CN114038949A - 晶圆减薄方法 - Google Patents
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Abstract
一种晶圆减薄方法，包括：提供一晶圆，晶圆包括相背的第一表面和第二表面，第一表面上设有多个发光元件；在第一表面上形成牺牲层，使牺牲层覆盖多个发光元件；通过粘接材料将晶圆具有牺牲层的一侧粘接到支撑件上；对第二表面进行加工，以减薄晶圆的厚度；使用溶解的方法去除牺牲层。通过在晶圆上形成牺牲层，且牺牲层将发光元件和粘接材料分隔，通过采用溶解的方式去除牺牲层，相比于物理去除的方法，避免了发光元件因与其它硬质结构接触带来的损伤，有利于提高发光元件的制造良率，节约生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种晶圆减薄方法。
背景技术
近年来，随着网络技术的发展，要求电子设备及仪器功能多、可靠性高、体积小、便于携带，对器件外形尺寸要求越来越小，LED发光元件不断向高密度、高性能、小型化和轻薄化发展。一方面，薄片可以降低器件的导通电阻和压降，从而大幅度减少器件的导通损耗，提升器件在散热方面的性能，防止LED发光元件有源区过高的温升对其光输出特性和寿命产生影响；另一方面，为满足LED发光元件工艺制程中划片、裂片等后继工艺的要求，同样需要将发光元件晶圆厚度减薄至一定程度；再一方面，薄片利于减少器件封装的空间，实现整个封装模块的小型化和轻薄化。
目前，在LED的制程中，需要对晶圆进行研磨抛光以减薄LED晶粒的衬底。在研磨抛光的过程中，晶粒会发生不同程度的损伤，如上蜡固定晶片时冷却加压时易损伤晶粒，或者，下蜡时使用下蜡铲分离晶片时，下蜡铲易与晶粒接触，易划伤晶粒。因为Micro LED的尺寸很小，下蜡铲和晶片接触时，受到损伤的晶粒会更多，良率大大下降，生产成本随之增加。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种晶圆减薄方法，能够提高发光元件制造良率，节约生产成本。
本申请提供一种晶圆减薄方法，包括：
提供一晶圆，所述晶圆包括相背的第一表面和第二表面，所述第一表面上设有多个发光元件；
在所述第一表面上形成牺牲层，使所述牺牲层覆盖所述多个发光元件；
通过粘接材料将所述晶圆具有所述牺牲层的一侧粘接到支撑件上；
对所述第二表面进行加工，以减薄所述晶圆的厚度；
使用溶解的方法去除所述牺牲层。
通过在衬底上形成牺牲层，牺牲层覆盖多个发光元件，并采用溶解的方法去除牺牲层，相比于物理去除的方法，避免了发光元件因与其它硬质结构接触带来的损伤，有利于提高发光元件的制造良率，节约生产成本。
一种实施方式中，所述牺牲层采用涂覆或蒸镀工艺形成。通过采用涂覆或蒸镀工艺形成牺牲层，工艺简单，且有利于牺牲层均匀稳定地附着在晶圆上。
一种实施方式中，所述牺牲层的材料包括光刻胶或氧化铝。通过采用光刻胶或氧化铝作为牺牲层，既能达到隔绝发光元件和粘接材料的目的，且其具有可溶解的性能，可以避免后续去除牺牲层时对发光元件造成损伤。
一种实施方式中，采用溶解的方法去除所述牺牲层，包括：将所述晶圆置于溶解液中，所述牺牲层与所述溶解液反应而被去除。通过将牺牲层置于溶解液中，通过溶解液与牺牲层反应即可将发光元件和晶圆表面的牺牲层去除，采用溶解液去除的方式不会对发光元件造成划伤、磕碰等，达到了避免损伤发光元件的目的。
一种实施方式中，对所述衬底背向所述发光元件的表面进行加工，包括：对所述第二表面进行研磨，直至晶圆的厚度为目标厚度时停止研磨。通过对第二表面采用研磨工艺进行研磨，从而达到将晶圆减薄至目标厚度，以使其满足不同的封装结构或电子产品性能需求的目的。
