CN102544299B

CN102544299B - 发光二极管芯片及该芯片的制备方法

Info

Publication number: CN102544299B
Application number: CN201210057299.5A
Authority: CN
Inventors: 王远红; 许亚兵; 苗振林
Original assignee: Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd
Current assignee: Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: CN102544299A

Abstract

本发明提供了一种发光二极管芯片及该芯片的制备方法。该发光二极管芯片的制备方法，包括以下步骤：1)在发光二极管芯片的晶圆的衬底背面上，沿X和Y方向进行隐形切割；2)蒸镀ODR层，得到镀膜片；3)沿隐形切割形成的切痕压裂镀膜片，形成裂痕，置于劈裂机中劈裂，得到发光二极管芯片，所得发光二极管芯片的出光效率能提高8～10％。

Description

发光二极管芯片及该芯片的制备方法

技术领域

本发明涉及发光二极管芯片(LED)领域，特别地，涉及一种发光二极管芯片，本发明的另一方面还提供了上述发光二极管芯片的制备方法。

背景技术

近年来出现的隐形激光切割，能通过减少芯片侧面的激光灼伤面积，从而减少芯片的出光损失，达到将芯片出光亮度提高5～10％的目的。但隐形激光切割机所发激光不能穿透高亮度全方位反光镜(ODR)层，因此隐形切割设备不能直接用于切割背镀ODR层的(chip on wafe)外延片。这使得背镀ODR层步骤和隐形切割步骤不能有效结合，从而限制了所制得芯片的亮度提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种发光二极管芯片及该芯片的制备方法，以解决现有技术中ODR层无法与隐形切割步骤结合使用的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种发光二极管芯片的制备方法，包括以下步骤：

1)在发光二极管芯片的晶圆的衬底的背面上，沿X和Y方向进行隐形切割；

2)蒸镀ODR层，得到镀膜片；

3)沿隐形切割形成的切痕压裂镀膜片，形成裂痕，置于劈裂机中劈裂，得到发光二极管芯片。

进一步地，晶圆的厚度为180～220μm。

进一步地，切痕的宽度为22～28μm，切痕距离晶圆的衬底的背面42～48μm。

进一步地，切痕的数量为1～5条。

进一步地，切痕的数量为2～3条。

进一步地，蒸镀ODR层中的金属膜时所用金属镀膜机为光学镀膜机，光学镀膜机中高压箱的高压上限为10KV。

根据本发明的另一方面还提供了一种按上述方法制得的发光二极管芯片。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的方法通过在劈裂前先对芯片施压，使蒸镀层表面产生裂纹，避免了由于切割后蒸镀，切痕被遮挡而无法劈裂的问题。使得ODR层和隐形切割结合使用成为可能。通过将二者结合，能将发光二极管芯片的出光效率提高8～10％。

本发明提供的金属镀膜机为由光学镀膜机改造而来，镀锅通用，生产中无需移片，即可完成ODR层和金属层的蒸镀，减少上料下料过程中破片的发生率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的COW片结构示意图；

图2是本发明优选实施例的切割片结构示意图；以及

图3是本发明优选实施例的镀膜片结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供的方法通过将隐形切割和背镀ODR层结合使用，克服了单独使用隐形切割时激光无法穿透ODR层，而先隐形切割后镀ODR层后无法劈裂的问题，使得ODR层和隐形切割工艺可同时使用于COW片的生产中，达到提高亮度的目的。

本文中，外延片是指在蓝宝石衬底上依次生长了N型氮化镓层和P型氮化镓层，但未进行刻蚀和安装P、N极的片；COW片是指经过刻蚀并安装有P、N极的外延片，但该片未进行减薄切割；晶圆是指经过减薄但未进行劈裂的COW片，与是否进行隐形切割无关。晶圆衬底的背面是指没有形成N型氮化镓层2等层的相对面。

本发明提供的方法包括以下步骤：

1)沿发光二极管晶圆衬底的背面的X和Y向进行隐形切割步骤，得到内部具有切痕的切割片；

2)在切割片的背面蒸镀ODR层，得到镀膜片；

3)沿切痕压裂镀膜片，形成裂痕，置于劈裂机中进行劈裂，得到发光二极管芯片。

所处理晶圆的衬底可以为氮化镓基、蓝宝石、硅基或碳化硅基等，结构如图1。以蓝宝石衬底为例，该晶圆中包括蓝宝石衬底1、形成于蓝宝石衬底1正面上的N型氮化镓层2，形成于N型氮化镓层2上的P型氮化镓层3。P型氮化镓层3的一侧刻蚀至N型氮化镓层2，在N型氮化镓层2上形成N电极7。P型氮化镓层3未刻蚀的一侧的顶面上设置P电极6。ITO层4形成于P型氮化镓层3的顶面上，并包覆P电极6的底部。SiO₂钝化层5包覆晶圆的顶面区域。SiO₂钝化层5包覆后，P电极6和N电极7的顶面局部区域裸露。

