CN106392785A - 一种用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法。该磨刀方法选取的硅片的生产晶向与待切割的LED芯片的生长晶向一致，利用金属的记忆性及延展性，增强刀刃磨削时与切割物的匹配度，提高磨削质量；另外，本发明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，选取的硅片在磨刀作业前进行烘烤操作，释放了硅片自身的应力，避免磨刀过程中的崩裂，提高对刀刃的磨削效果；另一方面提高了蓝膜的延展性，使膜彻底舒张开，减小蓝膜带来的形变应力影响。

Description

一种用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法

技术领域

本发明涉及一种用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，属于LED芯片加工的技术领域。

背景技术

由于LED芯片发光效率高，颜色范围广，使用寿命长而受到半导体照明界的广泛重视，已被广泛应用于大屏显示、景观照明、交通信号灯、汽车状态显示等各个领域。随着集成电路技术的进步和发展，产品更趋向于小型化、多功能化，集成度要求越来越高，芯片尺寸减小、切割槽宽度减小，芯片的厚度越来越薄，制程中应用到的新材料越来越多，这些日新月异的变化都对芯片的切割工艺提出了更高的要求。

在LED芯片制备工艺中，需要将经过光刻、镀膜、减薄等工艺制程后的整个芯片分割成所需求尺寸的单一晶粒，是半导体发光二极管芯片制备工艺中不可或缺的一道工序。现行的LED芯片切割作业中，通常有激光切割和锯片切割两种切割作业方式。

激光切割是随着激光技术的发展而出现的一种新型的切割技术，主要有激光表面切割和隐形切割两种。激光切割是通过一定能量密度和波长的激光束聚焦在芯片表面或内部，通过激光在芯片表面或内部灼烧出划痕，然后再用裂片机沿划痕裂开。激光切割具有产能高、成品率高、自动化操作、成本低等优势。但激光切割本身也存在一些问题，激光划片时，激光照射会破坏芯片的有源区，需要在芯片四周设置较宽的划线槽，由于划线槽里存在较厚的金属层，激光作用后，会产生大量的碎屑，划线槽边缘会出现喷涂、烧蚀现象，也限制了产能的提升，同时裂片机裂片时也会因金属材料的延展性出现难裂、双胞等现象，再加上激光直接作用在GaAs材料上，很容易产生一些有毒、污染性的粉尘。因此在GaAs基LED芯片的切割作业中，激光切割应用的并不广泛。

对于GaAs基LED芯片，传统的锯片切割仍然是应用最广泛的切割方式。

锯片切割是用高速旋转(3-4r/min)的金刚刀按工艺需求设定好的程序将芯片完全锯开成单一的晶粒。金刚刀在高速旋转切割时，其表面突起的锋利的高硬度金刚砂颗粒对切割部进行铲挖。由于这些机械力是直接作用在晶圆表面并在晶体内部产生应力损伤，再考虑到GaAs材料比较脆，而且芯片正背面会蒸镀比较厚的金属材料，使得芯片本身的应力加大，如果金刚刀在切割作业过程中的刀刃状况处于不良状态的话，就会使得芯片被切割加工时容易破碎，芯片周围边缘容易产生崩边、崩角、裂纹等，影响芯片外观质量，降低良率，这也是锯片切割存在一个不可避免的问题。对于切割质量要求的越来越高，也对切割用的主要工具金刚刀在切割过程中的状况提出了更加严格的需求。

目前，业界内锯片机在磨削金刚刀时主要采用配套的磨刀板，磨刀板材质与金刚刀相同，价格比较贵，可使用的磨刀次数也较少，磨刀成本较高且磨刀质量也没有达到比较理想的效果。同时现暂无关于用于切割GaAs基LED芯片的刀片磨刀方法的相关专利、文献报告。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法。

术语说明：

蓝膜：蓝膜全称为太阳能选择性吸收真空镀膜，是利用pvd(物理气相沉积)技术，采用真空磁控溅射方法镀在金属基材上，蓝膜主要吸收5-25um范围内可见光及红外线，是平板太阳能集热器的核心部件。

Frame：崩环，在硅片切割加工时，用于固定加工物的框架，是本领域技术人员所熟知的加工工具。

发明概述：

针对现行磨刀方法中成本高且因金刚刀刀刃未磨好、刀况差造成的芯片崩边问题，本发明提供一种操作简单方便，成本低廉(不使用价格昂贵的专用磨刀板)，且磨刀质量高的切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法。

