专利名称：应用于led器件分离的多焦点飞秒激光划片方法
技术领域：
本发明属于半导体技术领域，特别是指氮化镓基发光二极管晶圆激光划片技术领域。
背景技术：
激光划片技术广泛应用于氮化镓基发光二极管晶圆的器件分离工艺，具有简单、快速、高效等特点。现在普通的纳秒激光划片机在切割蓝宝石衬底进行器件分离时，只能在蓝宝石衬底上留下深度为20 μ m至50 μ m的切割痕迹。这样就使得460 μ m左右厚度的蓝宝石衬底需要机械减薄、抛光至70-120 μ m的厚度才能划裂开，以达到器件分离的目的。但是，机械减薄及抛光蓝宝石会使得氮化镓外延层受到一定程度的破坏，从而降低了发光二极管的发光效率。同时，机械减薄及抛光蓝宝石衬底会使得发光二极管的制备工艺复杂化，从而提高了器件的生产成本。而且由于纳秒激光脉冲较长，其聚焦在蓝宝石衬底上所产生的高温会使得激光划痕附近的蓝宝石发生相变，使得激光划痕附近的光透过率降低，这也·影响了器件的光提取效率。另一方面，出于成本考虑，氮化镓基发光二极管的外延片正在向4英寸、6英寸甚至8英寸等大尺寸外延的方向进行产业升级，由于氮化镓材料与蓝宝石衬底晶格失配所引起的巨大应力使得蓝宝石衬底很难再减薄到100 μ m左右的厚度。这样就需要一种新型的激光切割方式来进行大尺寸、低损伤、高效率的激光划片技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种应用于LED器件分离的多焦点飞秒激光划片方法，其是利用超短脉冲的飞秒激光器对200 μ m以上较厚的蓝宝石衬底进行低损伤的激光切害I]。同时对飞秒激光器出射的激光光路进行设计，在光路内引入一个多焦点调光系统，使得激光经过此多焦点调光系统后被分散成不同光束，并聚焦在蓝宝石衬度不同的深度上，以达到不同光束同时切割蓝宝石衬底，实现一次切割、多处划痕的效果，从而实现对较厚蓝宝石衬底的低损伤切割，以达到发光二极管的器件分离。多焦点调光系统的引入，只需要一次就可以完成对较厚蓝宝石衬底的切割，从而降低了生产成本。同时由于飞秒激光器的激光脉冲非常短，使得蓝宝石直接汽化分解，降低了激光束对蓝宝石的破坏，并提高了出光效率。本发明提供一种应用于LED器件分离的多焦点飞秒激光划片方法，包括步骤I :将制备好的LED器件固定在水平移动平台上，并位于CXD成像设备的成像中心；步骤2 :在飞秒激光器的激光光路上放置多个透镜，将激光分成多个焦点；步骤3 :将多个焦点聚焦在LED器件衬底内部不同深度的部位；步骤4 :横向和纵向移动水平移动平台，完成飞秒激光划片；步骤5 :对LED器件进行裂片，得到单个LED器件。其中所述飞秒激光器输出的激光中心波长范围为200nm-1600nm，脉冲宽度范围为lfs-lOOOfs，重复频率为IMHz-lOOOMHz，平均功率范围为lmw-100W。其中所述透镜和焦点的数量为1-10。其中该多个焦点均匀分布在衬底内部不同深度的部位。其中所述的焦点直径为100nm-5ym。
为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中图I为本发明应用于LED器件分离的多焦点飞秒激光划片方法的流程图；图2为本发明多焦点飞秒激光器切割原理示意图；图3为多焦点飞秒激光器的聚焦结构示意图。
具体实施例方式请参照图I至图3所示，本发明提供一种应用于LED器件分离的多焦点飞秒激光划片方法，包括步骤SlO :将制备好的LED器件400固定在水平移动平台500上，然后调整光路系统的CXD焦点，使LED器件400背面位于CXD成像设备200的成像中心(参阅图2);调整水平移动平台500与LED器件400的跑道平行。步骤S20 :在飞秒激光器100的激光光路上放置多个透镜300，将激光分成多个焦点，所述飞秒激光器100输出的激光中心波长范围为200nm-1600nm，脉冲宽度范围为lfs-1000fs，重复频率为IMHz-lOOOMHz，平均功率范围为lmw-lOOW，所述透镜300和焦点的数量为1-10 (本实施例给出的透镜300数量为两个，透镜301和透镜302)，该多个焦点均匀分布在衬底内部不同深度的部位，所述的焦点直径为ΙΟΟηπι-δμπι ;步骤S30 :通过调整透镜300的位置将多个焦点401和焦点402 (参阅图3，本实施例给出两个焦点401、402)聚焦在LED器件400衬底内部不同深度的部位；使多个焦点处的激光能量均匀。步骤S40 :调整完成后，打开激光器开关，用步进电机控制水平移动平台500横向和纵向移动，完成LED器件400的飞秒激光划片工艺；步骤S50 :划片完成后，将LED器件400用保护膜保护后，放置在裂片机台上，调整裂片机台的X和Y轴与LED器件400的跑道平行后进行裂片，得到单个LED器件。从而完成LED器件400的划片裂片工艺。以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种应用于LED器件分离的多焦点飞秒激光划片方法，包括 步骤I :将制备好的LED器件固定在水平移动平台上，并位于CCD成像设备的成像中心； 步骤2 :在飞秒激光器的激光光路上放置多个透镜，将激光分成多个焦点； 步骤3 :将多个焦点聚焦在LED器件衬底内部不同深度的部位； 步骤4 :横向和纵向移动水平移动平台，完成飞秒激光划片； 步骤5 :对LED器件进行裂片，得到单个LED器件。
2.如权利要求I中所述的应用于LED器件分离的多焦点飞秒激光划片方法，其中所述飞秒激光器输出的激光中心波长范围为200nm-1600nm，脉冲宽度范围为lfs-lOOOfs，重复频率为IMHz-lOOOMHz，平均功率范围为lmw-100W。
3.如权利要求I中所述的应用于LED器件分离的多焦点飞秒激光划片方法，其中所述透镜和焦点的数量为1-10。
4.如权利要求I中所述的应用于LED器件分离的多焦点飞秒激光划片方法，其中该多个焦点均匀分布在衬底内部不同深度的部位。
5.如权利要求I中所述的应用于LED器件分离的多焦点飞秒激光划片方法，其中所述的焦点直径为100nm-5ym。
全文摘要
一种应用于LED器件分离的多焦点飞秒激光划片方法，包括步骤1将制备好的LED器件固定在水平移动平台上，并位于CCD成像设备的成像中心；步骤2在飞秒激光器的激光光路上放置多个透镜，将激光分成多个焦点；步骤3将多个焦点聚焦在LED器件衬底内部不同深度的部位；步骤4横向和纵向移动水平移动平台，完成飞秒激光划片；步骤5对LED器件进行裂片，得到单个LED器件。本发明可以达到不同光束同时切割蓝宝石衬底，实现一次切割、多处划痕的效果，从而实现对较厚蓝宝石衬底的低损伤切割，以达到发光二极管的器件分离。
文档编号B23K26/067GK102886609SQ20121030906
公开日2013年1月23日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者谢海忠, 张逸韵, 杨华, 李璟, 伊晓燕, 王军喜, 王国宏, 李晋闽 申请人:中国科学院半导体研究所