隱形切割背鍍工藝的工藝改進方法及效果

魏萍 任黎

【摘要】隱形切割背鍍工藝可以有效的提高LED芯片的亮度，但是在隱形切割背鍍工藝加工的過程中出現(xiàn)如下問題，如良率低、背鍍層脫落、加工困難等。本文通過改進隱形切割背鍍工藝相關各工序的工藝，實現(xiàn)背鍍層無脫落，加工順暢，良率顯著提升，出產(chǎn)率高等。

【關鍵詞】拋光度 ?離型膜 ?潔凈度 ?隱形切割背鍍工藝

一、引言

隱形切割技術與背鍍技術是LED亮度的主要提升手段之一，將二者完美的結(jié)合起來可以使LED芯片的亮度跨越一個臺階。在將兩種工藝結(jié)合在一起時遇到了技術瓶頸，對晶圓進行背鍍后再進行劃片，發(fā)現(xiàn)激光束無法穿透背鍍層，因此無法進行切割。我司采用先劃片再背鍍的工藝順序，雖然解決了激光束無法穿透背鍍層的瓶頸，但是在加工生產(chǎn)的過程中產(chǎn)品良率低、背鍍層脫落、加工不順暢、燒傷、裂片困難、掉片等。為了解決上述問題，我司對隱形切割背鍍的相關工序均進行了工藝改進，改進后的工藝可以批量化生產(chǎn)，生產(chǎn)順暢，無上述問題。圖1為我司所采用的ODR結(jié)構(gòu)。

二、實驗過程

（一）研磨拋光工序中的改進

在加工過程中做對比試驗，發(fā)現(xiàn)晶圓背面有黑點、臟污、水漬的晶圓掉鍍層的概率比較大，因此針對這幾點進行工藝改進。為了更有效的去除黑點、贓物等，更換清洗劑及清洗方法，并且在背面進行刷試，以便黑點、臟污能去除的更加干凈。清洗完背面后提升加熱溫度進行晾干，減少背面水漬。背面清洗晾干完成之后增加檢查步驟，在金相顯微鏡下每片進行高倍檢查，如果發(fā)現(xiàn)有黑點、臟污、水漬等進行返工。

在進行上述工作的同時，加強厚度均一性的控制，縮小厚度均一性的工藝窗口，使晶圓的均一性更好，背面更平整，有利于附著層及金屬層的生長。

（二）劃片工序的改進

1.粘片方式及過程的改進

在粘片時因為晶圓背面與離型膜緊密貼合，因此離型膜形式及質(zhì)量會對晶圓背面產(chǎn)生直接的影響。在此步驟中，采取了三種方式：不使用離型膜、無硅油離型膜、壓紋型離型膜。對這三種方式分別進行實驗后發(fā)現(xiàn)，使用壓紋型離型膜的效果最好，因此在粘片時采用壓紋型離型膜進行粘片。

在粘片的過程中，人工操作時若不注意也會對晶圓背面造成污染，因此在粘片的過程中加強培訓，并加強監(jiān)督，盡量避免在人為操作的過程中對晶圓背面造成污染。

2.切割工藝的改進

在隱形切割中，因為激光是穿過切割道作用到藍寶石的內(nèi)部，當藍寶石內(nèi)部形成改制層的同時會向藍寶石的正反兩個表面進行延伸炸裂，從而將各顆晶粒分離。圖4為隱形切割技術的芯片側(cè)面外觀形貌。

