用于產生w-臺面管芯間隔的方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種制作外延結構的方法包括：提供包括一個或多個外延層的晶片。該晶片被劃分成管芯，其中管芯之間的區域被叫做管芯間隔。每個管芯間隔具有形成在管芯間隔的每個邊上的槽。槽穿過外延層但是不穿過襯底，讓在槽之間的外延層的一部分完好無損，從而產生“W”形截面。然后在晶片上形成保護層。可使用激光將晶片分割成單獨的管芯。激光劃分槽之間的每個管芯間隔。外延層的障壁保護單獨的管芯不受由激光分離所產生的碎屑的影響。
【專利說明】用于產生W-臺面管芯間隔的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本公開涉及用來分離半導體管芯的工藝。
【背景技術】
[0002]半導體器件一般地是被形成為圓形晶片上的矩形管芯。圖1示出了包括多個管芯101 (只有幾個被明確地編號)的示例性晶片100。示例性的管芯1lA和1lB由通常被叫做“管芯間隔(street)”的區域102隔開。管芯之間的任何區域被稱作管芯間隔，包括延續經過若干個管芯101的垂直和水平區域以及任何其它的適當的區域。可使用激光通過切割管芯間隔區域102中的晶片100來分離管芯。然而，由激光造成的熱沖擊和高溫可能引起部分晶片經由“泛起的(thrown)”顆粒或者重新形成的(reformed)材料損傷管芯101。期望的是使用一種對管芯101造成較小損傷的管芯分離方法。
【發明內容】
[0003]通過使用激光分離管芯晶片是眾所周知的。激光分離可能損傷一些管芯。通過在器件晶片的管芯間隔的每個邊上形成兩個槽來產生“W”形截面。槽之間的區域被稱作“臺面”。所得到的W-臺面在激光分離過程期間可保護管芯。在形成槽之后，在整個晶片的上方形成保護涂層。最終，使用激光通過劃分每個臺面中心中的晶片來分離管芯。殘留的部分臺面可保護管芯不受由激光分離所生成的碎屑的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0004]在附圖中:
圖1是可以為LED的半導體管芯的晶片的頂視圖；
圖2是LED晶片的一部分的頂視圖；
圖3A示出了其中“U”形管芯間隔已經被蝕刻穿過外延層的晶片的截面圖；
圖3B示出了其中“U”形管芯間隔已經覆蓋有保護涂層的晶片的截面圖；
圖3C示出了其中“U”形管芯間隔已經由生成碎屑的激光分離的晶片的截面圖；
圖3D示出了其中器件已經由碎屑穿入保護涂層損傷的晶片的截面圖；
圖3E示出了說明由于碎屑而損傷管芯的示例性照片；
圖4A示出了其中W-臺面形管芯間隔已經被蝕刻穿過外延層的晶片的截面圖；
圖4B示出了其中W-臺面形管芯間隔已經覆蓋有保護涂層的晶片的截面圖；
圖4C示出了其中W-臺面形管芯間隔已經由生成碎屑的激光分離的晶片的截面圖；
圖4D示出了其中在去除保護涂層之后W-臺面形管芯間隔已經由生成碎屑的激光分離的晶片的截面圖；
圖4E示出了說明通過W-臺面保護管芯不受碎屑的影響的示例性圖片。
[0005]不同圖中的相同的附圖標記的使用指示類似的或者相同的元件。
【具體實施方式】
[0006]盡管被劃分成管芯的任何類型的半導體晶片能夠利用本發明，但是為了簡化說明書，說明書的余下部分將使用方形LED管芯的晶片。盡管本說明書的余下部分僅提到LED，但是器件可以是激光器、太陽能電池、探測器、DRAM、SRAM、ROM、閃存、MEMS器件、微處理器、邏輯門、FPGA或者任何其它的適當的器件。同樣地，盡管描述了方形的管芯形狀，但是任何適當的管芯形狀(或者多個形狀)被預期并且包括在本發明的范圍內。
[0007]盡管示出了帶有外延層的襯底，但是利用非外延層(例如，非晶形層)的其它的半導體構造被預期并且包括在本發明的范圍內。盡管示出了具有外延層和襯底的晶片，但是諸如安裝至或者結合至底座(submount)晶片的器件的晶片的其它配置被預期并且包括在本發明的范圍內。
[0008]諸如發光二極管(LED)的半導體發光器件是當前可用的最具有效率的光源之一。高亮度LED的制造中當前所關注的能夠跨可見譜操作的材料系統包括II1-V族半導體(具體是鎵、鋁、銦和氮的二元、三元和四元合金，也被稱為II1-氮化物材料)和鎵、鋁、銦、砷和磷的二元、三元和四元合金。II1-氮化物器件通常被外延地生長在藍寶石、碳化硅或者II1-氮化物襯底上，并且II1-磷化物器件通過金屬有機化學氣相沉積(M0CVD)、分子束外延(MBE)或者其它的外延技術被外延地生長在砷化鎵上。通常，η-型區被沉積在襯底上，然后有源區被沉積在η-型區上，之后P-型區被沉積在有源區上。各層的順序可以被顛倒，使得P-型區與襯底相鄰。
