专利名称：一种具有不同切割深度的发光原件切割方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件的切割方法，特别是涉及一种具有不同切割深度的发光原件切割方法。
背景技术：
半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制 高点之一。发光二极管是由III-IV族化合物，如GaAs (砷化镓)、GaP (磷化镓)、GaAsP (磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。近年来，制造高集成、高性能的半导体产品的半导体工业相继发展半导体薄片加工技术。为了提高生产效率，各处的半导体产品使用半导体薄片加工技术把几个到几千万个半导体仪器集成到一块称为“晶片”的高纯度衬底上。一块几英寸晶片上要制造的芯片数目达几千片，在封装前要把它们分割成单个电路单元。激光正面切割是一种常用的芯片切割手段，但是对于发光器件的切割，现有的激光正面切割存在以下两个问题1)从发光器件正面进行激光深切割11，此切割方法有利于后面的裂片工艺，保证裂片的良率，但是，深切割后如果有后续的制程，容易导致晶片的破裂而造成不必要的损失；2)深切割的切割孔会吸收发光元件的光线，降低了发光元件的发光效率，如图I所示；3)若对芯片进行浅切割22，可以降低晶片破裂的几率及降低切割孔吸收光线的比例，但是，浅切割在裂片过程可能导致晶片难以破裂而造成良率的降低，如图2所示。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有不同切割深度的发光原件切割方法，用于解决现有技术中深切割容易造成晶片破裂以及导致发光效率降低、浅切割容易造成后续裂片时晶片难以破裂的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有不同切割深度的发光原件切割方法，所述切割方法至少包括以下步骤I)提供一半导体衬底，于所述半导体衬底表面制作包括多个发光外延单元的发光原件；2)依据各该发光外延单元定义出多个切割道，并于各该切割道上制备间隔排列的多个阻挡层；
3)依据各该切割道从正面对所述发光原件发射多个激光脉冲，以于阻挡层及其下方的发光原件及半导体衬底中形成多个浅切割孔，并于未被阻挡层阻挡的发光原件及半导体衬底中形成多个深切割孔，然后去除各该阻挡层；4)于各该发光外延单元制作电极，完成发光单元的制备；5)依据各该发光单元对所述发光原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光单
J Li ο在本发明的具有不同切割深度的发光原件切割方法中，步骤3)所述的多个激光脉冲的功率及焦距相等。进一步地，所述发光外延单元的任一侧面范围内形成有多个深切割孔及多个浅切割孔。在本发明的具有不同切割深度的发光原件切割方法中，所述半导体衬底为蓝宝石 衬底、图形蓝宝石衬底、Si衬底、SiC衬底、GaP衬底、GaAsP衬底或GaAs衬底。在本发明的具有不同切割深度的发光原件切割方法中，所述发光单元为发光二极
管或激光二极管。在本发明的具有不同切割深度的发光原件切割方法步骤5)中，采用刀片劈裂方式对所述发光原件进行裂片。如上所述，本发明提供一种具有不同切割深度的发光原件切割方法，先于半导体衬底表面制作包括多个发光外延单元的发光原件；然后依据各该发光外延单元定义出多个切割道，并于各该切割道上制备间隔排列的多个阻挡层，然后依据各该切割道从正面对所述发光原件发射多个激光脉冲，以于阻挡层下方的发光原件及半导体衬底中形成多个浅切割孔，并于未被阻挡层阻挡的发光原件及半导体衬底中形成多个深切割孔，然后去除各该阻挡层；接着于各该发光外延单元制作电极，完成发光单元的制备；最后依据各该发光单元对所述发光原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光单元。本发明具有以下有益效果切割道同时具有深切割孔及浅切割孔，既保证了早后续的制程中晶片不容易破裂，又保证了在裂片过程中晶片的破裂效率，提高了晶片的破裂效率；而且由于有部分浅切割孔，可以降低切割孔对光线的吸收，提高发光效率。
