一种提高蓝宝石研磨质量的方法

专利名称：一种提高蓝宝石研磨质量的方法
技术领域：
本发明涉及半导体衬底研磨领域，特别是涉及一种提高蓝宝石衬底研磨质量的方法。
背景技术：
半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制闻点之一 O蓝宝石有着良好的热学特性，极好的电气特性和介电特性，并且化学性质稳定、抗腐蚀，莫氏硬度达到9级，仅次于金刚石，所以被广泛的应用于国防、科研、工业等领域，特 别在发光二极管制备领域有着广泛的应用。一般蓝宝石的厚度较大，会导致在后续的裂片过程难度的增大，且较厚的蓝宝石不利于芯片的散热，故需要在制备工艺中对其进行减薄。一般来说，减薄蓝宝石厚度的主要目的有两个1)便于后续器件的分离及封装；2)使得器件的散热性能大大提高。目前产业化的蓝宝石衬底加工方式主要为机械减薄及研磨，机械减薄过程主要是通过240mesh左右的金刚石砂轮盘对衬底进行粗磨，由于在此过程中会产生大量的热量，因此减薄设备通过两个途径来降低蓝宝石衬底热应力的作用。其一对砂轮和蓝宝石衬底的作业面持续喷洒冷却水，其二 砂轮采用间歇进给方式对衬底进行研削。相对减薄设备的良好冷却效果，现阶段研磨设备在工作时铜盘与蓝宝石衬底摩擦产生的热量很难有效消除，从而造成蓝宝石衬底因热应力使蓝宝石衬底弯曲。同时芯片在研磨过程中承受来自汽缸的压力达50kg/cm2，如此大的压力在蓝宝石衬底与铜盘摩擦的过程中同样产生较大的机械应力，从而也会使得蓝宝石衬底形变。

发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高蓝宝石衬底研磨质量的方法，以增加蓝宝石衬底在研磨过程中的散热能力，降低应力对蓝宝石衬底的作用，使蓝宝石衬底翘曲、破片现象大大降低，提高产品的质量。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种提高蓝宝石研磨质量的方法，先采用激光烧蚀技术于蓝宝石衬底内部形成具有预设排列及预设形状的烧蚀图形，然后再对所述蓝宝石衬底进行研磨。在本发明的提高蓝宝石研磨质量的方法包括以下步骤I)提供一蓝宝石衬底或具有蓝宝石衬底的半导体器件；2)采用激光烧蚀技术于所述蓝宝石衬底内部形成具有预设排列及预设形状的烧蚀图形；
3 )对所述蓝宝石衬底进行研磨。作为本发明的提高蓝宝石研磨质量的方法的一个优选方案，所述激光烧蚀技术为激光隐形切割技术。作为本发明的提高蓝宝石研磨质量的方法的一个优选方案，所述烧蚀图形呈直线排列，且排列方向与所述蓝宝石衬底的定位边平行。进一步地，平行排列的两行烧蚀图形的间距为IOOum 200um。作为本发明的提高蓝宝石研磨质量的方法的一个优选方案，所述烧蚀图形与所述蓝宝石衬底下表面的距离为300um 330um。作为本发明的提高蓝宝石研磨质量的方法的一个优选方案，所述烧蚀图形的宽度为3um 5um,高度为5um 20um。
如上所述，本发明提供一种提高蓝宝石研磨质量的方法，首先在其内部通过激光隐形切割技术得到一系列平行于蓝宝石衬底定位边的烧蚀图形，然后再对所述蓝宝石衬底进行研磨。本发明具有以下有益效果由于烧蚀后蓝宝石衬底晶体结构被破坏，因此蓝宝石衬底背面受应力变化时，对蓝宝石衬底正面无相互力的作用。很大程度上降低了蓝宝石衬底因应力而发生形变的可能性。同时，烧蚀出的图形结构，增大了衬底在研磨过程中的散热面积，从另一个角度降低了热应力对蓝宝石衬底的作用。另因隐形切割脉冲聚焦图形的特性，使研磨速率呈现快一慢一快的变化规律，这在提高研磨速度的同时，也为散热提供了一定的缓冲时间。本发明能有效的提闻监宝石衬底的研磨质量，提升广品的良率。


