TW201401356A - 用以產生一ｗ形台面分隔道之方法與裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種用以製作一磊晶結構之方法，其包含：提供包括一或多個磊晶層之一晶圓。將該晶圓劃分成若干晶粒，其中該等晶粒之間的區稱為分隔道。每一分隔道具有形成於該分隔道之任一側上之一槽。該等槽穿透該磊晶層，但不穿透基板，使得該等槽之間之該磊晶層的一部分完整而產生一「W」形狀剖面。然後在該晶圓上形成一保護層。可使用一雷射將該晶圓單粒化成個別晶粒。該雷射劃分該等槽之間的每一分隔道。該等磊晶層之障壁保護該等個別晶粒免受由雷射分離所產生之碎片的影響。
Description
本發明係關於用於分離半導體晶粒之製程。
半導體器件通常形成為一圓形晶圓上之矩形晶粒。圖1展示包含若干個晶粒101(僅明確地對一些進行編號)之一例示性晶圓100。例示性晶粒101A及101B由通常稱為一「分隔道」之一區102分離。晶粒之間的任何區皆稱作一分隔道，包含延續經過數個晶粒101之垂直區及水平區以及任何其他適合區。可使用一雷射藉由在分隔道區102中切割晶圓100來分離該等晶粒。然而，由該雷射產生之熱衝擊及高溫度可致使該晶圓之部分經由「拋投之」粒子或重組之材料而損壞晶粒101。將期望使用導致對晶粒101之較少損壞之一晶粒分離方法。
藉由使用一雷射分離一晶粒晶圓係眾所周知的。雷射分離可能損壞晶粒中之某些晶粒。藉由在一器件晶圓之分隔道之任一側上形成兩個槽產生一「W」形狀剖面。該等槽之間的區稱作一「台面」。所得W形台面可在雷射分離製程期間保護晶粒。在形成該等槽之後，在整個晶圓上方形成一保護塗層。最後，使用一雷射藉由在每一台面之中心劃分晶圓來分離晶粒。保留之該台面之部分可保護晶粒免受由雷射分離產生之碎片之影響。
100‧‧‧例示性晶圓/晶圓
101A‧‧‧例示性晶粒
101B‧‧‧例示性晶粒
102‧‧‧區/分隔道區
200‧‧‧晶圓
201A‧‧‧晶粒/發光二極體/器件
201B‧‧‧晶粒/發光二極體/器件
201C‧‧‧晶粒
201D‧‧‧晶粒
201E‧‧‧晶粒
201F‧‧‧晶粒
201G‧‧‧例示性發光二極體/發光二極體
201H‧‧‧例示性發光二極體/發光二極體
202‧‧‧例示性分隔道/分隔道
300‧‧‧例示性剖面/剖面
310‧‧‧n型層/n層
311‧‧‧作用層
312‧‧‧p型層/p層
313‧‧‧基台/基板
320‧‧‧保護層
321‧‧‧「U」形狀槽/槽
330A‧‧‧碎片
330B‧‧‧碎片
330C‧‧‧碎片
330D‧‧‧碎片
330E‧‧‧碎片
330X‧‧‧碎片
340‧‧‧雷射光束
350‧‧‧可伸展膠帶
360‧‧‧切口
400‧‧‧剖面
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411‧‧‧作用層/磊晶層
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470‧‧‧台面
470A‧‧‧台面部分
470B‧‧‧台面部分
AB‧‧‧線
在圖式中：圖1係半導體晶粒(其可係LED)之一晶圓之一俯視圖；圖2係一LED晶圓之一部分之一俯視圖；圖3A展示其中已穿過磊晶層蝕刻一「U」形狀分隔道之一晶圓之一剖面圖；圖3B展示其中已用一保護塗層覆蓋一「U」形狀分隔道之一晶圓之一剖面圖；圖3C展示其中已藉由產生碎片之一雷射分離一「U」形狀分隔道之一晶圓之一剖面圖；圖3D展示其中已因碎片穿透保護塗層損壞器件之一晶圓之一剖面圖；圖3E展示一例示性相片，該例示性相片展示來自碎片之對一晶粒之損壞。
