CN110867501A - 一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法，包括步骤如下：(1)在所述GaAs基发光二极管芯片外延层表面喷淋纯水，并在表面覆盖一张透明的白膜；(2)使用常规的芯片切割机进行切割；(3)将切割完成的芯片放入到盛满纯水的容器内，因开始表面已喷淋上纯水，利用纯水的张力，可简单地取下透明的白膜。本发明通过在GaAs基发光二极管芯片外延层表面喷淋上纯水，再在表面覆盖一张透明的白膜，再进行切割，这样既保证GaAs基发光二极管芯片发光区的完整性，且切割过程中与切割水隔离开避免切割水对芯片造成的影响，对切割水提纯的要求也较低大大降低了芯片的制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法，属于光电子技术领域。
背景技术
LED作为21世纪的照明新光源，同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的l/10，而寿命却可以延长100倍。LED器件是冷光源，光效高，工作电压低，耗电量小，体积小，可平面封装，易于开发轻薄型产品，结构坚固且寿命很长，光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，半导体灯具有节能、环保、寿命长等特点，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，也将是大势所趋。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度，还是从减少环境污染的角度，LED作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。
上世纪50年代，在IBM Thomas J.Watson Research Center为代表的诸多知名研究机构的努力下，以GaAs为代表的III–V族半导体在半导体发光领域迅速崛起。之后随着金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术的出现，使得高质量的III–V族半导体的生长突破了技术壁垒，各种波长的半导体发光二极管器件相继涌入市场。由于半导体发光二极管相对于目前的发光器件具有效率高、寿命长、抗强力学冲击等特质，在世界范围内被看作新一代照明器件。
现阶段GaAs基发光二极管芯片为提升出光效率及降低成本，一般都是采用ITO作为电流扩展层，焊盘电极一般都选择成本更低的金属Al代替金属Au；GaAs基发光二极管芯片现阶段使用金刚刀切割，切割过程中必须用到纯水，而ITO电流扩展层与Al电极很容易与水发生反应，水的酸碱值、杂质都能对其造成影响；导致现阶段GaAs基发光二极管芯片制造厂家花费大量的成本在水的提纯上，而现在大部分水质都较差，导致纯水制造成本越来越高，制约了芯片的发展。
中国专利文献CN105957937A公开了一种GaAs基发光二极管芯片及其切割方法，包括：1)制备GaAs基外延片的P电极和N电极；2)对步骤1)制备的GaAs基外延片进行N面切割，形成切割道，所述切割道周期与P电极周期一致，且所述切割道与所述P电极的外围边缘重合；所述N面是指所述GaAs基外延片具有N电极的背面；所述P面是指所述GaAs基外延片具有P电极的正面；3)将GaAs基外延片按照切割道劈裂：GaAs基外延片N面朝下、P面朝上放置于劈裂机劈裂。本专利需要用到金刚刀切割机和劈裂机，且P面是朝向粘性较高的蓝膜容易导致切割、破裂过程中P面受到污染，且需使用切割机和劈裂机以及后续流程导致芯片制造成本相对较高，且本专利使用切割机作业时未考虑切割冷却水对芯片的影响。
中国专利文献CN105226143A公开了一种GaAs基LED芯片的切割方法，包括如下步骤：(1)P面半切，形成纵横交错的切割槽，将芯片P面电极等间距分隔开；(2)将芯片P电极向下朝向白膜，N电极向上，贴在白膜上；(3)沿P面半切的切割槽进行芯片N面划片，释放芯片N面应力；(4)将划过的芯片进行倒膜，芯片由白膜转移到蓝膜上；(5)在芯片N面用裂片机的劈刀沿划痕进行裂片，芯片被加工成独立的晶粒。本专利第一步P面半切时芯片P面是直接面向切割冷却水，且本专利第二步作业时P电极向下朝向粘性较高的白膜容易造成P电极污染，本专利未涉及如何减少切割水对芯片造成影响。
发明内容
针对现有GaAs基发光二极管芯片切割方法存在的不足，本发明提供一种流程简便、且不会因纯水导致GaAs基发光二极管芯片被腐蚀的切割方法。
本发明的技术方案为：
一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法，所述GaAs基发光二极管芯片包括GaAs衬底、GaAs基发光二极管芯片外延层、电流扩展层、金属层、P电极、N电极；所述GaAs衬底上表面依次生长有所述GaAs基发光二极管芯片外延层、所述电流扩展层、所述金属层、所述P电极；所述GaAs衬底下表面生长有N电极；包括步骤如下：
(1)在所述GaAs基发光二极管芯片P面表面喷淋纯水，纯水为常规GaAs基发光二极管芯片制造过程中使用的纯水，并在所述GaAs基发光二极管芯片P面表面覆盖一张透明的白膜；白膜为普通透明的白膜且不需要有粘性；
(2)使用常规的芯片切割机进行切割；因为表面已覆盖上一张透明白膜，切割过程中使用的冷却水可使用洁净程度较低的水即可；使用切割机直接切割芯片，切割机金刚刀按一定的转速切割芯片，切割过程中不断在金刚刀表面喷淋洁净度较低的水。
(3)将切割完成的芯片放入到盛满纯水的容器内，因开始表面已喷淋上纯水，利用纯水的张力，可简单地取下透明的白膜。
根据本发明优选的，所述白膜的厚度为0.5-0.8μm。
