CN103066018A

CN103066018A - 一种半导体单元的分离方法

Info

Publication number: CN103066018A
Application number: CN2013100021639A
Authority: CN
Inventors: 单立伟
Original assignee: Hefei Irico Epilight Technology Co Ltd
Current assignee: Hefei Irico Epilight Technology Co Ltd
Priority date: 2013-01-05
Filing date: 2013-01-05
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明提供一种半导体单元的分离方法，先于半导体衬底表面制作包括多个半导体单元的半导体原件；然后将所述半导体原件粘附于一贴膜；接着依据各该半导体单元对所述半导体衬底进行隐形切割，以形成由多个切割孔组成的切割阵列；然后通过声波、震动或其组合的方法在所述半导体衬底中形成多个与各该切割孔对应延伸且穿透部分所述半导体衬底的裂痕；最后依据各该半导体单元进行裂片，然后进行扩膜，获得相互分离的半导体单元。本发明通过声波、震动或其组合的方法使隐形切割的切割痕延长，降低裂片后晶粒的相连的几率，从而提高裂片良率；方法过程简单，降低了裂片的难度，有效缩短生产的时间，可以延长激光和劈裂刀的寿命，并且有效地提高产能。

Description

一种半导体单元的分离方法

技术领域

本发明属于半导体领域，特别是涉及一种半导体单元的分离方法。

背景技术

半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。

近年来，制造高集成、高性能的半导体产品的半导体工业相继发展半导体薄片加工技术。为了提高生产效率，各处的半导体产品使用半导体薄片加工技术把几个到几千万个半导体仪器集成到一块称为“晶片”的高纯度衬底上。一块几英寸晶片上要制造的芯片数目达几千片，在封装前要把它们分割成单个电路单元。

隐形切割技术使现有的被广泛应用的一种半导体的切割方式，其一般步骤是从半导体衬底背面发送激光脉冲形成多个切割孔，然后通过裂片机进行劈裂获得分离的半导体单元。然而，这种切割方式具有以下缺点：1）在后续劈裂时会有晶粒没被分割的情况，使两个或多个晶粒在劈裂工艺后仍然连接在一起，造成良率的损失；2）现有技术为了提升劈裂的良率，往往将切割所用的激光功率加大，使激光切割道相对加深或加宽、或使劈裂刀切割加深，导致激光切割器的寿命、劈裂刀的寿命及单位时间产降低，甚至造成半导体元件特性的损伤；对于发光二极管来说，切痕越大，吸收光能越多，造成了发光二极管亮度的降低，并且，激光功率过大会影响发光二极管的电性能，造成发光二极管有漏电倾向；3）由于切割道过深，可能造成后续背镀等过程衬底断裂，降低良率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体单元的分离方法，用于解决现有技术中裂片时由于切割道过浅容易导致晶粒仍然连接在一起、切割道过深容易导致激光和劈裂刀寿命降低、对元件造成损伤、或进行后续工艺时衬底容易开裂等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体单元的分离方法，至少包括以下步骤：

