切割高輝度LED藍(lán)寶石基板的雷射加工技術(shù)介紹

白光LED目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在手機(jī)、液晶電視背光模塊、汽車大燈∕尾燈∕內(nèi)燈，以及路燈、一般照明等領(lǐng)域，它的未來發(fā)展備受注目。led本身不斷進(jìn)行高輝度、低消費(fèi)電力、長壽命進(jìn)化，市場對LE的低價(jià)化要求也越來越強(qiáng)烈，因此各LED廠商革新制程成為主要課題。接著要介紹高效率切割高輝度LED藍(lán)寶石基板的雷射加工技術(shù)。

　　發(fā)展歷程

以往LED的藍(lán)寶石晶圓的單片化，大多采用雷射切片器制作溝渠，再強(qiáng)制劈開分離的加工方式，這種方式除了良率必須仰賴作業(yè)者的熟練度之外，還有加工速度與耗材的操作成本等問題，因此一般都認(rèn)為以生產(chǎn)性與成本性而言，高輝度LED藍(lán)寶石基板的量產(chǎn)，未來勢必全面改用雷射切割方式。雷射切割的藍(lán)寶石晶圓單片化技術(shù)，主要分成雷射溝渠化以及匿跡晶?；瘍煞N。如圖1所示雷射溝渠化加工方式主要集中雷射能量，照射微小面積使固體升華，換句話說它是透過雷射燒灼加工技術(shù)，在LED藍(lán)寶石基板上形成寬5～10μm，深15～30μm的溝渠，最后再使用Braking機(jī)器劈開。

雷射溝渠化加工方式透過最佳加工方法的選擇，能夠抑制芯片輝度降低等問題，若與傳統(tǒng)鉆石溝渠加工方法比較，它除了可以維持相同輝度之外，而且不需仰賴作業(yè)者的熟練度，因此良品率的穩(wěn)定性與消耗品的更換頻度可以降低，進(jìn)而有效削減操作成本。此外隨著雷射溝渠加工技術(shù)的狹窄化，未來每片晶圓的芯片取樣數(shù)可望大幅增加。新世代雷射加工機(jī)與切割鋸子刀片一樣，采用平臺(tái)與搬運(yùn)系統(tǒng)，同時(shí)融合雷射加工技術(shù)形成高可靠性機(jī)器。

　　雷射振蕩器可以配工作物與制程進(jìn)行最佳選擇，最后再與光學(xué)系統(tǒng)單元組合，實(shí)現(xiàn)加工點(diǎn)優(yōu)化的宿愿。上記光學(xué)系統(tǒng)單元可以使藍(lán)寶石晶圓溝渠化加工的制程，對發(fā)光層的熱影響與加工溝渠的光線穿透率抑制在最小范圍，特別是發(fā)光層的熱影響，經(jīng)常變成輝度降低的主要原因。

加工機(jī)特征

　　接著介紹LED藍(lán)寶石基板溝渠化時(shí)，“形狀辨識(shí)”與“背面調(diào)整”等兩項(xiàng)最新功能。高輝度LED芯片尺寸很小，每片晶圓可以獲得數(shù)量很多的芯片，由于晶圓本身單價(jià)非常高，芯片化之前一旦發(fā)生晶圓破損時(shí)，通常都會(huì)要求能夠依照晶圓破損時(shí)的特殊加工技術(shù)，提高晶圓的良品率。如圖2所示設(shè)置形狀辨識(shí)機(jī)構(gòu)，即使是破損晶圓同樣能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，以最短行程高效率篩除，有效提高生產(chǎn)性。LED藍(lán)寶石基板的燒灼加工時(shí)，雷射是從組件背面入射制作溝渠，此必需穿透晶圓調(diào)整，不過附有鍍膜的制品，就無法穿透晶圓進(jìn)行調(diào)整。

如圖3所示此時(shí)如果使用背面調(diào)整機(jī)構(gòu)，能夠直接從爪勾工作平臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，有效擴(kuò)大溝渠化的適用范圍。

匿跡雷射切割技術(shù)

雖然LED的應(yīng)用持續(xù)擴(kuò)大，不過高輝度組件的高量產(chǎn)性、低價(jià)化市場需求卻日益高漲，能夠維持超過雷射溝渠化以上的輝度，同時(shí)具備高生產(chǎn)性制程技術(shù)，反而成為目前廠商必須克服的課題。

日本業(yè)者Disco開發(fā)可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)能、高良品率的藍(lán)寶石基板匿跡晶?；?Stealth dicing)技術(shù)。所謂“匿跡晶?；笔鞘估咨渚酃庥诠ぷ魑飪?nèi)部形成改質(zhì)層，接著再以Braking方式分割芯片的加工技術(shù)，如圖4、圖5所示他是無碎屑不使用水的干加工制程。經(jīng)過匿跡晶?；乃{(lán)寶石基板，芯片化后的輝度具備與傳統(tǒng)鉆石溝渠化同等輝度，同時(shí)還可以抑制碎屑提高良品率。厚晶圓的場合傳統(tǒng)鉆石溝渠化技術(shù)，超過一定溝深時(shí)就無法加工。

由于匿跡晶?；瘯?huì)形成復(fù)數(shù)pass改質(zhì)層，即使厚晶圓也可以穩(wěn)定分割芯片，如圖6所示匿跡晶粒化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)超越傳統(tǒng)雷射溝渠化技術(shù)。匿跡晶粒化技術(shù)與傳統(tǒng)雷射溝渠化技術(shù)一樣，若與鉆石渠化技術(shù)比較，它可以實(shí)現(xiàn)高良品率與生產(chǎn)性，適合應(yīng)用在要求高輝度等高附加價(jià)值組件的加工。表1是各種芯片切割方式的特征一覽。

　　結(jié)語

以上介紹高效率切割高輝度LED藍(lán)寶石基板的雷射加工技術(shù)。有關(guān)高輝度LED基板材料，除了的藍(lán)寶石基板之外，包含SiC、GaAs、InP等材料，也適合使用匿跡晶?；夹g(shù)加工。