一种LED晶片减薄过程降低翘曲度的方法与流程

文档序号:37222881发布日期:2024-03-05 15:22阅读:27来源:国知局

本发明涉及一种led晶片减薄过程降低翘曲度的方法,属于led芯片。


背景技术:

1、发光二极管(light emitting diode,led),是一种电致发光的半导体元件,具有体积小、环保、寿命长、节能、稳定性高等诸多优点,被广泛应用。在led芯片制作过程中,减薄就是为达到芯片厚度要求,对晶圆背面材料进行研磨减薄。以达到减小电阻,提高散热效率减小导通电阻、增强欧姆接触并提升机械性能的目的。随着半导体行业的迅速发展,其结构变得更为小型化、复杂化、集成化。由于超薄的芯片可以减少热量的产生,可以提高芯片的性能、寿命,现在超薄己逐渐成为芯片厚度的发展趋势。目前,晶圆背面减薄技术主要有研磨、腐蚀、磨削以及抛光等。与其他技术相比,磨削技术的加工效率高、成本低,且加工后的晶圆面型好,是目前应用最广泛的晶圆减薄技术。使用磨削的方法对晶圆进行减薄,目前应用最为广泛的为转台是磨削以及工件旋转磨削。工件旋转磨削即为砂轮与承片台二者各自沿轴线转动,同时砂轮做向下进给运动来达到磨削的目的。通过粗磨、精磨双工位对承片台上的晶圆进行减薄,使其厚度达到工艺要求,但是晶圆在经过减薄后表面会存在损伤层,其残余应力会导致晶圆因弯曲变形而断裂,降低了良品率。

2、目前,为了减小研磨后表面存在损伤层,翘曲度高的问题,主要通过化学腐蚀的方法来去除损伤层,释放晶圆应力,减小翘曲度及使其表面粗糙化。然后通过cmp工艺得到无损镜面。

3、中国专利文献cn115881862a公布了一种mini led芯片减薄方法及mini led,该方法包括:对临时基板进行侧面粗化处理;在临时基板粗化面及led芯片面上涂布气解胶,将二者进行临时键合;将键合后的芯片与临时基板通过蜡液粘连在陶瓷盘上;对陶瓷盘上芯片进行第一次减薄并抛光;将第一次减薄芯片与临时基板转移至第一粘连载具上;利用镭射激光照射所述气解胶并对芯片进行激光划片,劈刀裂片形成单颗芯片;将分开后芯片转移至第二粘连载具并将第二粘连载具载入等离子体刻蚀机,进行第二次减薄,形成第二次减薄芯片。该发明在提升led芯片减薄良率的同时制备了厚度小于80um的芯片,虽然避免了晶圆翘曲问题但是制作步骤繁琐,效率较低且生产成本较高。

4、有鉴于此,有必要发明一种既能简化工艺流程又能有效改善减薄过程中造成的晶圆翘曲问题的工艺方法。


技术实现思路

1、针对现有解决背面损伤层以及翘曲度高的问题,使用湿法腐蚀过程中使用大量化学药品,在生产过程可能对人体造成伤害,以及使用cmp抛光设备较为昂贵,本发明提出使用等离子体刻蚀替代湿法腐蚀对晶圆背面进行低损伤处理,降低晶圆翘曲度。

2、本发明的技术方案如下:

3、一种led晶片减薄过程降低翘曲度的方法,包括如下步骤:

4、(1)晶圆贴片:将陶瓷盘放于加热台上,加热至指定温度后,在陶瓷盘上均匀涂抹一层石蜡将晶圆正面贴于陶瓷盘上,背面朝上;

5、(2)晶圆压片:待上蜡机承载台温度稳定后,将贴片后的陶瓷盘置于上蜡机承载台上吸真空,表面放置无尘纸,使用上蜡机压盘自动压片,使晶圆与石蜡更好结合,防止磨削过程中晶圆脱落;

6、(3)晶圆粗磨:将压片后的陶瓷盘放于粗磨机微孔盘上吸真空固定,待真控值达到要求后,按程序设定进行晶圆粗磨;

7、(4)晶圆推片:完成上述步骤(3)后,破真空,将微孔盘吸附真空破除,对陶瓷盘进行刷洗测量,测量晶圆厚度,确定粗磨后晶圆实际厚度,测厚完毕后,将陶瓷盘置于加热台,待温度稳定后使用刀片沿晶圆边沿方向将其取下陶瓷盘;

8、(5)等离子刻蚀:完成上述步骤(4)后,将晶片放于承载盘上,放置时晶片背面朝上,将承载盘放入刻蚀机腔室内,抽真空,待真空值达到设定值后,送入刻蚀放映室内,通入特气进行刻蚀;

9、(6)晶圆细磨:刻蚀完毕后,将晶圆贴片压片后,使用细磨机对衬底背面进行细磨。

10、优选的,步骤(1)中所述加热台的加热温度设定为105℃,允许浮动范围为105±5℃,使用固体石蜡进行上蜡。

11、优选的,步骤(1)中使用晶圆厚度为500±15μm上下浮动。

12、优选的,步骤(2)中压片时所用上蜡机承载台加热温度为100±5℃,压片时间4min,施加压力为0.45mpa。

13、优选的,步骤(3)中粗磨机作业时主轴旋转速度为600rpm,工作台旋转速度为120rpm,主轴进给速度为晶圆从500±10μm左右减薄至360μm时进给速度为0.5μm/s,晶圆从360μm减薄至240μm时进给速度为0.3μm/s,晶圆从240μm减薄至180μm时进给速度为0.2μm/s,真空值设定为相对真空值达到-70kpa及以下。

