一種用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法與流程

本發(fā)明涉及一種用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，屬于LED芯片加工的技術領域。

背景技術：

由于LED芯片發(fā)光效率高，顏色范圍廣，使用壽命長而受到半導體照明界的廣泛重視，已被廣泛應用于大屏顯示、景觀照明、交通信號燈、汽車狀態(tài)顯示等各個領域。隨著集成電路技術的進步和發(fā)展，產(chǎn)品更趨向于小型化、多功能化，集成度要求越來越高，芯片尺寸減小、切割槽寬度減小，芯片的厚度越來越薄，制程中應用到的新材料越來越多，這些日新月異的變化都對芯片的切割工藝提出了更高的要求。

在LED芯片制備工藝中，需要將經(jīng)過光刻、鍍膜、減薄等工藝制程后的整個芯片分割成所需求尺寸的單一晶粒，是半導體發(fā)光二極管芯片制備工藝中不可或缺的一道工序。現(xiàn)行的LED芯片切割作業(yè)中，通常有激光切割和鋸片切割兩種切割作業(yè)方式。

激光切割是隨著激光技術的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型的切割技術，主要有激光表面切割和隱形切割兩種。激光切割是通過一定能量密度和波長的激光束聚焦在芯片表面或內部，通過激光在芯片表面或內部灼燒出劃痕，然后再用裂片機沿劃痕裂開。激光切割具有產(chǎn)能高、成品率高、自動化操作、成本低等優(yōu)勢。但激光切割本身也存在一些問題，激光劃片時，激光照射會破壞芯片的有源區(qū)，需要在芯片四周設置較寬的劃線槽，由于劃線槽里存在較厚的金屬層，激光作用后，會產(chǎn)生大量的碎屑，劃線槽邊緣會出現(xiàn)噴涂、燒蝕現(xiàn)象，也限制了產(chǎn)能的提升，同時裂片機裂片時也會因金屬材料的延展性出現(xiàn)難裂、雙胞等現(xiàn)象，再加上激光直接作用在GaAs材料上，很容易產(chǎn)生一些有毒、污染性的粉塵。因此在GaAs基LED芯片的切割作業(yè)中，激光切割應用的并不廣泛。

對于GaAs基LED芯片，傳統(tǒng)的鋸片切割仍然是應用最廣泛的切割方式。

鋸片切割是用高速旋轉(3-4r/min)的金剛刀按工藝需求設定好的程序將芯片完全鋸開成單一的晶粒。金剛刀在高速旋轉切割時，其表面突起的鋒利的高硬度金剛砂顆粒對切割部進行鏟挖。由于這些機械力是直接作用在晶圓表面并在晶體內部產(chǎn)生應力損傷，再考慮到GaAs材料比較脆，而且芯片正背面會蒸鍍比較厚的金屬材料，使得芯片本身的應力加大，如果金剛刀在切割作業(yè)過程中的刀刃狀況處于不良狀態(tài)的話，就會使得芯片被切割加工時容易破碎，芯片周圍邊緣容易產(chǎn)生崩邊、崩角、裂紋等，影響芯片外觀質量，降低良率，這也是鋸片切割存在一個不可避免的問題。對于切割質量要求的越來越高，也對切割用的主要工具金剛刀在切割過程中的狀況提出了更加嚴格的需求。

目前，業(yè)界內鋸片機在磨削金剛刀時主要采用配套的磨刀板，磨刀板材質與金剛刀相同，價格比較貴，可使用的磨刀次數(shù)也較少，磨刀成本較高且磨刀質量也沒有達到比較理想的效果。同時現(xiàn)暫無關于用于切割GaAs基LED芯片的刀片磨刀方法的相關專利、文獻報告。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法。

術語說明：

藍膜：藍膜全稱為太陽能選擇性吸收真空鍍膜，是利用pvd(物理氣相沉積)技術，采用真空磁控濺射方法鍍在金屬基材上，藍膜主要吸收5-25um范圍內可見光及紅外線，是平板太陽能集熱器的核心部件。

Frame：崩環(huán)，在硅片切割加工時，用于固定加工物的框架，是本領域技術人員所熟知的加工工具。

發(fā)明概述：

針對現(xiàn)行磨刀方法中成本高且因金剛刀刀刃未磨好、刀況差造成的芯片崩邊問題，本發(fā)明提供一種操作簡單方便，成本低廉(不使用價格昂貴的專用磨刀板)，且磨刀質量高的切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法。

