一種針對背鍍晶片的清洗工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種針對背鍍晶片的清洗工藝。該清洗方法包括氧氣等離子體清洗、稀鹽酸溶液清洗、水洗和干燥步驟。經(jīng)本發(fā)明方法清洗的晶片背面潔凈，粘附性較好，保證了背鍍的可靠性和穩(wěn)定性，提高了芯片的良率；且該清洗方法生產(chǎn)效率顯著提高，用于藍寶石晶片背鍍工藝前的清洗。
【專利說明】
-種針對背媳晶片的清洗工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種藍寶石晶片的背鍛前清洗工藝，屬于半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟各行各業(yè)的飛速發(fā)展，節(jié)能環(huán)保已成為世界范圍的重大課題。 與人們生活息息相關(guān)的照明行業(yè)日益增大的消耗不得不引起人們著重關(guān)注。節(jié)能環(huán)保的半 導(dǎo)體照明的迅猛發(fā)展恰恰成功解決了照明行業(yè)的運一難題，半導(dǎo)體照明成為了整個照明行 業(yè)的主旋律。高亮度的多功能Lm)照明燈的大范圍推廣滿足了照明行業(yè)的及節(jié)能又環(huán)保的 要求而得到大幅度的發(fā)展。1999年9月國家經(jīng)貿(mào)委印發(fā)的r中國綠色照明工程"實施方案》 主旨在于大力發(fā)展和推廣節(jié)能高效照明器件，逐步取代傳統(tǒng)的低效高耗能照明光源。傳統(tǒng) 的巧光燈和白識燈高耗低效已不再適用，發(fā)光二極管化抓)作為半導(dǎo)體固體器件的一種主 流產(chǎn)品，具有高壽命、低能耗、無污染、不含隸、可控性強等優(yōu)點被廣泛使用，尤其近年來發(fā) 展的大尺寸L邸因為亮度本身優(yōu)勢得到整個半導(dǎo)體行業(yè)的認可。
[0003] 大尺寸Lm)提高亮度主要通過制作透明電極，使用高反射電極，制作背面反射鏡， 隱形切割W及改善封裝工藝等方法來實現(xiàn)。背鍛技術(shù)作為提高大尺寸Lm)的發(fā)光亮度的主 要技術(shù)之一，因其成熟的制作工藝(熱蒸發(fā))和低廉的成本而被廣泛應(yīng)用。目前背鍛方法主 要有兩種，一種方法是通過生長DBR(布拉格反射鏡)來實現(xiàn)，另一種方法是通過生長ODR(全 方位反射鏡)來實現(xiàn)提高背面反射的效果。對于上述兩種方法進行背鍛工藝，均需要晶片背 面的完全潔凈，W提高背鍛薄膜與晶片之間的粘附性，防止發(fā)生掉背鍛現(xiàn)象。運就需要在減 薄制程結(jié)束后保持晶片背面的潔凈，但是晶片的運輸過程(與空氣的長時間接觸，在晶片背 面會形成一層成分復(fù)雜且較薄的阻擋膜）W及夾具對晶片的影響，不可避免的產(chǎn)生晶片背 面的污染。運樣，背鍛前的清洗工藝對整個背鍛質(zhì)量的影響就變得至關(guān)重要。晶片背面如果 在背鍛前清洗不徹底，經(jīng)過熱蒸發(fā)的薄膜在完成冷卻后很容易產(chǎn)生薄膜的脫落，W及因為 背鍛薄膜的粘附性不夠在經(jīng)過裂片后管忍邊緣的背鍛薄膜易產(chǎn)生不規(guī)則撕裂的邊界，影響 整個管忍的背面薄膜反射效果，直接降低發(fā)光亮度。
