一種有背鍍金屬層發(fā)光二極管晶元的切割方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及發(fā)光二極管芯片的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]近年來，氮化物基底LED芯片被廣泛地應(yīng)用于顯示屏、背光、照明以及路燈等眾多領(lǐng)域，隨著較高功率LED的大規(guī)模應(yīng)用，市場對于LED芯片的亮度、可靠性、壽命、散熱能力等提出來更高的要求，越來越多的公司采用給發(fā)光二極管背面制作金屬和介質(zhì)薄膜相加形成高反射薄膜來提高產(chǎn)品亮度及散熱能力以應(yīng)對這一市場需求。然而背面制作金屬薄膜后，主流隱形激光切割機的超短Ps激光束無法透過金屬薄膜聚焦到襯底內(nèi)部，從而對隱形激光切割工藝帶來限制。隱形激光切割技術(shù)的激光束聚焦位置在襯底的內(nèi)部，工藝簡單成熟，對發(fā)光二極管性能的影響小，且管芯側(cè)壁的出光效率高，是普通Ns切割技術(shù)和工藝復(fù)雜的正切側(cè)腐所不能替代的；通常工藝是采用先進行切割，再制作背面金屬薄膜，在制作背面薄膜的過程中，發(fā)光二極管晶元容易破碎，造成破片率高，管芯損失嚴(yán)重，并且背面薄膜可能通過管芯之間的間隙溢鍍到管芯正面給發(fā)光二極管的性能帶來極大的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提出一種針對背鍍金屬發(fā)光二極管芯片的隱形切割方法，以解決背鍍金屬發(fā)光二極管晶元無法采用隱形切割技術(shù)的問題。
[0004]本發(fā)明在透明基板上外延形成基片，于基片同側(cè)制出各發(fā)光單元的P焊線電極和N焊線電極，在與P焊線電極和N焊線電極同側(cè)的相鄰的發(fā)光單元之間制作出正面切割道，經(jīng)減薄處理后，在與P焊線電極和N焊線電極背對的一側(cè)相鄰的發(fā)光單元之間制作出反面切割道，所述反面切割道與正面切割道的位置完全對應(yīng)，與P焊線電極和N焊線電極背對的一側(cè)面中，激光光束僅能在背面切割道區(qū)域透過，激光光束透過背面切割道聚焦至透明基板進行隱形切割，然后對晶元進行裂片擴張，取得獨立的發(fā)光二極管。
[0005]本發(fā)明是在襯底同一側(cè)盡可能多地制作獨立發(fā)光單元，每個發(fā)光單元均包括N型半導(dǎo)體層、有源層、P型半導(dǎo)體層、電流阻擋層和透明導(dǎo)電層以及焊線電極，每個相鄰發(fā)光單元之間有正面切割道；對襯底進行減薄并在背面制作金屬薄膜或金屬和介質(zhì)薄膜，采用光刻等方式或其他可能的方式在發(fā)光二極管背面制作背面切割道，背面切割道的位置與正面切割道相對應(yīng)，并去除背面切割道中的金屬薄膜；超短Ps激光束可以從背面切割道的位置聚焦到襯底內(nèi)部對整個襯底進行切割，從而實現(xiàn)獨立發(fā)光單元的分離。
[0006]本發(fā)明中獨立發(fā)光單元之間共有兩個切割道，一個是正面切割道，一個是背面切害J，兩個切割道的位置完全對應(yīng)。背面切割道的作用是便于超短Ps激光聚焦到襯底內(nèi)部從而實現(xiàn)發(fā)光單元的分離，主要優(yōu)勢有:(1)工藝精度高，簡單易操作。背面切割道的制作方法主要是采用工藝成熟的紫外光光刻的方式，工藝精度高，所制作的背面切割道的位置與正面切割道的位置誤差小，便于后續(xù)獨立發(fā)光單元的分離。(2)工藝穩(wěn)定性好。該工藝在蒸鍍金屬和介質(zhì)薄膜時，發(fā)光二極管晶元無裂縫，薄膜不會溢鍍到發(fā)光二極管正面，工藝穩(wěn)定。(3)破片率低，成品率高，管芯損失少。該切割方法采用先制作背面金屬和介質(zhì)薄膜形成高反射薄膜，然后進行隱形切割，不易破片，大大減少了先切割再制作薄膜帶來的管芯損失，提尚成品率。
