CN100527450C - 半导体光电组件及其切割方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体光电组件的切割方法，其是包括以下的步骤：准备半导体光电组件芯片：该半导体光电组件芯片是包含有一基板，于基板表面形成有一外延硅层；镭射划线：以镭射于半导体光电组件芯片表面划设导引沟槽；钻石刀切割：以钻石刀于沟槽中进行切割；形成半导体光电组件晶粒：将半导体光电组件芯片沿已划设的沟槽劈裂，形成半导体光电组件晶粒。本发明的半导体光电组件是具有一基板与一外延硅层，外延硅层是形成于基板的一表面，基板的侧面设有粗糙表面，该粗糙表面是为于半导体光电组件芯片表面进行镭射划线而产生导引沟槽，再于导引沟槽内进行钻石刀切割所形成。
Description
技术领域
本发明是有关于一种半导体光电组件及其切割方法，尤指一种合并电射切割与钻石刀切割的半导体光电组件的切割方法，其可以去除半导体光电组件晶粒上的焦黑区域并减少钻石刀的损耗。
背景技术
由于红蓝绿是全彩的三原色，高亮度的蓝光发光二极管(LED)对于全彩色显示器的应用日益受到重视，而光信息存取技术也将采用具有短波长的蓝光发光二极管作为光源。此外，由蓝光发光二极管衍生的白光发光二极管也被认为是下一世代的照明技术。
一般传统的发光二极管的切割方式有钻石刀切割与镭射切割这两种方式。请参照图5所示，钻石刀切割是于发光二极管芯片的基板背面以钻石刀切割出一道深度数微米(um)的沟槽(80)，又称为划线(scribe)程序，再于发光二极管芯片正面对准划线处以刀片劈裂(break)，形成发光二极管晶粒。由于白光和蓝光发光二极管大多使用质地非常坚硬的蓝宝石基板(sapphiresubstrate)，因此若于白光和蓝光发光二极管采用钻石刀切割方法，将导致钻石刀刀锋磨耗严重，进而增加了发光二极管的制造成本。此外，由于钻石刀是以点接触的方式切割，因此沟槽两侧常形成侧向与径向的裂痕，在劈裂时芯片往往无法完全依照预定的方向断裂，造成晶粒的崩角与破裂现象，因而造成晶粒的外观不佳，使得制程良率降低。
请参照图6所示，镭射切割方式是以镭射代替钻石刀进行划线程序，因镭射划线所划出的沟槽(90)具有高深宽比，因此劈裂后的发光二极管晶粒其外观较钻石刀切割方式为佳，又因镭射切割方式无钻石刀损耗的问题，因此发光二极管晶粒的制造成本较低。然而，由于镭射切割会在沟槽(90)内壁表面形成一焦黑层，因此会于发光二极管晶粒表面形成焦黑区域，影响发光二极管晶粒的光取出效果。
由于晶粒的切割分离已属于发光二极管的后段制程，因此若是因为切割制程的质量不良而造成产品的报废，前段制程等耗时又昂贵的生产成本投入将付诸流水，所以晶粒的切割对于发光二极管等半导体光电组件的制造具有关键的重要性。
发明内容
有鉴于传统的半导体光电组件切割方法具有外观良率不佳、钻石刀磨耗大以及影响光取出效果等问题，本发明的主要目的在于提供一种半导体光电组件及其切割方法，其可以降低钻石刀的磨耗，提高外观良率并可藉由在半导体光电组件晶粒侧面形成或粗糙的表面或倾斜面，增加出光效果。
为达成以上的目的，本发明的半导体光电组件的切割方法是包括以下的步骤：
准备半导体光电组件芯片：该半导体光电组件芯片是包含有一基板，于基板表面形成有一外延硅层；
镭射划线：以镭射于半导体光电组件芯片表面划设导引沟槽；
钻石刀切割：以钻石刀于导引沟槽中进行切割；
形成半导体光电组件晶粒：将半导体光电组件芯片沿已划设的沟槽劈裂，形成半导体光电组件晶粒。
较佳的是，其中的镭射划线步骤是于半导体光电组件芯片的背面划设导引沟槽。
较佳的是，其中的镭射划线步骤前，是先去除半导体光电组件芯片正面欲划设沟槽区域的外延硅层，再以镭射于基板己去除外延硅层的表面划设导引沟槽。
本发明的半导体光电组件是具有一基板与一外延硅层，外延硅层是形成于基板的一表面，基板的侧面设有粗糙表面，该粗糙表面是为于半导体光电组件芯片表面进行镭射划线而产生导引沟槽，再于导引沟槽内进行钻石刀切割所形成，粗糙区域可为一倾斜面或者一波浪状表面。
