一种GaAs基LED芯片减薄工艺中的贴片工装及贴片方法与流程

本发明涉及一种GaAs基LED芯片减薄工艺中的贴片工装及贴片方法，属于半导体减薄的技术领域。

背景技术：

随着技术工艺的不断发展，LED芯片不断向高密度、高性能、小型化和轻薄化发展。其中，器件的薄片化是近年来功率器件和光伏器件的重点发展方向之一。一方面，薄片可以降低器件的导通电阻和压降，从而大幅度减少器件的导通损耗，并提升器件在散热方面的性能，防止LED芯片有源区过高的温升对其光输出特性和寿命产生影响；另一方面，为满足LED芯片工艺制程中划片、裂片等后继工艺的要求，同样需要将芯片衬底厚度减薄至一定程度；再一方面，薄片有利于减少器件封装的空间，从而实现整个封装模块的小型化和轻薄化。因此，在LED芯片制备工艺中，芯片厚度减薄是非常重要的一个工艺制程。

半导体行业中GaAs基LED芯片的厚度减薄，主要采用研磨机对芯片进行机械研磨(GRINDING)，目前绝大多数的半导体芯片制造商都拥有比较自动化的设备对芯片进行批量化减薄。研磨减薄时，芯片贴附在贴片工件上通过真空吸附在机械摆臂上，机械臂与研磨盘相接触按各自的轨迹自旋，进行研磨减薄。

进一步，芯片贴附在贴片工件上，主要是通过蜡融化后将芯片粘附在贴片工件上。现在行业中主要有两种粘附方法，一种是先在贴片工件上均匀涂抹一层蜡，然后粘附上一张蜡纸作为中间的缓冲层，之后再在蜡纸上均匀涂抹一层蜡，将芯片粘附在蜡纸上；另一种做法是将蜡直接涂抹在贴片工件上，将芯片直接粘附在贴片工件上。这两种做法都是通过蜡把芯片粘附在贴片工件上，都存在一个不容易控制的质量关键点，就是蜡层的厚度。在贴片后的压片作业中，如果蜡层驱赶不均匀或者蜡层过厚，都会容易导致芯片研磨过程中因芯片整体厚度不一致，造成研磨后芯片厚度差距大，厚度波动范围一般在几微米至几十微米，严重时研磨过程中直接发生碎片异常，造成质量损失，影响产品最终良率和有效产出率。

中国专利文献CN105140155A公开的《一种用于GaAsMMIC减薄工艺的粘片方法》，先将芯片表面进行光刻胶保护，然后再将蜡涂抹在光刻胶上作为芯片粘附在石英托上的结合剂，不仅操作步骤繁琐复杂，又增加了原物料成本及人力成本，且减薄后处理芯片表面也容易残留一些污染物，不利于提高产品效益，目前在GaAs基LED芯片减薄工艺中已逐渐被淘汰。

中国专利文献CN202572118U公开的《发光二极管晶圆的减薄结构》，涉及到的晶圆减薄结构为平面结构，一面留有真空孔为真空吸附装置，一面为黏贴膜，黏贴膜一面黏贴晶圆，另一面贴在真空孔上用于被真空装置吸附。但这种减薄结构的缺点是平面结构留有真空孔用于吸附黏贴膜，真空吸附力会随着减薄结构的平面厚度出现一定的变化，甚至会出现吸附力不牢固的现象，同时吸附二极管晶圆时先需要黏贴在黏贴膜上不仅增加作业步骤，也增加了二极管晶圆表面残留胶的污染。与本发明的工装结构在真空吸附方式及粘片上存在本质区别。

中国专利文献CN205184504U《抛光设备及其固定装置》，该固定装置用于承载欲抛光件的基座具有第一表面、第二表面两个相对面，两个相对表面之间有穿孔，用于固定抛光件的第二表面上有凹部。该种结构设计较为繁琐，且两个表面(含第二表面的凹部)之间通过穿孔贯穿，且穿孔等距直接贯通于凹部中，贯穿两个相对表面，在直接用于吸附固定件时，真空吸附力的均匀性不能百分百保证。与本发明的工装结构在平面结构及真空吸附力的方式及均匀性上存在一定的本质区别。

技术实现要素：

本发明针对现有GaAs基LED芯片减薄工艺中贴片技术存在的缺点和不足，提供一种不使用蜡，操作简单易行、提高产品良率的一种GaAs基LED芯片减薄工艺中的贴片工装。

本发明还提供一种利用上述贴片工装进行贴片的方法。

本发明技术方案如下：

一种GaAs基LED芯片减薄工艺中的贴片工装，包括工装主体，在所述工装主体上设置有供安放垫片和LED芯片的凹槽，在所述垫片上分布设置有真空孔，在所述工装主体上贯穿有与所述凹槽相连通的真空孔通道与所述垫片上的真空孔相连通，用于吸附垫片。本发明所采用的吸附方式保证真空吸力的大小及均匀性。

