CN105226143B - 一种GaAs基LED芯片的切割方法 - Google Patents
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Abstract
一种GaAs基LED芯片的切割方法,包括如下步骤:(1)P面半切,形成纵横交错的切割槽,将芯片P面电极等间距分隔开;(2)将芯片P电极向下朝向白膜,N电极向上,贴在白膜上;(3)沿P面半切的切割槽进行芯片N面划片,释放芯片N面应力;(4)将划过的芯片进行倒膜,芯片由白膜转移到蓝膜上;(5)在芯片N面用裂片机的劈刀沿划痕进行裂片,芯片被加工成独立的晶粒。本发利用改善后的贴片方法,采用锯片机与激光划片机优势互取的组合切割方法,最大限度释放了芯片P面应力和N面应力,并减小了贴膜时带来的形变应力影响,由此减少了芯片切割后容易出现的崩边、裂管芯现象,提高了芯片切割后的外观质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED(发光二极管)芯片的切割方法,属于LED芯片切割技术领域。
背景技术
在LED芯片制备工艺中,切割就是将经过光刻、镀膜、减薄等工艺制程后的整个芯片分割成所需求尺寸的单一晶粒的过程,这是半导体发光二极管芯片制备工艺中不可或缺的一道工序。对于LED芯片,比较传统的也是现业界采用最广泛的切割方式是锯片切割。
锯片切割是用高速旋转(3-4r/min)的金刚刀按工艺需求设定好的程序将芯片完全锯开成单一的晶粒。常规的GaAs基LED芯片的切割方法是先用金刚刀将芯片进行微切(半切),再用金刚刀沿半切刀痕进行全切断。但是锯片切割存在一个不可避免的问题:GaAs材料比较脆,而且芯片正背面会蒸镀比较厚的金属材料,使得芯片本身的应力较大,再加上切割时切割刀直接接触芯片,这就使得芯片加工时容易破碎,芯片周围边缘容易产生崩边、崩角、裂纹等,影响芯片外观质量,降低良率。
激光切割是随着激光技术的发展而出现的一种新型的切割技术,主要有激光表面切割和隐形切割两种。激光切割是通过一定能量密度和波长的激光束聚焦在芯片表面或内部,通过激光在芯片表面或内部灼烧出划痕,然后再用裂片机沿划痕裂开。激光切割具有产能高、成品率高、自动化操作、成本低等优势。但激光切割本身也存在一些问题,激光划片时,激光照射会破坏芯片的有源区,需要在芯片四周设置较宽的划线槽,由于划线槽里存在较厚的金属层,激光作用后,会产生大量的碎屑,划线槽边缘会出现喷涂、烧蚀现象,也限制了产能的提升,同时裂片机裂片时也会因金属材料的延展性出现难裂、双胞等现象。
中国专利文献CN102709171B公开的《GaAs基板超小尺寸LED芯片的切割方法》,包括:首先在芯片表面实行全面微切的步骤,半切的深度为芯片总体高度的10%~20%,然后对芯片进行全透切割的步骤,即将半切后的芯片放置于切割机台上,用钻石刀将芯片从边沿开始沿切割道进行彻底分离的切割。但该方法的缺点是沿着半切的切割道进行全面透切割事,刀高必须降低,刀深加深,刀背与芯片表面接触面积增大,不可避免的会产生崩裂,不能有效的解决切割崩裂问题。
CN102709409B公开的《一种四元系LED芯片及其切割方法》,包括:第一步在LED芯片正极端一面用金刚石切割刀半切LED芯片,形成切割道,将等间距排列的LED芯片的正极端分隔开,第二步LED芯片的正极端贴上蓝膜,负极短贴上麦拉膜,第三步将LED芯片的正极端朝下,负极端朝上放置于劈裂机的劈裂台上,用劈裂机的劈裂刀沿切割道将LED芯片压断,LED芯片被加工成了一个个独立的晶粒。但该方法的缺点是芯片正极用金刚石刀切,负极直接用劈裂刀劈裂,直接作用在芯片上的刚性力量大,芯片自身的翘曲应力也大,切割后的芯片出现崩裂、崩角的概率非常大。
