TW201642961A - 半導體元件分類方法 - Google Patents

Abstract

一種半導體元件分類方法，包含：定義一承載裝置上之複數個半導體元件為複數個分類區域；提供一選定作業，選定該複數個分類區域其中之一分類區域為一第一分揀區域；提供一分揀作業，取出附著於該承載裝置上之該第一分揀區域之一個或複數個半導體元件；以及提供一翻轉作業，取出附著於該承載裝置上該複數個分類區域之另一分類區域之一個或複數個半導體元件。

Description

半導體元件分類方法

本發明係關於半導體元件的分類方法，尤指一種半導體發光元件的分類方法。

在半導體後段製程中，一分切為複數個半導體元件之晶圓在經過點測(Probing)規格分類後，會經由分揀裝置(Sorter)或翻轉裝置(die flipper)，將複數個半導體元件依不同規格分類選取並包裝，送到不同的客戶或是庫存倉。

在使用分揀設備進行半導體元件揀取時，雖然可依據每顆半導體元件不同規格(bin)進行分類揀取，惟其設備造價昂貴、維護費用高，並且一次僅能單顆揀取，揀取速度慢，不夠具有經濟效益；若使用翻轉設備進行分類選，由於翻轉設備無法區分與辨識不同規格的半導體元件，僅能做大範圍具有近似規格的半導體元件選取，沒辦法依據不同規格將分散的半導體元件依次選取進行單顆分類揀選取。

一種半導體元件分類方法，包含：定義一承載裝置上之複數個半導體元件為複數個分類區域；提供一選定作業，選定該其中之一分類區域為一分揀區域；提供一分揀作業，取出附著於該承載裝置上之該分揀區域之半導體元件；以及提供一翻轉作業，取出附著於該承載裝置上之另一分類區域之半導體元件。

一種半導體元件分類方法，包含：提供一選定作業，選定一承載裝置上之一第一複數個半導體元件為一分揀區域；提供一分揀作業，取出附著於該承載裝置上之該第一分揀區域之一個或複數個半導體元件；以及提供一翻轉作業，取出附著於該承載裝置上之一第二複數個半導體元件。

第1A圖為本發明第一實施例之一半導體元件分類方法。如第1A圖顯示，一種半導體元件分類方法，包含：定義一承載裝置上之複數個半導體元件包含複數個分類區域；選定複數個分類區域之一為一分揀區域，複數個分類區域之另一為一翻轉區域；藉由一分揀作業，選取附著於承載裝置上之分揀區域之半導體元件；以及藉由一翻轉作業，選取附著於承載裝置上之翻轉區域之半導體元件。

半導體元件係利用半導體材料的特殊電特性來完成特定功能的電子電路組件，包含發光二極體或電晶體，本實施例之半導體元件係指發光二極體，包含一基板，第一導電性半導體層，發光疊層，第二導電性半導體層，其係經由MOCVD或MBE磊晶方式於一晶圓片上形成半導體疊層，經光罩顯影定義平台(mesa)位置後，再經由蝕刻平台方式形成半導體結構，再用鍍膜或打線方式形成電極，最後經過切割形成複數顆半導體元件。切割後之複數個半導體元件先進行規格分類，本實施例之規格分類係先利用點測作業依光電特性定義出複數個分類區域；接著再選定一或複數個分類區域為分揀區域。在一實施例中，半導體元件因磊晶或元件製程造成其光電特性較不均勻分散於磊晶片中，或是毀損失效的半導體元件，亦可能是不同規格中顆數較少的半導體元件，這些半導體元件所在的區域將其選定為分揀區域。接著，提供至少一分揀作業選取分揀區域之半導體元件，此時於承載裝置上剩餘的半導體元件的範圍即為翻轉區域。最後，藉由至少一翻轉作業，選取附著於承載裝置上翻轉區域之半導體元件。在一實施例中，翻轉區域可為光電特性較均勻且集中的半導體元件、顆數較多的半導體元件。藉由分揀作業配合翻轉作業，以達到分類最佳的成本與效率考量。半導體元件之定義分類區域包含依據客戶需求規格或是預設規格光電特性範圍之不同來定義分類，光電特性包含亮度，發光波長，操作電壓，操作電流，或元件功率。