所用晶圆可以为市售，也可以为按常规工艺制成的。如氮化镓基晶圆可以为利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)机，在蓝宝石衬底1上生长得到。常用市售晶圆的厚度为150μm，采用此种晶圆即可实施本发明提供的方法。但采用此厚度的晶圆，破片率较高，为了减少破片，故需控制晶圆的厚度为180～220μm。同时如果所用晶圆厚度超过该范围则在压裂步骤中，恐难以获得裂痕。可采用常规工艺将COW片研磨得到此厚度，得到晶圆。

沿晶圆的背面的X和Y向进行隐形切割步骤，得到切割片，切割片结构如图2。由于衬底1的透光性较高，而且能避免激光对晶圆正面其他结构的破坏，故对COW片的衬底1的背面进行隐形切割。隐形切割通过激光穿透衬底1的背面，在衬底1内部形成切痕8。此处所指X和Y向是指互相垂直并处于同一平面内的任意两个方向。只要通过设定隐形切割机的参数就可实现这种切割。按X和Y向切割，便于后续压裂步骤中找到按压线，不至由于ODR层的遮蔽而无法按压。经切割后，切痕较窄，切削少，能减少普通切割造成的粉削对芯片的污染。所得切割片的衬底1的同一水平面内形成多条切痕8。为了后续工艺中能形成裂痕又不至由于隐形切割导致破片，优选的，切痕8宽为22～28μm，切痕8距离晶圆衬底背面42～48μm。

在晶圆的衬底背面蒸镀ODR层，得到镀膜片。ODR层包括依次蒸镀的DBR(分布布拉格反射)层9和金属膜层10，该镀膜片的结构如图3。具体蒸镀DBR层9和金属膜层10可按常规方法使用常用设备进行。为了避免晶圆从光学蒸镀机转移至金属蒸镀机的过程中破片过多，影响产量。优选的，所用金属蒸镀机为经过改造的光学蒸镀机。该金属镀膜机为光学蒸镀机，只是其中的高压箱的高压上限从8KW升高至10KV，满足了蒸镀金属膜的需要。提高高压箱中高压的上限，只需更换高压箱即可。高压箱均为市售。采用这种金属镀膜机，镀锅可通用，避免了更换设备时上下片造成的破片。当然为了减少生产中金属镀膜机和光学镀膜机腔体中粉尘的互相污染，腔体的清理频率需提高。以避免所镀金属膜层10中混入杂质，影响ODR膜层的质量。

沿切痕8压裂镀膜片，形成裂痕，置于劈裂机中进行劈裂，得到发光二极管芯片。如果直接将镀膜片放入劈裂机中劈裂，由于晶圆的衬底1背面被ODR层遮蔽，劈裂机无法识别劈裂位置，无法进行劈裂。故需沿隐形切割的切痕压裂镀膜片，使得芯片内部的裂痕外露于镀膜片表面，便于劈裂。隐形切割时切痕位置固定且已知，即使肉眼无法看到的情况下也可根据切割设计图，找到该切痕进行压裂。具体可以采用手动掰裂。考虑到工作效率，无需过多的裂痕也能进行劈裂，故优选镀膜片表面的裂痕数为1～5条。镀膜片表面形成2～3条裂痕所需掰裂时间较短，且劈裂效果好，故进一步的，优选裂痕为2～3条。劈裂后晶圆成为一个个独立的芯片，这种芯片即可投入正常使用。

本发明的另一方面还提供了根据上述方法所制得的发光二极管。

实施例

以下实施例和对比例中所用衬底型号为4545(PSS+镜面)。实施例中所用上蜡机购自NTS公司。光学蒸镀机为崇文光学蒸镀机，金属镀膜机为高压箱更换为高压上限10KW的崇文光学蒸镀机，粘片机为里德半自动粘片机，劈裂机为里德手动劈裂机裂片。

隐形切割机为德龙隐形切割机，隐形切割机的工艺参数设定为：激光功率：0.5-0.6w；切割速度：X方向：P060，Y方向：P070；激光频率：50KHz；进给量：X方向：-26，Y方向：-26。蒸镀ODR层时工艺参数为：SiO₂/Ti₃O₅/SiO₂/Ti₃O₅/SiO₂＝5500A/363A/1000A/363A/1000A。蒸镀金属膜层时工艺参数为：Al/Cr/Pt/Au＝3000A/400A/600A/1000A，