1）提供一半导体衬底，于所述半导体衬底的上表面制作包括多个半导体单元的半导体原件；

2）将所述半导体原件粘附于一贴膜；

3）依据各该半导体单元对所述半导体衬底进行隐形切割，以在所述半导体衬底内形成由多个切割孔组成的切割阵列；

4）通过声波、震动或其组合的方法在所述半导体衬底中形成多个与各该切割孔对应延伸且穿透部分所述半导体衬底的裂痕；

5）依据各该半导体单元进行裂片，然后进行扩膜，获得相互分离的半导体单元。

作为本发明的半导体单元的分离方法的一种优选方案，所述半导体衬底为蓝宝石衬底、GaAs衬底、GaP衬底、GaAsP衬底、SiC衬底、Si衬底及SOI衬底的一种。

作为本发明的半导体单元的分离方法的一种优选方案，所述半导体单元为发光二极管、激光二极管、MOS器件及双极型器件的一种或其任意组合。

作为本发明的半导体单元的分离方法的一种优选方案，所述贴膜为包括红膜、绿膜、蓝膜、白膜或黄膜的PE泡棉胶带。

作为本发明的半导体单元的分离方法的一种优选方案，步骤3）还包括于所述半导体衬底背面制作背镀层的步骤。

作为本发明的半导体单元的分离方法的一种优选方案，步骤5）中，采用劈裂刀劈裂的方法进行裂片。

如上所述，本发明提供一种半导体单元的分离方法，先于半导体衬底的上表面制作包括多个半导体单元的半导体原件；然后将所述半导体原件粘附于一贴膜；接着依据各该半导体单元对所述半导体衬底进行隐形切割，以在所述半导体衬底内形成由多个切割孔组成的切割阵列；然后通过声波、震动或其组合的方法在所述半导体衬底中形成多个与各该切割孔对应延伸且穿透部分所述半导体衬底的裂痕；最后依据各该半导体单元进行裂片，然后进行扩膜，获得相互分离的半导体单元。本发明通过声波、震动或其组合的方法使隐形切割的切割痕延长，降低裂片后晶粒的相连的几率，从而提高裂片良率；方法过程简单，降低了裂片的难度，有效缩短生产的时间，可以延长激光寿命，并且有效地提高产能；可以降低激光切割道的深度，降低产品的漏电，保证后续背镀等工艺不会造成衬底的开裂。

附图说明

图1~图2显示为本发明的半导体单元的分离方法步骤1）所呈现的结构示意图。

图3显示为本发明的半导体单元的分离方法步骤2）所呈现的结构示意图。

图4~图5显示为本发明的半导体单元的分离方法步骤3）所呈现的结构示意图。

图6显示为本发明的半导体单元的分离方法步骤4）所呈现的结构示意图。

图7~图10显示为本发明的半导体单元的分离方法步骤5）所呈现的结构示意图。

元件标号说明

101 半导体衬底

102 N-GaN层

103 量子阱层

104 P-GaN层

105 透明导电层

106 N电极

107 P电极

108 贴膜

109 切割孔

110 裂痕

111 背镀层

112 劈裂刀

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1~图10。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1~图10所示，本实施例提供一种半导体单元的分离方法，至少包括以下步骤：

如图1~图2所示，首先进行步骤1），提供一半导体衬底101，于所述半导体衬底101的上表面制作包括多个半导体单元的半导体原件。

如图1所示，所述半导体衬底101为蓝宝石衬底、GaAs衬底、GaP衬底、GaAsP衬底、SiC衬底、Si衬底及SOI衬底的一种。在本实施例中，所述半导体衬底101为蓝宝石衬底。当然，在其它的实施例中，并不限定为此处所列举的类型，也可以是其它可预期的半导体衬底101类型。

如图2所示，于所述半导体衬底101的上表面制作包括多个半导体单元的半导体原件，所述半导体单元为发光二极管、激光二极管、MOS器件及双极型器件的一种或其任意组合。当然，在其它的实施例中，所述半导体单元并不完全限定于此处列举的半导体单元，也可以是如IGBT、CMOS图像传感器等器件。

在本实施例中，所述半导体单元为发光二极管。具体地，所述发光二极管的制备步骤为：

步骤一，提供一蓝宝石衬底，于所述蓝宝石衬底表面依次形成N-GaN层102、量子阱层103、P-GaN层104及透明导电层105；

步骤二，定义出多个发光外延单元，并于刻蚀各该发光外延单元至所述N-GaN层102形成N电极制备区域；

步骤三，于所述透明导电层105上制备P电极107，并于所述N电极制备区域上制备N电极106。

当然，在其它的实施例中，所述半导体单元也可以是其他预期的器件。

如图3所示，然后进行步骤2），将所述半导体原件粘附于一贴膜108上。

所述贴膜108具有粘附性能好，破裂强度高等特点，可以保证所述半导体原件中的各该半导体单元全部稳定地粘附于其上，且不容易脱落。在本实施例中，所述贴膜108为包括红膜、绿膜、蓝膜、白膜或黄膜的PE泡棉胶带。当然，在其它的实施例中，所述贴膜108也可以是黑膜或适合用于半导体粘附的其它类型的贴膜。

如图4~图5所示，接着进行步骤3），依据各该半导体单元从背面对所述半导体衬底101进行隐形切割，以在所述半导体衬底101内形成由多个切割孔109组成的切割阵列。

具体地，依据各该半导体单元从背面对所述半导体衬底101发射激光脉冲，将激光聚光于所述半导体衬底101内部，以在所述半导体衬底101内形成由多个切割孔109组成的切割阵列，所述切割孔109为与各该半导体单元相对应的变质层结构。所述变质层为半导体衬底101内部的结构变化、结构松弛或空腔。

