半导体元件分类方法与流程

本发明涉及半导体元件的分类方法，尤其是涉及一种半导体发光元件的分类方法。

背景技术：

在半导体后段制作工艺中，一分切为多个半导体元件的晶片在经过点测(Probing)规格分类后，会经由分拣装置(Sorter)或翻转装置(die flipper)，将多个半导体元件依不同规格分类选取并包装，送到不同的客户或是库存仓。

在使用分拣设备进行半导体元件拣取时，虽然可依据每颗半导体元件不同规格(bin)进行分类拣取，但是其设备造价昂贵、维护费用高，并且一次仅能单颗拣取，拣取速度慢，不够具有经济效益；若使用翻转设备进行分类选，由于翻转设备无法区分与辨识不同规格的半导体元件，仅能做大范围具有近似规格的半导体元件选取，没办法依据不同规格将分散的半导体元件依次选取进行单颗分类拣选取。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开一种半导体元件分类方法，包含：定义一承载装置上的多个半导体元件为多个分类区域；提供一选定作业，选定该其中的一分类区域为一分拣区域；提供一分拣作业，取出附着于该承载装置上的该分拣区域的半导体元件；以及提供一翻转作业，取出附着于该承载装置上的另一分类区域的半导体元件。

一种半导体元件分类方法，包含：提供一选定作业，选定一承载装置上的一第一多个半导体元件为一分拣区域；提供一分拣作业，取出附着于该承载装置上的该第一分拣区域的一个或多个半导体元件；以及提供一翻转作业，取出附着于该承载装置上的一第二多个半导体元件。

附图说明

图1A为本发明实施例的一半导体元件分类方法的示意图；

图1B为本发明实施例中使用的分拣设备示意图；

图1C为本发明实施例中使用的翻转设备示意图；

图2A为本发明多个半导体元件光电特性分布图；

图2B为本发明多个半导体元件光电特性分布示意图；

图2C为本发明实施例的分类流程以及选取后排列方式示意图；

图2D为本发明实施例的分类流程以及选取后排列方式示意图。

符号说明

10 晶片

10a 半导体元件

12 第一粘着层

12’ 第二粘着层

15 第一承载平台

16 第二承载平台

17 电脑系统

18 拣取装置

100 分拣设备

20 基底

22 第一承载装置

23 第二承载装置

24 第三承载装置

25 第一承载平台

26 第二承载平台

27 气囊

27a 缓冲垫

28 加热器

29 加压器

Defect Bin 失效区

200 粘贴设备

Bin 1 第一分类区域

Bin 2 第二分类区域

Bin 3 第三分类区域

Bin 4 第四分类区域

Bin 5 第五分类区域

Bin 6 第六分类区域

Line 1 第一分隔线

Line 2 第二分隔线

Line 3 第三分隔线

具体实施方式

图1A为本发明第一实施例的一半导体元件分类方法。如图1A显示，一种半导体元件分类方法，包含：定义一承载装置上的多个半导体元件包含多个分类区域；选定多个分类区域之一为一分拣区域，多个分类区域的另一为一翻转区域；通过一分拣作业，选取附着于承载装置上的分拣区域的半导体元件；以及通过一翻转作业，选取附着于承载装置上的翻转区域的半导体元件。

半导体元件是利用半导体材料的特殊电特性来完成特定功能的电子电路组件，包含发光二极管或晶体管，本实施例的半导体元件是指发光二极管，包含一基板，第一导电性半导体层，发光叠层，第二导电性半导体层，其经由MOCVD或MBE外延方式于一晶片上形成半导体叠层，经光掩模显影定义平台(mesa)位置后，再经由蚀刻平台方式形成半导体结构，再用镀膜或打线方式形成电极，最后经过切割形成多颗半导体元件。切割后的多个半导体元件先进行规格分类，本实施例的规格分类是先利用点测作业依光电特性定义出多个分类区域；接着再选定一或多个分类区域为分拣区域。在一实施例中，半导体元件因外延或元件制作工艺造成其光电特性较不均匀分散于外延芯片中，或是毁损失效的半导体元件，也可能是不同规格中颗数较少的半导体元件，这些半导体元件所在的区域将其选定为分拣区域。接着，提供至少一分拣作业选取分拣区域的半导体元件，此时于承载装置上剩余的半导体元件的范围即为翻转区域。最后，通过至少一翻转作业，选取附着于承载装置上翻转区域的半导体元件。在一实施例中，翻转区域可为光电特性较均匀且集中的半导体元件、颗数较多的半导体元件。通过分拣作业配合翻转作业，以达到分类最佳的成本与效率考虑。半导体元件的定义分类区域包含依据客 户需求规格或是预设规格光电特性范围的不同来定义分类，光电特性包含亮度，发光波长，操作电压，操作电流，或元件功率。