以下实施例和对比例中所得发光二极管芯片按常规工艺封装，光亮度也按常规方法测定。

实施例1

1)使用NTS十片上蜡机，研磨机，抛光机将COW片厚度减薄至200μm形成晶圆。

2)对晶圆进行隐形切割，得到切割片，所得切割片中切痕宽为25μm，切痕距离切割片衬底的背面45μm。

3)将切割片从白膜上拆下，放入光学蒸镀机的镀锅中，在切割片的背面镀上DBR层，

4)将镀锅放入金属镀膜机中，在所形成的DBR层背面镀上金属膜层，得到镀膜片。

5)将镀膜片用粘片机粘片，贴上防静电保护膜，后用钢尺，沿着镀膜片的X和Y两个方向手动掰裂镀膜片，沿隐形切割的切痕在镀膜片表面形成3条裂痕，置于劈裂机中，通过裂痕进行水平劈裂，得到发光二极管芯片1。

6)封装后进行测试。

实施例2

1)使用NTS十片上蜡机，研磨机，抛光机将COW片厚度减薄至190μm形成晶圆。

2)对芯片进行隐形切割，得到切割片，所得切割片中切痕宽为25μm，切痕距离切割片衬底的背面46μm。

3)将切割片从白膜上拆下，放入光学蒸镀机的镀锅中，在切割片的背面镀上DBR层。

5)将镀膜片用粘片机粘片，贴上防静电保护膜，后用钢尺，沿着镀膜片的X和Y两个方向手动掰裂镀膜片，沿隐形切割的切痕在镀膜片表面形成2条裂痕，置于劈裂机中，通过裂痕进行水平劈裂，得到发光二极管芯片2。

6)封装后进行测试。

实施例3

2)对芯片进行隐形切割，得到切割片，所得切割片中切痕宽为28μm，切痕距离切割片衬底的背面42μm。

5)用粘片机将镀膜片粘片，贴上防静电保护膜，后用钢尺，沿着镀膜片的X和Y两个方向手动掰裂镀膜片，沿隐形切割的切痕在镀膜片表面形成1条裂痕，置于劈裂机中，通过裂痕进行水平劈裂，得到发光二极管芯片3。

6)封装后进行测试。

实施例4

1)使用NTS十片上蜡机，研磨机，抛光机将COW片厚度减薄至180μm形成晶圆。

2)对芯片进行隐形切割，得到切割片，所得切割片中切痕宽为22μm，切痕距离切割片衬底的背面48μm。

5)将镀膜片用粘片机粘片，贴上防静电保护膜，后用钢尺，沿着镀膜片的X和Y两个方向手动掰裂镀膜片，沿隐形切割的切痕在镀膜片表面形成5条裂痕，置于劈裂机中，通过裂痕进行水平劈裂，得到发光二极管芯片4。

6)封装后进行测试。

对比例1

与实施例1的区别在于将COW片减薄至厚度为150μm的晶圆，采用正切替代隐形切割，得到发光二极管芯片5。

对比例2

与实施例2的区别在于将COW片减薄至厚度为150μm的晶圆，采用正切替代隐形切割，得到发光二极管芯片6。

将实施例1和2分别与对比例1和2所得LED芯片用于测试，所得结果列于表1中。

表1实施例1、2和对比例1、2所得COW片亮度对比结果表

LED编号	VF1(V)	LOP1(LM)	光效(lm/W)	光功率(W)	色温
						5	3.64	108.6	85.2	329.5	5796
1	3.62	118.1	93.3	359.6	5869
						6	3.63	112.3	88.4	335.1	5605
2	3.59	116.5	92.9	364.5	6118

由表1可见，各LED的色温差别较小，说明封装对LED芯片的影响较小。采用隐形切割替代正切割后，LED1和LED5相比光功率提供9.14％，流明值提高8.75％。LED2和LED6相比光功率提供8.77％，流明值提高3.74％。说明采用隐形切割后LED芯片的发光效率得到提高。图1为实施例1中切割片侧面的切痕，该切痕平直，宽度仅为25μm，既能满足掰裂要求又能防止破片的发生。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在所述发光二极管芯片的晶圆的衬底的背面上，沿X和Y方向进行隐性切割；

2)蒸镀ODR层，得到镀膜片；

3)沿所述隐性切割形成的切痕压裂所述镀膜片，形成裂痕，置于劈裂机中劈裂，得到发光二极管芯片；其中，所述晶圆的厚度为180～220μm，所述切痕的宽度为22～28μm，所述切痕距离所述晶圆的衬底的底面42～48μm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切痕的数量为1～5条。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述切痕的数量为2～3条。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，蒸镀所述ODR层中的金属膜时所用金属镀膜机为光学镀膜机，所述光学镀膜机种高压箱的高压上限为10KV。

5.一种权利要求1～4中任一项所述方法制得的发光二极管芯片。