CN104347760A - 一种led芯片的切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED芯片切割方法。该方法包括在芯片背面用激光划出划痕，用金刚石锯片刀沿划痕锯片,其中所述锯片刀是左右对称的等腰倒三角形,刀侧面与水平线的夹角为30°-60°，该方法还包括将背切的芯片翻转倒膜，用裂片刀在芯片正面沿沟槽切割成一颗颗晶粒。本发明解决了传统锯片工艺带来的背崩，毛刺等问题，避免激光切割带来的烧蚀问题，该方法操作简单，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光二极管领域，具体涉及一种LED芯片的切割方法。
背景技术
在LED芯片制备工艺中，切割就是将制好的整个芯片分割成符合所需尺寸的单一晶粒，这是半导体发光二极管芯片制造工艺中一道必不可少的工序。对于LED芯片，切割工艺目前有两种：锯片切割和激光切割。传统的也是业界采用最广泛的切割方式是锯片切割。
锯片切割是用高速旋转的锯片刀按设定好的程式将芯片完全锯开成单一晶粒。锯片切割技术已经相当成熟，至今仍为砷化镓、硅、磷化镓基等芯片切割的主流技术。但此方式存在一个问题：有些半导体材料很脆，而且芯片正背面都会蒸镀比较厚的金属材料，这就使得其加工时容易破碎，锯片切割后，芯片周围边缘会产生崩边（正面或背面）、蹦角、毛刺等，严重影响芯片质量，降低良率。
激光切割是随着激光技术的发展而出现的一种新型的切割技术，主要有激光表切和隐切两种。它是用一定能量密度和波长的激光束聚焦在芯片表面或内部，通过激光在芯片表面或内部灼烧出划痕，然后再用裂片机沿划痕裂开。激光切割具有产能高、成品率高、易于自动化操作、成本低等优势，但其自身也存在一些问题，由于硅、砷化镓、磷化镓基等芯片，划线槽里都有比较厚的金属层，激光作用之后，会产生大量的碎屑，沟槽边缘会出现喷涂、烧蚀现象，裂片也会因为金属的延展性原因出现难裂、双胞等现象，严重影响芯片的性能。并且在用激光划片时，由于激光照射会破坏芯片有源区，则需要在芯片四周设有较宽的划线槽，从而降低了芯片产能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种LED芯片的切割方法，用来解决现有切割技术中存在的崩边、蹦角、毛刺、烧蚀和双胞等问题。
为了解决本发明的技术问题，本发明提供一种LED芯片的切割方法，该方法包括准备芯片，其中所述芯片包括在衬底上生长的外延层，然后通过晶圆键合把外延层转移至另一个衬底,外延层面为芯片正面，该方法还包括背切，即在所述芯片背面用激光划出深10-40μm、宽11±2μm的划痕，用金刚石锯片刀沿划痕锯片，该方法还包括正切，即将背切后的芯片翻转倒膜，用锯片在芯片正面沿沟槽切割，形成晶粒。
优选的，所述外延层材料为下列材料中的一种：GaN、InGaN、GaAS、GaP、InP、InGaAlN、AlGaInP、InGaAlAs、GaAlPAs。
优选的，所述锯片刀的形状为左右对称的等腰倒三角形，刀侧面与水平线的夹角为30°～60°。
优选的，所述锯片刀的刀高为220±2μm，刀宽为25±4μm。
优选的，所述锯片刀的刀速为15-50mm/s。
优选的，所述背切的切割深度为芯片1/4-1/5厚度。
优选的，所述正切的切割深度为芯片4/5-5/6厚度。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明提供一种LED芯片的切割方法，该方法通过简单的锯片工艺，将沟槽含有金属层的芯片分割成外观完整的单一晶粒，避免了激光的烧蚀，成功将划片后残留在划槽中的黑色粉末锯掉，而且避免传统切割带来的背崩问题。该方法采用背面锯片、正面锯片工艺，避免了背划正裂过程中造成的崩角，裂碎等现象。本发明操作简单，易于实现，无需保护液及清洗过程，降低了成本，同时不会影响器件的电学特性。
