專利名稱：一種提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體襯底研磨領(lǐng)域，特別是涉及一種提高藍(lán)寶石襯底研磨質(zhì)量的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點(diǎn)，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大，正帶動(dòng)傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級(jí)換代，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益巨大。正因如此，半導(dǎo)體照明被普遍看作是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來(lái)幾年光電子領(lǐng)域最重要的制聞點(diǎn)之一 O藍(lán)寶石有著良好的熱學(xué)特性，極好的電氣特性和介電特性，并且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗腐蝕，莫氏硬度達(dá)到9級(jí)，僅次于金剛石，所以被廣泛的應(yīng)用于國(guó)防、科研、工業(yè)等領(lǐng)域，特 別在發(fā)光二極管制備領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。一般藍(lán)寶石的厚度較大，會(huì)導(dǎo)致在后續(xù)的裂片過(guò)程難度的增大，且較厚的藍(lán)寶石不利于芯片的散熱，故需要在制備工藝中對(duì)其進(jìn)行減薄。一般來(lái)說(shuō)，減薄藍(lán)寶石厚度的主要目的有兩個(gè)1)便于后續(xù)器件的分離及封裝；2)使得器件的散熱性能大大提高。目前產(chǎn)業(yè)化的藍(lán)寶石襯底加工方式主要為機(jī)械減薄及研磨，機(jī)械減薄過(guò)程主要是通過(guò)240mesh左右的金剛石砂輪盤對(duì)襯底進(jìn)行粗磨，由于在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此減薄設(shè)備通過(guò)兩個(gè)途徑來(lái)降低藍(lán)寶石襯底熱應(yīng)力的作用。其一對(duì)砂輪和藍(lán)寶石襯底的作業(yè)面持續(xù)噴灑冷卻水，其二 砂輪采用間歇進(jìn)給方式對(duì)襯底進(jìn)行研削。相對(duì)減薄設(shè)備的良好冷卻效果，現(xiàn)階段研磨設(shè)備在工作時(shí)銅盤與藍(lán)寶石襯底摩擦產(chǎn)生的熱量很難有效消除，從而造成藍(lán)寶石襯底因熱應(yīng)力使藍(lán)寶石襯底彎曲。同時(shí)芯片在研磨過(guò)程中承受來(lái)自汽缸的壓力達(dá)50kg/cm2，如此大的壓力在藍(lán)寶石襯底與銅盤摩擦的過(guò)程中同樣產(chǎn)生較大的機(jī)械應(yīng)力，從而也會(huì)使得藍(lán)寶石襯底形變。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種提高藍(lán)寶石襯底研磨質(zhì)量的方法，以增加藍(lán)寶石襯底在研磨過(guò)程中的散熱能力，降低應(yīng)力對(duì)藍(lán)寶石襯底的作用，使藍(lán)寶石襯底翹曲、破片現(xiàn)象大大降低，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，先采用激光燒蝕技術(shù)于藍(lán)寶石襯底內(nèi)部形成具有預(yù)設(shè)排列及預(yù)設(shè)形狀的燒蝕圖形，然后再對(duì)所述藍(lán)寶石襯底進(jìn)行研磨。在本發(fā)明的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法包括以下步驟I)提供一藍(lán)寶石襯底或具有藍(lán)寶石襯底的半導(dǎo)體器件；2)采用激光燒蝕技術(shù)于所述藍(lán)寶石襯底內(nèi)部形成具有預(yù)設(shè)排列及預(yù)設(shè)形狀的燒蝕圖形；
3 )對(duì)所述藍(lán)寶石襯底進(jìn)行研磨。作為本發(fā)明的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述激光燒蝕技術(shù)為激光隱形切割技術(shù)。作為本發(fā)明的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述燒蝕圖形呈直線排列，且排列方向與所述藍(lán)寶石襯底的定位邊平行。進(jìn)一步地，平行排列的兩行燒蝕圖形的間距為IOOum 200um。作為本發(fā)明的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述燒蝕圖形與所述藍(lán)寶石襯底下表面的距離為300um 330um。作為本發(fā)明的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述燒蝕圖形的寬度為3um 5um,高度為5um 20um。
如上所述，本發(fā)明提供一種提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，首先在其內(nèi)部通過(guò)激光隱形切割技術(shù)得到一系列平行于藍(lán)寶石襯底定位邊的燒蝕圖形，然后再對(duì)所述藍(lán)寶石襯底進(jìn)行研磨。本發(fā)明具有以下有益效果由于燒蝕后藍(lán)寶石襯底晶體結(jié)構(gòu)被破壞，因此藍(lán)寶石襯底背面受應(yīng)力變化時(shí)，對(duì)藍(lán)寶石襯底正面無(wú)相互力的作用。很大程度上降低了藍(lán)寶石襯底因應(yīng)力而發(fā)生形變的可能性。同時(shí)，燒蝕出的圖形結(jié)構(gòu)，增大了襯底在研磨過(guò)程中的散熱面積，從另一個(gè)角度降低了熱應(yīng)力對(duì)藍(lán)寶石襯底的作用。另因隱形切割脈沖聚焦圖形的特性，使研磨速率呈現(xiàn)快一慢一快的變化規(guī)律，這在提高研磨速度的同時(shí)，也為散熱提供了一定的緩沖時(shí)間。本發(fā)明能有效的提聞監(jiān)寶石襯底的研磨質(zhì)量，提升廣品的良率。


