一种led用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法
【专利摘要】一种LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法，包括以下步骤（1）将研磨工件擦拭干净；（2）将双面膜背面贴在研磨工件上；（3）将待减薄砷化镓衬底研磨面朝上贴在双面膜正面；（4）将贴好砷化镓衬底的研磨工件加热；（5）在研磨工件上放置无尘纸以保护衬底表面，加压；（6）停止加压后，对砷化镓衬底进行减薄作业；（7）减薄作业完毕并清洗干净后，加热研磨工件至双面膜无粘性；（8）取下砷化镓衬底，清洗去除砷化镓衬底正面的残留粘着物。该方法原材料消耗少，步骤简单，操作简便，防止了有机蜡加热贴片时对环境所造成的蜡蒸汽污染，避免了蜡蒸汽对作业员工的危害，可有效减少衬底碎裂，提高衬底减薄厚度的均匀性和产品良率，衬底减薄后易清洗。
【专利说明】
一种LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法，属于衬底减薄技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，红光LED的主流衬底材料仍为砷化镓衬底，主要因其在m-V族化合物半导体材料中是生产工艺最为成熟、应用最为广泛的材料，在微电子材料中仅次于硅，是目前制作半导体发光器件、光电探测器件的基础材料。砷化镓材料在光电子器件中的优点主要表现为:直接跃迀型能带结构，光电转换效率高；电子迀移率高;抗辐射性能好;温度系数小，可在较高温度下正常工作;在空气或水蒸气中能稳定存在;常温下化学性质稳定，不溶于盐酸;与红、橙、黄光LED外延层具有良好的晶格匹配，可大大提高外延层质量，降低位错密度，从而提高器件的使用寿命和光电参数。
[0003]在LED发光器件领域，砷化镓衬底材料虽然展现出了诸多优点，但在生产和使用过程中也存在一些缺点，如资源稀缺、价格昂贵，易对环境造成污染，衬底生产技术要求较高，机械强度较低等。因砷化镓衬底较低的机械强度导致其在LED管芯生产过程中易碎裂，尤其在管芯生产后期经衬底减薄处理后，加之各生产工艺过程中对衬底材料积累的内应力和机械损伤，极易发生碎裂。碎裂的LED芯片轻则影响后续生产效率和成品率，重则无法继续使用而直接报废，即增加了产品成本，又因对环境有污染而无法得到有效处理，虽然高质量的砷化镓衬底材料在一定程度上降低了LED芯片生产过程中的裂片率和损失，但价格也相对较高，不利于降低产品成本。因此，降低砷化镓基LED芯片衬底减薄工艺中的裂片率是保证后续正常生产、降低后续产品裂片率和提高产品良率的基础，而贴片质量无疑是影响减薄工艺中裂片率和芯片质量的关键因素。
[0004]目前红光LED衬底减薄工艺中主要采用固体蜡熔化、凝固的方法将外延片粘附在研磨工件表面后进行衬底减薄，该种减薄贴片方法又分为两种，一种为直接通过蜡将外延片贴在研磨盘上进行研磨，但因研磨盘和外延片之间蜡层间隙小，故对外延片表面质量要求较高，如外延片表面带有颗粒物或翘曲度高则会直接导致贴片碎裂、裂纹、电极损伤、减薄厚度不均匀等，并且减薄完毕后，外延片不易从研磨工件上取下;第二种为在外延片和蜡层之间加入厚度相对均匀的蜡纸，蜡纸的使用可有效改善外延片因表面状况不佳导致裂片、减薄完不易取下的缺点，同时对电极也起到了保护作用，但因蜡层和蜡纸厚度均匀性无法精确控制而导致外延片减薄后最终厚度均匀性较差，厚度波动范围一般在几微米至几十微米，且贴片易产生气泡而使衬底在减薄后产生裂纹，影响产品最终质量和良率。
[0005]中国专利文献CN103489755A公开的《一种在衬底减薄工艺中的粘片方法》，所用材料不但包含光刻胶、PMGI层、高温蜡、低温蜡、减薄片托、玻璃片多种材料消耗，且工序较多，操作复杂，既增加了原料成本，又增加了人力成本，不利于提高产品效益，目前在LED衬底减薄工艺中已逐渐被淘汰。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有LED用砷化镓衬底减薄工艺中贴片技术存在的缺点和不足，提供一种简单易行、提高产品良率的LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法。
