CN1529347A - 蓝宝石基氮化物芯片的划片方法 - Google Patents

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军 徐
徐军
蒋成勇
周圣明
杨卫桥
周国清
王银珍
彭观良
邹军
刘士良
张俊计
邓佩珍
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Abstract

一种蓝宝石基氮化物芯片的划片方法，包括下列步骤：根据划片的要求采用铅板制造出中间有若干狭缝的辐照挡板；将已生长GaN的蓝宝石晶体背面与辐照挡板贴紧，采用Co60进行Gamma射线辐照，辐照剂量约为107Rad，然后将挡板旋转90°，进行同等剂量的辐照，使蓝宝石衬底上形成网状辐照线；采用248nm；KrF准分子激光对辐照后的GaN/蓝宝石LED芯片沿着辐照线进行划片；采用裂片机对已划片的GaN/蓝宝石LED芯片进行裂片，然后进行芯片探针测试及芯片分类。本发明的优点是：划片边缘光滑，不影响GaN的光电性能。

Description

蓝宝石基氮化物芯片的划片方法
技术领域：
本发明涉及一种蓝宝石基氮化物芯片的划片方法。
背景技术：
由于超高亮度GaN/蓝宝石激光二极管(LED)的在室内外的彩色显示、交通信号指示、LED背景光源以及白色照明光源等广泛应用，其生产规模迅速扩大。在生产过程中，GaN/蓝宝石LED芯片切割问题成为阻碍其生产成本进一步降低的重要因素之一。由于GaN/蓝宝石比一般的GaAs、GaP等化合物半导体材料坚硬得多，采用砂轮刀具切割时，刀具的磨损量极大，切入量也很小。一般采用金刚石刀具对GaN/蓝宝石LED芯片进行切割，切割一般分为划片和裂片两步：首先用装有金刚石刀具的设备按照芯片图形尺寸进行划片，然后再用另一台设备精确对准划片刀痕，经过一个能够产生剪切应力的专用装置，在刀痕处将芯片裂开。在划片与裂片之前还必须对GaN/蓝宝石电极片的蓝宝石衬底进行研磨减薄和抛光，减薄的最终厚度一般为80-100μm。当从蓝宝石背面对准划片时，抛光质量对划片刀具的磨损和使用寿命有很大影响(参见1国际光电显示技术，2003年，第1期，64页)。GaN/蓝宝石LED切割的发展方向是激光切割，采用激光划片可以提高划痕的质量和成品率，有利于提高成品率和扩大规模生产。目前切割深度为20μm，宽度为10-15μm，据报道目前所采用的激光器有准分子激光器和三倍频的Nd:YVO4固体激光器355nm激光(美国专利，专利号USA6580054)
但采用激光划片技术也存在问题：(1)由于蓝宝石为透明介质，其对激光的吸收很小，不利于提高激光划片的效率；(2)采用激光切割产生的热效应有可能对GaN/蓝宝石LED芯片光电性能产生影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述激光划片现有技术的缺点，提供一种蓝宝石基氮化物芯片的划片方法，以提高激光划片的效率。
本发明的技术解决方案如下：
一种蓝宝石基氮化物芯片的划片方法，其特点是先对芯片的蓝宝石衬底的划片线采用γ射线辐照产生区域性色心，再进行激光划片。
本发明蓝宝石基氮化物芯片的划片方法，它包括下列步骤：
①采用铅板制成辐照挡板，其狭缝宽度和狭缝之间的间距与待划片芯片图形尺寸一致；
②将已生长GaN的蓝宝石衬底的背面与辐照挡板贴紧，在辐照室内采用Co60进行γ射线辐照，辐照剂量为107-109Rad，辐照后将辐照挡板旋转90°后，再紧贴蓝宝石衬底的背面，进行同等剂量的辐照，使蓝宝石衬底形成网状辐照线；
③采用248nm的KrF准分子激光对辐照后的GaN/蓝宝石LED芯片沿着辐照线进行激光划片；
④采用裂片机进行裂片，然后进行芯片探针测试及芯片分类。
所述的辐照挡板也可以由其它重金属来制备。
所述的辐照源也可选用中子源或高强度紫外光源来替代。
所述的划片激光也可采用倍频的固体激光器来替代。
本发明与其它激光划片相比，有如下优点：
(1)由于蓝宝石晶体为无色透明介质，在248nm处有较高的透过率，不利于对激光划片的进行，通过辐照使蓝宝石衬底划片处产生较高浓度的F类色心，增大对激光的吸收，提高了激光划片效率；
(2)由于辐照挡板的作用，辐照区(即划片线)与非辐照区因色心浓度不同，从而对激光产生不同的吸收，利于激光划片时产生光滑的划片边缘；
(3)通过辐照挡板可以避免辐照射线透过衬底，可保证GaN的光电性能；
(4)辐照时可以多个样品同时进行辐照，可以提高生产效率。
附图说明
图1是本发明实施例辐照挡板的示意图。
图2是本发明实施例辐照装置的示意图。
具体实施方式
先请参阅图1和图2，图1和图2分别为本发明实施例辐照挡板的示意图和辐照装置的示意图。
本发明实施例蓝宝石基氮化物芯片的划片方法，其特点是包括下列步骤：
<1>根据所要刻划的芯片的尺寸，采用铅板制成300×300×3mm辐照挡板3，挡板尺寸与芯片尺寸相同，挡板中的狭缝31宽度约为0.2mm，狭缝间距32为35nm，挡板厚度约为3-10mm，参见图1；
<2>将已生长GaN的蓝宝石衬底2的背面与辐照挡板3紧贴，采用Co60辐照源4在辐照室5内进行Gamma射线辐照，辐照剂量为108Rad；
<3>第一次辐照后，将辐照挡板3同轴旋转90°，进行同等剂量的辐照，使蓝宝石2形成网状辐照线；
<4>采用248nm的KrF准分子激光对辐照后的GaN/蓝宝石3LED芯片沿着辐照线进行划片；
<5>采用裂片机对已划片的GaN/蓝宝石LED芯片进行裂片，然后进行芯片探针测试及芯片分类。
试验证明辐照过程可采用其它辐照源，如高强度紫外线或中子源，但对于紫外线辐照，应增大辐照剂量。而中子辐照则要增大辐照挡板的厚度。此外，划片所用的激光器也可采用倍频后波长达到200nm-300nm的固体激光器。都可以达到同样的效果。本发明的优点是：显著地提高了划片的效率，而且划片边缘光滑，保持有GaN的光电性能。