较佳的是，倾斜面是设于半导体光电组件晶粒的未设有外延硅层的表面。
本发明可达成的具体功效包括：
1.本发明是先于半导体光电组件芯片的基板上以镭射划设导引沟槽，再以钻石刀切割去除镭射所生成的焦黑层，因此可以避免半导体光电组件晶粒表面形成焦黑区域而影响出光效果。
2.本发明因钻石刀是于镭射划设的导引沟槽中切割，由于焦黑层的材料性质较为脆弱，因此不易造成钻石刀的磨损，且相较于仅用钻石刀切割的方式，导引沟槽两侧较不易产生侧向的裂痕，因此半导体光电组件芯片在分离形成半导体光电组件晶粒时，可使芯片沿预定的导引沟槽断裂，所以晶粒的外观较佳，可提高晶粒良率，降低制造成本，并且无须保留过宽的切割道，增加芯片可分离出的晶粒数目。
3.本发明的切割方法相较单纯仅用镭射的切割方式，由于钻石刀的切割可于半导体光电组件晶粒侧面自然形成倾斜面，进而提高半导体光电组件的出光效率。
附图说明
图1是为本发明切割方法的流程图。
图2是为本发明切割方法第一较佳实施例的流程图。
图3是为本发明切割方法第二较佳实施例的流程图。
图4是为本发明半导体光电组件的示意图。
图5是为镭射切割方法的流程图。
图6是为钻石刀切割方法的流程图。
主要组件符号说明
(11)基板 (111)沟槽
(112)倾斜面 (12)外延硅层
(13)金属电极
(21)基板 (211)沟槽
(212)倾斜面 (22)外延硅层
(31)p型电极 (32)GaAs外延硅层
(33)n型GaAs基板 (34)n型电极
(35)倾斜面
(80)沟槽
(90)沟槽
具体实施方式
请参照图1所示，本发明半导体光电组件的切割方法是包括：
准备半导体光电组件芯片：请参照图2所示，半导体光电组件芯片是于基板(11)上形成有外延硅层(12)，并于外延硅层(12)上设有金属电极(13)，此外延硅层(12)材料可为III-V族化合物的半导体材料，如GaN、GaS、GaP、InP、InGaAlN、InGaAlP、InGaAlAs及GaAlPAs等材料；外延硅层(12)材料亦可为II-VI族化合物的半导体材料，如ZnO、ZnSe、ZnS及ZnTe等材料；外延硅层(12)材料亦可为IV族元素的半导体材料，如Si及Ge等材料。
镭射划线：以镭射于半导体光电组件芯片的基板表面划设导引沟槽，此时由于镭射的高温熔融作用，使沟槽内壁表面形成一焦黑层；请参照图2所示，于本发明切割方法的第一较佳实施例中，镭射是于半导体光电组件芯片背面，即未形成外延硅层(12)的表面，划设导引沟槽(111)；请参照图3所示，于本发明切割方法的第二较佳实施例中，先利用制程方式将半导体光电组件芯片正面欲划设沟槽区域的外延硅层(22)去除，再以镭射于基板(21)己去除外延硅层(22)的表面划设导引沟槽(211)；
钻石刀切割：以钻石刀于镭射划设出的沟槽(111)(211)中进行切割，将镭射形成的焦黑层刮除并增加划线深度；由于焦黑层的材料特性较为脆弱，因此不易造成钻石刀的磨损；此时由于事先以镭射划出导引沟槽(111)(211)，因此钻石刀在沟槽(111)(211)内切割时，钻石刀可以较大的面积与沟槽(111)(211)接触，因此沟槽(111)(211)两侧较不易产生侧向的裂痕；也由于沟槽(111)(211)两侧较不易产生侧向裂痕，因此芯片无须保留过宽的切割道，增加芯片可分离出的晶粒数目；
形成半导体光电组件晶粒：将半导体光电组件芯片沿已划设的沟槽(111)(211)分离，以形成半导体光电组件晶粒；由于镭射划线所生成的焦黑层已由钻石刀切割刮除，因此可避免焦黑层影响半导体光电组件晶粒的出光效果；此外，由于沟槽(111)(211)两侧的侧向裂痕大幅减少，因此芯片在分离劈裂时可依沟槽的方向断裂，避免晶粒产生崩角或破裂的现象，提高晶粒的外观良率；藉由钻石刀切割可于半导体光电组件晶粒的侧面自然形成粗糙的表面，此表面可为倾斜面(112)(212)而可增加半导体光电组件的出光效果；于第一较佳实施例中，倾斜面(112)是形成于半导体光电组件晶粒的背面；于第二较佳实施例中，倾斜面(212)是形成于半导体光电组件晶粒的正面。
