CN102233479A - 激光处理方法和激光处理设备 - Google Patents

Abstract

提供一种蓝宝石基底的激光处理方法，该方法包括：制备上面形成有彼此隔开的多个叠层部的蓝宝石基底；从激光光源辐射短脉冲激光束；使所述激光光源所辐射的所述激光束穿过光束整形组件；调节聚光单元或所述蓝宝石基底的位置，使得所述激光束通过所述聚光单元会聚到所述蓝宝石基底的内部；以及通过使所述激光束照射到所述蓝宝石基底内在所述蓝宝石基底内形成相变区。所述激光束被引入所述蓝宝石基底内，同时避开所述蓝宝石基底上形成有所述叠层部的区域，使得所述相变区被形成在所述蓝宝石基底内。

Description

激光处理方法和激光处理设备

技术领域

本发明涉及一种激光处理方法和激光处理设备，具体说，涉及一种通过对目标物照射脉冲激光来对该目标物进行处理的激光处理方法和激光处理设备。

背景技术

LED划线方法是使用脉冲激光的激光处理方法的例子之一。LED(光发射二极管)是使用接收电流而发光的半导体的发光元件之一。近来，随着半导体技术的进步，已经可以生产高质量的LED元件。举例来说，通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石基底上形成III-IV族氮化物层以生产出高亮度蓝光二极管已经很普遍了。

然而，在用常规激光处理设备处理蓝宝石基底的情形中，会有下述问题。

在用常规激光处理设备对蓝宝石基底进行划线或切割的情形中，蓝宝石基底的切割面会很差，并且亮度会下降，这是近年来在获得高亮度LED元件时的主要问题。还未确切地知道切割过程导致亮度降低的机制，但认为是，切割区周围所形成的非晶区吸收光，从而导致亮度下降。

此外，在用常规激光处理设备处理蓝宝石基底的情形中，当切割蓝宝石基底时，会产生细尘，这对元件特性会有坏的影响。在使用常规激光处理设备的所述过程中，会形成具有较大面积的切割区，因此，在单个晶片上高密度地集成多个功能器件就受到限制。

此外，举例来说，在蓝宝石基底上形成由氮化物层构成的叠层部，如果照射的激光束穿过该氮化物层，那么，在基底和该氮化物层之间会产生热，或者在它们之间会产生诸如裂缝或剥离等缺陷。

发明内容

考虑到上述情形，本发明提供一种适合于对形成有叠层部的目标物进行划线或切割的激光处理方法和激光处理设备。

根据本发明的第一实施例，提供一种蓝宝石基底的激光处理方法，该方法包括：制备上面形成有彼此隔开的多个叠层部的蓝宝石基底；从激光光源辐射短脉冲激光束；使所述激光光源所辐射的所述激光束穿过光束整形组件；调节聚光单元或所述蓝宝石基底的位置，使得所述激光束通过所述聚光单元会聚到所述蓝宝石基底的内部；以及通过使所述激光束照射到所述蓝宝石基底内在所述蓝宝石基底内形成相变区。所述激光束被引入所述蓝宝石基底内，同时避开所述蓝宝石基底上形成有所述叠层部的区域，使得所述相变区被形成在所述蓝宝石基底内。

根据本发明的第二实施例，提供一种能够对上面形成有彼此隔开的多个叠层部的蓝宝石基底进行处理的激光处理设备。所述激光处理设备包括：激光光源，能够辐射短脉冲激光束；聚光单元，能够使所述激光光源所发射的激光束会聚在所述蓝宝石基底的内部；光束整形组件，被置于所述激光光源和所述聚光单元之间；驱动单元，能够驱动所述聚光单元或所述蓝宝石基底，以便调节所述激光束在所述蓝宝石基底内所会聚的聚光点的位置；以及控制器，能够控制所述驱动单元，使得所述激光束被引入所述蓝宝石基底内同时避开形成所述叠层部的区域，以便在所述蓝宝石基底内形成相变区。

本发明提供一种适合于对上面形成有叠层部的目标物进行划线或切割的激光处理方法和激光处理设备。具体说，本发明提供一种能够抑制亮度下降、能够产生较少细尘、能够高密度集成功能器件、以及能够抑制基底和氮化物层之间产生热或裂缝/剥离的激光处理方法和激光处理设备。此外，根据本发明的实施例的激光处理方法和激光处理设备可以运用于激光直接聚合物图案化(laser direct polymer patterning，LDPP)。

附图说明

参考下面的结合下述附图进行的描述可以最佳地理解本发明：

图1是配置图，示意地示出了根据本发明的一个实施例的激光处理设备；

图2和图3是配置图，用来说明图1所示的激光处理设备的激光处理操作；

图4是配置图，示意地示出了根据本发明的另一个实施例的激光处理设备；

图5是过程剖视图，示出了使用根据本发明的一个实施例的激光处理设备处理目标物的一个例子；

图6是过程剖视图，示出了使用根据本发明的一个实施例的激光处理设备处理目标物的另一个例子；

图7是平面图，示意地示出了蓝宝石基底；

图8是透视图，示意地示出了LED芯片；

图9到图12是纵向剖视图，每个图都示出了形成有相变区的蓝宝石基底；

图13是平面剖视图，示出了形成有两个交叉相变区的蓝宝石基底。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的实施例，使得本领域中的技术人员可以容易地实现本发明。然而，应该注意，本发明不限于这些实施例，而是能够以各种其它方式来实现。在附图中，为了说明简单起见，与描述无关的部件就省略了，并且在整个文档中，相同的附图标记表示相同的部件。

