CN105405807A - 一种有背镀金属层发光二极管晶元的切割方法 - Google Patents

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张应�
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Abstract

一种有背镀金属层发光二极管晶元的切割方法，属于半导体技术领域，本发明于基片同侧制出各发光单元的P焊线电极和N焊线电极，在与P焊线电极和N焊线电极同侧的相邻的发光单元之间制作出正面切割道，经减薄处理后，在与P焊线电极和N焊线电极背对的一侧相邻的发光单元之间制作出反面切割道，所述反面切割道与正面切割道的位置完全对应，激光光束仅能在背面切割道区域透过，激光光束透过背面切割道聚焦至透明基板进行隐形切割，经对晶元进行裂片扩张，取得独立的发光二极管。超短Ps激光束可以从背面切割道的位置聚焦到衬底内部对整个衬底进行切割，不易破片，大大减少了先切割再制作薄膜带来的管芯损失，提高成品率。

Description

一种有背镀金属层发光二极管晶元的切割方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，具体涉及发光二极管芯片的生产技术领域。
技术背景
近年来，氮化物基底LED芯片被广泛地应用于显示屏、背光、照明以及路灯等众多领域，随着较高功率LED的大规模应用，市场对于LED芯片的亮度、可靠性、寿命、散热能力等提出来更高的要求，越来越多的公司采用给发光二极管背面制作金属和介质薄膜相加形成高反射薄膜来提高产品亮度及散热能力以应对这一市场需求。然而背面制作金属薄膜后，主流隐形激光切割机的超短Ps激光束无法透过金属薄膜聚焦到衬底内部，从而对隐形激光切割工艺带来限制。隐形激光切割技术的激光束聚焦位置在衬底的内部，工艺简单成熟，对发光二极管性能的影响小，且管芯侧壁的出光效率高，是普通Ns切割技术和工艺复杂的正切侧腐所不能替代的；通常工艺是采用先进行切割，再制作背面金属薄膜，在制作背面薄膜的过程中，发光二极管晶元容易破碎，造成破片率高，管芯损失严重，并且背面薄膜可能通过管芯之间的间隙溢镀到管芯正面给发光二极管的性能带来极大的隐患。
发明内容
本发明目的是提出一种针对背镀金属发光二极管芯片的隐形切割方法，以解决背镀金属发光二极管晶元无法采用隐形切割技术的问题。
本发明在透明基板上外延形成基片，于基片同侧制出各发光单元的P焊线电极和N焊线电极，在与P焊线电极和N焊线电极同侧的相邻的发光单元之间制作出正面切割道，经减薄处理后，在与P焊线电极和N焊线电极背对的一侧相邻的发光单元之间制作出反面切割道，所述反面切割道与正面切割道的位置完全对应，与P焊线电极和N焊线电极背对的一侧面中，激光光束仅能在背面切割道区域透过，激光光束透过背面切割道聚焦至透明基板进行隐形切割，然后对晶元进行裂片扩张，取得独立的发光二极管。
本发明是在衬底同一侧尽可能多地制作独立发光单元，每个发光单元均包括N型半导体层、有源层、P型半导体层、电流阻挡层和透明导电层以及焊线电极，每个相邻发光单元之间有正面切割道；对衬底进行减薄并在背面制作金属薄膜或金属和介质薄膜，采用光刻等方式或其他可能的方式在发光二极管背面制作背面切割道，背面切割道的位置与正面切割道相对应，并去除背面切割道中的金属薄膜；超短Ps激光束可以从背面切割道的位置聚焦到衬底内部对整个衬底进行切割，从而实现独立发光单元的分离。
本发明中独立发光单元之间共有两个切割道，一个是正面切割道，一个是背面切割，两个切割道的位置完全对应。背面切割道的作用是便于超短Ps激光聚焦到衬底内部从而实现发光单元的分离，主要优势有：（1）工艺精度高，简单易操作。背面切割道的制作方法主要是采用工艺成熟的紫外光光刻的方式，工艺精度高，所制作的背面切割道的位置与正面切割道的位置误差小，便于后续独立发光单元的分离。（2）工艺稳定性好。该工艺在蒸镀金属和介质薄膜时，发光二极管晶元无裂缝，薄膜不会溢镀到发光二极管正面，工艺稳定。（3）破片率低，成品率高，管芯损失少。该切割方法采用先制作背面金属和介质薄膜形成高反射薄膜，然后进行隐形切割，不易破片，大大减少了先切割再制作薄膜带来的管芯损失，提高成品率。
综上所述，本发明解决了隐形切割激光器激光束无法透过金属薄膜聚焦到衬底内部的问题，且不存在溢镀风险，工艺更加稳定，破片率低，方法简单易操作，大幅提高大规模量产的良品率。
进一步地，本发明在与P焊线电极和N焊线电极背对的一侧旋涂光敏剂，采用光刻的方式定义背面切割道区域，然后沉积金属薄膜，再采用Lift-off的方式去除定义背面切割道区域的金属薄膜及光敏剂，即形成背面切割道。采用该工艺使与P焊线电极和N焊线电极背对的一侧仅有背面切割道区域可透光，更优的是可透激光光束。隐形切割机的激光光束从背面切割道区域聚焦至透明基板内部实现隐形切割；另背面切割道的位置与正面切割道的位置对应，防止切割过程对正面发光区造成损伤或者对背面的金属薄膜造成损伤。