本发明的半导体光电组件是具有一基板(11)(21)与—外延硅层(12)(22)，外延硅层(12)(22)是形成于基板(11)(21)的一表面，基板的侧面设有粗糙表面，该粗糙表面是为于半导体光电组件芯片表面进行镭射划线而产生导引沟槽，再于导引沟槽内进行钻石刀切割所形成。该粗糙表面可为倾斜面(112)(212)，由于基板(11)(21)侧面是设有倾斜面(112)(212)，因此可增加半导体光电组件晶粒的出光效果，倾斜面(112)(212)可形成于基板(11)(21)未形成有外延硅层(12)(22)的表面，或形成有外延硅层(12)(22)的表面；该粗糙的表面亦可为波浪状的表面，其是为镭射划线所产生波浪状的表面，再经钻石刀切割刮除焦黑层所形成。
请参照图4所示，本发明的半导体光电组件实施例是包含一p型电极(31)、一GaAs外延硅层(32)、一n型GaAs基板(33)与一n型电极(34)，GaAs外延硅层(32)是设于n型GaAs基板(33)的表面，p型电极(31)是设于GaAs外延硅层(32)的表面，n型电极(34)是设于n型GaAs基板(33)的表面，由镭射划线与钻石刀切割所形成的倾斜面(35)可形成于n型GaAs基板(33)未形成有GaAs外延硅层(32)的表面。
本发明的切割方法是先于半导体光电组件芯片的基板(11)(21)上以镭射划设导引沟槽(111)(211)，再以钻石刀切割去除镭射划线所造成的焦黑层，因此可以避免半导体光电组件晶粒表面形成焦黑区域而影响出光效果。此外，因钻石刀是于镭射划设的导引沟槽(111)(211)中切割，因此不易造成钻石刀的磨损。本发明的切割方法相较单纯仅用镭射的切割方式，可于半导体光电组件晶粒侧面自然形成倾斜面(112)(212)，进而提高半导体光电组件的出光效率。
本发明的切割方法是可应用于各式半导体光电组件上，如发光二极管、镭射二极管、光检测器与太阳能电池等半导体组件。
Claims (10)
1.一种半导体光电组件的切割方法，其是包括以下的步骤：
准备半导体光电组件芯片：该半导体光电组件芯片是包含有一基板，于基板的一表面形成有一外延硅层；
镭射划线：以镭射于半导体光电组件芯片表面划设导引沟槽；
钻石刀切割：以钻石刀于沟槽中进行切割，而将镭射划线步骤所形成的一焦黑层刮除并增加划线深度；
形成半导体光电组件晶粒：将半导体光电组件芯片沿已划设的沟槽分离，形成半导体光电组件晶粒。
2.如权利要求1所述的切割方法，其特征在于：镭射划线步骤是于半导体光电组件芯片的基板其未形成有外延硅层的表面划设导引沟槽。
3.如权利要求1所述的切割方法，其特征在于：镭射划线步骤前，是先去除半导体光电组件芯片欲划设沟槽区域的外延硅层，再以镭射于基板己去除外延硅层的表面划设导引沟槽。
4.如权利要求1至3任一项所述的切割方法，其特征在于：外延硅层材料是为III-V族的半导体材料。
5.一种半导体光电组件，其是具有一基板与一外延硅层，外延硅层是形成于基板的一表面，基板的侧面设有粗糙表面，该粗糙表面是为于半导体光电组件芯片表面进行镭射划线而产生导引沟槽，再于导引沟槽内进行钻石刀切割所形成。
6.如权利要求5所述的半导体光电组件，其特征在于：粗糙表面是为一倾斜面，并设于基板其未形成有外延硅层的表面。
7.如权利要求5所述的半导体光电组件，其特征在于：粗糙表面是为一倾斜面，并设于基板其形成有外延硅层的表面。
8.如权利要求5所述的半导体光电组件，其特征在于：粗糙表面是为波浪状，并设于基板其未形成有外延硅层的表面。
9.如权利要求5所述的半导体光电组件，其特征在于：粗糙表面是为波浪状，并设于基板其形成有外延硅层的表面。
10.如权利要求5至9任一项所述的半导体光电组件，其特征在于：外延硅层材料是为III-V族的半导体材料。
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