CN102751401A - 一种提高led芯片生产过程中良率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高芯片制备过程中良率的方法，本方法通过对翘曲芯片在研磨前先进行划切割道，有效降低了LED芯片生产过程中的破碎率，提高LED芯片的良率。

Description

一种提高LED芯片生产过程中良率的方法

技术领域

本发明属于LED发光二极管领域，涉及提高LED芯片生产过程中良率的方法，具体为LED芯片研磨、划裂技术的改进。 

背景技术

[0002] 蓝宝石衬底经由外延磊晶生长及前工艺制作后,其芯片表面已有发光层与用于导电的金属层(P/N电极)等结构,但一片2寸芯片可制作出数千至数万之管芯(视管芯面积大小影响产出数量),但蓝宝石衬底其厚度介于430±25μm左右,若直接以其上述芯片厚度进行划切割道,则生产时间增加相对成本也提高,另一方面芯片厚度整加,划切割道后的管芯于劈裂时亦不容易将颗与颗之管芯彻底分开,进而影响管芯外观品质(例如缺角、双颗管芯相连未断等)。 

若在外延磊晶生长与前工艺制作前,既将蓝宝石衬底厚度直接改为较薄之衬底,外延工艺于生产过程中,其设备因工艺需求温度会升至上百度,若蓝宝石衬底厚度不足,则容易因热涨冷缩造成不规则碎裂而无法进行后续工艺制作。 

目前业界为将2寸芯片切割成单一管芯,于外延磊晶生长与前工艺制作后，切割前会将芯片厚度由430(±25)μm研磨至90(±10)μm左右,因芯片整体厚度大幅降低,后续划切割道时相对生产时间减少,并且切割后续之劈裂工艺也较容易使其管芯分开。 

对于研磨工艺,目前业界使用的研磨技术均以物理蚀刻(以硬物相互摩擦进而达到研切目的,如刀片切销、砂纸、砂轮磨擦等)为主,因化学性蚀刻(化学药液侵蚀法,如硫酸、磷酸等)须将物品直接浸泡于化学药液中,而蓝宝石衬底因其中一面已制作过外延磊晶生长与前工艺的半成品(此面有工艺结构的衬底称之为芯片正面), 若将整片芯片浸泡于化学药液中,则除芯片背面会有化学反应蚀刻外,则芯片正面也会受化学药液侵蚀进而破坏原已制作完的工艺结构,则此片芯片中的管芯就无法使用而需报废。 

因芯片减薄主要以衬底背面(无工艺结构)为主,故目前以钻石砂轮摩擦衬底背面方式减薄芯片,但其工艺需先将芯片固定于陶瓷盘上(芯片正面黏贴于陶瓷盘),陶瓷盘再固定于设备转轴上,通过机器另一转轴上的钻石砂轮转动贴近陶瓷盘,此时陶瓷盘与钻石砂轮接触并做不同方向上的转动,黏贴于陶瓷盘上的芯片其背面会先接触钻石砂轮,故于摩擦过程中达到减薄效果。 

因研磨工艺中,芯片与钻石砂轮以磨擦方式作减薄,但所产生的摩擦力相对提高,为使芯片能紧密黏贴于陶瓷盘上避免脱落,芯片与陶瓷盘以工业用蜡作为连接剂,先将蜡加热溶解为液态涂抹于陶瓷盘上,再将芯片置放于有涂抹液态蜡的陶瓷盘上(芯片正面黏贴于陶瓷盘上),冷却后,蜡凝固便会将芯片紧贴于陶瓷盘上;经由研磨工艺后,芯片减薄达到需求厚度,此时再将陶瓷盘加热,温度通过陶瓷盘传递至蜡后,当温度达到蜡之溶点,蜡便会再转化为液态,此时黏贴于陶瓷盘上之芯片便会脱落,此时芯片达到需求厚度便可做后续工艺。 

但蓝宝石衬底于外延与前工艺制作中,因各工艺生产需求,设备温度条件不一,部分工艺温度会达到300-500℃(部分工艺温度更高), 蓝宝石衬底受多次热涨冷缩影响,便会造成衬底平整度不足,衬底平放于平面桌面时中间会有凸起(部分芯片为外圈凸起)现象(此现象称为芯片翘曲度),芯片减薄后在下蜡(溶解蜡)时若遇芯片翘曲度过大,则当蜡溶解时,芯片反作用力增加,则于下蜡过程中芯片容易造成不规则碎裂破片,严重便须报废。 