图1B为第一实施例中分拣作业所使用的分拣设备100。如图1B所示的分拣设备100，在第一实施例中，分拣设备100包含一第一承载平台15、一第二承载平台16、一拣取装置18与一控制系统17。拣取装置18包含一机械手臂，切割后的晶片10包含多个半导体元件10a附着于一粘着层12上，并放置于第一承载平台15上，拣取装置18将分拣区域的半导体元件10a从第一承载平台15转移至第二承载平台16，且附着于第二承载平台16上的一第二粘着层12’，其中第一粘着层12与第二粘着层12’可为一蓝膜。控制系统17是电连接第一承载平台15、第二承载平台16与拣取装置18，可依据半导体元件10a的规格分类，控制拣取装置18，将分拣区域多个半导体元件10a从第一承载平台15转移至第二承载平台16，其中第二承载平台16可包含多个承载平台，及多个第二粘着层，当有多个分拣区域时，可将不同分拣区域的半导体元件10a转移至不同的承载平台上。

图1C为第一实施例中翻转作业所使用的翻转设备200。如图1C所示，翻转设备200包含一基底20；一加热器28位于基底上；一第一承载平台25位于加热器上；以及一加压器29位于基底20上方，其中，加压器29还包含一气囊27以及一缓冲垫27a位于气囊内。翻转作业的第一承载平台25上设置有第一粘着层12，(粘着并承载分拣作业完后剩余的多个半导体元件10a，亦即翻转区域的半导体元件10a。再于第二承载平台26上设置一第二粘着层12’，第二粘着层12’的粘着面面向第一粘着层12和翻转区域的多个半导体元件10a，再经由加压器29的气囊27施压将第二粘着层12’与半导体元件10a紧密粘贴，最后再经由加热器28加热，使得第二粘着层12’与多个半导体元件10a贴粘固定。接着以降低半导体元件10a与第一粘着层12间贴附力的方法，降低待取出的分类区域位置半导体元件10a与第一粘着层12间贴附力。方法包含在待取出的分类区域位置的第一粘着层12上涂布去胶溶剂(未显示)，例如丙酮，当丙酮渗透至第一粘着层12与多个半导体元件10a的贴附面时，多个半导体元件10a与第一粘着层12的贴附力减弱，再以自动撕膜设备(未显示)或用手撕开第一粘着层12和第二粘着层12’，涂布丙酮的待分类区域的多个半导体元件10a留在第二粘着层12’，未涂布丙酮的分类区域剩余的多个半导体元件10a在撕开后则依旧粘贴在第一粘着层12 上，完成一次分类，若有多个翻转区域，则反复实施数次，直到将所有翻转区域都贴附到另一粘着层后，即完成全部的翻转作业。降低半导体元件与粘着层间贴附力的方法除了前述的涂布去胶溶剂方法，也可通过照射UV光等方法去除粘着层粘性。在以照射UV光的方法中，该粘着层可选用在UV光照射后粘性会降低的UV蓝膜实施。翻转作业的优点在于可一次选取大面积分类区域的半导体元件，其速率较单颗分拣作业快。对于光电特性均匀度不佳的半导体元件，例如蓝光LED，可经由分拣作业搭配翻转作业完成分类。

在第一实施例中，规格分类作业还可搭配一半导体元件光电特性影像辨识仪，用以辨识各半导体元件10a的光电特性规格。在一实施例中，光电特性影像辨识仪还可包含一定义坐标位置功能，在辨识多个不同或相同光电特性规格的半导体元件后，同时分析出半导体元件不同光电特性规格的坐标位置，进而定义出分类区域。如图2A所示的一晶片状排列的多个半导体元件于一承载装置上的光电特性分布图。晶片状排列的多个半导体元件经由光电特性的规格分类作业后，将多个半导体元件定义为多个分类区域。规格分类作业，包含使用光电特性测试仪器或其他发光二极管光电特性影像辨识仪的分拣设备，以产生如图2A所呈现的光电特性分布图。在本实施例中揭露的光电特性影像辨识仪，除以色彩区域不同，代表不同光电特性，定义多个分类区域外，同时也可依据X轴与Y轴坐标显示多个半导体元件的位置。在本实施例中，如图2A中所示的多个分类区域，此处以不同黑白对比表示，代表不同功率的发光二极管区域，并将其定义为:Defect Bin、Bin 1、Bin 2、Bin 3、Bin 4多个分类区域。在本实施例中，Defect Bin为发光二极管失效区，Bin 1为175～180mW、Bin 2为181～185mW、Bin 3为185～190mW、Bin 4为190～195mW。除了以不同功率进行定义外，尚可依据波长、亮度、操作电压、或电流等范围作定义。

当完成定义后，提供一选定作业，选定一个或多个分类区域，例如：任意选定Bin 1、Bin 2、Bin 4以及Defect Bin作为分拣区域，及Bin 3作为翻转区域。前述分拣区域及翻转区域的选定可利用实际的光电特性分布图做为选定位置的参考。

