一種含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，屬于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域。該切割方法先在半導(dǎo)體襯底上制作多個發(fā)光二極管單元，然后于減薄后的所述半導(dǎo)體襯底背面制作背鍍反射層，采用砂輪切割的方法去除與各該發(fā)光二極管單元相應(yīng)的背鍍反射層形成切割道，通過該切割道對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光內(nèi)切形成變質(zhì)層，最后進(jìn)行裂片以完成切割。本發(fā)明提供了一種將激光內(nèi)切技術(shù)應(yīng)用于具有背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，克服了傳統(tǒng)切割工藝容易造成器件面積的損失或容易造成晶粒分裂的缺陷，并且提高了器件切割的良率。本發(fā)明工藝簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】一種含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，特別是涉及一種含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大，正帶動傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級換代，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益巨大。正因如此，半導(dǎo)體照明被普遍看作是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來幾年光電子領(lǐng)域最重要的制高點之一。發(fā)光二極管是由II1-1V族化合物，如GaAs (砷化鎵)、GaP (磷化鎵)、GaAsP (磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的1-N特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光。
[0003]近年來，制造高集成、高性能的半導(dǎo)體產(chǎn)品的半導(dǎo)體工業(yè)相繼發(fā)展半導(dǎo)體薄片加工技術(shù)。為了提高生產(chǎn)效率，各處的半導(dǎo)體產(chǎn)品使用半導(dǎo)體薄片加工技術(shù)把幾個到幾千萬個半導(dǎo)體儀器集成到一塊稱為“晶片”的高純度襯底上。一塊幾英寸晶片上要制造的芯片數(shù)目達(dá)幾千片，在封裝前要把它們分割成單個電路單元。
[0004]激光內(nèi)切是將激光聚光于工件內(nèi)部，在工件內(nèi)部形成變質(zhì)層，通過擴(kuò)展膠膜等方法將工件分割成芯片的切割方法。激光內(nèi)切具有很多優(yōu)點:1、由于工件內(nèi)部改質(zhì)，因此可以抑制加工屑的產(chǎn)生。適用于抗污垢性能差的工件；2、適用于抗負(fù)荷能力差的工件(MEMS等)，且采用干式加工工藝，無需清洗；可以減小切割道寬度，因此有助于減小芯片間隔。由于上述優(yōu)點，激光內(nèi)切得到了廣泛的應(yīng)用。
[0005]為了提高發(fā)光二極管的出光率，往往需要對襯底進(jìn)行背鍍反射層以增加正面出光的效率。然而，對于具有背鍍反射層202的襯底201的切割，由于背鍍反射層對激光光束203的阻擋作用，激光內(nèi)切技術(shù)受到了很大的限制，如圖1所示。以發(fā)光二極管為例，金屬背鍍的發(fā)光二極管的切割存在以下問題:1)如果先采用激光對晶片的正或背面切割形成表面切割道，部份或全部制程完成后，再背鍍反射層，此激光切痕容易造成亮度損失；2)如果對晶片先做激光內(nèi)切，而后背鍍，在背鍍的過程中易發(fā)生晶粒分開，造成良率降低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管由于含背鍍反射層而不能對其進(jìn)行激光內(nèi)切的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，所述切割方法至少包括以下步驟:[0008]I)提供一半導(dǎo)體襯底，于所述半導(dǎo)體襯底的上表面制作包括多個發(fā)光二極管單元的發(fā)光二極管原件；
[0009]2)于所述半導(dǎo)體襯底的背表面制作背鍍反射層；
[0010]3)采用砂輪對所述背鍍反射層進(jìn)行切割，以在所述背鍍反射層中形成與各該發(fā)光二極管單元對應(yīng)的切割道；
[0011]4)通過所述切割道對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光內(nèi)切，以在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)部形成與所述切割道相對應(yīng)的變質(zhì)層結(jié)構(gòu)；
[0012]5)依據(jù)所述變質(zhì)層結(jié)構(gòu)對所述發(fā)光二極管原件進(jìn)行裂片，以獲得相互分離的多個發(fā)光二極管單元。
[0013]在本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法中，所述半導(dǎo)體襯底為藍(lán)寶石襯底、圖形藍(lán)寶石襯底、Si襯底或SiC襯底。
[0014]在本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法中，所述發(fā)光二極管單元為正裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管單元或垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管單元。
[0015]在本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法中，所述背鍍反射層為全方位反射鏡ODR或布拉格反射鏡DBR。
[0016]作為本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法的一個優(yōu)選方案，所述切割道的寬度為4?50um。
