一種新型隱形切割背鍍工藝的制作方法

魏萍 任黎

【摘要】在LED行業(yè)中，隱形切割技術(shù)加背鍍技術(shù)兩個(gè)工藝進(jìn)行疊加可以使LED的亮度提升到一個(gè)新的水平。通過調(diào)整工藝加工順序?qū)崿F(xiàn)隱形切割背鍍工藝，分別通過三次小批量、大批量對(duì)小功率、大功率芯片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明亮度比表切背鍍工藝亮度提升大約10%。

【關(guān)鍵詞】隱形切割背鍍，污染，隱形切割工藝控制，亮度提升

1 引言

在LED加工過程中，切割是其加工過程中的一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，切割的好壞直接影響著LED的良率，投入產(chǎn)出比，是否能夠規(guī)模化生產(chǎn)的決定性因素。LED的切割從機(jī)械金剛石劃片，發(fā)展到激光表面劃片，再發(fā)展到隱形切割。

目前國內(nèi)外提升亮度的方法包括：生長(zhǎng)厚電流擴(kuò)展層、生長(zhǎng)DBR反射鏡、全方位反射鏡、光子晶體、垂直結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)等。全方位反射鏡可以有效的提高LED產(chǎn)品的出光效率，因此在切割技術(shù)發(fā)展到激光表面劃片時(shí)，LED行業(yè)出現(xiàn)了表切背鍍技術(shù)。當(dāng)隱形切割技術(shù)出現(xiàn)后，人們將隱切和被鍍工藝相結(jié)合，但是在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)先背鍍?cè)匐[切無法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榧す鉄o法穿過被鍍層聚焦到晶圓內(nèi)部。本文介紹的是先隱切再背鍍的工藝，因此不存在激光無法穿透背鍍層的問題。

2 實(shí)驗(yàn)工藝及難點(diǎn)

2.1實(shí)驗(yàn)工藝

表切背鍍的工藝過程如下：研磨拋光→生長(zhǎng)附著層→生長(zhǎng)被鍍層→劃片→裂片。

采用表切背鍍的工藝加工時(shí)，生長(zhǎng)附著層完后再生長(zhǎng)被鍍層，不會(huì)對(duì)晶圓背面造成污染，因此被鍍層不易脫落。

隱形切割背鍍工藝過程如下：研磨拋光→生長(zhǎng)附著層→劃片→生長(zhǎng)被鍍層→裂片。

2.2實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)

2.2.1控制污染源

與表切背鍍方法不同的是此種方法將生長(zhǎng)背鍍層與劃片兩個(gè)加工順序進(jìn)行了前后調(diào)整。加工順序的調(diào)整會(huì)造成晶圓的污染，污染后的晶圓在加工完成后背鍍層會(huì)脫落，單片產(chǎn)出良率無法得到保證，無法進(jìn)行批量化生產(chǎn)。生長(zhǎng)背鍍層與劃片兩個(gè)加工順序前后調(diào)整所造成的污染有以下五個(gè)方面。

（1）生長(zhǎng)完附著層后先劃片再背鍍因跨越兩個(gè)工序造成晶圓污染。生長(zhǎng)附著層、被鍍層均是千級(jí)潔凈區(qū)，而劃片工序?yàn)槿f級(jí)潔凈區(qū)，晶圓從千級(jí)工序進(jìn)入萬級(jí)工序，工序的潔凈度等級(jí)下降10倍，晶圓在一定程度上會(huì)造成污染。（2）當(dāng)晶圓進(jìn)入到劃片工序后，晶圓要粘貼在白膜上，晶圓在粘貼的過程中會(huì)造成污染。（3）晶圓切割完成后，需要人工將晶圓從白膜上切割下來，在人工操作的過程中會(huì)造成晶圓背面的污染。（4）晶圓進(jìn)入鍍膜工序后，人工需要用鑷子將晶圓逐片夾到鍍鍋的卡槽內(nèi)，并將晶圓卡緊以防在蒸鍍的過程中掉落。在人工夾片的過程中會(huì)造成晶圓的污染。（5）生長(zhǎng)背鍍層的鍍鍋污染也會(huì)造成晶圓背面的污染。

調(diào)換兩個(gè)工藝順序后必須加強(qiáng)工藝監(jiān)控及不斷的改進(jìn)工藝措施，減少晶圓背面的污染，才能提高LED管芯的出產(chǎn)率及進(jìn)行批量化生產(chǎn)。

2.2.2隱形切割工藝控制

隱形切割會(huì)使晶圓的背面炸裂，晶圓炸裂后背面有裂紋，因此在生長(zhǎng)背鍍層時(shí)芯片邊緣處結(jié)合不緊密，從而造成背鍍層的脫落。為了避免此種情況的發(fā)生，必須對(duì)隱形切割工藝進(jìn)行控制。隱形切割工藝控制包括切割的位置（切深）、功率、激光頻率，必須將此三個(gè)參數(shù)進(jìn)行較好的結(jié)合才能使晶圓背面不發(fā)生炸裂。通過工藝參數(shù)的調(diào)整可以使晶圓背面無炸裂痕跡，但是必須保證晶圓背面無炸裂痕跡的前提下晶圓在蒸鍍完背鍍層后可以裂開。要保證隱形切割工藝的良率必須同時(shí)滿足上述兩個(gè)要求，因此對(duì)隱形切割的工藝要求很嚴(yán)格，要達(dá)到此工藝的平衡點(diǎn)困難較大，需要不斷的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證才能找到較為合適的工藝參數(shù)。

3 實(shí)驗(yàn)過程

對(duì)不同尺寸芯片進(jìn)行隱形切割背鍍實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)不同尺寸晶圓的亮度提升不一致。在驗(yàn)證的過程中因表切背鍍工藝是很成熟的工藝，因此僅進(jìn)行了一次大批量驗(yàn)證。

3.1小功率芯片實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

三次小批量驗(yàn)證的亮度比表切背鍍的亮度平均值提升為13.58%，三次大批量驗(yàn)證的亮度比表切背鍍的亮度平均值提升10.14%。

3.2大功率芯片實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

三次小批量驗(yàn)證的亮度比表切背鍍的亮度平均值提升為977%，三次大批量驗(yàn)證的亮度比表切背鍍的亮度平均值提升6.45%。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過調(diào)整加工順序可以避免激光無法穿過背鍍層的問題，從而使隱形切割工藝與背鍍工藝完美的結(jié)合起來，但是遇到了污染和工藝參數(shù)調(diào)整的問題。克服污染和工藝參數(shù)調(diào)整的問題后，隱形切割背鍍工藝比表切背鍍的亮度提升較大，小功率芯片的小批量與大批量亮度提升分別為13.58%和10.14%，大功率芯片的小批量與大批量亮度提升分別為9.77%和6.45%。

參考文獻(xiàn)：

[1]高偉，鄒德恕，郭偉玲，宋欣原，孫浩，沈光地.AlGaInP發(fā)光二極管的全方位反射鏡研究[J] .固體電子學(xué)研究與進(jìn)展，2008，12（28）：537-539.

[2] 郭琛，肖娜.LED用藍(lán)寶石晶體襯底激光劃片工藝.中國照明電器，2010（3）：26-29.

作者簡(jiǎn)介：

魏萍（1984-），女，碩士，工程師，西安中為光電科技有限公司，研究方向：LED芯片材料與技術(shù);

任黎（1980-），男，本科，工程師，西安中為光電科技有限公司，研究方向：LED芯片生產(chǎn)管理。