[go: up one dir, main page]

TW201532303A - 應力誘導裁切半導體裝置之方法 - Google Patents

應力誘導裁切半導體裝置之方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201532303A
TW201532303A TW103140695A TW103140695A TW201532303A TW 201532303 A TW201532303 A TW 201532303A TW 103140695 A TW103140695 A TW 103140695A TW 103140695 A TW103140695 A TW 103140695A TW 201532303 A TW201532303 A TW 201532303A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
layer
led
grooves
pattern
Prior art date
Application number
TW103140695A
Other languages
English (en)
Inventor
Scott Brad Herner
Linda Romano
Daniel Bryce Thompson
Martin Schubert
Original Assignee
Glo Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Glo Ab filed Critical Glo Ab
Publication of TW201532303A publication Critical patent/TW201532303A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/819—Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

一種切割半導體裝置之方法包括：在基板之上沈積連續第一層，使得該第一層將壓縮應力賦予給該基板；及蝕刻該第一層中之凹槽以與在設置於該基板之上的該第一層之剩餘部分處的應力相比增大在該等凹槽處之局部應力。該方法亦包括：藉由雷射束在該基板中產生疵點之圖案，使得疵點之該圖案中的該等疵點之位置實質上對應於該第一層中的該等凹槽中之至少一些的位置；及將壓力施加至該基板以沿著該等凹槽切割該基板。

Description

應力誘導裁切半導體裝置之方法
本發明之實施例大體針對分離或切割諸如發光二極體(LED)之半導體裝置，且特定言之係針對使用應力及雷射誘導之疵點的組合自基板裁切LED。
LED係在電子顯示器中使用，諸如膝上型電腦或LED電視中之液晶顯示器。習知LED單元係藉由將LED安裝至基板、囊封所安裝之LED且接著將經囊封之LED光學耦合至光波導來製造。
通常，眾多LED同時製造於單一晶圓上，且接著該晶圓經切割以形成個別LED。當自藍寶石基板切割個別LED時，將藍寶石基板薄化為約100μm且接著經蝕刻或機械刮擦以產生用於使用鐵砧之後續斷裂步驟的劃線標記。或者，劃線標記可藉由雷射形成。
使用習知切割方法製造個別LED可導致對晶圓及LED之損傷。舉例而言，藍寶石基板上之連續GaN層將壓縮應力賦予於下伏藍寶石基板上，此可影響基板之曲率且可導致基板之非所要斷裂及基板上之LED的毀壞。
一實施例提供一種切割半導體裝置之方法，其包括：在基板之上沈積連續第一層，使得該第一層將壓縮應力賦予給該基板；及蝕刻 該第一層中之凹槽以與在設置於該基板之上的該第一層之剩餘部分處的應力相比增大在該等凹槽處之局部應力。該方法亦包括：藉由雷射束在該基板中產生疵點之圖案，使得疵點之該圖案中的該等疵點之位置實質上對應於該第一層中的該等凹槽中之至少一些的位置；及將壓力施加至該基板以沿著該等凹槽切割該基板。
100‧‧‧封裝(裝置)
100S‧‧‧LED裝置
100H‧‧‧LED裝置
101‧‧‧基板
102‧‧‧晶粒
102A‧‧‧不對稱LED晶粒
102S‧‧‧LED晶粒
102H‧‧‧LED晶粒
102R‧‧‧紅色LED晶粒
102G‧‧‧綠色LED晶粒
102B‧‧‧藍色LED晶粒
103‧‧‧半導體裝置層/發光二極體/LED層
104‧‧‧半球透鏡/半球形透鏡
105‧‧‧連續第一層/GaN緩衝層
109‧‧‧凹槽/阡陌
110‧‧‧晶圓
110B‧‧‧底側/後側
110F‧‧‧前側
112‧‧‧帶
114G‧‧‧導引雷射
114S‧‧‧劃線雷射
116‧‧‧光
118‧‧‧一致平面
120‧‧‧圖案疵點/雷射損傷區域
122‧‧‧圖案