在整个文档中，用来表示一个元件与另一个元件的连接或联结的术语“连接到”或“联结到”既包括一个元件“直接连接到或联结到”另一个元件的情形，也包括一个元件通过又一个元件“间接连接到或联结到”另一个元件的情形。此外，文档中所使用的术语“包括或包含”是指除了所描述的部件、步骤、操作和/或元件之外，并不排除一个或多个其它的部件、步骤、操作和/或元件的存在或添加。

在本发明中，术语“晶片”是指尚未被切割的基底，术语“LED芯片”是指晶片被切割之后以及封装过程进行之前所能获得的LED芯片，而术语“LED封装”是指经过了封装过程后的器件。此外，在本发明中，术语晶片或基底的“前表面”是指基底的上表面，在该表面上形成有叠层部，而术语晶片或基底的“后表面”是指该基底的下表面，是所述前表面的反面。

下面将结合附图详细描述本发明的实施例。

图1是配置图，示意地示出了根据本发明的一个实施例的激光处理设备，而图2和图3是配置图，用来说明图1所示的激光处理设备的激光处理操作。

如图1所示，激光处理设备1包括安装在基架100上的驱动单元101、安装在驱动单元101上从而可以水平和垂直移动的安装台102、被设置在安装台102上方的激光光源103、被设置在激光光源103的下方的光束整形组件104、被设置在光束整形组件104下方的聚光单元105、以及与驱动单元101、激光光源103、光束整形组件104和聚光单元105相连并对其进行控制的控制器106。

在图1中，激光光源103、光束整形组件104和聚光单元105沿直线布置在安装台102的上方，但它们可以利用诸如反射镜等光学***沿水平方向或沿任何其它方向布置。

基架100在其上安置有驱动单元101和安装台102，并且可以是包含由金属等制成的线性架或平板的三维结构。举例来说，可以将诸如液压减振器或空气减振器等减振器或将主动减振设备附在所述基架上，以防止振动从地面或其它设备传送到激光处理设备1上。

驱动单元101被固定在基架100上，并且在驱动单元101上安置有安装台102，以便使安装台102可移动。驱动单元101可以在水平方向上移动安装台102，因此，在激光束会聚在目标物内的同时，可以在平面方向上连续地或间歇地对所述目标物进行处理。此外，驱动单元101可以在垂直方向上移动安装台102，因此，为了使激光束会聚在目标物内，或者在激光束会聚在目标物内的同时，可以在垂直方向上连续地或间歇地对所述目标物进行处理。

作为对目标物进行处理的过程的一个例子，包括划线过程，在划线过程中，激光束照射在LED晶片W中，以便形成相变区。然而，所述目标物不限于所述LED晶片W，它可以包括任何其它材料，诸如半导体或含硅的玻璃。本发明的实施例所述的激光处理设备在处理高硬度或高脆度材料时很有用。

所述LED晶片W，即尚未被切割的基底10，包括蓝宝石基底11和形成在蓝宝石基底11的上表面上的叠层部20(参见图2)。叠层部20可以包括n-GaN层、p-GaN层、InGaN层、Ga(N，P)层、p电极层和n电极层中的任何一层或多层，其细节将在后面进行描述。

安装台102上安装有目标物，诸如上面形成有叠层部20的蓝宝石基底11。安装台102的整体或部分可以由能透过激光束的材料制成，以防止安装台102被照向安装台102的激光束损坏。

激光光源103可以是CO₂激光器、准分子激光器、Nd-YAG激光器、和DPSS激光器中的任何一种激光器。从激光光源103射出的激光束可以是短脉冲激光束，具有例如约20mm或更短的波长以及例如约100msec或更短的脉冲宽度。所述短脉冲激光束具有短的照射时间和高的功率密度。在使用所述短脉冲激光束的烧蚀过程(ablation process)中，材料不经熔化过程就直接蒸发了，因此，在激光束照射区域周围几乎不形成受热影响的区域，而且可以进行高质量的精细过程。即使在使用短脉冲激光束的烧蚀过程中，单个光子的能量也小于材料(目标物)的离解能，当多个光子的能量之和大于所述材料的离解能时，能够进行烧蚀过程。

激光光源103可以射出能透入蓝宝石基底11或形成在蓝宝石基底11上的叠层部20的激光束，从而只在聚光点P附近形成相变区T，而对蓝宝石基底11或叠层部20不产生热效应(参见图9)。

光束整形组件104将激光光源103所射出的激光束的直径扩大，以便调节所述光学***的数值孔径。此外，光束整形组件104使激光束的均匀性(smoothness)增大。