[0007]本发明的LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法，包括如下步骤:
[0008](I)用蘸有无水乙醇的无尘纸将研磨工件擦拭干净；
[0009]所述无水乙醇为分析纯(纯度彡99.7%)o
[00?0] 所述研磨工件为圆形，直径15cm_30cm，厚度偏差不大于5μηι。
[0011](2)将双面膜背面平整贴在研磨工件上所要贴片的一面；
[0012]所述双面膜在100-200°C下稳定无变形。
[0013]所述双面膜分为正面和背面，正面用于粘附砷化镓衬底，100-200°C下正面粘性趋于零，背面用于将砷化镓衬底牢牢粘附在研磨工件上，背面粘性在100-200°C下性质稳定。
[0014]所述双面膜要求为圆形、方形或其它形状时要求大小必须能覆盖研磨工件尺寸且超出工件的部分需切除，厚度均匀性好，厚度偏差不大于I Oym。
[0015](3)将待减薄砷化镓衬底研磨面朝上均匀贴在双面膜正面，按压砷化镓衬底，使其粘附在双面膜上；
[0016]所述砷化嫁衬底厚度250μηι-650μηι，直径5cm_16cm。
[0017](4)将贴好砷化镓衬底的研磨工件加热至100-200°C，按压砷化镓衬底10-60秒；
[0018](5)在研磨工件上放置无尘纸以保护衬底表面，在压力0.1-1.0MPa下加压1-5分钟；
[0019](6)停止加压后，去除无尘纸，对砷化镓衬底进行减薄作业；
[0020](7)减薄作业完毕并清洗干净后，加热研磨工件至双面膜无粘性；
[0021 ]加热研磨工件的温度是100-200°C。
[0022](8)取下砷化镓衬底，清洗去除砷化镓衬底正面的残留粘着物。
[0023]将砷化镓衬底置于花篮中，将花篮依次置于丙酮和无水乙醇溶液中分别清洗3-8分钟。
[0024]本发明原材料消耗少，步骤简单，操作简便，替代了有机蜡贴片，防止了有机蜡加热贴片时对环境所造成的蜡蒸汽污染，避免了蜡蒸汽对作业员工的危害，可有效减少衬底碎裂，提高衬底减薄厚度的均匀性和产品良率，衬底减薄后易清洗，同时避免了清洗去蜡试剂的消耗，降低了产品成本。
【附图说明】
[0025]图1是本发明砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法的过程示意图。
[0026]其中，1、压片设备，2、双面膜，3、研磨工件，4、砷化镓衬底，5、无尘纸，6、压力。
【具体实施方式】
[0027]本发明的LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法，如图1所示，包括如下步骤:
[0028](I)用蘸有无水乙醇的无尘纸5或无尘布将研磨工件3擦拭干净，要求研磨工件3表面肉眼观察洁净、无任何异物。
[0029]无水乙醇为分析纯，纯度彡99.7%。研磨工件为圆形，直径15-30cm，材质可为陶瓷、不锈钢或玻璃等，各处的厚度偏差不大于5μπι。
[0030](2)将双面膜2的背面平整贴在研磨工件3上所要贴片的一面，要求无气泡或气孔产生。
[0031]双面膜要求耐热性好，基材在100-200°C内稳定无变形。双面膜分为正面和背面，正面用于粘附砷化镓衬底，100-200°C下正面粘性趋于零，以有利于将减薄后的砷化镓衬底夹起;背面用于将砷化镓衬底牢牢粘附在研磨工件上，背面粘性在100-200°C下性质稳定。
[0032]双面膜2要求为圆形，方形或其他形状时要求大小必须能覆盖研磨工件尺寸且超出工件的部分需切除。双面膜为圆形时，直径可为与研磨工件一致的15-30cm，厚度均匀性好，厚度偏差不大于ΙΟμπι。