本发明的技术方案为：

一种用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，包括如下步骤：

(1)选取硬刀片，作为切割GaAs基LED芯片的刀片；LED芯片切割中，硬刀片是指带金属轮毂(法兰)载体的刀片，通体是一个由刀刃构成的圆环结构；软刀没有金属轮毂(法兰)载体。半导体行业中，芯片类主要用硬刀片切割，比如，硅片，GaAs、GaP基衬底芯片等。GaAs材质硬脆，因此要选取刀刃材质偏硬的硬刀片，并且要具有良好的排屑、冷却性能，刀片无飞边、毛刺残留，高韧性、高精度。

(2)选取生长晶向与待切割的LED芯片的生长晶向一致的硅片,作为磨刀的基板；

(3)将步骤(2)中选取的硅片贴在蓝膜上，并固定在Frame上；将硅片固定在Frame上，便于将硅片吸附在锯片机切割盘上。

(4)根据刀片的参数，设定合适的进刀速度；刀片的参数包括刀刃厚度和刀刃伸出量；

(5)设定锯片切割高度；锯片切割高度＝硅片厚度+蓝膜厚度+刀刃切入硅片的深度；

(6)根据锯片切割的刀痕状况，设定磨刀行程中的磨刀速度和切割条数；切割条数是指刀片在硅片上切痕的数量，是本领域技术人员所统称的概念，也是锯片自身的一个参数。

刀痕状况与切割刀速、切割条数的对应关系为：

刀痕状况：硅片表面切痕及蓝膜上切痕痕迹，两侧边缘是否平滑，有无毛刺、崩裂、弯曲，且硅片边缘与蓝膜接触处刀痕是否呈横放的金字塔形。

优选的，所述步骤(1)中的硬刀片包括刀刃和法兰，刀刃由金刚石磨料颗粒通过粘合剂粘合到法兰上，金刚石磨料颗粒通过电镀工艺与法兰一体化粘合成型。其中，一体化粘合成型，是一种常见的刀片生产工艺。刀刃呈锯齿状，法兰是承载刀刃的载体。结合剂在刀片制成工艺中起粘附的作用，有超软结合剂、软结合剂、硬结合剂等类型；是本领域技术人员熟知的概念。

优选的，所述步骤(1)中的硬刀片为标准集中度。集中度是指单位面积内金刚石颗粒的数量。刀片分为高集中度(110)、标准集中度(90)、低集中度(70)。各生产厂家标注方式不同，刀片参数中会出现不同的标识。

金刚石粒度，是指构成刀刃的金刚石颗粒大小，各刀片厂家都有各自相对应的粒度对应表，本专利用的刀片金刚石粒度为4800#。

优选的，所述步骤(2)中待切割的LED芯片的直径为(50-100)±0.2mm，待切割的LED芯片的厚度为400±10mm。

优选的，所述步骤(3)中蓝膜的宽度为220cm，厚度为0.050-0.070mm。

优选的，步骤(4)中，刀片的参数与进刀速度的对应关系如下：

刀片刀刃厚度与刀刃伸出量一般情况下是相对应的关系，刀刃厚度小的对应较长的刀刃伸出量；出现类似刀刃厚度为0.020，刀刃伸出量为0.560情况时，根据表格中对应的进刀速度，确定进刀速度为3-5mm/s，根据切痕状况对应去尝试不同的进刀速度确定。

优选的，所述步骤(5)设定的锯片切割高度为0.340-0.380mm。

优选的，步骤(3)之后，步骤(4)之前，还包括对硅片进行烘烤的步骤，将硅片贴附在蓝膜上后，放置于平板加热器上进行烘烤，烘烤时间为90-120s，烘烤温度为50-55℃。烘烤的目的一方面是释放硅片自身的应力，避免磨刀过程中的崩裂提高对刀刃的磨削效果，另一方面是提高蓝膜的延展性，使膜彻底舒张开，减小蓝膜带来的形变应力影响。

本发明的有益效果为：

(1)本发明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，选用价格低廉的硅片代替昂贵的磨刀板，直接降低生产成本；

(2)本发明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，选取的硅片的生产晶向与待切割的LED芯片的生长晶向一致，利用金属的记忆性及延展性，增强刀刃磨削时与切割物的匹配度，提高磨削质量；

(3)本发明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，选取的硅片在磨刀作业前进行烘烤操作，释放了硅片自身的应力，避免磨刀过程中的崩裂，提高对刀刃的磨削效果；另一方面提高了蓝膜的延展性，使膜彻底舒张开，减小蓝膜带来的形变应力影响；与切割物一致的生产晶向及进行硅片烘烤是本发明的关键；

(4)本发明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，选取选用硅片磨刀，可以直接用于切割LED芯片，取消现有磨刀方式后续的测高程序及试切割程序，提高作业效率；

(5)本发明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，极大的提高了刀片刀刃的磨削效果，磨刀后的刀片可以直接按照正常切割工艺进行生产作业，不需要先试切芯片，观察磨刀效果，提高了芯片切割的质量，有效减少了崩边、裂管芯现象的发生。