第1B圖為第一實施例中分揀作業所使用之分揀設備100。如第1B圖所示之分揀設備100，在第一實施例中，分揀設備100包含一第一承載平台15、一第二承載平台16、一揀取裝置18與一控制系統17。揀取裝置18包含一機械手臂，切割後之晶圓10包含複數個半導體元件10a附著於一黏著層12上，並放置於第一承載平台15上，揀取裝置18將分揀區域之半導體元件10a從第一承載平台15轉移至第二承載平台16，且附著於第二承載平台16上之一第二黏著層12’，其中第一黏著層12與第二黏著層12’可為一藍膜。控制系統17係電性連接第一承載平台15、第二承載平台16與揀取裝置18，可依據半導體元件10a的規格分類，控制揀取裝置18，將分揀區域複數個半導體元件10a從第一承載平台15轉移至第二承載平台16，其中第二承載平台16可包含複數個承載平台，及複數個第二黏著層，當有複數個分揀區域時，可將不同分揀區域之半導體元件10a轉移至不同的承載平台上。

第1C圖為第一實施例中翻轉作業所使用之翻轉設備200。如第1C圖所示，翻轉設備200包含一基底20；一加熱器28位於基底上；一第一承載平台25位於加熱器上；以及一加壓器29位於基底20上方，其中，加壓器29更包含一氣囊27以及一緩衝墊27a位於氣囊內。翻轉作業之第一承載平台25上設置有第一黏著層12，(黏著並承載分揀作業完後剩餘的複數個半導體元件10a，亦即翻轉區域之半導體元件10a。再於第二承載平台26上設置一第二黏著層12’，第二黏著層12’之黏著面面向第一黏著層12和翻轉區域之複數個半導體元件10a，再經由加壓器29之氣囊27施壓將第二黏著層12’與半導體元件10a緊密黏貼，最後再經由加熱器28加熱，使得第二黏著層12’與複數個半導體元件10a貼黏固定。接著以降低半導體元件10a與第一黏著層12間貼附力的方法，降低待取出的分類區域位置半導體元件10a與第一黏著層12間貼附力。方法包含在待取出的分類區域位置的第一黏著層12上塗佈去膠溶劑(未顯示)，例如丙酮，當丙酮滲透至第一黏著層12與複數個半導體元件10a之貼附面時，複數個半導體元件10a與第一黏著層12的貼附力減弱，再以自動撕膜設備(未顯示)或用手撕開第一黏著層12和第二黏著層12’，塗佈丙酮之待分類區域之複數個半導體元件10a留在第二黏著層12’，未塗佈丙酮之分類區域剩餘的複數個半導體元件10a在撕開後則依舊黏貼在第一黏著層12上，完成一次分類，若有複數個翻轉區域，則反覆實施數次，直到將所有翻轉區域皆貼附到另一黏著層後，即完成全部的翻轉作業。降低半導體元件與黏著層間貼附力的方法除了前述之塗佈去膠溶劑方法，亦可藉由照射UV光等方法去除黏著層黏性。在以照射UV光的方法中，該黏著層可選用在UV光照射後黏性會降低的UV藍膜實施。翻轉作業之優點在於可一次選取大面積分類區域的半導體元件，其速率較單顆分揀作業快。對於光電特性均勻度不佳之半導體元件，例如藍光LED，可經由分揀作業搭配翻轉作業完成分類。

