CN105575898B - 一种发光二极管的切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管的切割方法，属于半导体技术领域。所述切割方法包括：将晶元的第一表面粘附在第一胶膜上，晶元包括Si衬底、设置在Si衬底的第一表面的P型电极、以及依次层叠在Si衬底的第二表面的键合层、电流扩展层、P型限制层、多量子阱层、N型限制层、N型电极，Si衬底的第二表面为与Si衬底的第一表面相反的表面，晶元的第一表面为设置有P型电极的表面；对晶元的第二表面进行激光切割，晶元的第二表面为与晶元的第一表面相反的表面；去除第一胶膜，将晶元的第二表面粘附在第二胶膜上；对晶元的第一表面进行激光切割；对晶元的第一表面进行劈裂。本发明有效避免LED芯片漏电。

Description

一种发光二极管的切割方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管的切割方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是可以把电能转化成光能的半导体二极管。AlGaInP发光二极管在黄绿、橙色、橙红色、红色波段性能优越，在白光光源、全色显示、交通信号灯、城市亮化工程等领域具有广阔的应用前景。
制备AlGaInP发光二极管时，通常先在GaAs衬底上依次生长GaAs缓冲层、N型GaInP牺牲层、N型AlInP限制层、AlGaInP多量子阱层、P型AlInP限制层、P型GaP接触层；考虑到GaAs衬底会吸收外延片发出的光，因此将P型GaP接触层粘合到Si衬底上，并去除GaAs衬底、GaAs缓冲层、N型GaInP牺牲层；再在N型AlInP限制层上形成N型电极，在Si衬底上形成P型电极，得到晶元(wafer)；最后使用刀片切割晶元，得到若干独立的LED芯片。
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：
使用刀片(如金刚石)切割晶元，切割过程中容易产生碎屑，碎屑粘附在LED芯片上造成LED芯片漏电，不良率较高。
发明内容
为了解决现有技术造成LED芯片漏电、不良率较高的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的切割方法。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种发光二极管的切割方法，所述切割方法包括：
将晶元的第一表面粘附在第一胶膜上，所述晶元包括Si衬底、设置在所述Si衬底的第一表面的P型电极、以及依次层叠在所述Si衬底的第二表面的键合层、电流扩展层、P型限制层、多量子阱层、N型限制层、N型电极，所述Si衬底的第二表面为与所述Si衬底的第一表面相反的表面，所述晶元的第一表面为设置有所述P型电极的表面；
对所述晶元的第二表面进行激光切割，所述晶元的第二表面为与所述晶元的第一表面相反的表面；
去除所述第一胶膜，将所述晶元的第二表面粘附在第二胶膜上；
对所述晶元的第一表面进行激光切割；
对所述晶元的第一表面进行劈裂，得到若干独立的发光二极管芯片；
所述对所述晶元的第二表面进行激光切割，包括：
对所述晶元的第二表面进行两次激光切割；
其中，第一次激光切割的功率大于第二次激光切割的功率。
可选地，对所述晶元的第二表面进行激光切割的深度为所述晶元的厚度的15％～20％。
可选地，对所述晶元的第一表面进行激光切割的深度为所述晶元的厚度的40％～50％。
可选地，所述第一胶膜包括聚氯乙烯PVC基材和亚克力系粘着剂。
可选地，所述第二胶膜包括聚氯乙烯PVC基材和亚克力系粘着剂。
可选地，在所述对所述晶元的第二表面进行激光切割之前，所述切割方法还包括：
在所述晶元的第二表面上涂上激光切割保护胶。
优选地，所述激光切割保护胶包括聚乙烯醇。
可选地，所述对所述晶元的第一表面进行劈裂之前，所述切割方法还包括：
在所述晶元的第一表面覆盖聚对苯二甲酸乙二酯PET薄膜。