图I显示为本发明的提高蓝宝石研磨质量的方法中待研磨的具有蓝宝石衬底的半导体器件结构示意图。图2显示为本发明提高蓝宝石研磨质量的方法中对蓝宝石衬底进行激光隐形切割后的结构示意图。图3显示为本发明提高蓝宝石研磨质量的方法中烧蚀图形的排列方式示意图。图4显示为本发明提高蓝宝石研磨质量的方法中隐形切割脉冲聚焦图形的特性示意图。元件标号说明101蓝宝石衬底102半导体器件103烧蚀图形104定位边
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图I 图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例如图I 图4所示，本实施例提供一种提高蓝宝石研磨质量的方法，先采用激光烧蚀技术于蓝宝石衬底101内部形成具有预设排列及预设形状的烧蚀图形103，然后再对所述蓝宝石衬底101进行研磨。具体地，包括以下步骤如图I所示，首先进行步骤1)，提供一蓝宝石衬底101或具有蓝宝石衬底101的半导体器件102。在本实施例中，所述提供一具有蓝宝石衬底101的半导体器件102，所述半导体器件102可以但不限于为发光二极管及激光二极管。在一具体的实施过程中，所述发光二极管为GaN基发光二极管，数量为多个，每个发光二极管包括N-GaN层、InGaN量子阱层、P型层、透明导电层ITO以及P电极及N电极。当然，在其它的实施例中，所述发光二极管也可以是GaP基发光二极管等，所有能在蓝宝石衬底101上制作的半导体器件102都应该属于本实施例的实施范围内。如图2 图3所示，然后进行步骤2)，采用激光烧蚀技术于所述蓝宝石衬底101内部形成具有预设排列及预设形状的烧蚀图形103。在本实施例中，所述激光烧蚀技术为激光隐形切割技术。此处所述的激光隐形技术为通过控制激光发射器，按特定的频率向所述蓝宝石衬底101发送一定功率、波长及焦距的激光脉冲，以在所述蓝宝石衬底101的预设位置形成烧蚀图形103，所述烧蚀图形103一般为材料结构松弛的腔体或空腔。由于蓝宝石衬底101后应力而造成的破片通常沿垂直于蓝宝石衬底101定位边104的方向，因此图形的烧蚀方向应平行于蓝宝石衬底101定位边104，因此，在本实施例中，所述烧蚀图形103呈直线排列，且排列方向与所述蓝宝石衬底101的定位边104平行。在本实施例中，所述烧蚀图形103为柱状图形或近似柱状图形，其中，平行排列的两行烧蚀图形103的间距为IOOum 200um。所述烧蚀图形103与所述蓝宝石衬底101下表面的距离为300um 330um。所述烧蚀图形103的宽度为3um 5um,高度为5um 20um。在一具体的实施过程中，平行排列的两行烧蚀图形103的间距为150um。所述烧蚀图形103与所述蓝宝石衬底101下表面的距离为330um。所述烧蚀图形103的宽度为5um，高度为15um。在此具体的实施过程中，在蓝宝石衬底101需要减薄至120um进行研磨时，衬底的散热性能大大改善，研磨时间缩短至15min以内，且翘曲度降低到±10um以内。可见，本发明的提高蓝宝石研磨质量的方法在提高研磨速度的同时，提高了蓝宝石衬底101在研磨时的散热性，且能获得很好的研磨质量。在另一具体的实施过程中，平行排列的两行烧蚀图形103的间距为lOOum。所述烧蚀图形103与所述蓝宝石衬底101下表面的距离为300um。所述烧蚀图形103的宽度为3um,高度为5um。在又一具体的实施过程中，平行排列的两行烧蚀图形103的间距为200um。所述烧蚀图形103与所述蓝宝石衬底101下表面的距离为330um。所述烧蚀图形103的宽度为5um,高度为15um。