123‧‧‧鐵砧
124‧‧‧次基座/矽次基座
125‧‧‧輥
126‧‧‧對稱槽
126A‧‧‧不對稱槽
127‧‧‧台
128‧‧‧金屬襯墊
129‧‧‧間隙
130‧‧‧結合襯墊
134‧‧‧金屬著陸襯墊
136‧‧‧線結合
138‧‧‧金屬薄膜
M1‧‧‧金屬線/電極線
M2‧‧‧金屬線/電極線
M3‧‧‧金屬線/電極線
M4‧‧‧金屬線
圖1A及圖1B分別為具有正方形平面橫截面之LED裝置之平面圖及側視橫截面圖的示意性說明。
圖1C及圖1D分別為具有六邊形平面橫截面之LED裝置之平面圖及側視橫截面圖的示意性說明。
圖2為圖1A至圖1D之LED的隨入射角而變的反射係數之曲線圖。
圖3A為具有關於x及y軸線之對稱性的矩形形狀之LED晶粒之俯視圖的示意性說明；圖3B為根據實施例的不對稱形狀之晶粒之俯視圖的示意性說明。
圖4A至圖4D為單粒化LED晶粒之方法中的步驟之平面圖的示意性說明。
圖5A至圖5E為展示根據本發明之實施例的單粒化LED晶粒之方法中之步驟的示意性說明。
圖6為單粒化之LED晶粒的相片。
圖7為根據實施例的次基座之透視圖說明。
圖8為根據另一實施例的次基座之平面圖。
圖9為通過線AA的圖8之次基座之橫截面圖的示意性說明。
圖10為通過線BB的圖9之次基座之橫截面圖的示意性說明。
圖11為說明圖8之次基座之一部分的三維剖視圖。
本發明者認識到，自基板(諸如，晶圓)單粒化或切割半導體裝置 (諸如，LED晶粒)之先前技術方法可導致對晶圓及單粒化之LED的損傷。本發明者亦已認識到，LED裝置可有利地藉由半導體次基座之使用來製造，該半導體次基座諸如在次基座中具有積體互連的矽次基座。本發明者已進一步認識到，具有大量LED(諸如數千個、諸如數萬個、諸如數十萬個、諸如數百萬個、諸如數千萬個)之LED裝置的製造可藉由不對稱形狀之LED晶粒的使用有效地及低成本地製造。在實施例中，第一色彩(例如，紅色)LED晶粒具有第一不對稱形狀，第二色彩(例如，綠色)LED晶粒具有第二不對稱形狀且第三色彩(例如，藍色)LED晶粒具有第三不對稱形狀，其中第一形狀、第二形狀及第三形狀彼此不同。在實施例中，次基座包含對應於不對稱LED晶粒之不對稱槽。在另一實施例中，可振動次基座以輔助將不對稱LED晶粒設置至次基座中之不對稱槽中。
取決於生長於藍寶石基板上之GaN薄膜的厚度、GaN薄膜之生長溫度及位錯密度，可在GaN薄膜中產生多達1GPa之壓縮應力。對比而言，奈米線幾何結構通常具有無應變表面。然而，歸因於在藍寶石基板與奈米線LED裝置中所使用之LED奈米線材料的III族至V族及/或II族至VI族化合物半導體材料之間的晶格失配，奈米線LED通常並未直接生長於藍寶石基板上。實情為，LED奈米線係生長於沈積於藍寶石基板上之連續GaN薄膜上。因此，平面LED裝置及奈米線LED裝置兩者可製造於藍寶石基板上。
然而，如上文所論述，下伏GaN薄膜中之應力的量可影響晶圓之曲率且在一些狀況下導致晶圓斷裂。因此，在通常用以產生GaN LED裝置之習知劃線/斷裂方法中，應小心地管理晶圓斷裂。通常，將藍寶石基板薄化至約100μm且經機械刮擦或蝕刻以產生用於使用鐵砧之後續斷裂步驟的劃線標記。
在一些狀況下，機械切割方法已由雷射替換。雷射劃線減少斷 裂且允許較窄的切割阡陌。此最終增加晶粒良率及晶粒/晶圓之數目。
雷射之另一優點在於功率及焦點可受控制以管理劃線之深度。發明者已認識到，雷射之性質可與藍寶石奈米線上之GaN薄膜中的壓縮應力組合，以產生將難以藉由習知雷射劃線/斷裂方法達成的替代性裝置幾何結構。在另一實施例中，鐵砧斷裂步驟可藉由更經濟的輥處理程序替換。此實施例產生較不昂貴之晶粒分離處理程序。其亦導致在較大面積的藍寶石基板上生長晶粒之能力。
在實施例中，阡陌係經由晶粒之完成晶圓上的LED裝置層圖案化且自晶圓之頂側蝕刻至藍寶石基板。裝置幾何結構可包括習知形狀，諸如正方形或低縱橫比矩形，以及高縱橫比幾何結構、非矩形形狀，或周邊點之凸殼大於總形狀區域的形狀。高縱橫比幾何結構適於極緊密之封裝且(例如)針對背光應用係合乎需要的。
在實施例中，非矩形形狀包括與矩形在特性上相比更圓之形狀(例如，六邊形)，其在具有半球透鏡104之封裝(裝置)100中與如圖1A至圖1D及圖2中所說明之具有等效區域的正方形晶粒相比產生改良的封裝層級提取效率。圖1A及圖1B分別為包括具有正方形平面橫截面之LED晶粒102S的LED裝置100S之平面圖及側視橫截面圖的示意性說明。圖1C及圖1D分別為包括具有六邊形平面橫截面之LED晶粒102H的LED裝置100H之平面圖及側視橫截面圖的示意性說明。在兩種狀況下，LED晶粒102S、102H設置於基板101上且由透明的半球形透鏡104覆蓋。