附图说明

图1为本发明所述刀片刀的结构示意图；

其中，1、法兰；2、刀刃；3、粘合剂。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，包括如下步骤：

(1)选取硬刀片，作为切割GaAs基LED芯片的刀片；LED芯片切割中，硬刀片是指带金属轮毂(法兰)载体的刀片，通体是一个由刀刃构成的圆环结构；

(2)选取生长晶向与待切割的LED芯片的生长晶向一致的硅片,作为磨刀的基板；待切割的LED芯片的生长晶向为(类似＜100＞±0.5°)；

(3)选取日东系列SPV-224 220mm*100m的蓝膜，将步骤(2)中选取的硅片贴在蓝膜上，并固定在Frame上；将硅片固定在Frame上，便于将硅片吸附在锯片机切割盘上。

(4)根据刀片的参数，设定合适的进刀速度；刀片的参数包括刀刃厚度和刀刃伸出量；

(5)设定锯片切割高度；锯片切割高度＝硅片厚度+蓝膜厚度+刀刃切入硅片的深度；

(6)根据锯片切割的刀痕状况，设定磨刀行程中的磨刀速度和切割条数；

当刀痕状况为“毛刺”状态时，切割条数为30条，切割刀速为7mm/s；当刀痕状况为“毛刺”状态时，切割条数为50条，切割刀速为11mm/s；当刀痕状况为“毛刺”状态时，切割条数为60条，切割刀速为4mm/s。

实施例2

根据实施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，所述步骤(1)中的刀片包括刀刃2和法兰1(如图1所示)，刀刃由金刚石磨料颗粒通过粘合剂3粘合到法兰上，金刚石磨料颗粒通过电镀工艺与法兰一体化粘合成型。

所述步骤(1)中的硬刀片为标准集中度。

所述步骤(1)中硬刀片的金刚石粒度为4800#。

实施例3

根据实施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，所述步骤(2)中待切割的LED芯片的直径为70mm，待切割的LED芯片的厚度为400mm。

实施例4

根据实施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，所述步骤(3)中蓝膜的宽度为220cm，厚度为0.060mm。

实施例5

根据实施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，步骤(4)中，刀刃厚度为0.020mm，刀刃伸出量为0.590mm，进刀速度为5mm/s。

实施例6

根据实施例5所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，步骤(4)中，刀刃厚度为0.020mm，刀刃伸出量为0.560mm，进刀速度为3-5mm/s，根据切痕状况调整不同的进刀速度。

实施例7

根据实施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，所述步骤(5)设定的锯片切割高度为0.370mm。

实施例8

根据实施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，步骤(3)之后，步骤(4)之前，还包括对硅片进行烘烤的步骤，将硅片贴附在蓝膜上后，放置于平板加热器上进行烘烤，烘烤时间为100s，烘烤温度为52℃。

Claims (7)

1.一种用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选取硬刀片，作为切割GaAs基LED芯片的刀片；

(2)选取生长晶向与待切割的LED芯片的生长晶向一致的硅片,作为磨刀的基板；

(3)将步骤(2)中选取的硅片贴在蓝膜上，并固定在Frame上；

(4)根据刀片的参数，设定合适的进刀速度；刀片的参数包括刀刃厚度和刀刃伸出量；

(5)设定锯片切割高度；锯片切割高度＝硅片厚度+蓝膜厚度+刀刃切入硅片的深度；

(6)根据锯片切割的刀痕状况，设定磨刀行程中的磨刀速度和切割条数；

刀痕状况与切割刀速、切割条数的对应关系为：

2.根据权利要求1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，其特征在于，所述步骤(1)中的硬刀片包括刀刃和法兰，刀刃由金刚石磨料颗粒通过粘合剂粘合到法兰上，金刚石磨料颗粒通过电镀工艺与法兰一体化粘合成型。

3.根据权利要求1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，其特征在于，所述步骤(2)中待切割的LED芯片的直径为(50-100)±0.2mm，待切割的LED芯片的厚度为400±10mm。

4.根据权利要求1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，其特征在于，所述步骤(3)中蓝膜的宽度为220cm，厚度为0.050-0.070mm。

5.根据权利要求1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，其特征在于，步骤(4)中，刀片的参数与进刀速度的对应关系如下：

6.根据权利要求1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，其特征在于，所述步骤(5)设定的锯片切割高度为0.340-0.380mm。

7.根据权利要求1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，其特征在于，步骤(3)之后，步骤(4)之前，还包括对硅片进行烘烤的步骤，将硅片贴附在蓝膜上后，放置于平板加热器上进行烘烤，烘烤时间为90-120s，烘烤温度为50-55℃。