CN102825668B

CN102825668B - 一种含介电层的半导体原件的切割方法

Info

Publication number: CN102825668B
Application number: CN201210341597.7A
Authority: CN
Inventors: 单立伟
Original assignee: Hefei Irico Epilight Technology Co Ltd
Current assignee: Ningbo anxinmei Semiconductor Co.,Ltd.
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: CN102825668A

Abstract

本发明提供一种含介电层的半导体原件的切割方法，本发明先在半导体衬底上制作多个半导体单元，然后于所述半导体衬底背面制作对532nm激光透过率大于30%的介电层，然后依据各该半导体单元对所述半导体衬底进行隐形切割，最后裂片以完成切割。本发明通过在半导体衬底背面制作对532nm激光透过率较高的介电层，使532nm激光可以用于隐形切割，避免了1064nm激光切割时造成器件的漏电流，同时大大地降低了制造的成本。

Description

一种含介电层的半导体原件的切割方法

技术领域

本发明涉及一种半导体加工工艺，特别是涉及一种含介电层的半导体原件的切割方法。

背景技术

半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。

近年来，制造高集成、高性能的半导体产品的半导体工业相继发展半导体薄片加工技术。为了提高生产效率，各处的半导体产品使用半导体薄片加工技术把几个到几千万个半导体仪器集成到一块称为“晶片”的高纯度衬底上。一块几英寸晶片上要制造的芯片数目达几千片，在封装前要把它们分割成单个电路单元。

隐形切割是将激光聚光于工件内部，在工件内部形成变质层，通过扩展胶膜等方法将工件分割成芯片的切割方法。隐形切割具有很多优点：1、由于工件内部改质，因此可以抑制加工屑的产生。适用于抗污垢性能差的工件；2、适用于抗负荷能力差的工件(MEMS等)，且采用干式加工工艺，无需清洗；可以减小切割道宽度，因此有助于减小芯片间隔。由于上述优点，隐形切割得到了广泛的应用。

然而，对于具有背镀介电层的衬底的切割，由于背镀介电层对激光光束的阻挡作用，隐形切割技术受到了很大的限制。对于一般设计的LED，背镀介电层对400nm～650nm间的激光具有90％以上的反射率，因此，从背面做隐形切割时，必须选用大于650nm的激光，一般采用的激光为1064nm的激光，以穿透所述介电层，达到隐形切割的目的。但是，1064nm激光极性隐形切割有两个主要的缺点：1)容易造成发光元件的损伤，对于LED元件，采用1064nm激光切割时显现出较大的漏电流；2)1064nm激光机成本较高，大大地增加了制造的成本。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含介电层的半导体原件的切割方法，用于解决现有技术中采用1064nm激光切割时LED显现出较大的漏电流以及1064nm激光机成本较高而增加了制造的成本的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种含介电层的半导体原件的切割方法，所述切割方法至少包括以下步骤：

1)提供一半导体衬底，于所述半导体衬底的上表面制作包括多个半导体单元的半导体原件；

2)于所述半导体衬底的背表面制作介电层，所述介电层对532nm激光的透过率大于30％；

3)采用532nm激光并依据各该半导体单元对所述半导体衬底进行隐形切割，以在所述半导体衬底内部形成与各该半导体单元对应的变质层结构；

4)依据所述变质层结构对所述半导体原件进行裂片，以获得相互分离的多个半导体单元。

作为本发明的含介电层的半导体原件的切割方法的一个优选方案，所述介电层为硅氧化物层与钛氧化物层交替排列的叠层。

进一步地，所述硅氧化物层与钛氧化物层交替排列的次数为7～50次。

更进一步地，所述硅氧化物层的厚度为5～300nm，所述钛氧化物层的厚度为5～300nm。

在本发明的含介电层的半导体原件的切割方法中，所述半导体衬底为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、Si衬底、SiC衬底、Ge衬底，SOI衬底或GOI衬底。