[0009]圖2是LED管芯200的圓形晶片的一部分的頂視圖。盡管晶片200可以是生長在襯底上的外延結構，但是許多其它的產生LED的方法是已知的并且被預期用于本發明。在一個實施例中，P-型區被沉積在襯底上，然后有源區被沉積在P-型區上，之后η-型區被沉積在有源區上。在替代性的方案中，各層的順序可以被顛倒，使得P-型區與襯底相鄰。同樣地，各層可被生長在一個襯底上，并且然后被轉移至第二襯底，其中通過激光剝離(laserlift-off)或者任何其他適當的方法將第一襯底去除。
[0010]在另一實施例中，晶片200不必是圓形的，而其可以是矩形、二角形、六邊形或者任何其它適當的形狀。在另一實施例中，晶片200可以是底座晶片，并且管芯可以是安裝好的LED或者任何其它適當的器件。
[0011]晶片200的部分包括管芯201A-201F。LED 201A和201B由示例性的管芯間隔202隔開。線AB指不管芯間隔202以及LED 201A和201B的部分的不例性的截面的位置。管芯間隔區域可通過在一個或多個位置中蝕刻掉晶片200的一個或多個外延層被刻劃。在替代方案中，晶片可平版地(lithographically)被劃分成器件和管芯間隔。器件可以是LED、激光器、太陽能電池、探測器、DRAM、SRAM、ROM、閃存、MEMS器件、微處理器、邏輯門、FPGA或者任何其它的適當的器件。術語管芯間隔可指器件之間的區域，或者其可以指在分離之前已經被蝕刻的晶片區域。一般地，術語管芯間隔包括由所有的LED管芯201刻劃的全部的水平或者垂直區域。一般地，管芯間隔的集合是管芯之間的網格。
[0012]圖3A示出了圖2中的線AB的位置處的示例性的橫截面300。晶片200可包括襯底上的或者結合至底座313的一個或多個外延層。在分離之前，晶片200可被放置在可伸展的帶(tape) 350上。
[0013]示例性的外延層包括η-型層310、有源層311和P-型層312。截面300中示出的示例性的管芯間隔202是“U”形槽321，其通過蝕刻穿過晶片的所有的外延層直到露出作為“U”底部的襯底313而產生。盡管所有的外延層被示出為被蝕刻并且襯底沒有被蝕刻，但是諸如一些或者所有的外延層的局部蝕刻或者襯底的局部蝕刻之類的其它的組合被預期并且被包括在本發明的范圍內。在一個實施例(未示出)中，外延層被蝕刻穿過η-層310、有源層311和P-層312的部分或者不穿過P-層312。“U”形槽321可限定一些或者所有的管芯間隔202。“U”形槽321可具有如圖3Α中所示的梯形截面或者任何其它的適當的截面，例如，矩形、橢圓或者非對稱形狀。
[0014]圖3Α示出了“U”形槽321的一個邊上的LED 201Β的一部分和“U”形槽321的另一邊上的LED 201Α的一部分。管芯間隔202的寬度可在2-200微米之間的范圍。LED之間的管芯間隔的典型尺寸是20微米和75微米之間。
[0015]圖3Β示出了晶片200的保護層320的添加。保護層320可以為被應用作為旋涂涂層的高分子化合物。保護涂層320可覆蓋晶片200的頂表面的一些或全部。一般地，保護涂層320覆蓋每一管芯間隔的槽321的壁和底部以及晶片上的所有的管芯頂表面。保護涂層320可具有跨晶片200、槽321的壁和底部的均勻的或者不均勻的厚度。一般地，晶片上的所有的管芯間隔和管芯將以類似于圖3Β中示出的示例性的截面的方式被涂覆。
[0016]圖3C示出了借助于激光束340的LED管芯的分離。激光束340通過產生開口或者切口 360來劃分襯底313。切口 360是襯底313的被激光340去除的部分，所述部分一般通過汽化襯底313的一部分而被去除。切口 360的寬度取決于襯底313的厚度。較厚的襯底313 —般具有較寬的切口 360。提供可接受的成品率(yield)的管芯間隔202和/或“U”形槽321的寬度取決于切口 360的寬度。切口 360可涵蓋槽321的部分或者全部。切口 360可終止于可伸展的帶350的些許上方，讓襯底313的一部分完好無損，或者切口 360可延伸到可伸展的帶350中。切口 360可終止于尖的或者平坦的底部中。切口 360的壁可以是傾斜的。優選地，激光束340劃分襯底313，而不損傷可伸展的帶350。在管芯分離之后，可伸展的帶350可被伸展，以便為了進一步的處理而分離LED管芯。
