TW201009914A - A metal heat-sink wafer cutting method of LED - Google Patents

Description

201009914 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於-種LED金屬散熱晶圓的切割方法， 尤其是利職影侧麟、铸侧技似及雷射切割製 程0 【先前技術】 〇 在LK)技術的快速演進下，高亮度LED照明燈具的光 輸出效率已不輸傳統燈具，如水銀燈或高壓鈉燈，再加上 具有輕薄、省電和環保等優點，因而成為市場上的明星技 術。不過，高亮度LED的發纽麵溫度較職，比如當 發光層之溫度由室溫增至l〇〇°C時’綠光的發光效率約為 9(U ’白光約為85% ’而紅光的發光效率則只剩下不到， 因此散熱成為首要解決之技術問題。 〇 一般，LED主要是由具發光特性的磊晶層（EPI)以及具 優異散熱能力的散熱晶圓（WAFER)在高溫高壓下貼合組成 LED晶圓，如第一圖與第二圖所示，其中第一圖為習用技術 之LE：D晶圓示意圖，而第二圖為習用技術之LED晶圓斷面 示意圖。如第一圖所示，LE：D晶圓1具有複數個磊晶體3， 而第二圖顯示該等磊晶體3是位於金屬散熱晶圓5的第一 面F1 ’相鄰蠢晶體3被蠢晶體間隔區31分隔開，而金屬散 熱晶圓5的厚度為T。 5 201009914 為達到1¾效率的散熱要求’金屬散熱晶圓5通常採用 钥金屬’尤其是高亮度LED的散熱片，因為翻的鱗脹係 數接近蠢晶層的麟脹錄’同時它的熱傳效果非常優 良、可以較其他非金屬散熱片提供更高的散熱效果。此外， 鉬是金屬材質，在LED生產線上的製造過程中不會有破裂 的困擾產生。通常一片50麵直徑的led晶圓可以切割出2 萬顆LED，因此切割製程是必要的處理，而切割處理的良率 變得很重要。。 然而，習用技術的缺點是，鉬金屬散熱晶圓不容易切 割，因為若採用鑽石切割法，則一般的鑽石圓鑛片會因高 磨損以及鉬屑卡入鑽石缝隙，而造成鑽石鋸片無法使用。 若採用目别較南階的雷射切割法，則在雷射高溫融溶切割 時’钥金屬被切斷部位很容易發生回融現象，而為達到切 斷的目的，就必須增加雷射能量並減低切割速度，以強制 鉬熔解且氣化揮發，如此卻會造成磊晶體受熱太多以及太 久，導致光電係數不穩定，而使得發光效率不均且降低。 因此，需要一種不增加雷射功率且不加長雷射切割時 間的切割方法’以避免磊晶體受高熱影響而降低發光效率。 【發明内容】 本發明之主要目的在於提供一種切割LED金屬散熱晶 圓方法’利用微影蝕刻技術以及電解蝕刻技術以降低具有 6 201009914 複數個LED晶粒的金屬散熱晶圓的厚度，並藉雷射切割技 術切割該金屬散熱晶圓’進而切割開該等LED晶粒，而由 於金屬散熱晶圓中需切割處理的厚度已大幅減小，因此在 進行雷射切割時，可縮短處理時間，降低金屬散熱晶圓所 吸收的熱量，藉以避免LED晶粒在切割過程中受到高熱影 響而降低LED的光電性能。 該微影蝕刻技術是在散熱晶圓不具有磊晶體的表面 上，塗佈光阻層並對該光阻層定義出光阻層圖案，該光阻 層圖案須對齊散熱晶圓另—面上縣晶體，並浸泡於具適 當電解侧液的電解爛射，加正電壓至散熱晶圓，加 負電壓至參考電極，比如石墨電極，#以進行電解侧處 理。