CN102593270B - 发光二极管管芯及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发光二极管管芯及其制法。该制法的步骤包括提供发光二极管晶片、利用隐藏切割激光于发光二极管晶片中形成多条隐藏切割线、以及利用滚压单元于发光二极管晶片的作用面上进行滚压，使发光二极管晶片沿着多条隐藏切割线分离成多个发光二极管管芯。

Description

发光二极管管芯及其制法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的工艺，更详言之，涉及一种发光二极管晶片的分割技术。

背景技术

发光二极管是以晶片(wafer)形式进行外延成长，外延成长完毕以后则需进行切割工艺以形成管芯(chip)。

传统发光二极管晶片分割为管芯的技术是先自发光二极管晶片侧表面上形成两组彼此互相垂直的切割线，接着于发光二极管晶片的另一侧表面以劈刀对准两方向垂直线同时进行劈裂，使得晶片沿着切割线裂开而分离成多个管芯。

上述劈刀在进行劈裂时，必须精准地对准切割线的位置，然而发光二极管晶片呈半透明而不易从另一侧对位，加上不论是用机械切割或是激光切割所形成的切割线均十分窄小，因此劈刀不易精准的对准每一切割线。另外，发光二极管晶片尺寸已由早期的2英寸演进至4英寸，近年来又由4英寸演进至6英寸，而当发光二极管晶片尺寸越大时，劈刀更难以同时对准所有的切割线。

再者，由于切割线形成于发光二极管晶片的一侧，而劈刀由另一侧进行砍劈，分离之后各管芯的侧面往往呈严重倾斜，因而损及发光二极管管芯的发光面积。虽然可通过形成较深的切割线来解决管芯侧面倾斜的问题，然而如此一来会耗费许多能源且影响产能，而更重要的是，因形成切割线所构成的烧结面若触及到发光二极管管芯的外延层，会对外延层造成严重的伤害而影响发光效率。

发明内容

本发明提出一种发光二极管管芯的制法，步骤包括：提供发光二极管晶片；利用隐藏切割(Stealth Dicing)激光于发光二极管晶片中形成多条隐藏切割线；提供滚压单元，利用滚压单元于发光二极管晶片的作用面上进行滚压，使发光二极管晶片沿着多条切割线分离成多个发光二极管管芯。

本发明亦提出一种发光二极管管芯，包括上表面；下表面；多个侧面；其中各侧面包括有位于上表面及下表面之间的裂痕起始区；自裂痕起始区延伸至上表面的第一裂痕；以及自裂痕起始区延伸至下表面且通过裂痕起始区与第一裂痕区隔的第二裂痕。

附图说明

图1、2A、2B和图3A、图3B显示本发明发光二极管管芯的制法的第一实施例；

图4显示本发明的发光二极管管芯的第一实施例；

图5A及图5B显示本发明发光二极管管芯的制法的第二实施例；以及

图6显示本发明的发光二极管管芯的第二实施例。

附图标记说明

100、500发光二极管晶片      100a、500a作用面

101、501基板                102隐藏切割线

103、503发光叠层            104、504第一切割线

106、506第二切割线          200管芯分离系统

201软垫                     202承载平台

203金属薄片                 204隐藏切割激光单元

206滚压单元                 206a滚轮部

206b压杆部                  400、600发光二极管管芯

401、601基板                402、602上表面

403、603发光叠层            404、604下表面

406、606侧面                410、610裂痕起始区

412、612第一裂痕            414、614第二裂痕

具体实施方式

依本发明的发光二极管管芯的制法的第一实施例，如图1所示，先提供发光二极管晶片100，使其固定于承载平台202上，其中发光二极管晶片100包括远离承载平台202的表面为作用面100a。发光二极管晶片100与承载平台202间可选择性地具有软垫201。

如图2A所示，提供隐藏切割(Stealth Dicing)激光单元204，通过隐藏切割激光单元204可于发光二极管晶片100中形成多条隐藏切割线102。复参阅图2B，沿第2A图的A-A’断面所示，所述隐藏切割线102包括多条彼此平行的第一切割线104以及垂直于第一切割线104且彼此平行的多条第二切割线106。前述隐藏切割激光单元204所采用的隐藏切割(Stealth Dicing)技术异于一般传统切割技术。传统切割技术无论是用何种工具或方法，必定在被切割物体表面，留下切割痕迹；但前述隐藏切割不会在被切割物体表面留下切割痕迹，而是在被切割物体内形成切割痕迹。在操作过程中，将波长可以穿透半导体单晶片的激光的焦点对准半导体单晶片的内部，如果把多光子吸收的激光强度增加到很高，这时会产生光学损伤现象，让这种现象在激光焦点附近局部产生，形成内部改性层，以此为起点开始切割。