Claims (5)

1、一种蓝宝石基氮化物芯片的划片方法，其特征在于先对芯片的蓝宝石衬底的划片线采用γ射线辐照产生区域性色心，再进行激光划片。
2、根据权利要求1蓝宝石基氮化物芯片的划片方法，其特征在于它包括下列具体步骤：
①采用铅板制成辐照挡板(3)，其狭缝宽度(31)和狭缝之间的间距(32)与待划片芯片图形尺寸一致；
②将已生长GaN(1)的蓝宝石衬底(2)的背面与辐照挡板(3)贴紧，在辐照室(5)内采用辐照源(4)Co60进行γ射线辐照，辐照剂量为107-109Rad，辐照后将辐照挡板旋转90°后，再紧贴蓝宝石衬底(2)的背面，进行同等剂量的辐照，使蓝宝石衬底(2)形成网状辐照线；
③采用248nm的KrF准分子激光对辐照后的GaN/蓝宝石LED芯片沿着辐照线进行激光划片；
④采用裂片机进行裂片，然后进行芯片探针测试及芯片分类。
3、根据权利要求1的蓝宝石基氮化物芯片的划片方法，其特征在于所述的辐照挡板(3)也可以由其它重金属来制备。
4、根据权利要求1的蓝宝石基氮化物芯片的划片方法，其特征在于所述的辐照源(4)也可选用中子源或高强度紫外光源来替代。
5、根据权利要求1的蓝宝石基氮化物芯片的划片方法，其特征在于所述的划片激光也可采用波长在200nm-300nm的倍频激光。
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