專利名稱：使用激光燒蝕形成硅通孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及通過首先使用激光束和其次研磨硅片形成硅通孔的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光裝置芯片(例如，發(fā)光二級(jí)管(LED))被稱為半導(dǎo)體裝置，其通過由化合物半導(dǎo)體的PN結(jié)配置光源來實(shí)現(xiàn)各種顏色的光。LED由于光的強(qiáng)方向性而具有低驅(qū)動(dòng)電壓，并具有諸如壽命長、尺寸小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。另外，LED具有強(qiáng)的耐碰撞和振動(dòng)性，不需要預(yù)熱時(shí)間和復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)，并且以各種類型進(jìn)行封裝，因此可運(yùn)用到各種應(yīng)用。LED已經(jīng)在封裝工藝中用陶瓷進(jìn)行封裝。主要將鋁用于陶瓷封裝件。然而，因?yàn)殇X具有低的散熱特性，所以陶瓷封裝件不可用于高輸出的LED。AlN可被認(rèn)為是用于高輸出的LED封裝件的散熱構(gòu)件。然而，AlN是昂貴的。作為用于形成陶瓷封裝件的另一種材料，在半導(dǎo)體制造工藝中常使用硅。硅便宜并且具有比鋁更高的導(dǎo)熱系數(shù)，因此具有更高的散熱特性。在硅片中形成通孔并且在該通孔中形成金屬通孔后，該金屬通孔可用作為LED供電的電極。通常，為了形成硅通孔，使用主要在半導(dǎo)體工藝中使用的干蝕刻方法。具體地，具有高蝕刻速率的Bosch工藝可用于穿透硅片。然而，該干蝕刻方法需要用于制備光致抗蝕劑的工藝并且穿透硅片需要相對(duì)長的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
提供了通過使用激光燒蝕工藝形成硅通孔的方法，所述方法首先形成長凹槽，其次通過使用研磨工藝形成通孔。另外的方面將在以下的描述中部分地闡述，并且部分地通過描述將是明顯的，或者可通過給出的示例性實(shí)施例的實(shí)施而明了。根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種通過使用激光燒蝕形成硅通孔的方法。所述方法包括以下步驟:激光打孔，以通過將激光束照射到硅片的上表面上來形成多個(gè)凹槽；以及研磨硅片的下表面，以通過在硅片的下表面上暴露所述凹槽來形成多個(gè)硅通孔。激光打孔的步驟可包括形成具有沿硅片的厚度方向在硅片的厚度的大約70%至大約90%的范圍內(nèi)的深度的凹槽。照射激光束的步驟可來自超短脈沖激光。用于激光束照射的功率可在大約IOW至大約500W的范圍內(nèi)。所述方法還可包括研磨硅片的上表面的步驟。可在研磨硅片的下表面的步驟之后執(zhí)行研磨硅片的上表面的步驟?？稍谘心ス杵南卤砻娴牟襟E之前執(zhí)行研磨硅片的上表面的步驟。
研磨硅片的下表面的步驟可包括:在固定臺(tái)上設(shè)置硅片，以使上表面面對(duì)固定臺(tái)且下表面面對(duì)研磨器。研磨硅片的下表面的步驟可包括旋轉(zhuǎn)固定臺(tái)。所述方法還可包括以下步驟:通過再次將硅片設(shè)置在固定臺(tái)上以使下表面面對(duì)固定臺(tái)且上表面面對(duì)研磨器來研磨硅片的上表面。根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種通過使用激光燒蝕形成通孔的方法。所述方法包括以下步驟:將激光束照射到半導(dǎo)體晶片的第一表面上，以形成凹槽；以及研磨半導(dǎo)體晶片的第二表面，以在半導(dǎo)體晶片的第二表面上暴露所述凹槽，由此形成通孔。照射激光束的步驟可包括形成具有沿半導(dǎo)體晶片的厚度方向在半導(dǎo)體晶片的厚度的大約70%至大約90%的范圍內(nèi)的深度的凹槽。照射激光束的步驟可包括使用超短脈沖激光。照射激光束的步驟可包括使用在大約IOW至大約500W范圍內(nèi)的電源。所述方法還可包括研磨半導(dǎo)體晶片的第一表面的步驟。可在研磨半導(dǎo)體晶片的第二表面的步驟之后執(zhí)行研磨半導(dǎo)體晶片的第一表面的步驟?？稍谘心グ雽?dǎo)體晶片的第二表面的步驟之前執(zhí)行研磨半導(dǎo)體晶片的第一表面的步驟。研磨半導(dǎo)體晶片的第二表面的步驟可包括:在固定臺(tái)上設(shè)置半導(dǎo)體晶片，以使第一表面面對(duì)固定臺(tái)且第二表面面對(duì)研磨器。研磨半導(dǎo)體晶片的第二表面的步驟可包括旋轉(zhuǎn)固定臺(tái)。所述方法還可包括以下步驟:通過再次將半導(dǎo)體晶片設(shè)置在固定臺(tái)上以使第二表面面對(duì)固定臺(tái)且第一表面面對(duì)研磨器來研磨半導(dǎo)體晶片的第一表面。根據(jù)本公開，在硅片中形成硅通孔的過程中，形成硅通孔的方法不需要包括如在傳統(tǒng)的干蝕刻工藝中所需的涂覆光致抗蝕劑和清理光致抗蝕劑的工藝，由此簡化了工藝。