优选地，所述PET薄膜与所述晶元的第一表面相贴的表面涂有硅油。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过分别对晶元两个相对的表面进行激光切割，并对晶元进行劈裂，得到若干独立的发光二极管芯片，由于激光切割的过程中没有碎屑产生，因此有效避免LED芯片由于粘附有碎屑而漏电，提高发光二极管的良率。
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是本发明实施例提供的一种发光二极管的切割方法的流程图。
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。
实施例
本发明实施例提供了一种发光二极管的切割方法，参见图1，该切割方法包括：
步骤101：将晶元的第一表面粘附在第一胶膜上。
在本实施例中，晶元包括Si衬底、设置在Si衬底的第一表面的P型电极、以及依次层叠在Si衬底的第二表面的键合层、电流阻挡层、P型限制层、多量子阱层、N型限制层、N型电极。其中，Si衬底的第二表面为与Si衬底的第一表面相反的表面。晶元的第一表面为设置有P型电极的表面。
具体地，键合层可以为金属层、电流扩展层可以为AlGaAs层，P型限制层和N型限制层可以为AlInP，多量子阱层可以包括交替层叠的两种Al组分不同的AlGaInP层。
可选地，第一胶膜可以包括聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称PVC)基材和亚克力系粘着剂，如NITTO、SPV224S，使用完成后去除方便。
具体地，该步骤101可以包括：
采用全自动粘片机将晶元的第一表面粘附在第一胶膜上，以提高生产效率。
在实际应用中，会先将第一胶膜粘附在铁环的一个端面上，以便将第一胶膜展开，再将晶元从铁环的另一个端面进入铁环中，晶元的第一表面与第一胶膜相粘。
可选地，将晶元的第一表面粘附在第一胶膜上时的温度可以为40～50℃，此时第一胶膜不易变形且易于粘附在第一表面上。
步骤102：对晶元的第二表面进行激光切割。
在本实施例中，晶元的第二表面为与晶元的第一表面相反的表面。
可以理解地，通过执行步骤102，在晶元的第二表面形成切割道。
可选地，对晶元的第二表面进行激光切割的深度可以为晶元的厚度的15％～25％，以将键合层完全切开，利于后续劈裂，且不易裂片。
优选地，对晶元的第二表面进行激光切割的深度可以为晶元的厚度的20％。
可选地，对晶元的第二表面进行激光切割的宽度可以为5～30μm。既保证了激光化后不容易再次融合，又保证划痕窄对亮度影响小。同时，利于后期产品切割道变窄的优化。
优选地，对晶元的第二表面进行激光切割的宽度可以为10～11μm。
具体地，该步骤102可以包括：
采用紫外激光机对晶元的第二表面进行激光切割。
紫外激光(切割)机是采用紫外激光的切割系统，利用紫外光的特点，紫外激光切割机比传统长波长切割机具有更高精度和更好的切割效果。利用高能量的激光源、以及精确控制激光光束，可以有效提高加工速度和得到更精确的加工结果。
可选地，该步骤102可以包括：
对晶元的第二表面进行两次激光切割。
需要说明的是，一次激光切割后，晶元的第二表面被切割的键合层等可能会再次粘连在一起，进行两次激光切割，可以有效确保将其分离，提高产品良率，同时便于后续将晶元劈裂成若干独立的LED芯片(详见步骤106)。
具体地，第一次激光切割的功率可以为1～1.5w，第二次激光切割的功率可以为0.4～0.8w，以利于实现所需宽度和深度的激光划痕。
优选地，第一次激光切割的功率可以为1.2w，第二次激光切割的功率可以为0.6w。
具体地，激光切割的功率可以为80～140kHz，以避免划切后再次融合，同时利于实现所需宽度的激光划痕。
优选地，激光切割的功率可以为110kHz。
具体地，激光切割的速度可以为300mm/s，以避免划切后再次融合，同时利于实现所需宽度的激光划痕，并提高生产效率。