如图3A及图3B所示，提供滚压单元206，其具有滚轮部206a以及压杆部206b。滚轮部206a供抵压于发光二极管晶片100的作用面100a，压杆部206b可对滚轮部206a施压且驱使滚轮部206a移动，使得滚轮部206a可于发光二极管晶片100的作用面100a上滚动，且于滚动过程中产生压力而使得发光二极管晶片100内部的隐藏切割线受力而往上下表面方向产生裂痕。如图3A所示，调整发光二极管晶片100的方向，以令滚压单元206驱动滚轮部206a以垂直于第一切割线104的方向进行滚压，如图3B所示，接着调整发光二极管晶片100的方向，以令滚压单元206驱动滚轮部206a以垂直于第二切割线106的方向进行滚压，使第一切割线104及第二切割线106延伸至发光二极管晶片100的上下表面，由此使发光二极管晶片100分离成多个发光二极管管芯。发光二极管晶片100除了可利用上述两次滚压的方式分离成多个发光二极管管芯外，亦可通过调整发光二极管晶片100的角度，使滚压单元206的滚轮部206a平行于第一切割线104与第二切割线106所构成的四方形的对角方向进行一次滚压或来回反复的滚压。发光二极管晶片100的作用面100a上可铺设金属薄片203以增加滚压单元206施压于发光二极管晶片100时的力矩。此外，在滚压过程中亦可配合震动或超声波等机制以促进发光二极管晶片100分离成发光二极管管芯。发光二极管晶片100可包括基板101以及形成于基板101上的发光叠层103。基板101可为蓝宝石(Sapphire)基板、硅(Silicone)基板、碳化硅(SiC)基板、氮化镓(GaN)基板、或砷化镓(GaAs)基板，而发光叠层103的材料包括至少一种元素选自于由铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、氮(N)、磷(P)及砷(As)所构成的群组，例如为AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN等的半导体化合物。发光二极管晶片100可具有90-250μm的厚度，第一切割线104及第二切割线106的所在位置位于基板101中，切割线两端点优选地分别与基板101的上下两表面大致等距。依发光二极管晶片100的不同厚度，第一切割线104及第二切割线106的两端点亦可分别与发光二极管晶片100的上下两表面相距约为20～115μm。

请参阅图4，通过上述工艺分离而成的发光二极管管芯400包括上表面402、下表面404以及多个侧面406。各侧面406可包括位于上表面402与下表面404间的裂痕起始区410、自裂痕起始区410延伸至上表面402的第一裂痕412、以及自裂痕起始区410延伸至下表面404的第二裂痕414，其中裂痕起始区410、第一裂痕412及第二裂痕414中至少二者不平行。裂痕起始区410是由前述位于发光二极管晶片中的隐藏切割线所形成，而由于隐藏切割线位于发光二极管晶片中，因此当发光二极管晶片受压后所分离而成的发光二极管管芯400于侧面406会形成裂痕起始区410，以及被裂痕起始区410所区隔开的第一裂痕412及第二裂痕414，可减少侧面406的倾斜度。

发光二极管管芯400包括基板401以及发光叠层403，其中基板401可为蓝宝石(Sapphire)基板、硅(Silicone)基板、碳化硅(SiC)基板、氮化镓(GaN)基板、或砷化镓(GaAs)基板，而发光叠层403的材料包括至少一种元素选自于由铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、氮(N)、磷(P)及砷(As)所构成的群组，例如为AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN等的半导体化合物。发光二极管晶片400的厚度大约为90～250μm。侧面406可具有基板401的区域及发光叠层403的区域，裂痕起始区410可位于侧面406的基板401的区域中，其端点优选地与上表面402及下表面404大致等距。