[0004] 目前大多數(shù)廣泛使用的背鍛前清洗方法主要有兩種。一種方法是，直接使用有機 溶劑進行去污清洗，在上世紀70年代主要是采用有機溶劑清洗晶片，該方法清洗不能完全 達到背鍛所需要的潔凈度，且對環(huán)境造成很大的影響。另一種方法是在晶片的正面涂覆足 夠厚度的光刻膠將晶片正面的金屬電極和ITO保護完好的基礎(chǔ)上，使用酸性溶液進行腐蝕 清洗;該晶片的清洗方法操作復(fù)雜，且晶片背鍛裂片率不良。為了克服晶片正面涂膠清洗方 法的不足，中國專利CN103811295 A(201210456781.6)提出了一種針對背鍛忍片的清洗工 藝，該工藝是在加熱條件下進行氨水雙氧水浸泡，然后進行甩干處理。該工藝的優(yōu)點是操作 簡單、方便，取消了傳統(tǒng)清洗工藝中的正面涂膠保護方法，縮短了操作工步，一定程度上減 少了裂片率，而且節(jié)省了光刻膠。但是該方法采用加熱清洗的方法，不可避免的增加了整個 工步的清洗時間，整個清洗工藝耗時較多，且需增加能源消耗和設(shè)備投資。
[0005] 綜上，晶片背鍛前的清洗亟需一種能夠徹底去除晶片背面臟污，或者能夠?qū)?背面進行微蝕形成新的界面，從而使背面易與金屬氧化物形成粘附層，且整個清洗過程還 要盡可能少耗時、提高清洗效率的新工藝方法。為此提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有的正面涂覆光刻膠保護酸洗W及氨水雙氧水混合溶液加熱清洗方式的 效率低下耗時長問題，本發(fā)明提供了一種清洗徹底且效率高的晶片背鍛前清洗工藝，主要 是針對背鍛藍寶石晶片的清洗。
[0007] 術(shù)語說明：
[0008] 藍寶石晶片：藍寶石晶片包括已經(jīng)生長完成ITO電流擴展層或者金屬電極層的藍 寶石襯底晶片。
[0009] ITO電流擴展層:生長在管忍發(fā)光區(qū)域的氧化銅錫薄膜。
[0010] 金屬電極：W銘、侶、鐵、金、錯、銷、儀、銀等金屬材料任意交錯形成的結(jié)構(gòu)充當(dāng)LED 電極的組合。
[0011] 減薄制程:是指藍寶石晶片的有源面制作完成后，對晶片背面的襯底進行磨削加 工，減薄至規(guī)定厚度。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0013] -種晶片背鍛前的清洗方法，所述晶片包括形成有器件的有源面及未形成有器件 的背面，包括步驟：
[0014] 將減薄的晶片背面進行氧氣等離子體清洗處理;然后，
[0015] 將晶片置于稀鹽酸溶液中靜置5-30秒，立即取出，然后，
[0016] 水洗并通氮氣;然后，
[0017] 將晶片用加熱的氮氣吹干，吹干后，晶片進行高真空保存。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述晶片是藍寶石襯底晶片。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述晶片背面進行氧氣等離子體清洗處理是，將晶片放置在 氧氣等離子體清洗機內(nèi)，將晶片的背面朝向等離子體射頻集中的方向，主要清洗晶片的背 面。進一步優(yōu)選的，所述的氧氣等離子體清洗機使用的射頻功率為300-1200W，工作時間為 1-10分鐘，所用的氧氣流量為5-50sccm。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述稀鹽酸溶液密度為1.10-1.25g/mL用質(zhì)量分數(shù)為36- 38%的稀鹽酸與水配制而成。優(yōu)選的，所述稀鹽酸和水的體積比為1:5~60。進一步優(yōu)選的， 所述稀鹽酸:水=1:10體積比;所述稀鹽酸溶液密度為1.18g/mL。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述晶片在稀鹽酸溶液中靜置8-12秒，到時間后立即取出。最 優(yōu)選的晶片在稀鹽酸溶液中靜置10秒。