在本发明的含介电层的半导体原件的切割方法中，所述半导体单元为发光二极管、激光二极管、场效应晶体管或双极型晶体管。

在本发明的含介电层的半导体原件的切割方法中，步骤4)中，采用刀片劈裂方式对所述半导体原件进行裂片。

如上所述，本发明的含介电层的半导体原件的切割方法，具有以下有益效果：先在半导体衬底上制作多个半导体单元，然后于所述半导体衬底背面制作对532nm激光透过率大于30％的介电层，然后依据各该半导体单元对所述半导体衬底进行隐形切割，最后裂片以完成切割。本发明通过在半导体衬底背面制作对532nm激光透过率较高的介电层，使532nm激光可以用于隐形切割，降低了1064nm激光切割时造成器件的漏电流，同时大大地降低了制造的成本。

附图说明

图1～图2显示为本发明的含介电层的半导体原件的切割方法步骤1)所呈现的结构示意图。

图3a～图3b显示为本发明的含介电层的半导体原件的切割方法步骤2)所呈现的结构示意图。

图4a～图4b显示为本发明的含介电层的半导体原件的切割方法步骤3)所呈现的结构示意图。

图5显示为本发明的含介电层的半导体原件的切割方法步骤4)所呈现的结构示意图。

图6显示为现有技术中介电层对不同波长的激光的反射率曲线图。

图7～图8显示为本发明的含介电层的半导体原件的切割方法中的介电层对不同波长的激光的反射率曲线图。

元件标号说明

101 半导体衬底

102 N-GaN层

103 量子阱层

104 P-GaN层

105 透明导电层

106 N电极

107 P电极

108 介电层

1081 硅氧化物层

1082 钛氧化物层

109 变质层

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实施例提供一种含介电层108的半导体原件的切割方法，至少包括以下步骤：

如图1～图2所示，首先进行步骤1)，提供一半导体衬底101，于所述半导体衬底101的上表面制作包括多个半导体单元的半导体原件。

所述半导体衬底101为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、Si衬底、SiC衬底、Ge衬底，SOI衬底或GOI衬底，在本实施例中，所述半导体衬底101为蓝宝石衬底。当然，在其它的实施例中，并不限定为此处所列举的类型，也可以是其它可预期的半导体衬底101类型。

于所述半导体衬底101的上表面制作包括多个半导体单元的半导体原件，所述半导体单元为发光二极管、激光二极管、场效应晶体管或双极型晶体管，当然，在其它的实施例中，所述半导体单元并不完全限定于此处列举的半导体单元，也可以是如IGBT、CMOS图像传感器等器件。

在本实施例中，所述半导体单元为发光二极管。具体地，所述发光二极管的制备步骤为：

步骤一，提供一蓝宝石衬底，于所述蓝宝石衬底表面依次形成N-GaN层102、量子阱层103、P-GaN层104及透明导电层105；

步骤二，定义出多个发光外延单元，并刻蚀各该发光外延单元至所述N-GaN层102形成N电极制备区域；

步骤三，于所述透明导电层105上制备P电极107，并于所述N电极制备区域上制备N电极106。

如图3a～3b，然后进行步骤2)，于所述半导体衬底101的背表面制作介电层108，所述介电层108对532nm激光的透过率大于30％。

在本实施例中，所述介电层108为硅氧化物层1081与钛氧化物层1082交替排列的叠层。其中，所述介电层108对532nm激光的透过率由所述硅氧化物层1081与钛氧化物层1082的厚度及交替的次数决定。在本实施例中，硅氧化物层1081与钛氧化物层1082交替排列的次数为7～50次，在一具体地实施过程中，所述硅氧化物为SiO₂层，所述钛氧化物层为Ti₃O₅层，且所述SiO₂层与Ti₃O₅层交替排列的次数为10次、20次、及30次。所述SiO₂层的厚度为5～300nm，所述Ti₃O₅层的厚度为5～300nm。需要说明的是，所述硅氧化物的价态与所述钛氧化物的价态可以作任意的改变，只要该介质层108对532nm激光的透过率大于30％都应该落入本实施例的实施范围内。

当然，在其他的实施例中，所述介电层108也可以是其它的材料，或其它材料的叠层，该介电层108只要满足器件的功能要求，如对LED光线的反射率等，也满足对532nm激光的透过率大于30％的要求，均可用于本发明。