为此我们需要尽快寻找一种解决芯片翘曲度的方法。 

发明内容

本发明的发明人通过实验发现，若将芯片翘曲度较大的在研磨工艺前先做划切割道工艺,其切割深度以减薄后芯片厚度三分之一左右 ,因管芯与管芯之间存在空隙,当芯片减薄后在下蜡过程中,因翘曲度所造成的反作用力便会相对减小,此时便可降低下蜡过程中容易造成不规则碎裂破片。 

前工艺完成后,先通过翘曲度测量仪测量芯片翘曲度见附图1（A、B）,将芯片置放于离型纸上(避免芯片正面刮伤),以测量仪器(接触式) 测量芯片正反面各一次(量测芯片中心点),将两次数据相减得一差值,此差值既为因芯片翘曲度所造成的曲度数据,此差值越接近零表示芯片平整度越佳;反之差值数据越大,其代表芯片翘曲度越大,再依翘曲度将芯片分门别类。 

经发明人试验总结，以测量2英寸芯片翘曲度值50μm为分界点, 曲度数据大于50μm的芯片工艺流程以新制程为主(切割→研磨→劈裂)，曲度数据小于50μm的芯片工艺流程以原制程为主(研磨→切割→劈裂)，否则会降低芯片良率，增加了其破碎率；在对4英寸、6英寸及更大尺寸的芯片试验中发现，不管是否有翘曲度，在研磨前先划切割道的芯片比研磨后在做切割的芯片的良率均高。 

曲度数据大于50μm的2英寸芯片因翘曲度已过大,若直接制作研磨工艺,芯片在上蜡黏贴陶瓷盘时相对加压力需较大,当芯片研磨减薄后,由于其翘曲导致其整片厚度不均,使其各处所受的应力不均，极易碎片，尤其在融蜡取芯片时,当蜡溶解,芯片剥离陶瓷盘瞬间会有反作用力,此反作用力便会造成芯片破片碎裂。 

本发明的发明人经试验发现，在研磨前先做切割工艺,因芯片表面已有切痕(一片2寸芯片依单颗管芯面积大小会做多条切割,300-600条切割),其芯片便会随切痕反摺,原翘曲度便会随切痕反摺后降低,当翘曲度降低后,相对研磨厚度比较均匀，降低了其应力，另外在研磨下蜡时原反作用力便会降低,相对破片碎裂亦减少。 

因不同的翘曲度对应的切割道深度不相同,若翘曲度过大,而切深不足,则芯片仍保有一定翘曲,对后续良率仍造成影响,本发明的发明人通过无数次尝试性实验发现翘曲度与切割深度之间的对应关系d=20+h/5(d为切割深度，h为翘曲度)，当切割道深度随翘曲度达到上述关系时，翘曲芯片能获得最佳良率。即当翘曲度介于50-70μm时, 切割道深度约为30μm-32μm;当翘曲度介于70-80μm时, 切割道深度约为32μm-34μm; 当翘曲度介于80-90μm时, 切割道深度约为34μm-36μm;当翘曲度>90μm时, 切割道深度约为36μm-38μm；但不管翘曲度为多少，切割深度都不得大于40μm，当深度>40μm时,因已接近芯片厚度1/2,后续研磨于下蜡时反而容易造成不规则碎裂,故不建议切割道深度超过40μm以上，即d=20+h/5 （h≥50μm，d≤40μm）。 

芯片(厚片)切割后再进行研磨工艺, 研磨示意图见附图2（A、B）,因原翘曲度较大的芯片已先行切割降低翘曲度,故于芯片黏贴于陶瓷盘时,其下压力可以降低,当蜡冷却凝固后便可执行研磨切削减薄工艺,芯片减薄达到所需厚度时,再将陶瓷盘加热,藉由温度传导将蜡溶解,因芯片翘曲度已降低,并且之前黏贴于陶瓷盘时,下压力也已降低,此时芯片剥离陶瓷盘时的反作用力相对减小便可顺利取片。 

