CN110291627A - 一种led芯粒及led芯片的隐形切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED芯片技术领域，特别地涉及一种LED芯粒及LED芯片的隐形切割方法。本发明公开了一种LED芯粒，所述LED芯粒的衬底的侧面沿衬底的厚度方向具有多条间隔的激光划痕，所述激光划痕数量在3条以上，所述衬底的侧面沿衬底的厚度方向依次高低起伏设置。同时本发明公开了一种LED芯片的隐形切割方法，包括步骤S1，采用隐形切割在对应于切割道的衬底内部形成多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕，所述激光划痕数量在3条以上。本发明能有效提升芯粒切割成品率，并减少衬底斜裂现象，可以缩小切割道线宽，从而提升单片产出量，增加侧面光的取出，减小发光角度，增加正向光，从而增加芯粒亮度。
Description
技术领域
本发明属于LED芯片技术领域，具体地涉及一种LED芯粒及LED芯片的隐形切割方法。
背景技术
目前LED芯片被分割成独立LED芯粒，通常是通过隐形切割在衬底内部形成单个激光划痕，然后进行裂片来完成，然而在切割研磨厚度较厚的芯片时(厚度一般大于150μm以上)容易出现以下状况：(1)由于隐形切割使用的激光能量较小，容易出现双胞甚至多胞，芯粒切割良率较低；(2)芯片能够正常分裂开，但是又会出现激光切割位置与裂开位置有较大偏差的现象，斜裂严重，如图(1)所示，需增加切割道的线宽，否则容易伤到发光区域，降低亮度；而增大切割道线宽，则会减少单片晶圆的LED芯粒产出量。
在一些情形中，有采用背面隐形切割并且切割深度大于芯片厚度1/2的切割工艺，来解决因斜裂问题而导致良率偏低、亮度偏低等技术问题。但是隐形切割位置越靠近磊晶层，LED芯片的电性失效率会增加，因此必须使用较小的激光能量来减少电性异常，这样就会导致芯片双胞甚至多胞增加，切割良率降低。
另外，通常应用于LED的隐形切割技术为了保证芯片光电参数正常同时兼顾芯片分裂后外观良率，需要隐形切割激光能量以及激光聚焦位置搭配合适，这样使得芯片分裂开后侧面激光烧蚀痕迹维持在一定范围内，芯片侧面较平滑，因而不能有效收集芯粒侧面发出的光。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高芯粒切割成品率，减少衬底斜裂现象，提升单片产出量，增加侧面光的取出，从而增加LED芯粒亮度的LED芯粒及LED芯片的隐形切割方法用以解决上述存在的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种LED芯粒，所述LED芯粒的衬底的侧面沿衬底的厚度方向具有多条间隔的激光划痕，所述激光划痕数量在3条以上，所述衬底的侧面沿衬底的厚度方向依次高低起伏设置。
在一些实施例中，所述衬底的同一侧面的多条激光划痕位于同一个与衬底的厚度方向平行的平面内。
在一些实施例中，所述衬底的同一侧面的多条激光划痕分布在与衬底的厚度方向平行且相互间隔的多个平面内。
在一些实施例中，所述衬底的同一侧面的多条激光划痕依次交替分布在与衬底的厚度方向平行且间隔的两个平面内。
本发明还公开了一种LED芯片的隐形切割方法，包括步骤S1，采用隐形切割在对应于切割道的衬底内部形成多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕，所述激光划痕数量在3条以上。
在一些实施例中，所述衬底为蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底的c-plane面用于形成磊晶层。
在一些实施例中，所述激光划痕由依次间隔设置的激光孔洞构成。
在一些实施例中，所述激光孔洞的直径为1μm-4μm。
在一些实施例中，相邻的所述激光孔洞间距为3μm-20μm。
在一些实施例中，采用背面隐形切割在对应于切割道的衬底内部形成多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕。
在一些实施例中，所述隐形切割的激光能量为0.01W-0.5W。
在一些实施例中，所述背面隐形切割的激光频率为1KHz-100KHz。
在一些实施例中，所述背面隐形切割的激光载台移动速度为1mm/s-800mm/s。
在一些实施例中，所述多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕位于同一个与衬底的厚度方向平行的平面内。
在一些实施例中，所述多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕依次交替分布在与衬底的厚度方向平行且间隔的两个平面内。
