超高亮度发光二极管芯片切割技术

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1、万方数据超高亮度发光二极管芯片切割技术钟继(厦门出入境检验检疫局，福建厦门361022)摘要：介绍了超高亮度发光二极管(uHB．LED)芯片切割工艺中砂轮切割、金刚刀划片及激光切割的应用情况、工艺原理、工艺特点和发展前景。结合生产实践，对比和分析了不同切割工艺的优缺点，针对不同切割生产工艺中存在的芯片正崩、芯片背崩、芯片脱落以及划片裂片不良等问题进行了探讨并提出了解决方法。指出激光切割技术是LED芯片切割工艺发展的必然趋势。关键词：超高亮度发光二极管；芯片；切割中图分类号：TN312．8文献标识码：A文

2、章编号：1003．353x(2007)07．0606．04DidngSawaIldScnberTechnologyforUHB—LEDCllipProcessZHONGJi(舭m饥眈珏眈打y蝻哗勘n口柑Q姗u眦妇曰删伽，瓜口砌n361022，现i№)Abs呐ct：Theprinciple，applic砒ion8，characteristic8andpm8pectsofdicingsaw，dia啪ndscriberandlaserscribertechnolo盯forUHB-LEDchipm肌ufactl

3、lringproces8werepresented．r11lemainadVaIlta驴saJldshortconlingsoftllosetechnologieswerealsocoInpa弛dandanalyzed．Themet}lodshowtosolveprocessingpmblem8such够chiplostout，chipcoUapse髓dscribef越luleweresubjected．Itpointsoutthat1asertechnolog)ristllekeyw卵todevel叩

4、UHB—LEDchipsc曲ingpmcess．】艮y’—，rds：UHB—I点D；chip；dicingsaw1引言20世纪90年代以来，随着异质结量子阱结构材料的开发及芯片器件制程工艺的成熟，超高亮度发光二极管(uHB．LED)迅速实现了产业化、商品化。在uHB．LED芯片制程中，切割是一个非常重要的环节。由于LED芯片的尺寸为微米级，因此对切割的精度要求很高。切割效果的好坏与产品质量密切相关。目前UHB—LED芯片切割技术主要有机械切割和激光切割两种。2机械切割目前业界采用最广泛的切割方式是机械切

5、割，又可分为砂轮切割及金刚刀划片两种。2．1砂轮切割砂轮切割主要用于鼬～s基超高亮LED芯片、GaP基普亮LED芯片的切割。以日本DISCO公司DAD32l切割机为例，其切割砂轮的材质为合金，606半导体技术第32卷第7期直径55mm，刀刃厚度20。25肚m，刀刃长度550。600"m，刀刃上镶嵌的金刚石颗粒直径为0．1～8肛一1

6、。金刚石粒径越小，切割质量越好，金刚石粒径越大，使用寿命越长。GaAs基LED选用粒径0．5肚m以下的砂轮可以达到较好的切割效果。切割之前先将待切晶片贴在胶膜上，胶膜的作用是

7、使晶片切穿后仍然粘住而不会丢失。然后将晶片连同胶膜一起放在切割机载片台上，通过吸气泵吸紧固定。设定好切割范围、切割深度、切割速度及晶粒尺寸等参数后就可以开始切割。切割时砂轮以30000r／IIlin高速旋转，而载片台则以设定的速度(1～20mn∥s)移动uJ。工作原理如图1所示。在切割过程中要求对砂轮及晶片不间断地喷洒去离子水，其主要作用为冷却、清洗和润滑。砂轮切割的切痕宽度一般在25～30灶m，切痕截面较平直，如图2所示。砂轮切割技术已经相当成熟，至今仍为GaAs基超高亮LED、GaP基普亮LED切割

8、的主流技术，2007年7月万方数据钟继：超高亮度发光二极管芯片切割技术图2砂轮切割的宽度和切痕其自动化程度也越来越高，一般一个作业员可同时操作多台设备，切完一片50mm晶片约需lh，成品率可达97％以上。切割机的精度要求很高，其转动轴在160mm行程范围内误差不得超过5“m，刀高控制精度要求达到O．1”一1

9、，目前主要的切割机制造商有日本DISCO、日本东京精密及英国流星公司。2．2金刚刀划片金刚刀划片主要适用于蓝宝石基GaN蓝、绿光LED芯片的切割。因为蓝宝石非常坚硬，无法用砂轮直接切穿，所以只能先用

10、金刚刀划线，再用裂片机沿着划痕将晶片裂开。以日本OfrrO公司OsM．90皿划片机为例，其金刚刀是将天然金刚石修磨出刀点，再将金刚石刀头镶嵌或焊接在合金刀柄上。根据刀点的结构不同，又可分三点刀(3P)和四点刀(4P)两种，即一把三点刀可使用三个刀点，四点刀可使用四个刀点。其结构如图3所示。划片之前先将晶片贴在胶膜上，然后将晶片连同胶膜一起放在划片机载片台上，利用吸气泵吸紧固定。调好金刚刀的架刀角度，设定划片范围、划片速度、划片荷重、晶粒尺寸