本發(fā)明的技術方案為：

一種用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，包括如下步驟：

(1)選取硬刀片，作為切割GaAs基LED芯片的刀片；LED芯片切割中，硬刀片是指帶金屬輪轂(法蘭)載體的刀片，通體是一個由刀刃構成的圓環(huán)結構；軟刀沒有金屬輪轂(法蘭)載體。半導體行業(yè)中，芯片類主要用硬刀片切割，比如，硅片，GaAs、GaP基襯底芯片等。GaAs材質硬脆，因此要選取刀刃材質偏硬的硬刀片，并且要具有良好的排屑、冷卻性能，刀片無飛邊、毛刺殘留，高韌性、高精度。

(2)選取生長晶向與待切割的LED芯片的生長晶向一致的硅片,作為磨刀的基板；

(3)將步驟(2)中選取的硅片貼在藍膜上，并固定在Frame上；將硅片固定在Frame上，便于將硅片吸附在鋸片機切割盤上。

(4)根據(jù)刀片的參數(shù)，設定合適的進刀速度；刀片的參數(shù)包括刀刃厚度和刀刃伸出量；

(5)設定鋸片切割高度；鋸片切割高度＝硅片厚度+藍膜厚度+刀刃切入硅片的深度；

(6)根據(jù)鋸片切割的刀痕狀況，設定磨刀行程中的磨刀速度和切割條數(shù)；切割條數(shù)是指刀片在硅片上切痕的數(shù)量，是本領域技術人員所統(tǒng)稱的概念，也是鋸片自身的一個參數(shù)。

刀痕狀況與切割刀速、切割條數(shù)的對應關系為：

刀痕狀況：硅片表面切痕及藍膜上切痕痕跡，兩側邊緣是否平滑，有無毛刺、崩裂、彎曲，且硅片邊緣與藍膜接觸處刀痕是否呈橫放的金字塔形。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中的硬刀片包括刀刃和法蘭，刀刃由金剛石磨料顆粒通過粘合劑粘合到法蘭上，金剛石磨料顆粒通過電鍍工藝與法蘭一體化粘合成型。其中，一體化粘合成型，是一種常見的刀片生產(chǎn)工藝。刀刃呈鋸齒狀，法蘭是承載刀刃的載體。結合劑在刀片制成工藝中起粘附的作用，有超軟結合劑、軟結合劑、硬結合劑等類型；是本領域技術人員熟知的概念。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中的硬刀片為標準集中度。集中度是指單位面積內金剛石顆粒的數(shù)量。刀片分為高集中度(110)、標準集中度(90)、低集中度(70)。各生產(chǎn)廠家標注方式不同，刀片參數(shù)中會出現(xiàn)不同的標識。

金剛石粒度，是指構成刀刃的金剛石顆粒大小，各刀片廠家都有各自相對應的粒度對應表，本專利用的刀片金剛石粒度為4800#。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中待切割的LED芯片的直徑為(50-100)±0.2mm，待切割的LED芯片的厚度為400±10mm。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中藍膜的寬度為220cm，厚度為0.050-0.070mm。

優(yōu)選的，步驟(4)中，刀片的參數(shù)與進刀速度的對應關系如下：

刀片刀刃厚度與刀刃伸出量一般情況下是相對應的關系，刀刃厚度小的對應較長的刀刃伸出量；出現(xiàn)類似刀刃厚度為0.020，刀刃伸出量為0.560情況時，根據(jù)表格中對應的進刀速度，確定進刀速度為3-5mm/s，根據(jù)切痕狀況對應去嘗試不同的進刀速度確定。

優(yōu)選的，所述步驟(5)設定的鋸片切割高度為0.340-0.380mm。

優(yōu)選的，步驟(3)之后，步驟(4)之前，還包括對硅片進行烘烤的步驟，將硅片貼附在藍膜上后，放置于平板加熱器上進行烘烤，烘烤時間為90-120s，烘烤溫度為50-55℃。烘烤的目的一方面是釋放硅片自身的應力，避免磨刀過程中的崩裂提高對刀刃的磨削效果，另一方面是提高藍膜的延展性，使膜徹底舒張開，減小藍膜帶來的形變應力影響。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，選用價格低廉的硅片代替昂貴的磨刀板，直接降低生產(chǎn)成本；