[0007]綜上所述，本發(fā)明解決了隱形切割激光器激光束無法透過金屬薄膜聚焦到襯底內(nèi)部的問題，且不存在溢鍍風(fēng)險，工藝更加穩(wěn)定，破片率低，方法簡單易操作，大幅提高大規(guī)模量產(chǎn)的良品率。
[0008]進一步地，本發(fā)明在與P焊線電極和N焊線電極背對的一側(cè)旋涂光敏劑，采用光刻的方式定義背面切割道區(qū)域，然后沉積金屬薄膜，再采用Lift-off的方式去除定義背面切割道區(qū)域的金屬薄膜及光敏劑，即形成背面切割道。采用該工藝使與P焊線電極和N焊線電極背對的一側(cè)僅有背面切割道區(qū)域可透光，更優(yōu)的是可透激光光束。隱形切割機的激光光束從背面切割道區(qū)域聚焦至透明基板內(nèi)部實現(xiàn)隱形切割；另背面切割道的位置與正面切割道的位置對應(yīng)，防止切割過程對正面發(fā)光區(qū)造成損傷或者對背面的金屬薄膜造成損傷。
[0009]另外，本發(fā)明激光光束波長可以采用355nm、532nm或1064nm中的一種。
【附圖說明】
[0010]圖1為外延基片的側(cè)視圖。
[0011]圖2為發(fā)光二極管晶元的側(cè)視圖。
[0012]圖3為發(fā)光二極管晶元的俯視圖。
[0013]圖4為發(fā)光二極管晶元的仰視圖。
【具體實施方式】
[0014]以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。另外，本發(fā)明利用示意圖進行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。
[0015]—種有背鍍金屬層發(fā)光二極管的切割方法，主要包括以下步驟:
1、如圖1所示，在透明基板000的同一側(cè)采用常規(guī)技術(shù)依次生長N型半導(dǎo)體層002、有源層003和P型半導(dǎo)體層004，制成外延基片。所述透明基板000其上具有一定圖形001，可以增大發(fā)光二極管陣列的正面出光。
[0016]2、采用光刻的方式在P型半導(dǎo)體層004上制作掩膜，并進行刻蝕工藝，去除外延片基片上部分區(qū)域的P型半導(dǎo)體層004和有源層003，以及一定厚度的N型半導(dǎo)體層002，裸露無掩膜區(qū)域的N型半導(dǎo)體層002，裸露的N型半導(dǎo)體區(qū)域用于制作N焊線電極和正面切割道?？涛g方法可以是感應(yīng)耦合等離子體刻蝕方法，或電子回旋共振刻蝕方法，或反應(yīng)離子刻蝕方法，或高溫強酸腐蝕?？涛g深度和工藝條件與常規(guī)LED制作工藝相同。
[0017]3、在步驟2所得到的基板上制作Si02薄膜，也可以是氮化硅或者氮氧化硅，厚度為1500 A?4000A，制作方式為等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)。然后，再采用光刻的方式在薄膜表面制作掩膜，利用化學(xué)腐蝕或者感應(yīng)耦合等離子體刻蝕方法保留P焊線電極(或者包括擴展電極)區(qū)域的Si02薄膜，作為電流阻擋層101，如圖2所示。
[0018]4、在步驟3所得的基片表面沉積透明導(dǎo)電薄膜，沉積方式可以為電子束蒸鍍，或者磁控濺射的方式。透明導(dǎo)電材料可以為銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅(ZnO)、石墨烯中、納米銀的一種或幾種任意組合。然后，再采用光刻的方式在表面制作掩膜，使用腐蝕的方式，僅僅保留P型半導(dǎo)體材料表面的透明導(dǎo)電薄膜，形成透明導(dǎo)電層。如圖2所示，102為透明導(dǎo)電層。
[0019]5、采用光刻的方式在步驟4所得基板表面制作掩膜，然后用電子束蒸鍍的方式在表面沉積金屬層，厚度為1.5μηι?3μηι。然后，再使用剝離的方式去掉部分區(qū)域的金屬，形成Ρ型焊線電極、Ν型焊線電極。如圖2所示，103為Ρ焊線電極；104為Ν焊線電極；105為正面切割道。