如图4a～4b所示，接着进行步骤3)，采用532nm激光并依据各该半导体单元对所述半导体衬底101进行隐形切割，以在所述半导体衬底101内部形成与各该半导体单元对应的变质层109结构；

具体地，依据各该半导体单元透过所述介电层108对所述半导体衬底101进行激光脉冲，将激光聚光于所述半导体衬底101内部，以在所述半导体衬底101内部形成与所述切割道位置相对应的变质层109结构。所述变质层109为半导体衬底101内部结构的变化或松弛。

如图5所示，最后进行步骤4)，依据所述变质层109结构对所述半导体原件进行裂片，以获得相互分离的多个半导体单元。

在本实施例中，采用刀片劈裂方式对所述半导体原件进行裂片，具体地，所述裂片刀对准所述变质层109结构的位置对所述半导体衬底101进行压迫，最终使其从变质层109的位置分离，以获得相互独立的多个半导体单元。当然，在其它的实施例中，也可以采用其它的裂片设备进行裂片。

为了进一步说明本发明设计的采用532nm激光对含介电层的半导体原件进行切割的有益效果，本发明分别对同样的半导体原件采用532nm激光机1064nm激光机进行隐形切割时各自的漏电流值进行了测试，测试结果如下表：

由上表可知，采用1064nm激光进行的隐形切割容易造成漏电流值的增大，而采用532nm激光进行的隐形切割则不会造成此问题，其基本不会造成器件漏电流值的增大，因此，采用532nm激光进行隐形切割有重要的意义。

为了进一步说明本发明的设计原理，请参阅图6～图8，图6显示为现有技术中介电层对不同波长的激光的反射率曲线图，由图可见，现有的介电层对400～630nm的激光的反射率均在90％以上，因而很难采用此波长范围的激光对介电层后方的半导体衬底进行作业，必须改用波长更大的激光进行隐形切割。

图7～图8显示为本发明的含介电层的半导体原件的切割方法中的介电层对不同波长的激光的反射率曲线图，由图7可见，本发明的介电层对510～550nm的激光具有较小的反射率，反射率一般在50％以下，在532nm处反射率小于20％。由图8可见，本发明的另一种设计的介电层对510～650nm的激光具有较小的反射率，反射率一般在20％以下，在一定范围内反射率基本为零。因此，本发明的介电层对532nm激光具有较小的反射率，其激光透过率达到了80％以上，可以用于含有介电层的半导体原件的隐形切割，且能获得较好的效果。

综上所述，本发明提供一种含介电层的半导体原件的切割方法，先在半导体衬底上制作多个半导体单元，然后于所述半导体衬底背面制作对532nm激光透过率大于30％的介电层，然后依据各该半导体单元对所述半导体衬底进行隐形切割，最后裂片以完成切割。本发明通过在半导体衬底背面制作对532nm激光透过率较高的介电层，使532nm激光可以用于隐形切割，降低了1064nm激光切割时造成器件的漏电流，同时大大地降低了制造的成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种含介电层的半导体原件的切割方法，其特征在于，所述切割方法至少包括以下步骤：

2)于所述半导体衬底的背表面制作介电层，所述介电层对532nm激光的透过率大于30％；所述介电层为硅氧化物层与钛氧化物层交替排列的叠层；所述硅氧化物层与钛氧化物层交替排列的次数为7～50次；

2.根据权利要求1所述的含介电层的半导体原件的切割方法，其特征在于：所述硅氧化物层的厚度为5～300nm，所述钛氧化物层的厚度为5～300nm。

3.根据权利要求1所述的含介电层的半导体原件的切割方法，其特征在于：所述半导体衬底为蓝宝石衬底、Si衬底、SiC衬底、Ge衬底、SOI衬底或GOI衬底。

4.根据权利要求1所述的含介电层的半导体原件的切割方法，其特征在于：所述半导体单元为发光二极管、激光二极管、场效应晶体管或双极型晶体管。

5.根据权利要求1所述的含介电层的半导体原件的切割方法，其特征在于：步骤4)中，采用刀片劈裂方式对所述半导体原件进行裂片。