聚光单元105由例如会聚透镜形成，并对从激光光源103到蓝宝石基底11的激光束进行会聚。

控制器106与驱动单元101、激光光源103、光束整形组件104和聚光单元105相连接，并对其操作进行控制。举例来说，控制器106控制驱动单元101以在垂直方向或水平方向上移动安装台102，使得可以将激光束引入蓝宝石基底11中。在这种情形中，激光束被会聚在蓝宝石基底的内部，同时避开蓝宝石基底11的上表面上形成有叠层部20的区域，使得相变区T不会延伸到蓝宝石基底11的形成有叠层部20的表面。因此，可以抑制LED元件的亮度的下降。后面将描述这方面的细节。

如图2(a)所示，在叠层部20面朝上时，如果聚光点P形成在蓝宝石基底11的内部，那么就能够形成激光束的光路B，同时使激光束的光路B避开形成叠层部20的区域。与此情形不同，如果叠层部20形成在激光束的光路B上(参见图3(a))，那么处于激光束光路B上的叠层部20的区域I就会吸收激光束的能量。因此，叠层部20会发射出它的本征光致发光所产生的光。光致发光是这样一个过程，其中，物质吸收能量并被激发，然后通过以光的形式发射出所吸收的能量而返回低能态。此外，在激光束光路B上的叠层部20的区域I中，由于热效应之故，在叠层部20和蓝宝石基底11之间会出现剥离或裂缝。为了防止这一点，如图2(a)所示，控制器106可以控制驱动单元101，从而将激光引入表面上有多个彼此隔开的叠层部20的蓝宝石基底11内，同时避开形成有叠层部20的区域，并且相变区T形成在蓝宝石基底11内。

如图2(b)所示，在叠层部20面朝下时，可以照射激光束使得聚光点P形成在蓝宝石基底11内。在这种情形中，如图3(b)所示，如果叠层部20位于激光束光路B上聚光点P之后的位置上(参见图3(b))，那么，光路B上的叠层部20的区域I由于激光束的过冲会发射光致发光所产生的光，并且由于热效应之故，在叠层部20和蓝宝石基底11之间会出现剥离或裂缝。

所以，希望是，在图2(a)和图2(b)中所示的任一情形中，控制器106控制驱动单元101、激光光源103、光束整形组件104或聚光单元105，使得激光束被引入蓝宝石基底11内，同时避开形成有叠层部20的区域，并且相变区只在蓝宝石基底11内形成。此外，希望是，控制器106控制驱动单元101、激光光源103、光束整形组件104或聚光单元105，使得叠层部20不发射光致发光所产生的光。

前面已经说明了驱动单元101驱动安装台102的情形，但可以安装另一个用于移动聚光单元105的驱动单元，以取代用于驱动安装台102的驱动单元101或与用于驱动安装台102的驱动单元101一起工作。在这种情形中，通过驱动聚光单元105来调节安装台102和聚光单元105之间的距离，使得蓝宝石基底11内的激光束聚光点P能够在蓝宝石基底11的厚度方向上移动。此外，聚光点P可以在平面方向上移动。

图4是配置图，示意地示出了根据本发明的另一个实施例的激光处理设备。相同的附图标记表示上述实施例中参考图1所说明的激光处理设备的相同的部件，其说明省略。

在根据本实施例的激光处理设备1中，在激光光源103和聚光单元105之间安装有二向色镜(dichroic mirror)107。二向色镜107反射具有特定波长范围的光而透过其它的光。二向色镜107制造为只选择性地反射从叠层部20发射的光。就是说，二向色镜107制造为透过激光束以及从蓝宝石基底11所发出的光，而反射从叠层部20所发出的光。

因此，从激光光源103向蓝宝石基底11照射的用于处理的激光束穿过二向色镜107并朝着蓝宝石基底11入射。此时，如果叠层部20形成在蓝宝石基底11上，那么，叠层部20就会发射由激光束引起的光致发光所产生的光。叠层部20所发射的光致发光所产生的光被二向色镜107反射，并朝着探测单元108入射。

探测单元108探测叠层部20所发射的光致发光所产生光，由此可以判断叠层部20是否处于激光束的光路B上。因此，不用安装另一个用于观察的光源或用于探测的光源，就可以判断激光束是否照射到叠层部20上。

根据本发明的上述实施例(参见图1到图3)，对表面有多个彼此隔开的叠层部20的蓝宝石基底11进行处理的激光处理设备1可以包括发射激光束的激光光源103、将激光光源103所发出的激光束会聚到蓝宝石基底11中的聚光单元105、移动聚光单元105或蓝宝石基底11从而在蓝宝石基底11内调节激光束所会聚到的聚光点P的驱动单元101、以及控制驱动单元101使得激光束被引入蓝宝石基底11中同时避开形成有叠层部的区域并且相变区形成在蓝宝石基底11内的控制器106。这里，激光光源103可以发射短脉冲激光束。

