隐形切割背镀工艺的工艺改进方法及效果

魏萍 任黎

【摘要】隐形切割背镀工艺可以有效的提高LED芯片的亮度，但是在隐形切割背镀工艺加工的过程中出现如下问题，如良率低、背镀层脱落、加工困难等。本文通过改进隐形切割背镀工艺相关各工序的工艺，实现背镀层无脱落，加工顺畅，良率显著提升，出产率高等。

【关键词】抛光度  离型膜  洁净度  隐形切割背镀工艺

一、引言

隐形切割技术与背镀技术是LED亮度的主要提升手段之一，将二者完美的结合起来可以使LED芯片的亮度跨越一个台阶。在将两种工艺结合在一起时遇到了技术瓶颈，对晶圆进行背镀后再进行划片，发现激光束无法穿透背镀层，因此无法进行切割。我司采用先划片再背镀的工艺顺序，虽然解决了激光束无法穿透背镀层的瓶颈，但是在加工生产的过程中产品良率低、背镀层脱落、加工不顺畅、烧伤、裂片困难、掉片等。为了解决上述问题，我司对隐形切割背鍍的相关工序均进行了工艺改进，改进后的工艺可以批量化生产，生产顺畅，无上述问题。图1为我司所采用的ODR结构。

二、实验过程

（一）研磨抛光工序中的改进

在加工过程中做对比试验，发现晶圆背面有黑点、脏污、水渍的晶圆掉镀层的概率比较大，因此针对这几点进行工艺改进。为了更有效的去除黑点、赃物等，更换清洗剂及清洗方法，并且在背面进行刷试，以便黑点、脏污能去除的更加干净。清洗完背面后提升加热温度进行晾干，减少背面水渍。背面清洗晾干完成之后增加检查步骤，在金相显微镜下每片进行高倍检查，如果发现有黑点、脏污、水渍等进行返工。

在进行上述工作的同时，加强厚度均一性的控制，缩小厚度均一性的工艺窗口，使晶圆的均一性更好，背面更平整，有利于附着层及金属层的生长。

（二）划片工序的改进

1.粘片方式及过程的改进

在粘片时因为晶圆背面与离型膜紧密贴合，因此离型膜形式及质量会对晶圆背面产生直接的影响。在此步骤中，采取了三种方式：不使用离型膜、无硅油离型膜、压纹型离型膜。对这三种方式分别进行实验后发现，使用压纹型离型膜的效果最好，因此在粘片时采用压纹型离型膜进行粘片。

在粘片的过程中，人工操作时若不注意也会对晶圆背面造成污染，因此在粘片的过程中加强培训，并加强监督，尽量避免在人为操作的过程中对晶圆背面造成污染。

2.切割工艺的改进

在隐形切割中，因为激光是穿过切割道作用到蓝宝石的内部，当蓝宝石内部形成改制层的同时会向蓝宝石的正反两个表面进行延伸炸裂，从而将各颗晶粒分离。图4为隐形切割技术的芯片侧面外观形貌。

在隐形切割背镀工艺的加工中要求晶圆正面无外观问题，晶圆背面在切割完成后无裂纹。

如果隐形切割的工艺参数控制的较差，激光能量偏向晶圆正面就会在芯片正面形成类似烧焦的黑点，一般叫做烧伤，出现烧伤之后晶圆背面无裂痕，但是因激光聚焦位置比较偏向晶圆正面从而导致改质层向晶圆背面延伸的长度较短，导致在裂片时无法裂开，进而形成双胞胎、芯片破碎等，因此晶圆良率降低，出产率低，不适合工业化生产。如果激光能量偏向晶圆背面，晶圆背面会形成较深的裂痕，并且裂开的间距较大进而影响背镀金属层的效果，裂纹较大金属层在芯片边缘处粘附力较差，背镀层容易脱落。因此切割工艺参数必须兼容上述两个方面，既不能在正面形成烧伤导致无法裂开，也不能使背面炸裂，要保证背面无炸裂痕迹的同时又能在裂片时裂开，这样才能使背镀层的生长效果好不易脱落，又能保证单片晶圆的良率。

通过很多组不同的切割方式实验后，发现将激光作用在晶圆中间部位，并且调整适合的激光能量和频率就可以满足上述的要求。

（三）各工序滞留时间

由于隐形切割背镀工艺需要晶圆在不同洁净等级的洁净间进行交叉作业，因此在不同的洁净等级车间晶圆滞留的时间也不能相同。千级间晶圆可以滞留较长的时间，万级间滞留的时间相对较短，并且要求当晶圆流入到万级间时必须立刻进行加工，不能有一刻停留。

由于外部不可抗力造成的晶圆无法在规定的时间内进行加工，必须将需要进行加工的晶圆放入千级间干净的氮气柜中，而且此氮气柜必须只能存放隐形切割背镀工艺的晶圆，不能放入其他物品。

（四）镀膜工序的改进

晶圆在隐形切割后由于工艺窗口较窄，晶圆在切割完成后会慢慢的炸裂开来，但是炸裂的时间相对较长。同批送入镀膜工序进行生长金属层时切割较早的晶圆会炸裂的相对比较好，晶圆在放入镀锅时虽然固定无问题，但是在蒸镀过程中镀锅在旋转的过程中有的较软的晶圆会从镀锅上掉落到金属镀膜机腔体内部，掉落的晶圆无法进行后续加工。

为了避免上述情况的发生，将镀锅卡环进行改造，可以将晶圆卡的更加牢固。将晶圆放入卡环中时，如果发现固定仍不牢靠，使用高温胶带将晶圆进行二次固定，确保晶圆无法从镀锅上掉落，减少损失。

将晶圆从托盘加入到卡环中会造成人为的污染，因此对镀膜工序进行人员培训并加强工艺监控。

三、实验结果

通过对研磨抛光工序、隐形切割工艺、各工序滞留时间的规定、镀膜工序的一系列的工艺改进，隐形切割背镀工艺可以顺利实施，外观良率从60%提高到98%，实现了批量化生产，从而使我司的产品在市场上更具竞争力。

四、结果与讨论

隐形切割背镀工艺虽然通过研磨抛光工序、隐形切割工艺、各工序滞留时间的规定、镀膜工序的一系列工艺改进得以实现，外观良率提高了38%，但是加工过程较为繁琐，各个工艺点要求过高，还需要进一步的改进，可以使隐形切割背镀工艺缩短加工时间减少工艺步骤。

参考文献：

[1]王贤洲.不同切割方式对GaN基LED芯片外量子效率影响的研究[D]. 西安电子科技大学.

[2]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.

作者简介：魏萍（1984-），女，硕士研究生，工程师，主要从事LED芯片材料与技术的研究;任黎（1980-），男，学士，总经理助理，工程师，主要从事LED芯片生产管理。