[发明专利]晶片的切割方法及装置

说明书

本发明主要公开了一种晶片切割方法和装置。方法如下：提供待切割处理的晶片，所述晶片包括衬底和层叠结合于所述衬底一表面PN层；沿所述衬底层至所述PN层的方向，对所述衬底层表面进行激光切割处理切割深度为穿透所述衬底层但不达到所述PN层；对所述晶片的PN层与所述衬底层相对的表面进行机械切割处理，并使得机械切割处理的切割道与所述激光切割处理的切割道对应，直至将所述晶片切割断。本发明所述的晶片切割方法，背面采用激光切割提升效率，正面采用机械切割避免激光切割的高温破坏PN层，兼顾了效率和良率；另一方面采用激光切割可以有效降低背崩率，提高晶片的良率的同时还能减少机械加工的刀具的损耗。

技术领域

本发明属于半导体加工领域，具体涉及一种晶片的切割方法和用于切割晶片的装置。

背景技术

在半导体和LED行业，芯片的生产流程一般包括芯片设计、芯片生产、芯片封装和芯片的测试。其中，在芯片生产流程中，衬底材料(wafer)需要经过外延、光刻、刻蚀等步骤形成晶元，然后晶元片需要经过切割形成一个个独立的小晶元，我们称为chip或者die。目前在生产中，有两种切割工艺用来切割衬底材料：金刚石刀片方式机械切割或激光切割。

衬底材料，如硅、锗、砷化镓、磷化镓等，多使用金刚石刀片方式进行机械切割，但是这种方式切割效率低，低于50mm/s，刀片易磨损，生产过程中要求对衬底和刀片不间断地喷水，生产成本高。并且刀片和衬底直接接触，容易产生裂纹，背崩率较高，生产良率低。另一方面，考虑到生产成本，刀刃需要保留一定的厚度，防止过快地磨损，造成切割槽宽度过宽，就需要预留出更宽的切割道尺寸。生产中，沉底材料需要预留出50微米的切割道宽度才能保证良率。这种方式也有一定的优势，比如无热影响，因为有冷却水的冲洗，这种切割方式为冷加工，材料没有热熔或汽化现象，在切割道的两侧没有回熔物堆积现象。

激光划片技术广泛应用于半导体技术领域衬底的切割，具有切割速度快,可高达500mm/s，精度高，工艺稳定等特点。紫外纳秒激光器因其高的切割效率被广泛用于衬底材料的切割，它的切割原理为激光聚焦于材料的表面，因其高的能量密度和高的吸收率使激光焦点及附近区域的材料温度急剧升高，材料被液化和汽化，从切割道喷射出来。激光光斑直径一般小于10μm，我们可以缩减切割道宽度，从而提高单片产率。紫外纳秒激光切割技术属于热加工，会在衬底上形成热影响区。另外，因为材料被液化或者汽化，切割道两侧有回熔物堆积以及在切割面的侧壁有回熔物的粘附现象。

垂直结构LED产品正面为电极，电极四周为发光区域。这种结构的LED在制造时，可以预留切割道，也可以不预留切割道，衬底上外延生长的PN结没有分隔开。这种做法具有一定的优势，即节省光刻、刻蚀等工艺节约成本，也可以提高发光面积，并且切割道会占用一定的表面空间。

对于无切割道垂直结构的LED如果单独使用激光进行切割，因为存在热影响和回熔现象，会导致侧壁尤其是正面PN结处存在熔融物的黏连，电性会受到影响；如果单独使用金刚石砂轮方式进行切割，则会使切割效率降低，成本增大。

因此开发一种新晶片的切割方法及其配套装置，满足效率和电性的要求是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种晶片的切割方法及其装置，以解决现有切割方法及其装置切割效率低下良品率低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种晶片的切割方法，包括如下步骤：

提供待切割处理的晶片，所述晶片包括衬底和层叠结合于所述衬底一表面PN层；

沿所述衬底层至所述PN层的方向，对所述衬底层表面进行激光切割处理切割深度为穿透所述衬底层但不达到所述PN层；

对所述晶片的PN层与所述衬底层相对的表面进行机械切割处理，并使得机械切割处理的切割道与所述激光切割处理的切割道对应，直至将所述晶片切割断。