此外，控制器106可以控制驱动单元101，使得所述相变区不会延伸到蓝宝石基底11的前表面或后表面。还可以在激光光源103和聚光单元105之间包括光束整形组件104。还可以包括在上面安装有蓝宝石基底11的安装台102。

根据本发明的实施例(参见图4)，还可以包括探测单元108，探测由所述激光束引起的从叠层部20发射出的光致发光所产生的光。在激光光源103和聚光单元105之间还可以包括二向色镜107。

激光光源103可以包括CO₂激光器、准分子激光器、Nd-YAG激光器、或DPSS激光器。激光光源103可以是可透入蓝宝石基底11或叠层部20的激光的光源。叠层部20可以包括n-GaN层12、p-GaN层14、InGaN层13、p电极层16或n电极层17(参见图5和图6)。

根据本发明的实施例(参见图1到图3)，对形成有叠层部20的目标物进行处理的激光处理设备1可以包括发射激光束的激光光源103、将激光光源103所发出的激光束会聚到所述目标物中的聚光单元105、移动聚光单元105或所述目标物从而在所述目标物内调节激光束所会聚到的聚光点P的驱动单元101、以及控制驱动单元101使得激光束被引入所述目标物中同时避开形成有所述叠层部的区域并且相变区形成在所述目标物内的控制器106。这里，激光光源103可以发射短脉冲激光束。

根据本发明的实施例(参见图1到图3)，对形成有叠层部的目标物进行处理的激光处理设备1可以包括发射激光束的激光光源103、将激光光源103所发出的激光束会聚到所述目标物中的聚光单元105、移动聚光单元105或所述目标物从而在所述目标物内调节激光束所会聚到的聚光点P的驱动单元101、以及控制激光光源103、聚光单元105或驱动单元101使得光致发光不会发生在所述叠层部和所述目标物之间的控制器106。这里，激光光源103可以发射短脉冲激光束。

根据本发明的实施例(参见图1到图3)，对形成有叠层部的目标物进行处理的激光处理设备1可以包括发射激光束的激光光源103、将激光光源103所发出的激光束会聚到所述目标物中的聚光单元105、移动聚光单元105或所述目标物从而在所述目标物内调节激光束所会聚到的聚光点P的驱动单元101、以及控制激光光源103、聚光单元105或驱动单元101的控制器106。控制器106可以控制激光光源103、聚光单元105或驱动单元101，使得激光束被引入所述目标物中并且相变区形成在所述目标物内，以及使得光致发光不会发生在所述叠层部和所述目标物之间。

下面将说明使用激光处理设备1处理目标物的方法。尽管将说明一种情况，在该情况中，通过对LED晶片进行划线或切割来制造LED芯片，但本发明不限于这个实施例。

图5是过程剖视图，示出了使用根据本发明的一个实施例的激光处理设备处理目标物的一个例子，而图6是过程剖视图，示出了使用根据本发明的一个实施例的激光处理设备处理目标物的另一个例子。图7是平面图，示意地示出了蓝宝石基底，而图8是透视图，示意地示出了LED芯片。

参看图5，为了制造LED芯片10，准备蓝宝石基底11并在蓝宝石基底11上层叠多个氮化物层12到14，以形成叠层部(参见图5(a))。氮化物层12到14可以通过利用例如MOCVD方法的外延生长来形成。具体说，在蓝宝石基底11上形成n-GaN层12，在n-GaN层12上形成InGaN层13，然后，在InGaN层13上形成p-GaN层14。通过形成作为发光材料的InGaN层13，可以获得高亮度蓝光或者绿光。

在下文中，为了形成电极并分隔元件，通过刻蚀部分的p-GaN层14、InGaN层13和n-GaN层12形成凹槽15(参见图5(b))。凹槽15可以通过例如RIE(reactive ion etching，反应离子刻蚀)方法来形成。因此，n-GaN层12的上表面的局部区域变为暴露于凹槽15的底面。

然后，在p-GaN层14上形成p电极层16以及在n-GaN层12上形成n电极层17(参见图5(c))。这些电极层16和17可以由例如Au、Ni、Ti、Cr等金属来形成。这些金属电极层16和17通过引线与外部电源相连，使得LED元件发光。

沿着图5(c)中所示的预设切割线L切割基底11，从而可以获得图5(d)所示的LED芯片10。图5示出了制造两个LED芯片的情形，但实际上，用单个晶片W能够制造数百到数千个LED芯片C(参见图7和图8)。

由于上述MOCVD方法和RIE方法是公知的，因此就省略了其详细说明。在上述实施例中，描述了MOCVD方法和RIE方法，分别作为氮化物层形成方法和刻蚀方法，但本发明不限于此。可以使用任何其它的公知方法作为氮化物层形成方法和刻蚀方法。

在上述实施例中，所述叠层部由氮化物层和金属层形成，所述氮化物层和金属层由n-GaN层12、InGaN层13、p-GaN层14、p电极层16和n电极层17构成，但本发明不限于此。举例来说，可以在基底11和n-GaN层12之间形成不掺杂的GaN层以改善它们之间的晶格匹配，可以在p-GaN层14和p电极层16之间形成欧姆接触金属层，以便所述欧姆接触金属层被电连接在它们之间。

