專利名稱：在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法。
III-V族氮化鎵(GaN)基化合物半導(dǎo)體及其量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管(LED)具有高可靠性、高效率、快速響應(yīng)、長壽命、全固體化、體積小等優(yōu)點(diǎn)，在大屏幕顯示、交通燈信息指示，特別是用于白光照明具有巨大的應(yīng)用市場。但是，由于藍(lán)寶石襯底沒有相互垂直的解理面，而且硬度大，難于解理分割成具有方型結(jié)構(gòu)的管芯，分割成品率底，這給降低III-V族GaN基化合物半導(dǎo)體及其量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管(LED)的成本，拓展應(yīng)用市場帶來了障礙。
本發(fā)明以前的在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法是在藍(lán)寶石襯底上外延生長發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，制備二極管的N電極和P電極，然后用切割法或劃片法沿設(shè)計好的方形結(jié)構(gòu)尺寸的管芯的分割道分割成單個管芯。由于藍(lán)寶石襯底的解理方向不是垂直的，當(dāng)管芯的一個分割邊方向沿藍(lán)寶石襯底解理方向，另一分割邊將不再是藍(lán)寶石襯底解理方向，當(dāng)切割或劃裂時，沿切割或劃片方向產(chǎn)生嚴(yán)重的崩邊或沿非切割或劃片方向開裂，造成管芯損壞，降低了成品率，為了解決此問題，一般采用加大分割道的尺寸(大于60μm)和正反面兩次切割的方法，這樣延長了切割時間，并且增加了刀具的用量，使產(chǎn)品的產(chǎn)率小，增加了產(chǎn)品的成本。
本發(fā)明的目的在于提供一種在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法，其可克服在發(fā)光二極管制造過程中劃片或切割時沿非分割道方向產(chǎn)生崩邊或開裂的問題，可以使劃片或切割的管芯整齊，分割道的尺寸可以減小至40μm，提高了產(chǎn)品的產(chǎn)率和成品率，降低產(chǎn)品成本。
本發(fā)明一種在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法，其特征在于，將III-V族氮化鎵基化合物半導(dǎo)體及其量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管管芯圖形設(shè)計成相鄰兩邊沿藍(lán)寶石襯底解理面，夾角為120度或60度的平行四邊形或菱形結(jié)構(gòu)，管芯分割道沿藍(lán)寶石襯底的解理方向，并將藍(lán)寶石襯底磨薄，沿分割道切割，形成管芯。
分割道的尺寸小于60μm，最小為40μm。
其分割道用干法刻蝕或濕法腐蝕、光刻、剝離、蒸發(fā)或濺射鍍膜、合金等技術(shù)制作二極管的P電極和N電極并形成分割道，然后將藍(lán)寶石襯底從背面用研磨的方法或離子減薄技術(shù)減薄并拋光至70μm到250μm之間，使減薄后樣品的平整度在±5μm之間。
所述的切割是將樣品粘貼到藍(lán)膜上，并且正面緊貼藍(lán)膜，用真空吸附或其他辦法將樣品固定在切割或劃片工作臺上，然后從背面用切割或劃片的方法沿分割道分割管芯；用切割方法分割管芯時，可以采用劃透樣品的方法將管芯直接分開，或者切割槽的深度為樣品厚度的1/2至1/4，每次的進(jìn)刀量控制在5μm至10μm，然后用直徑1mm至20mm的金屬、木質(zhì)或塑料等其他細(xì)棍從藍(lán)膜上輕輕滾動，將管芯分開。
用劃片的辦法時，控制刀具對分割道的壓力，使切割槽深度達(dá)到3μm至10μm之間，然后用直徑1mm至20mm的金屬、木質(zhì)或塑料等其他細(xì)棍從藍(lán)膜上輕輕滾動，將管芯分開。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作一詳細(xì)的描述，其中

圖1是本發(fā)明在藍(lán)寶石襯底上形成管芯的圖形；圖2是本發(fā)明的用切割方法分割管芯的示意圖；圖3是本發(fā)明用劃片方法分割管芯的示意圖。
首先請參閱圖1所示，根據(jù)藍(lán)寶石襯底的特點(diǎn)，將III-V族GaN基化合物半導(dǎo)體及其量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管(LED)管芯圖形設(shè)計成相鄰兩邊沿藍(lán)寶石襯底的解理方向，夾角為120度(或60度)的平行四邊形或菱形結(jié)構(gòu)，分割道尺寸40μm。
用干法刻蝕或濕法腐蝕、光刻、剝離(Lift-off)、蒸發(fā)或濺射鍍膜、合金等技術(shù)制作二極管的P電極和N電極并形成分割道，然后將藍(lán)寶石襯底從背面用研磨的方法或離子減薄技術(shù)將其減薄到70μm至250μm之間，并且對減薄后的襯底進(jìn)行拋光，使減薄后的樣品的平整度在±5μm之間，在顯微鏡下從樣品的背面能清晰的看到樣品正面的分割道和管芯的圖形。
