CN102751398B - 一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法，属于光电器件技术领域。该方法包括：提供待分裂的芯片，芯片包括至少两个子芯片；采用隐形切割技术，在两个子芯片之间形成划痕，且划痕形成在芯片的衬底内，并且隐形切割的功率大于使芯片裂开时需要的功率，和/或隐形切割的速度小于使芯片裂开时需要的速度；沿划痕对芯片进行裂片，并使劈刀相对于芯片的正常劈裂位置下降15-30微米；去除裂片时从芯片上脱离的衬底。本发明通过采用隐形切割技术在两个子芯片之间形成划痕，沿划痕进行裂片，劈刀位置相对于正常的劈裂位置下降一定距离，使两个子芯片与劈刀之间形成挤压和碰撞，去除裂片时脱离芯片的衬底，即可制造出倒三角形发光二极管芯片。
Description
技术领域
本发明涉及光电器件技术领域，特别涉及一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法。
背景技术
目前，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)的发光效率主要有两方面因素：器件的内量子效率和外量子效率。内量子效率是指将注入的电能转化为光能的效率，目前的技术已能达到70-80％，对于外延生长好的芯片其内量子效率甚至能达到90％。外量子效率是指将光能量从芯片中提取出来的效率，目前只有40-50％，仍然存在很大的改善空间。
众所周知，倒三角形发光二极管芯片能够大大提高芯片正面的发光效率，目前，制备倒三角形的发光二极管芯片的方法主要有切片刀具切割和化学腐蚀。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
若采用刀具切割的方法制备倒三角形发光二极管芯片，当发光二极管芯片衬底材料为蓝宝石时，其硬度较高，化学性质稳定，采用切片刀具切割的方法制备倒三角形发光二极管芯片时，金刚石刀具价格昂贵，切割中刀具的磨损大等等限制了切片刀具切割的使用。而采用化学腐蚀的方法制备倒三角形发光二极管芯片时，不易控制倒三角形结构的倾斜角度，而且在与目前的工艺结合中，往往需要引进新的设备和材料，增加投资，也有可能对芯片带来污染。
发明内容
为了更加方便高效地制造倒三角形发光二极管芯片，本发明实施例提供了一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法。所述技术方案如下：
一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法，所述方法包括：
提供待分裂的芯片，所述芯片包括至少两个子芯片；
采用隐形切割技术，在两个所述子芯片之间形成划痕，且所述划痕形成在所述芯片的衬底内，并且所述隐形切割的功率大于使所述芯片裂开时需要的功率，和/或所述隐形切割的速度小于使所述芯片裂开时需要的速度；
沿所述划痕对所述芯片进行裂片，并使劈刀相对于所述芯片的正常劈裂位置下降15-30微米，所述芯片的正常劈裂位置是指使两个所述子芯片刚好裂开时所述劈刀的位置；
去除裂片时从所述芯片上脱离的衬底。
优选地，所述隐形切割的深度大于等于芯片厚度的五分之一，且小于等于所述芯片厚度的三分之一。
优选地，所述劈刀相对于所述芯片的正常劈裂位置下降20微米。
具体地，所述去除裂片时从所述芯片上脱离的衬底，包括：
对裂片后的所述芯片进行倒膜；
对倒膜后的所述芯片进行扩膜；
对扩膜后的所述芯片再进行两次倒膜。
可选地，所述去除裂片时从所述芯片上脱离的衬底，包括：
对裂片后的所述芯片进行倒膜；
对倒膜后的所述芯片再进行两次倒膜；
对进行两次倒膜后的所述芯片进行扩膜。
可选地，所述去除裂片时从所述芯片上脱离的衬底，包括：使用压缩空气冲刷裂片后的所述芯片；或是，在使用超声波震荡裂片后的所述芯片时，加所述压缩空气冲刷。
优选地，所述芯片的衬底为蓝宝石、硅、碳化硅或金属。