在圖1A至圖1D中所說明之實施例中，LED晶粒102S、102H之頂部表面的表面積係相同的。如圖1A至圖1D中所說明，當LED晶粒102S、102H之表面積相同時，自六邊形LED晶粒102H至透鏡104之邊緣的最小距離dmin小於自正方形LED晶粒102S至透鏡104之邊緣的最小 距離dmin。由於最小距離dmin之差，自六邊形LED晶粒102H之邊緣所發射之光的入射角θ2傾向於小於自正方形LED晶粒102S之邊緣所發射之光的入射角θ1。此產生較小的反射係數。因此，相較於具有發光表面積相同之正方形LED晶粒102S的LED裝置100S，具有六邊形LED之LED裝置100H的光提取效率將較大。
圖2比較隨圖1A至圖1D中所說明之LED裝置100S、100H的入射角而變之反射係數。如圖2中所說明，針對在10°與90°之間的所有角，具有六邊形LED晶粒102H之LED裝置100H的反射係數Rp低於具有正方形LED晶粒102S之LED裝置100S的反射係數RS。
改良之封裝層級提取效率係歸因於接近耳語廊(whispering gallery)模式之低提取模式的發射(例如，自正方形晶粒之轉角所發射的光)減少。另外，來自此晶粒之所投影光束具有更圓形特性，此有益於照明應用。類似地，替代性幾何結構(例如，三角形)歸因於耳語廊模式之減少而改良晶粒層級提取效率。其他複雜之形狀亦可有益於形成併有不同晶粒類型的緊密封裝之LED陣列。
在實施例中，脈衝雷射方法用以在晶圓之底側下形成疵點圖案，該圖案模擬頂部表面阡陌圖案。較佳地，雷射損傷限於晶圓之表面下方幾微米(例如，小於10微米，諸如1至10微米)，以在晶圓中產生極小損傷且在不使晶圓碎裂之情況下使晶圓弱化。在實施例中，接著使用輥以分離經損傷之晶圓。
圖3A說明具有關於x及y軸線之對稱性的矩形形狀之晶粒的俯視圖。標準單粒化技術涉及薄化且接著機械鋸割晶圓，從而產生如圖3中所示之關於x及y軸線對稱的晶粒102。物件之對稱性係定義為物件具有跨越軸線之線的鏡像。
圖3B說明可根據下文所述之方法製造的不對稱形狀之晶粒。如下文更詳細地描述，不對稱形狀之晶粒可設置於次基座上之相應的不 對稱形狀之槽中。以此方式，發射在預先選擇之波長/色彩下之光的LED可按預先選擇圖案獨特地設置或配置於次基座中。
被稱為Stealth ScribingTM之雷射疵點產生及切割技術允許實現單粒化如圖3B中所說明的無對稱性之晶粒形狀。Stealth ScribingTM處理程序說明於圖4A至圖4D中。諸如LED層之半導體裝置層103形成於晶圓110之前側110F上，如圖4A中所示。如圖4A及圖4B中所說明，將晶圓薄化且接著安裝於帶112上，前側(裝置側)110F向下。晶圓110之平滑的後側110B得以暴露。
Stealth ScribingTM涉及將雷射聚焦至晶圓110中之內部點，從而在雷射之焦點處產生圖案疵點120，如圖4A中所示。如圖4A中所說明，通常使用兩個雷射，導引雷射114G及劃線雷射114S。導引雷射114G藉由將光116反射離開晶圓110之平滑的背面110B而量測晶圓110的垂直高度。將此量測回饋至劃線雷射114S，劃線雷射114S跟隨導引雷射114G且將其能量聚焦於晶圓110內部之一致平面118處。較佳地，基板對於劃線雷射114G係透明的。在實施例中，基板係藍寶石且劃線雷射114S在約532nm之波長下操作。
劃線雷射114S在x-y位置圍繞晶圓110光柵化，從而藉由沿著圖4C中所示之LED晶粒102將斷裂之線置放疵點120而寫入晶粒102的形狀。在雷射「劃線」(亦即，寫入)疵點120之圖案至晶圓110中之後，在晶圓110內存在疵點120之圖案122，但晶圓110仍係完整的。疵點120在晶圓110上對於裸眼通常並非可見的。
如圖4D中所說明，LED晶粒102係藉由用鐵砧123按壓於晶圓110之背面上而自晶圓單粒化。較佳地，晶圓設置於台127或具有與鐵砧123相對之間隙129的其他合適的表面上。
圖6為根據以上方法所製成之單粒化晶粒的相片。疵點120之平面118在相片中清楚地可見。
因此，如上文所述，Stealth ScribingTM涉及藉由雷射聚焦對晶圓施加內部疵點，且接著沿著疵點之線鐵砧斷裂晶圓。Stealth ScribingTM使用供裁切之較佳之結晶定向，此係由於鐵砧斷裂仍需要最小力來斷裂晶圓。「較佳之結晶定向」意謂存在與其他非較佳定向相比將優先裁切之某些定向。
在本發明之一實施例方法中，本發明者認識到蝕刻對基板均勻地加壓縮應力之連續壓縮應力層可升高在經蝕刻凹槽處之局部應力，此在使用雷射在基板中產生疵點圖案之後輔助切割處理程序。舉例而言，藍寶石基板上之III族氮化物緩衝層(諸如，GaN緩衝層)可經選擇性地蝕刻以形成暴露基板之阡陌凹槽，從而產生應力增大的局部區域。增大局部應力可減小斷裂基板所需之力。接著使用雷射來施加內部疵點，如上文所述。由於增大之局部應力，基板可藉由較小力斷裂(例如，輥碎而非鐵砧斷裂)，且可在理論上以與藍寶石晶體較佳裁切定向不一致的圖案斷裂。