后面将详细说明基底11的切割过程。

图6示出了处理目标物的另一个实施例。除了在形成凹槽15时基底11的上表面的局部区域被露出之外，本实施例与前述的实施例相同。所以，在下文中将使用图5中所指出的相同的附图标记。

首先，在蓝宝石基底11上顺序地层叠n-GaN层12、InGaN层13和p-GaN层14(参见图6(a))。

然后，通过刻蚀n-GaN层12、InGaN层13和p-GaN层14形成凹槽15(参见图6(b))。n-GaN层12的上表面的局部区域和基底11的上表面的局部区域暴露于凹槽15的底面。所以，凹槽15形成台阶形状，其中p-GaN层14、n-GaN层12和基底11依次露出。基底11的上表面的被露出的局部区域在后面的过程中用来被切割。就是说，在与图5相关的上述实施例中，基底11和n-GaN层12被切割并被分隔，以便形成LED芯片，而在本实施例中，只需要切割基底11，并且能更有效地进行切割过程。当切割基底11和n-GaN层12时，在其上施加外力。如果基底11的上表面的局部区域露出并且与n-GaN层12相隔，那么，所述外力所导致的基底11和n-GaN层12之间的剥离和裂缝的发生就会大大降低。

接着，在p-GaN层14上形成p电极层16以及在n-GaN层12上形成n电极层17(参见图6(c))。

然后，沿着图6(c)中所示的预设切割线L切割基底11，从而可以获得图6(d)所示的LED芯片10。

下面将参考图9到图13说明基底11的切割方法。

图9到图12是纵向剖视图，每个图都示出了形成有相变区的蓝宝石基底，而图13是平面剖视图，示出了形成有两个交叉相变区的蓝宝石基底。为了方便起见，图9、图10和图12没有示出形成在蓝宝石基底上的叠层部。

根据使用本发明所述的激光处理设备的LED芯片形成方法，如上面的实施例所述，制备在上面形成有多个彼此隔开的叠层部(例如，氮化物层和金属电极层)20的蓝宝石基底11。然后，将激光束照射在蓝宝石基底11上，同时使其避开形成有叠层部20的区域，从而通过激光束的照射，在蓝宝石基底11内形成相变区T。这里，控制相变区T，使其不会伸到蓝宝石基底11的形成有叠层部20的表面以及蓝宝石基底11的后表面。之后，利用相变区T来切割蓝宝石基底11从而可以获得LED芯片。

下面将详细说明在蓝宝石基底11上形成相变区T的过程。

利用图1到图4所示的激光处理设备1，将激光束照射到聚光点P，该点可以为蓝宝石基底11内的任何一点。这个聚光点P被设置为处于预设的切割线L上(参见图9)。

照射到蓝宝石基底11上的激光束可以是固态激光，诸如Nd-YAG激光。该激光束从一个或多个激光光源射出，并穿过光束整形组件和会聚透镜会聚在聚光点P上。

在蓝宝石基底11内形成聚光点P和围绕着聚光点P的相变区T，但相变区T不形成在其它区域中，即，不形成在蓝宝石基底11的表面或叠层部20。为了做到这一点，所述激光束可以透入蓝宝石基底11或位于所述激光束光路上的叠层部。可以使用任何激光光源，只要其满足这个条件即可。举例来说，除了Nd-YAG激光器外，可以使用CO₂激光器、准分子激光器和DPSS激光器。

在本发明的实施例中，可以使用波长约为20mm或更短以及脉冲宽度约为100msec或更窄的脉冲激光束，作为所述激光束。通过将能量局域地引入蓝宝石基底11内的小区域中，可以只在基底11中形成相变区T，从而使其不会与蓝宝石基底11的前表面或后表面接触，如图9所示。

因此，在完成了的LED封装中，相变区T(诸如非晶区)没有形成，或者形成在基底11的前表面或后表面附近、处于发光层所产生的光发射到外部所经过的路径上的较小区域内。所以，可以抑制亮度的降低。

图10示出了根据本发明的另一个实施例的相变区T的形成。

根据本实施例，激光束在蓝宝石基底11内的位于预设切割线L上的两个点之间连续地移动，使得相变区T形成为沿着基底11的厚度方向(z轴)延伸。这两个点中在蓝宝石基底11的表面附近的一个点被称作第一聚光点或第一区域P1，而在蓝宝石基底11的后表面附近的另一个点则被称作第二聚光点或第二区域P2。在本实施例中，通过从第一区域P1到第二区域P2移动激光束的聚光点(聚光区)形成相变区T。除此之外，可以通过从第二区域P2到第一区域P1移动激光束的聚光点(聚光区)形成相变区T。除了相变区T连续形成之外，本实施例与上述参照图9所说明的实施例是相同的。