(2)本發(fā)明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，選取的硅片的生產(chǎn)晶向與待切割的LED芯片的生長晶向一致，利用金屬的記憶性及延展性，增強刀刃磨削時與切割物的匹配度，提高磨削質量；

(3)本發(fā)明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，選取的硅片在磨刀作業(yè)前進行烘烤操作，釋放了硅片自身的應力，避免磨刀過程中的崩裂，提高對刀刃的磨削效果；另一方面提高了藍膜的延展性，使膜徹底舒張開，減小藍膜帶來的形變應力影響；與切割物一致的生產(chǎn)晶向及進行硅片烘烤是本發(fā)明的關鍵；

(4)本發(fā)明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，選取選用硅片磨刀，可以直接用于切割LED芯片，取消現(xiàn)有磨刀方式后續(xù)的測高程序及試切割程序，提高作業(yè)效率；

(5)本發(fā)明所述用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，極大的提高了刀片刀刃的磨削效果，磨刀后的刀片可以直接按照正常切割工藝進行生產(chǎn)作業(yè)，不需要先試切芯片，觀察磨刀效果，提高了芯片切割的質量，有效減少了崩邊、裂管芯現(xiàn)象的發(fā)生。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述刀片刀的結構示意圖；

其中，1、法蘭；2、刀刃；3、粘合劑。

具體實施方式

下面結合實施例和說明書附圖對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。

實施例1

一種用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，包括如下步驟：

(1)選取硬刀片，作為切割GaAs基LED芯片的刀片；LED芯片切割中，硬刀片是指帶金屬輪轂(法蘭)載體的刀片，通體是一個由刀刃構成的圓環(huán)結構；

(2)選取生長晶向與待切割的LED芯片的生長晶向一致的硅片,作為磨刀的基板；待切割的LED芯片的生長晶向為(類似＜100＞±0.5°)；

(3)選取日東系列SPV-224 220mm*100m的藍膜，將步驟(2)中選取的硅片貼在藍膜上，并固定在Frame上；將硅片固定在Frame上，便于將硅片吸附在鋸片機切割盤上。

(4)根據(jù)刀片的參數(shù)，設定合適的進刀速度；刀片的參數(shù)包括刀刃厚度和刀刃伸出量；

(5)設定鋸片切割高度；鋸片切割高度＝硅片厚度+藍膜厚度+刀刃切入硅片的深度；

(6)根據(jù)鋸片切割的刀痕狀況，設定磨刀行程中的磨刀速度和切割條數(shù)；

當?shù)逗蹱顩r為“毛刺”狀態(tài)時，切割條數(shù)為30條，切割刀速為7mm/s；當?shù)逗蹱顩r為“毛刺”狀態(tài)時，切割條數(shù)為50條，切割刀速為11mm/s；當?shù)逗蹱顩r為“毛刺”狀態(tài)時，切割條數(shù)為60條，切割刀速為4mm/s。

實施例2

根據(jù)實施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，所述步驟(1)中的刀片包括刀刃2和法蘭1(如圖1所示)，刀刃由金剛石磨料顆粒通過粘合劑3粘合到法蘭上，金剛石磨料顆粒通過電鍍工藝與法蘭一體化粘合成型。

所述步驟(1)中的硬刀片為標準集中度。

所述步驟(1)中硬刀片的金剛石粒度為4800#。

實施例3

根據(jù)實施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，所述步驟(2)中待切割的LED芯片的直徑為70mm，待切割的LED芯片的厚度為400mm。

實施例4

根據(jù)實施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，所述步驟(3)中藍膜的寬度為220cm，厚度為0.060mm。

實施例5

根據(jù)實施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，步驟(4)中，刀刃厚度為0.020mm，刀刃伸出量為0.590mm，進刀速度為5mm/s。

實施例6

根據(jù)實施例5所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，步驟(4)中，刀刃厚度為0.020mm，刀刃伸出量為0.560mm，進刀速度為3-5mm/s，根據(jù)切痕狀況調整不同的進刀速度。

實施例7

根據(jù)實施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，所述步驟(5)設定的鋸片切割高度為0.370mm。

實施例8

根據(jù)實施例1所述的用于切割GaAs基LED芯片的刀片的磨刀方法，所不同的是，步驟(3)之后，步驟(4)之前，還包括對硅片進行烘烤的步驟，將硅片貼附在藍膜上后，放置于平板加熱器上進行烘烤，烘烤時間為100s，烘烤溫度為52℃。