根据本发明优选的，所述工装主体为圆柱体。

根据本发明优选的，所述工装主体的厚度为5-15mm，直径为160-650mm，材质为陶瓷。

根据本发明优选的，所述工装主体上分布凹槽数量为6-12个，凹槽深度为0.05-0.2mm，凹槽直径为50-160mm。

根据本发明优选的，所述垫片上分布设置的真空孔的数量为50-300个。所述的垫片设置在LED芯片和凹槽之间，其与LED芯片接触的一面为平滑设计，保证对LED芯片的吸附效果。

根据本发明优选的，所述凹槽的真空孔通道直径为5-20mm。

一种利用上述贴片工装进行贴片的方法，包括步骤如下：

1)将待减薄GaAs基LED芯片至于所述凹槽内且与垫片充分接触，所述待减薄GaAs基LED芯片的研磨面(无电极面)朝上水平放置；用真空吸笔取代镊子吸附GaAs基LED芯片背面，将其放置在对应的凹槽内；

2)向所述工装主体设有凹槽的一面敷设一层单面膜；单面膜的作用是预防工装主体在托起与研磨机机械臂未通真空时芯片掉出；

3)利用所述真空孔通道对工装主体吸附在研磨机机械臂上，掲下所述单面膜对GaAs基LED芯片进行减薄作业；所述单面膜的直径为180-670mm；

4)将减薄后的GaAs基LED芯片取出。本发明无需使用蜡进行贴片的贴片工装，操作简单易行、产品良率大大提高。

根据本发明优选的，在步骤1)中，先利用无水乙醇对所述工装主体进行擦拭。用蘸有无水乙醇的无尘纸将贴片工装主体擦拭干净。所述无水乙醇为分析纯，其纯度大于等于99.7％。

根据本发明优选的，在步骤2)中，将所述单面膜的边缘贴附在所述工装主体的边缘。为避免掉片异常的发生，选用单面膜边缘稍长一点，覆盖工装边缘。

根据本发明优选的，在步骤4)中，在减薄作业完成后，对GaAs基LED芯片进行清洗擦拭，然后再用单面膜覆盖工装主体以取出减薄后的GaAs基LED芯片。用单面膜覆盖在工装主体上将芯片固定住，从研磨机机械臂上取下工装主体，将芯片面朝上平放在工作桌上，掲下单面膜，最后用真空吸笔从凹槽内取出芯片。

本技术方案中，用沾有清洗剂的海绵对芯片背面进行清洗擦拭，然后再用单面膜覆盖工装取下贴片工装。此处可利用清洗剂对芯片进行清洗擦拭，清洗剂为碳酸钠溶液，碳酸钠与纯水的质量比例为1:10。

根据本发明优选的，在步骤4)后，将取出的GaAs基LED芯片放入有机溶剂中清洗。将减薄后的GaAs基LED芯片置于花篮中，将花篮依次置于丙酮和无水乙醇溶液中分别清洗5-10分钟，丙酮设置加热温度为50±2℃，无水乙醇设置加热温度为70±2℃。丙酮为分析纯，纯度≥99.5％。无水乙醇为分析纯，纯度≥99.7％。

根据本发明优选的，所述步骤3)中，利用所述真空孔通道对工装主体吸附在研磨机机械臂上，其真空吸附所对应的真空读值大于80；所述减薄作业所采用的研磨参数为：研磨盘转速5-20r/min，研磨机的机械臂的吸盘转速5-100r/min，研磨压力为5-25kg。

本发明的优势在于：

本发明所述的一种GaAs基LED芯片减薄工艺中的贴片工装，其利用的原材料消耗少，减薄的步骤简单，替代了现有有机蜡贴片，防止了有机蜡加热贴片时对环境所造成的蜡蒸汽污染，避免了对作业员工的危害，并避免了有机蜡融化不均匀造成的芯片高度不一致，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，同时节省了有机蜡及相应去蜡试剂的消耗，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明所述贴片工装的结构示意图；

图2是现有技术的LED芯片减薄工艺中的一种不用蜡纸的贴片方法示意图；

图3是现有技术的LED芯片减薄工艺中的一种使用蜡纸贴片的方法示意图；

其中，1、凹槽，2、垫片，3、真空孔通道，4、工装主体，5、贴片盘，6、有机蜡，7、芯片，8、蜡纸。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

如图1所示。

实施例1、

一种GaAs基LED芯片减薄工艺中的贴片工装，包括工装主体4，在所述工装主体4上设置有供安放垫片2和LED芯片7的凹槽1，在所述垫片2上分布设置有真空孔，在所述工装主体4上贯穿有与所述凹槽1相连通的真空孔通道3与所述垫片2上的真空孔相连通，用于吸附垫片2。