[0020]6、將步驟5制備好的發(fā)光二極管晶元減薄至150?200 μ m，利用離子輔助的方式在晶元背面蒸鍍介質(zhì)薄膜。
[0021]7、在晶元背面涂覆光刻膠掩膜，采用紫外光光刻的方式定義出背面切割道區(qū)域后，采用電子束蒸鍍的方式在介質(zhì)薄膜區(qū)域和定義的背面切割道區(qū)域的光刻膠掩膜表面沉積金屬薄膜107，然后再使用Lift-off的方式去除定義的背面切割道區(qū)域的金屬薄膜及光刻膠掩膜，就實現(xiàn)了在發(fā)光二極管晶元的背面形成背面切割道的目的。如圖2所示106為背面切割道，與正面切割道105的位置相對應(yīng)，根據(jù)發(fā)光二極管晶元的俯視圖圖3和仰視圖圖4可以更加清楚的看到正面切割道105和背面切割道106。
[0022]8、設(shè)定隱形激光切割機的超短Ps波長為1064nm，激光束透過背面切割道106聚焦至透明基板000的內(nèi)部進行隱形切割，然后對晶元進行裂片擴張實現(xiàn)發(fā)光二極管的分離。
[0023]上述實施例僅為說明本發(fā)明的一種實施方法，目的為說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。
【主權(quán)項】
1.一種有背鍍金屬層發(fā)光二極管晶元的切割方法，在透明基板上外延形成基片，于基片同側(cè)制出各發(fā)光單元的P焊線電極和N焊線電極，其特征在于:在與P焊線電極和N焊線電極同側(cè)的相鄰的發(fā)光單元之間制作出正面切割道，經(jīng)減薄處理后，在與P焊線電極和N焊線電極背對的一側(cè)相鄰的發(fā)光單元之間制作出背面切割道，所述背面切割道與正面切割道的位置完全對應(yīng)；與P焊線電極和N焊線電極背對的一側(cè)面中，激光光束僅能在背面切割道區(qū)域透過，激光光束透過背面切割道聚焦至透明基板進行隱形切割，然后對晶元進行裂片擴張，取得獨立的發(fā)光二極管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述切割方法，其特征在于:在與P焊線電極和N焊線電極背對的一側(cè)旋涂光敏劑，采用光刻的方式定義背面切割道區(qū)域，然后沉積金屬薄膜，再采用Lift-off的方式去除定義背面切割道區(qū)域的金屬薄膜及光敏劑，即形成背面切割道。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述切割方法，其特征在于:所述激光光束波長為355nm、532nm或 1064nm。
【專利摘要】一種有背鍍金屬層發(fā)光二極管晶元的切割方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明于基片同側(cè)制出各發(fā)光單元的P焊線電極和N焊線電極，在與P焊線電極和N焊線電極同側(cè)的相鄰的發(fā)光單元之間制作出正面切割道，經(jīng)減薄處理后，在與P焊線電極和N焊線電極背對的一側(cè)相鄰的發(fā)光單元之間制作出反面切割道，所述反面切割道與正面切割道的位置完全對應(yīng)，激光光束僅能在背面切割道區(qū)域透過，激光光束透過背面切割道聚焦至透明基板進行隱形切割，經(jīng)對晶元進行裂片擴張，取得獨立的發(fā)光二極管。超短Ps激光束可以從背面切割道的位置聚焦到襯底內(nèi)部對整個襯底進行切割，不易破片，大大減少了先切割再制作薄膜帶來的管芯損失，提高成品率。
【IPC分類】B23K26/38, H01L21/78
【公開號】CN105405807
【申請?zhí)枴緾N201510912694
【發(fā)明人】馮亞萍, 李志聰, 張應(yīng) , 金豫浙, 薛生杰, 孫一軍, 王國宏
【申請人】揚州中科半導(dǎo)體照明有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月11日