KR19980053160A - 발광 다이오드의 칩 분리 방법 - Google Patents

Abstract

발광 다이오드의 칩 분리 방법에 관한 것으로, 기판을 고정시킨 후, 다이싱톱을 이용하여 기판의 일정영역을 기판 표면으로부터 약 24~26㎛ 깊이씩 나누어 다단계로 절단함으로써, 기판 두께에 제한을 받지 않으므로 테스트 및 패키지 목적의 양산 설비에 바로 적용이 가능하고, 기판 절단시 발생하는 크랙 현상이 최소화 되어 칩수율이 증가된다.

Description

발광 다이오드의 칩 분리 방법

본 발명은 발광 다이오드 제조방법에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드의 칩 분리 방법에 관한 것이다.

일반적으로, GaN 청색 발광 다이오드는 기존의 DVD 등에 채용되는 파장 650nm대의 적색 레이저 다이오드 보다 더 짧은 450nm대의 청색 레이저 다이오드를 구현하기 위한 필수 선행 소자로 또는 그 자체만으로도 총천연색 전광판 구현을 위한 필수 소자로 인식되어 각광받고 있다.

그러나, 그 구현에 있어서 기존의 반도체 기술과는 차이가 있어 많은 어려움이 산재해 있으며 그 중에서도 특히 칩 분리 방법은 새로운 방법이 요구되고 있다.

실리콘을 기본 소재로 하는 반도체 기술에서의 칩 분리는 초기에는 스크라이빙(scribing)후 벽개면을 따라 브레이킹(breaking)을 하는 2 단계의 클리빙(cleaving) 방법을 사용하다가 최근에는 대부분 회전하는 톱을 이용하는 1 단계 다이싱(dicing) 방법을 사용하고 있다.

한편, 갈륨비소와 같이 화합물 반도체를 기본으로 하는 기술에 있어서는 초기의 실리콘 반도체에서와 같이 클리빙 방법을 사용한다.

클리빙 방법은 2 단계로 칩을 분리해야 하는 단점이 있으나, 물질의 손실이 거의 없고 단면이 거울과 같이 반듯하게 나온다는 장점이 있다.

그리고, 톱을 이용하는 다이싱 방법은 1 단계로 칩을 분리할 수 있는 장점이 있으나, 물질의 손실이 심하고 단면도 거칠다는 단점이 있다.

그러므로, GaN 청색 발광 다이오드를 제작하는 경우에는 실리콘이나 갈륨비소의 경우와는 달리 벽개면이 직각을 이루지 않는 헥사(Hexa) 구조의 사파이어 기판이 널리 쓰이고 있어 기존의 클리빙 방법이나 다이싱 방법으로는 칩 분리에 어려움이 많아왔다.

즉, 클리빙 방법으로는 벽개면이 직각을 이루지 않고 비교적 가공이 쉽질 않기 때문에 스크라이빙 및 브레이킹이 제대로 이루어지지 않고, 다이싱 방법으로는 톱날의 손상이 심하여 두꺼운 톱날을 사용하는 관계로 물질의 손실이 심하고 벽개면이 직각이 아닌 관계로 크랙(crack)이 생성되어 칩이 깨지는 등의 어려움이 있었다.

그러므로, 이러한 문제점 때문에 다이싱과 스크라이빙을 병행하여 칩을 분리하는 방법이 개발되었다.

도 1은 종래 기술에 다른 발광 다이오드의 칩 분리를 보여주는 도면으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 칩을 분리하기 전에 기판(1)상에 형성된 화합물 반도체층(2) 및 기판(1)의 일부분을 다이싱으로 홈(3)을 내어 요철형태로 만든 후에, 스크라이빙을 반복적으로 적용하여 칩을 분리한다.

종래 기술에 따른 발광 다이오드의 칩 분리 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 칩 분리 후, 단면이 깨끗하지 않고 두께의 제한이 따르므로 필요시 두께를 얇게 하는 래핑(lapping) 등의 공정이 선행되어야만 한다.

둘째, 여러 공정을 진행해야 하므로 공정이 복합하다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공정을 단순화하고 칩 분리시 발생하는 크랙을 최소화하여 칩수율을 증가시키는 발광 다이오드의 칩 분리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 칩 분리를 보여주는 도면

도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 칩 분리를 보여주는 도면

도 3은 실험 횟수에 따른 칩의 수율을 보여주는 그래프

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11 : 사파이어 기판12 : 화합물 반도체층

13 : 다이싱 톱

본 발명에 따른 발광 다이오드의 칩 분리 방법은 기판을 고정시킨 후, 다이싱 톱을 이용하여 기판의 일정영역을 기판 표면으로부터 약 24~26㎛ 깊이씩 나누어 다단계로 절단함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은 다이싱 톱을 X, Y, Z 축 방향의 제어 및 각도 조절이 가능한 것을 사용하는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 칩 분리 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 마일러 테입(mylar tape)이 부착된 캐리어(carrier)에 다이싱(dicing)할 기판을 장착한다.

