专利名称：蓝宝石衬底led芯片的切割方法
技术领域：
本发明涉及LED制备技术领域，尤其涉及一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法。
背景技术：
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是响应电流而被激发，从而产生各种 颜色的光的半导体器件。其中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体由于具有 带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点而在高亮度蓝光发光二极 管、蓝光激光器等光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。蓝光LED芯片通常是在蓝宝石衬底上采用气相沉积的方法生长GaN发光层，目前 蓝光LED芯片的尺寸普遍为2英寸，在LED终端应用封装前需要将若干英寸大的芯片切割 成更小尺寸的芯片单元(die)。在生产规模迅速扩大、成本不断降低的过程中，GaN/蓝宝石 LED芯片切割一直是需要解决的技术难题之一，且成为阻碍其生产成本进一步降低的一个 瓶颈，这是因为，GaN/蓝宝石比一般的GaAs、GaP等化合物半导体材料要坚硬的多，若采用 传统的机械方式划片，将会给LED芯片带来损伤，从而造成成品率低、产量低和成本高等诸 多问题。为了解决上述问题，目前比较有效的方法是采用激光划片裂片方式对蓝宝石衬底 LED芯片的正面进行切割，请参考图1至图5，其中，图1为现有的蓝宝石衬底LED芯片切割 方法的步骤流程图，图2至图5为现有的蓝宝石衬底LED芯片切割方法各步骤对应的器件 结构示意图，结合图1至图5所示，现有的蓝宝石衬底LED芯片切割方法包括如下步骤S101、将所述蓝宝石衬底101进行背面减薄至50 lOOum，其中所述蓝宝石衬底 101上已制备有LED芯片102及电极，如图2所示；具体地，通过研磨(lapping)及抛光 (polishing)对所述蓝宝石衬底101进行背面减薄；S102、利用激光对所述LED芯片102进行划片，形成V形激光切缝104，如图3所 示；划片后的LED芯片102的俯视图如图4所示；S103、对所述LED芯片102进行裂片；具体地，用裂片机在所述V形激光切缝104 处集中应力进行裂片加工；以及S104、对所述LED芯片102进行扩张，形成多个LED芯片单元103，如图5所示。切割完成后，再对所述多个芯片单元103分别进行封装及测试。其中，所述激光的波长为^6nm，由紫外线二极管泵浦固体激光器产生。与传统的机械划片相比，激光划片的划片速度得到了很大的提高，有助于降低成 本。然而，现有的激光划片法存在以下的缺点和不足之处1)在划片过程中会造成所述V形激光切缝104的侧壁不平整，并伴有损伤，从而使 得LED芯片单元的侧出光面不平整，影响发光效率；2)采用正面激光划片技术，会在所述V形激光切缝104内残留一些微粒105，如图 2所示，从而影响LED芯片单元的侧面出光。
因此，怎样提供一种有效可靠的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法已成为业界目前 亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，以解决现有的切割 方法影响LED芯片性能的问题。为解决上述问题，本发明提出一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，该方法包括 如下步骤将所述蓝宝石衬底进行背面减薄，其中所述蓝宝石衬底上已制备有LED芯片及电 极；利用激光对所述LED芯片及所述蓝宝石衬底进行划片，形成划片槽，所述划片槽 内含有残留的微颗粒；对所述划片槽的槽壁进行刻蚀处理，去除所述微颗粒，并修复划片损伤；对所述LED芯片依次进行裂片及扩张，形成多个LED芯片单元。可选的，所述LED芯片为氮化镓LED芯片。可选的，所述刻蚀处理为湿法腐蚀。可选的，所述湿法腐蚀的条件为腐蚀液硫酸与磷酸的混合液体，其中，硫酸的浓度为80 % 90 %，磷酸的浓度为 80% 90%，且硫酸与磷酸的混合体积比为1 1 1 9;腐蚀时间1 10分钟。可选的，所述刻蚀处理为感应耦合等离子体干法刻蚀。可选的，所述感应耦合等离子体干法刻蚀的条件为刻蚀气体=PCl3与&的混合气体，或者Cl2与&的混合气体，或者PCl3与Cl2的混 合气体；刻蚀时间10秒 60秒。可选的，所述氮化镓LED芯片包括从下至上依次生长的N型GaN层、InGaN多量子 阱有源层、P型GaN层以及透明导电层。可选的，所述划片槽在所述蓝宝石衬底中的深度为10 20um。可选的，所述背面减薄后的蓝宝石衬底的厚度为50 lOOum。可选的，在形成多个LED芯片单元后，还包括对所述多个芯片单元分别进行封装 及测试的步骤。与现有技术相比，本发明提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法在对LED芯片及 蓝宝石衬底进行激光划片后，增加了刻蚀处理的步骤，对激光划片造成的划片槽的槽壁的 损伤进行了修复，并去除了划片槽内的颗粒，从而提高了 LED的发光效率。
图1为现有的蓝宝石衬底LED芯片切割方法的步骤流程图；图2至图5为现有的蓝宝石衬底LED芯片切割方法各步骤对应的器件结构示意 图6为本发明实施例提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法的步骤流程图；图7至图8为本发明实施例提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法步骤中的器件 剖面图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明提出的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法作 进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的 是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发 明实施例的目的。