在本实施例的一种实现方式中，在该步骤102之前，该切割方法还可以包括：
在晶元的第二表面上涂上激光切割保护胶。
具体地，激光切割保护胶可以包括聚乙烯醇。具有一定粘度的液体，属水溶性的。
需要说明的是，若晶元的第二表面没有激光切割保护胶，则激光切割过程中产生的烧结物便会附着在晶元上，很难去除。在晶元的第二表面上涂上激光切割保护胶，激光切割过程中产生的烧结物粘附在激光切割保护层上，由于激光切割保护层很容易去除(激光切割保护胶具有水溶性)，在去除激光切割保护层的同时即可去除激光切割保护层上粘附的烧结物，因此大大方便激光切割过程中产生的烧结物的去除，保护产品表面无激光烧结物的污染。另外，激光切割保护胶还可以降低激光划切对产品性能的影响。而且激光切割保护胶不腐蚀产品的发光区，对产品的亮度影响较小。
具体地，在晶元的第二表面上涂上激光切割保护胶，可以包括：
采用涂胶机在晶元的第二表面上涂上激光切割保护胶，以提高生产效率。
可选地，采用涂胶机在晶元的第二表面上涂上激光切割保护胶，可以包括：
载台以800rpm的速度旋转，采用喷雾涂覆的方式在晶元的第二表面上涂上激光切割保护胶；
静置20s后，载台以2000rpm的速度旋转。
可以理解地，载台以800rpm的速度旋转，有利于晶元第二表面被保护液涂覆均匀。载台以2000rpm的速度旋转，可以将多余的保护液甩掉。
相应地，在该步骤102之后，该切割方法还包括：
去除激光切割保护胶。
可选地，去除激光切割保护胶，可以包括：
载台以2000rpm的速度旋转，同时采用高压水柱清洗激光切割保护胶；
吹干产品。
可选地，激光切割保护胶的厚度可以为1～2μm，以实现降低激光划切对产品性能的影响、保护产品表面无激光烧结物的污染、不腐蚀产品的发光区，同时有利于激光加工清洗干净。
步骤103：去除第一胶膜，将晶元的第二表面粘附在第二胶膜上。
可选地，第二胶膜可以包括PVC基材和亚克力系粘着剂，光照时的透明度较高，易于观察。
可选地，第二胶膜的厚度可以为60～80μm，以利于劈裂良率的稳定性。
具体地，该步骤103可以包括：
采用全自动粘片机将晶元的第二表面粘附在第二胶膜上，以提高生产效率。
可选地，将晶元的第二表面粘附在第二胶膜上的温度可以为50℃，时间为10s，实现晶元的第二表面与胶膜之间无气泡产生，粘合效果好。
在本实施例的另一种实现方式中，在去除第一胶膜之后，且在将晶元的第二表面粘附在第二胶膜上之前，该切割方法还可以包括：
对晶元中Si衬底还未分离的各个LED芯片进行光电参数测试。
需要说明的是，在对晶元的第二表面进行激光切割之后，各个LED芯片的多量子阱层等已经分离，相互之间通过Si衬底连接在一起，此时可以对各个LED芯片进行光电参数测试。同时由于LED芯片的P型电极和N型电极分别位于芯片的两侧，即垂直结构，因此若在各个LED芯片相互独立之后进行光电参数测试将会十分不便，此时进行光电性能测试，实现简单方便。
步骤104：对晶元的第一表面进行激光切割。
可以理解地，通过执行步骤104，在晶元的第一表面形成切割道。
可选地，对晶元的第一表面进行激光切割的深度可以为晶元的厚度的40％～50％。
具体地，该步骤104可以包括：
采用带有电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称CCD)的激光划片机对晶元的第一表面进行激光切割。
晶元的第一表面不透明，采用带有CCD的激光划片机可以在激光切割的过程中通过CCD获取的图像确定和调整激光切割的位置。
可选地，激光切割的功率可以为2w。与晶元的第二表面的划切参数不同，通过增加功率增加激光切深。
可选地，激光切割的速度可以大于200mm/s，有利于划深的稳定性。
在本实施例的又一种实现方式中，在该步骤105之后，该切割方法还可以包括：
在晶元的第一表面覆盖聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，简称PET)薄膜。