在隱形切割背鍍工藝的加工中要求晶圓正面無外觀問題，晶圓背面在切割完成后無裂紋。

如果隱形切割的工藝參數(shù)控制的較差，激光能量偏向晶圓正面就會在芯片正面形成類似燒焦的黑點，一般叫做燒傷，出現(xiàn)燒傷之后晶圓背面無裂痕，但是因激光聚焦位置比較偏向晶圓正面從而導致改質(zhì)層向晶圓背面延伸的長度較短，導致在裂片時無法裂開，進而形成雙胞胎、芯片破碎等，因此晶圓良率降低，出產(chǎn)率低，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。如果激光能量偏向晶圓背面，晶圓背面會形成較深的裂痕，并且裂開的間距較大進而影響背鍍金屬層的效果，裂紋較大金屬層在芯片邊緣處粘附力較差，背鍍層容易脫落。因此切割工藝參數(shù)必須兼容上述兩個方面，既不能在正面形成燒傷導致無法裂開，也不能使背面炸裂，要保證背面無炸裂痕跡的同時又能在裂片時裂開，這樣才能使背鍍層的生長效果好不易脫落，又能保證單片晶圓的良率。

通過很多組不同的切割方式實驗后，發(fā)現(xiàn)將激光作用在晶圓中間部位，并且調(diào)整適合的激光能量和頻率就可以滿足上述的要求。

（三）各工序滯留時間

由于隱形切割背鍍工藝需要晶圓在不同潔凈等級的潔凈間進行交叉作業(yè)，因此在不同的潔凈等級車間晶圓滯留的時間也不能相同。千級間晶圓可以滯留較長的時間，萬級間滯留的時間相對較短，并且要求當晶圓流入到萬級間時必須立刻進行加工，不能有一刻停留。

由于外部不可抗力造成的晶圓無法在規(guī)定的時間內(nèi)進行加工，必須將需要進行加工的晶圓放入千級間干凈的氮氣柜中，而且此氮氣柜必須只能存放隱形切割背鍍工藝的晶圓，不能放入其他物品。

（四）鍍膜工序的改進

晶圓在隱形切割后由于工藝窗口較窄，晶圓在切割完成后會慢慢的炸裂開來，但是炸裂的時間相對較長。同批送入鍍膜工序進行生長金屬層時切割較早的晶圓會炸裂的相對比較好，晶圓在放入鍍鍋時雖然固定無問題，但是在蒸鍍過程中鍍鍋在旋轉(zhuǎn)的過程中有的較軟的晶圓會從鍍鍋上掉落到金屬鍍膜機腔體內(nèi)部，掉落的晶圓無法進行后續(xù)加工。

為了避免上述情況的發(fā)生，將鍍鍋卡環(huán)進行改造，可以將晶圓卡的更加牢固。將晶圓放入卡環(huán)中時，如果發(fā)現(xiàn)固定仍不牢靠，使用高溫膠帶將晶圓進行二次固定，確保晶圓無法從鍍鍋上掉落，減少損失。

將晶圓從托盤加入到卡環(huán)中會造成人為的污染，因此對鍍膜工序進行人員培訓并加強工藝監(jiān)控。

三、實驗結(jié)果

通過對研磨拋光工序、隱形切割工藝、各工序滯留時間的規(guī)定、鍍膜工序的一系列的工藝改進，隱形切割背鍍工藝可以順利實施，外觀良率從60%提高到98%，實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，從而使我司的產(chǎn)品在市場上更具競爭力。

四、結(jié)果與討論

隱形切割背鍍工藝雖然通過研磨拋光工序、隱形切割工藝、各工序滯留時間的規(guī)定、鍍膜工序的一系列工藝改進得以實現(xiàn)，外觀良率提高了38%，但是加工過程較為繁瑣，各個工藝點要求過高，還需要進一步的改進，可以使隱形切割背鍍工藝縮短加工時間減少工藝步驟。

參考文獻：

[1]王賢洲.不同切割方式對GaN基LED芯片外量子效率影響的研究[D]. 西安電子科技大學.

[2]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].固體電子學研究與進展，2008，12（28），537-539.

作者簡介：魏萍（1984-），女，碩士研究生，工程師，主要從事LED芯片材料與技術的研究;任黎（1980-），男，學士，總經(jīng)理助理，工程師，主要從事LED芯片生產(chǎn)管理。