在一實施例中，圖5A至圖5E中所示的切割基板之方法包括在諸如藍寶石晶圓之基板110之上沈積諸如GaN緩衝層的連續第一層105。第一層105將壓縮應力賦予給基板。
該方法亦包括在第一層105中蝕刻凹槽109以與在設置於基板之上的第一層之剩餘部分處的應力相比增大在凹槽處之局部應力，如圖5B中所示。蝕刻凹槽109之步驟包含蝕刻在非作用區域中之通過LED(亦即，LED層)103且通過第一層105之阡陌凹槽，以暴露基板且在基板之第一側上界定個別LED晶粒的圖案。
該方法亦包括藉由雷射束在基板中產生疵點120之圖案122，如圖5C及圖5D中所示。疵點之圖案122中的疵點120之位置實質上對應於第一層105中的凹槽109中之至少一些及較佳所有凹槽的位置。阡陌凹槽109及疵點120之圖案122模擬個別LED晶粒102之圖案。
最終，該方法包括將壓力施加至基板以沿著凹槽切割基板，如圖5E中所示。可藉由使用在基板110上輥壓之(多個)輥125的輥碎而施加壓力，以形成LED晶粒102。
特定言之，如圖5A中所說明，在於基板(例如，藍寶石晶圓)110之前側110F上製造GaN緩衝層105及LED層103(平面抑或奈米線)之後，阡陌凹槽109係向下蝕刻通過LED層103及緩衝層105至晶圓110之表面109(晶圓110之前側110F或裝置側)。
如圖5B中所說明，歸因於基板上之連續層(例如，藍寶石上之GaN)的壓縮應力導致集中於GaN緩衝層105中之阡陌109中的峰值應力。阡陌109中之此集中應力輔助以受控方式單粒化LED晶粒102且減小由裂紋引起的損失，該等裂紋原本可能曲折遠離阡陌109且損傷鄰近晶粒102。
接著將晶圓110薄化且前側110F安裝至帶112或另一支撐物上，如圖5C中所示，此在一旦晶粒102經單粒化時防止單粒化之晶粒102散開。如圖5C中進一步說明，雷射損傷區域(亦即，疵點)120可如上文所述藉由雷射引入至晶圓110中。損傷區域120可經由晶圓110之頂(裝置)側110F抑或底(後)側110B藉由雷射引入。疵點120之圖案122較佳包含設置於基板110之表面下方小於10微米處的疵點之區域。
圖5D中所示之疵點的圖案122係僅出於說明目的。可按需要產生其他圖案。圖5D中所說明之圖案122產生不對稱形狀之LED晶粒102，而圖4C中所說明的圖案122產生對稱形狀之LED晶粒102。晶圓110在界定LED晶粒102之形狀的位置弱化。
晶圓110接著經受藉由輥125的輥碎，如圖5E中所示。在實施例中，將兩個逆向旋轉之輥用以單粒化LED晶粒102。可在將壓力施加至基板以沿著凹槽109切割基板之步驟期間沿著非較佳結晶裁切定向來裁切基板110。藉由此方法，具有對稱及不對稱晶粒形狀之LED晶 粒102可如圖4D及圖5E中所示而製成。
圖7至圖11說明根據其他實施例之次基座124。在實施例中，在附接晶粒102之前，次基座124係製造成有下文更詳細地描述之標準金屬互連。在下文更詳細地描述之實施例中，次基座124包括設置有LED晶粒102之對稱槽126。在圖7中所說明之實施例中，次基座124包括具有與不對稱LED晶粒102A相同之不對稱形狀的不對稱槽126A。若干不同的不對稱槽126A形狀可蝕刻至次基座124中，此允許若干不同的LED晶粒102A整合至次基座124中，如圖8中所說明。在實施例中，次基座124係由矽製成。
另一實施例針對將不對稱LED晶粒102A整合至具有如圖7中所說明之不對稱槽126A的次基座124中之方法。在此實施例中，將個別不對稱LED晶粒102A在振動次基座之同時施配至次基座124上。此攪動輔助可配合至相應的不對稱槽126A中之正確的不對稱LED晶粒102A之置放。較佳地，晶粒與槽之僅一組合係可能的。又，x-y不對稱性確保不對稱LED晶粒126A之正確側係「面向上的」(否則，不對稱LED晶粒126A不會落在不對稱槽126A中)。在實施例中，當所有不對稱LED晶粒126A置放於正確的不對稱槽126A中時，將熱量施加至次基座124以用於共熔結合。共熔結合係兩種不同的金屬之間藉由加熱之冶金反應，其中金屬在低於金屬中之任一者之熔融溫度的溫度下形成合金。在實施例中，將一種金屬之薄膜沈積於不對稱LED晶粒126A的底部，且將另一金屬之薄膜沈積於不對稱槽126A中。用於晶粒附接之合適的共熔反應的實例係Au-Sn。金及錫在加熱至約280℃時形成合金。