[0017]作為本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法的一個優(yōu)選方案，所述切割道貫穿所述背鍍反射層。
[0018]作為本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法的一個優(yōu)選方案，步驟2)中，在制作背鍍反射層之前還包括對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行減薄的步驟。
[0019]在本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法步驟5)中，采用刀片劈裂方式對所述發(fā)光二極管原件進(jìn)行裂片。
[0020]如上所述，本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，具有以下有益效果:先在半導(dǎo)體襯底上制作多個發(fā)光二極管單元，然后于減薄后的所述半導(dǎo)體襯底背面制作背鍍反射層，采用砂輪切割的方法去除與各該發(fā)光二極管單元相應(yīng)的背鍍反射層形成切割道，通過該切割道對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光內(nèi)切形成變質(zhì)層，最后進(jìn)行裂片以完成切割。本發(fā)明提供了一種將激光內(nèi)切技術(shù)應(yīng)用于具有背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，克服了傳統(tǒng)切割工藝容易造成器件面積的損失或容易造成晶粒分裂的缺陷，并且提高了器件切割的良率。本發(fā)明工藝簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1顯示為背鍍反射層在進(jìn)行激光內(nèi)切時對激光的阻擋作用示意圖。
[0022]圖疒圖4顯示為本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5顯示為本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖圖7b顯示為本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0025]圖8顯示為本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0026]圖9顯示為本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]元件標(biāo)號說明
[0028]101半導(dǎo)體襯底
[0029]102N-GaN 層
[0030]103量子阱層
[0031]104P-GaN 層
[0032]105透明導(dǎo)電層
[0033]106N 電極
[0034]107P 電極
[0035]108背鍍反射層
[0036]109切割道
[0037]110變質(zhì)層
[0038]12砂輪
【具體實施方式】
[0039]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0040]請參閱圖疒圖9。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0041]如圖2~圖9所示，本實施例提供一種含背鍍反射層108的發(fā)光二極管的切割方法，所述切割方法至少包括以下步驟:
[0042]如圖疒圖4所示，首先進(jìn)行步驟I )，提供一半導(dǎo)體襯底101，于所述半導(dǎo)體襯底101的上表面制作包括多個發(fā)光二極管單元的發(fā)光二極管原件。
[0043]所述半導(dǎo)體襯底101為藍(lán)寶石襯底、圖形藍(lán)寶石襯底、Si襯底或SiC襯底，在本實施例中為藍(lán)寶石襯底。當(dāng)然，在其它的實施例中，并不限定為此處所列舉的類型，也可以是其它可預(yù)期的半導(dǎo)體襯底101類型。
[0044]所述發(fā)光二極管單元為正裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管單元或垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管單元，在本實施例中，所述發(fā)光二極管單元為正裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管單元，其制備步驟為:
[0045]a)提供一藍(lán)寶石襯底，于所述藍(lán)寶石襯底表面依次形成N-GaN層102、量子阱層103、P-GaN層104及透明導(dǎo)電層105，如圖3所示；
[0046]b)定義出多個發(fā)光外延單元，并于刻蝕各該發(fā)光外延單元至所述N-GaN層102形成N電極106制備區(qū)域；[0047]c)于所述透明導(dǎo)電層105上制備P電極107，并于所述N電極106制備區(qū)域上制備N電極106,如圖4所示。
[0048]如圖5所示，然后進(jìn)行步驟2)，于所述半導(dǎo)體襯底101的背表面制作背鍍反射層108。
[0049]所述背鍍反射層108為全方位反射鏡ODR或布拉格反射鏡DBR，在本實施例中，所述背鍍反射層108為全方位反射鏡0DR，所述全方位反射鏡由介質(zhì)層及金屬層組成，在本實施例中，所述介質(zhì)層為3102層，金屬層為Au層。當(dāng)然，在其它的實施例中，所述介質(zhì)層也可以為Si3N4等透明的介質(zhì)層，所述金屬層可以為T1、Al、Pt、Ag、Cu或上述金屬層的復(fù)合層
坐寸ο
[0050]為了增加發(fā)光二極管的出光效率，在本實施例中，在制作背鍍反射層108之前還包括對所述半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行減薄的步驟。
[0051]如圖6?圖7b所示，接著進(jìn)行步驟3)，采用砂輪12對所述背鍍反射層108進(jìn)行切害I]，以在所述背鍍反射層108中形成與各該發(fā)光二極管單元對應(yīng)的切割道109 ；
