CN106784200A - 一种隐形切割和背镀led芯片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体加工领域，公开了一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，其技术要点是：通过对晶圆进行化学抛光、生长粘附层、贴膜、隐形切割、翻转、背镀金属反射层和裂片，最终制得LED芯片，其中隐形切割时将晶圆和白膜粘接使隐形切割过程中因激光烧灼，蓝宝石衬底气化膨胀产生的杂质不会大面积喷在晶圆背面，只会存在于裂纹中，降低了背面污染，从而降低背镀层脱落几率，通过在蓝宝石衬底上生长粘附层，降低背镀层脱落概率由原先的20%降低至0.5%，部分光会在交界出形成全发射，一定程度上提高LED的出光效率，提升效果在10%左右。这种方法解决了现有隐形切割与背镀工艺中反射层脱落率高，LED发光效率不理想的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工领域，具体的讲是一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法。
背景技术
隐形切割是一种最近几年开始应用于LED的激光划片技术，是通过减少LED侧面烧伤面积，降低由于激光灼烧产生的吸光物质对LED芯片发出光的吸收，达到提高LED出光效率的。隐形切割技术可以用来替代传统的表面切割技术，相比传统切割技术，隐形切割技术可以提高产品亮度7%左右，提高产品外观良率0.5%左右。具体的隐切是利用激光聚焦在LED芯片内部，以一定频率，灼烧蓝宝石衬底瞬间气化，膨胀，将芯片切割开的方法。而表切技术是利用激光在芯片表面灼烧切开LED芯片。由于衬底灼烧后会产生黑色的吸光物质，吸收LED发出的光，两种方法对比表切技术产生的灼烧面积更大，一般深度为20-40微米，而隐切产生的灼烧深度为10微米左右，而且是由于采用脉冲激光，其灼烧是间断的灼烧，灼烧面积远小于表切。
背镀工艺目前主要是为了提高LED芯片正面的出光，而采用了在芯片的背面背镀一层金属反射层或者DBR反射层+金属反射层来，将LED芯片量子阱发出的反向的光反射回出光面，达到提高出光效率的方法，目前广泛应用在LED生产中。
为了将尽可能的提高LED芯片的出光效率，目前多数厂家将隐形切割工艺和背镀工艺结合在一起使用，但由于背镀工艺本身有一定的背镀层脱落问题，加之隐形切割时，激光灼烧位置衬底气化膨胀，部分灼烧的粉末喷出，导致晶圆背面污染，镀反射层时更加镀层更加容易脱落。实验数据反射层脱落面积达到25%以上。
因此需要一种加工工艺简单，能够大幅降低LED产品镀层脱落率与提高LED发光效率的一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法。
发明内容
本发明针对现有隐形切割与背镀工艺中反射层脱落率高，LED发光效率不理想的问题，提供一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法。
本发明解决上述技术问题，采用的技术方案是，包括以下步骤：
a.生长粘附层：在晶圆背面生长粘附层；
b.贴膜：将晶圆正面朝上，背面粘附在白膜上；
c.隐形切割：对贴膜后的晶圆进行隐形切割；
d.翻转：将隐形切割后晶圆正面朝下，背面朝上翻转在另一张白膜上，在将晶圆所在区域，连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层：在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层；
f.裂片：将晶圆裂片成单一的LED芯片。
进一步的，步骤a中，通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层。
可选的，步骤a中，粘附层为SiO2粘附层或者Si3N4粘附层。
可选的，粘附层厚度为10～230nm。
这样做的目的在于，生长粘附层主要为增加蓝宝石衬底和金属反射层的粘附力，降低背镀层脱落概率。另外粘附层采用的SiO2和Si3N4的折射率均小于蓝宝石衬底的折射率，因此部分光会在交界出形成全发射，一定程度上提高LED的出光效率，提升效果在10%左右。
可选的，步骤b中,隐形切割时，激光脉冲频率为20～120Hz，划片速度为40～200mm/s。
可选的，步骤d中，金属反射层为Al反射层或者Ag反射层。
可选的，步骤d中，金属反射层厚度为100～500nm。
进一步的，制得的LED芯片包括蓝宝石衬底，位于蓝宝石衬底下方的沉淀粘附层，位于沉淀粘附层下方的金属反射层，位于蓝宝石衬底上方的 P-GaN（P型氮化镓）层、P-Pad层、N-GaN（N型氮化镓）层和N-Pad层，其中P-GaN层和N-GaN层之间设有量子阱，蓝宝石衬底中经过隐形切割后存在激光灼烧点。
进一步的，步骤a之前，还有步骤a1，通过化学抛光的方法对厚度为40～200μm的晶圆进行抛光，降低晶圆背面粗糙度，抛光后表面粗糙度小于5nm。
这样做的目的在于，降低LED芯片背面粗糙度，使其能够形成较好的镜面效果，更加有利于提高背镀层反射率。
本发明的有益效果至少包括以下之一；