通過下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的描述，這些和/或其他方面將會(huì)變得明顯并更容易理解，其中:圖1是根據(jù)本公開示例性實(shí)施例的發(fā)光裝置封裝件的示意性剖視圖；圖2A和2B是示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的通過使用激光燒蝕形成硅通孔的方法的首丨J視圖;圖3是在本公開的實(shí)施例中使用的用于研磨硅片的設(shè)備的示意性剖視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參照實(shí)施例，在附圖中示出了其示例。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同的元件，為了清晰起見和便于說明，會(huì)夸大每個(gè)元件的尺寸和厚度。還將理解的是，當(dāng)層被稱作在另一層或基板“上”或在另一層或基板“上方”時(shí)，該層可以直接在另一層或基板上，或者也可存在中間層。圖1是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的發(fā)光裝置封裝件100的示意性剖視圖。
參照?qǐng)D1，發(fā)光裝置封裝件100可包括硅基板110、硅基板110上的發(fā)光裝置芯片130和透光材料層150。發(fā)光裝置芯片130可以是發(fā)光二極管芯片。根據(jù)構(gòu)成發(fā)光二級(jí)管芯片的化合物半導(dǎo)體的材料，發(fā)光二極管芯片可發(fā)射藍(lán)光、綠光和紅光。例如，發(fā)射藍(lán)光的二極管可包括具有量子阱層結(jié)構(gòu)的多個(gè)有源層，在量子阱層結(jié)構(gòu)中，GaN和InGaN交替形成。由AlxGaYNz的化合物半導(dǎo)體形成的P型覆層和η型覆層可形成在有源層上且形成在有源層下方。另外，發(fā)光二極管芯片可發(fā)射無顏色的紫外線。在當(dāng)前的示例性實(shí)施例中，發(fā)光裝置芯片130是發(fā)光二極管芯片。然而，本公開不限于此。例如，發(fā)光裝置芯片130可以是UV發(fā)光二級(jí)管芯片、激光二極管芯片或有機(jī)發(fā)光二極管芯片等。當(dāng)與陶瓷基板相比時(shí)，硅基板110具有相對(duì)高的散熱特性，并且半導(dǎo)體工藝可容易地應(yīng)用于娃基板110。硅通孔(TSV) 112形成在硅基板110中，金屬通孔114形成在每個(gè)TSV112中。金屬通孔114連接到發(fā)光裝置芯片130的電極，以向發(fā)光裝置芯片130供電。電路圖案121和電路圖案122分別形成在硅基板110的兩側(cè)上以連接到金屬通孔114?？赏ㄟ^使用印刷法或鍍覆法分別在硅基板110的第一表面和第二表面上提供導(dǎo)電材料層來形成電路圖案121和電路圖案122。電路圖案121可包括分別與發(fā)光裝置芯片130的P型電極131和η型電極132對(duì)應(yīng)的兩個(gè)圖案。發(fā)光裝置芯片130和金屬通孔114之間的連接可根據(jù)發(fā)光裝置芯片的結(jié)構(gòu)而改變。水平型的發(fā)光裝置芯片130可通過布線142連接到電路圖案121，如圖1中所示。在豎直型的發(fā)光裝置芯片中，至少一個(gè)電極可用電路圖案121連接到金屬通孔114，省略對(duì)其的詳細(xì)描述。透光材料層150覆蓋發(fā)光裝置芯片130以保護(hù)發(fā)光裝置芯片130。透光材料層150可控制從發(fā)光裝置芯片130發(fā)出的光的方向性和顏色。透光材料層150可由例如透光的娃樹脂的材料形成，從發(fā)光裝置芯片130發(fā)出的光穿過所述材料。透光材料層150可具有透鏡的形狀。然而，透光材料層150可根據(jù)發(fā)光裝置封裝件100的應(yīng)用領(lǐng)域形成為各種形狀，例如凹透鏡形狀或凸透鏡形狀。在圖1中，示例性的透光材料層150具有凸透鏡的形狀。透光材料層150中可包括磷光體以控制從發(fā)光裝置芯片130發(fā)出的光的顏色?？