需要说明的是，在晶元的第一表面覆盖PET薄膜，可以避免对晶元的第一表面进行劈裂时(详见步骤106)，劈裂机与晶元之间粘连，影响劈裂的效率，同时有效保护P型电极不被划伤和污染。
可选地，PET薄膜与晶元的第一表面相贴的表面可以涂有硅油，以进一步有效避免粘连，避免P电极沾污，提高劈裂效率。
可选地，PET薄膜的厚度可以为20～40μm，以利于劈裂良率的稳定性。
优选地，PET薄膜的厚度可以为25μm。
步骤105：对晶元的第一表面进行劈裂，得到若干独立的发光二极管芯片。
可以理解地，步骤106中利用激光切割形成的切割道进行劈裂位置校准，进而将芯片彻底分离。
具体地，该步骤106可以包括：
采用劈裂机对晶元的第一表面进行劈裂。
在实际应用中，先沿晶元的一个方向依次进行劈裂，再沿晶元的另一个方向依次进行劈裂，两个方向相互垂直。另外，对晶元的中心和周围进行劈裂的难易程度不同(晶元的中心比晶元的周围难劈裂)，因此对晶元的不同区域作用不同的力进行劈裂(晶元中心的力大于晶元周围的力)。
表一为激光切割与刀片切割得到的LED芯片的性能：
表一
从表一可以看出，本发明实施例提供的切割方法对漏电、崩裂、效率三个方面的改善和提高效果相当明显。
本发明实施例通过分别对晶元两个相对的表面进行激光切割，并对晶元进行劈裂，得到若干独立的发光二极管芯片，由于激光切割的过程中没有碎屑产生，因此有效避免LED芯片由于粘附有碎屑而漏电，提高发光二极管的良率。而且激光切割也不会造成晶元表面崩裂，切割效率大大提高。另外，激光切割的宽度精度较高，可以最大限度地降低由于切割损失的发光面积(多量子阱层的横截面积)，提高发光二极管芯片的亮度。
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 (9)

1.一种发光二极管的切割方法，其特征在于，所述切割方法包括：
将晶元的第一表面粘附在第一胶膜上，所述晶元包括Si衬底、设置在所述Si衬底的第一表面的P型电极、以及依次层叠在所述Si衬底的第二表面的键合层、电流扩展层、P型限制层、多量子阱层、N型限制层、N型电极，所述Si衬底的第二表面为与所述Si衬底的第一表面相反的表面，所述晶元的第一表面为设置有所述P型电极的表面；
对所述晶元的第二表面进行激光切割，所述晶元的第二表面为与所述晶元的第一表面相反的表面；
去除所述第一胶膜，将所述晶元的第二表面粘附在第二胶膜上；
对所述晶元的第一表面进行激光切割；
对所述晶元的第一表面进行劈裂，得到若干独立的发光二极管芯片；
所述对所述晶元的第二表面进行激光切割，包括：
对所述晶元的第二表面进行两次激光切割；
其中，第一次激光切割的功率大于第二次激光切割的功率。
2.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，对所述晶元的第二表面进行激光切割的深度为所述晶元的厚度的15％～20％。
3.根据权利要求1或2所述的切割方法，其特征在于，对所述晶元的第一表面进行激光切割的深度为所述晶元的厚度的40％～50％。
4.根据权利要求1或2所述的切割方法，其特征在于，所述第一胶膜包括聚氯乙烯PVC基材和亚克力系粘着剂。
5.根据权利要求1或2所述的切割方法，其特征在于，所述第二胶膜包括聚氯乙烯PVC基材和亚克力系粘着剂。
6.根据权利要求1或2所述的切割方法，其特征在于，在所述对所述晶元的第二表面进行激光切割之前，所述切割方法还包括：
在所述晶元的第二表面上涂上激光切割保护胶。
7.根据权利要求6所述的切割方法，其特征在于，所述激光切割保护胶包括聚乙烯醇。
8.根据权利要求1或2所述的切割方法，其特征在于，在所述对所述晶元的第一表面进行劈裂之前，所述切割方法还包括：
在所述晶元的第一表面覆盖聚对苯二甲酸乙二酯PET薄膜。
9.根据权利要求8所述的切割方法，其特征在于，所述PET薄膜与所述晶元的第一表面相贴的表面涂有硅油。
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