在本实施例中，与参考图9所说明的实施例一样，相变区T与蓝宝石基底11的前表面或后表面不接触。

然而，如上面参考图6所说明的，如果蓝宝石基底11的上表面的局部区域露出，并且任何一个叠层部12到14与其相邻的叠层部12到14完全隔开，那么，形成在基底11内的相变区T可以与基底11的表面或后表面的一部分接触。就是说，如图11所示，如果由多个氮化物层12到14形成的一个叠层部与其相邻的叠层部完全隔开，那么，当相变区T通过从第一区P1到第二区P2或者从第二区P2到第一区P1连续地移动激光束的聚光区而形成时，相变区T可以形成为与基底11的前表面或后表面接触。即使在这种情形中，相变区T也不与所述叠层部接触。

图12示出了根据本发明的再一个实施例的相变区T的形成。与上述实施例不同，在本实施例中，激光束被会聚在蓝宝石基底11内的多个，例如，三个聚光区P1、P2和P3上，并形成相变区T。就是说，通过将激光束会聚在聚光点P1上形成相变区，并且在所述聚光区依次移动到点P2和点P3时激光束会聚在所述聚光区上。于是，就形成如图12所示的相变区T。

图13示出了从蓝宝石基底11的平面(x-y平面)看时的两个交叉的相变区。为了通过切割蓝宝石基底11来形成LED芯片，需要沿从所述平面看时的正交方向切割蓝宝石基底11。为了做到这一点，举例来说，沿着在蓝宝石基底11的y轴方向布置的多个预设切割线L11、L12等以及沿着在蓝宝石基底11的x轴方向布置以便与预设切割线L11、L12等正交的多个预设切割线L21、L22等形成相变区，然后从所述相变区沿着所述预设切割线切割基底11，从而可以获得LED芯片(参见图7和图8)。

为了做到这一点，如图13所示，沿着位于蓝宝石基底11内的y轴方向上的预设切割线L1将激光束照射到多个聚光点P11和P12上，使得第一相变区T1形成为沿着y轴方向延伸，然后，沿着位于蓝宝石基底11内的x轴方向上的预设切割线L2将激光照射到多个聚光点P21和P22上，使得第二相变区T2形成为沿着x轴方向延伸。

为了形成第一相变区T1，可以如上所述将激光照射到多个聚光点P11和P12中的每个聚光点上，或者，可以沿着预设切割线L1连续地照射激光束。为了形成第二相变区T2，可以如上所述将激光照射到多个聚光点P21和P22中的每个聚光点上，或者，可以沿着预设切割线L2连续地照射激光束。

如图9到图13所示，在蓝宝石基底11内形成相变区T之后，沿着预设切割线L从该相变区T切割基底11，从而可以获得LED芯片。

具体说，从外部施加到相变区T上的外力在朝着蓝宝石基底11的前表面或后表面的方向上从相变区T产生裂缝，从而可以切割蓝宝石基底11。

举例来说，用夹具之类固定以预设切割线L为中心的蓝宝石基底11的两面，并且将以预设切割线L为中心的蓝宝石基底11的两面弯成金字塔形，或者使具有尖部的压件沿着预设切割线L从蓝宝石基底11的后表面向上移动，使得能够从基底11的后表面向上施加外力。在这种情形中，在朝着由高脆度材料制成的蓝宝石基底11的表面的方向上，从相变区T出现裂缝，从而可以切割蓝宝石基底11。

或者，可以从基底11的表面向下施加外力来切割基底11。就是说，用夹具之类固定以预设切割线L为中心的蓝宝石基底11的两面，并且将以预设切割线L为中心的蓝宝石基底11的两面弯成金字塔形，或者使具有尖部的压件沿着预设切割线L从蓝宝石基底11的表面向下移动，使得能够从基底11的表面向下施加外力。在这种情形中，在朝着蓝宝石基底11的后表面的方向上，从相变区T出现裂缝，从而可以切割蓝宝石基底11。

除此之外，可以通过在平面方向上向基底11施加张力来切割蓝宝石基底11。举例来说，在蓝宝石基底11的下面附着了扩张膜(未示出)之后，该扩张膜就在平面方向扩张，从而通过在平面方向上扩张该扩张膜来分开蓝宝石基底11，因此，就能够从形成有相变区T处的预设切割线L来切割基底11。然后，从蓝宝石基底11上去除所述扩张膜。

这个方法的优点是，可以将外力作用在整个蓝宝石基底11上，并且可以在一个过程中切割基底11。已经说明了一种情形，在该情形中，将扩张膜附着到基底11的后表面以便切割基底11，然而，可以将所述扩张膜附着到基底11的表面以便切割基底11。此外，可以将所述扩张膜附着到基底11的表面和后表面上，或者，可以将保护膜附着在基底11的表面和后表面中的任何一个面上以进行切割过程。