在實施例中，金屬互連係在積體不對稱LED晶粒102A之前製造於次基座124中。在此實施例中，不對稱LED晶粒102A可線結合至金屬互連上之襯墊，如下文更詳細地描述。次基座124上之導線互連可 在LED裝置100之組裝之前藉由標準矽處理技術製造。在不對稱LED晶粒102A黏附至次基座124之後，晶粒124之前側可藉由直寫處理程序(諸如，金屬互連之噴墨沈積)電連接至次基座124中的金屬互連。在自LED晶粒102A至次基座之金屬連接之後，可將囊封劑沈積於LED晶粒102A之上。
或者，若在次基座124上不存在互連，則可藉由經由金屬之噴墨印刷的直寫及光活性聚醯亞胺材料之沈積及圖案化沈積自不對稱LED 102A至次基座124的互連。亦即，在此實施例中，所有金屬互連係在LED晶粒102A組裝至次基座124中之後製造。金屬互連之多個層可藉由使用金屬連接之噴墨沈積的直寫處理程序及在金屬互連之層之間充當絕緣體的光活性聚醯亞胺之沈積及圖案化來製成。
如在前述實施例中，在不對稱LED晶粒102A連接至次基座124之後，可藉由標準囊封劑技術將囊封劑沈積於不對稱LED晶粒102A之上。
上文所述之製造程序與現有方法相比對於組裝具有大量LED晶粒102A之裝置係更具成本效益的，該等現有方法涉及要求LED晶粒102之個別置放及附接的印刷電路板及個別LED晶粒102至印刷電路板上之金屬互連的個別線結合。
圖8至圖11說明根據另一實施例的適於供積體背光單元使用之矽次基座124。次基座124之特徵包括藉由次基座之積體多層級互連製造、在高摻雜Si上之槽的選擇性Ni/Ag電鍍，及現有多層級互連堆疊之上的槽之深Si蝕刻。圖8為次基座124之平面圖，而圖9及圖10分別為通過線AA及BB之次基座124的橫截面圖。圖9中所說明之橫截面通過在LED晶粒102之附接之前的槽126中的一者。圖10中所說明之橫截面通過槽102之間的襯墊區域。圖11為說明圖8之次基座之一部分的三維剖視圖。
每一對稱槽126經配置以固持LED晶粒102。如圖9中所說明，槽126較佳為楔形的。亦即，每一LED晶粒102所位於之槽126的底部具有等於或略大於LED晶粒102之寬度的寬度wb，而槽126之頂部具有大於wb的寬度wt。頂部寬度wt大於wb以輔助將LED晶粒102設置至槽126中。
在圖8中所說明之實施例中，次基座124包括三個對稱槽126。在實施例中，第一槽126包括紅色LED晶粒102R，第二槽126包括綠色LED晶粒102G，且第三槽包括藍色LED晶粒102B。然而，所有槽126可包括發射相同色彩之光的LED晶粒。此外，次基座124不限於三個槽126。次基座124可具有任何數目個槽126，諸如2至72個槽，諸如3至60個槽，諸如6至48個槽。在實施例中，區段係定義為三個槽126，通常包括一紅色LED晶粒102R、一綠色LED晶粒102G及一藍色LED晶粒102B。次基座可包括1至24個區段，諸如2至20個區段，諸如3至16個區段。
如圖8中所說明，次基座124包括在槽126之間的金屬襯墊128以用於線結合。藉由將金屬襯墊128置放於槽126之間而非如習知次基座中沿著側面置放金屬襯墊128，次基座之寬度可減小。每一LED晶粒102包括相應之結合襯墊130。線結合136將次基座124上之金屬襯墊128連接至LED晶粒102上的相應結合襯墊130。
亦包括於次基座124中的是用以將電流供應至LED晶粒102之金屬線M1至M4。儘管展示四根線，但可使用其他數目根線。如圖10及圖11中所說明，金屬線M可設置於次基座124內之不同層級中，使得存在四個層級M1、M2、M3、M4。次基座124亦包括頂部具有介層孔之金屬著陸襯墊134，以將電力送至金屬線M1、M2、M3、M4。舉例而言，線M4可為將電流提供至連接至LED晶粒之電極線M1、M2、M3的匯流排線。如所說明，金屬著陸襯墊134為正方形的。然而，金屬 著陸襯墊134可為圓形、矩形、六邊形或任何其他合適的形狀。圖9中亦說明的是作為槽126之襯裡的金屬薄膜138。金屬薄膜138材料(例如，Au-Sn或Ni-Al)經選擇以與LED晶粒102之底部的第二金屬薄膜(未圖示)反應，以形成如上文所論述之共熔結合。
在實施例中，次基座係由矽製成且包括用於積體背光單元之積體互連。在實施例中：1.紅色LED晶粒102R、綠色LED晶粒102G及藍色LED晶粒102B為6至12密耳，諸如8至10密耳的正方形，例如，最大值210μm。然而，在替代性實施例中，可使用其他尺寸之LED晶粒102；2.365nm接觸微影步進器可用以產生5μm/5μm之線/間隔；3.槽126可為200至400μm深，諸如300μm深且具有65至85度傾斜側壁，諸如80度側壁；4.槽126在底部及側壁上較佳具有反射體(亦即，薄膜138)；5.阡陌寬度在習知地劃線之情況下小於150μm(諸如，100μm)且在隱形劃線之情況可為更小的；6.當深蝕刻Si次基座時，Al可用作硬式遮罩。在替代性實施例中，與Si相比更耐火之金屬(諸如，Cr、Ti、TiN、TiW或W)可在Al之頂部用以抵抗Si蝕刻。
