CN103681980A - 一种含背镀反射层的发光二极管的切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含背镀反射层的发光二极管的切割方法，属于半导体照明领域。该切割方法先在半导体衬底上制作多个发光二极管单元，然后于减薄后的所述半导体衬底背面制作背镀反射层，采用砂轮切割的方法去除与各该发光二极管单元相应的背镀反射层形成切割道，通过该切割道对半导体衬底进行激光内切形成变质层，最后进行裂片以完成切割。本发明提供了一种将激光内切技术应用于具有背镀反射层的发光二极管的切割方法，克服了传统切割工艺容易造成器件面积的损失或容易造成晶粒***的缺陷，并且提高了器件切割的良率。本发明工艺简单，适用于工业生产。
Description
技术领域
本发明属于半导体照明领域，特别是涉及一种含背镀反射层的发光二极管的切割方法。
背景技术
半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。
近年来，制造高集成、高性能的半导体产品的半导体工业相继发展半导体薄片加工技术。为了提高生产效率，各处的半导体产品使用半导体薄片加工技术把几个到几千万个半导体仪器集成到一块称为“晶片”的高纯度衬底上。一块几英寸晶片上要制造的芯片数目达几千片，在封装前要把它们分割成单个电路单元。
激光内切是将激光聚光于工件内部，在工件内部形成变质层，通过扩展胶膜等方法将工件分割成芯片的切割方法。激光内切具有很多优点：1、由于工件内部改质，因此可以抑制加工屑的产生。适用于抗污垢性能差的工件；2、适用于抗负荷能力差的工件（MEMS等），且采用干式加工工艺，无需清洗；可以减小切割道宽度，因此有助于减小芯片间隔。由于上述优点，激光内切得到了广泛的应用。
为了提高发光二极管的出光率，往往需要对衬底进行背镀反射层以增加正面出光的效率。然而，对于具有背镀反射层202的衬底201的切割，由于背镀反射层对激光光束203的阻挡作用，激光内切技术受到了很大的限制，如图1所示。以发光二极管为例，金属背镀的发光二极管的切割存在以下问题：1）如果先采用激光对晶片的正或背面切割形成表面切割道，部份或全部制程完成后，再背镀反射层，此激光切痕容易造成亮度损失；2）如果对晶片先做激光内切，而后背镀，在背镀的过程中易发生晶粒分开，造成良率降低的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含背镀反射层的发光二极管的切割方法，用于解决现有技术中发光二极管由于含背镀反射层而不能对其进行激光内切的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种含背镀反射层的发光二极管的切割方法，所述切割方法至少包括以下步骤：
1）提供一半导体衬底，于所述半导体衬底的上表面制作包括多个发光二极管单元的发光二极管原件；
2）于所述半导体衬底的背表面制作背镀反射层；
3）采用砂轮对所述背镀反射层进行切割，以在所述背镀反射层中形成与各该发光二极管单元对应的切割道；
4）通过所述切割道对所述半导体衬底进行激光内切，以在所述半导体衬底内部形成与所述切割道相对应的变质层结构；
5）依据所述变质层结构对所述发光二极管原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光二极管单元。
在本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法中，所述半导体衬底为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、Si衬底或SiC衬底。
在本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法中，所述发光二极管单元为正装结构的发光二极管单元或垂直结构的发光二极管单元。
在本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法中，所述背镀反射层为全方位反射镜ODR或布拉格反射镜DBR。
作为本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法的一个优选方案，所述切割道的宽度为4~50um。
作为本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法的一个优选方案，所述切割道贯穿所述背镀反射层。
作为本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法的一个优选方案，步骤2）中，在制作背镀反射层之前还包括对所述半导体衬底进行减薄的步骤。
在本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法步骤5）中，采用刀片劈裂方式对所述发光二极管原件进行裂片。
如上所述，本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法，具有以下有益效果：先在半导体衬底上制作多个发光二极管单元，然后于减薄后的所述半导体衬底背面制作背镀反射层，采用砂轮切割的方法去除与各该发光二极管单元相应的背镀反射层形成切割道，通过该切割道对半导体衬底进行激光内切形成变质层，最后进行裂片以完成切割。本发明提供了一种将激光内切技术应用于具有背镀反射层的发光二极管的切割方法，克服了传统切割工艺容易造成器件面积的损失或容易造成晶粒***的缺陷，并且提高了器件切割的良率。本发明工艺简单，适用于工业生产。
附图说明
图1显示为背镀反射层在进行激光内切时对激光的阻挡作用示意图。
图2~图4显示为本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法步骤1）所呈现的结构示意图。
图5显示为本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法步骤2）所呈现的结构示意图。
图6~图7b显示为本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法步骤3）所呈现的结构示意图。
图8显示为本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法步骤4）所呈现的结构示意图。
图9显示为本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法步骤5）所呈现的结构示意图。
元件标号说明
101 半导体衬底
