CN101930942A

CN101930942A - 半导体晶圆的切割方法

Info

Publication number: CN101930942A
Application number: CN2009101467458A
Authority: CN
Inventors: 林崇智
Original assignee: Aussmak Optoelectronics Corp
Current assignee: Aussmak Optoelectronics Corp
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2010-12-29

Abstract

本发明公开一种半导体晶圆的切割方法，所述晶圆具有一主动层及一基板。切割方法包括：一蚀刻步骤，其蚀刻主动层来形成至少一沟槽；一减薄步骤，其减薄基板；以及一断裂步骤，经一外力或一应力，晶圆由沟槽处断裂。承上所述，由于本发明并非使用激光切割技术，而是通过蚀刻主动层来形成沟槽，再通过断裂步骤将晶圆由沟槽处断裂来形成多个管芯，进而降低成本。

Description

半导体晶圆的切割方法

技术领域

本发明是关于一种切割方法，特别关于一种半导体晶圆的切割方法。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，LED)是一种由半导体材料制作而成的发光元件。由于发光二极管装置是属冷发光，具有耗电量低、元件寿命长、反应速度快等优点，再加上体积小容易制成极小或阵列式元件的特性，因此近年来随着技术不断地进步，其应用范围涵盖了计算机或家电产品的指示灯、液晶显示装置的背光源乃至交通号志或是车用指示灯。

一般而言，需要三段制程才能产出发光二极管的管芯来应用在后端产品上。如图1所示，这三段制程依序包括步骤S11到步骤S13，其中步骤S11是外延制程、步骤S12是研磨制程以及步骤S13是激光切割制程。通过外延制程可在一基板上成型N型半导体层、发光层及P型半导体层。在研磨制程中，通过砂轮将基板的背面磨薄，以利后续切割作业。最后，通过激光切割制程，将基板上的外延叠层及基板切割成预设的尺寸，并产生多颗管芯。

然而，在激光切割制程中，由于激光切割速度极为缓慢，因此，为了达到量产的需求，需要许多激光切割机台同时运作，来大幅提高成本；特别是当管芯的尺寸越小或基板越大时，所需成本加倍提高。因此，如何提供一种半导体晶圆的切割方法，能够大幅降低成本并达到量产的需求，实为当前重要课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够大幅降低成本并达到量产的需求的半导体晶圆的切割方法。

本发明可采用以下技术方案来实现的。

本发明的一种半导体晶圆的切割方法，所述晶圆具有一主动层及一基板。切割方法包括：一蚀刻步骤，其蚀刻主动层来形成至少一沟槽；一减薄步骤，其减薄基板；以及一断裂步骤，经一外力或一应力，晶圆由沟槽处断裂。

前述的半导体晶圆的切割方法，其中所述蚀刻步骤是在所述减薄步骤之前或之后。

前述的半导体晶圆的切割方法，其中所述蚀刻步骤是为干式蚀刻、湿式蚀刻，或其组合。

前述的半导体晶圆的切割方法，其中所述减薄步骤完成后，所述基板的厚度是大于所述沟槽位在所述基板的深度。

前述的半导体晶圆的切割方法，其中所述断裂步骤包括：通过一物体顶抵所述晶圆对应所述沟槽的一处；及施予所述外力至所述晶圆。

前述的半导体晶圆的切割方法，其中所述断裂步骤包括：通过一滚轮滚过所述晶圆以施予所述外力。

前述的半导体晶圆的切割方法，其中所述应力是由温度变化所造成。

前述的半导体晶圆的切割方法，其中所述断裂步骤包括：加热所述晶圆；及使一低温流体接触所述晶圆。

前述的半导体晶圆的切割方法，其中在所述减薄步骤之前还包括：一贴合步骤，所述主动层是贴合至一承载体。

前述的半导体晶圆的切割方法，其中所述蚀刻步骤还蚀刻至所述基板，使所述沟槽的深度大于所述主动层厚度。

借由上述技术方案，本发明的半导体晶圆的切割方法至少具有下列优点：

承上所述，由于本发明并非使用激光切割技术，而是通过蚀刻主动层来形成沟槽，再通过断裂步骤将晶圆由沟槽处断裂来形成多个管芯，进而降低成本。此外，通过蚀刻制程可全面性的形成沟槽，而非如激光切割仅能一行一行或一列一列的形成沟槽，因此，可大幅提升生产速度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下文特举较优实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是一种公知发光二极管的管芯的制造方法的流程图；

图2是本发明优选实施例的一种半导体晶圆的切割方法的流程图；

图3A到图3D是本发明优选实施例的半导体晶圆的切割方法的示意图；

图4A及图4B是本发明优选实施例的半导体晶圆的切割方法的另一断裂步骤的示意图；

图5是本发明的半导体晶圆通过应力而断裂的示意图；以及

图6是本发明的半导体晶圆贴合至承载体的示意图。

主要组件符号说明：

1：半导体晶圆

11：主动层

12：基板

13：低温流体

14：承载体

20：管芯

H1：厚度

H2：深度

O1、O2：物体

S11～S13：发光二极管的管芯的制造方法的步骤

S01～S03：切割方法的步骤

T：沟槽

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明优选实施例的一种半导体晶圆的切割方法。

请参照图2所示，本发明优选实施例的一种半导体晶圆的切割方法是包括步骤S01到步骤S03。本实施例的半导体晶圆1请先参照图3A所示，半导体晶圆1具有一主动层(active layer)11及一基板12。其中，主动层11可包括任何功能的半导体线路，在此并不限制，例如可作为发光、计算、开关、感测、发电等功能。另外，本发明也不限制基板12的材质及形状，基板12的材质可例如包括玻璃、陶瓷、金属、塑料、树脂或蓝宝石(Sapphire)等。在本实施例中，半导体晶圆1是以发光二极管元件为例，其基板12可以是蓝宝石，主动层11可包括N型半导体层、发光层及P型半导体层。另外，半导体晶圆1也可例如是感测元件(如CCD，CMOS)或太阳能电池元件(Solar Cell)。