一种实施方式中，在对所述第二表面进行研磨之后，所述晶圆减薄方法还包括：对所述第二表面进行抛光。通过对第二表面进行抛光，以使其满足光洁度要求，有利于提升晶圆的封装良率。
一种实施方式中，在对所述第二表面进行抛光之后，所述晶圆减薄方法还包括：在所述第二表面形成保护层，所述保护层具有粘度。通过设置具有粘度的保护层，从而当晶圆与支撑件分离时，该应力转移至保护层，从而达到防止晶圆发生翘曲和开裂现象，避免影响后续工艺。
一种实施方式中，所述晶圆减薄方法还包括：加热所述粘接材料以使其熔化，将所述晶圆与所述支撑件分离。通过加热使粘接材料熔化，进一步将晶圆与支撑件分离，有利于后续去除发光元件表面的膜层。
一种实施方式中，在将所述晶圆与所述支撑件分离之后，所述晶圆减薄方法还包括：将所述牺牲层表面残留的所述粘接材料去除。通过将牺牲层表面的粘接材料去除，以使牺牲层的表面完全露出，有利于后续将牺牲层完全去除。
一种实施方式中，通过所述粘接材料将所述晶圆具有所述牺牲层的一侧粘接到所述支撑件上包括：加热所述粘接材料，以使所述粘接材料熔化；将所述牺牲层设置于所述粘接材料背向所述支撑件的表面，并对所述粘接材料进行冷却加压，以使所述发光元件与所述支撑件固定。通过先对粘接材料进行加热，以实现牺牲层与粘接材料的连接，再通过对粘接材料进行冷却加压使其固化，从而达到将晶圆固定在支撑件上的目的，有利于后续对晶圆进行进一步地加工。
附图说明
图1为一种实施例的晶圆减薄方法的流程图；
图2为一种实施例的晶圆减薄工艺一中间制程的剖视图；
图3为一种实施例的晶圆减薄工艺一中间制程的剖视图；
图4为一种实施例的晶圆减薄工艺一中间制程的剖视图；
图5为一种实施例的晶圆减薄工艺一中间制程的剖视图；
图6为一种实施例的晶圆减薄工艺一中间制程的剖视图；
图7为一种实施例的晶圆减薄工艺一中间制程的剖视图；
图8为一种实施例的晶圆减薄工艺一中间制程的剖视图；
图9为一种实施例的晶圆减薄工艺一中间制程的剖视图；
图10为一种实施例的晶圆的剖视图。
附图标记说明：
10-晶圆；
20-发光元件；
30-牺牲层；
40-连接层；
50-支撑件；
60-保护层。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
近年来，随着网络技术的发展，要求电子设备及仪器功能多、可靠性高、体积小、便于携带，对器件外形尺寸要求越来越小，LED发光元件不断向高密度、高性能、小型化和轻薄化发展。一方面，薄片可以降低器件的导通电阻和压降，从而大幅度减少器件的导通损耗，提升器件在散热方面的性能，防止LED发光元件有源区过高的温升对其光输出特性和寿命产生影响；另一方面，为满足LED发光元件工艺制程中划片、裂片等后继工艺的要求，同样需要将发光元件晶圆厚度减薄至一定程度；再一方面，薄片利于减少器件封装的空间，实现整个封装模块的小型化和轻薄化。
目前，在LED的制程中，需要对晶圆进行研磨抛光以减薄LED晶粒的衬底。在研磨抛光的过程中，晶粒会发生不同程度的损伤，如上蜡固定晶片时冷却加压时易损伤晶粒，或者，下蜡时使用下蜡铲分离晶片时，下蜡铲易与晶粒接触，易划伤晶粒。因为Micro LED的尺寸很小，下蜡铲和晶片接触时，受到损伤的晶粒会更多，良率大大下降，生产成本随之增加。
基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
请参阅图1、图2和图10，本申请提供一种晶圆减薄方法，包括：
步骤S1，如图2所示，提供一晶圆10，晶圆10包括相背的第一表面和第二表面，第一表面上设有多个发光元件20。晶圆10可以为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底等，本实施例中晶圆10为蓝宝石衬底，发光元件20为Micro LED，多个Micro LED设置在第一表面上，第一表面可以采用平面，或者也可以为具有图案结构的表面。