图5A及图5B显示本发明发光二极管管芯的制法的第二实施例。首先提供承载平台202以承载发光二极管晶片500、隐藏切割(Stealth Dicing)激光单元204、及滚压单元206，其中承载平台202与发光二极管晶片500间可选择性地设有软垫201。本实施例的发光二极管晶片500中同一位置的垂直方向上可通过隐藏切割激光单元204形成有多条间隔排列的隐藏切割线，如图5A的第一切割线504及与图5A视角垂直的图5B的第二切割线506，可视发光二极管晶片500的厚度来决定所需的隐藏切割线列数。滚压单元206具有滚轮部206a以及压杆部206b。滚轮部206a供抵压于发光二极管晶片500的作用面500a，压杆部206b可对滚轮部206a施压且驱使滚轮部206a移动，使得滚轮部206a可于发光二极管晶片500的作用面500a上滚动，且于滚动过程中产生压力而使得发光二极管晶片500内部的隐藏切割线受力而往上下表面方向产生出裂痕。如图5A所示，可调整发光二极管晶片500的方向，以令滚压单元206驱动滚轮部206a以垂直于第一切割线504的方向进行滚压，如图3B所示，接着可调整发光二极管晶片500的方向，以令滚压单元206驱动滚轮部206a以垂直于第二切割线506的方向进行滚压，使第一切割线504及第二切割线506延伸至发光二极管晶片500的上下表面，由此使发光二极管晶片500分离成多个发光二极管管芯。发光二极管晶片500除了可利用上述两次滚压的方式分离成多个发光二极管管芯外，亦可通过调整发光二极管晶片500的角度，使滚压单元206的滚轮部206a平行于第一切割线504与第二切割线506所构成的四方形的对角方向进行一次滚压或来回反复的滚压。发光二极管晶片500的作用面500a上可铺设金属薄片203以增加滚压单元206施压于发光二极管晶片500时的力矩。此外，在滚压过程中亦可配合震动或超声波等机制以促进发光二极管晶片500分离成发光二极管管芯。发光二极管晶片500可包括基板501以及形成于基板501上的发光叠层503。基板501可为蓝宝石(Sapphire)基板、硅(Silicone)基板、碳化硅(SiC)基板、氮化镓(GaN)基板、或砷化镓(GaAs)基板，而发光叠层503的材料包括至少一种元素选自于由铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、氮(N)、磷(P)及砷(As)所构成的群组，例如为AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN等的半导体化合物。发光二极管晶片500的厚度大约为90-250μm，第一切割线504及第二切割线506的所在位置可位于基板501中。多列的第一切割线504或第二切割线506其最靠近上下表面的端点所串连形成的边缘优选地可分别与发光二极管晶片500的上下两表面大致等距。具体而言，多列的第一切割线504或第二切割线506整体可具有约20～50μm的高度，而形成于不同厚度的发光二极管晶片500中时，两边缘可与发光二极管晶片500的上下两表面相距约为20～115μm。

请参阅图6，通过上述工艺分离而成的发光二极管管芯600包括：上表面602、下表面604以及多个侧面606；各侧面606包括裂痕起始区610、自裂痕起始区610延伸至上表面602的第一裂痕612、以及自裂痕起始区610延伸至下表面604的第二裂痕614，其中裂痕起始区610、第一裂痕612及第二裂痕614中至少二者不平行。每一裂痕起始区610是由前述位于发光二极管晶片中的多条间隔排列的隐藏切割线所形成而呈凹凸状，而由于隐藏切割线位于发光二极管晶片中，因此当发光二极管晶片受压后所分离而成的发光二极管管芯600会产生位于侧面606上的裂痕起始区610，以及被裂痕起始区610所区隔的第一裂痕612及第二裂痕614，可减少侧面606的倾斜度。

发光二极管管芯600可具有基板601以及发光叠层603，其中基板601可为蓝宝石(Sapphire)基板、硅(Silicone)基板、碳化硅(SiC)基板、氮化镓(GaN)基板或砷化镓(GaAs)基板，而发光叠层603的材料包括至少一种元素选自于由铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、氮(N)、磷(P)及砷(As)所构成的群组，例如为AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN等的半导体化合物。发光二极管管芯600的厚度大约为90～250μm。侧面606可具有基板601的区域及发光叠层603的区域，裂痕起始区610可位于侧面的基板601的区域中，其端点优选地与上表面602及下表面604大致等距。

本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。

Claims (8)

1.一种发光二极管管芯的制法，其步骤包括：

提供发光二极管晶片，该发光二极管晶片具有作用面；

利用隐藏切割激光于该发光二极管晶片中形成多条隐藏切割线；

提供金属薄片于该作用面上；

提供滚压单元，利用该滚压单元透过该金属薄片于该发光二极管晶片的该作用面上进行滚压，使该发光二极管晶片沿着该多条切割线分离成多个发光二极管管芯。

2.如权利要求1所述发光二极管管芯的制法，其中该发光二极管晶片包括基板以及形成于该基板上的发光叠层，且该多条隐藏切割线形成于该基板中。

3.如权利要求2所述发光二极管管芯的制法，其中该发光二极管晶片具有上下两表面，各隐藏切割线的两端点分别与该上下两表面等距。

4.如权利要求2所述发光二极管管芯的制法，其中该基板为蓝宝石基板、硅基板、碳化硅基板、氮化镓基板或砷化镓基板。

5.如权利要求2所述发光二极管管芯的制法，其中该发光叠层的材料包括至少一种选自于由铝、镓、铟、氮、磷及砷所构成的群组的元素。

6.如权利要求1所述发光二极管管芯的制法，其中该多条隐藏切割线以一或多列形式排列。

7.如权利要求1或6所述发光二极管管芯的制法，其中该多条隐藏切割线包括彼此平行的多条第一切割线以及与该多条第一切割线垂直交错且彼此平行的多条第二切割线。

8.如权利要求7所述发光二极管管芯的制法，其中该滚压单元分别以垂直于该多条第一切割线及该多条第二切割线进行一次的滚压，或该滚压单元以平行于该第一切割线与该第二切割线所构成的四方形的对角方向进行至少一次的滚压。