激光器芯片的切割是一个十分重要的工序,可以直观影响到芯片的外观良率。这个也是最容易被后面客户追问的异常重点。激光器芯片因为要用端面做出光面和高反射面,因此需要端面是一个镜面,因此不能有外力破坏,激光切割、刀轮切割就能采用了,只能采用划片(不划穿)+刀压劈裂的方式进行切割。在GaAs、InP等一类侧反光芯片领域很常见。激光器晶圆如下图:

目前常用的晶圆多是4寸和6寸。高功率的一般多用3寸和4寸、6寸。4寸多些。激光器晶圆如何划切成小颗chip的方法可以参照以前的文章激光器晶圆的切割工艺但是激光器芯片切割的时候不同于常规的芯片,它还有一个偏转角的问题。就是衬底本身有一个10°或者15°角的偏转。“”采用偏转10°角的砷化镓衬底,核心目的在于通过抑制特定缺陷的形成、改善表面成核与迁移率,以及优化生长动力学,来获得高质量、低缺陷密度且表面平整的外延层。这对于制造高性能的半导体器件(如激光器、LED、射频器件等)至关重要。因此它的最终形状如下图,这个角度的问题可以查阅以前的文章@砷化镓基板晶向---终结章正常切割出来的芯片端面如下:


切割后的不良主要会有几种:1)端面外观不良,比如下图,边缘歪歪扭扭。就是有崩却,切割破裂异常。

2)P面或者N面的豁口问题,也可以叫芯片崩边。可以设定一个缺口大小作为判定NG标准。

3)切割后的端面脏污和切割不彻底异常。

异常情况其实还有很多种,比如劈裂后双胞胎、劈裂后芯片不能扩膜开、劈裂到芯片中间位置等等。回到问题解决方案上: 如何切割有晶向角度偏移的芯片1)整个切割分为两个重要工序:划片和劈裂划片: 采用钻石刀划片,在芯片中间位置划,不能贯穿。


比如芯片大小1000um,端面前后需要留一定的距离,比如50um。可以保护端面的镀膜。

然后从chip的一端开始下刀,到另外一端起刀,这时也有个事情就是下刀和起刀的时候,有一个下刀起刀速度和长度问题,如下图:

这个设备上叫ship切割,外形像一个ship吧,ship1是下刀,ship2是起刀的长度,这个没有绝对值。 劈裂:劈裂是采用劈裂刀,看N面的划线位置,劈刀在上,劈在P面上,N面朝下。

红色是劈刀,蓝色是划刀的位置。因此就会存在一个位置偏差。机台上看到的是N面图案,劈刀在P面的位置是看不到的,劈之前可以先用软件校准劈刀位置和显微镜中心线对齐。

因此劈裂时,下刀的位置要相对于划线位置,进行一定距离的偏移。从理论上也可以计算,比如偏转角度a=10°,芯片厚度100um,偏移量就是tan10°X 95um=17um,也就是需要劈刀位置偏移N面的划线位置偏移17um。

所有的这些参数设定完成后,需要对芯片的外观进行检查。人工检查的难度较大,可以采用全自动芯片外观检查

市面上有不少这样的自动化设备,可以检查芯片AR面、HR面和正反面。目前我还没用过,不知道效果如何,也欢迎大家推荐相关机型给我。 芯片的外观有时也和外延衬底有关系,尽量选用高质量的外延衬底。同时减少芯片切割环节的人为污染,对芯片的良率都至关重要。有关芯片切割的问题也欢迎大家来指教。
原文标题 : 关于激光器芯片的切割问题