切割高辉度LED蓝宝石基板的雷射加工技术介绍

    白光LED目前已经广泛应用在手机、液晶电视背光模块、汽车大灯∕尾灯∕内灯，以及路灯、一般照明等领域，它的未来发展备受注目。led本身不断进行高辉度、低消费电力、长寿命进化，市场对LE的低价化要求也越来越强烈，因此各LED厂商革新制程成为主要课题。接着要介绍高效率切割高辉度LED蓝宝石基板的雷射加工技术。 
 
　　发展历程

    以往LED的蓝宝石晶圆的单片化，大多采用雷射切片器制作沟渠，再强制劈开分离的加工方式，这种方式除了良率必须仰赖作业者的熟练度之外，还有加工速度与耗材的操作成本等问题，因此一般都认为以生产性与成本性而言，高辉度LED蓝宝石基板的量产，未来势必全面改用雷射切割方式。雷射切割的蓝宝石晶圆单片化技术，主要分成雷射沟渠化以及匿迹晶粒化两种。如图1所示雷射沟渠化加工方式主要集中雷射能量，照射微小面积使固体升华，换句话说它是透过雷射烧灼加工技术，在LED蓝宝石基板上形成宽5～10μm，深15～30μm的沟渠，最后再使用Braking机器劈开。 

    雷射沟渠化加工方式透过最佳加工方法的选择，能够抑制芯片辉度降低等问题，若与传统钻石沟渠加工方法比较，它除了可以维持相同辉度之外，而且不需仰赖作业者的熟练度，因此良品率的稳定性与消耗品的更换频度可以降低，进而有效削减操作成本。此外随着雷射沟渠加工技术的狭窄化，未来每片晶圆的芯片取样数可望大幅增加。新世代雷射加工机与切割锯子刀片一样，采用平台与搬运系统，同时融合雷射加工技术形成高可靠性机器。

　　雷射振荡器可以配工作物与制程进行最佳选择，最后再与光学系统单元组合，实现加工点优化的宿愿。上记光学系统单元可以使蓝宝石晶圆沟渠化加工的制程，对发光层的热影响与加工沟渠的光线穿透率抑制在最小范围，特别是发光层的热影响，经常变成辉度降低的主要原因。

    加工机特征 

　　接着介绍LED蓝宝石基板沟渠化时，“形状辨识”与“背面调整”等两项最新功能。高辉度LED芯片尺寸很小，每片晶圆可以获得数量很多的芯片，由于晶圆本身单价非常高，芯片化之前一旦发生晶圆破损时，通常都会要求能够依照晶圆破损时的特殊加工技术，提高晶圆的良品率。如图2所示设置形状辨识机构，即使是破损晶圆同样能够进行自动调整，以最短行程高效率筛除，有效提高生产性。LED蓝宝石基板的烧灼加工时，雷射是从组件背面入射制作沟渠，此必需穿透晶圆调整，不过附有镀膜的制品，就无法穿透晶圆进行调整。 

    如图3所示此时如果使用背面调整机构，能够直接从爪勾工作平台进行调整，有效扩大沟渠化的适用范围。 

    匿迹雷射切割技术 

    虽然LED的应用持续扩大，不过高辉度组件的高量产性、低价化市场需求却日益高涨，能够维持超过雷射沟渠化以上的辉度，同时具备高生产性制程技术，反而成为目前厂商必须克服的课题。 
 
    日本业者Disco开发可以实现高产能、高良品率的蓝宝石基板匿迹晶粒化(Stealth dicing)技术。所谓“匿迹晶粒化”是使雷射聚光于工作物内部形成改质层，接着再以Braking方式分割芯片的加工技术，如图4、图5所示他是无碎屑不使用水的干加工制程。经过匿迹晶粒化的蓝宝石基板，芯片化后的辉度具备与传统钻石沟渠化同等辉度，同时还可以抑制碎屑提高良品率。厚晶圆的场合传统钻石沟渠化技术，超过一定沟深时就无法加工。 

     由于匿迹晶粒化会形成复数pass改质层，即使厚晶圆也可以稳定分割芯片，如图6所示匿迹晶粒化技术的优点超越传统雷射沟渠化技术。匿迹晶粒化技术与传统雷射沟渠化技术一样，若与钻石渠化技术比较，它可以实现高良品率与生产性，适合应用在要求高辉度等高附加价值组件的加工。表1是各种芯片切割方式的特征一览。 

 　　结语

    以上介绍高效率切割高辉度LED蓝宝石基板的雷射加工技术。有关高辉度LED基板材料，除了的蓝宝石基板之外，包含SiC、GaAs、InP等材料，也适合使用匿迹晶粒化技术加工。