如上所述，根据本发明的实施例(参见图1到图3以及图5到图9)，蓝宝石基底的激光处理方法可以包括制备上面形成有彼此隔开的多个叠层部的蓝宝石基底11的过程、从激光光源103照射激光的过程、调节聚光单元105或蓝宝石基底11的位置以便使激光束可以通过聚光单元105会聚到蓝宝石基底11内的过程、以及通过向蓝宝石基底11内照射激光束从而在蓝宝石基底11内形成相变区的过程。这里，激光束被引入蓝宝石基底11内，同时避开所述蓝宝石基底上形成有所述叠层部的区域，而激光光源103可以发射短脉冲激光束。

形成在所述蓝宝石基底内的相变区可以不伸到所述蓝宝石基底的前表面和后表面。

此外，从激光光源103发射的激光束可以穿过光束整形组件104。激光光源103可以包括CO₂激光器、准分子激光器、Nd-YAG激光器或DPSS激光器。激光光源103可以是能透入蓝宝石基底11或所述叠层部的激光的光源。所述叠层部可以包括n-GaN层、p-GaN层、InGaN层、p电极层或n电极层。

本发明的实施例还可以包括探测叠层部20因激光束而发射的光致发光所产生的光的过程。此外，叠层部20因激光束而发射的光致发光所产生的光可以通过设置在激光光源103和聚光单元105之间的二向色镜107入射到探测单元108上(参见图4)。

在蓝宝石基底11内形成相变区的过程中，可以通过在蓝宝石基底11内从蓝宝石基底11的表面附近的第一区域到蓝宝石基底11的后表面附近的第二区域移动激光束的聚光区来形成所述相变区。或者，在蓝宝石基底11内形成相变区的过程中，可以通过在蓝宝石基底11内从蓝宝石基底11的后表面附近的所述第二区域到蓝宝石基底11的表面附近的所述第一区域移动激光束的聚光区来形成所述相变区(参见图10)。

除此之外，在蓝宝石基底11内形成相变区的过程中，可以通过将激光束沿厚度方向会聚到蓝宝石基底11内的多个区域来形成所述相变区(参见图10到图12)。此外，在蓝宝石基底11内形成相变区的过程中，可以形成从蓝宝石基底11的平面看时相互交叉的多个第一相变区和第二相变区(参见图13)。

本发明的实施例还可以包括以所述相变区作为起始点切割蓝宝石基底的过程。在切割所述蓝宝石基底的过程中，可以通过将外力施加到所述相变区并在朝着蓝宝石基底11的前表面或后表面的方向上从所述相变区产生裂缝来切割蓝宝石基底11。或者，在切割所述蓝宝石基底的过程中，可以通过从蓝宝石基底11的后表面施加外力并在朝着蓝宝石基底11的表面的方向上从所述相变区产生裂缝来切割蓝宝石基底11。除此之外，在切割所述蓝宝石基底的过程中，可以通过从蓝宝石基底11的表面施加外力并在朝着蓝宝石基底11的后表面的方向上从所述相变区产生裂缝来切割蓝宝石基底11。此外，所述切割蓝宝石基底11的过程可以包括利用所述相变区切割蓝宝石基底11的过程和使切开的蓝宝石基底11彼此分开的过程。另外，所述切割蓝宝石基底11的过程可以包括在蓝宝石基底11的上面或下面附着扩张膜的过程和通过所述扩张膜在平面方向上的扩张来分开蓝宝石基底11的过程。

根据本发明的实施例(参见图1到图3和图5到图9)，在对上面形成有叠层部的目标物进行处理的激光处理方法中，通过将激光束会聚到所述目标物内形成相变区。这里，为了不在所述叠层部中引起光学或热学反应，可以使激光束照射在所述目标物上，同时使其避开所述叠层部，以及可以照射激光束，使得形成在所述目标物内的相变区实质上不伸到所述叠层部。

所述光学或热学反应是指所有类型的反应，诸如所述叠层部因激光束照射而产生光致发光，所述叠层部和所述目标物之间或所述叠层部内部的材料因激光束所引起的热而发生的转化或变化。

根据本发明的实施例(图1到图3以及图5到图9)，所述激光处理方法可以包括制备上面形成有彼此隔开的多个叠层部的目标物的过程、从激光光源103照射激光的过程、调节聚光单元105或蓝宝石基底11的位置以便使激光束通过聚光单元105会聚到所述目标物内部的过程、以及通过向所述目标物内照射激光束从而在所述目标物内形成相变区的过程。这里，激光束被引入所述目标物内，同时避开所述目标物上形成有所述叠层部的区域，而激光光源103可以发射短脉冲激光束。

此外，根据本发明的实施例(图1到图3以及图5到图9)，所述激光处理方法可以包括制备上面形成有彼此隔开的多个叠层部的目标物的过程、从激光光源103照射激光的过程、调节聚光单元105或蓝宝石基底11的位置以便使激光束通过聚光单元105会聚到所述目标物内部的过程、以及向所述目标物内照射激光束使得在所述叠层部和所述目标物之间不发生光致发光的过程。这里，激光光源103可以发射短脉冲激光束。