白膜此厚度的选取，既可以保证透明度，又减少了切割厚度要求的误差。
根据本发明优选的，所述电流扩展层的材质为ITO；所述金属层的材质为Al。
根据本发明优选的，所述GaAs衬底的厚度为140-190μm；所述电流扩展层的厚度为0.05-0.3μm；所述金属层的厚度为2.5-4.5μm；
进一步优选的，所述GaAs衬底的厚度为155μm；所述电流扩展层的厚度为0.15μm；所述金属层的厚度为3μm。
GaAs衬底的厚度选取对后续的白膜覆盖后的切割有好处，此厚度下切割的芯片边缘更整齐。电流扩展层的厚度是按GaAs基发光二极管发光的波长选取的最优的厚度。金属层的厚度是根据后续纯水喷淋以及白膜覆盖选取的最优厚度，此厚度经过纯水喷淋以及白膜覆盖后，芯片不会再接触到切割过程的冷却水。
现阶段GaAs基发光二极管芯片为提升出光效率及降低成本，一般都是采用ITO作为电流扩展层，焊盘电极一般都选择成本更低的金属Al代替金属Au；GaAs基发光二极管芯片现阶段使用金刚刀切割，切割过程中必须用到纯水，而ITO电流扩展层与Al电极很容易与水发生反应，水的酸碱值、杂质都能对其造成影响，导致现阶段GaAs基发光二极管芯片制造厂家水的提纯处理上的成本越来越高。本发明通过在GaAs基发光二极管芯片外延层表面喷淋上纯水，再在表面覆盖一张透明的白膜，通过水的张力及白膜的覆盖将芯片与切割过程的冷却水完全隔离开，在切割过程中使用洁净程度较低的水即可，大大降低了GaAs基发光二极管芯片的制造成本。
本发明的有益效果为：
本发明通过在GaAs基发光二极管芯片外延层表面喷淋上纯水，再在表面覆盖一张透明的白膜，再进行切割，这样既保证GaAs基发光二极管芯片发光区的完整性，且切割过程中与切割水隔离开避免切割水对芯片造成的影响，对切割水提纯的要求也较低大大降低了芯片的制造成本。
附图说明
图1为本发明GaAs基发光二极管芯片的结构图；
图2为现有技术切割方法得到的GaAs基发光二极管芯片的结构图；
1.GaAs衬底，2.GaAs基发光二极管芯片外延层，3.电流扩展层，4.P电极，5.N电极，6.现有技术切割后GaAs基发光二极管芯片表面。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例
一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法，GaAs基发光二极管芯片的结构如图1所示，具体步骤包括：
(1)在GaAs衬底1上生长GaAs基发光二极管芯片外延层2，并在GaAs基发光二极管芯片外延层2表面沉积厚度为0.05-0.3μm的ITO膜作为电流扩展层3，并在ITO膜表面沉积厚度为2.5-4.5μm的金属层(Al膜)，并通过常规光刻制得P电极4；
(2)对GaAs衬底1减薄，并生长N电极5；
(3)在步骤(2)制得的GaAs基发光二极管芯片P面喷淋上纯水，喷淋时间30-60秒，并在GaAs基发光二极管芯片P面覆盖一张透明的厚度为0.5-0.8μm的白膜，再使用常规的芯片切割机进行切割，因为表面已覆盖上一张透明白膜，切割过程中使用的冷却水可使用洁净程度较低的水即可；
(4)将切割完成的芯片放入到盛满纯水的容器内，因开始表面已喷淋上纯水，利用水的张力白膜可简单的取下。
本实施例中，通过在GaAs基发光二极管芯片P面喷淋上纯水，再在表面覆盖一张透明的白膜，再进行切割，这样既保证GaAs基发光二极管芯片发光区的完整性，且切割过程中与切割水隔离开避免切割水对芯片造成的影响，对切割水提纯的要求也较低大大降低了芯片的制造成本。
采用背景技术中的现有技术切割方法，制作与本实施例相同结构的GaAs基发光二极管芯片，得到的GaAs基发光二极管芯片的结构如图2所示，由图2可知，现有技术切割后GaAs基发光二极管芯片表面6完整性遭到了破坏，表面不平整，具体比对如表1所示：
表1
Claims (5)
1.一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法，所述GaAs基发光二极管芯片包括GaAs衬底、GaAs基发光二极管芯片外延层、电流扩展层、金属层、P电极、N电极；所述GaAs衬底上表面依次生长有所述GaAs基发光二极管芯片外延层、所述电流扩展层、所述金属层、所述P电极；所述GaAs衬底下表面生长有N电极；其特征在于，包括步骤如下：
(1)在所述GaAs基发光二极管芯片P面表面喷淋纯水，并在所述GaAs基发光二极管芯片P面表面覆盖一张透明的白膜；
(2)使用芯片切割机进行切割；
(3)将切割完成的芯片放入到盛满纯水的容器内，利用纯水的张力，取下透明的白膜。
2.根据权利要求1所述的一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法，其特征在于，所述白膜的厚度为0.5-0.8μm。
3.根据权利要求1所述的一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法，其特征在于，所述电流扩展层的材质为ITO；所述金属层的材质为Al。
4.根据权利要求1所述的一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法，其特征在于，所述GaAs衬底的厚度为140-190μm；所述电流扩展层的厚度为0.05-0.3μm；所述金属层的厚度为2.5-4.5μm。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法，其特征在于，所述GaAs衬底的厚度为155μm；所述电流扩展层的厚度为0.15μm；所述金属层的厚度为3μm。
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