在第一實施例中，規格分類作業更可搭配一半導體元件光電特性影像辨識儀，用以辨識各半導體元件10a之光電特性規格。在一實施例中，光電特性影像辨識儀更可包含一定義座標位置功能，在辨識複數個不同或相同光電特性規格之半導體元件後，同時分析出半導體元件不同光電特性規格之之座標位置，進而定義出分類區域。如第2A圖所示之一晶圓狀排列的複數個半導體元件於一承載裝置上的光電特性分布圖。晶圓狀排列的複數個半導體元件經由光電特性的規格分類作業後，將複數個半導體元件定義為複數個分類區域。規格分類作業，包含使用光電特性測試儀器或其他發光二極體光電特性影像辨識儀之分揀設備，以產生如第2A圖所呈現之光電特性分布圖。於本實施例中揭露的光電特性影像辨識儀，除以色彩區域不同，代表不同光電特性，定義複數個分類區域外，同時也可依據X軸與Y軸座標顯示複數個半導體元件之位置。在本實施例中，如2A圖中所示之複數個分類區域，此處以不同黑白對比表示，代表不同功率之發光二極體區域，並將其定義為:Defect Bin、Bin 1、Bin 2、Bin 3、Bin 4複數個分類區域。在本實施例中，Defect Bin為發光二極體失效區，Bin 1為175~180 mW、Bin 2為181~185 mW、Bin 3為185~190 mW、Bin 4為190~195 mW。除了以不同功率進行定義外，尚可依據波長、亮度、操作電壓、或電流等範圍作定義。

當完成定義後，提供一選定作業，選定一個或複數個分類區域，例如：任意選定Bin 1、Bin 2、Bin 4以及Defect Bin作為分揀區域，及 Bin 3作為翻轉區域。前述分揀區域及翻轉區域的選定可利用實際之光電特性分布圖做為選定位置之參考。

在一實施例中，在完成定義後，提供一選定作業，選定半導體元件最多顆的分類區域為翻轉區域，半導體元件顆粒數較少的分類區域為分揀區域，藉以達到較佳的分揀作業與翻轉作業之成本與效率。為方便清楚說明，以第2B圖做為第2A圖之示意圖。如第2B圖所示，包含Defect Bin、Bin 1、Bin 2、Bin 3，以及Bin 4的複數個分類區域，其中Bin 1為顆數最多的分類區域，因此選定為翻轉區域；Bin 2、Bin 3、Bin 4以及Defect Bin選定為分揀區域。

在一實施例中，在完成定義後，提供一選定作業，選定複數個分揀區域使得複數個翻轉區域彼此不相鄰，接著以分揀作業先挑選出分揀區域的複數個半導體元件，使得複數個翻轉區域為彼此不相鄰，再針對個別翻轉區域分別進行翻轉作業，以解決傳統翻轉作業無法辨識區域間邊界之缺陷。可參考第2B圖所示，選定非相鄰的Bin 1與Bin 3作為翻轉區域，其餘Bin 2、Bin 4與Defect Bin為分揀區域。Bin 2、Bin 4與Defect Bin先分別經由分揀作業將此些分類區域的半導體元件挑出後， Bin 1與Bin 3因分揀區域留下的空格即可經由目測方式辨識出Bin 1與Bin 3之邊界，再以翻轉作業分別將Bin 1與Bin 3選取排列至不同承載裝置上。

在另一實施例中，各分類區域之交界以Line 1、Line 2，以及Line 3分隔線定義之。參考第2B圖所示，選定Bin 1~Bin 4為翻轉區域，選定位於Line 1~Line 3分隔線相鄰的複數個半導體元件為分揀區域，在完成分揀作業後，複數個翻轉區域之間留下空格，可使各翻轉區域間彼此不相鄰。

