[发明专利]一种GaAs基LED芯片的切割方法

说明书

本发明涉及一种GaAs基LED芯片的切割方法，具体步骤包括：(1)对GaAs基LED芯片的前制程半成品COW进行研磨；(2)在COW的N面蒸镀欧姆接触金属膜层；(3)腐蚀COW的N面的欧姆接触金属膜层，形成切割道；(4)在COW的P面涂覆固化胶；(5)将COW转移至ICP刻蚀设备，进行ICP干法刻蚀；(6)在COW的N面覆盖蓝膜；(7)除去COW的P面上的固化胶，得到独立的芯片。本发明采用ICP刻蚀技术对GaAs基LED芯片的前制程半成品COW的N面进行切割，采用欧姆接触金属膜层作为掩膜进行ICP干法刻蚀，切割效率高，没有出现P崩、N崩现象，比机械切割得到的外观良品率高10‑20％。

技术领域

本发明涉及一种GaAs基LED芯片的切割方法，属于半导体芯片切割技术领域。

背景技术

随着社会经济的快速发展，能源问题逐渐成为一个全球性的问题；LED芯片具有亮度高、颜色种类丰富、低功耗、寿命长的特点，LED被广泛应用于照明、显示、背光等领域，伴随着技术的提升，光电转换效率提升明显，现有技术相比3年前，可以在50％的芯片面积上产生相同的亮度，因此芯片面积逐步减小，即更小的面积可以获得相同的亮度，芯片越做越小。

砷化镓基LED芯片制备工艺中的切割工艺是将整片芯片分割成单一芯片，目前GaAs基LED芯片切割多使用金刚石刀具进行机械切割。机械切割生产效率低，刀片磨损快，在切割过程中要求对砂轮及芯片不间断喷洒去离子水，生产成本高；且机械切割时刀片直接与芯片接触，芯片侧边容易产生崩边、崩角和裂纹，产品合格率低，当芯片边长小于100μm时，崩角现象愈发严重，只能通过降低切割速率来改善此现象，使得单片切割耗时30min以上，也就造成了切割产能降低。

随激光技术的发展激光切割逐渐实用化，其工艺过程是先通过激光在芯片表面灼烧出划痕，然后再用裂片机将芯片沿划痕裂开。激光切割应用于GaAs基LED芯片使生产效率和产品合格率大幅提升，切割过程无需去离子水，降低了生产成本。但传统的激光切割GaAs芯片方法也存在一些问题，例如，激光切割产生热效应区域，会破坏原材料甚至会破坏切割处邻近的芯片结构，激光照射区域还会产生难以清除的碎屑，这些都会对芯片品质造成影响。针对这些问题，人们设计划线槽，在划线槽内形成激光划痕，避免激光照射对芯片结构的破坏。

中国专利文献CN 101165877B公开了一种砷化镓晶片的激光加工方法，沿着砷化镓晶片的间隔道照射激光光线进行烧蚀加工，覆盖碎屑屏蔽膜屏蔽照射激光光线产生的碎屑，最后沿着间隔道切断砷化镓晶片，用来解决产生的碎屑问题。

根据上面提及的无论机械切割还是传统的激光切割，都不是最佳方法。另外，在市场需求驱动下，保持亮度不变的同时，芯片价格不断降低，尺寸越来越小。而对于机械切割，芯片的每个边都要锯去20-40μm的原材料区域。采用传统激光切割工艺，划线槽宽度一般在15μm-30μm之间，但是切割碎屑的回融、污染问题难以解决，同时小尺寸切割也降低了这种步进划片的速度。

针对机械切割和激光切割过程中存在的问题，需要一种新的技术方案以解决上述问题。ICP刻蚀技术在LED制备过程中应用广泛，ICP刻蚀的原理为：通入反应气体，使用电感耦合等离子体辉光放电将其分解，产生的具有强化学活性的等离子体在电场的加速作用下移动到样品表面，对样品表面既进行化学反应生成挥发性气体，又有一定的物理刻蚀作用。因为等离子体源与射频加速源分离，所以等离子体密度可以更高，加速能力也可以加强，以获得更高的刻蚀速率，以及更好的各向异性刻蚀。

ICP刻蚀技术在LED芯片切割领域仍然存在一些问题，目前ICP刻蚀多采用从LED芯片的正面开始刻蚀，ICP刻蚀设备中发生混合化学反应刻蚀、离子束轰击，在真空环境下，通入Cl₂/BCl₃,在此条件下长时间刻蚀，这需要制备较厚的掩膜以保护非刻蚀区域，这导致了切割效率相对低；长时间刻蚀会导致反应室内温度升高，导致掩膜形貌变形，特别是光刻胶掩膜的形状，最终形变转移至芯片，无法获得预期的芯片外观结构；芯片在ICP设备中切割完成后，COW变成芯片独立存在，缺少了整体支撑，存在LED芯片不方便转移的问题。