附图说明
图1是芯片经过激光划片后的芯片俯视图。图中横、竖直线为激光划痕。
图2是芯片切割过程示意图。
图3是本发明所述的锯片刀形状示意图。
具体实施方式
提供一种LED芯片的切割方法，参阅图2。步骤如下：
（1）准备芯片：在硅衬底上外延生长GaN基半导体结构层a，厚度为5μm，沟槽里留有多层厚金属b及背面金属c ，参阅图2（Ⅰ）；
（2）激光划片：将LED芯片正面朝下、衬底朝上贴到白膜（型号是 spv-224 160mm×100m）上，要求芯片和白膜之间没有气泡，将贴好膜的芯片放入划片机载盘上，要求芯片在上，膜在下，调节芯片水平并确定切割范围及激光路线，将激光器发出的355nm紫外激光经过一个修正光路聚焦到LED芯片上表面解离槽位置处划片，调节激光频率为50-150kHz，输出能量为0.5-1.5w，芯片载盘移动速率为80mm/s，控制激光划痕d的深度为25±1μm，宽度为11±2μm，参阅图2（Ⅱ），其中所述修正光路包括五个全反镜和四个透视镜，五个全反镜依次设置在激光划片机的激光器和激光头之间，其中三个透视镜并排排列于第二和第三全反镜之间，另一个透视镜位于最后一个全反镜和激光头之间。
（3）背切：将芯片取出后放入锯片机中，根据芯片上的激光划痕调节芯片水平，使激光划痕与锯片刀平行，使用锯片刀沿激光划痕锯片，其中锯片刀是左右对称的等腰倒三角形（如图3所示），刀侧面与水平线的夹角为60°，刀宽为21μm，刀高为220±2μm，刀速为15-50mm/s, 切割痕迹e的深度为芯片1/4-1/5厚度，参阅图2（Ⅲ）；
（4）正切：将经过上述步骤的芯片从白膜上取下，将芯片翻转，正面朝上，贴到另一张白膜上，要求芯片和膜之间没有气泡，用裂片机沿解离槽划痕裂成一颗颗晶粒，切割痕迹f的深度为芯片4/5-5/6厚度，参阅图2（Ⅳ），整体如图1所示。
用本发明生产LED芯片的良率显著提高。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种LED芯片切割方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）准备芯片：所述芯片包括在衬底上生长的外延层，然后通过晶圆键合把外延层转移至另一个衬底，剥离掉原有衬底，外延层面为芯片正面；
（2）激光划片：在所述芯片背面用激光划出深10-40μm、宽11±2μm的划痕；
（3）背切：用金刚石锯片刀沿划痕锯片；
（4）正切：将背切后的芯片翻转倒膜，用锯片在芯片正面沿沟槽切割，形成晶粒。
2.根据权利要求1所述的LED芯片切割方法，其特征在于所述外延层的材料包括但不限于下列材料中的一种：GaN、InGaN、GaAS、GaP、InP、InGaAlN、AlGaInP、InGaAlAs、GaAlPAs。
3.根据权利要求1所述的LED芯片切割方法，其特征在于所述锯片刀的形状为左右对称的等腰倒三角形，刀侧面与水平线的夹角为30°～60°。
4.根据权利要求1所述的LED芯片切割方法，其特征在于所述锯片刀的刀高为220±2μm，刀宽为25±4μm。
5.根据权利要求1所述的LED芯片切割方法，其特征在于所述锯片刀的刀速为15-50mm/s。
6.根据权利要求1所述的LED芯片切割方法，其特征在于所述背切的切割深度为芯片1/4-1/5厚度。
7.根据权利要求1所述的LED芯片切割方法，其特征在于所述正切的切割深度为芯片4/5-5/6厚度。
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