未被光Μ ®案覆蓋住的金屬會被轉成金屬離子， 因此散熱晶圓的厚度會減少。當散熱晶_厚度降到否一 預設厚度時，便停止進—步電解侧處理。接著，利用去 光阻劑去轉光阻層，錢進行雷射切割處理。 由於，散熱晶圓的厚度已大幅減少，所以雷射切割處 理的雷射神不需增加，且__也不需加長，因而解 決習用技術關題，維_礙晶_發光特性，進而提 高切割處理的良率。 【實施方式】 以下配合圖示衫件符騎本發狀實财式做更詳 7 201009914 、’’田的說月俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以 實施。 參考第三圖’本發明之LED金屬散熱晶圓切割方法之 流程圖’並配合第四圖，本發明之LED金屬散熱晶圓切割 方法之光阻層示意圖。如第三圖的步驟S1G所示，在不具 蠢晶體3的金屬散熱晶圓5之第二面F2上，塗佈光阻層| 並定義出光阻層圖案，且該光阻層圖案對齊第—面打上的 蠢晶體3 ’如第四圖所示，其中光阻層間隔區71是表示該 光阻層中被去除掉的部分。 接著’進入第三圖的步驟S12，進行電解钱刻處理以麵 刻光阻層間隨71嶋金屬散熱晶® 5的金屬，結果如第 五圖所不，該金屬散熱晶圓5的電解餘刻區51被電解餘刻 至預設厚度T1。 x 接著，進入第三圖的步驟Sl4，去除光阻層7 ,結果如 第六圖所示。最後進入第三圖的步驟S16，對電解餘刻區 51的金屬進行雷射切割處理’以完全去除掉電解餘刻區 51，結果如第七圖所示。 °° 在本發明的較佳實施例中，該金屬散熱晶圓5的金屬 包括鉬金屬或是導電金屬散熱晶圓。 在步驟S12巾，電解綱處理是使用具有電解餘刻液 以及冷卻系_電解_槽，圖中未顯示。電解糊液包 8 201009914 括水、金屬離子以及幫助導電的導電物質，該導電物質包 括硫酸、硝酸、磷酸以及鹽酸的至少其中之一。冷卻系統 包括幫浦、管線系統以及散熱片組件，用以降低電解蚀刻 液的溫度’避免蠢晶體因兩溫而影響光電特性，其中幫浦 將該電解餘刻液抽離該電解钱刻槽，經該管線系統流過該 散熱片組件’用以冷卻該電解蝕刻液，並藉該管線系統回 到該電解餘刻槽。 此外，電解钱刻槽進一步包括平面電極，材質可為銅、 石墨或其它適當的導電金屬。金屬散熱晶圓5連接到外部 電源的正極端，將平面電極連接到外部電源的負極端，且 該平面電極位於該光阻層圖案的同一側。當外部電源通電 時，正極端的金屬因接收正電壓而形成帶正電的金屬離 子，而負極端的平面電極將水分子電解出氫氣，藉以形成 電解迴路。由於金屬持續轉變成金屬離子，因此[金屬散熱 晶圓5的厚度變薄，可依據法拉第定理得到電解時間與鉬 散熱晶圓5的厚度的關係，並藉以控制金屬散熱晶圓5 厚度。 … 、 在第五圖中，金屬散熱晶圓5的預設厚度T1具一最小 值，以避免金屬散熱晶圓5的機械強度不夠而破裂，較佳 實施例是，該厚度可降健原赠的15%，且賴的雷 割功率不需增加，因此Ή最小可達〇.ΐ5*τ。 由於金屬散熱晶圓5的厚度由τ大幅縮小至T1，因此 在步驟S16巾，雷射蝴所需的神便*需提高，且處理 時間也不需延長’_避免雷射所產生的熱量影響羞晶體3 9 201009914 的光電性能，包括發光效率以及均一性。 因此，本發明利用電解姓刻處理，降低金屬散熱晶圓 的厚度’在以低功率的雷射切割以切割開磊晶體，形成具 金屬散熱片與磊晶體結構的LE：D顆粒。 