另外，本发明激光光束波长可以采用355nm、532nm或1064nm中的一种。
附图说明
图1为外延基片的侧视图。
图2为发光二极管晶元的侧视图。
图3为发光二极管晶元的俯视图。
图4为发光二极管晶元的仰视图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。另外，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。
一种有背镀金属层发光二极管的切割方法，主要包括以下步骤：
1、如图1所示，在透明基板000的同一侧采用常规技术依次生长N型半导体层002、有源层003和P型半导体层004，制成外延基片。所述透明基板000其上具有一定图形001，可以增大发光二极管阵列的正面出光。
2、采用光刻的方式在P型半导体层004上制作掩膜，并进行刻蚀工艺，去除外延片基片上部分区域的P型半导体层004和有源层003，以及一定厚度的N型半导体层002，裸露无掩膜区域的N型半导体层002，裸露的N型半导体区域用于制作N焊线电极和正面切割道。刻蚀方法可以是感应耦合等离子体刻蚀方法，或电子回旋共振刻蚀方法，或反应离子刻蚀方法，或高温强酸腐蚀。刻蚀深度和工艺条件与常规LED制作工艺相同。
3、在步骤2所得到的基板上制作SiO2薄膜，也可以是氮化硅或者氮氧化硅，厚度为1500 Å～4000Å，制作方式为等离子增强化学气相沉积（PECVD）。然后，再采用光刻的方式在薄膜表面制作掩膜，利用化学腐蚀或者感应耦合等离子体刻蚀方法保留P焊线电极（或者包括扩展电极）区域的SiO2薄膜，作为电流阻挡层101，如图2所示。
4、在步骤3所得的基片表面沉积透明导电薄膜，沉积方式可以为电子束蒸镀，或者磁控溅射的方式。透明导电材料可以为铟锡氧化物(ITO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯中、纳米银的一种或几种任意组合。然后，再采用光刻的方式在表面制作掩膜，使用腐蚀的方式，仅仅保留P型半导体材料表面的透明导电薄膜，形成透明导电层。如图2所示，102为透明导电层。
5、采用光刻的方式在步骤4所得基板表面制作掩膜，然后用电子束蒸镀的方式在表面沉积金属层，厚度为1.5μm～3μm。然后，再使用剥离的方式去掉部分区域的金属，形成P型焊线电极、N型焊线电极。如图2所示，103为P焊线电极；104为N焊线电极；105为正面切割道。
6、将步骤5制备好的发光二极管晶元减薄至150～200μm，利用离子辅助的方式在晶元背面蒸镀介质薄膜。
7、在晶元背面涂覆光刻胶掩膜，采用紫外光光刻的方式定义出背面切割道区域后，采用电子束蒸镀的方式在介质薄膜区域和定义的背面切割道区域的光刻胶掩膜表面沉积金属薄膜107，然后再使用Lift-off的方式去除定义的背面切割道区域的金属薄膜及光刻胶掩膜，就实现了在发光二极管晶元的背面形成背面切割道的目的。如图2所示106为背面切割道，与正面切割道105的位置相对应，根据发光二极管晶元的俯视图图3和仰视图图4可以更加清楚的看到正面切割道105和背面切割道106。
8、设定隐形激光切割机的超短Ps波长为1064nm，激光束透过背面切割道106聚焦至透明基板000的内部进行隐形切割，然后对晶元进行裂片扩张实现发光二极管的分离。
上述实施例仅为说明本发明的一种实施方法，目的为说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。

Claims (3)

1.一种有背镀金属层发光二极管晶元的切割方法，在透明基板上外延形成基片，于基片同侧制出各发光单元的P焊线电极和N焊线电极，其特征在于：在与P焊线电极和N焊线电极同侧的相邻的发光单元之间制作出正面切割道，经减薄处理后，在与P焊线电极和N焊线电极背对的一侧相邻的发光单元之间制作出背面切割道，所述背面切割道与正面切割道的位置完全对应；与P焊线电极和N焊线电极背对的一侧面中，激光光束仅能在背面切割道区域透过，激光光束透过背面切割道聚焦至透明基板进行隐形切割，然后对晶元进行裂片扩张，取得独立的发光二极管。
2.根据权利要求1所述切割方法，其特征在于：在与P焊线电极和N焊线电极背对的一侧旋涂光敏剂，采用光刻的方式定义背面切割道区域，然后沉积金属薄膜，再采用Lift-off的方式去除定义背面切割道区域的金属薄膜及光敏剂，即形成背面切割道。
3.根据权利要求1或2所述切割方法，其特征在于：所述激光光束波长为355nm、532nm或1064nm。
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