对于一般大功率的发光二极管，本步骤还包括在所述半导体衬底101背面制作背镀层111的步骤，所述背镀层111一般为金属层或/及介电层，作为发光器件的反射层，以提器件的发光效率。一般来说，所述金属层可以为Cu、Ag、Pt、Al、Au、Ti或其复合的金属层，所述介电层可以为SiO₂、Ti₃O₅等或其复合层，但不限定于此处所列举的几种，在实际的制作过程中，可根据需求选择一切符合要求的金属层及介电层。

在本实施例中，可以采用功率较低的激光形成比现有的切割孔的长度短的切割孔，可以增加激光的寿命，而且，可以减少后续背镀等过程造成半导体衬底开裂的几率，有效提高良率。

如图6所示，接着进行步骤4），通过声波、震动或其组合的方法在所述半导体衬底101中形成多个与各该切割孔109对应延伸且穿透部分所述半导体衬底101的裂痕110。

由于各该切割孔109为半导体内部的结构变化、结构松弛或空腔等缺陷，在声波或震动的作用下，会使该缺陷优先延所述切割孔109所指向的两端延伸，即垂直所述半导体衬底101上表面的方向延伸，通过控制震动或声波的能量及时间，最终形成穿透部分所述半导体衬底101的裂痕110。所述切痕的长度为所述半导体衬底厚度的0.3~0.9倍，在本实施例中，所述切痕的长度为所述半导体衬底厚度的0.5~0.8倍，在一具体实施例中，所述切痕的长度为所述半导体衬底厚度的0.7倍。需要说明的是，所述声波或震动的频率与所述裂痕110的延伸效果具有很大的相关性，适当的频率可以有效的提高裂痕110的延伸速度和裂痕110的质量。

本步骤可以降低后续裂片的难度，避免裂片后晶粒相连，增加劈裂刀的寿命。

如图7~图10所示，最后进行步骤5），依据各该半导体单元进行裂片，然后对所述贴膜108进行扩膜，以使各该半导体单元分离。

在本实施例中，采用劈裂刀劈裂的方法进行裂片，具体地，将劈裂刀112对准各该裂痕110进行压迫，使所述半导体衬底101于各该裂痕110处断裂。然后采用扩膜机对所述贴膜108进行扩膜处理，由于所述半导体衬底101于裂痕110处断裂，故进行扩膜便可将各该半导体单元进行分离。最后在各该半导体单元分离后，去除所述贴膜108，便可获得相互独立的半导体单元。

综上所述，本发明提供一种半导体单元的分离方法，先于半导体衬底的上表面制作包括多个半导体单元的半导体原件；然后将所述半导体原件粘附于一贴膜；接着依据各该半导体单元对所述半导体衬底进行隐形切割，以在所述半导体衬底内形成由多个切割孔组成的切割阵列；然后通过声波、震动或其组合的方法在所述半导体衬底中形成多个与各该切割孔对应延伸且穿透部分所述半导体衬底的裂痕；最后依据各该半导体单元进行裂片，然后进行扩膜，获得相互分离的半导体单元。本发明通过声波、震动或其组合的方法使隐形切割的切割痕延长，降低裂片后晶粒的相连的几率，从而提高裂片良率；方法过程简单，降低了裂片的难度，有效缩短生产的时间，可以延长激光和劈裂刀的寿命，并且有效地提高产能；可以降低激光切割道的深度，保证后续背镀等工艺不会造成衬底的开裂。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种半导体单元的分离方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

2）将所述半导体原件粘附于一贴膜；

2.根据权利要求1所述的半导体单元的分离方法，其特征在于：所述半导体衬底为蓝宝石衬底、GaAs衬底、GaP衬底、GaAsP衬底、SiC衬底、Si衬底及SOI衬底的一种。

3.根据权利要求1所述的半导体单元的分离方法，其特征在于：所述半导体单元为发光二极管、激光二极管、MOS器件及双极型器件的一种或其任意组合。

4.根据权利要求1所述的半导体单元的分离方法，其特征在于：所述贴膜为包括红膜、绿膜、蓝膜、白膜或黄膜的PE泡棉胶带。

5.根据权利要求1所述的半导体单元的分离方法，其特征在于：步骤3）还包括于所述半导体衬底背面制作背镀层的步骤。

6.根据权利要求1所述的半导体单元的分离方法，其特征在于：步骤5）中，采用劈裂刀劈裂的方法进行裂片。