【圖式簡單說明】 第一圖為顯示習用技術之LED金屬散熱晶圓之示意圖。 第二圖為顯示習用技術之led金屬散熱晶圓之斷面示意 圖。 第三圖為顯示本發明之LED金屬散熱晶圓切割方法之流程 圖。 第四圖為顯示本發明之le:d金屬散熱晶圓切割方法之光阻 層示意圖。 第五圖為顯示本發明之LED金屬散熱晶圓切割方法之電解 餘刻區示意圖。 第六圖為顯示本發明之LED金屬散熱晶圓切割方法之去除 光阻層後之示意圖。 第七圖為顯示本發明之LED金屬散熱晶圓切割方法之雷射 切割後之示意圖。 【主要元件符號說明】 1 LED晶圓 3蠢晶體 201009914 5金屬散熱晶圓 7光阻層 31蟲晶體間隔區 51電解钱刻區 71光阻層間隔區 F1第一面 F2第二面 © S10、S12、S14、S16 步驟 T、T1厚度

Claims (1)

1. 201009914 十、申請專利範圍： 執Γ圓5金屬散熱晶圓之切割方法’用以切割-LED金屬散 ϋ圓二金屬散熱晶圓包括複數個蟲晶體以及一金屬散 ϋ曰^金屬散熱晶圓的材質為一金屬具有一原始厚度，該 #曰二，光體且位於該金屬散熱晶圓的—第—面上，該等 金:散執^二相紐晶體之間具有4晶體間，該led 金屬散熱晶圓之切割方法包括以下步驟： 在=金屬散熱晶圓的一第二面上塗佈一光阻層 ’並以微影蝕刻 多絲阻層疋義出-光阻層職，該光阻細案對齊該等 曰曰’且該光阻層圖案具有相對於該蟲 層間隔區； 尤α 將/、該光阻層圖案的該LED金屬散熱晶圓置人—電解飾刻槽 中，該電触騎具有—賴爛液以及-冷卻系統，將該^ 屬散熱晶圓連接到一外部電源的正極端，將一銅平面電極連接 到外部電源的負極端，且該銅平面電極位於該光阻層圖案的 一側； ❹啟動該外部電源’藉以進行電解侧’使該金屬散熱晶圓中位 於該光阻層間隔區的裸露金屬金屬因電解作用而形成金屬離 子’直到位於該光阻層間隔區的該金屬散熱晶圓置的厚度達到 一預設厚度時，切斷該外部電源，以停止電解蝕刻處理； 去除該光阻層圖案；以及 對位於該磊晶體間隔區内具該預設厚度的該金屬散熱晶圓進 行雷射切割處理，以切斷該金屬散熱晶圓並分割成複數個金屬 散熱片’藉以形成複數個LED元件，而每個LED元件具該蟲g 體以及該金屬散熱片。 曰 12 201009914 2·依據中請專利範圍第1項所述之LED金屬散熱晶圓之切割方 法，其中該金屬為钼金屬。 3. 依據申請專利範圍第1項所述之LED金屬散熱晶圓之切割方 法，其中該金屬散熱晶圓為導電金屬散熱晶圓。 4. 依據中請專利範圍第1項所述之LED金屬散熱晶圓之切割方 法’其中該金屬散熱晶圓置的預設厚度小於該原始厚度的三分 之二。 刀 5. 依據巾請專利細第1項所述之金屬散熱晶圓之切割方 ❿ 法，其中該電解蝕刻液包括水、金屬離子以及一導電物質。 6. 依據中請專利範圍第5項所述之LED金屬散熱晶圓之切割方 法，其中該導電物質包括硫酸、确酸、麟酸以及鹽酸的至少其 - 中之·一。 7·依據中請專利範圍第1項所述之㈣金屬散熱晶圓之切割方 法’其中該冷卻系統包括一幫浦、一管線系統以及一散熱片組 件’該幫浦將該電解姓刻液抽離該電解钮刻槽，經該管線系統 流過該散熱片組件’用以冷卻該電解钱刻液，並藉該管線系統 ^ 回到該電解触刻槽。 S ❹ 13