圖I顯示為本發(fā)明的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法中待研磨的具有藍(lán)寶石襯底的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖。圖2顯示為本發(fā)明提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法中對(duì)藍(lán)寶石襯底進(jìn)行激光隱形切割后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3顯示為本發(fā)明提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法中燒蝕圖形的排列方式示意圖。圖4顯示為本發(fā)明提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法中隱形切割脈沖聚焦圖形的特性示意圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明101藍(lán)寶石襯底102半導(dǎo)體器件103燒蝕圖形104定位邊
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱圖I 圖4。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。實(shí)施例如圖I 圖4所示，本實(shí)施例提供一種提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，先采用激光燒蝕技術(shù)于藍(lán)寶石襯底101內(nèi)部形成具有預(yù)設(shè)排列及預(yù)設(shè)形狀的燒蝕圖形103，然后再對(duì)所述藍(lán)寶石襯底101進(jìn)行研磨。具體地，包括以下步驟如圖I所示，首先進(jìn)行步驟1)，提供一藍(lán)寶石襯底101或具有藍(lán)寶石襯底101的半導(dǎo)體器件102。在本實(shí)施例中，所述提供一具有藍(lán)寶石襯底101的半導(dǎo)體器件102，所述半導(dǎo)體器件102可以但不限于為發(fā)光二極管及激光二極管。在一具體的實(shí)施過(guò)程中，所述發(fā)光二極管為GaN基發(fā)光二極管，數(shù)量為多個(gè)，每個(gè)發(fā)光二極管包括N-GaN層、InGaN量子阱層、P型層、透明導(dǎo)電層ITO以及P電極及N電極。當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，所述發(fā)光二極管也可以是GaP基發(fā)光二極管等，所有能在藍(lán)寶石襯底101上制作的半導(dǎo)體器件102都應(yīng)該屬于本實(shí)施例的實(shí)施范圍內(nèi)。如圖2 圖3所示，然后進(jìn)行步驟2)，采用激光燒蝕技術(shù)于所述藍(lán)寶石襯底101內(nèi)部形成具有預(yù)設(shè)排列及預(yù)設(shè)形狀的燒蝕圖形103。在本實(shí)施例中，所述激光燒蝕技術(shù)為激光隱形切割技術(shù)。此處所述的激光隱形技術(shù)為通過(guò)控制激光發(fā)射器，按特定的頻率向所述藍(lán)寶石襯底101發(fā)送一定功率、波長(zhǎng)及焦距的激光脈沖，以在所述藍(lán)寶石襯底101的預(yù)設(shè)位置形成燒蝕圖形103，所述燒蝕圖形103一般為材料結(jié)構(gòu)松弛的腔體或空腔。由于藍(lán)寶石襯底101后應(yīng)力而造成的破片通常沿垂直于藍(lán)寶石襯底101定位邊104的方向，因此圖形的燒蝕方向應(yīng)平行于藍(lán)寶石襯底101定位邊104，因此，在本實(shí)施例中，所述燒蝕圖形103呈直線排列，且排列方向與所述藍(lán)寶石襯底101的定位邊104平行。在本實(shí)施例中，所述燒蝕圖形103為柱狀圖形或近似柱狀圖形，其中，平行排列的兩行燒蝕圖形103的間距為IOOum 200um。所述燒蝕圖形103與所述藍(lán)寶石襯底101下表面的距離為300um 330um。所述燒蝕圖形103的寬度為3um 5um,高度為5um 20um。在一具體的實(shí)施過(guò)程中，平行排列的兩行燒蝕圖形103的間距為150um。所述燒蝕圖形103與所述藍(lán)寶石襯底101下表面的距離為330um。所述燒蝕圖形103的寬度為5um，高度為15um。在此具體的實(shí)施過(guò)程中，在藍(lán)寶石襯底101需要減薄至120um進(jìn)行研磨時(shí)，襯底的散熱性能大大改善，研磨時(shí)間縮短至15min以內(nèi)，且翹曲度降低到±10um以內(nèi)?？梢?jiàn)，本發(fā)明的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法在提高研磨速度的同時(shí)，提高了藍(lán)寶石襯底101在研磨時(shí)的散熱性，且能獲得很好的研磨質(zhì)量。在另一具體的實(shí)施過(guò)程中，平行排列的兩行燒蝕圖形103的間距為lOOum。所述燒蝕圖形103與所述藍(lán)寶石襯底101下表面的距離為300um。所述燒蝕圖形103的寬度為3um,高度為5um。