圖4A展示其中已穿過磊晶層蝕刻一W形台面形狀分隔道之一晶圓之一剖面圖；圖4B展示其中已用一保護塗層覆蓋一W形台面形狀分隔道之一晶圓之一剖面圖；圖4C展示其中已由產生碎片之一雷射分離一W形台面形狀分隔道之一晶圓之一剖面圖；圖4D展示其中已在移除保護塗層之後藉由產生碎片之一雷射分離一W形台面形狀分隔道之一晶圓之一剖面圖；且圖4E展示一例示性相片，該例示性相片展示一W形台面保護一晶粒免受碎片之影響。
在不同圖中使用相同參考編號指示類似或相同元件。
儘管劃分成晶粒之任何類型之半導體晶圓皆可利用本發明，但說明之其餘部分將使用正方形LED晶粒之一晶圓以便簡化該說明。儘管該說明之其餘部分僅係指LED，但器件可係雷射、太陽能電池、偵測器、DRAM、SRAM、ROM、快閃記憶體、MEMS器件、微處理器、邏輯閘、FPGA或任何其他適合器件。同樣，儘管闡述一正方形晶粒形狀，但在本發明之範疇內涵蓋且包含任何適合晶粒形狀。
儘管展示具有磊晶層之一基板，但在本發明之範疇內涵蓋且包含利用非磊晶層(例如非晶層)之其他半導體構造。儘管展示具有若干磊晶層及一基板之一晶圓，但在本發明之範疇內涵蓋且包含其他組態，諸如安裝或接合至一基台(submount)晶圓之一器件晶圓。
半導體發光器件(諸如發光二極體(LED))屬於當前可用之最有效光源之列。在能夠跨越可見光譜操作之高亮度LED的製造中，當前受關注的材料系統包含III-V族半導體，尤其係鎵、鋁、銦及氮之二元、三元及四元合金(亦稱為III氮化物材料)；及鎵、鋁、銦、砷及磷之二元、三元及四元合金。通常，藉由金屬有機化學汽相沈積(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)或其他磊晶技術，在藍寶石、碳化矽或III氮化物基板上磊晶生長III氮化物器件，且在砷化鎵上磊晶生長III磷化物器件。通常，在基板上沈積一n型區域，接著在該n型區域上沈積一作用區域，然後在該作用區域上沈積一p型區域。可反轉該等層之次序，使得該p型區域毗鄰於該基板。
圖2係LED晶粒之一圓形晶圓200之一部分之一俯視圖。晶圓200可係生長於一基板上之一磊晶結構，但已知產生LED之眾多其他方法且被考慮用於本發明中。在一項實施例中，在基板上沈積一p型區域，接著在該p型區域上沈積一作用區域，然後在該作用區域上沈積一n型區域。另一選擇係，可反轉該等層之次序，使得該p型區域毗鄰於該基板。同樣地，可在一個基板上生長該等層且然後將該等層轉印
至一第二基板，其中藉由雷射剝離或任何其他適合方法移除第一基板。
在另一實施例中，晶圓200不需要為圓形；而是其可係矩形、三角形、六邊形或任何其他適合形狀。在另一實施例中，晶圓200可係一基台晶圓，且晶粒可經安裝LED或任何其他適合器件。
晶圓200之部分包含晶粒201A至201F。LED 201A及201B藉由一例示性分隔道202分離。線AB指示分隔道202以及LED 201A及201B之部分之一例示性剖面的位置。可藉由在一或多個位置中蝕除晶圓200之一或多個磊晶層來劃界該分隔道區。另一選擇係，可以微影方式將該晶圓劃分成若干器件及分隔道。該等器件可係LED、雷射、太陽能電池、偵測器、DRAM、SRAM、ROM、快閃記憶體、MEMS器件、微處理器、邏輯閘、FPGA或任何其他適合器件。術語分隔道可指器件之間的區，或其可指在分離之前已蝕刻之一晶圓之一區。通常，術語分隔道包含由所有LED晶粒201劃界之完整水平或垂直區。通常分隔道之集合係晶粒之間的一柵格。
