CN102861994A

CN102861994A - 一种发光原件的切割方法

Info

Publication number: CN102861994A
Application number: CN2012103676619A
Authority: CN
Inventors: 单立伟
Original assignee: Hefei Irico Epilight Technology Co Ltd
Current assignee: Ningbo anxinmei Semiconductor Co.,Ltd.
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: CN102861994B

Abstract

本发明提供一种发光原件的切割方法，先于半导体衬底表面制作包括多个发光外延单元的发光原件；然后依据各该发光外延单元从正面对所述发光原件发射多个激光脉冲，通过调整激光的焦距使所述多个激光脉冲穿透所述发光原件并在所述半导体衬底中形成由不同深度的多个切割孔组成的切割阵列；然后于各该发光外延单元制作电极制备出发光单元，最后依据所述切割阵列对所述发光原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光单元。本发明具有深切割孔及浅切割孔，既保证了早后续的制程中晶片不容易破裂，又保证了在裂片过程中晶片的破裂效率，提高了晶片的破裂效率；而且由于有部分浅切割孔，可以降低切割孔对光线的吸收，提高发光效率。

Description

一种发光原件的切割方法

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的切割方法，特别是涉及一种发光原件的切割方法。

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。

激光正面切割是一种常用的芯片切割手段，但是对于发光器件的切割，现有的激光正面切割存在以下两个问题：1）从发光器件正面进行激光深切割11，此切割方法有利于后面的裂片工艺，保证裂片的良率，但是，深切割后如果有后续的制程，容易导致晶片的破裂而造成不必要的损失；2）深切割的切割孔会吸收发光元件的光线，降低了发光元件的发光效率，如图1所述；3）若对芯片进行浅切割22，可以降低晶片破裂的几率及降低切割孔吸收光线的比例，但是，浅切割在裂片过程可能导致晶片难以破裂而造成良率的降低，如图2所示。

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发光原件的切割方法，用于解决现有技术中深切割容易造成晶片破裂以及导致发光效率降低、浅切割容易造成后续裂片时晶片难以破裂的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种发光原件的切割方法，所述切割方法至少包括以下步骤：

1）提供一半导体衬底，于所述半导体衬底表面制作包括多个发光外延单元的发光原件；

2）依据各该发光外延单元从正面对所述发光原件发射多个激光脉冲，通过调整激光的焦距使所述多个激光脉冲穿透所述发光原件并在所述半导体衬底中形成由不同深度的多个切割孔组成的切割阵列；

3）于各该发光外延单元制作电极，完成发光单元的制备；

4）依据所述切割阵列对所述发光原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光单元。

在本发明的发光原件的切割方法的步骤2）中，所述切割阵列具有由多个深切割孔组成的深切割孔组及由多个浅切割孔组成的浅切割孔组，且所述深切割孔组及浅切割孔组间隔排列。

优选地，所述发光外延单元的任一侧面范围内至少形成有一深切割孔组及一浅切割孔组。

进一步地，形成各该深切割孔所采用的激光焦距相等，形成各该浅切割孔所采用的激光焦距相等。

在本发明的发光原件的切割方法中，所述半导体衬底为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、Si衬底、SiC衬底、GaAs衬底、GaP衬底或GaAsP衬底。

在本发明的发光原件的切割方法中，所述发光单元为发光二极管或激光二极管。

在本发明的发光原件的切割方法步骤4）中，采用刀片劈裂方式对所述发光原件进行裂片。

如上所述，本发明提供一种发光原件的切割方法，先于半导体衬底表面制作包括多个发光外延单元的发光原件；然后依据各该发光外延单元从正面对所述发光原件发射多个激光脉冲，通过调整激光的焦距使所述多个激光脉冲穿透所述发光原件并在所述半导体衬底中形成由不同深度的多个切割孔组成的切割阵列；然后于各该发光外延单元制作电极，完成发光单元的制备；最后依据所述切割阵列对所述发光原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光单元。具有以下有益效果：本发明具有深切割孔及浅切割孔，既保证了早后续的制程中晶片不容易破裂，又保证了在裂片过程中晶片的破裂效率，提高了晶片的破裂效率；而且由于有部分浅切割孔，可以降低切割孔对光线的吸收，提高发光效率。

附图说明

图1显示为现有技术中发光原件的切割方法中的深切割示意图。

图2显示为现有技术中发光原件的切割方法中的浅切割示意图。

图3~图4显示为本发明的发光原件的切割方法步骤1）所呈现的结构示意图。

图5~图6显示为本发明的发光原件的切割方法步骤2）所呈现的结构示意图。

图7显示为本发明的发光原件的切割方法步骤3）所呈现的结构示意图。

图8显示为本发明的发光原件的切割方法步骤4）所呈现的结构示意图。

元件标号说明

101 半导体衬底

102 发光原件

103 背镀层

104 发光外延单元

105 深切割孔组

1051 深切割孔

106 浅切割孔组

1061 浅切割孔

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3~图8。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。

本实施例提供一种发光原件的切割方法，所述切割方法至少包括以下步骤：

如图3~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表面制作包括多个发光外延单元104的发光原件102。