[0033](3)将待减薄砷化镓衬底4的研磨面朝上均匀贴在双面膜2的正面，按压砷化镓衬底4，使其粘附在双面膜2上。研磨工件3上的贴片数量根据研磨工件3尺寸、砷化镓衬底4尺寸和实际需求而定。所述砷化镓衬底厚度250-650μπι，直径5-16cm。
[0034](4)将贴好砷化镓衬底4的研磨工件3置于加热器上加热，加热温度100-200°C，然后轻压砷化镓衬底4，时间10-60秒。
[0035](5)将研磨工件3放置在压片设备I上，在研磨工件3上放置无尘纸5以保护衬底表面，然后施加压力6，压力0.1-1.0MPa，加压时间1_5分钟。
[0036](6)停止加压后去除无尘纸5，将研磨工件3置于减薄设备上对砷化镓衬底4进行减薄作业。
[0037](7)减薄作业完毕刷洗干净后，将研磨工件3放置在加热台上加热，加热温度100-200 °C，用镊子确认双面膜2有无粘性，有粘性时继续加热，直至无粘性。
[0038](8)用镊子将砷化镓衬底4夹起置于花篮中。
[0039](9)将花篮依次置于丙酮和无水乙醇溶液中，分别清洗3-8分钟，去除砷化镓衬底4正面的残留粘着物。丙酮为分析纯，纯度多99.5%。无水乙醇为分析纯，纯度多99.7%。
[0040]以下通过实施例对本发明LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法进行更详细的说明。
[0041 ] 实施例1
[0042](I)用蘸有无水乙醇(分析纯)的无尘纸将直径为15cm的圆形陶瓷研磨工件3擦拭至要求，各处厚度偏差为0.4μηι。
[0043](2)将尺寸为15cm的圆形双面膜2的背面平整地贴在研磨工件3的将要贴片的一面，无气泡和气孔产生。所用双面膜基材在100°C (含)以下无变形，正面高温粘性在100°C(含)以上为0，背面粘性在100°C (含)以下性质稳定，双面膜厚度偏差1.2μπι。
[0044](3)将厚度为250μπι、直径5cm(2英寸)的6片待减薄砷化镓衬底4的研磨面朝上，均匀贴在双面膜2的正面，按压砷化镓衬底4，使其粘附在双面膜2上。
[0045](4)将贴好砷化镓衬底4的研磨工件3置于加热器上加热，加热温度100°C，然后继续轻压砷化镓衬底4，时间60秒。
[0046](5)将研磨工件3放置在压片设备I上，在研磨工件上放置无尘纸5以保护衬底表面，然后施加压力6，压力0.IMPa，加压时间5分钟。
[0047](6)去除无尘纸5后将研磨工件3置于减薄设备上对砷化镓衬底4进行减薄作业。
[0048](7)减薄作业完毕并刷洗干净后，将研磨工件3放置在加热台上加热，加热温度100°C，用镊子确认双面膜2无粘性时停止加热。
[0049](8)用镊子将砷化镓衬底4夹起置于花篮中。
[0050](9)将花篮依次置于丙酮和无水乙醇溶液中分别清洗5分钟。
[0051 ] 实施例2
[0052](I)用蘸有无水乙醇(分析纯)的无尘纸将直径为22.5的圆形不锈钢研磨工件3擦拭干净至要求，厚度偏差3.8μπι。
[0053](2)将尺寸为25.cm的方形双面膜2背面平整贴在研磨工件3上将要贴片的一面，将超出研磨工件3边缘的双面膜切除。所用双面膜基材在158°C (含)以下无变形，正面高温粘性在146°(:(含)以上为0，背面粘性在160°(:(含)以下性质稳定，双面膜厚度偏差5.仏111。
[0054](3)将厚度为462μπι、尺寸10.1cm(4英寸)的2片待减薄砷化镓衬底4研磨面朝上贴在双面膜2正面中心位置，按压砷化镓衬底4，使其粘附在双面膜2上。
[0055](4)将贴好砷化镓衬底4的研磨工件3置于加热器上加热，加热温度142°C，然后继续轻压砷化镓衬底4，时间1秒。
[0056](5)将研磨工件3放置在压片设备I上，在研磨工件上放置无尘纸5以保护衬底表面，然后施加压力6，压力0.41 MPa，加压时间3分钟。
[0057](6)去除无尘纸5后将研磨工件3置于减薄设备上对砷化镓衬底4进行减薄作业。
[0058](7)减薄作业完毕并刷洗干净后，将研磨工件3放置在加热台上加热，加热温度150°C，用镊子确认双面膜2无粘性时停止加热。
[0059 ] (8)用镊子将砷化镓衬底4夹起置于花篮中。