筛鶕?jù)期望的顏色適當(dāng)?shù)剡x擇磷光體。磷光體可分布在構(gòu)成透光材料層150的透光材料中。在當(dāng)前的示例性實(shí)施例中，透光材料層150是單層。然而，本公開不限于此。例如，透光材料層150可以是雙層，其包括用于控制從發(fā)光裝置芯片130發(fā)出的光的顏色的磷光體層以及覆蓋磷光體層和發(fā)光裝置芯片130的保護(hù)層。另外，保護(hù)層可具有透鏡的形狀。另外，根據(jù)發(fā)光裝置封裝件100的應(yīng)用領(lǐng)域，透光材料層150可具有多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)具有兩層以上的層。以下，現(xiàn)將描述在硅片中形成硅通孔以形成金屬通孔以便向發(fā)光裝置芯片供電的方法。圖2Α和2Β是示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的通過使用激光燒蝕形成硅通孔的方法的首1J視圖。參照?qǐng)D2Α，制備硅片210。如果在制造工藝中，硅片210未用摻雜劑摻雜，則硅片210具有絕緣特性。硅片210的厚度可根據(jù)硅片210的直徑而改變。例如，硅片210可具有850 μ m的厚度。然后，通過將激光束L照射到硅片210的第一表面211上，在硅片210中形成多個(gè)凹槽220。每個(gè)凹槽220可形成為具有300 μ m的直徑，每個(gè)凹槽220的深度“d”可被處理為在硅片210的厚度的大約70%至大約90%的范圍內(nèi)。當(dāng)通過激光打孔在硅片210中直接形成硅通孔時(shí)，由于激光束的熱效應(yīng)，硅片210會(huì)被損壞。因此，不通過激光打孔直接在硅片210中形成娃通孔，以避免對(duì)娃片210造成損壞。在圖1中，為了說明方便，描述了兩個(gè)凹槽220。然而，實(shí)際上可形成幾千個(gè)凹槽220。激光束產(chǎn)生設(shè)備230可包括一組透鏡。激光束產(chǎn)生設(shè)備230可發(fā)射超短脈沖激光。用于激光束照射的功率可在大約IOW至大約500W的范圍內(nèi)。當(dāng)使用超短脈沖激光時(shí)，可以飛秒單位或皮秒單位照射激光束，因此防止激光束向硅片210的持續(xù)的熱傳遞。因此，可使由于激光束的熱效應(yīng)導(dǎo)致的硅片210的變形最小化。參照?qǐng)D2B，通過使用研磨器240研磨硅片210的第二表面212形成硅通孔250。圖3是本公開的示例性實(shí)施例中的用于研磨硅片210的設(shè)備的示意性剖視圖。參照?qǐng)D3，在將硅片210設(shè)置在陶瓷固定臺(tái)260上之后，使用研磨器240研磨硅片210的第二表面212。因?yàn)樘沾晒潭ㄅ_(tái)260是可旋轉(zhuǎn)的，所以可通過旋轉(zhuǎn)陶瓷固定臺(tái)260執(zhí)行研磨。執(zhí)行研磨直至暴露凹槽220的底部。因而，形成了硅通孔250。接下來，如圖2B中所示，在將硅片210再次設(shè)置在陶瓷固定臺(tái)260上以使硅片210的第一表面211面對(duì)研磨器240之后,研磨娃片210的第一表面211。對(duì)娃片210的第一表面211進(jìn)行研磨以去除在激光打孔操作中在硅片210的第一表面211上形成的碎屑。因?yàn)樵陔S后的高溫工藝中，碎屑會(huì)熱損壞硅片210，所以預(yù)先去除碎屑。如上所述,對(duì)娃片210的第二表面212進(jìn)行研磨之后,研磨娃片210的第一表面211。然而，根據(jù)本公開的研磨順序不限于此。例如，可在對(duì)硅片210的第一表面211進(jìn)行研磨之后，研磨娃片210的第二表面212。根據(jù)本公開，在硅片中形成硅通孔的過程中，形成硅通孔的方法不需要包括如在傳統(tǒng)的干蝕刻工藝中所需的涂覆光致抗蝕劑和清理光致抗蝕劑工藝，由此簡化了方法。應(yīng)該理解的是，這里描述的示例性實(shí)施例應(yīng)該僅被認(rèn)為是描述性的意義，而不出于限制的目的。每個(gè)實(shí)施例中的特征或方面的描述通常應(yīng)視為可用于其他實(shí)施例中的其他相似的特征或方面。
權(quán)利要求