在一些实施例中，将背面隐形切割的激光聚焦焦点交替沿着X方向偏移△X和沿着X反方向偏移△X形成所述多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕。
在一些实施例中，采用单束激光依次形成多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕。
在一些实施例中，采用多束激光同时形成多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕。
在一些实施例中，采用多个激光头形成多束激光。
在一些实施例中，采用单束激光通过光路转换形成多束激光。
在一些实施例中，还包括步骤S2，对经过步骤S1处理后的LED芯片进行裂片，形成分离的LED芯粒。
在一些实施例中，在步骤S2中，用裂片机从LED芯片的正面或者背面进行裂片。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果，包括：
(1)本发明采用多条激光划痕，即使在切割研磨厚度较厚的芯片时，也不容易出现双胞甚至多胞，能有效提升芯粒切割成品率；且减少衬底斜裂现象，可以缩小切割道线宽，从而提升单片晶圆的LED芯粒产出量；同时，由于采用多条激光划痕，可以降低激光能量，从而减少电性异常。
(2)采用多条激光划痕，增加芯粒侧面激光划痕数量，使得芯粒侧面粗化，增加侧面光的取出，减小发光角度，增加正向光，从而增加芯粒亮度。
(3)依次高低起伏的芯粒侧面结构，增加芯粒侧面光的取出，减小发光角度，增加正向光，从而提升芯粒亮度。
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要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为LED芯片斜裂示意图，其中，(A)为LED芯片的侧视图；(B)为LED芯片的俯视图；
图2为本发明实施例一的LED芯粒结构示意图；
图3为本发明实施例二的LED芯粒结构示意图；
图4为本发明的方法流程图；
图5为本发明的蓝宝石衬底的结构示意图；
图6为本发明的蓝宝石衬底的晶胞结构示意图；
图7为本发明实施例三和实施例四的步骤S0处理后的LED芯片侧视图；
图8为本发明实施例三和实施例四的步骤S0处理后的LED芯片俯视图；
图9为本发明实施例三的隐形切割过程示意图；
图10为本发明实施例三的裂片后的LED芯粒结构示意图；
图11为本发明实施例四的隐形切割过程示意图；
图12为本发明实施例四的裂片后的LED芯粒结构示意图；
图13为本发明实施例五的隐形切割过程示意图；
图14为本发明实施例七的隐形切割过程示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明提供了一种LED芯粒，所述LED芯粒的衬底的侧面沿衬底的厚度方向具有多条间隔的激光划痕，所述激光划痕数量在3条以上，所述衬底的侧面沿衬底的厚度方向依次高低起伏设置。通过形成多条激光划痕，即使在切割研磨厚度较厚的芯片时，也不容易出现双胞甚至多胞，能有效提升芯粒切割成品率；且可以减少衬底斜裂现象，进而可以缩小切割道线宽，从而提升单片晶圆的LED芯粒产出量；同时，由于采用多条激光划痕，可以降低激光能量，从而减少电性异常。
采用多条激光划痕，增加芯粒侧面激光划痕数量，使得芯粒侧面粗化，增加侧面光的取出，减小发光角度，增加正向光，从而增加芯粒亮度。当芯粒发光时，从量子阱发出的光通过芯粒侧面多条激光划痕时，由于衬底与空气折射率不同，同时激光划痕类似将芯粒侧面粗化，增大了光取出的角度，从而达到增加轴向光的目的。
依次高低起伏(大致波浪形)的芯粒侧面结构，增加芯粒侧面光的取出，减小发光角度，增加正向光，从而提升芯粒亮度。当芯粒发光时，从量子阱发出的光通过芯粒大致波浪形的侧面，改变了从侧面出射光的方向，增加光的取出。
下面将以具体实施例来详细说明本发明的LED芯粒。
实施例一
如图2所示，一种LED芯粒1，所述LED芯粒1的衬底11(本具体实施例中，衬底11为蓝宝石衬底，蓝宝石衬底的c-plane面生长磊晶层)的侧面111沿衬底11的厚度方向具有多条间隔的激光划痕1111，本具体实施例中，激光划痕1111的数量为四条，但并不限于此，在其它实施例中，激光划痕1111的数量可以根据衬底11的厚度进行设定，如3条、5条或多于5条等。
所述衬底11的侧面111沿衬底11的厚度方向依次高低起伏设置(呈大致波浪形)，所述衬底11的同一侧面111的多条激光划痕1111位于同一个与衬底11的厚度方向平行的平面内，即位于同一个竖直平面内(以图2方向为基准)。多条激光划痕1111位于同一个竖直平面内，加工较简单。
实施二