[0060](9)将花篮依次置于丙酮和无水乙醇溶液中分别清洗8分钟和3分钟。
[0061 ] 实施例3
[0062](I)用蘸有无水乙醇(分析纯)的无尘纸将直径为30cm的圆形玻璃研磨工件3擦拭干净至要求，厚度偏差5μπι;
[0063](2)将尺寸为32cm的方形双面膜2背面平整贴在研磨工件3上将要贴片的一面，将超出研磨工件3边缘的双面膜切除。所用双面膜基材在200°C (含)以下无变形，正面高温粘性在200°C (含)以上为O，背面粘性在200°C (含)以下性质稳定，双面膜厚度偏差ΙΟμπι。
[0064](3)将厚度为650μπι、尺寸16cm的I片待减薄砷化镓衬底4研磨面朝上均匀贴在双面膜2正面，按压砷化镓衬底4，使其粘附在双面膜2上。
[0065](4)将贴好砷化镓衬底4的研磨工件3置于加热器上加热，加热温度200°C，然后继续轻压砷化镓衬底4，时间43秒。
[0066](5)将研磨工件3放置在压片设备I上，在研磨工件上放置无尘纸5以保护衬底表面，然后施加压力6，压力1.0MPa，加压时间I分钟。
[0067](6)去除无尘纸5后将研磨工件3置于减薄设备上对砷化镓衬底4进行减薄作业。
[0068](7)减薄作业完毕并刷洗干净后将研磨工件3放置在加热台上加热，加热温度200°C，用镊子确认双面膜2无粘性时停止加热。
[0069 ] (8)用镊子将砷化镓衬底4夹起置于花篮中。
[0070](9)将花篮依次置于丙酮和无水乙醇溶液中分别清洗3分钟和8分钟。
【主权项】
1.一种LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法，其特征是:包括如下步骤: (1)用蘸有无水乙醇的无尘纸将研磨工件擦拭干净； (2)将双面膜背面平整贴在研磨工件上所要贴片的一面； (3)将待减薄砷化镓衬底研磨面朝上均匀贴在双面膜正面，按压砷化镓衬底，使其粘附在双面膜上； (4)将贴好砷化镓衬底的研磨工件加热至100-200°C，按压砷化镓衬底10-60秒； (5)在研磨工件上放置无尘纸以保护衬底表面，在压力0.1-1.0MPa下加压1-5分钟； (6)停止加压后，去除无尘纸，对砷化镓衬底进行减薄作业； (7)减薄作业完毕并清洗干净后，加热研磨工件至双面膜无粘性； (8)取下砷化镓衬底，清洗去除砷化镓衬底正面的残留粘着物。2.根据权利要求1所述的LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法，其特征是:所述步骤(I)中研磨工件为圆形，直径15cm_30cm，厚度偏差不大于5μηι03.根据权利要求1所述的LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法，其特征是:所述步骤(2)中双面膜能够覆盖研磨工件，且超出工件的部分需切除，厚度偏差不大于ΙΟμπι。4.根据权利要求1所述的LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法，其特征是:所述步骤⑶中砷化镓衬底厚度250μηι-650μηι，直径5cm_16cm05.根据权利要求1所述的LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法，其特征是:所述步骤(7)中加热研磨工件的温度是100-2000C。6.根据权利要求1所述的LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法，其特征是:所述步骤(8)中清洗去除砷化镓衬底正面的残留粘着物是将砷化镓衬底置于花篮中，将花篮依次置于丙酮和无水乙醇溶液中分别清洗3-8分钟。
【文档编号】H01L33/00GK106098864SQ201610487724
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】胡夕伦, 陈康, 申加兵, 闫宝华, 刘琦
【申请人】山东浪潮华光光电子股份有限公司