1.一種通過使用激光燒蝕形成硅通孔的方法，所述方法包括以下步驟: 激光打孔，以通過將激光束照射到硅片的上表面上來形成多個(gè)凹槽；以及 研磨硅片的下表面，以通過在硅片的下表面上暴露所述凹槽來形成多個(gè)硅通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，激光打孔的步驟包括:形成具有沿硅片的厚度方向在硅片的厚度的70%至90%的范圍內(nèi)的深度的凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，激光打孔的步驟包括使用超短脈沖激光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，激光打孔的步驟包括使用在IOW至500W范圍內(nèi)的功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括研磨硅片的上表面的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在研磨硅片的下表面的步驟之后執(zhí)行研磨硅片的上表面的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在研磨硅片的下表面的步驟之前執(zhí)行研磨硅片的上表面的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，研磨硅片的下表面的步驟包括:在固定臺(tái)上設(shè)置硅片，以使上表面面對(duì)固定臺(tái)且下表面面對(duì)研磨器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，研磨硅片的下表面的步驟包括旋轉(zhuǎn)固定臺(tái)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括以下步驟:通過再次將硅片設(shè)置在固定臺(tái)上以使下表面面對(duì)固定臺(tái)且上表面面對(duì)研磨器來研磨硅片的上表面。
11.一種通過使用激光燒蝕形成通孔的方法，所述方法包括以下步驟: 將激光束照射到半導(dǎo)體晶片的第一表面上以形成凹槽；以及 研磨半導(dǎo)體晶片的第二表面以在半導(dǎo)體晶片的第二表面上暴露所述凹槽，由此形成通孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，照射激光束的步驟包括:形成具有沿半導(dǎo)體晶片的厚度方向在半導(dǎo)體晶片的厚度的70%至90%的范圍內(nèi)的深度的凹槽。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，照射激光束的步驟包括使用超短脈沖激光。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，照射激光束的步驟包括使用在大約IOW至大約500W范圍內(nèi)的功率。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述方法還包括以下步驟:研磨半導(dǎo)體晶片的第一表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在研磨半導(dǎo)體晶片的第二表面的步驟之后執(zhí)行研磨半導(dǎo)體晶片的第一表面的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在研磨半導(dǎo)體晶片的第二表面的步驟之前執(zhí)行研磨半導(dǎo)體晶片的第一表面的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，研磨半導(dǎo)體晶片的第二表面的步驟包括:在固定臺(tái)上設(shè)置半導(dǎo)體晶片，以使第一表面面對(duì)固定臺(tái)且第二表面面對(duì)研磨器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，研磨半導(dǎo)體晶片的第二表面的步驟包括旋轉(zhuǎn)固定臺(tái)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，所述方法還包括以下步驟:通過再次將半導(dǎo)體晶片設(shè)置在固定臺(tái)上以使第二表面面對(duì)固定臺(tái)且第一表面面對(duì)研磨器來研磨半導(dǎo)體晶片的第一表面。
全文摘要
提供了通過使用激光燒蝕形成硅通孔的方法。所述方法包括激光打孔，以通過將激光束照射到硅片的上表面上來形成多個(gè)凹槽；以及研磨硅片的下表面，以通過在硅片的下表面上暴露所述凹槽來形成多個(gè)硅通孔。
文檔編號(hào)B23K26/36GK103208566SQ20121057004
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者金義錫, 方祥圭, 趙秀賢, 金秋浩, 池元秀 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社