步骤S2，如图2所示，在第一表面上形成牺牲层30，并使牺牲层30覆盖多个发光元件20。其中牺牲层30覆盖发光元件20背向第一表面的表面，同时，部分牺牲层30还设置于任意两个发光元件20之间，即牺牲层30覆盖了发光元件20与晶圆10连接的表面之外的所有表面，从而将发光元件20与后续其他工艺中形成的材料层隔绝。
步骤S3，如图3所示，通过粘接材料将晶圆10具有牺牲层30的一侧粘接在支撑件50上。具体地，本实施例中，支撑件50为陶瓷盘，加热材料为蜡纸，步骤S3还包括：
步骤S31：先将蜡纸设置于陶瓷盘表面，并对蜡纸进行加热，以使粘接材料熔化形成连接层40；
步骤S32，将牺牲层30设置于粘接材料背向支撑件50的表面，并对粘接材料进行冷却加压以使其固化，从而使牺牲层30和连接层40固定连接，进一步地，达到了将发光元件20和晶圆10固定在支撑件50上的目的，有利于后续对晶圆10进一步地加工。
步骤S4，如图4和图5所示，对晶圆10的第二表面进行加工，以减薄晶圆10的厚度。当将发光元件20设置于不同电子产品时，发光元件20与晶圆10的总厚度需要与相应电子产品的封装结构以及性能要求相匹配，此时，可通过对晶圆10的第二表面进行加工减薄，以使其厚度达到目标厚度。
一种实施方式中，请参阅图1和图4，步骤S4中对第二表面进行加工，包括：步骤S41，对晶圆10背向发光元件20的表面进行研磨，直至晶圆10的厚度为目标厚度时停止研磨。其中，目标厚度根据与晶圆10对应的封装结构的大小以及电子产品对晶圆10的散热性能、导电性能等要求进行确定。本实施例中，晶圆10固定在支撑件50上，支撑件50安装在研磨装置上，研磨装置包括研磨盘，研磨盘与晶圆10的第二表面抵接，研磨盘为粗糙的表面，当旋转支撑件50时，研磨盘摩擦第二表面以使晶圆10逐渐减薄，当晶圆10的厚度达到目标厚度时，支撑件50停止旋转，同时，使研磨盘与晶圆10分离，此时第二表面形成粗糙的研磨面。可以理解的是，其他实施例中，也可通过其他方式减薄晶圆10的厚度，如激光切割、溶剂溶解等，可根据晶圆10的材料特性选择对应的减薄方法。其中，研磨过程还可采用多次研磨的组合，多次研磨过程可采用相同方式，也可采用不同方式，以使晶圆10尽可能接近目标厚度。通过对晶圆10背向发光元件20的表面采用研磨工艺进行研磨，从而达到减薄晶圆10至目标厚度，以使晶圆10满足不同电子产品的封装结构和性能需求的目的。
一种实施方式中，请参阅图1和图5，在对第二表面进行研磨之后，晶圆减薄方法还包括：步骤S42，对第二表面进行抛光。具体地，当晶圆10的厚度与目标厚度不一致时，先对第二表面进行研磨，待晶圆10达到目标厚度后，再对第二表面进行抛光，直至得到符合光洁度要求的抛光面。其中，在抛光工艺中，可通过将步骤S41中的研磨盘更换为抛光盘，并使抛光盘与第二表面抵接，转动支撑件50，支撑件50带动晶圆10旋转，从而使得抛光盘对研磨面进行抛光。当研磨面的光洁度达到目标光洁度时，支撑件50停止转动，抛光盘与晶圆10分离。可以理解的是，其他实施例中，抛光工艺还可采用抛光液抛光、热喷涂等多种方式进行抛光，或者，抛光装置还可以为支撑件50为固定结构，通过旋转抛光盘达到抛光的目的，本申请不做具体限定。通过对第二表面进行抛光，以使其满足光洁度要求，有利于提升发光元件20的封装良率。
