隱形切割背鍍工藝的工藝改進(jìn)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(guò)程中出現(xiàn)如下問(wèn)題，如良率低、背鍍層脫落、加工困難等。本文通過(guò)改進(jìn)隱形切割背鍍工藝相關(guān)各工序的工藝，實(shí)現(xiàn)背鍍層無(wú)脫落，加工順暢，良率顯著提升，出產(chǎn)率高等。

【關(guān)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(shù)與背鍍技術(shù)是LED亮度的主要提升手段之一，將二者完美的結(jié)合起來(lái)可以使LED芯片的亮度跨越一個(gè)臺(tái)階。在將兩種工藝結(jié)合在一起時(shí)遇到了技術(shù)瓶頸，對(duì)晶圓進(jìn)行背鍍后再進(jìn)行劃片，發(fā)現(xiàn)激光束無(wú)法穿透背鍍層，因此無(wú)法進(jìn)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(wú)法穿透背鍍層的瓶頸，但是在加工生產(chǎn)的過(guò)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(wèn)題，我司對(duì)隱形切割背鍍的相關(guān)工序均進(jìn)行了工藝改進(jìn)，改進(jìn)后的工藝可以批量化生產(chǎn)，生產(chǎn)順暢，無(wú)上述問(wèn)題。圖1為我司所采用的ODR結(jié)構(gòu)。

二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（一）研磨拋光工序中的改進(jìn)

在加工過(guò)程中做對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)晶圓背面有黑點(diǎn)、臟污、水漬的晶圓掉鍍層的概率比較大，因此針對(duì)這幾點(diǎn)進(jìn)行工藝改進(jìn)。為了更有效的去除黑點(diǎn)、贓物等，更換清洗劑及清洗方法，并且在背面進(jìn)行刷試，以便黑點(diǎn)、臟污能去除的更加干凈。清洗完背面后提升加熱溫度進(jìn)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(jìn)行高倍檢查，如果發(fā)現(xiàn)有黑點(diǎn)、臟污、水漬等進(jìn)行返工。

在進(jìn)行上述工作的同時(shí)，加強(qiáng)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(zhǎng)。

（二）劃片工序的改進(jìn)

1.粘片方式及過(guò)程的改進(jìn)

在粘片時(shí)因?yàn)榫A背面與離型膜緊密貼合，因此離型膜形式及質(zhì)量會(huì)對(duì)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(wú)硅油離型膜、壓紋型離型膜。對(duì)這三種方式分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，使用壓紋型離型膜的效果最好，因此在粘片時(shí)采用壓紋型離型膜進(jìn)行粘片。

在粘片的過(guò)程中，人工操作時(shí)若不注意也會(huì)對(duì)晶圓背面造成污染，因此在粘片的過(guò)程中加強(qiáng)培訓(xùn)，并加強(qiáng)監(jiān)督，盡量避免在人為操作的過(guò)程中對(duì)晶圓背面造成污染。

2.切割工藝的改進(jìn)

在隱形切割中，因?yàn)榧す馐谴┻^(guò)切割道作用到藍(lán)寶石的內(nèi)部，當(dāng)藍(lán)寶石內(nèi)部形成改制層的同時(shí)會(huì)向藍(lán)寶石的正反兩個(gè)表面進(jìn)行延伸炸裂，從而將各顆晶粒分離。圖4為隱形切割技術(shù)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(wú)外觀問(wèn)題，晶圓背面在切割完成后無(wú)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(huì)在芯片正面形成類似燒焦的黑點(diǎn)，一般叫做燒傷，出現(xiàn)燒傷之后晶圓背面無(wú)裂痕，但是因激光聚焦位置比較偏向晶圓正面從而導(dǎo)致改質(zhì)層向晶圓背面延伸的長(zhǎng)度較短，導(dǎo)致在裂片時(shí)無(wú)法裂開(kāi)，進(jìn)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(huì)形成較深的裂痕，并且裂開(kāi)的間距較大進(jìn)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(gè)方面，既不能在正面形成燒傷導(dǎo)致無(wú)法裂開(kāi)，也不能使背面炸裂，要保證背面無(wú)炸裂痕跡的同時(shí)又能在裂片時(shí)裂開(kāi)，這樣才能使背鍍層的生長(zhǎng)效果好不易脫落，又能保證單片晶圓的良率。

通過(guò)很多組不同的切割方式實(shí)驗(yàn)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(shí)間

由于隱形切割背鍍工藝需要晶圓在不同潔凈等級(jí)的潔凈間進(jìn)行交叉作業(yè)，因此在不同的潔凈等級(jí)車間晶圓滯留的時(shí)間也不能相同。千級(jí)間晶圓可以滯留較長(zhǎng)的時(shí)間，萬(wàn)級(jí)間滯留的時(shí)間相對(duì)較短，并且要求當(dāng)晶圓流入到萬(wàn)級(jí)間時(shí)必須立刻進(jìn)行加工，不能有一刻停留。

由于外部不可抗力造成的晶圓無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行加工，必須將需要進(jìn)行加工的晶圓放入千級(jí)間干凈的氮?dú)夤裰校掖说獨(dú)夤癖仨氈荒艽娣烹[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(jìn)

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(huì)慢慢的炸裂開(kāi)來(lái)，但是炸裂的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。同批送入鍍膜工序進(jìn)行生長(zhǎng)金屬層時(shí)切割較早的晶圓會(huì)炸裂的相對(duì)比較好，晶圓在放入鍍鍋時(shí)雖然固定無(wú)問(wèn)題，但是在蒸鍍過(guò)程中鍍鍋在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中有的較軟的晶圓會(huì)從鍍鍋上掉落到金屬鍍膜機(jī)腔體內(nèi)部，掉落的晶圓無(wú)法進(jìn)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(jìn)行改造，可以將晶圓卡的更加牢固。將晶圓放入卡環(huán)中時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)固定仍不牢靠，使用高溫膠帶將晶圓進(jìn)行二次固定，確保晶圓無(wú)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(huì)造成人為的污染，因此對(duì)鍍膜工序進(jìn)行人員培訓(xùn)并加強(qiáng)工藝監(jiān)控。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)研磨拋光工序、隱形切割工藝、各工序滯留時(shí)間的規(guī)定、鍍膜工序的一系列的工藝改進(jìn)，隱形切割背鍍工藝可以順利實(shí)施，外觀良率從60%提高到98%，實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，從而使我司的產(chǎn)品在市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力。

四、結(jié)果與討論

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

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)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(shù)的研究;任黎（1980-），男，學(xué)士，總經(jīng)理助理，工程師，主要從事LED芯片生產(chǎn)管理。