[0017]在劃分過程期間，激光束340可產生碎屑330A-330E。碎屑330A-330E可以是被熱沖擊“崩解”離開襯底313的襯底碎片或者已經被汽化并且重新形成的材料。一些碎屑可以到達保護涂層320的頂部，例如，碎屑330A、330C和330E。其它的碎屑可穿入保護涂層320，例如，碎屑330B和碎屑330D。
[0018]圖3D示出了去除保護層320之后的橫截面300。可通過使用蝕刻劑借助于水洗工藝或者任何其它的適當的方法去除保護層。碎屑330D可殘留嵌在外延層中，讓LED 201B短路，致使其不能工作。碎屑330B可嵌在單個的層中，其可降低LED 201A的性能。改進的工藝將減少或者消除嵌入的碎屑。
[0019]圖3E示出了“U”形管芯間隔的激光分離之后的示例性的LED 201G的一部分和切口 360的一部分的示例性的照片。注意，碎屑330X已經穿入LED 201G。LED 201G很可能已經被碎屑破壞或者損傷。
[0020]圖4A示出了圖2中的管芯間隔202的線AB的位置處的截面400。晶片200可包括襯底上的或者結合至底座413的一個或多個外延層。在分離之前，晶片200可被放置在可伸展的帶450上。
[0021]示例性的外延層包括η-型層410、有源層411和P-型層412。在截面400中示出的示例性的管芯間隔202是“W”形管芯間隔，其通過蝕刻穿過晶片的所有的外延層直到露出作為兩個槽421A和421B的底部的襯底413而產生。槽421A和421B可將器件201A與器件20IB電氣隔離。
[0022]盡管所有的外延層被示出為被蝕刻并且襯底沒有被蝕刻，但是諸如一些或者所有的外延層的局部蝕刻或者襯底的局部蝕刻之類的其它的組合被預期并且包括在本發明的范圍內。在一個實施例(未不出)中，夕卜延層被蝕刻穿過η-層410、有源層411和ρ-層412的一部分或者不穿過P-層412。槽之間的管芯間隔部分是臺面470。槽421Α、421Β和臺面470的集合形成W-臺面。
[0023]槽421Α和421Β可限定管芯間隔202的一些或全部，即管芯間隔202的寬度。盡管示出了兩個槽，但是三個或者多個槽被預期并且包括在本發明的范圍內。盡管槽421Α和421Β被示出為具有如圖4中所示的梯形截面,但是任何其它的適當的形狀(例如,矩形或者橢圓形)被預期并且包括在本發明的范圍內。同樣地，盡管槽421Α和421Β被示出為具有對稱的截面并且被示出為相同的，但是對于每個槽而言，非對稱的截面和不同的截面被預期并且包括在本發明的范圍內。
[0024]圖4Α示出了與槽421Α相鄰的管芯間隔202的一個邊上的LED 201Β的一部分。在與槽421Β相鄰的管芯間隔202的另一邊上示出了 LED 201Α的一部分。一般地，LED 201Α和201Β沒有位于槽421Α和421Β之間的部分。管芯間隔202的寬度可在2-200微米之間的范圍。LED管芯間隔的典型尺寸是20微米和75微米之間。一般地，當與利用“U”形的管芯間隔的寬度相比時，管芯間隔202不被加寬以供給W臺面。
[0025]圖4Β示出了晶片200的保護層420的添加。保護層440可以為被應用作為旋涂涂層的高分子化合物。保護涂層420可覆蓋晶片200的頂表面的一些或全部。理想地，保護涂層420形成槽421Α和421Β的頂部上方的層。保護涂層可填充或者部分地填充槽421Α和421Β。保護涂層420可具有跨晶片200的均勻的或者不均勻的厚度。在替代的實施例中，保護涂層420可具有跨槽421Α和421Β的壁和底部的均勻的或者不均勻的厚度。一般地，晶片上的所有的管芯間隔和管芯將以類似于圖4Β中示出的示例性的截面的方式被涂覆。
[0026]圖4C示出了借助于激光束440的LED管芯的分離。激光束440通過產生開口或者切口 460劃分晶片200。切口 460是襯底413和外延層410、411、412的由激光440去除的部分。一般地，切口 460 —般地是通過汽化晶片202的一部分產生的，所述晶片202的一部分包括外延層410、411、412和襯底413的部分。切口 460還將臺面470劃分成兩個部分，470Α 和 470Β。
[0027]切口 460的寬度取決于晶片200的厚度。較厚的晶片200 —般具有較寬的切口460。提供可接受的成品率的管芯間隔202的寬度取決于切口 460的寬度。優選地，切口460涵蓋臺面470的部分。切口 460可終止于可伸展的帶450的些許上方，讓一部分襯底413完好無損，或者切口 460可延伸到可伸展的帶450中。切口 460可終止于尖的或者平坦的底部中。切口 460的壁可以是傾斜的。優選地，激光束440劃分襯底413，而不損傷可伸展的帶450。在管芯分離之后，可伸展的帶450可被伸展，以便為了進一步的處理而分離LED管芯。