所述工装主体4为圆柱体。

所述工装主体4的厚度为5-15mm，直径为160-650mm，材质为陶瓷。

所述工装主体4上分布凹槽1数量为6-12个，凹槽1深度为0.05-0.2mm，凹槽1直径为50-160mm。

所述垫片2上分布设置的真空孔的数量为50-300个。

所述凹槽1的真空孔通道3直径为5-20mm。

在本实施例中，所述工装主体的厚度为5mm，直径为200mm，材质为陶瓷。

所述工装主体上分布凹槽数量为6个，凹槽深度为0.05mm，凹槽直径为50mm。

所述垫片上分布设置的真空孔的数量为100个。

所述凹槽的真空孔通道直径为5mm。

所述GaAs基LED芯片厚度为300μm，直径50mm。

实施例2、

一种利用实施例1所述贴片工装进行贴片的方法，包括步骤如下：

1)将待减薄GaAs基LED芯片至于所述凹槽内且与垫片充分接触，所述待减薄GaAs基LED芯片的研磨面(无电极面)朝上水平放置；用真空吸笔取代镊子吸附GaAs基LED芯片背面，将其放置在对应的凹槽内；

2)向所述工装主体设有凹槽的一面敷设一层单面膜；单面膜的作用是预防工装主体在托起与研磨机机械臂未通真空时芯片掉出；

3)利用所述真空孔通道对工装主体吸附在研磨机机械臂上，掲下所述单面膜对GaAs基LED芯片进行减薄作业；所述单面膜的直径为180-670mm；

4)将减薄后的GaAs基LED芯片取出。本发明无需使用蜡进行贴片的贴片工装，操作简单易行、产品良率大大提高。

在步骤1)中，先利用无水乙醇对所述工装主体进行擦拭。用蘸有无水乙醇的无尘纸将贴片工装主体擦拭干净。所述无水乙醇为分析纯，其纯度大于等于99.7％。

在步骤2)中，将所述单面膜的边缘贴附在所述工装主体的边缘。为避免掉片异常的发生，选用单面膜边缘稍长一点，覆盖工装边缘。

所述步骤3)中，利用所述真空孔通道对工装主体吸附在研磨机机械臂上，其真空吸附所对应的真空读值大于80；所述减薄作业所采用的研磨参数为：研磨盘转速5r/min，研磨机的机械臂的吸盘转速5r/min，研磨压力为5kg。

在步骤4)中，在减薄作业完成后，对GaAs基LED芯片进行清洗擦拭，然后再用单面膜覆盖工装主体以取出减薄后的GaAs基LED芯片。用单面膜覆盖在工装主体上将芯片固定住，从研磨机机械臂上取下工装主体，将芯片面朝上平放在工作桌上，掲下单面膜，最后用真空吸笔从凹槽内取出芯片。

本技术方案中，用沾有清洗剂的海绵对芯片背面进行清洗擦拭，然后再用单面膜覆盖工装取下贴片工装。此处可利用清洗剂对芯片进行清洗擦拭，清洗剂为碳酸钠溶液，碳酸钠与纯水的质量比例为1:10。

在步骤4)后，将取出的GaAs基LED芯片放入有机溶剂中清洗。将减薄后的GaAs基LED芯片置于花篮中，将花篮依次置于丙酮和无水乙醇溶液中分别清洗5分钟，丙酮设置加热温度为50℃，无水乙醇设置加热温度为70℃。丙酮为分析纯，纯度≥99.5％。无水乙醇为分析纯，纯度≥99.7％。去除GaAs基衬底芯片正面的残留胶及背面的脏污。

实施例3、

如实施例1所述的一种GaAs基LED芯片减薄工艺中的贴片工装，其区别在于，所述工装主体的厚度为8mm，直径为300mm。

所述工装主体上分布凹槽数量为8个，凹槽直径为100mm。

所述垫片上分布设置的真空孔的数量为200个。

所述凹槽的真空孔通道直径为6mm。

所述GaAs基LED芯片厚度为300μm，直径100mm。

实施例4、

如实施例2所述的贴片工装进行贴片的方法，其区别在于，所述步骤3)中，所述减薄作业所采用的研磨参数为：研磨盘转速8r/min，研磨机的机械臂的吸盘转速8r/min，研磨压力为10kg。

实施例5、

如实施例2所述的贴片工装进行贴片的方法，其区别在于，在步骤4)后，将取出的GaAs基LED芯片放入有机溶剂中清洗。将减薄后的GaAs基LED芯片置于花篮中，将花篮依次置于丙酮和无水乙醇溶液中分别清洗10分钟，丙酮设置加热温度为48℃，无水乙醇设置加热温度为68℃。丙酮为分析纯，纯度≥99.5％。无水乙醇为分析纯，纯度≥99.7％。去除GaAs基衬底芯片正面的残留胶及背面的脏污。

对比例：

按照图2(对比例1)和图3(对比例2)所对应的结构和方法进行贴片，然后将其分别与实施例1、2所述的贴片方法进行对比，结果如表1：

表1

综上，利用本发明所述的工装进行贴片的方法，在节省作业时间、节省原材料方面的优势明显。