本發(fā)明中，上述稀鹽酸溶液的濃度和晶片浸泡時間 的控制十分關(guān)鍵。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的水洗時間為3-10分鐘，進一步優(yōu)選水洗時間為4-5分 鐘。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述水洗并通氮氣是用去離子水噴淋、下給水并通氮氣的方 式進行清洗。本領(lǐng)域中所述下給水(溢流)同時通氮氣。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述加熱的氮氣的溫度為40-80°C，氮氣吹干時間為2-10分 鐘。進一步優(yōu)選的加熱的氮氣溫度為60°C，氮氣吹干的時間為5分鐘。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述氮氣純度>99.999%;所述氮氣壓力為0.1-0.3MPa。W保 證氮氣的純凈和使用安全。進一步優(yōu)選所述氮氣是5N氮氣。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，氮氣吹干后的晶片在60分鐘內(nèi)裝入真空鍛膜機內(nèi)進行高真空 保存。
[0027] 本發(fā)明中，所述稀鹽酸溶液配制完成后有效使用時間為60分鐘內(nèi)。優(yōu)選的，所述稀 鹽酸質(zhì)量分數(shù)為37 %。
[0028] 本發(fā)明的技術(shù)特點及有益效果：
[0029] 1、本發(fā)明的方法中，首先通過氧氣等離子體清洗方法初步去除晶片表輕微臟污并 將一定程度對晶片表面進行處理，改善表面的潤濕性能;進一步使用特定比例的稀鹽酸溶 液浸泡清洗，經(jīng)微腐蝕處理后使晶片背面形成一種新的界面，提高背鍛膜的粘附性。
[0030] 2、本發(fā)明的方法中，稀鹽酸與水的特定比例和浸泡清洗的時間十分關(guān)鍵要，本發(fā) 明人研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)優(yōu)選比例的稀鹽酸溶液和清洗時間的控制能夠完全保證在有效清洗的 同時，不會產(chǎn)生對金屬電極和ITO電流擴展層的腐蝕，從而晶片清洗時不需要對晶片正面的 L邸成型結(jié)構(gòu)施加額外保護措施，便能完成整個背鍛前清洗制程。
[0031] 3、本發(fā)明的方法，工藝步驟簡潔，僅僅需要一次氧氣等離子體清洗，在對藍寶石晶 片背面初步清潔前提下，進一步使用一次稀鹽酸溶液清洗，實現(xiàn)了快速有效的清洗，整個過 程不需要甩膠及加熱等耗時繁瑣的操作，且使用的設(shè)備簡單，耗水量大幅度降低，成本低 廉，整個制程大大提升了晶片清洗的效率和質(zhì)量。
[0032] 4、經(jīng)過本發(fā)明方法清洗過的藍寶石晶片背面，完全呈現(xiàn)出一種新的、易與粘附的 界面(參見圖1)，晶片背面無污染，完全潔凈，可用于所有藍寶石晶片背鍛前的清洗工作。通 過該清洗方法，可有效的將晶片背面清洗干凈，保證了背鍛的可靠性和穩(wěn)定性，提高了忍片 的良率。
【附圖說明】
[0033] 圖1是實施例1清洗之后的藍寶石晶片背面的顯微照片，顯微鏡放大倍數(shù)：目鏡X 物鏡=10 X 100;
[0034] 圖2是對比例1無氧氣等離子體清洗的清洗工藝處理后所得的晶片背面的顯微照 片，顯微鏡放大倍數(shù)：目鏡X物鏡=IOX 100;其中，"oor為清洗后殘留在晶片背面的顆粒 性污染物。