再將樣品粘貼到藍(lán)膜上，并且正面緊貼藍(lán)膜，用真空吸附或其他方法將樣品吸附在切割或劃片工作臺上，然后用切割(dicing)或劃片(scribe)的方法從背面沿分割道分割管芯(參閱圖2、圖3所示)。用切割(dicing)方法分割管芯時，可以采用劃透樣品的方法將管芯直接分開，或者切割槽的深度為樣品厚度的1/2至1/4，每次的進(jìn)刀量控制在5μm至10μm，然后用直徑1mm至20mm的金屬、木質(zhì)或塑料等其他細(xì)棍從藍(lán)膜上輕輕一滾，可以很容易的將管芯分開。
然后用劃片的辦法時，控制刀具對分割道的壓力，使切割槽深度達(dá)到3μm至10μm之間，然后用直徑1mm至20mm的金屬、木質(zhì)或塑料等其他細(xì)棍從藍(lán)膜上輕輕滾動，可以很容易的將管芯分開。
具體實(shí)施例1.將制備好電極的樣品從背面減薄并拋光至150μm，分割道尺寸為40μm，用劃片的方法分割管芯，成品率為90％以上，當(dāng)切割槽深度達(dá)10μm時，分割更容易；用切割方法分割管芯，進(jìn)刀量10μm，切割槽切入深度40μm至60μm，成品率也可達(dá)到90％以上。當(dāng)減小進(jìn)刀量至5μm時，分割效果更好，更整齊。分割示意圖如圖2和圖3。
2.將制備好電極的樣品從背面減薄并拋光至100μm，分割道尺寸為40μm，用劃片的方法分割管芯，成品率為96％以上，當(dāng)切割槽深度達(dá)10μm時，分割更容易；用切割方法分割管芯，進(jìn)刀量10μm，切割槽切入深度25μm至40μm，成品率可達(dá)到95％以上。當(dāng)減小進(jìn)刀量至5μm時，分割效果更好，更整齊。
3.將制備好電極的樣品從背面減薄并拋光至80μm，分割道尺寸為40μm，用劃片的方法分割管芯，成品率為99％以上，當(dāng)切割槽深度達(dá)10μm時，分割更容易；用切割方法分割管芯，進(jìn)刀量10μm，切割槽切入深度20μm至30μm，成品率可達(dá)到99％以上。當(dāng)減小進(jìn)刀量至5μm時，分割效果更好，更整齊。
本發(fā)明利用了藍(lán)寶石襯底的特點(diǎn)，采用其解理方向作為管芯分割道方向，解決了以前方形管芯在分割管芯時沿非分割道產(chǎn)生崩邊或沿非分割道方向開裂而損壞管芯影響產(chǎn)品成品率的缺點(diǎn)，減小了劃道的尺寸，可以提高產(chǎn)品的產(chǎn)率和成品率，降低產(chǎn)品的成本。
權(quán)利要求
1.一種在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法，其特征在于，將III-V族氮化鎵基化合物半導(dǎo)體及其量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管管芯圖形設(shè)計成相鄰兩邊沿藍(lán)寶石襯底解理面，夾角為120度或60度的平行四邊形或菱形結(jié)構(gòu)，管芯分割道沿藍(lán)寶石襯底的解理方向，并將藍(lán)寶石襯底磨薄，沿分割道切割，形成管芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法，其特征在于，分割道的尺寸小于60μm，最小為40μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法，其特征在于，其分割道用干法刻蝕或濕法腐蝕、光刻、剝離、蒸發(fā)或濺射鍍膜、合金等技術(shù)制作二極管的P電極和N電極并形成分割道，然后將藍(lán)寶石襯底從背面用研磨的方法或離子減薄技術(shù)減薄并拋光至70μm到250μm之間，使減薄后樣品的平整度在±5μm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法，其特征在于，所述的切割是將樣品粘貼到藍(lán)膜上，并且正面緊貼藍(lán)膜，用真空吸附或其他辦法將樣品固定在切割或劃片工作臺上，然后從背面用切割或劃片的方法沿分割道分割管芯；用切割方法分割管芯時，可以采用劃透樣品的方法將管芯直接分開，或者切割槽的深度為樣品厚度的1/2至1/4，每次的進(jìn)刀量控制在5μm至10μm，然后用直徑1mm至20mm的金屬、木質(zhì)或塑料等其他細(xì)棍從藍(lán)膜上輕輕滾動，將管芯分開。
5根據(jù)權(quán)利要求4所述的在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法，其特征在于，用劃片的辦法時，控制刀具對分割道的壓力，使切割槽深度達(dá)到3μm至10μm之間，然后用直徑1mm至20mm的金屬、木質(zhì)或塑料等其他細(xì)棍從藍(lán)膜上輕輕滾動，將管芯分開。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種在藍(lán)寶石襯底上形成半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的方法，將III－V族氮化鎵基化合物半導(dǎo)體及其量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管管芯圖形設(shè)計成相鄰兩邊沿藍(lán)寶石襯底解理面，夾角為120度或60度的平行四邊形或菱形結(jié)構(gòu)，管芯分割道沿藍(lán)寶石襯底的解理方向，并將藍(lán)寶石襯底磨薄，沿分割道切割，形成管芯。
文檔編號H01L33/00GK1393939SQ0112951
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月22日
發(fā)明者楊輝, 張書明 申請人:方大集團(tuán)股份有限公司