在又一具體的實(shí)施過(guò)程中，平行排列的兩行燒蝕圖形103的間距為200um。所述燒蝕圖形103與所述藍(lán)寶石襯底101下表面的距離為330um。所述燒蝕圖形103的寬度為5um,高度為15um。當(dāng)然，在 其它的實(shí)施例中，以上參數(shù)可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行改變，如所述燒蝕圖形103于所述藍(lán)寶石襯底101下表面的距離可以超出300um 330um范圍；所述燒蝕圖形103的寬度可以超出3um 5um范圍，高度可以超出5um 20um范圍等。最后進(jìn)行步驟3)，對(duì)所述藍(lán)寶石襯底101進(jìn)行研磨。具體地，采用研磨機(jī)器，通過(guò)加壓及摩擦的方式對(duì)所述藍(lán)寶石襯底101進(jìn)行研磨，以減薄所述藍(lán)寶石襯底，以利于后續(xù)的裂片工藝良率的提高及器件的散熱性能的提高。圖4顯示為隱形切割脈沖聚焦圖形的特性示意圖，可見(jiàn)，該特性可使研磨速率呈現(xiàn)快-慢一快的變化規(guī)律，這在提高研磨速度的同時(shí)，也為散熱提供了一定的緩沖時(shí)間。綜上所述，本發(fā)明提供一種提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，首先在其內(nèi)部通過(guò)激光隱形切割技術(shù)得到一系列平行于藍(lán)寶石襯底定位邊的燒蝕圖形，然后再對(duì)所述藍(lán)寶石襯底進(jìn)行研磨。本發(fā)明具有以下有益效果由于燒蝕后藍(lán)寶石襯底晶體結(jié)構(gòu)被破壞，因此藍(lán)寶石襯底背面受應(yīng)力變化時(shí)，對(duì)藍(lán)寶石襯底正面無(wú)相互力的作用。很大程度上降低了藍(lán)寶石襯底因應(yīng)力而發(fā)生形變的可能性。同時(shí)，燒蝕出的圖形結(jié)構(gòu)，增大了襯底在研磨過(guò)程中的散熱面積，從另一個(gè)角度降低了熱應(yīng)力對(duì)藍(lán)寶石襯底的作用。另因隱形切割脈沖聚焦圖形的特性，使研磨速率呈現(xiàn)快一慢一快的變化規(guī)律，這在提高研磨速度的同時(shí)，也為散熱提供了一定的緩沖時(shí)間。本發(fā)明能有效的提高藍(lán)寶石襯底的研磨質(zhì)量，提升產(chǎn)品的良率。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，其特征在于，先采用激光燒蝕技術(shù)于藍(lán)寶石襯底內(nèi)部形成具有預(yù)設(shè)排列及預(yù)設(shè)形狀的燒蝕圖形，然后再對(duì)所述藍(lán)寶石襯底進(jìn)行研磨。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，其特征在于包括以下步驟 1)提供一藍(lán)寶石襯底或具有藍(lán)寶石襯底的半導(dǎo)體器件； 2)采用激光燒蝕技術(shù)于所述藍(lán)寶石襯底內(nèi)部形成具有預(yù)設(shè)排列及預(yù)設(shè)形狀的燒蝕圖形； 3)對(duì)所述藍(lán)寶石襯底進(jìn)行研磨。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，其特征在于所述激光燒蝕技術(shù)為激光隱形切割技術(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，其特征在于所述燒蝕圖形呈直線排列，且排列方向與所述藍(lán)寶石襯底的定位邊平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，其特征在于平行排列的兩行燒蝕圖形的間距為IOOum 200um。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，其特征在于所述燒蝕圖形與所述藍(lán)寶石襯底下表面的距離為300um 330um。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，其特征在于所述燒蝕圖形的寬度為3um 5um,高度為5um 20um。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高藍(lán)寶石研磨質(zhì)量的方法，先在藍(lán)寶石襯底內(nèi)部通過(guò)激光隱形切割技術(shù)得到一系列平行于藍(lán)寶石襯底定位邊的燒蝕圖形，然后再對(duì)所述藍(lán)寶石襯底進(jìn)行研磨。由于燒蝕后藍(lán)寶石襯底晶體結(jié)構(gòu)被破壞，因此藍(lán)寶石襯底背面受應(yīng)力變化時(shí)，對(duì)藍(lán)寶石襯底正面無(wú)相互力的作用，很大程度上降低了藍(lán)寶石襯底因應(yīng)力而發(fā)生形變的可能性。同時(shí)，燒蝕出的圖形結(jié)構(gòu)，增大了襯底在研磨過(guò)程中的散熱面積，從另一個(gè)角度降低了熱應(yīng)力對(duì)藍(lán)寶石襯底的作用。另因隱形切割脈沖聚焦圖形的特性，使研磨速率呈現(xiàn)快—慢—快的變化規(guī)律，這在提高研磨速度的同時(shí)，也為散熱提供了一定的緩沖時(shí)間。本發(fā)明能有效的提高藍(lán)寶石襯底的研磨質(zhì)量，提升產(chǎn)品的良率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102916094SQ201210364618
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者楊旅云, 常志偉, 張宇欣, 張國(guó)龍, 吳東平, 陳曉鵬, 薛進(jìn)營(yíng), 王明輝, 夏成 申請(qǐng)人:施科特光電材料(昆山)有限公司