù)合式載板，其特征是，倒角呈斜面倒角或是弧面倒角。
【文檔編號】H01L23/14GK105931997SQ201510991506
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年12月25日
【發(fā)明人】胡迪群
【申請人】胡迪群