本发明的核心思想在于，提供一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，该方法在对 LED芯片及蓝宝石衬底进行激光划片后，增加了刻蚀处理的步骤，对激光划片造成的划片槽 的槽壁的损伤进行了修复，并去除了划片槽内的颗粒，从而提高了 LED的发光效率。请参考图6至图8，其中，图6为本发明实施例提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割 方法的步骤流程图，图7至图8为本发明实施例提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法步 骤中的器件剖面图，如图6以及图7至图8所示，本发明实施例提供的蓝宝石衬底LED芯片 的切割方法包括如下步骤S201、将所述蓝宝石衬底201进行背面减薄，其中所述蓝宝石衬底201上已制备有 LED芯片202及电极；S202、利用激光对所述LED芯片202及所述蓝宝石衬底201进行划片，形成划片槽 203，所述划片槽203内含有残留的微颗粒204，如图7所示；S203、对所述划片槽203的槽壁进行刻蚀处理，去除所述微颗粒204，并修复划片 损伤，如图8所示；S204、对所述LED芯片202依次进行裂片及扩张，形成多个LED芯片单元203。进一步地，所述LED芯片202为氮化镓LED芯片。进一步地，所述刻蚀处理为湿法腐蚀。进一步地，所述湿法腐蚀的条件为腐蚀液硫酸与磷酸的混合液体，其中，硫酸的浓度为80 % 90 %，磷酸的浓度为 80% 90%，且硫酸与磷酸的混合体积比为1 1 1 9;腐蚀时间:1 10分钟。进一步地，所述刻蚀处理为感应耦合等离子体干法刻蚀。进一步地，所述感应耦合等离子体干法刻蚀的条件为刻蚀气体=PCl3与&的混合气体，或者Cl2与&的混合气体，或者PCl3与Cl2的混 合气体；刻蚀时间10秒 60秒。进一步地，所述氮化镓LED芯片包括从下至上依次生长的N型GaN层、InGaN多量 子阱有源层、P型GaN层以及透明导电层。进一步地，所述划片槽在所述蓝宝石衬底中的深度为10 20um。进一步地，所述背面减薄后的蓝宝石衬底的厚度为50 lOOum。进一步地，在形成多个LED芯片单元后，还包括对所述多个芯片单元分别进行封装及测试的步骤。综上所述，本发明提供了一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，该方法在对LED芯 片及蓝宝石衬底进行激光划片后，增加了刻蚀处理的步骤，对激光划片造成的划片槽的槽 壁的损伤进行了修复，并去除了划片槽内的颗粒，从而提高了 LED的发光效率。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神 和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之 内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，包括如下步骤将所述蓝宝石衬底进行背面减薄，其中所述蓝宝石衬底上已制备有LED芯片及电极；利用激光对所述LED芯片及所述蓝宝石衬底进行划片，形成划片槽，所述划片槽内含 有残留的微颗粒；对所述划片槽的槽壁进行刻蚀处理，去除所述微颗粒，并修复划片损伤；对所述LED芯片依次进行裂片及扩张，形成多个LED芯片单元。
2.如权利要求1所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述LED芯片为 氮化镓LED芯片。
3.如权利要求2所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述刻蚀处理为 湿法腐蚀。
4.如权利要求3所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述湿法腐蚀的 条件为腐蚀液硫酸与磷酸的混合液体，其中，硫酸的浓度为80% 90%，磷酸的浓度为 80% 90%，且硫酸与磷酸的混合体积比为1 1 1 9;腐蚀时间1 10分钟。
5.如权利要求2所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述刻蚀处理为 感应耦合等离子体干法刻蚀。
6.如权利要求5所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述感应耦合等 离子体干法刻蚀的条件为刻蚀气体=PCI3与A的混合气体，或者CI2与A的混合气体，或者PCi3与CI2的混合气体；刻蚀时间10秒 60秒。
7.如权利要求2所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述氮化镓LED 芯片包括从下至上依次生长的N型GaN层、InGaN多量子阱有源层、P型GaN层以及透明导 电层。
8.如权利要求1所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述划片槽在所 述蓝宝石衬底中的深度为10 20um。
9.如权利要求1所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述背面减薄后 的蓝宝石衬底的厚度为50 lOOum。
10.如权利要求1所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，在形成多个 LED芯片单元后，还包括对所述多个芯片单元分别进行封装及测试的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，该方法在对LED芯片及蓝宝石衬底进行激光划片后，增加了刻蚀处理的步骤，对激光划片造成的划片槽的槽壁的损伤进行了修复，并去除了划片槽内的颗粒，从而提高了LED的发光效率。
文档编号H01L21/78GK102130237SQ201010620248
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者张汝京, 肖德元, 饶青 申请人:映瑞光电科技(上海)有限公司