1、隐形切割时将晶圆背面和白膜粘接，这种方法可以使隐形切割过程中因为激光烧灼，蓝宝石气化膨胀产生的杂质不会大面积喷在晶圆背面，只会存在于裂纹中，降低了背面污染，从而降低背镀层脱落几率。
2、通过在蓝宝石衬底上生长粘附层，降低背镀层脱落概率。另外粘附层采用的SiO2和Si3N4的折射率均小于蓝宝石衬底的折射率，因此部分光会在交界出形成全发射，一定程度上提高LED的出光效率，提升效果在10%左右。
3、对晶圆背面研磨后进行抛光，有利于降低LED芯片背面粗糙度，使其能够形成较好的镜面效果，更加有利于提高背镀层反射率。
附图说明
图1为隐形切割和背镀LED芯片结构示意图；
图中标记为：1为P-GaN层、2为P-Pad层、3为N-GaN层、4为N-Pad层、5为激光灼烧点、6为蓝宝石衬底、7为生长粘附层、8为金属反射层、9为量子阱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点能够更加清晰明白，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明保护内容。
实施例1
一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
a.生长粘附层：在晶圆背面生长粘附层；
b.贴膜：将晶圆正面朝上，背面粘附在白膜上；
c.隐形切割：对贴膜后的晶圆进行隐形切割；
d.翻转：将隐形切割后晶圆正面朝下，背面朝上翻转在另一张白膜上，在将晶圆所在区域，连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层：在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层；
f.裂片：将晶圆裂片成单一的LED芯片。
步骤a中，通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层，粘附层为SiO2粘附层，粘附层厚度为10nm。
步骤c中,隐形切割时，激光脉冲频率为20Hz，划片速度为40mm/s。
步骤e中，金属反射层为Al反射层，金属反射层厚度为100nm。
制成的LED芯片，背镀层脱落率低于0.5%，较之现有技术制成的LED芯片，LED发光效率提升约9%。
实施例2
一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
a.生长粘附层：在晶圆背面生长粘附层；
b.贴膜：将晶圆正面朝上，背面粘附在白膜上；
c.隐形切割：对贴膜后的晶圆进行隐形切割；
d.翻转：将隐形切割后晶圆正面朝下，背面朝上翻转在另一张白膜上，在将晶圆所在区域，连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层：在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层；
f.裂片：将晶圆裂片成单一的LED芯片。
步骤a中，通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层，粘附层为Si3N4粘附层，粘附层厚度为230nm。
步骤c中,隐形切割时，激光脉冲频率为120Hz，划片速度为200mm/s。
步骤e中，金属反射层为Al反射层，金属反射层厚度为500nm。
制成的LED芯片，背镀层脱落率低于0.5%，较之现有技术制成的LED芯片，LED发光效率提升约10%。
实施例3
一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
b.贴膜：将晶圆正面朝上，背面粘附在白膜上；
c.隐形切割：对贴膜后的晶圆进行隐形切割；
d.翻转：将隐形切割后晶圆正面朝下，背面朝上翻转在另一张白膜上，在将晶圆所在区域，连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层：在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层；
f.裂片：将晶圆裂片成单一的LED芯片。
步骤a中，通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层，粘附层为Si3N4粘附层，粘附层厚度为100nm。
步骤c中,隐形切割时，激光脉冲频率为80Hz，划片速度为100mm/s。
步骤e中，金属反射层为Al反射层，金属反射层厚度为300nm。
制成的LED芯片，背镀层脱落率低于0.5%，较之现有技术制成的LED芯片，LED发光效率提升约12%。
实施例4
一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
a1.抛光，通过化学抛光的方法对厚度为40μm的晶圆进行抛光，降低晶圆背面粗糙度。
b.贴膜：将晶圆正面朝上，背面粘附在白膜上；
c.隐形切割：对贴膜后的晶圆进行隐形切割；
d.翻转：将隐形切割后晶圆正面朝下，背面朝上翻转在另一张白膜上，在将晶圆所在区域，连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层：在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层；