14、优选的,步骤(4)中对陶瓷盘刷洗使用纯水涮洗一遍。

15、优选的,步骤(4)中加热台加热温度为105℃。

16、优选的,步骤(5)中特气为f4和c4f8,使用电感耦合等离子体刻蚀机进行刻蚀时,腔室内真空度在达到5.5mtorr后通入sf4以及c4f8刻蚀气体,来达到“刻蚀-钝化-刻蚀”的目的,保护刻蚀方向沿深度方向进行刻蚀,此时,通过等离子体的刻蚀将晶圆不断减薄,同时因为反应过程中存在物理轰击反应,硅衬底表面粗糙度将会增加。

17、优选的,步骤(6)中使用细磨机目的在于降低晶圆表面因刻蚀导致的粗糙度提升。

18、本发明未详尽之处,均可参见现有技术。

19、本发明的有益效果为:

20、1、本发明使用icp刻蚀来代替细磨机磨削晶圆背面损伤层,可以较好的去除因粗磨过程带来的较深层次损伤,降低晶圆翘曲度,这是因为使用粗磨机进行粗磨过程中,因磨削力影响会使得晶圆表面及其内部存在一定的应力损伤,此种应力损伤情况,导致减薄后晶圆存在表面翘曲的情况。使用icp刻蚀机,通过rf电源将通入的刻蚀气体变为等离子态,使其与晶圆表面发生化学反应,来腐蚀晶圆衬底,同时还存在因外加电场导致的离子轰击协同作用将晶圆因粗磨机械应力损伤造成的晶圆表面损伤层刻蚀掉,同时使用等离子体反应刻蚀来替代机械磨削,避免了细磨机磨削过程中,因磨削颗粒磨削过程中导致的机械损伤,且降低了因深应力损伤带来的晶圆翘曲问题。

21、2、本发明的方法适用于硅衬底相关结构产品减薄工艺,整个过程简单易实现,通过刻蚀来保证表面厚度均匀性,再通过细磨改善刻蚀过程中因等离子体轰击导致晶圆表面粗糙度增加的问题。避免了腐蚀性药品使用。



技术特征:

1.一种led晶片减薄过程降低翘曲度的方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的led晶片减薄过程降低翘曲度的方法,其特征在于,步骤(1)中所述加热台的加热温度设定为105℃,允许浮动范围为105±5℃,使用固体石蜡进行上蜡。

3.根据权利要求1所述的led晶片减薄过程降低翘曲度的方法,其特征在于,步骤(1)中使用晶圆厚度为500±15μm上下浮动。

4.根据权利要求1所述的led晶片减薄过程降低翘曲度的方法,其特征在于,步骤(2)中压片时所用上蜡机承载台加热温度为100±5℃,压片时间4min,施加压力为0.45mpa。

5.根据权利要求1所述的led晶片减薄过程降低翘曲度的方法,其特征在于,步骤(3)中粗磨机作业时主轴旋转速度为600rpm,工作台旋转速度为120rpm,主轴进给速度为晶圆从500±10μm左右减薄至360μm时进给速度为0.5μm/s,晶圆从360μm减薄至240μm时进给速度为0.3μm/s,晶圆从240μm减薄至180μm时进给速度为0.2μm/s,真空值设定为相对真空值达到-70kpa及以下。

6.根据权利要求1所述的led晶片减薄过程降低翘曲度的方法,其特征在于,步骤(4)中对陶瓷盘刷洗使用纯水涮洗一遍。

7.根据权利要求1所述的led晶片减薄过程降低翘曲度的方法,其特征在于,步骤(4)中加热台加热温度为105℃。

8.根据权利要求1所述的led晶片减薄过程降低翘曲度的方法,其特征在于,步骤(5)中特气为f4和c4f8,使用电感耦合等离子体刻蚀机进行刻蚀时,腔室内真空度在达到5.5mtorr后通入sf4以及c4f8刻蚀气体,来达到“刻蚀-钝化-刻蚀”的目的,保护刻蚀方向沿深度方向进行刻蚀,此时,通过等离子体的刻蚀将晶圆不断减薄,同时因为反应过程中存在物理轰击反应,硅衬底表面粗糙度增加。


技术总结
本发明涉及一种LED晶片减薄过程降低翘曲度的方法,属于LED芯片技术领域。本发明使用ICP刻蚀来代替细磨机磨削晶圆背面损伤层,可以较好的去除因粗磨过程带来的较深层次损伤,降低晶圆翘曲度,因为使用粗磨机粗磨时,会使得晶圆表面及其内部存在应力损伤,导致减薄后晶圆存在表面翘曲的情况。本发明使用ICP刻蚀机,通过将通入的刻蚀气体变为等离子态,使其与晶圆表面发生化学反应,同时离子轰击协同作用将晶圆表面损伤层刻蚀掉,同时避免了细磨机磨削过程中导致的机械损伤,且降低了因深应力损伤带来的晶圆翘曲问题。本发明提出一种使用等离子体刻蚀替代湿法腐蚀对晶圆背面进行低损伤处理,工艺简单,降低了晶圆翘曲度。

技术研发人员:刘常义
受保护的技术使用者:山东浪潮华光光电子股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/3/4
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