[0035] 圖3是對比例2不進行稀鹽酸清洗后所得的晶片背面的顯微照片，顯微鏡放大倍 數(shù)：目鏡X物鏡= IOX 100;其中，"002"為清洗后殘留在晶片背面顏色較淡的片狀污染物。
【具體實施方式】
[0036] 下面進行實施例對本發(fā)明做進一步說明，包含但不限于此。實施例中試劑的濃度 均為質(zhì)量百分比。實施例中所用的氧氣等離子體清洗機、真空鍛膜機等設(shè)備均為現(xiàn)有市購 產(chǎn)品。
[0037] 實施例中所述的藍寶石晶片均包括形成有器件的有源面及未形成有器件且背面， 晶片背面的襯底進行減薄制程的處理。
[0038] 實施例1: 一種藍寶石晶片的背鍛前清洗工藝，包括氧氣等離子體清洗、稀鹽酸清 洗、水洗和干燥，經(jīng)過該方法清洗能夠完全使藍寶石晶片背面呈現(xiàn)出一個新的、易于粘附的 界面。包括步驟如下：
[0039] (1)將藍寶石晶片放置在氧氣等離子體清洗機內(nèi)進行氧氣等離子體清洗處理，要 求:將藍寶石晶片背面朝向等離子體射頻集中面，氧氣等離子體射頻功率使用900W，使用的 5N級氧氣流量為30sccm，射頻清洗時間為5min。
[0040] (2)稀鹽酸溶液配制：取質(zhì)量分數(shù)為37%鹽酸和水Wl: 10的體積比配制成稀鹽酸 溶液。
[0041] (3)稀鹽酸清洗:將藍寶石晶片置于(2)中配制好的稀鹽酸溶液中靜置10秒，到時 間后立即取出。
[0042] (4)水洗:將步驟(3)處理完成的藍寶石晶片通過用去離子水噴淋、下給水并通氮 氣的方式進行清洗5min;
[0043] (5)干燥:將步驟(4)處理完成的藍寶石晶片使用溫度為60°C的氮氣吹拂5min，吹 干后，晶片在60分鐘內(nèi)裝入真空鍛膜機內(nèi)進行高真空保存。
[0044] W上所述的藍寶石晶片是藍寶石經(jīng)過電極制作直到晶片經(jīng)過減薄完成后的藍寶 石晶片。經(jīng)過本工藝清洗處理后的晶片，在1000倍顯微鏡下觀察晶片背面無臟污，表面潔 凈，如附圖1所示。
[0045] 對比例1:不進行氧氣等離子體清洗
[0046] 清洗方法如實施例1所述，所不同的是，省去實施例1步驟(1)的氧氣等離子體的清 洗，直接將減薄后的藍寶石晶片進行稀鹽酸處理。步驟如下：
[0047] ①稀鹽酸溶液配制:取質(zhì)量分數(shù)為37%鹽酸和水Wl: 10的體積比配制成稀鹽酸溶 液。
[0048] ②稀鹽酸清洗:將藍寶石晶片置于（1)中配制好的稀鹽酸溶液中靜置10秒，到時間 后取出。
[0049] ③水洗:將步驟(2)處理完成的藍寶石晶片通過用去離子水噴淋、下給水并通氮氣 的方式進行清洗5min;
[0050] ④干燥:將步驟(3)處理完成的藍寶石晶片使用溫度為60°C的氮氣吹拂5min，吹干 后，晶片在60分鐘內(nèi)裝入真空鍛膜機內(nèi)進行高真空保存。
[0051] 經(jīng)過該工藝清洗完成的藍寶石晶片，晶片背面存在輕微的顆粒性污染。
[0052] 清洗后的藍寶石晶片背面在1000倍顯微鏡下觀察，晶片背面會存在不同數(shù)量的顆 粒性污染存在，如附圖2所示。
[0053] 對比例2:不進行稀鹽酸的清洗
[0054] 清洗方法如實施例1所述，所不同的是，去掉實施例1步驟(3)的稀鹽酸清洗，直接 將減薄后的藍寶石晶片進行氧氣等離子體清洗處理。步驟如下：
[0055] ①將藍寶石晶片放置在氧氣等離子體清洗設(shè)備內(nèi)進行氧氣等離子體清洗處理，要 求:將藍寶石晶片背面朝向等離子體射頻集中面，氧氣等離子體射頻功率使用900W，使用的 5N級氧氣流量為30sccm，射頻清洗時間為5min。
[0056] ②水洗:將步驟①處理完成的藍寶石晶片通過用去離子水噴淋、下給水并通氮氣 的方式進行清洗5min;