CN104347760A公开的《一种LED芯片的切割方法》,包括:在芯片背面用激光划出划痕,用金刚石锯片刀沿划痕锯片,还包括将背切的芯片翻转倒膜,用裂片刀在芯片正面沿沟槽切割成一颗颗晶粒。但该方法的缺点是芯片背面用激光划出划痕后再用锯片刀直接切割,划痕槽边缘并不光滑平整,容易造成锯片刀崩刀,导致崩裂,且制备的芯片是换衬底的芯片,不适用与常规工艺制备的芯片。
CN102079015A公开的《一种GaAs基LED芯片的激光切割方法》,包括:在GaAs芯片N面用激光切割形成激光划痕,然后在GaAs芯片P面用裂片机沿激光划痕将芯片裂开,形成激光划痕的深度为芯片厚度的1/10-4/5。但该方法的缺点是芯片N面激光划痕过深时,容易破坏芯片外延层结构,深度不足时,P面虽然尽可能最大的保留了原材料区域,但是GaAs材料的硬脆,自身应力较大,P面直接用裂片刀裂时,容易发生背裂。
发明内容
针对现行芯片切割技术容易出现芯片崩边、裂管芯的问题,本发明提供一种能够避免出现崩边、裂管芯现象,提高切割后外观质量的GaAs基LED芯片的切割方法。
本发明的GaAs基LED芯片的切割方法,包括如下步骤:
(1)P面半切:在芯片P面进行全面半切,释放P面应力;
(2)贴白膜:将芯片P电极向下朝向白膜,N电极向上,贴在白膜上;
(3)N面划片:在芯片N面沿P面半切的切割槽进行激光划痕作业,释放芯片N面应力;
(4)倒膜:芯片P电极向下朝向白膜,N电极向上,芯片由白膜转移到蓝膜上;
(5)在芯片N面用裂片机的劈刀沿步骤(3)中的划痕进行裂片,劈刀的刀深与P面半切深度融合,芯片被加工成独立的晶粒。
所述步骤(1)P面半切的具体过程是:先沿与芯片大解理边垂直的方向进行全面半切,再沿平行大解理边的方向进行全面半切,形成纵横交错的切割槽,将芯片P面电极等间距分隔开。
所述步骤(1)P面半切的刀高设定为120-150μm,切割速度为20-70mm/秒,锯片刀刀刃伸出量为550-600μm,切割槽宽度为15-20μm。
所述步骤(1)P面半切的深度为芯片厚度的20%~25%。
所述步骤(2)贴白膜时先将白膜在67-73℃烘烤5-10秒,使膜彻底舒张开,减小膜带来的形变应力影响。
所述步骤(3)N面划片的激光功率为1.4-1.7W,速度为70-80mm/s,划痕宽度为8-10μm。
所述步骤(3)N面划片的深度为芯片厚度的20%~30%。
所述步骤(4)倒膜作业前,先将蓝膜在67-73℃烘烤5-10秒,使蓝膜彻底舒张开,减小膜带来的形变应力影响。
所述步骤(5)中裂片机劈刀刀刃厚度为8μm,劈刀刀痕宽度为10-15μm。
所述步骤(1)中切割槽形状、所述步骤(3)中划片的划痕形状以及所述步骤(5)中裂片机劈刀刀痕的形状都呈V型。
本发明采用锯片机与激光划片机优势互取的组合切割方法,在芯片P面进行半切作业,N面先进行激光划片作业再进行裂片作业,最大限度释放了芯片P面应力和N面应力,充分释放了芯片内部的应力,且三种作业方式的切割槽形状都是V型,保证了不同切割状况下芯片受力的融合,切割后的芯片外观无崩边,裂管芯,边缘无毛刺,有效提高了切割后的芯片外观质量。
附图说明
图1是本发明芯片P面全面半切后的结构示意图。
图2是本发明芯片大解理边与小解理边两侧切割掉边缘区域后的示意图。
图3是本发明芯片N面激光划片后的结构示意图。
图4是本发明芯片N面裂片机裂片后的结构示意图。
图中:1、p面电极,2、外延层,3、半切刀痕,4、衬底,5、n面电极,6、大小解离边对准线槽,7、划痕,8、裂片机劈刀刀痕。
具体实施方式
本发明的GaAs基LED芯片的切割方法,具体包括如下步骤:
(1)P面全面半切
将LED芯片的P面电极1向上放置于锯片机工作台上,选择半切作业程序后点击“全自动切割”,锯片机自动校准水平后开始切割,直至芯片CH1面和CH2面切割完成。如图1所示。先沿与芯片大解理边垂直的方向进行全面半切,再沿平行大解理边的方向进行全面半切,形成纵横交错的切割槽,将芯片P面电极1等间距分隔开。