在一实施例中，在完成定义后，提供一选定作业，选定半导体元件最多颗的分类区域为翻转区域，半导体元件颗粒数较少的分类区域为分拣区域，用于达到优选的分拣作业与翻转作业的成本与效率。为方便清楚说明，以图 2B做为图2A的示意图。如图2B所示，包含Defect Bin、Bin 1、Bin 2、Bin3，以及Bin 4的多个分类区域，其中Bin 1为颗数最多的分类区域，因此选定为翻转区域；Bin 2、Bin 3、Bin 4以及Defect Bin选定为分拣区域。

在一实施例中，在完成定义后，提供一选定作业，选定多个分拣区域使得多个翻转区域彼此不相邻，接着以分拣作业先挑选出分拣区域的多个半导体元件，使得多个翻转区域为彼此不相邻，再针对个别翻转区域分别进行翻转作业，以解决传统翻转作业无法辨识区域间边界的缺陷。可参考图2B所示，选定非相邻的Bin 1与Bin 3作为翻转区域，其余Bin 2、Bin 4与DefectBin为分拣区域。Bin 2、Bin 4与Defect Bin先分别经由分拣作业将此些分类区域的半导体元件挑出后，Bin 1与Bin 3因分拣区域留下的空格即可经由目测方式辨识出Bin 1与Bin 3的边界，再以翻转作业分别将Bin 1与Bin 3选取排列至不同承载装置上。

在另一实施例中，各分类区域的交界以Line 1、Line 2，以及Line 3分隔线定义之。参考图2B所示，选定Bin 1～Bin 4为翻转区域，选定位于Line1～Line 3分隔线相邻的多个半导体元件为分拣区域，在完成分拣作业后，多个翻转区域之间留下空格，可使各翻转区域间彼此不相邻。

图2C为本发明一实施例的分类流程以及选取后排列方式示意图。在本实施例中，如图2C所示，晶片状排列的多个半导体元件承载于第一承载装置22上，第一步骤依前面实施例所述的方法，定义为Bin 1～6个分类区域。接着选定最多颗半导体元件的分类区域Bin 1作为翻转区域，以及其他分类区域Bin 2～6为分拣区域，并将选定为分拣区域的数据输入分拣设备，例如:176～180mW、181～185mW、186～190mW、191～195mW、196～200mW及201～205mW等Bin 2～6的亮度数据。第二步骤将第一承载装置22上多个半导体元件放入分拣设备，分拣设备即依照先前输入分拣区域数据进行多个分拣作业。第三步骤经由多个分拣作业后，分拣区域Bin 2～6的半导体元件分别经由分拣作业选取到多个第二承载装置23上，剩余的分类区域Bin 1也就是翻转区域的半导体元件则留在第一承载装置22上。第四步骤将翻转区域Bin 1的半导体元件放入翻转设备进行翻转作业。第五步骤经由翻转作业后，翻转区域Bin 1的半导体元件从第一承载装置22上被翻转选取到第三承载装置24上。翻转区域Bin 1的半导体元件依原先翻转区域的不规则状排列于第三承载装置24上，分拣区域Bin 2～6的半导体元件于分拣作业时依方形依序 排列于第二承载装置23上，将多个半导体元件连同第三承载装置24送至库房存放或是交付客户。在另一实施例中，翻转区域Bin 1经翻转作业后，在第三承载装置24上的排列形状可为不规则状或散布状；分拣区域Bin 2～6经分拣作业后，在第二承载装置23上的排列形状可为方形或圆形。

图2D为本发明一实施例的分类流程以及选取后排列方式示意图。在本实施例中，如图2D所示，首先晶片状排列的多个半导体元件承载于第一承载装置22上，依前面实施例所述的方法，定义为Bin 1～3个分类区域。接着选定分类区域Bin 1、Bin 2，Bin 3为三个翻转区域，以及位于Line 1、Line 2及Line 3分隔线相邻的多个半导体元件为三个分拣区域Bin 4、Bin 5，以及Bin 6，及将分拣区域数据输入分拣设备中。第二步骤将半导体元件放入一分拣设备进行分拣作业。第三步骤经由多个分拣作业后，位于Line 1、Line 2，以及Line 3分隔线相邻的多个半导体元件的分拣区域Bin 4、Bin 5，以及Bin6分别经由分拣作业批次选取至多个第二承载装置23上排列成方形，此时第一承载装置22上还留有剩余多个翻转区域Bin 1、Bin 2，以及Bin 3。第四步骤将剩余多个翻转区域Bin 1、Bin 2，以及Bin 3放入一翻转设备依序进行三次翻转作业，批次转贴附至多个第三承载装置24上。第五步骤经由翻转作业后，多个翻转区域Bin 1、Bin 2，以及Bin 3半导体元件分别依原来排列于承载装置22上的不规则状转置于承载装置24上，最后分别送至库房存放或是交付客户。在另一实施例中，经翻转作业后，多个翻转区域Bin 1、Bin 2，以及Bin 3半导体元件于承载装置上的排列形状可为不规则状或散布状；Line 1、Line 2，以及Line 3分隔线相邻的多个半导体元件分拣区域Bin4、Bin 5，以及Bin 6经分拣作业后于承载装置上的排列形状可为方形或圆形。

本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。