第2C圖為本發明一實施例之分類流程以及選取後排列方式示意圖。在本實施例中，如2C圖所示，晶圓狀排列的複數個半導體元件承載於第一承載裝置22上，第一步驟依前面實施例所述之方法，定義為Bin 1~6個分類區域。接著選定最多顆半導體元件的分類區域Bin 1作為翻轉區域，以及其他分類區域Bin 2~6為分揀區域，並將選定為分揀區域之資料輸入分揀設備，例如:176~180 mW、181~185 mW、186~190 mW、191~195 mW、196~200 mW及201~205mW等 Bin 2~6的亮度資料。第二步驟將第一承載裝置22上複數個半導體元件放入分揀設備，分揀設備即依照先前輸入分揀區域資料進行複數個分揀作業。第三步驟經由複數個分揀作業後，分揀區域Bin 2~6的半導體元件分別經由分揀作業選取到複數個第二承載裝置23上，剩餘的分類區域Bin 1也就是翻轉區域的半導體元件則留在第一承載裝置22上。第四步驟將翻轉區域Bin 1的半導體元件放入翻轉設備進行翻轉作業。第五步驟經由翻轉作業後，翻轉區域Bin 1的半導體元件從第一承載裝置22上被翻轉選取到第三承載裝置24上。翻轉區域Bin 1的半導體元件依原先翻轉區域之不規則狀排列於第三承載裝置24上，分揀區域Bin 2~6的半導體元件於分揀作業時依方形依序排列於第二承載裝置23上，將複數個半導體元件連同第三承載裝置24送至庫房存放或是交付客戶。在另一實施例中，翻轉區域Bin 1經翻轉作業後，在第三承載裝置24上的排列形狀可為不規則狀或散佈狀；分揀區域Bin 2~6經分揀作業後，在第二承載裝置23上的排列形狀可為方形或圓形。

第2D圖為本發明一實施例之分類流程以及選取後排列方式示意圖。在本實施例中，如第2D圖所示，首先晶圓狀排列的複數個半導體元件承載於第一承載裝置22上，依前面實施例所述之方法，定義為Bin 1~3個分類區域。接著選定分類區域Bin 1、Bin 2，Bin 3為三個翻轉區域，以及位於Line 1、Line 2及Line 3分隔線相鄰的複數個半導體元件為三個分揀區域Bin 4、Bin 5，以及Bin 6，及將分揀區域資料輸入分揀設備中。第二步驟將半導體元件放入一分揀設備進行分揀作業。第三步驟經由複數個分揀作業後，位於Line 1、Line 2，以及Line 3分隔線相鄰的複數個半導體元件之分揀區域Bin 4、Bin 5，以及Bin 6分別經由分揀作業批次選取至複數個第二承載裝置23上排列成方形，此時第一承載裝置22上還留有剩餘複數個翻轉區域Bin 1、Bin 2，以及Bin 3。第四步驟將剩餘複數個翻轉區域Bin 1、Bin 2，以及Bin 3放入一翻轉設備依序進行三次翻轉作業，批次轉貼附至複數個第三承載裝置24上。第五步驟經由翻轉作業後，複數個翻轉區域Bin 1、Bin 2，以及Bin 3半導體元件分別依原來排列於承載裝置22上之不規則狀轉置於承載裝置24上，最後分別送至庫房存放或是交付客戶。在另一實施例中，經翻轉作業後，複數個翻轉區域Bin 1、Bin 2，以及Bin 3半導體元件於承載裝置上的排列形狀可為不規則狀或散佈狀；Line 1、Line 2，以及Line 3分隔線相鄰的複數個半導體元件分揀區域Bin 4、Bin 5，以及Bin 6經分揀作業後於承載裝置上的排列形狀可為方形或圓形。

本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作之任何顯而易知之修飾或變更皆不脫離本發明之精神與範圍。

10‧‧‧晶圓
10a‧‧‧半導體元件
12‧‧‧第一黏著層
12’‧‧‧第二黏著層
15‧‧‧第一承載平台
16‧‧‧第二承載平台
17‧‧‧電腦系統
18‧‧‧揀取裝置
100‧‧‧分揀設備
20‧‧‧基底
22‧‧‧第一承載裝置
23‧‧‧第二承載裝置
24‧‧‧第三承載裝置
25‧‧‧第一承載平台
26‧‧‧第二承載平台
27‧‧‧氣囊
27a‧‧‧緩衝墊
28‧‧‧加熱器
29‧‧‧加壓器
Defect Bin‧‧‧失效區
200‧‧‧黏貼設備
Bin 1‧‧‧第一分類區域
Bin 2‧‧‧第二分類區域
Bin 3‧‧‧第三分類區域
Bin 4‧‧‧第四分類區域
Bin 5‧‧‧第五分類區域
Bin 6‧‧‧第六分類區域
Line 1‧‧‧第一分隔線
Line 2‧‧‧第二分隔線
Line 3‧‧‧第三分隔線