如图3所示，一种LED芯粒2，所述LED芯粒的衬底21(本具体实施例中，衬底21为蓝宝石衬底，蓝宝石衬底的c-plane面生长磊晶层)的侧面211沿衬底21的厚度方向具有多条间隔的激光划痕2111，本具体实施例中，激光划痕2111的数量为四个，但并不限于此，在其它实施例中，激光划痕2111的数量可以根据衬底21的厚度进行设定，如3条、5条或多于5条等。
所述衬底21的侧面211沿衬底21的厚度方向依次高低起伏设置(呈大致波浪形)，所述衬底21的同一侧面211的多条激光划痕2111依次交替分布在与衬底21的厚度方向平行且间隔的两个平面内，即依次交替分布在相间隔的两个竖直平面内(以图3方向为基准)。将多条激光划痕2111依次交替分布在相间隔的两个竖直平面内，使得侧面21高低起伏更剧烈，进一步增加芯粒侧面光的取出，减小发光角度，增加正向光，从而提升芯粒亮度。
当然，在其它实施例中，多条激光划痕2111也可以分布在多个间隔的竖直平面内，以改变侧面211的高低起伏程度。
如图4所示，本发明还提供了一种LED芯片的隐形切割方法，包括步骤S1，采用隐形切割在对应于切割道的衬底内部形成多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕，所述激光划痕数量在3条以上；步骤S2，对经过步骤S1处理后的LED芯片进行裂片，形成单颗或若干颗(即分离的)LED芯粒，该LED芯粒的衬底的侧面即形成沿衬底的厚度方向依次高低起伏(呈大致波浪形)结构。
衬底侧面面型的形成原理：图5中的a-axis轴方向对应于图6中的晶胞中a-axis轴方向，激光划痕的方向平行于晶胞的r-plane面，当激光划痕设置在r-plane面上时，由于应力作用，会发生沿着r-plane面裂开现象，且只发生在激光聚焦焦点位置附近，没有贯穿整个芯粒；再通过劈裂方式，形成沿衬底的厚度方向依次高低起伏的芯粒侧面结构，如图2和3所示。
下面将以具体实施例来详细说明本发明的LED芯片隐形切割方法。
实施例三
本实施例提供了一种LED芯片的隐形切割方法，包括：
步骤S0，依照LED芯片流程制作出全结构的LED芯片3，包括在蓝宝石衬底31的c-plane面上形成磊晶层32和切割道33等；然后将LED芯片3研磨减薄到预定厚度，本实施例为200μm，如图7和8所示。
步骤S11，首先采用背面隐形切割，沿Y方向将激光聚焦焦点移动到离LED芯片3背面距离a1处，a1为10μm-30μm，调整激光能量为0.01W-0.5W，调整激光频率为1KHz-100KHz，调整载台移动速度为1mm/s-800mm/s，使其形成间距D为3μm-20μm，直径d为1μm-4μm的一行孔洞34，构成第一条激光划痕341，如图9所示。
步骤S12，接着沿Y方向将激光聚焦焦点移动到离LED芯片3背面距离a1+a2处，a1+a2为40μm-60μm，调整激光能量为0.01W-0.5W，调整激光频率为1KHz-100KHz，调整载台移动速度为1mm/s-800mm/s，使其形成间距D为3μm-20μm，直径d为1μm-4μm的一行孔洞34，构成第二条激光划痕342，如图9所示。
步骤S13，然后沿Y方向将激光聚焦焦点移动到离LED芯片3背面距离a1+a2+a3处，a1+a2+a3为70μm-110μm，调整激光能量为0.01W-0.5W，调整激光频率为1KHz-100KHz，调整载台移动速度为1mm/s-800mm/s，使其形成间距D为3μm-20μm，直径d为1μm-4μm的一行孔洞34，构成第三条激光划痕343，如图9所示。
步骤S14，再次沿Y方向将激光聚焦焦点移动到离LED芯片3背面距离a1+a2+a3+a4处，a1+a2+a3+a4距离为120μm-160μm，调整激光能量为0.01W-0.5W，调整激光频率为1KHz-100KHz，调整载台移动速度为1mm/s-800mm/s，使其形成间距D为3μm-20μm，直径d为1μm-4μm的一行孔洞34，构成第四条激光划痕344，如图9所示。
步骤S15，最后将LED芯片3旋转90度移动到另外一面进行重复步骤S11-S14。
步骤S20，上述步骤完成后，在LED芯片3背面贴上保护膜，用裂片机从正面或者背面进行裂片，即形成如图10所示具有侧面呈高低起伏(呈大致波浪形)的单颗LED芯粒35，对应于实施一的LED芯粒结构。
本具体实施例中，激光划痕的数量为4条，当然，在其它实施例中，激光划痕的数量可以根据LED芯片3的厚度进行选择，如LED芯片3的厚度较小，则激光划痕的数量少，如3条；如LED芯片3的厚度较大，则激光划痕的数量多，如5条或多于5条。
实施四
本实施例提供了一种LED芯片的隐形切割方法，包括：
步骤S0，依照LED芯片流程制作出全结构的LED芯片3，包括在蓝宝石衬底31上形成磊晶层32和切割道33等；然后将LED芯片3研磨减薄到预定厚度，本实施例为200μm，如图7和8所示。