圖3A展示圖2中之線AB之位置處之一例示性剖面300。晶圓200可包含在一基板上或接合至一基台313之一或多個磊晶層。在分離之前，可將晶圓200放置於一可伸展膠帶350上。
例示性磊晶層包含n型層310、作用層311及p型層312。剖面300中所展示之例示性分隔道202係藉由穿過晶圓之所有磊晶層蝕刻直至基板313作為「U」之底部被曝露而產生之一「U」形狀槽321。儘管將所有磊晶層展示為被蝕刻且基板未被蝕刻，但在本發明之範疇內涵蓋且包含諸如部分蝕刻某些或所有磊晶層或基板之其他組合。在一項實施例(未展示)中，穿過n層310、作用層311及p層312之一部分或不穿過p層312蝕刻磊晶層。「U」形狀槽321可界定某些或所有分隔道202。「U」形狀槽321可具有如圖3A中所展示之一梯形剖面或任何其
他適合剖面，例如矩形、橢圓形或一不對稱形狀。
圖3A展示「U」形狀槽321之一側上之LED 201B之一部分及「U」形狀槽321之另一側上之LED 201A之一部分。分隔道202之寬度可介於2微米至200微米之間的範圍內。LED之間的一分隔道之一典型大小介於20微米與75微米之間。
圖3B展示一保護層320至晶圓200之添加。保護層320可係施加為一旋塗塗層之一聚合物化合物。保護層320可覆蓋晶圓200之某些或所有頂部表面。通常，保護層320覆蓋每個分隔道之槽321之壁及底部及晶圓上之晶粒之所有頂部表面。保護層320可具有跨越晶圓200、槽321之壁及底部之一均勻或不均勻厚度。通常，將以類似於圖3B中所展示之例示性剖面之一方式塗佈晶圓上之所有分隔道及晶粒。
圖3C展示經由一雷射光束340對LED晶粒之分離。雷射光束340藉由產生一開口或切口360來劃分基板313。切口360係藉由雷射340(通常藉由氣化基板313之一部分)移除之基板313之部分。切口360之寬度取決於基板313之厚度。一較厚基板313通常具有一較寬切口360。提供一可接受良率之分隔道202及/或「U」形狀槽321之寬度取決於切口360之寬度。切口360可囊括槽321之部分或全部。切口360可在可伸展膠帶350稍上方終止，使基板313之一部分完整，或切口360可延伸至可伸展膠帶350中。切口360可以一尖狀底部或一平坦底部終止。切口360之壁可係傾斜的。較佳地，雷射光束340劃分基板313而不損壞可伸展膠帶350。在晶粒分離之後，可使可伸展膠帶350伸展以分離LED晶粒以供進一步處理。
在劃分製程期間，雷射光束340可能產生碎片330A至330E。碎片330A至330E可係藉由熱衝擊自基板313「崩解」之基板之片段或已被氣化及重組之材料。某些碎片可能降落於保護層320之頂部上，例如碎片330A、330C及330E。其他碎片可能穿透保護層320，例如碎片
330B及碎片330D。
圖3D展示在移除保護層320之後的剖面300。可藉由使用蝕刻劑或任何其他適合方法經由一水洗製程移除保護層。碎片330D可保持嵌入於磊晶層中，使LED 201B短路而使其變得不可操作。碎片330B可嵌入於一單個層中，此可使LED 201A之效能降級。一經改良製程將減少或消除嵌入之碎片。
圖3E展示在一「U」形狀分隔道之雷射分離之後的一切口360之一部分及一例示性LED 201G之一部分之一例示性相片。注意，碎片330X已穿透LED 201G。可能LED 201G已被該碎片破壞或損壞。
圖4A展示於圖2中之分隔道202之線AB之位置處之一剖面400。晶圓200可包含在一基板上或接合至一基台413之一或多個磊晶層。在分離之前，可將晶圓200放置於一可伸展膠帶450上。