所述半导体衬底101为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、Si衬底、SiC衬底、GaAs衬底、GaP衬底或GaAsP衬底。所述发光外延单元104为发光二极管外延或激光二极管外延。

在本实施例中，所述半导体衬底101为蓝宝石衬底，所述发光原件102为发光二极管。当然，在其他的实施例中，所述半导体衬底101及发光原件102可根据实际需求进行选择，并不限定于此处所列举的几种类型。

具体地，所述发光二极管外延的制备至少包括步骤：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、量子阱层、P-GaN层及透明导电层。

如图5~图6所示，然后进行步骤2），依据各该发光外延单元104从正面对所述发光原件102发射多个激光脉冲，通过调整激光的焦距使所述多个激光脉冲穿透所述发光原件102并在所述半导体衬底101中形成由不同深度的多个切割孔组成的切割阵列。

所述切割孔为激光脉冲于所述发光原件102及半导体衬底101中形成的变质结构。所述切割阵列具有由多个深切割孔1051组成的深切割孔组105及由多个浅切割孔1061组成的浅切割孔组106，且所述深切割孔组105及浅切割孔组106间隔排列。所述发光外延单元104的任一侧面范围内至少形成有一深切割孔组105及一浅切割孔组106。由于每个发光外延单元104都具有深切割孔1051及浅切割孔1061，既保证了在后续的制程中晶片不容易破裂，又保证了在裂片过程中晶片的破裂效率，提高了晶片的破裂效率；而且由于有部分浅切割孔，可以降低切割孔对光线的吸收，提高发光效率。需要说明的是，所述深切割孔及浅切割孔的排列方式及密度可根据实际需求进行确定，并不限于此处所列举的方式。

为了便于操作，简化制作工艺，在本实施例中，形成各该深切割孔1051所采用的激光焦距相等，形成各该浅切割孔1061所采用的激光焦距相等。

然后进行步骤3），于各该发光外延单元制作电极，完成发光单元的制备；在本实施例中，所述发光单元为发光二极管，具体地，包括以下步骤：

a）制作光刻掩膜版并刻蚀各该发光二极管外延至所述N-GaN层形成N电极制备区域；

b）于所述透明导电层上制备P电极，并于所述N电极制备区域上制备N电极。

需要说明的是，如图7所示，对于一般大功率的发光二极管，本步骤还包括在对所述半导体衬底101背面进行减薄，并在所述半导体衬底101背面制作背镀层103的步骤，所述背镀层103一般为金属层或/及介电层，作为发光原件的反射层，以提器件的发光效率。一般来说，所述金属层可以为Cu、Ag、Pt、Al、Au、Ti或其复合的金属层，所述介电层可以为SiO₂、Ti₃O₅等或其复合层，但不限定于此处所列举的几种，在实际的制作过程中，可根据需求选择一切符合要求的金属层及介电层。

如图8所示，最后进行步骤4），依据所述切割阵列对所述发光原件102进行裂片，以获得相互分离的多个发光单元104。

在本实施例中，采用刀片劈裂方式对所述发光原件102进行裂片，具体地，所述裂片刀对准所述切割阵列的位置对所述发光原件102及半导体衬底101进行压迫，最终使其从切割阵列的位置分离，以获得相互独立的多个发光单元104。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，本发明提供一种发光原件的切割方法，先于半导体衬底表面制作包括多个发光外延单元的发光原件；然后依据各该发光外延单元从正面对所述发光原件发射多个激光脉冲，通过调整激光的焦距使所述多个激光脉冲穿透所述发光原件并在所述半导体衬底中形成由不同深度的多个切割孔组成的切割阵列；然后于各该发光外延单元制作电极，完成发光单元的制备；最后依据所述切割阵列对所述发光原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光单元。具有以下有益效果：本发明具有深切割孔及浅切割孔，既保证了早后续的制程中晶片不容易破裂，又保证了在裂片过程中晶片的破裂效率，提高了晶片的破裂效率；而且由于有部分浅切割孔，可以降低切割孔对光线的吸收，提高发光效率。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

1.一种发光原件的切割方法，其特征在于，所述切割方法至少包括以下步骤：

3）于各该发光外延单元制作电极，完成发光单元的制备；

2.根据权利要求1所述的发光原件的切割方法，其特征在于：步骤2）中，所述切割阵列具有由多个深切割孔组成的深切割孔组及由多个浅切割孔组成的浅切割孔组，且所述深切割孔组及浅切割孔组间隔排列。

3.根据权利要求2所述的发光原件的切割方法，其特征在于：所述发光外延单元的任一侧面范围内至少形成有一深切割孔组及一浅切割孔组。

4.根据权利要求2所述的发光原件的切割方法，其特征在于：形成各该深切割孔所采用的激光焦距相等，形成各该浅切割孔所采用的激光焦距相等。

5.根据权利要求1所述的发光原件的切割方法，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、SiC衬底、GaAs衬底、GaP衬底或GaAsP衬底。

6.根据权利要求1所述的发光原件的切割方法，其特征在于：所述发光单元为发光二极管或激光二极管。

7.根据权利要求1所述的发光原件的切割方法，其特征在于：步骤4）中，采用刀片劈裂方式对所述发光原件进行裂片。