[0052]由于用于內(nèi)切的激光只能從切割道109透過，故所述切割道109必須具有足夠的寬度，以保證用于隱形切割的激光到達(dá)所述半導(dǎo)體襯底101預(yù)設(shè)位置時有足夠的能量在所述半導(dǎo)體襯底101中形成變質(zhì)層110。本發(fā)明設(shè)計的所述切割道109的寬度為r50um，在本實施例中為20um。所述切割道109可以貫穿或基本貫穿所述背鍍反射層108，在本實施例中，所述切割道109貫穿所述背鍍反射層108。所述切割道109的形狀和位置與各該發(fā)光二極管單元對應(yīng)。
[0053]如圖8所示，接著進(jìn)行步驟4)，通過所述切割道109對所述半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行激光內(nèi)切，以在所述半導(dǎo)體襯底101內(nèi)部形成與所述切割道109相對應(yīng)的變質(zhì)層110結(jié)構(gòu)；
[0054]具體地，沿所述切割道109進(jìn)行激光脈沖，將激光聚光于所述半導(dǎo)體襯底101內(nèi)部，以在所述半導(dǎo)體內(nèi)部形成與所述切割道109位置相對應(yīng)的變質(zhì)層110結(jié)構(gòu)。所述變質(zhì)層110為半導(dǎo)體襯底101內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化或松弛。在本實施例中，所述激光的波長為1064nm。
[0055]如圖9所示，最后進(jìn)行步驟5 )，依據(jù)所述變質(zhì)層110結(jié)構(gòu)對所述發(fā)光二極管原件進(jìn)行裂片，以獲得相互分離的多個發(fā)光二極管單元。
[0056]在本實施例中，采用刀片劈裂方式對所述發(fā)光二極管原件進(jìn)行裂片，具體地，所述裂片刀對準(zhǔn)所述變質(zhì)層110結(jié)構(gòu)的位置對所述半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行壓迫，最終使其從變質(zhì)層Iio的位置分離，以獲得相互獨立的多個發(fā)光二極管單元。當(dāng)然，在其它的實施例中，也可以采用其它的裂片設(shè)備進(jìn)行裂片。
[0057]綜上所述，本發(fā)明的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，先在半導(dǎo)體襯底上制作多個發(fā)光二極管單元，然后于減薄后的所述半導(dǎo)體襯底背面制作背鍍反射層，采用砂輪切割的方法去除與各該發(fā)光二極管單元相應(yīng)的背鍍反射層形成切割道，通過該切割道對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光內(nèi)切形成變質(zhì)層，最后進(jìn)行裂片以完成切割。本發(fā)明提供了一種將激光內(nèi)切技術(shù)應(yīng)用于具有背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，克服了傳統(tǒng)切割工藝容易造成器件面積的損失或容易造成晶粒分裂的缺陷，并且提高了器件切割的良率。本發(fā)明工藝簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0058]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，其特征在于，所述切割方法至少包括以下步驟: 1)提供一半導(dǎo)體襯底，于所述半導(dǎo)體襯底的上表面制作包括多個發(fā)光二極管單元的發(fā)光二極管原件； 2)于所述半導(dǎo)體襯底的背表面制作背鍍反射層； 3)采用砂輪對所述背鍍反射層進(jìn)行切割，以在所述背鍍反射層中形成與各該發(fā)光二極管單兀對應(yīng)的切割道； 4)通過所述切割道對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行激光內(nèi)切，以在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)部形成與所述切割道相對應(yīng)的變質(zhì)層結(jié)構(gòu)； 5)依據(jù)所述變質(zhì)層結(jié)構(gòu)對所述發(fā)光二極管原件進(jìn)行裂片，以獲得相互分離的多個發(fā)光二極管單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，其特征在于:所述半導(dǎo)體襯底為藍(lán)寶石襯底、圖形藍(lán)寶石襯底、Si襯底或SiC襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，所述發(fā)光二極管單元為正裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管單元或垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，其特征在于:所述背鍍反射層為全方位反射鏡ODR或布拉格反射鏡DBR。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，其特征在于:所述切割道的寬度為1-50ιιm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，其特征在于:所述切割道貫穿所述背鍍反射層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，其特征在于:步驟2)中，在制作背鍍反射層之前還包括對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行減薄的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含背鍍反射層的發(fā)光二極管的切割方法，其特征在于:步驟5)中，采用刀片劈裂方式對所述發(fā)光二極管原件進(jìn)行裂片。
【文檔編號】B23K26/53GK103681980SQ201210361847
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月25日
【發(fā)明者】楊杰 申請人:上海藍(lán)光科技有限公司