例示性磊晶層包含n型層410、作用層411及p型層412。剖面400中所展示之例示性分隔道202係藉由穿過晶圓之所有磊晶層蝕刻直至基板413作為兩個槽421A及421B之底部被曝露而產生之一「W」形狀分隔道。槽421A及421B可將器件201A與器件201B電隔離。
儘管將所有磊晶層展示為被蝕刻且基板未被蝕刻，但在本發明之範疇內涵蓋且包含諸如部分蝕刻某些或所有磊晶層或基板之其他組合。在一項實施例(未展示)中，穿過n層410、作用層411及p層412之一部分或不穿過p層412蝕刻磊晶層。槽之間的分隔道之部分係台面470。槽421A、421B及台面470之集合形成一W形台面。
槽421A及421B可界定某些或所有分隔道202，亦即，分隔道202之寬度。儘管展示了兩個槽，但在本發明之範疇內涵蓋且包含三個或三個以上槽。儘管將槽421A及421B展示為具有如圖4中所展示之一梯形剖面，但在本發明之範疇內涵蓋且包含任何其他適合形狀，例如矩形或橢圓形。同樣，儘管將槽421A及421B展示為具有對稱剖面且為
相同的，但在本發明之範疇內涵蓋且包含該等槽中之每一者之不對稱剖面及不同剖面。
圖4A展示毗鄰於槽421A之分隔道202之一側上之LED 201B之一部分。在毗鄰於槽421B之分隔道202之另一側上展示LED 201A之一部分。通常，LED 201A及201B中之任何部分皆不位於槽421A與421B之間。分隔道202之寬度可介於2微米至200微米之間的範圍內。一LED分隔道之一典型大小介於20微米與75微米之間。通常，在與利用一「U」形狀之一分隔道之寬度比較時，分隔道202未經加寬以適應W形台面。
圖4B展示一保護層420至晶圓200之添加。保護層420可係施加為一旋塗塗層之一聚合物化合物。保護層420可覆蓋晶圓200之頂部表面之某些或全部。理想地，保護層420在槽421A及421B之頂部上方形成一層。保護塗層可填充或部分填充槽421A及421B。保護層420可具有跨越晶圓200之一均勻或不均勻厚度。在一替代實施例中，保護層420可具有跨越槽421A及421B之壁及底部之一均勻或不均勻厚度。通常，將以類似於圖4B中所展示之例示性剖面之一方式塗佈晶圓上之所有分隔道及晶粒。
圖4C展示經由一雷射光束440對LED晶粒之分離。雷射光束440藉由產生一開口或切口460來劃分晶圓200。切口460係藉由雷射440移除之基板413及磊晶層410、411、412的部分。通常藉由氣化包含磊晶層410、411、412及基板413之部分之晶圓202的一部分來產生切口460。切口460亦將台面470劃分成兩個部分，470A及470B。
切口460之寬度取決於晶圓200之厚度。一較厚晶圓200通常具有一較寬切口460。提供一可接受良率之分隔道202的寬度取決於切口460的寬度。切口460宜囊括台面470之部分。切口460可在可伸展膠帶450稍上方終止，使基板413之一部分完整，或切口460可延伸至可伸
展膠帶450中。切口460可以一尖狀底部或一平坦底部終止。切口460之壁可係傾斜的。雷射光束440宜劃分基板413而不損壞可伸展膠帶450。在晶粒分離之後，可使可伸展膠帶450伸展以分離LED晶粒，供進一步處理。
在劃分製程期間，雷射光束440可能產生碎片430A至430E。碎片430A至430E可係藉由熱衝擊自磊晶層410、411、412及基板413「崩解」之基板的片段或已被氣化及重組的材料。某些碎片可能降落於保護層420之頂部上，例如，碎片430A至430D。碎片之某些部分可變得嵌入於台面470之一部分中，例如，470A中之碎片430E。