优选地，所述待分裂的芯片的厚度为85-110微米。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过采用隐形切割技术对待分裂的芯片进行加工，在两个子芯片之间形成划痕，并沿划痕对芯片进行裂片，裂片时，使劈刀的位置相对于正常的劈裂位置下降一定距离，从而使两个子芯片与劈刀之间形成挤压和碰撞，由于隐形切割的激光的快速加热和快速冷却的过程中，划痕周围会由于强烈的应力而形成应力聚集区，通过挤压和碰撞，应力聚集区的衬底脱离芯片，然后去除这些衬底，既可方便、高效地制造出倒三角形的芯片，并且通过现有的设备划片机和裂片机就可以实现隐形切割和裂片，不需要额外增加投资，制备时间短，工艺稳定简单，成本低，效果好，光提取效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中提供的一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法的流程图；
图2是本发明实施例1中提供的一种倒三角形发光二极管芯片的结构示意图；
图3是本发明实施例1中提供的裂片的示意图；
图4是本发明实施例2中提供的一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法的流程图；
图5是本发明实施例2中提供的去除多余衬底的示意图；
图6是本发明实施例2中提供的去除从芯片上脱离的衬底的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
下面以GaN基LED芯片为例，简单描述获得本发明实施例中的待分裂的芯片的过程。下述过程以及芯片结构仅为举例，并不作为对本发明的限制。具体地，本发明实施例中的待分裂的芯片可以通过下列方法获得：
步骤101：采用金属有机化学气相沉积的方法，在芯片的衬底上从下到上依次生长低温GaN缓冲层、不掺杂GaN层、n-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，形成GaN外延片。
步骤102：在GaN外延片的一侧进行刻蚀，形成台面。
具体地，将GaN外延片进行光刻图形制备，对GaN外延片的的一侧进行ICP(InductiveCoupled Plasma Emission Spectrometer，电感耦合等离子)刻蚀，去除一侧的P-GaN、多量子阱以及部分n-GaN，形成台面，该台面的刻蚀深度为700nm-1500nm。
步骤103：在GaN外延片的P-GaN层形成ITO(Indium Tin Oxides，纳米铟锡金属氧化物)透明电极层。ITO透明电极层与P-GaN可以形成良好的欧姆接触，可以降低接触电压，从而减低器件的工作电压。
步骤104：在P-GaN层制作P电极，在n-GaN层制作N电极。
步骤105：蒸镀钝化层，并对钝化层进行光刻。
具体地，在芯片上，利用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等离子体增强化学气相沉积法)覆盖一层SiO2，然后利用光刻技术使P、N电极露出来，方便后期测试和封装。
步骤106：减薄芯片，得到待分裂的芯片。
以上叙述了得到待分裂芯片的方法，下面通过实施例1和实施例2，详细说明如何在上述待分裂的芯片的基础上制得倒三角形的子芯片。
实施例1
参见图1，本发明实施例提供了一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法，该方法包括：
步骤201：提供待分裂的芯片，该芯片包括至少两个子芯片。
具体地，该待分裂的芯片可以为GaN基LED芯片，如图2和图3所示，该芯片包括衬底1以及依次生长在衬底1上的低温GaN缓冲层、不掺杂GaN层、n-GaN层2、多量子阱层3和P-GaN层4。容易知道，本发明不仅限于图示结构的LED芯片。
优选地，待分裂的芯片的厚度为85-110微米。
步骤202：采用隐形切割技术，在两个子芯片之间形成划痕，且划痕形成在芯片的衬底1内，并且隐形切割的功率大于使芯片裂开时需要的功率，和/或隐形切割的速度小于使芯片裂开时需要的速度。
具体地，采用隐形切割技术在衬底内形成划痕时，同时会在衬底内产生裂纹，使该裂纹能够到达衬底的下表面时使用的功率即为使芯片裂开时需要的功率。通过隐形切割在两个子芯片之间的衬底1内形成划痕，由于隐形切割时激光的快速加热和快速冷却，会使划痕周围的衬底1形成应力聚集区11。
