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一种新型隐形切割背镀工艺的制作方法

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  【摘要】在LED行业中,隐形切割技术加背镀技术两个工艺进行叠加可以使LED的亮度提升到一个新的水平。通过调整工艺加工顺序实现隐形切割背镀工艺,分别通过三次小批量、大批量对小功率、大功率芯片进行实验验证,验证结果表明亮度比表切背镀工艺亮度提升大约10%。
  【关键词】隐形切割背镀,污染,隐形切割工艺控制,亮度提升
  1 引言
  在LED加工过程中,切割是其加工过程中的一个至关重要的环节,切割的好坏直接影响着LED的良率,投入产出比,是否能够规模化生产的决定性因素。LED的切割从机械金刚石划片,发展到激光表面划片,再发展到隐形切割。
  目前国内外提升亮度的方法包括:生长厚电流扩展层、生长DBR反射镜、全方位反射镜、光子晶体、垂直结构、倒装结构等。全方位反射镜可以有效的提高LED产品的出光效率,因此在切割技术发展到激光表面划片时,LED行业出现了表切背镀技术。当隐形切割技术出现后,人们将隐切和被镀工艺相结合,但是在实施过程中发现先背镀再隐切无法实现,因为激光无法穿过被镀层聚焦到晶圆内部。本文介绍的是先隐切再背镀的工艺,因此不存在激光无法穿透背镀层的问题。
  2 实验工艺及难点
  2.1实验工艺
  表切背镀的工艺过程如下:研磨抛光→生长附着层→生长被镀层→划片→裂片。
  采用表切背镀的工艺加工时,生长附着层完后再生长被镀层,不会对晶圆背面造成污染,因此被镀层不易脱落。
  隐形切割背镀工艺过程如下:研磨抛光→生长附着层→划片→生长被镀层→裂片。
  2.2实验难点
  2.2.1控制污染源
  与表切背镀方法不同的是此种方法将生长背镀层与划片两个加工顺序进行了前后调整。加工顺序的调整会造成晶圆的污染,污染后的晶圆在加工完成后背镀层会脱落,单片产出良率无法得到保证,无法进行批量化生产。生长背镀层与划片两个加工顺序前后调整所造成的污染有以下五个方面。
  (1)生长完附着层后先划片再背镀因跨越两个工序造成晶圆污染。生长附着层、被镀层均是千级洁净区,而划片工序为万级洁净区,晶圆从千级工序进入万级工序,工序的洁净度等级下降10倍,晶圆在一定程度上会造成污染。(2)当晶圆进入到划片工序后,晶圆要粘贴在白膜上,晶圆在粘贴的过程中会造成污染。(3)晶圆切割完成后,需要人工将晶圆从白膜上切割下来,在人工操作的过程中会造成晶圆背面的污染。(4)晶圆进入镀膜工序后,人工需要用镊子将晶圆逐片夹到镀锅的卡槽内,并将晶圆卡紧以防在蒸镀的过程中掉落。在人工夹片的过程中会造成晶圆的污染。(5)生长背镀层的镀锅污染也会造成晶圆背面的污染。
  调换两个工艺顺序后必须加强工艺监控及不断的改进工艺措施,减少晶圆背面的污染,才能提高LED管芯的出产率及进行批量化生产。
  2.2.2隐形切割工艺控制
  隐形切割会使晶圆的背面炸裂,晶圆炸裂后背面有裂纹,因此在生长背镀层时芯片边缘处结合不紧密,从而造成背镀层的脱落。为了避免此种情况的发生,必须对隐形切割工艺进行控制。隐形切割工艺控制包括切割的位置(切深)、功率、激光频率,必须将此三个参数进行较好的结合才能使晶圆背面不发生炸裂。通过工艺参数的调整可以使晶圆背面无炸裂痕迹,但是必须保证晶圆背面无炸裂痕迹的前提下晶圆在蒸镀完背镀层后可以裂开。要保证隐形切割工艺的良率必须同时满足上述两个要求,因此对隐形切割的工艺要求很严格,要达到此工艺的平衡点困难较大,需要不断的进行实验验证才能找到较为合适的工艺参数。
  3 实验过程
  对不同尺寸芯片进行隐形切割背镀实验时发现不同尺寸晶圆的亮度提升不一致。在验证的过程中因表切背镀工艺是很成熟的工艺,因此仅进行了一次大批量验证。
  3.1小功率芯片实验验证
  三次小批量验证的亮度比表切背镀的亮度平均值提升为13.58%,三次大批量验证的亮度比表切背镀的亮度平均值提升10.14%。
  3.2大功率芯片实验验证
  三次小批量验证的亮度比表切背镀的亮度平均值提升为977%,三次大批量验证的亮度比表切背镀的亮度平均值提升6.45%。
  4 实验结论
  通过调整加工顺序可以避免激光无法穿过背镀层的问题,从而使隐形切割工艺与背镀工艺完美的结合起来,但是遇到了污染和工艺参数调整的问题。克服污染和工艺参数调整的问题后,隐形切割背镀工艺比表切背镀的亮度提升较大,小功率芯片的小批量与大批量亮度提升分别为13.58%和10.14%,大功率芯片的小批量与大批量亮度提升分别为9.77%和6.45%。
  參考文献:
  [1]高伟,邹德恕,郭伟玲,宋欣原,孙浩,沈光地.AlGaInP发光二极管的全方位反射镜研究[J] .固体电子学研究与进展,2008,12(28):537-539.
  [2] 郭琛,肖娜.LED用蓝宝石晶体衬底激光划片工艺.中国照明电器,2010(3):26-29.
  作者简介:
  魏萍(1984-),女,硕士,工程师,西安中为光电科技有限公司,研究方向:LED芯片材料与技术;
  任黎(1980-),男,本科,工程师,西安中为光电科技有限公司,研究方向:LED芯片生产管理。
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