当然，在 其它的实施例中，以上参数可以在一定范围内进行改变，如所述烧蚀图形103于所述蓝宝石衬底101下表面的距离可以超出300um 330um范围；所述烧蚀图形103的宽度可以超出3um 5um范围，高度可以超出5um 20um范围等。最后进行步骤3)，对所述蓝宝石衬底101进行研磨。具体地，采用研磨机器，通过加压及摩擦的方式对所述蓝宝石衬底101进行研磨，以减薄所述蓝宝石衬底，以利于后续的裂片工艺良率的提高及器件的散热性能的提高。图4显示为隐形切割脉冲聚焦图形的特性示意图，可见，该特性可使研磨速率呈现快-慢一快的变化规律，这在提高研磨速度的同时，也为散热提供了一定的缓冲时间。综上所述，本发明提供一种提高蓝宝石研磨质量的方法，首先在其内部通过激光隐形切割技术得到一系列平行于蓝宝石衬底定位边的烧蚀图形，然后再对所述蓝宝石衬底进行研磨。本发明具有以下有益效果由于烧蚀后蓝宝石衬底晶体结构被破坏，因此蓝宝石衬底背面受应力变化时，对蓝宝石衬底正面无相互力的作用。很大程度上降低了蓝宝石衬底因应力而发生形变的可能性。同时，烧蚀出的图形结构，增大了衬底在研磨过程中的散热面积，从另一个角度降低了热应力对蓝宝石衬底的作用。另因隐形切割脉冲聚焦图形的特性，使研磨速率呈现快一慢一快的变化规律，这在提高研磨速度的同时，也为散热提供了一定的缓冲时间。本发明能有效的提高蓝宝石衬底的研磨质量，提升产品的良率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种提高蓝宝石研磨质量的方法，其特征在于，先采用激光烧蚀技术于蓝宝石衬底内部形成具有预设排列及预设形状的烧蚀图形，然后再对所述蓝宝石衬底进行研磨。
2.根据权利要求I所述的提高蓝宝石研磨质量的方法，其特征在于包括以下步骤1)提供一蓝宝石衬底或具有蓝宝石衬底的半导体器件；2)采用激光烧蚀技术于所述蓝宝石衬底内部形成具有预设排列及预设形状的烧蚀图形；3)对所述蓝宝石衬底进行研磨。
3.根据权利要求I或2所述的提高蓝宝石研磨质量的方法，其特征在于所述激光烧蚀技术为激光隐形切割技术。
4.根据权利要求I或2所述的提高蓝宝石研磨质量的方法，其特征在于所述烧蚀图形呈直线排列，且排列方向与所述蓝宝石衬底的定位边平行。
5.根据权利要求4所述的提高蓝宝石研磨质量的方法，其特征在于平行排列的两行烧蚀图形的间距为IOOum 200um。
6.根据权利要求I或2所述的提高蓝宝石研磨质量的方法，其特征在于所述烧蚀图形与所述蓝宝石衬底下表面的距离为300um 330um。
7.根据权利要求I或2所述的提高蓝宝石研磨质量的方法，其特征在于所述烧蚀图形的宽度为3um 5um,高度为5um 20um。
全文摘要
本发明提供一种提高蓝宝石研磨质量的方法，先在蓝宝石衬底内部通过激光隐形切割技术得到一系列平行于蓝宝石衬底定位边的烧蚀图形，然后再对所述蓝宝石衬底进行研磨。由于烧蚀后蓝宝石衬底晶体结构被破坏，因此蓝宝石衬底背面受应力变化时，对蓝宝石衬底正面无相互力的作用，很大程度上降低了蓝宝石衬底因应力而发生形变的可能性。同时，烧蚀出的图形结构，增大了衬底在研磨过程中的散热面积，从另一个角度降低了热应力对蓝宝石衬底的作用。另因隐形切割脉冲聚焦图形的特性，使研磨速率呈现快—慢—快的变化规律，这在提高研磨速度的同时，也为散热提供了一定的缓冲时间。本发明能有效的提高蓝宝石衬底的研磨质量，提升产品的良率。
文档编号H01L33/00GK102916094SQ201210364618
公开日2013年2月6日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者杨旅云, 常志伟, 张宇欣, 张国龙, 吴东平, 陈晓鹏, 薛进营, 王明辉, 夏成 申请人:施科特光电材料(昆山)有限公司