第1A圖係為本發明實施例之一半導體元件分類方法。

第1B圖係為本發明實施例中使用之分揀設備示意圖。

第1C圖係為係為本發明實施例中使用之翻轉設備示意圖。

第2A圖係為本發明複數個半導體元件光電特性分布圖。

第2B圖係為本發明複數個半導體元件光電特性分布示意圖。

第2C圖係為本發明實施例之分類流程以及選取後排列方式示意圖。

第2D圖係為本發明實施例之分類流程以及選取後排列方式示意圖。

22‧‧‧第一承載裝置

23‧‧‧第二承載裝置

24‧‧‧第三承載裝置

Bin 1‧‧‧第一分類區域

Bin 2‧‧‧第二分類區域

Bin 3‧‧‧第三分類區域

Bin 4‧‧‧第四分類區域

Bin 5‧‧‧第五分類區域

Bin 6‧‧‧第六分類區域

Claims (13)

1. 一種半導體元件分類方法，包含： 定義一承載裝置上之複數個半導體元件為複數個分類區域； 提供一選定作業，選定該複數個分類區域其中之一分類區域為一第一分揀區域； 提供一分揀作業，取出附著於該承載裝置上之該第一分揀區域之一個或複數個半導體元件；以及 提供一翻轉作業，取出附著於該承載裝置上該複數個分類區域之另一分類區域之一個或複數個半導體元件。
2. 如申請專利範圍第2項所述之半導體元件分類方法，其中該選定作業更包含選定一第一翻轉區域，其中該第一翻轉區域包含該翻轉作業中該另一分類區域。
3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件分類方法，其中該定義方式包含依據該複數個半導體元件之光電特性進行分類。
4. 如申請專利範圍第3項所述之半導體元件分類方法，更包含提供一光電特性影像辨識儀，辨識該複數個半導體元件之光電特性。
5. 如申請專利範圍第3項所述之半導體元件分類方法，其中該光電特性包含亮度，發光波長，操作電壓，電流，或功率。
6. 如申請專利範圍第2項所述之半導體元件分類方法，其中該選定作業包含選定複數個分揀區域包含該第一分揀區域，以及選定複數個翻轉區域包含該第一翻轉區域，使得該複數個翻轉區域彼此不相鄰。
7. 如申請專利範圍第6項所述之半導體元件分類方法，其中該選定複數個分揀區域之步驟包含定義任兩個該複數個翻轉區域之交界為一分隔線，選定該分隔線相鄰之複數個半導體元件為該複數個分揀區域之一。
8. 如申請專利範圍第2項所述之半導體元件分類方法，其中選定該第一翻轉區域之該分類區域包含最多個半導體元件。
9. 如申請專利範圍第2項所述之半導體元件分類方法，其中該分揀作業包含使用一分揀設備將該第一分揀區域之一個或複數個半導體元件轉貼附至一第二乘載裝置上，其中該轉貼附之方法包含加熱、加壓、或照光。
10. 如申請專利範圍第2項所述之半導體元件分類方法，其中該翻轉作業包含使用一翻轉設備將該第一翻轉區域之一個或複數個半導體元件轉貼附至一第三乘載裝置上。
11. 如申請專利範圍第9項所述之半導體元件分類方法，其中該分揀作業後之一個或複數個半導體元件於該第二乘載裝置上之一排列形狀包含方形或圓形。
12. 如申請專利範圍第10項所述之半導體元件分類方法，其中該翻轉作業後之一個或複數個半導體元件於該第三乘載裝置上之一排列形狀包含不規則狀或散佈狀。
13. 一種半導體元件分類方法，包含： 提供一選定作業，選定一承載裝置上之一第一複數個半導體元件為一分揀區域； 提供一分揀作業，取出附著於該承載裝置上之該第一分揀區域之一個或複數個半導體元件；以及 提供一翻轉作業，取出附著於該承載裝置上之一第二複數個半導體元件。