当芯片顺利取下后,需将芯片表面沾黏之蜡去除乾净,此道工艺会使用去蜡液去除残留芯片上残蜡,但去蜡液为达到去蜡效果与减少浸泡耗时,会将去蜡液加热已达到蜡之溶点,因芯片在厚片时已进行切割,故其芯片表面已有多条切痕,若将芯片直接浸泡于高温(70-90℃)去蜡液中,芯片因快速热涨(热涨冷缩原理)容易造成破片碎裂,故此时需先将芯片浸泡于温度约需求最终温度一半(40-50℃)的去蜡液中,先使芯片温度由常温慢慢升高,降低快速热胀,等浸泡一定时间后,再将芯片移至较高温(70-90℃)的去蜡液中做去蜡清洗工艺。 

当芯片经由研磨减薄工艺后,便可进行劈裂工艺,按切割道以劈裂工艺将2寸芯片中的管芯分离,其工艺条件与原流程工艺相同。

  

附图说明

本发明中附图仅为了对本发明进一步解释，不得作为本发明发明范围的限制。 

附图1（A、B） 翘曲度测量示意图 

附图2（A）芯片切割后再进行研磨示意图（芯片翘曲度大）

附图2（B）芯片切割后再进行研磨示意图（芯片翘曲度小）

1为厚度数据，2为芯片正面，3为冷压盘，4为蜡，5为芯片，6为陶瓷盘。

  

具体实施方式

本发明的实施例仅为对本发明进行解释，便于本领域普通技术人员能根据本发明内容能实施本发明，不得作为本发明发明范围的限制。 

实施例1 

随机取蓝宝石衬底经由外延磊晶生长及前工艺制作后翘曲度≥50μm的2英寸芯片108片，并记录其翘曲度数据，按d=20+h/5(d为切割深度，h为翘曲度)进行划切割道，控制d≤40μm，即当翘曲度≥100μm时，切割深度d为40μm，划切割道后再进行翘曲度数据记录，划切割道前后数据见表1-表3。

  

表1 芯片翘曲度切割前后比较 (一)

表2 芯片翘曲度切割前后比较 (二)

表3 芯片翘曲度切割前后比较 (三)

综合上述108片翘曲度大于50μm的芯片，按本发明的方法在研磨前先进行划切割道，其翘曲度平均降低了67.86%。

  

实施例2

取四批经由外延磊晶生长及前工艺制作后芯片，每批均随机分成两组，一组按原工艺制程对芯片进行研磨减薄后再进行划切割道，裂片。另一组对其中翘曲度≥50μm的芯片进行本发明方法的工艺制程，按d=20+h/5 （h≥50μm，d≤40μm；d为切割深度，h为翘曲度），在对芯片研磨减薄前先进行划切割道。再进行研磨减薄等后续工艺。记录两种方式经划切割道、研磨、下蜡清洗、劈裂后的破片数据如表4.综合下表数据统计，按本发明方法的工艺制程，整体破片率降低了86.79%。

表4 破片统计表 

Claims (9)

1.一种提高LED芯片生产过程中良率的方法，其特征在于，蓝宝石衬底经由外延磊晶生长及芯片前工艺制作后，先对芯片进行划切割道，再进行研磨减薄工艺。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芯片为≥4英寸的芯片，根据管芯面积实际需要的切割道数≥切割道数≥2条，切割道深度＜1/2芯片减薄后总厚度。

3.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芯片为2英寸芯片，其翘曲度大于等于50μm。

4.权利要求3所述的方法，其特征在于，翘曲度大于等于50μm的2英寸芯片切割道深度d=20+h/5，d为切割道深度，h为翘曲度，单位为μm。

5.权利要求4所述的方法，其特征在于，切割道深度d不大于40μm。

6.权利要求3所述的方法，其特征在于，根据管芯面积实际需要的切割道数≥切割道数≥2条。

7.权利要求6所述的方法，其特征在于，切割道数＜根据管芯面积实际需要的切割道数，各条切割道均衡排布于芯片表面。

8.权利要求6所述的方法，其特征在于，切割道＝根据管芯面积实际需要的切割道数。

9.经权利要求1-8所述的方法处理后的芯片，经研磨，在下蜡过程中先将芯片浸泡于40-50℃的去蜡液中,后再将芯片移至70-90℃的去蜡液中做去蜡清洗工艺。

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