具体地，芯片的衬底1可以为蓝宝石、硅、碳化硅或金属。
步骤203：沿划痕对芯片进行裂片，并使劈刀10相对于芯片的正常劈裂位置下降15-30微米。
优选地，劈刀10相对于芯片的正常劈裂位置下降20微米。
具体地，再次参见图3，正常劈裂位置是指使两个子芯片刚好裂开时劈刀10的位置。劈刀10相对于芯片的正常劈裂位置下降一定距离，使得两个子芯片和劈刀10之间形成挤压和碰撞，从而使得应力聚集区11的衬底1与芯片脱离。
步骤204：去除裂片时从芯片上脱离的衬底。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过采用隐形切割技术对待分裂的芯片进行加工，在两个子芯片之间形成划痕，并沿划痕对芯片进行裂片，裂片时，使劈刀的位置相对于正常的劈裂位置下降一定距离，从而使两个子芯片与劈刀之间形成挤压和碰撞，由于隐形切割的激光的快速加热和快速冷却的过程中，划痕周围会由于强烈的应力而形成应力聚集区，通过挤压和碰撞，应力聚集区的衬底脱离芯片，然后去除这些衬底，既可方便、高效地制造出倒三角形的芯片，并且通过现有的设备划片机和裂片机就可以实现隐形切割和裂片，不需要额外增加投资，制备时间短，工艺稳定简单，成本低，效果好，光提取效率高。
实施例2
本发明实施例提供了一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法，如图4所示，该方法包括：
步骤301：提供待分裂的芯片，该芯片包括至少两个子芯片。
具体地，该待分裂的芯片可以为GaN基LED芯片，该芯片包括衬底和以及依次生长在衬底上的低温GaN缓冲层、不掺杂GaN层、n-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，其制备过程如上所述。
优选地，待分裂的芯片的厚度为85-110微米。
步骤302：采用隐形切割技术，在两个子芯片之间形成划痕，且划痕形成在芯片的衬底内，并且隐形切割的功率大于使芯片裂开时需要的功率，和/或隐形切割的速度小于使芯片裂开时需要的速度。
具体地，采用隐形切割技术在衬底内形成划痕时，同时会在衬底内产生裂纹，使该裂纹能够到达衬底的下表面时使用的功率即为使芯片裂开时需要的功率。通过隐形切割在两个芯片之间的衬底内形成划痕，由于隐形切割时激光的快速加热和快速冷却，会使划痕周围的衬底形成应力聚集区。
优选地，隐形切割的深度大于等于芯片厚度的五分之一，且小于等于芯片厚度的三分之一，深度是指隐形切割的位置到芯片背面的距离。通过使深度越小，则应力聚集区距离芯片的背面(即衬底的下表面)越近，裂片时，应力聚集区的衬底更容易脱离。
本发明实施例对现有的隐形切割的部分参数和本发明中运用的隐形切割的部分参数进行了对比，如下表所示：
| 切割速度 | 切割功率 | 切割深度 | 切割时芯片的厚度 | |
| 现有技术 | 480mm/s | 0.16W | 30微米 | 85微米 |
| 本发明 | 480mm/s | 0.2W或以上 | 20微米左右 | 85微米 |
| 本发明 | 360mm/s | 0.16W或以上 | 20微米左右 | 85微米 |
从上表中可知，本发明实施例中相对于现有的运用于制造芯片时的隐形切割的参数，调整了隐形切割的参数，并将其运用于制造倒三角形发光二极管芯片：使本发明中的切割功率大于现有技术中的切割功率，和/或本发明中的切割速度小于现有技术中的切割速度，且本发明中的切割深度小于或等于现有技术的深度。切割功率越大，切割速度越慢，形成的应力聚集区越大，则在裂片时，应力聚集区的衬底越容易地从芯片上脱离。距离芯片的背面的距离越小，在裂片时，应力聚集区的衬底越容易地从芯片上脱离。
具体地，芯片的衬底可以为蓝宝石、硅、碳化硅或金属。
步骤303：沿划痕对芯片进行裂片，并使劈刀10相对于芯片的正常劈裂位置下降15-30微米。
优选地，劈刀10相对于芯片的正常劈裂位置下降20微米。
具体地，正常劈裂位置是指使两个子芯片刚好裂开时劈刀的位置。劈刀相对于芯片的正常劈裂位置下降一定距离，使得两个子芯片和劈刀之间形成挤压和碰撞，从而使得应力聚集区的衬底与芯片脱离。