步骤S11，首先采用背面隐形切割，沿Y方向将激光聚焦焦点移动到离LED芯片3背面距离a1处，a1为10μm-30μm，同时将激光焦点沿着X反方向偏移△X，△X为5μm-50μm，调整激光能量为0.01W-0.5W，调整激光频率为1KHz-100KHz，调整载台移动速度为1mm/s-800mm/s，使其形成间距D为3μm-20μm，直径d为1μm-4μm的一行孔34，构成第一条激光划痕341，如图11所示。
步骤S12，其次沿Y方向将激光聚焦焦点移动到离LED芯片3背面距离a1+a2处，a1+a2为40μm-60μm，同时沿着X方向偏移△X，△X为5μm-50μm，调整激光能量为0.01W-0.5W，调整激光频率为1KHz-100KHz，调整载台移动速度为1mm/s-800mm/s，使其形成间距D为3μm-20μm，直径d为1μm-4μm的一行孔洞34，构成第二条激光划痕342，如图11所示。
步骤S13，然后沿Y方向将激光聚焦焦点移动到离LED芯片3背面距离a1+a2+a3处，a1+a2+a3为70μm-110μm，同时沿着X反方向偏移△X，△X为5μm-50μm，调整激光能量为0.01W-0.5W，调整激光频率为1KHz-100KHz，调整载台移动速度为1mm/s-800mm/s，使其形成间距D为3μm-20μm，直径d为1μm-4μm的一行孔洞34，构成第三条激光划痕343，如图11所示。
步骤S13，再次沿Y方向将激光聚焦焦点移动到离LED芯片3背面距离a1+a2+a3+a4处，a1+a2+a3+a4为120μm-160μm，调整激光能量为0.01W-0.5W，调整激光频率为1KHz-100KHz，调整载台移动速度为1mm/s-800mm/s，使其形成间距D为3μm-20μm，直径d为1μm-4μm的一行孔洞34，构成第四条激光划痕344，如图11所示。
步骤S14，最后将LED芯片3旋转90度移动到另外一面进行重复步骤S11-S14。
步骤S20，上述步骤完成后，在LED芯片3背面贴上保护膜，用裂片机从正面或者背面进行裂片，即形成如图12所示具有侧面呈高低起伏(呈大致波浪形)的单颗LED芯粒，且高低起伏比实施例三的剧烈，对应于实施二的LED芯粒结构。
本具体实施例中，激光划痕的数量为4条，当然，在其它实施例中，激光划痕的数量可以根据LED芯片3的厚度进行选择，如LED芯片3的厚度较小，则激光划痕的数量少，如3条；如LED芯片3的厚度较大，则激光划痕的数量多，如5条或多于5条。
本具体实施例中，沿着X方向偏移的△X与沿着X反方向偏移的△X未必完全相等，比如可以具有10％～30％的偏差。
实施例五
本实施例与实施例一的区别为：本实施例采用具有四个激光头的隐形切割机台，四个激光头的四束激光分别同时形成第一条激光划痕至第四条激光划痕，如图13所示，四条激光划痕一次完成，增加机台产出。
当然，在其它实施例中，激光头的数量可以根据激光划痕的数量而定。
实施例六
本实施例与实施例二的区别为：本实施例采用具有四个激光头的隐形切割机台，四个激光头的四束激光分别同时形成第一条激光划痕至第四条激光划痕，四条激光划痕一次完成，增加机台产出。
当然，在其它实施例中，激光头的数量具体根据激光划痕的数量而定。
实施例七
本实施例与实施例一的区别为：采用光路转换装置，将单个激光头发出的单束激光分成四束激光，四束激光分别同时形成第一条激光划痕至第四条激光划痕，如图14所示，四条激光划痕一次完成，增加机台产出，且只采用一个激光头，成本较低。光路转换装置可以由凹透镜、凸透镜、曲面镜以及光学晶体组成。
当然，在其它实施例中，光路转换装置转换的激光束的数量具体根据激光划痕的数量而定。
实施例八
本实施例与实施例二的区别为：采用光路转换装置，将单个激光头发出的单束激光分成四束激光，四束激光分别同时形成第一条激光划痕至第四条激光划痕，四条激光划痕一次完成，增加机台产出，且只采用一个激光头，成本较低。光路转换装置可以由凹透镜、凸透镜、曲面镜以及光学晶体组成。
当然，在其它实施例中，光路转换装置转换的激光束的数量具体根据激光划痕的数量而定。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (22)
1.一种LED芯粒，其特征在于：所述LED芯粒的衬底的侧面沿衬底的厚度方向具有多条间隔的激光划痕，所述激光划痕数量在3条以上，所述衬底的侧面沿衬底的厚度方向依次高低起伏设置。
2.根据权利要求1所述的LED芯粒，其特征在于：所述衬底的同一侧面的多条激光划痕位于同一个与衬底的厚度方向平行的平面内。
3.根据权利要求1所述的LED芯粒，其特征在于：所述衬底的同一侧面的多条激光划痕分布在与衬底的厚度方向平行且相互间隔的多个平面内。
4.根据权利要求3所述的LED芯粒，其特征在于：所述衬底的同一侧面的多条激光划痕依次交替分布在与衬底的厚度方向平行且间隔的两个平面内。