圖4D展示在移除保護層420之後的剖面400。可藉由使用蝕刻劑或任何適合方法，經由一水洗製程來移除保護層。晶圓200上未餘留任何碎片。然而，碎片之某一部分可能繼續嵌入或熔合至台面470之一部分中，例如，470A中之碎片430E。此碎片不損傷一器件(例如201B)，此乃因台面部分470A、470B不電連接至任何器件。因此，台面部分470A、470B對器件201A、201B進行電保護及機械保護。
在一替代實施例中，可移除台面部分470A、470B而留下一「U」形狀分隔道。移除台面部分470A、470B亦可移除嵌入於台面部分470A、470B中的任何碎片。
圖4E展示一切口460之一部分及一例示性LED 201H之一部分之一相片。注意，碎片330未穿透LED 201H。
依據對圖式、揭示內容及隨附申請專利範圍之一研究，熟習此項技術者在實踐所主張之發明時可理解及達成所揭示實施例之其他變化。在申請專利範疇中，詞語「包括」並不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一(a或an)」並不排除複數個。在互不相同的附屬請求項中陳述某些措施之僅有事實並不指示不能有利地使用此等措施之一組合。申請專利範圍中之任何參考符號皆不應解釋為限制範疇。
201A‧‧‧晶粒/器件/發光二極體
201B‧‧‧晶粒/器件/發光二極體
202‧‧‧例示性分隔道/分隔道
400‧‧‧剖面
410‧‧‧n型層/n層
411‧‧‧作用層/磊晶層
412‧‧‧p型層/p層/磊晶層
413‧‧‧基台/基板
421A‧‧‧槽
421B‧‧‧槽
450‧‧‧可伸展膠帶
470‧‧‧台面
Claims (18)
- 一種用以製作一半導體結構之方法，其包括：指定一晶圓之一第一部分與該晶圓之一第二部分之間之一分隔道，其中該分隔道具有一中心、一第一側及一第二側；及在該晶圓中形成至少兩個槽；其中在該分隔道之該第一側與該分隔道之該中心之間形成一第一槽，且在該分隔道之該第二側與該分隔道之該中心之間形成一第二槽。
- 如請求項1之方法，其中該晶圓包括一基板上之一或多個磊晶層。
- 如請求項2之方法，其中形成該等槽包含：穿透該等磊晶層之一部分。
- 如請求項2之方法，其中形成該等槽包含：穿透所有該等磊晶層及該基板之一部分。
- 如請求項2之方法，其中該半導體結構係一LED，其中該等磊晶層中之至少一者係一作用層，其中形成該等槽包含：完全穿透該作用層。
- 如請求項1之方法，其中用環繞每一晶粒之一分隔道將該晶圓劃分成複數個晶粒。
- 如請求項6之方法，其中每一晶粒係一半導體器件。
- 如請求項1之方法，進一步包括：在該晶圓之一部分上形成一保護層。
- 如請求項8之方法，進一步包括：在該第一槽與第二槽之間劃分該晶圓。
- 如請求項9之方法，進一步包括：自該晶圓移除該保護層。
- 如請求項10之方法，進一步包括：在該晶圓中，於該第一槽與該第二槽之間形成一第三槽。
- 如請求項11之方法，其中該第三槽自該第一槽延伸至該第二槽。
- 如請求項9之方法，其中使用一雷射來劃分該晶圓。
- 一種半導體結構，其包括：一基板；至少一個磊晶層；及實質上在該結構之邊緣處之一槽。
- 如請求項14之半導體結構，其中該等槽穿透該等磊晶層之一部分。
- 如請求項14之半導體結構，其中該等槽穿透所有該等磊晶層，但不實質上穿透該基板。
- 如請求項14之半導體結構，其中該半導體結構係一LED，其中該等磊晶層中之至少一者係一作用層，其中該槽完全穿透該作用層。
- 如請求項14之半導體結構，進一步包括實質上在該結構之所有該等邊緣處之一槽。
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