[0028]在劃分過程期間，激光束440可產生碎屑430Α-430Ε。碎屑430Α-430Ε可以是被熱沖擊“崩解”離開外延層410、411、412和襯底413的襯底碎片或者已經被汽化并且重新形成的材料。一些碎屑可到達保護涂層420的頂部，例如，碎屑430A-430D。一部分碎屑可嵌入臺面470的一部分中，例如，470A中的碎屑430E。
[0029]圖4D示出了去除保護層420之后的截面400。可通過使用蝕刻劑借助于水洗工藝或者任何適當的方法去除保護層。沒有碎屑殘留在晶片200上。然而，一部分碎屑可保持嵌入或者熔合到臺面470的一部分中，例如470A中的碎屑430E。該碎屑不會傷害器件(例如，201B)，因為臺面部分470A、470B沒有電連接至任何的器件。因而，臺面部分470A、470B電氣地并且機械地保護器件201A、201B。
[0030]在替代的實施例中，臺面部分470A、470B可被去除，留下“U”形管芯間隔。去除臺面部分470A、470B還可能去除嵌入臺面部分470A、470B的任何碎屑。
[0031]圖4E示出了切口 460的一部分和示例性的LED 20IH的一部分的照片。注意沒有碎屑330穿入LED 201H。
[0032]根據對附圖、公開內容和所附的權利要求的研究，在實踐要求保護的發明中，本領域技術人員能夠理解并實現所公開的實施例的其它的變型。在權利要求中，詞語“包括”不排除其它的元件或者步驟，并且不定冠詞“一”或者“一個”不排除多個。某些手段被敘述在相互不同的從屬權利要求中這一純粹事實不表明不能有利地使用這些手段的組合。權利要求中的任何附圖標記不應當被解釋為限制范圍。
【權利要求】
1.一種制作半導體結構的方法，包括: 指明晶片的第一部分和所述晶片的第二部分之間的管芯間隔，其中所述管芯間隔具有中心、第一邊和第二邊；和 在所述晶片中形成至少兩個槽， 其中第一槽形成在所述管芯間隔的第一邊和所述管芯間隔的中心之間，并且第二槽形成在所述管芯間隔的第二邊和所述管芯間隔的中心之間。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述晶片包括襯底上的一個或多個外延層。
3.根據權利要求2所述的方法，其中形成所述槽包括穿入一部分所述外延層。
4.根據權利要求2所述的方法，其中形成所述槽包括穿入所有的外延層和一部分所述襯底。
5.根據權利要求2所述的方法，其中所述半導體結構是LED，其中所述外延層中的至少一層是有源層，其中形成所述槽包括完全地穿入所述有源層。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述晶片被劃分成帶有圍繞每個管芯的管芯間隔的多個管芯。
7.根據權利要求6所述的方法，其中每個管芯是半導體器件。
8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在一部分晶片上形成保護層。
9.根據權利要求8所述的方法，進一步包括劃分所述第一槽和第二槽之間的晶片。
10.根據權利要求9所述的方法，進一步包括從所述晶片去除保護層。
11.根據權利要求10所述的方法，進一步包括在所述第一和第二槽之間的晶片中形成第三槽。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述第三槽從所述第一槽延伸至所述第二槽。
13.根據權利要求9所述的方法，其中使用激光來劃分所述晶片。
14.一種半導體結構,包括: 襯底； 至少一個外延層；和 基本上在所述結構的邊緣處的槽。
15.根據權利要求14所述的半導體結構，其中所述槽穿入一部分所述外延層。
16.根據權利要求14所述的半導體結構，其中所述槽穿入所有的所述外延層但是基本上不穿入所述襯底。
17.根據權利要求14所述的半導體結構，其中所述半導體結構是LED，其中所述外延層中的至少一層是有源層，其中所述槽完全地穿入所述有源層。
18.根據權利要求14所述的半導體結構，進一步包括基本上在所述結構的全部的邊緣處的槽。
【文檔編號】H01L33/00GK104254927SQ201380020251
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年4月5日 優先權日:2012年4月16日
【發明者】吳松楠, B.克哈拉斯 申請人:皇家飛利浦有限公司