在實施例中，次基座124可為530μm寬及33120μm長，不包括用以接觸外部以獲得電力的襯墊。長度增加300μm以用於將附接至外部世界之6個襯墊且次基座124長度為33420μm。在200mmSi晶圓上(3mm邊緣除外)，此實現每晶圓1355個次基座124。
實施例針對製成以上次基座124之方法。該方法之實施例的一態樣包括以下製程流程：
1.起始材料：機械級別之高摻雜200mm Si晶圓；
2.在Si晶圓上沈積或生長1000Å SiO2薄膜；厚度可為200Å至 10μm間的任何厚度。或者，可使用光活性聚醯亞胺取代SiO2或其他介電質(諸如，低k SiCOH、SiN、Al2O3等介電質)。
3.藉由剝離技術或遮罩及蝕刻(金屬1，或M1)在SiO2上圖案化300Å Ti/1μm Al(用於黏著之薄Ti)線；厚度可為50Å至1μm之Ti及2000Å至3μm之Al。或者，在Al之頂部可存在抗反射塗層，通常為Ti、TiN、WN或Cr；
4.在M1之頂部沈積1微米厚的第二SiO2薄膜；厚度可為200Å至10μm間的任何厚度，但一般而言，其應隨著金屬之厚度而按比例縮放；
5.在第二SiO2薄膜之頂部沈積第二Ti/Al線或M2；
6.在M2之頂部沈積第三SiO2薄膜；
7.在第三SiO2薄膜之頂部沈積第三Ti/Al薄膜M3；
8.在M3之頂部沈積第四SiO2薄膜；
9.圖案化第四氧化物薄膜且乾式蝕刻SiO2以打開至M1、M2及M3的介層孔及襯墊；
10.在第四SiO2薄膜之頂部沈積、圖案化及蝕刻Ti/Al薄膜M4；其中至M1、M2及M3之襯墊敞開，M4現將連接至下部金屬層。M4係稱作匯流排線。在實施例中，在M4中存在6個離散互連，從而允許至紅色、綠色及藍色LED的n及p個連接。LED可依據設計者之判斷串聯或並聯連接。若介層孔將每一晶粒連接至匯流排線，則所有LED係並聯連接的。若僅在第一及最後(例如，第72個)LED處存在介層孔，則LED係串聯連接的。任何其他組合亦為可能的(例如，連接每第3個紅色LED，使得存在串聯之3個LED，且3個之群組與8個其他3個一組的群組並聯連接)；
11.在M4之頂部沈積第五SiO2薄膜；此最終SiO2薄膜形成鈍化；
12.圖案化該等槽，且繼續乾式蝕刻SiO2；
13.在Si晶圓中乾式蝕刻300μm深的槽。可跳過槽(0μm深，或可為100至500μm間的任何深度)；
14.在Si蝕刻之後，將Ni/Ag電鍍至暴露的導電Si中。典型的Ni/Ag厚度為300Å Ni/2000Å Ag。鎳厚度可在50Å至5000Å的範圍中，且銀厚度可在500Å至5μm的範圍中；
15.使用鋸割或本文所述之其他單粒化方法中的任一者來單粒化LED晶粒；
16.藉由共熔結合或藉由環氧樹脂或聚矽氧黏著劑進行晶粒附接，繼之以其固化；
17.(例如)藉由Au線結合進行線結合；
18.(例如)使用可替代地嵌入有磷光體粉末之聚矽氧進行囊封，從而將LED之光自一波長轉換為另一波長。
Al及SiO2兩者在矽蝕刻期間具有極佳的耐蝕性。當此等材料與厚光阻及時間多工深矽蝕刻技術組合時，存在足夠之餘裕來蝕刻300μm之矽而不會大量侵蝕受到遮蔽以防蝕刻之特徵。矽之無電極鎳電鍍係金屬化矽的既定技術。後續銀電鍍鎳亦為既定技術，且允許在不電鍍覆有SiO2之區域之同時選擇性電鍍槽。矽次基座具有在晶圓層級封裝(高生產率製造)上的優點、與更標準的複合物封裝相比具有優良的矽散熱能力，且與藍寶石及複合物封裝相比具有較好的在矽與藍寶石之間的熱膨脹匹配。
儘管前述內容涉及特定較佳實施例，但應理解，本發明並非如此受限。一般熟習此項技術者將想到可對所揭示之實施例進行各種修改且此等修改意欲在本發明之範疇內。本文所引用之所有公開案、專利申請案及專利的全部內容以引用的方式併入本文中。
103‧‧‧半導體裝置層/發光二極體/LED層
110‧‧‧晶圓
112‧‧‧帶
114G‧‧‧導引雷射
114S‧‧‧劃線雷射
116‧‧‧反射光
118‧‧‧一致平面
120‧‧‧圖案疵點/雷射損傷區域

Claims (16)

  1. 一種切割半導體裝置之方法，其包含：在基板之上沈積連續第一層，其中該第一層將壓縮應力賦予給該基板；蝕刻該第一層中之凹槽以與在設置於該基板之上的該第一層之剩餘部分處的應力相比增大在該等凹槽處之局部應力；藉由雷射束在該基板中產生疵點之圖案，其中疵點之該圖案中的該等疵點之位置實質上對應於該第一層中的該等凹槽中之至少一些的位置；及將壓力施加至該基板以沿著該等凹槽切割該基板。
  2. 如請求項1之方法，其中該雷射束係提供至與該基板之第一側相反的該基板之第二側上。
  3. 如請求項1之方法，其中該雷射束經由該第一層中之該等凹槽提供至該基板之該第一側上。