[0057] ③干燥:將步驟②處理完成的藍寶石晶片使用溫度為60°C的氮氣吹拂5min，吹干 后，晶片在60分鐘內(nèi)裝入真空鍛膜機內(nèi)進行高真空保存。
[0058] 該方法清洗后的藍寶石晶片背面在1000倍顯微鏡下觀察，晶片背面會存在不同程 度的類似片狀污染，如附圖3所示。
[0059] 實驗例：
[0060] 經(jīng)過上述實施例1的方法清洗的藍寶石晶片，按現(xiàn)有技術(shù)在其背面進行DBR的背 鍛，結(jié)果顯示:其背鍛膜層的粘附性好;分別與不進行氧氣等離子體清洗(對比例1)和不進 行稀鹽酸的清洗的方法(對比例2)相比，掉背鍛比例分別降低了2.4%、13.4%;相應(yīng)的忍片 的良率提高2.4%、13.4%。實驗結(jié)果如表1所示：
[0061] 表1、不同背鍛前清洗工藝效果對比
[0062]
【主權(quán)項】
1. 一種晶片背鍍前的清洗方法，所述晶片包括形成有器件的有源面及未形成有器件的 背面，包括步驟： 將減薄的晶片背面進行氧氣等離子體清洗處理;然后， 將晶片置于稀鹽酸溶液中靜置5-30秒，立即取出，然后， 水洗并通氮氣;然后， 將晶片用加熱的氮氣吹干，吹干后，晶片進行高真空保存。2. 如權(quán)利要求1所述的晶片背鍍前的清洗方法，其特征在于，所述晶片背面進行氧氣等 離子體清洗處理是:將晶片放置在氧氣等離子體清洗機內(nèi)，將晶片的背面朝向等離子體射 頻集中的方向，主要清洗晶片的背面;優(yōu)選的，所述的氧氣等離子體清洗機使用的射頻功率 為300-1200W，工作時間為1-10分鐘，所用的氧氣流量為5-50sccm。3. 如權(quán)利要求1所述的晶片背鍍前的清洗方法，其特征在于，所述稀鹽酸溶液密度為 1.10-1.25g/mL;優(yōu)選的，所述稀鹽酸溶液密度為1.18g/mL。4. 如權(quán)利要求1所述的晶片背鍍前的清洗方法，其特征在于，所述所述稀鹽酸溶液是質(zhì) 量分數(shù)為36-38%的稀鹽酸和水按體積比為1:5~60配制而成。5. 如權(quán)利要求1所述的晶片背鍍前的清洗方法，其特征在于，所述晶片在稀鹽酸溶液中 靜置8-12秒;優(yōu)選的晶片在稀鹽酸溶液中靜置10秒;根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的水洗時間為 3-10分鐘，進一步優(yōu)選水洗時間為4-5分鐘。6. 如權(quán)利要求1所述的晶片背鍍前的清洗方法，其特征在于，所述水洗并通氮氣是用去 離子水噴淋、下給水并通氮氣的方式進行清洗。7. 如權(quán)利要求1所述的晶片背鍍前的清洗方法，其特征在于，所述加熱的氮氣的溫度為 40-80°C，氮氣吹干時間為2-10分鐘；優(yōu)選的，加熱的氮氣溫度為60°C，氮氣吹干的時間為5 分鐘。8. 如權(quán)利要求1所述的晶片背鍍前的清洗方法，其特征在于，所述氮氣純度多 99.999 %;所述氮氣壓力為0.1-0.3MPa。9. 如權(quán)利要求1所述的晶片背鍍前的清洗方法，其特征在于，氮氣吹干后的晶片在60分 鐘內(nèi)裝入真空鍍膜機內(nèi)進行高真空保存。10. 如權(quán)利要求1所述的晶片背鍍前的清洗方法，其特征在于，所述稀鹽酸溶液配制完 成后有效使用時間為60分鐘內(nèi)。
【文檔編號】H01L33/00GK105938793SQ201610480332
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】徐曉強, 彭璐, 閆寶華, 劉琦
【申請人】山東浪潮華光光電子股份有限公司