步骤304：对裂片后的芯片进行倒膜；
步骤305：对倒膜后的芯片进行扩膜；
步骤306：对扩膜后的芯片再进行两次倒膜。
通过上述步骤304-306即可实现去除裂片时从芯片上脱离的衬底。
具体地，参见图5，将裂片后的芯片粘附在第一粘12上，通过扩膜，使芯片之间间距变大，从而使需要去除的衬底(即应力聚集区的衬底)掉落。两次倒膜，第一次倒膜使芯片经过裂片挤压碰撞后，脱离的衬底部分与芯片分离，即通过第二粘膜13粘附掉多余的衬底。第二次倒膜，是使芯片正面朝上，进入测试分选流程，完成器件制备。
可选地，参见图6，去除裂片时从芯片上脱离的衬底也可以由下述步骤304a-306a实现：
步骤304a：对裂片后的芯片进行倒膜；
步骤305a：对倒膜后的芯片再进行两次倒膜；
步骤306a：对进行两次倒膜后的芯片进行扩膜。
可选地，去除裂片时从芯片上脱离的衬底还可以采用以下方法：使用压缩空气冲刷裂片后的芯片，或是在使用超声波震荡裂片后的芯片时，加压缩空气冲刷该芯片。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过采用隐形切割技术对待分裂的芯片进行加工，在两个子芯片之间形成划痕，并沿划痕对芯片进行裂片，裂片时，使劈刀的位置相对于正常的劈裂位置下降一定距离，从而使两个子芯片与劈刀之间形成挤压和碰撞，由于隐形切割的激光的快速加热和快速冷却的过程中，划痕周围会由于强烈的应力而形成应力聚集区，通过挤压和碰撞，应力聚集区的衬底脱离芯片，然后去除这些衬底，既可方便、高效地制造出倒三角形的芯片，并且通过现有的设备划片机和裂片机就可以实现隐形切割和裂片，不需要额外增加投资，制备时间短，工艺稳定简单，成本低，效果好，光提取效率高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (8)
1.一种倒三角形发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
提供待分裂的芯片，所述芯片包括至少两个子芯片；
采用隐形切割技术，在两个所述子芯片之间形成划痕，且所述划痕形成在所述芯片的衬底内，所述隐形切割的功率大于使所述芯片裂开时需要的功率，和/或所述隐形切割速度小于使所述芯片裂开时需要的速度；
沿所述划痕对所述芯片进行裂片，并使劈刀相对于所述芯片的正常劈裂位置下降15-30微米，所述芯片的正常劈裂位置是指使两个所述子芯片刚好裂开时所述劈刀的位置；
去除裂片时从所述芯片上脱离的衬底。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隐形切割的深度大于等于芯片厚度的五分之一，且小于等于所述芯片厚度的三分之一。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述劈刀相对于所述芯片的正常劈裂位置下降20微米。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除裂片时从所述芯片上脱离的衬底，包括：
对裂片后的所述芯片进行倒膜；
对倒膜后的所述芯片进行扩膜；
对扩膜后的所述芯片再进行两次倒膜。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除裂片时从所述芯片上脱离的衬底，包括：
对裂片后的所述芯片进行倒膜；
对倒膜后的所述芯片再进行两次倒膜；
对进行两次倒膜后的所述芯片进行扩膜。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除裂片时从所述芯片上脱离的衬底，包括：使用压缩空气冲刷裂片后的所述芯片；或是，在使用超声波震荡裂片后的所述芯片时，加压缩空气冲刷。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芯片的衬底为蓝宝石、硅、碳化硅或金属。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待分裂的芯片的厚度为85-110微米。
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