专利名称：使用激光烧蚀形成硅通孔的方法
技术领域：
本公开涉及通过首先使用激光束和其次研磨硅片形成硅通孔的方法。
背景技术：
发光装置芯片(例如，发光二级管(LED))被称为半导体装置，其通过由化合物半导体的PN结配置光源来实现各种颜色的光。LED由于光的强方向性而具有低驱动电压，并具有诸如寿命长、尺寸小、重量轻的优点。另外，LED具有强的耐碰撞和振动性，不需要预热时间和复杂的驱动，并且以各种类型进行封装，因此可运用到各种应用。LED已经在封装工艺中用陶瓷进行封装。主要将铝用于陶瓷封装件。然而，因为铝具有低的散热特性，所以陶瓷封装件不可用于高输出的LED。AlN可被认为是用于高输出的LED封装件的散热构件。然而，AlN是昂贵的。作为用于形成陶瓷封装件的另一种材料，在半导体制造工艺中常使用硅。硅便宜并且具有比铝更高的导热系数，因此具有更高的散热特性。在硅片中形成通孔并且在该通孔中形成金属通孔后，该金属通孔可用作为LED供电的电极。通常，为了形成硅通孔，使用主要在半导体工艺中使用的干蚀刻方法。具体地，具有高蚀刻速率的Bosch工艺可用于穿透硅片。然而，该干蚀刻方法需要用于制备光致抗蚀剂的工艺并且穿透硅片需要相对长的时间。
发明内容
提供了通过使用激光烧蚀工艺形成硅通孔的方法，所述方法首先形成长凹槽，其次通过使用研磨工艺形成通孔。另外的方面将在以下的描述中部分地阐述，并且部分地通过描述将是明显的，或者可通过给出的示例性实施例的实施而明了。根据本公开的一个方面，提供了一种通过使用激光烧蚀形成硅通孔的方法。所述方法包括以下步骤:激光打孔，以通过将激光束照射到硅片的上表面上来形成多个凹槽；以及研磨硅片的下表面，以通过在硅片的下表面上暴露所述凹槽来形成多个硅通孔。激光打孔的步骤可包括形成具有沿硅片的厚度方向在硅片的厚度的大约70%至大约90%的范围内的深度的凹槽。照射激光束的步骤可来自超短脉冲激光。用于激光束照射的功率可在大约IOW至大约500W的范围内。所述方法还可包括研磨硅片的上表面的步骤。可在研磨硅片的下表面的步骤之后执行研磨硅片的上表面的步骤。可在研磨硅片的下表面的步骤之前执行研磨硅片的上表面的步骤。
研磨硅片的下表面的步骤可包括:在固定台上设置硅片，以使上表面面对固定台且下表面面对研磨器。研磨硅片的下表面的步骤可包括旋转固定台。所述方法还可包括以下步骤:通过再次将硅片设置在固定台上以使下表面面对固定台且上表面面对研磨器来研磨硅片的上表面。根据本公开的另一方面，提供了一种通过使用激光烧蚀形成通孔的方法。所述方法包括以下步骤:将激光束照射到半导体晶片的第一表面上，以形成凹槽；以及研磨半导体晶片的第二表面，以在半导体晶片的第二表面上暴露所述凹槽，由此形成通孔。照射激光束的步骤可包括形成具有沿半导体晶片的厚度方向在半导体晶片的厚度的大约70%至大约90%的范围内的深度的凹槽。照射激光束的步骤可包括使用超短脉冲激光。照射激光束的步骤可包括使用在大约IOW至大约500W范围内的电源。所述方法还可包括研磨半导体晶片的第一表面的步骤。可在研磨半导体晶片的第二表面的步骤之后执行研磨半导体晶片的第一表面的步骤。可在研磨半导体晶片的第二表面的步骤之前执行研磨半导体晶片的第一表面的步骤。研磨半导体晶片的第二表面的步骤可包括:在固定台上设置半导体晶片，以使第一表面面对固定台且第二表面面对研磨器。研磨半导体晶片的第二表面的步骤可包括旋转固定台。所述方法还可包括以下步骤:通过再次将半导体晶片设置在固定台上以使第二表面面对固定台且第一表面面对研磨器来研磨半导体晶片的第一表面。根据本公开，在硅片中形成硅通孔的过程中，形成硅通孔的方法不需要包括如在传统的干蚀刻工艺中所需的涂覆光致抗蚀剂和清理光致抗蚀剂的工艺，由此简化了工艺。
通过下面结合附图对实施例进行的描述，这些和/或其他方面将会变得明显并更容易理解，其中:图1是根据本公开示例性实施例的发光装置封装件的示意性剖视图；图2A和2B是示出了根据本公开实施例的通过使用激光烧蚀形成硅通孔的方法的首丨J视图;图3是在本公开的实施例中使用的用于研磨硅片的设备的示意性剖视图。
具体实施例方式现在将详细参照实施例，在附图中示出了其示例。在附图中，相同的标号始终表示相同的元件，为了清晰起见和便于说明，会夸大每个元件的尺寸和厚度。还将理解的是，当层被称作在另一层或基板“上”或在另一层或基板“上方”时，该层可以直接在另一层或基板上，或者也可存在中间层。图1是根据本公开的示例性实施例的发光装置封装件100的示意性剖视图。
参照图1，发光装置封装件100可包括硅基板110、硅基板110上的发光装置芯片130和透光材料层150。发光装置芯片130可以是发光二极管芯片。根据构成发光二级管芯片的化合物半导体的材料，发光二极管芯片可发射蓝光、绿光和红光。例如，发射蓝光的二极管可包括具有量子阱层结构的多个有源层，在量子阱层结构中，GaN和InGaN交替形成。由AlxGaYNz的化合物半导体形成的P型覆层和η型覆层可形成在有源层上且形成在有源层下方。另外，发光二极管芯片可发射无颜色的紫外线。在当前的示例性实施例中，发光装置芯片130是发光二极管芯片。然而，本公开不限于此。例如，发光装置芯片130可以是UV发光二级管芯片、激光二极管芯片或有机发光二极管芯片等。当与陶瓷基板相比时，硅基板110具有相对高的散热特性，并且半导体工艺可容易地应用于娃基板110。硅通孔(TSV) 112形成在硅基板110中，金属通孔114形成在每个TSV112中。金属通孔114连接到发光装置芯片130的电极，以向发光装置芯片130供电。电路图案121和电路图案122分别形成在硅基板110的两侧上以连接到金属通孔114。可通过使用印刷法或镀覆法分别在硅基板110的第一表面和第二表面上提供导电材料层来形成电路图案121和电路图案122。电路图案121可包括分别与发光装置芯片130的P型电极131和η型电极132对应的两个图案。发光装置芯片130和金属通孔114之间的连接可根据发光装置芯片的结构而改变。水平型的发光装置芯片130可通过布线142连接到电路图案121，如图1中所示。在竖直型的发光装置芯片中，至少一个电极可用电路图案121连接到金属通孔114，省略对其的详细描述。透光材料层150覆盖发光装置芯片130以保护发光装置芯片130。透光材料层150可控制从发光装置芯片130发出的光的方向性和颜色。透光材料层150可由例如透光的娃树脂的材料形成，从发光装置芯片130发出的光穿过所述材料。透光材料层150可具有透镜的形状。然而，透光材料层150可根据发光装置封装件100的应用领域形成为各种形状，例如凹透镜形状或凸透镜形状。在图1中，示例性的透光材料层150具有凸透镜的形状。透光材料层150中可包括磷光体以控制从发光装置芯片130发出的光的颜色。可根据期望的颜色适当地选择磷光体。磷光体可分布在构成透光材料层150的透光材料中。在当前的示例性实施例中，透光材料层150是单层。然而，本公开不限于此。例如，透光材料层150可以是双层，其包括用于控制从发光装置芯片130发出的光的颜色的磷光体层以及覆盖磷光体层和发光装置芯片130的保护层。另外，保护层可具有透镜的形状。另外，根据发光装置封装件100的应用领域，透光材料层150可具有多层结构，所述多层结构具有两层以上的层。以下，现将描述在硅片中形成硅通孔以形成金属通孔以便向发光装置芯片供电的方法。图2Α和2Β是示出了根据本公开实施例的通过使用激光烧蚀形成硅通孔的方法的首1J视图。参照图2Α，制备硅片210。如果在制造工艺中，硅片210未用掺杂剂掺杂，则硅片210具有绝缘特性。硅片210的厚度可根据硅片210的直径而改变。例如，硅片210可具有850 μ m的厚度。然后，通过将激光束L照射到硅片210的第一表面211上，在硅片210中形成多个凹槽220。每个凹槽220可形成为具有300 μ m的直径，每个凹槽220的深度“d”可被处理为在硅片210的厚度的大约70%至大约90%的范围内。当通过激光打孔在硅片210中直接形成硅通孔时，由于激光束的热效应，硅片210会被损坏。因此，不通过激光打孔直接在硅片210中形成娃通孔，以避免对娃片210造成损坏。在图1中，为了说明方便，描述了两个凹槽220。然而，实际上可形成几千个凹槽220。激光束产生设备230可包括一组透镜。激光束产生设备230可发射超短脉冲激光。用于激光束照射的功率可在大约IOW至大约500W的范围内。当使用超短脉冲激光时，可以飞秒单位或皮秒单位照射激光束，因此防止激光束向硅片210的持续的热传递。因此，可使由于激光束的热效应导致的硅片210的变形最小化。参照图2B，通过使用研磨器240研磨硅片210的第二表面212形成硅通孔250。图3是本公开的示例性实施例中的用于研磨硅片210的设备的示意性剖视图。参照图3，在将硅片210设置在陶瓷固定台260上之后，使用研磨器240研磨硅片210的第二表面212。因为陶瓷固定台260是可旋转的，所以可通过旋转陶瓷固定台260执行研磨。执行研磨直至暴露凹槽220的底部。因而，形成了硅通孔250。接下来，如图2B中所示，在将硅片210再次设置在陶瓷固定台260上以使硅片210的第一表面211面对研磨器240之后,研磨娃片210的第一表面211。对娃片210的第一表面211进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。因为在随后的高温工艺中，碎屑会热损坏硅片210，所以预先去除碎屑。如上所述,对娃片210的第二表面212进行研磨之后,研磨娃片210的第一表面211。然而，根据本公开的研磨顺序不限于此。例如，可在对硅片210的第一表面211进行研磨之后，研磨娃片210的第二表面212。根据本公开，在硅片中形成硅通孔的过程中，形成硅通孔的方法不需要包括如在传统的干蚀刻工艺中所需的涂覆光致抗蚀剂和清理光致抗蚀剂工艺，由此简化了方法。应该理解的是，这里描述的示例性实施例应该仅被认为是描述性的意义，而不出于限制的目的。每个实施例中的特征或方面的描述通常应视为可用于其他实施例中的其他相似的特征或方面。
权利要求
1.一种通过使用激光烧蚀形成硅通孔的方法，所述方法包括以下步骤: 激光打孔，以通过将激光束照射到硅片的上表面上来形成多个凹槽；以及 研磨硅片的下表面，以通过在硅片的下表面上暴露所述凹槽来形成多个硅通孔。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，激光打孔的步骤包括:形成具有沿硅片的厚度方向在硅片的厚度的70%至90%的范围内的深度的凹槽。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，激光打孔的步骤包括使用超短脉冲激光。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，激光打孔的步骤包括使用在IOW至500W范围内的功率。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括研磨硅片的上表面的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在研磨硅片的下表面的步骤之后执行研磨硅片的上表面的步骤。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，在研磨硅片的下表面的步骤之前执行研磨硅片的上表面的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，研磨硅片的下表面的步骤包括:在固定台上设置硅片，以使上表面面对固定台且下表面面对研磨器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，研磨硅片的下表面的步骤包括旋转固定台。
10.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括以下步骤:通过再次将硅片设置在固定台上以使下表面面对固定台且上表面面对研磨器来研磨硅片的上表面。
11.一种通过使用激光烧蚀形成通孔的方法，所述方法包括以下步骤: 将激光束照射到半导体晶片的第一表面上以形成凹槽；以及 研磨半导体晶片的第二表面以在半导体晶片的第二表面上暴露所述凹槽，由此形成通孔。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，照射激光束的步骤包括:形成具有沿半导体晶片的厚度方向在半导体晶片的厚度的70%至90%的范围内的深度的凹槽。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，照射激光束的步骤包括使用超短脉冲激光。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，照射激光束的步骤包括使用在大约IOW至大约500W范围内的功率。
15.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括以下步骤:研磨半导体晶片的第一表面。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在研磨半导体晶片的第二表面的步骤之后执行研磨半导体晶片的第一表面的步骤。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，在研磨半导体晶片的第二表面的步骤之前执行研磨半导体晶片的第一表面的步骤。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，研磨半导体晶片的第二表面的步骤包括:在固定台上设置半导体晶片，以使第一表面面对固定台且第二表面面对研磨器。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，研磨半导体晶片的第二表面的步骤包括旋转固定台。
20.根据权利要求18所述的方法，所述方法还包括以下步骤:通过再次将半导体晶片设置在固定台上以使第二表面面对固定台且第一表面面对研磨器来研磨半导体晶片的第一表面。
全文摘要
提供了通过使用激光烧蚀形成硅通孔的方法。所述方法包括激光打孔，以通过将激光束照射到硅片的上表面上来形成多个凹槽；以及研磨硅片的下表面，以通过在硅片的下表面上暴露所述凹槽来形成多个硅通孔。
文档编号B23K26/36GK103208566SQ20121057004
公开日2013年7月17日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年1月13日
发明者金义锡, 方祥圭, 赵秀贤, 金秋浩, 池元秀 申请人:三星电子株式会社