5.一种LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：包括步骤S1，采用隐形切割在对应于切割道的衬底内部形成多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕，所述激光划痕数量在3条以上。
6.根据权利要求5所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：所述衬底为蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底的c-plane面用于形成磊晶层。
7.根据权利要求5所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：所述激光划痕由依次间隔设置的激光孔洞构成。
8.根据权利要求7所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：所述激光孔洞的直径为1μm-4μm。
9.根据权利要求7所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：相邻的所述激光孔洞间距为3μm-20μm。
10.根据权利要求5所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：采用背面隐形切割在对应于切割道的衬底内部形成多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕。
11.根据权利要求10所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：所述背面隐形切割的激光能量为0.01W-0.5W。
12.根据权利要求10所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：所述背面隐形切割的激光频率为1KHz-100KHz。
13.根据权利要求10所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：所述背面隐形切割的激光载台移动速度为1mm/s-800mm/s。
14.根据权利要求5所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：所述多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕位于同一个与衬底的厚度方向平行的平面内。
15.根据权利要求5所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：所述多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕依次交替分布在与衬底的厚度方向平行且间隔的两个平面内。
16.根据权利要求15所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：将背面隐形切割的激光聚焦焦点交替沿着X方向偏移△X和沿着X反方向偏移△X形成所述多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕。
17.根据权利要求5所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：采用单束激光依次形成多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕。
18.根据权利要求5所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：采用多束激光同时形成多条沿衬底厚度方向的间隔的激光划痕。
19.根据权利要求18所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：采用多个激光头形成多束激光。
20.根据权利要求18所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：采用单束激光通过光路转换形成多束激光。
21.根据权利要求5所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：还包括步骤S2，对经过步骤S1处理后的LED芯片进行裂片，形成分离的LED芯粒。
22.根据权利要求21所述的LED芯片的隐形切割方法，其特征在于：在步骤S2中，用裂片机从LED芯片的正面或者背面进行裂片。
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