一种有效提升小尺寸LED芯片产品可靠性的劈裂方式

摘 要：在裂片工艺是LED芯片制程中的重要环节，劈裂的好坏不仅对制程良率有很大影响，同时也会对晶粒的光电性产生较大影响。本文针对4英寸GaN基底的小尺寸芯片，分析了劈裂不良对芯片光电性的影响，并提出了一种有效提升产品劈裂良率的裂片方法，从而保证产品的可靠性。

关键词：小尺寸LED芯片；劈裂方式；可靠性

中图分类号：TN312.8 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2018）05-0040-02

A Breaking Mode for Effectively Improving the Reliability

of the Small Size LED Chip

ZHOU Ting1，MA Jieyuan2，ZHANG Zhen2

（1.Beilin District of Xi’an Creative Industry Development Co.，Ltd.，Xi’an 710068，China；

2.Xi’an BIO-pharmaceutical Incubator Co.，Ltd.，Xi’an 710077，China）

Abstract：The break is an important part of the LED chip process. The quality of the break not only has a great influence on the process yield，but also has a great influence on the photoelectric properties of the chip. Based on the small size chip of 4-inch GaN substrate，this paper analyzed the influence of breaking defects on the photoelectric properties of the chip，and proposed a breaking mode to effectively improve the breaking yield of the product，so as to ensure the reliability of the product.

Keywords：small size LED chip；breaking mode；reliability

0 引 言

随着LED行业的快速发展，大、小尺寸芯片的市场需求逐渐增加，4寸或者更大尺寸的基底逐渐成为LED厂商的主要选择。然而大尺寸基底在生产小尺寸芯片的过程中，裂片工艺会遇到较大的阻碍，发生双胞、乱裂和斜劈等不良情况的比例明显高于大尺寸芯片。裂片是LED芯片制程中的重要环节，劈裂的好坏不仅对制程良率有很大影响，同时也会对晶粒的光电性产生较大的影响[1]。本文针对4英寸GaN基底的小尺寸芯片，提出了一种有效提升产品劈裂良率的裂片方式，从而保证了产品的可靠性。

1 异常现象及原因分析

1.1 异常现象

在实际生产4英寸GaN基底1030mil芯片时，发现其全点测过程中，相邻两颗晶粒的亮度LOP差值明显，如图1所示，COB全点测mapping图中LOP呈条状，X方向相邻晶粒间LOP差异明显。

1.2 原因分析

取LOP差异明显的相邻两颗晶粒，在金相显微镜下观察其外观，发现晶粒X方向的断面不规则，斜劈严重，如图2所示，从而影响了晶粒侧面出光量，导致相邻两颗晶粒的LOP产生较大差异。从图2中可看出激光切割的切深一致，故判定此异常为劈裂所致。

LED制程中，对于4寸片小尺寸晶粒，其劈裂方式一般为先劈裂B面（X方向）的单数刀，然后劈裂B面（X方向）的双数刀，最后连续劈裂A面（Y方向）。在实际生产中发现，1030mil晶粒用此方法劈裂时，B面由于刀数过多会产生较大的挤压力量，从而使其他区域晶粒的水平位置发生变化，呈“微笑”状（如图3所示，正常的黑色切割线和红色的劈刀线是重合的）；而“微笑”的水平会导致劈裂时的斜劈、双胞等问题，“微笑”越大，斜劈越严重，进而影响晶粒的外观和亮度。

2 改进的裂片方式

2.1 劈裂方式改进

在wafer的研磨厚度及激光切割深度不变的情况下，为了减少劈裂时的斜劈、双胞、乱裂等情况，本文针对小size设计了一种高阶混合劈裂模式。该模式将B面（X方向）的双数刀分为8个小区域进行劈裂，8个小区域按照断点深浅来区分；然后根据挤压变形的影响量，确定各区域的劈裂顺序。经反复试验与小批量测试，最终确定的裂片区域顺序为4→1→2→3→8→5→6→7，如图4所示。

2.2 结果比对

1030wafer的劈裂参数经过优化后，斜劈状况明显改善，测得的X轴方向相邻两颗晶粒的LOP差值明显减少，与大size（3030、3535等）的X轴方向相邻晶粒的LOP差值状况基本一致，如图5（a）、图5（b）所示，从改善前LOP的差异最大差异5mW优化到改善后的2mW。

3 结 论

对于4英寸GaN基底的小尺寸LED芯片，劈裂的质量对芯片的可靠性影响较大。本文对1030mil芯片的劈裂问题进行了深入分析，结合实际生产应用给出了小size wafer的

最优劈裂方式，有效降低了劈裂不良导致的产品LOP和外观良率损失，从而提高了LED制造工艺中裂片的可靠性。

参考文献：

[1] 袁飞.LED制造工艺中激光切割裂片可靠性的研究[C].第三届电工产品可靠性与电接触国际会议，2009：434-437.

作者简介：周婷（1986.11-），女，汉族，陕西榆林人，中级工程师，硕士。研究方向：电子信息。