상기와 같이, 기판을 장착하는 이유는 기판의 손상을 막아주고 공정간의 연계가 용이하기 때문이다.

이어, 기판상에 커버 씨트(cover sheet)를 씌운다.

커버 시트를 씌우는 이유는 다이싱시에 진동에 의한 칩핑(chipping)을 막아주어 단면을 매끄럽게 보존하여 주기 때문이다.

이와 같이, 준비를 한 후에 다이싱 톱을 사용하여 기판의 절단을 행한다.

이때, 다이싱 톱은 X, Y, Z 축 방향의 제어 및 각도 조절이 가능한 것을 사용한다. 그리고, 기판의 절단은 풀 컷(full cut) 및 하프 컷(half cut)이 아닌 다단계로 절단을 행한다.

도 2은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 칩 분리를 보여주는 도면으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 다이싱 톱(13)으로 사파이어 기판(11)상에 형성된 GaN 화합물 반도체층(12)의 표면으로부터 약 25㎛씩 절단하기 시작하여 완전히 분리될 때까지 절단을 행한다.

이때, 완전히 분리되지 않을 경우, 남는 부위가 불규치적으로 부숴지게 되므로 주의한다.

일단은 한 방향으로 절단 후, 커버 씨트를 벗기고 다시 커버 씨트를 씌운다.

그 이유는 기절단면에 수직으로 분할을 행할 때, 기판(11)의 위치를 고정시켜 주는 역할을 하므로 매우 중요하다.

이와 같이, 양 방향 분할이 완료되면 다시 커버 씨트를 벗기고 세척을 통해 불순물 등을 제거한다.

그리고, 이후 공정인 테스트나 패키지를 자동으로 수행할 수 있다.

다이싱 톱(13)의 높이 방향 설정은 기판 표면으로부터 시작하여 점진적으로 바닥까지 완전히 잘라내도록 하되, 기판 표면에서 너무 떨어지지 않게 하여 공정시간을 최소한으로 줄이고 바닥 깊이는 기판 바닥보다 더 깊게 하되, 너무 깊지 않도록 하여 공정시간 및 캐리어의 마일러 테잎까지 잘려나가 배열이 흐트러지거나 손실을 가져오지 않도록 하여야 한다.

다이싱 톱의 진행 속도는 가능한 빠르게 하여 소요 시간을 최대한 절약하고 다이싱 톱의 회전 속도는 진행 속도와 마찬가지로 가능한 빨리 하는 것이 가장 좋지만 일반적으로 회전 속도는 장치 및 기판에 따라 칩핑이 없는 조건을 실험적으로 찾아서 적용시킨다.

예를 들면, 두께 150~350㎛ 정도의 기판을 가로 700㎛, 세로 700㎛의 간격으로 자를 때, 다이싱 톱의 회전 속도는 20000~30000rpm으로 하고, 진행 속도는 150mil/sec로 한다.

도 3은 실험 횟수에 따른 칩의 수율을 보여주는 그래프로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 칩 분리 방법을 적용한 결과, 기판 절단시 발생하는 크랙이 최소화되어 기판의 손실이 거의 없이 칩을 분리할 수 있음을 보여준다.

이와 같은 이유는 단단한 물체를 한 번에 자를 경우, 내구력의 한계를 넘어서게 되어 부숴지지만 조금씩 점진적으로 자를 경우, 탄성에 의한 손상 및 회복을 반복하면서 원형이 보존될 수 있다.

본 발명에 따른 발광 다이오드의 칩 분리 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기판 두께에 제한을 받지 않으므로 테스트 및 패키지 목적의 양산 설비에 바로 적용이 가능하다.

둘째, 기판 절단시 발생하는 크랙 현상이 최소화되어 칩수율이 증가된다.

Claims (3)

1. 기판을 고정시키는 스텝;

   다이싱 톱을 이용하여 상기 기판의 일정영역을 일정깊이로 나누어 다단계로 절단하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 발광 다이오드의 칩 분리 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다이싱 톱은 X, Y, Z 축 방향의 제어 및 각도 조절이 가능한 것을 사용함을 특징으로 하는 발광 다이오드의 칩 분리 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 절단시 기판 표면으로부터 24~26㎛ 깊이씩 나누어 절단함을 특징으로 하는 발광 다이오드의 칩 분리 방법.