图I显示为现有技术中具有不同切割深度的发光原件切割方法中的深切割示意图。图2显示为现有技术中具有不同切割深度的发光原件切割方法中的浅切割示意图。图:T图4显示为本发明的具有不同切割深度的发光原件切割方法步骤I)所呈现的结构示意图。图5显示为本发明的具有不同切割深度的发光原件切割方法步骤2)所呈现的结构示意图。8显示为本发明的具有不同切割深度的发光原件切割方法步骤3)所呈现的结构示意图。图9显示为本发明的具有不同切割深度的发光原件切割方法步骤4)所呈现的结构示意图。图10显示为本发明的具有不同切割深度的发光原件切割方法步骤5)所呈现的结构示意图。元件标号说明101 半导体衬底102 发光原件103 背镀层104 阻挡层
105 发光外延单元106 深切割孔107 浅切割孔
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。请参阅3 图10。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本实施例提供一种具有不同切割深度的发光原件切割方法，所述切割方法至少包括以下步骤如图:T图4所示，首先进行步骤I )，提供一半导体衬底101，于所述半导体衬底101表面制作包括多个发光外延单兀105的发光原件102。所述半导体衬底101为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、Si衬底、SiC衬底、GaP衬底、GaAsP衬底或GaAs衬底。所述发光外延单兀105为发光二极管外延或激光二极管外延。在本实施例中，所述半导体衬底101为蓝宝石衬底，所述发光原件102为发光二极管。当然，在其他的实施例中，所述半导体衬底101及发光原件102可根据实际需求进行选择，并不限定于此处所列举的几种类型。具体地，所述发光二极管外延的制备包括步骤提供一蓝宝石衬底，于所述蓝宝石衬底表面依次形成N-GaN层、量子阱层、P-GaN层及透明导电层。如图5所示，然后进行步骤2)，依据各该发光外延单元105定义出多个切割道，并于各该切割道上制备间隔排列的多个阻挡层104。所述阻挡层104的作用是既能保证激光通过后能在所述半导体衬底101中形成一定强度的脉冲，又能保证激光到达半导体衬底101的强度比在空气或真空的环境下低，以在后续的激光正面切割时形成深浅不同的切割孔。在本实施例中，所述阻挡层104可以为但不限定为有机物、金属、金属氧化物等的任一种或一种以上的叠层。当激光脉冲到达所述半导体衬底101的强度与其材料组成及厚度等相关，可以根据不同的需求进行设定，以达到不同的工艺要求。在本实施例中，所述阻挡层104延切割道方向的宽度与相邻的两个阻挡层104的间隔相等，当然，也可以根据所述发光原件102的易裂程度进行确定所述阻挡层104的宽度及其间隔。如图6 图8所示，接着进行步骤3)，依据各该切割道从正面对所述发光原件102发射多个激光脉冲，以于阻挡层104及其下方的发光原件102及半导体衬底101中形成多个浅切割孔107，并于未被阻挡层阻挡的发光原件102及半导体衬底101中形成多个深切割孔106，然后去除各该阻挡层104。所述切割孔为激光脉冲于所述发光原件102及半导体衬底101中形成的变质结构。在本实施例中，所述的多个激光脉冲的功率及焦距相等。由于阻挡层104的阻挡作用，相同功率及焦距的激光脉冲可以在阻挡层104下方的发光原件102及半导体衬底101中形 成多个浅切割孔107，并在未被阻挡层阻挡的发光原件102及半导体衬底101中形成多个深切割孔106。在本实施例中，所述发光外延单元105的任一侧面范围内形成有多个深切割孔106及多个浅切割孔107。由于每个发光外延单元105都具有深切割孔106及浅切割孔107，既保证了在后续的制程中晶片不容易破裂，又保证了在裂片过程中晶片的破裂效率，提高了晶片的破裂效率；而且由于有部分浅切割孔，可以降低切割孔对光线的吸收，提高发光效率。需要说明的是，所述深切割孔及浅切割孔的排列方式及密度可根据实际需求进行确定，并不限于此处所列举的方式。接着进行步骤4)，于各该发光外延单元制作电极，完成发光单元的制备；在本实施例中，所述发光单元为发光二极管，具体地，包括以下步骤a)制作光刻掩膜版并刻蚀各该发光二极管外延至所述N-GaN层形成N电极制备区域；b)于所述透明导电层上制备P电极，并于所述N电极制备区域上制备N电极。需要说明的是，如图9所示，对于一般大功率的发光二极管，本步骤还包括在对所述半导体衬底101背面进行减薄，并在所述半导体衬底101背面制作背镀层103的步骤，所述背镀层103 —般为金属层或/及介电层，作为发光原件的反射层，以提器件的发光效率。