f.裂片：将晶圆裂片成单一的LED芯片。
步骤a中，通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层，粘附层为Si3N4粘附层，粘附层厚度为230nm。
步骤c中,隐形切割时，激光脉冲频率为120Hz，划片速度为200mm/s。
步骤e中，金属反射层为Al反射层，金属反射层厚度为500nm。
制成的LED芯片，背镀层脱落率低于0.5%，较之现有技术制成的LED芯片，LED发光效率提升约14%。
实施例5
一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，包括以下步骤：
a1.抛光，通过化学抛光的方法对厚度为200μm的晶圆进行抛光，降低晶圆背面粗糙度。
b.贴膜：将晶圆正面朝上，背面粘附在白膜上；
c.隐形切割：对贴膜后的晶圆进行隐形切割；
d.翻转：将隐形切割后晶圆正面朝下，背面朝上翻转在另一张白膜上，在将晶圆所在区域，连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层：在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层；
f.裂片：将晶圆裂片成单一的LED芯片。
步骤a中，通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层，粘附层为Si3N4粘附层，粘附层厚度为230nm。
步骤c中,隐形切割时，激光脉冲频率为120Hz，划片速度为200mm/s。
步骤e中，金属反射层为Al反射层，金属反射层厚度为500nm。
制成的LED芯片，背镀层脱落率低于0.5%，较之现有技术制成的LED芯片，LED发光效率提升约18%。
实施例6
如图1所示，隐形切割和背镀LED芯片结构示意图，该隐形切割和背镀LED芯片包括蓝宝石衬底6，位于蓝宝石衬底6下方的生长粘附层7，位于生长粘附层7下方的金属反射层8，位于蓝宝石衬底6上方的 P-GaN、P-Pad、N-GaN和N-Pad，其中P-GaN和N-GaN之间设有量子阱9，蓝宝石衬底6中经过隐形切割后存在激光灼烧点5，在LED芯片的背面背镀一层金属反射层，将LED芯片量子阱9发出的反向的光反射回出光面，达到提高出光效率。
Claims (8)
1.一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.沉淀粘附层：在晶圆背面沉淀粘附层（7）；
b.贴膜：将晶圆正面朝上，背面粘附上白膜；
c.隐形切割：对贴膜后的晶圆进行隐形切割；
d.翻转：将隐形切割后晶翻转在另一张白膜上，在将晶圆所在区域，连同白膜一起剪下；
e.背镀金属反射层：在晶圆背面沉淀粘附层（7）上镀一层金属反射层（8）；
f.裂片：将晶圆裂片成单一的LED芯片。
2.根据权利要求1所述的一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤a中，通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底（6）上沉淀粘附层（7）。
3.根据权利要求1所述的一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤a中，粘附层(7)为SiO2粘附层或者Si3N4粘附层。
4.根据权利要求5所述的一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤a中，粘附层(7)厚度为10～230nm。
5.根据权利要求1所述的一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤c中,隐形切割中，激光脉冲频率为20～120Hz，划片速度为40～200mm/s。
6.根据权利要求1所述的一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤e中，金属反射层（8）为Al反射层或者Ag反射层，金属反射层（8）厚度为100～500nm。
7.根据权利要求1所述的一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤a之前，还有步骤a1，抛光，通过化学抛光的方法对厚度为40～200μm的晶圆进行抛光，降低晶圆背面粗糙度。
8.根据权利要求1所述的一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法，其特征在于：制得的LED芯片包括蓝宝石衬底（6），位于蓝宝石衬底（6）下方的沉淀粘附层（7），位于沉淀粘附层（7）下方的金属反射层（8），位于蓝宝石衬底（6）上方的 P-GaN层（1）、P-Pad层（2）、N-GaN层（3）和N-Pad层（4），其中P-GaN层（1）和N-GaN层（3）之间设有量子阱（9），蓝宝石衬底（6）中经过隐形切割后存在激光灼烧点（5）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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