102 N-GaN层
103 量子阱层
104 P-GaN层
105 透明导电层
106 N电极
107 P电极
108 背镀反射层
109 切割道
110 变质层
12 砂轮
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2~图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图2~图9所示，本实施例提供一种含背镀反射层108的发光二极管的切割方法，所述切割方法至少包括以下步骤：
如图2~图4所示，首先进行步骤1），提供一半导体衬底101，于所述半导体衬底101的上表面制作包括多个发光二极管单元的发光二极管原件。
所述半导体衬底101为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、Si衬底或SiC衬底，在本实施例中为蓝宝石衬底。当然，在其它的实施例中，并不限定为此处所列举的类型，也可以是其它可预期的半导体衬底101类型。
所述发光二极管单元为正装结构的发光二极管单元或垂直结构的发光二极管单元，在本实施例中，所述发光二极管单元为正装结构的发光二极管单元，其制备步骤为：
a）提供一蓝宝石衬底，于所述蓝宝石衬底表面依次形成N-GaN层102、量子阱层103、P-GaN层104及透明导电层105，如图3所示；
b）定义出多个发光外延单元，并于刻蚀各该发光外延单元至所述N-GaN层102形成N电极106制备区域；
c）于所述透明导电层105上制备P电极107，并于所述N电极106制备区域上制备N电极106，如图4所示。
如图5所示，然后进行步骤2），于所述半导体衬底101的背表面制作背镀反射层108。
所述背镀反射层108为全方位反射镜ODR或布拉格反射镜DBR，在本实施例中，所述背镀反射层108为全方位反射镜ODR，所述全方位反射镜由介质层及金属层组成，在本实施例中，所述介质层为SiO2层，金属层为Au层。当然，在其它的实施例中，所述介质层也可以为Si3N4等透明的介质层，所述金属层可以为Ti、Al、Pt、Ag、Cu或上述金属层的复合层等。
为了增加发光二极管的出光效率，在本实施例中，在制作背镀反射层108之前还包括对所述半导体衬底101进行减薄的步骤。
如图6~图7b所示，接着进行步骤3），采用砂轮12对所述背镀反射层108进行切割，以在所述背镀反射层108中形成与各该发光二极管单元对应的切割道109；
由于用于内切的激光只能从切割道109透过，故所述切割道109必须具有足够的宽度，以保证用于隐形切割的激光到达所述半导体衬底101预设位置时有足够的能量在所述半导体衬底101中形成变质层110。本发明设计的所述切割道109的宽度为4~50um，在本实施例中为20um。所述切割道109可以贯穿或基本贯穿所述背镀反射层108，在本实施例中，所述切割道109贯穿所述背镀反射层108。所述切割道109的形状和位置与各该发光二极管单元对应。
如图8所示，接着进行步骤4），通过所述切割道109对所述半导体衬底101进行激光内切，以在所述半导体衬底101内部形成与所述切割道109相对应的变质层110结构；
具体地，沿所述切割道109进行激光脉冲，将激光聚光于所述半导体衬底101内部，以在所述半导体内部形成与所述切割道109位置相对应的变质层110结构。所述变质层110为半导体衬底101内部结构的变化或松弛。在本实施例中，所述激光的波长为1064nm。
如图9所示，最后进行步骤5），依据所述变质层110结构对所述发光二极管原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光二极管单元。
在本实施例中，采用刀片劈裂方式对所述发光二极管原件进行裂片，具体地，所述裂片刀对准所述变质层110结构的位置对所述半导体衬底101进行压迫，最终使其从变质层110的位置分离，以获得相互独立的多个发光二极管单元。当然，在其它的实施例中，也可以采用其它的裂片设备进行裂片。
综上所述，本发明的含背镀反射层的发光二极管的切割方法，先在半导体衬底上制作多个发光二极管单元，然后于减薄后的所述半导体衬底背面制作背镀反射层，采用砂轮切割的方法去除与各该发光二极管单元相应的背镀反射层形成切割道，通过该切割道对半导体衬底进行激光内切形成变质层，最后进行裂片以完成切割。本发明提供了一种将激光内切技术应用于具有背镀反射层的发光二极管的切割方法，克服了传统切割工艺容易造成器件面积的损失或容易造成晶粒***的缺陷，并且提高了器件切割的良率。本发明工艺简单，适用于工业生产。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种含背镀反射层的发光二极管的切割方法，其特征在于，所述切割方法至少包括以下步骤：
1）提供一半导体衬底，于所述半导体衬底的上表面制作包括多个发光二极管单元的发光二极管原件；
2）于所述半导体衬底的背表面制作背镀反射层；
3）采用砂轮对所述背镀反射层进行切割，以在所述背镀反射层中形成与各该发光二极管单元对应的切割道；
4）通过所述切割道对所述半导体衬底进行激光内切，以在所述半导体衬底内部形成与所述切割道相对应的变质层结构；
5）依据所述变质层结构对所述发光二极管原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光二极管单元。
2.根据权利要求1所述的含背镀反射层的发光二极管的切割方法，其特征在于：所述半导体衬底为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、Si衬底或SiC衬底。
3.根据权利要求1所述的含背镀反射层的发光二极管的切割方法，所述发光二极管单元为正装结构的发光二极管单元或垂直结构的发光二极管单元。
4.根据权利要求1所述的含背镀反射层的发光二极管的切割方法，其特征在于：所述背镀反射层为全方位反射镜ODR或布拉格反射镜DBR。
5.根据权利要求1所述的含背镀反射层的发光二极管的切割方法，其特征在于：所述切割道的宽度为4~50um。
6.根据权利要求1所述的含背镀反射层的发光二极管的切割方法，其特征在于：所述切割道贯穿所述背镀反射层。
7.根据权利要求1所述的含背镀反射层的发光二极管的切割方法，其特征在于：步骤2）中，在制作背镀反射层之前还包括对所述半导体衬底进行减薄的步骤。
8.根据权利要求1所述的含背镀反射层的发光二极管的切割方法，其特征在于：步骤5）中，采用刀片劈裂方式对所述发光二极管原件进行裂片。
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