请参照图2及图3B所示，步骤S01是蚀刻步骤，其是蚀刻主动层11来形成至少一个沟槽(trench)T。蚀刻可为干式蚀刻、湿式蚀刻，或其组合。沟槽T的深度可小于主动层11厚度、或等于主动层11厚度或大在主动层11厚度，在此是以沟槽T深度大于主动层11厚度为例。沟槽T的位置可视需要不同而有不同设计，例如可依据将来切割所生产的管芯的尺寸来定义，即相邻两沟槽的位置就可以定义出管芯的尺寸。在进行蚀刻步骤前，可在主动层11上不需蚀刻的部分形成光阻(例如通过曝光及显影技术形成)，以通过光阻的位置来定义沟槽T的位置，即在蚀刻之后，未具有光阻的部分即沟槽的位置。

请参照图2及图3C所示，步骤S02是减薄步骤，其减薄基板12。减薄基板12的目的在于有利后续断裂步骤的进行。另外，减薄步骤也可在蚀刻步骤之前进行，即在形成沟槽T之前，就减薄基板12。减薄步骤S02可应用机械研磨或化学机械研磨(Chemical-Mechanical Polishing，CMP)。在减薄步骤完成后，基板12的厚度H1可大于沟槽T位在基板12的深度H2，意即不将基板12减薄至沟槽T。

请参照图2及图3C所示，步骤S03是断裂步骤，经一外力或一应力，半导体晶圆1可由沟槽T处断裂。在此，外力是指外加的力，应力是指半导体晶圆1的结构所产生的力。在本实施例中，断裂步骤是包括通过一物体O1顶抵晶圆1对应沟槽T的一处；及施予外力至晶圆。物体O1可例如细针或尖刀，物体O1顶抵晶圆1的部分的宽度可与沟槽T的宽度属在同一数量级，例如10μm，以使力量集中在沟槽T处；再通过另一个物体O2施予外力至对应的沟槽T处，可使晶圆1由沟槽T处断裂。另外，通过施予外力使晶圆断裂还可有其它方式，例如通过一滚轮滚过晶圆1以施予所述外力，此时可不需物体O1顶抵晶圆1。

另外，断裂步骤也可如图4A所示，先将半导体晶圆1倒置，再用物体O1顶抵晶圆1对应沟槽T的一处，并施予外力，使晶圆断裂。或是如图4B所示，先将一承载体14贴在晶圆1的主动层11上，再通过物体O1施外力使晶圆1断裂，断裂后的晶圆可留在承载体14上。

此外，若是通过应力使晶圆断裂，所述应力可通过温度变化而造成，例如是应用热涨、或冷缩、或热缩、或冷涨所产生的应力。以热涨情况举例，断裂步骤可包括加热晶圆1；及使一低温流体接触晶圆1。如图5所示，在加热晶圆1之后，使一低温流体13填充在沟槽T内，当低温流体13受热膨涨后，晶圆1便受到低温流体13挤压来产生应力，使得晶圆1由沟槽T断裂。低温流体13是指相对在基板12低温，可例如为液态氮。另外，在施行的步骤上，也可先使低温流体13接触晶圆1，再行加热晶圆1。断裂后的晶圆1会形成多个个如图3D所示的管芯20。

另外，请参照图6所示，在减薄步骤之前，切割方法可还包括一贴合步骤，主动层11是贴合至承载体14。通过承载体14提升整体结构强度，以避免晶圆1在减薄步骤中受到损坏。本发明不限制承载体14的形状及材料，其形状可例如为片状、或板状、或条状、或带状或其它形状，其材料可为金属、或玻璃、或塑料、或有机材料、或树脂、或黏性材质、或刚性材质、或可挠性材质或其它材料。

综上所述，由于本发明并非使用激光切割技术，而是通过蚀刻主动层来形成沟槽，再通过断裂步骤将晶圆由沟槽处断裂来形成多个管芯，进而降低成本。此外，通过蚀刻制程可全面性的形成沟槽，而非如激光切割仅能一行一行或一列一列的形成沟槽，因此，可以大幅提升生产速度。

以上所述仅为举例性，而并非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在后附的权利要求中。

Claims

1.一种半导体晶圆的切割方法，其特征在于，所述晶圆具有一主动层及一基板，所述切割方法包括：

一蚀刻步骤，其蚀刻所述主动层来形成至少一沟槽；

一减薄步骤，其减薄所述基板；以及

一断裂步骤，经一外力或一应力，所述晶圆由所述沟槽处断裂。

2.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，其中所述蚀刻步骤是在所述减薄步骤之前或之后。

3.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，其中所述蚀刻步骤是为干式蚀刻、湿式蚀刻，或其组合。

4.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，其中所述减薄步骤完成后，所述基板的厚度大于所述沟槽位在所述基板的深度。

5.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，其中所述断裂步骤包括：

通过一物体顶抵所述晶圆对应所述沟槽的一处；及

施予所述外力至所述晶圆。

6.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，其中所述断裂步骤包括：

通过一滚轮滚过所述晶圆以施予所述外力。

7.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，其中所述应力是由温度变化所造成。

8.根据权利要求7所述的切割方法，其特征在于，其中所述断裂步骤包括：

加热所述晶圆；及

使一低温流体接触所述晶圆。

9.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，其中在所述减薄步骤之前还包括：

一贴合步骤，所述主动层是贴合至一承载体。

10.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，其中所述蚀刻步骤还蚀刻至所述基板，使所述沟槽的深度大于所述主动层厚度。