  4. 如請求項1之方法，其中該基板包含藍寶石且該第一層包含III族氮化物半導體層。
  5. 如請求項4之方法，其中該第一層包含GaN緩衝層。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包含在蝕刻凹槽之該步驟之前在該第一層之上形成發光二極體(LED)。
  7. 如請求項6之方法，其中蝕刻凹槽之該步驟包含蝕刻在非作用區域中之通過該等LED且通過該第一層之阡陌凹槽(street groove)，以暴露該基板且在該基板之第一側上界定個別LED晶粒的圖案。
  8. 如請求項6之方法，其中沿著該等凹槽切割該基板包含切割該基板以產生複數個LED晶粒，且其中該等阡陌凹槽及疵點之該圖案模擬個別LED晶粒的圖案。
  9. 如請求項1之方法，其中疵點之該圖案包含設置於該基板之表面下方小於10微米處的疵點之區域。
  10. 如請求項1之方法，其中該等LED晶粒中之每一者具有超過四個側。
  11. 如請求項1之方法，其中將壓力施加至該基板以沿著該等凹槽切割該基板之該步驟包含使一或多個輥經過該基板之上。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包含在使一或多個輥經過該基板之上之前將該基板安裝於一帶上。
  13. 如請求項11之方法，其中在將壓力施加至該基板以沿著該等凹槽切割該基板之該步驟期間沿著非較佳結晶裁切定向裁切該基板。
  14. 一種LED晶粒，其係藉由如請求項1之方法所製成。
  15. 如請求項14之LED晶粒，其中該LED晶粒具有不對稱形狀。
  16. 一種切割半導體裝置之方法，其包含：在基板之上沈積連續第一層，其中該第一層將壓縮應力賦予給該基板；藉由雷射束在該基板中產生疵點之圖案；及將該基板輥碎為複數個半導體裝置晶粒。
TW103140695A 2013-11-22 2014-11-24 應力誘導裁切半導體裝置之方法 TW201532303A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361907487P 2013-11-22 2013-11-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201532303A true TW201532303A (zh) 2015-08-16

Family

ID=53180207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103140695A TW201532303A (zh) 2013-11-22 2014-11-24 應力誘導裁切半導體裝置之方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9412899B2 (zh)
TW (1) TW201532303A (zh)
WO (1) WO2015077612A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019084727A1 (en) * 2017-10-30 2019-05-09 Huawei Technologies Co., Ltd. Apparatus and method for cutting out display panel(s) from mother substrate
JP7436141B2 (ja) * 2017-11-03 2024-02-21 セラ セミコンダクター エンジニアリング ラボラトリーズ リミテッド 埋没欠陥の割断システム及び割断方法
CN111725360B (zh) * 2019-03-22 2023-04-07 安徽三安光电有限公司 一种复合衬底及其制备方法和利用其制备发光元件的方法
US11637219B2 (en) 2019-04-12 2023-04-25 Google Llc Monolithic integration of different light emitting structures on a same substrate
US11784160B2 (en) 2020-09-23 2023-10-10 International Business Machines Corporation Asymmetric die bonding

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006245062A (ja) * 2005-02-28 2006-09-14 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法及び発光素子