一种实施例中，请参阅图1和图6，在对第二表面进行抛光之后，晶圆减薄方法还包括：步骤S5，在第二表面形成保护层60，保护层60具有粘度。在对晶圆10进行研磨和抛光的过程中，晶圆10由于受到机械应力容易发生翘曲甚至裂开，当晶圆10与支撑件50处于固定连接状态时，该应力转移给支撑件50，因此晶圆10不会发生翘曲。当晶圆10与支撑件50分离时，则晶圆10会发生翘曲。本实施例中，在研磨或抛光工艺完成后以及晶圆10与支撑件50分离之前，在第二表面覆盖一层保护层60，且保护层60具有粘度，从而能够与第二表面紧密贴合，其中，保护层60为高粘度保护膜，如UV切割胶带。从而当晶圆10与支撑件50分离时，该应力转移至保护层60，从而达到防止晶圆10发生翘曲和开裂现象，避免影响后续工艺。
一种实施例中，请参阅图1和图6，晶圆减薄方法还包括：步骤S6，加热粘接材料以使其熔化，将晶圆10与支撑件50分离。本实施例中粘接材料为蜡纸，通过加热使蜡纸熔化，从而将晶圆10从支撑件50上取下。通过加热使粘接材料熔化，进一步将晶圆10与支撑件50分离，有利于后续去除发光元件20表面的膜层。
一种实施例中，请参阅图1、图7和图8，在将晶圆10与支撑件50分离之后，晶圆减薄方法还包括：步骤S7，将牺牲层30表面残留的粘接材料去除。当将发光元件20与支撑件50分离后，牺牲层30的表面仍会有少量蜡残留，不利于后续工艺中去除牺牲层30。此时，可通过蜡铲下蜡，以清除牺牲层30表面残留的蜡，从而露出牺牲层30的表面。由于牺牲层30覆盖了发光元件20，此时蜡铲下蜡并不会对发光元件20造成损伤。通过将牺牲层30表面的粘接材料去除，以露出牺牲层30的表面，有利于后续将牺牲层30完全去除。
一种实施例中，请参阅图1和图9，晶圆减薄方法还包括：步骤S8，使用溶解的方法去除牺牲层30。牺牲层30为晶圆减薄工艺过程中的中间过渡层，制备LED发光元件产品时需要将发光元件20与外部电路电连接，即当发光元件20和晶圆10的总厚度到达目标厚度后，需要将牺牲层30去除。为使牺牲层30去除时不会对电极及钝化层产生影响，通过使牺牲层30具有可溶解的性能，在去除牺牲层30时可通过化学溶解的方式将其去除。通过在晶圆10上形成牺牲层30，并使牺牲层30覆盖多个发光元件20，由于牺牲层30可溶解，因此可采用化学溶解的方式去除牺牲层30，相比于物理去除的方法，避免了发光元件20因与其它硬质结构接触造成的损伤，有利于提高发光元件20的制造良率，节约生产成本。
一种实施例中，请参阅图1和图9，牺牲层30采用涂覆或蒸镀工艺形成。具体地，牺牲层30包括光刻胶或氧化铝。当牺牲层30为光刻胶时，可采用涂覆工艺在晶圆10表面形成，光刻胶涂覆工艺可包括旋涂工艺、滩涂工艺、刮胶涂覆工艺等，其中，涂覆工艺还可包括对晶圆10和发光元件20表面进行预处理，如对晶圆10和发光元件表面20进行清洁，或在晶圆10和发光元件20表面涂布有机溶剂等，以去除晶圆10和发光元件20表面的杂质，增强光刻胶与晶圆10和发光元件20之间的附着力。具体涂覆工艺还可包括其他步骤，本申请不再详细描述。当牺牲层30为氧化铝(Al2O3)时可通过蒸镀工艺形成。或者，还可采用溅射镀的方法形成牺牲层30。可以理解的是，本申请不对牺牲层30的材料和形成方法做具体限制，其他实施例中，牺牲层30也可选用其他可溶解去除的材料，相应地，其形成方式也可以采用涂覆或蒸镀以外的其他方式，如溅射镀、化学气相沉积等。通过使牺牲层30为光刻胶或氧化铝，既能达到隔绝发光元件20和粘接材料的目的，且其具有可溶解的性能，可以避免后续去除工艺中对发光元件20造成损伤。采用涂覆或蒸镀工艺形成在晶圆10上，该工艺方法简单，且有利于使牺牲层30均匀稳定地附着在晶圆10上。