根据本发明的实施例(图1到图3以及图5到图9)，所述激光处理方法可以包括制备上面形成有彼此隔开的多个叠层部的目标物的过程、从激光光源103照射激光的过程、调节聚光单元105或蓝宝石基底11的位置使得激光束通过聚光单元105会聚到所述目标物内部的过程、以及通过向所述目标物内照射激光束从而在所述目标物内形成相变区的过程。这里，为了在所述叠层部和所述目标物之间不产生光致发光，激光束被引入所述目标物内，同时避开所述目标物上形成有所述叠层部的区域。

本发明的上述描述用来进行说明，本领域中的技术人员应该明白，在不改变本发明的技术概念和基本特征的情况下可以做出各种改变和改进。因此，很清楚，上述实施例在各个方面都是说明性的，并不限制本发明。举例来说，被描述成具有单一类型的每个部件可以以分布的方式来实现。类似地，被描述成分布型的部件可以以合成的方式来实现。

本发明的范围由下面的权利要求而不是由所述实施例的具体描述来界定。应该明白，从权利要求及其等同物的涵义和范围构思出的所有的改进和实施例都包含在本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种蓝宝石基底的激光处理方法，包括：

制备上面形成有彼此隔开的多个叠层部的蓝宝石基底；

从激光光源辐射短脉冲激光束；

使所述激光光源所辐射的所述激光束穿过光束整形组件；

调节聚光单元或所述蓝宝石基底的位置，使得所述激光束通过所述聚光单元会聚到所述蓝宝石基底的内部；以及

通过使所述激光束照射到所述蓝宝石基底内在所述蓝宝石基底内形成相变区，

其中，所述激光束被引入所述蓝宝石基底内，同时避开所述蓝宝石基底上的形成有所述叠层部的区域，使得所述相变区被形成在所述蓝宝石基底内。

2.根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，形成在所述蓝宝石基底内的所述相变区不伸到所述蓝宝石基底的前表面和后表面。

3.根据权利要求1所述的激光处理方法，还包括：

探测所述叠层部因所述激光束而发射的光致发光所产生的光。

4.根据权利要求3所述的激光处理方法，其中，所述光致发光所产生的光通过设置在所述激光光源和所述聚光单元之间的二向色镜入射到探测单元上。

5.根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，所述激光束透入所述蓝宝石基底或所述叠层部。

6.根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，所述叠层部包括n-GaN层、p-GaN层、InGaN层、p电极层和n电极层中的一层或多层。

7.根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，在所述蓝宝石基底内形成所述相变区的过程中，通过沿厚度方向将所述激光束会聚到所述蓝宝石基底内的多个区域来形成所述相变区。

8.根据权利要求1所述的激光处理方法，其中，在所述蓝宝石基底内形成所述相变区的过程中，形成从所述蓝宝石基底的平面内看时相互交叉的多个第一相变区和第二相变区。

9.根据权利要求1所述的激光处理方法，还包括：

以所述相变区作为起始点切割所述蓝宝石基底。

10.根据权利要求9所述的激光处理方法，其中，在切割所述蓝宝石基底的过程中，通过向所述相变区施加外力并在朝着所述蓝宝石基底的前表面或后表面的方向上从所述相变区产生裂缝来切割所述蓝宝石基底。

11.根据权利要求9所述的激光处理方法，其中，切割所述蓝宝石基底的过程包括在所述蓝宝石基底的上面或下面附着扩张膜，并通过使所述扩张膜在平面方向上的扩张来分开所述蓝宝石基底。

12.一种激光处理设备，能够对上面形成有彼此隔开的多个叠层部的蓝宝石基底进行处理，所述激光处理设备包括：

激光光源，能够辐射短脉冲的激光束；

聚光单元，能够使所述激光光源所发射的激光束会聚在所述蓝宝石基底的内部；

光束整形组件，被置于所述激光光源和所述聚光单元之间；

驱动单元，能够驱动所述聚光单元或所述蓝宝石基底，以便调节所述激光束在所述蓝宝石基底内所会聚的聚光点的位置；以及

控制器，能够控制所述驱动单元，使得所述激光束被引入所述蓝宝石基底内同时避开形成所述叠层部的区域，以便在所述蓝宝石基底内形成相变区。

13.根据权利要求12所述的激光处理设备，其中，所述控制器控制所述驱动单元，使得所述相变区不伸到所述蓝宝石基底的前表面和后表面。

14.根据权利要求12所述的激光处理设备，还包括：

探测单元，能够探测所述叠层部因所述激光束而发射的光致发光所产生的光。

15.根据权利要求14所述的激光处理设备，还包括：

二向色镜，被置于所述激光光源和所述聚光单元之间，并能够将所述叠层部所发射的光致发光所产生的光反射到所述探测单元中。

16.根据权利要求12所述的激光处理设备，其中，所述激光光源包括CO₂激光器、准分子激光器、Nd-YAG激光器、DPSS激光器中的任何一种激光器。

17.根据权利要求12所述的激光处理设备，其中，所述激光束透入所述蓝宝石基底或所述叠层部。

18.根据权利要求12所述的激光处理设备，其中，所述叠层部包括n-GaN层、p-GaN层、InGaN层、p电极层和n电极层中的一层或多层。

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