一般来说，所述金属层可以为&148、？141、411、11或其复合的金属层，所述介电层可以为SiO2, Ti3O5等或其复合层，但不限定于此处所列举的几种，在实际的制作过程中，可根据需求选择一切符合要求的金属层及介电层。如图10所示，最后进行步骤5 )，依据发光单元105对所述发光原件102进行裂片，以获得相互分离的多个发光单元105。在本实施例中，采用刀片劈裂方式对所述发光原件102进行裂片，具体地，所述裂片刀对准所述切割阵列的位置对所述发光原件102及半导体衬底101进行压迫，最终使其从切割阵列的位置分离，以获得相互独立的多个发光单元105。当然，在其它的实施例中，也可以采用其它的裂片设备进行裂片。综上所述，本发明提供一种具有不同切割深度的发光原件切割方法，先于半导体衬底表面制作包括多个发光外延单元的发光原件；然后依据各该发光外延单元定义出多个切割道，并于各该切割道上制备间隔排列的多个阻挡层，然后依据各该切割道从正面对所述发光原件发射多个激光脉冲，以于阻挡层下方的发光原件及半导体衬底中形成多个浅切割孔，并于未被阻挡层阻挡的发光原件及半导体衬底中形成多个深切割孔，然后去除各该阻挡层；接着于各该发光外延单元制作电极，完成发光单元的制备；最后依据各该发光单元对所述发光原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光单元。本发明具有以下有益效果切割道同时具有深切割孔及浅切割孔，既保证了早后续的制程中晶片不容易破裂，又保证了在裂片过程中晶片的破裂效率，提高了晶片的破裂效率；而且由于有部分浅切割孔，可以降低切割孔对光线的吸收，提高发光效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种具有不同切割深度的发光原件切割方法，其特征在于，所述切割方法至少包括以下步骤 1)提供一半导体衬底，于所述半导体衬底表面制作包括多个发光外延单元的发光原件; 2)依据各该发光外延单元定义出多个切割道，并于各该切割道上制备间隔排列的多个阻挡层； 3)依据各该切割道从正面对所述发光原件发射多个激光脉冲，以于阻挡层及其下方的发光原件及半导体衬底中形成多个浅切割孔，并于未被阻挡层阻挡的发光原件及半导体衬底中形成多个深切割孔，然后去除各该阻挡层； 4)于各该发光外延单元制作电极，完成发光单元的制备； 5)依据各该发光单元对所述发光原件进行裂片，以获得相互分离的多个发光单元。
2.根据权利要求I所述的具有不同切割深度的发光原件切割方法，其特征在于步骤3)所述的多个激光脉冲的功率及焦距相等。
3.根据权利要求I所述的具有不同切割深度的发光原件切割方法，其特征在于所述发光外延单元的任一侧面范围内形成有多个深切割孔及多个浅切割孔。
4.根据权利要求I所述的具有不同切割深度的发光原件切割方法，其特征在于所述半导体衬底为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底、Si衬底、SiC衬底、GaP衬底、GaAsP衬底或GaAs衬底。
5.根据权利要求I所述的具有不同切割深度的发光原件切割方法，其特征在于所述发光单元为发光二极管或激光二极管。
6.根据权利要求I所述的具有不同切割深度的发光原件切割方法，其特征在于步骤5)中，采用刀片劈裂方式对所述发光原件进行裂片。
全文摘要
本发明提供一种具有不同切割深度的发光原件切割方法，先于半导体衬底表面制作包括多个发光外延单元的发光原件；然后依据各该发光外延单元定义出多个切割道，并于各该切割道上制备间隔排列的多个阻挡层；然后依据各该切割道从正面对所述发光原件发射多个激光脉冲，以于阻挡层下方的发光原件及半导体衬底中形成多个浅切割孔，并于未被阻挡层阻挡的发光原件及半导体衬底中形成多个深切割孔，然后去除各该阻挡层；接着制作电极形成发光单元；最后对所述发光原件进行裂片。本发明既保证了早后续的制程中晶片不容易破裂，又保证了在裂片过程中晶片的破裂效率，提高了晶片的破裂效率；由于有部分浅切割孔，可以降低切割孔对光线的吸收，提高发光效率。
文档编号B23K26/40GK102848084SQ201210367628
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者单立伟 申请人:合肥彩虹蓝光科技有限公司