一种实施例中，请参阅图1和图9，步骤S8去除牺牲层30包括：步骤S81，将晶圆10置于溶解液中，牺牲层30与溶解液反应而被去除。具体地，当牺牲层30为光刻胶时，溶解液为显影液，显影液通常为用水稀释的强碱溶液，工艺中主要用的显影液是四甲基氢氧化铵。在去除光刻胶的过程中，可采用一次去除工艺和二次去除工艺相结合的方法将光刻胶彻底去除。其中，在一次去除工艺中，先通过将牺牲层30至于显影液中使其溶解从而去除部分光刻胶，然后将晶圆10从显影液中取出，此时晶圆10和发光元件20表面仍有部分光刻胶残留，因此，可通过二次去除工艺，即可通过酸溶液洗涤、碱溶液洗涤、有机溶剂浸泡或纯水冲洗等方式将晶圆10和发光元件20表面残留的光刻胶彻底去除。当牺牲层30为Al2O3时，由于Al2O3为两性氧化物，可通过将其置于强酸或强碱性溶液中进行溶解，然后使用纯水去除晶圆10和发光元件20表面的残留。可以理解的是，其他实施例中，牺牲层30也可以为其他材料能够溶解的材料层，且其溶解方式与牺牲层30的材料特性相匹配，包括但不限于若采用溶解液进行溶解，还可以为电解、高温高压溶解、气体溶解(干法刻蚀)等方式，本申请不做具体限定。通过将牺牲层30置于溶解液中，通过溶解液与牺牲层30反应即可将发光元件20和晶圆10表面的牺牲层30去除，采用溶解液去除的方式不会对发光元件20造成划伤、磕碰等，达到了避免损伤发光元件20的目的。
一种实施例中，请参阅图1、图9和图10，晶圆减薄工艺完成后，还可将保护层60去除。具体地，当晶圆10进行划片裂片之后，形成独立的发光元件20，晶圆10已不再受到机械应力，此时可将保护层60除去，以便于对发光元件20进行封装。本实施例中，由于保护层60为胶带，通过简单撕除即可得到目标厚度的晶圆10。由于保护层60具有一定的厚度，且其覆盖晶圆10背向发光元件20的表面，通过将保护层60去除，可以保证晶圆10的厚度与其对应封装结构相匹配，且避免保护层60影响晶圆10的散热性、导电性等。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种晶圆减薄方法，其特征在于，包括：
提供一晶圆，所述晶圆包括相背的第一表面和第二表面，所述第一表面上设有多个发光元件；
在所述第一表面上形成牺牲层，使所述牺牲层覆盖所述多个发光元件；
通过粘接材料将所述晶圆具有所述牺牲层的一侧粘接到支撑件上；
对所述第二表面进行加工，以减薄所述晶圆的厚度；
使用溶解的方法去除所述牺牲层。
2.如权利要求1所述的晶圆减薄方法，其特征在于，所述牺牲层采用涂覆或蒸镀工艺形成。
3.如权利要求1所述的晶圆减薄方法，其特征在于，所述牺牲层的材料包括光刻胶或氧化铝。
4.如权利要求1所述的晶圆减薄方法，其特征在于，使用溶解的方法去除所述牺牲层，包括：
将所述晶圆置于溶解液中，所述牺牲层与所述溶解液反应而被去除。
5.如权利要求1所述的晶圆减薄方法，其特征在于，对所述第二表面进行加工，包括：
对所述第二表面进行研磨，直至所述晶圆的厚度为目标厚度时停止研磨。
6.如权利要求5所述的晶圆减薄方法，其特征在于，在对所述第二表面进行研磨之后，所述晶圆减薄方法还包括：
对所述第二表面进行抛光。
7.如权利要求6所述的晶圆减薄方法，其特征在于，在对所述第二表面进行抛光之后，所述晶圆减薄方法还包括：
在所述第二表面形成保护层，所述保护层具有粘度。
8.如权利要求7所述的晶圆减薄方法，其特征在于，在所述第二表面形成保护层之后，所述晶圆减薄方法还包括：
加热所述粘接材料以使其熔化，将所述晶圆与所述支撑件分离。
9.如权利要求8所述的晶圆减薄方法，其特征在于，在将所述晶圆与所述支撑件分离之后，所述晶圆减薄方法还包括：
将所述牺牲层表面残留的所述粘接材料去除。
10.如权利要求1所述的晶圆减薄方法，其特征在于，通过所述粘接材料将所述晶圆具有所述牺牲层的一侧粘接到所述支撑件上包括：
加热所述粘接材料，以使所述粘接材料熔化；
将所述牺牲层设置于所述粘接材料背向所述支撑件的表面，并对所述粘接材料进行冷却加压，以使所述晶圆与所述支撑件固定。
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