DE102006042280A1 (de) * 2005-09-08 2007-06-06 IMRA America, Inc., Ann Arbor Bearbeitung von transparentem Material mit einem Ultrakurzpuls-Laser
KR100752348B1 (ko) 2005-10-20 2007-08-27 (주) 비앤피 사이언스 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법
TWI467798B (zh) 2009-12-28 2015-01-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 發光二極體晶片之製備方法
JP5770446B2 (ja) 2010-09-30 2015-08-26 株式会社ディスコ 分割方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015077612A1 (en) 2015-05-28
US20150144968A1 (en) 2015-05-28
US9412899B2 (en) 2016-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12132155B2 (en) Etched trenches in bond materials for die singulation, and associated systems and methods
US9287468B2 (en) LED submount with integrated interconnects
TWI413273B (zh) 封裝積體薄膜發光二極體
TWI455345B (zh) 具有垂直結構之發光二極體及其製造方法
JP3904585B2 (ja) 半導体素子の製造方法
EP2816617B1 (en) Semiconductor optical emitting device with metallized sidewalls
US20060214173A1 (en) Light emitting diodes and methods of fabrication
US20110220934A1 (en) Semiconductor light emitting device and method of fabricating semiconductor light emitting device
TWI525862B (zh) 元件模組
CN112768484B (zh) 发光二极管及其制作方法
TW200404375A (en) Semiconductor element and method for producing the same
JP2005150675A (ja) 半導体発光ダイオードとその製造方法
US9412899B2 (en) Method of stress induced cleaving of semiconductor devices
US6892450B2 (en) Method of mounting light emitting device and method of fabricating image display unit
WO2021087686A1 (zh) 发光二极管及其制作方法
JP6068165B2 (ja) 半導体光学装置、および半導体光学装置の製造方法
TW201530825A (zh) 使不同形狀或不同尺寸發光二極體晶粒設置於次基座中之方法
TWI466327B (zh) 晶圓級發光二極體結構之製造方法
JP2004228290A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JP2003168825A (ja) 表示装置及び表示装置の製造方法
US20120276668A1 (en) Method for manufacturing semiconductor light emitting device
JP2006203251A (ja) 半導体素子の製造方法
KR100335796B1 (ko) 사파이어 기판위에 질화갈륨계 반도체박막을 이용한 광소자의 칩분리 제작방법
CN110581207A (zh) 发光组件及其制造方法
KR100762093B1 (ko) 수직형 발광 소자 및 그 패키지 제조방법