切割初始进刀速度为10mm/s,切割25刀后,可根据切割状况调整刀速20-70mm/s,锯片刀的刀高设定在120-150μm,锯片刀的刀刃伸出量为550-600μm。半切深度为芯片厚度的20%~25%,由芯片P面电极1切至外延层2及衬底4(参见图1),可保留芯片最大的原材料区域,且最大限度释放芯片P面应力。半切刀痕3形成的切割槽呈V型,切割槽顶端宽度为15-20μm。
(2)半切切割完成后,将芯片大解理边与小解理边两侧边缘区域切割掉,让芯片表面最外圈电极直接与边缘相切,提供激光划片时芯片校准平行的对准位置,如图2所示的大小解离边对准线槽6。
(3)贴白膜,将芯片P电极向下,N电极向上贴在白膜上
将芯片P面向下放置于贴膜机加热盘上,芯片大解理边位置朝向加热盘右侧,通过贴膜机作业将芯片粘附在白膜上,P面朝膜,N面朝上。
作业前,改变以往直接用膜粘附芯片的常规做法,改变为先将膜烘烤一下,先将白膜烘烤一下,设置烘烤温度为67-73℃,烘烤5-10秒,使膜彻底舒张开,减小膜带来的形变应力影响。
(4)激光N面划片
将芯片放置于激光划片机工作台上,芯片P面超白膜,N面朝上。根据芯片左右两侧切割出的对准标记(大小解离边对准线槽6)调平,设置激光器功率为1.4-1.7W,功率输出百分比为98%,划片速度为70-80mm/秒,焦距为8.3mm,晶粒布局为155μm,开始划片,形成的激光划痕的深度为芯片厚度的20%~30%,划痕宽度为8-10μm,最大限度释放N面应力,如图3所示,激光划片的划痕7形状呈现V型。
(5)倒膜
将贴在白膜上的芯片通过贴膜机进行倒膜作业,倒膜后的芯片粘附在蓝膜上,P面朝膜,N面向上,蓝膜倒膜作业前,依旧是先将蓝膜进行烘烤作业,烘烤温度为67-73℃,烘烤5-10秒,使膜彻底舒张开,减小膜带来的形变应力影响。
(6)将贴在蓝膜上的芯片放置在裂片机劈裂台上,裂片机劈刀刀刃厚度为8μm,劈刀刀痕宽度为10-15μm。芯片P面超蓝膜,N面朝上,沿激光划痕校准芯片水平,设置裂片机B-DEPTH(0)为5μm,B-DEPTH(90)为5μm,STEP为155μm,BREAK SPEED为8000μm/sec,SLIT WIDTH为160μm,然后点击开始进行裂片,沿芯片横丛两面划痕裂片,劈刀的刀深与P面半切深度融合,芯片就被加工成了一颗颗独立的晶粒,如图4所示,裂片机劈刀刀痕8的形状呈V型。
Claims (1)
1.一种GaAs基LED芯片的切割方法,其特征是,包括如下步骤:
(1)P面半切:在芯片P面进行全面半切,释放P面应力;
(2)贴白膜:将芯片P电极向下朝向白膜,N电极向上,贴在白膜上;
(3)N面划片:在芯片N面沿P面半切的切割槽进行激光划痕作业,释放芯片N面应力;
(4)倒膜:芯片P电极向下,N电极向上,芯片由白膜转移到蓝膜上;
(5)在芯片N面用裂片机的劈刀沿步骤(3)中的划痕进行裂片,劈刀的刀深与P面半切深度融合,芯片被加工成独立的晶粒;
所述步骤(1)P面半切的刀高设定为120-150μm,切割速度为20-70mm/秒,锯片刀刀刃伸出量为550-600μm,切割槽宽度为15-20μm;
所述步骤(1)P面半切的深度为芯片厚度的20%~25%;
所述步骤(2)贴白膜时先将白膜在67-73℃烘烤5-10秒,使膜彻底舒张开,减小膜带来的形变应力影响;
所述步骤(3)N面划片的激光功率为1.4-1.7W,速度为70-80mm/s,划痕宽为8-10μm;
所述步骤(3)N面划片的深度为芯片厚度的20%~30%;
所述步骤(4)倒膜作业前,先将蓝膜在67-73℃烘烤5-10秒,使蓝膜彻底舒张开,减小膜带来的形变应力影响;
所述步骤(5)中裂片机劈刀刀刃厚度为8μm,劈刀刀痕宽度为10-15μm。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |