專利名稱：減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GaN基LED芯片激光劃片工藝，具體涉及一種減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝。
背景技術(shù)：
目前藍(lán)寶石襯底的LED外延片的劃片工藝，大多數(shù)廠家都采用激光劃片工藝，用激光劃片機(jī)在外延片襯底藍(lán)寶石上燒出1/4芯片厚度的切割道，然后再使用裂片機(jī)沿著切割道把芯片裂開，完成LED芯片的劃片工藝。激光劃片時，時常會發(fā)生激光燒到GaN層的情況，在顯微鏡下觀察呈連續(xù)或不連續(xù)的光斑灼傷圖案，經(jīng)實驗鑒定，激光燒傷GaN后，芯片的光電參數(shù)會發(fā)生改變，特別是漏電參數(shù)升高，導(dǎo)致芯片報廢。激光的功率密度是最重要的參數(shù)，因為不同的材料對激光的吸收率取決于它的能量閥值的大小，當(dāng)激光的功率密度大于該材料的能量閥值時，材料對激光才會產(chǎn)生百分百的吸收，低于能量閥值時，基本上不吸收。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，其特征在于，在激光劃片時，使用焦距為18～22mm的光學(xué)透鏡，使激光比較集中地射在所述芯片的藍(lán)寶石層。
上述減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，所述焦距最好為20mm。
上述減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，在激光劃片時，通過所述光學(xué)透鏡，將激光聚集到藍(lán)寶石層外表面至藍(lán)寶石層外表面以外5微米范圍內(nèi)。
上述減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，在激光劃片時，通過所述光學(xué)透鏡，將激光聚集到藍(lán)寶石層外表面上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，使用焦距為18～22mm的長焦距光學(xué)鏡頭，與現(xiàn)有技術(shù)中使用焦距為15mm或小于15mm相比較具有突出的實質(zhì)性特點。使用長焦距，激光的發(fā)散角度比較小，在偏移焦點相同距離的地方，激光點面積A比較小，在激光能量P相同時，功率密度D＝P/A就比較大，因此藍(lán)寶石對激光能量吸收也就比較充分，不會產(chǎn)生白點的激光聚焦焦點的允許偏離范圍就比較大。因此使用長焦距的光學(xué)鏡頭能較好的解決激光對GaN基LED芯片的GaN層灼傷。另外劃片時嚴(yán)格聚焦到芯片背面或背面以外，因為焦點在芯片背面有利于藍(lán)寶石層對激光能量比較充分地吸收，焦點在背面以外，由于GaN層偏離焦點的距離比較大，到達(dá)GaN層的激光也就比較分散，可以減少GaN層對激光能量的吸收，從而可以有效地避免激光對GaN層灼傷而產(chǎn)生白點。


圖1是藍(lán)寶石和GaN對激光的吸收率隨功率密度的變化情況圖；圖2是激光透過藍(lán)寶石層時的吸收情況示意圖。
具體實施例方式
實施例一一種減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，在激光劃片時，使用焦距為18mm的光學(xué)透鏡，使激光比較集中地射在所述芯片的藍(lán)寶石層。
上述光學(xué)透鏡焦距也可以是18、19、20、21或22mm。
實施例二一種減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，在激光劃片時，通過光學(xué)透鏡，將激光聚集到藍(lán)寶石層外表面至藍(lán)寶石層外表面以外2.5微米處。其余與實施例一相同。
上述減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，在激光劃片時，通過光學(xué)透鏡，還可將激光聚集到藍(lán)寶石層外表面至藍(lán)寶石層外表面以外1、2、3、4或5微米處，最好將激光聚集到藍(lán)寶石層外表面上。
在本發(fā)明中，功率密度D是最重要的參數(shù)，因為不同的材料對激光的吸收率取決于它的能量域值Et的大小，當(dāng)激光的功率密度D大于該材料的能量域值Et時，材料對激光才會產(chǎn)生百分百的吸收，低于能量域值Et時，基本上不吸收。如圖1所示，是藍(lán)寶石和GaN對激光的吸收率隨功率密度的變化情況，Et’和Et”分別代表GaN和藍(lán)寶石的能量域值。
如圖2所示，為激光透過藍(lán)寶石層時的吸收情況，E0為物鏡后的激光能量，E1為藍(lán)寶石層吸收的能量，E2為透過藍(lán)寶石層的多余激光能量，E0＝E1+E2。在E0不變時，當(dāng)E1減小時，E2增大，GaN上的激光功率密度就增大，當(dāng)其超過GaN的能量域值時，GaN層就會對剩余的激光產(chǎn)生全吸收，溫度升高，燃燒產(chǎn)生白點；反之，當(dāng)E1增大時，E2減小，GaN上的激光功率密度就減小，當(dāng)其低于GaN的能量域值時，GaN層就會對剩余的激光吸收少或不吸收，從而避免因溫度升高而灼傷GaN層。
當(dāng)激光的焦點不是剛好在藍(lán)寶石層表面時，打到藍(lán)寶石上的激光能量就比較分散，藍(lán)寶石能產(chǎn)生全吸收的區(qū)域就比較小，其吸收掉的E1也就比較小，這樣到達(dá)GaN層的能量E2就增大，白點也就產(chǎn)生了。
通過上述分析研究，要想避免白點的產(chǎn)生，就要盡量使到達(dá)GaN層的激光能量E2減小或使到達(dá)GaN層的激光功率密度D降低，所以有下述兩種方法以避免白點的產(chǎn)生。
(1)使用長焦距的光學(xué)鏡頭。
長焦距的光學(xué)鏡頭，激光的角度比較小，在偏移焦點相同距離的地方，激光點面積A比較小，在激光能量P相同時，功率密度D＝P/A就比較大，因此藍(lán)寶石對激光能量吸收也就比較充分，即E1增大。不會產(chǎn)生白點的激光聚焦焦點的允許偏離范圍就比較大。因此使用長焦距的光學(xué)鏡頭能較好的解決白點的產(chǎn)生。在一個實施例中，用18mm的光學(xué)鏡頭，經(jīng)實驗和日常生產(chǎn)檢驗不會產(chǎn)生白點的允許焦點偏離藍(lán)寶石表面的偏差范圍從原來的10um提升到25um。
(2)理論上要避免白點的產(chǎn)生，激光聚焦時應(yīng)盡量聚焦到藍(lán)寶石的表面，不要讓激光的焦點偏出藍(lán)寶石的里面或上面，使激光更加集中，增大E1。但是當(dāng)由于沒有很精確的辦法可以定位激光的聚焦，而且片子的平整度也不可能非常完美，聚焦時可以稍微偏出藍(lán)寶石表面上面5微米左右。因為焦點偏上時，由于偏離焦點的距離比較大，到達(dá)GaN層的激光也就比較分散，功率密度減小，產(chǎn)生白點的可能性比焦點在藍(lán)寶石里面時要小得多。
權(quán)利要求
1.一種減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，其特征在于，在激光劃片時，使用焦距為18～22mm的光學(xué)透鏡，使激光比較集中地射在所述芯片的藍(lán)寶石層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，其特征在于，所述焦距為20mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，其特征在于，在激光劃片時，通過所述光學(xué)透鏡，將激光聚集到藍(lán)寶石層外表面至藍(lán)寶石層外表面以外5微米范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，其特征在于，在激光劃片時，通過所述光學(xué)透鏡，將激光聚集到藍(lán)寶石層外表面上。
全文摘要
一種減少GaN層灼傷的GaN基LED芯片激光劃片工藝，其特征在于，在激光劃片時，使用焦距為18～22mm的光學(xué)透鏡，使激光比較集中地射在所述芯片的藍(lán)寶石層，所述焦距最好為20mm。在激光劃片時，通過所述光學(xué)透鏡，將激光聚集到藍(lán)寶石層外表面至藍(lán)寶石層外表面以外5微米范圍內(nèi)，最好將激光聚集到藍(lán)寶石層外表面上。本發(fā)明使用焦距為18～22mm的長焦距光學(xué)鏡頭，激光的發(fā)散角度比較小，功率密度比較大，增加藍(lán)寶石對激光能量的吸收，因此使用長焦距的光學(xué)鏡頭能較好地解決激光對GaN基LED芯片的GaN層灼傷。另外劃片時嚴(yán)格聚焦到芯片背面或背面以外，也可以有效地避免激光對GaN層灼傷而產(chǎn)生白點。
文檔編號H01L21/301GK1787238SQ20041007742
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者巫仕文 申請人:方大集團(tuán)股份有限公司