本发明涉及半导体加工领域,具体的讲是一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法。
背景技术:
隐形切割是一种最近几年开始应用于LED的激光划片技术,是通过减少LED侧面烧伤面积,降低由于激光灼烧产生的吸光物质对LED芯片发出光的吸收,达到提高LED出光效率的。隐形切割技术可以用来替代传统的表面切割技术,相比传统切割技术,隐形切割技术可以提高产品亮度7%左右,提高产品外观良率0.5%左右。具体的隐切是利用激光聚焦在LED芯片内部,以一定频率,灼烧蓝宝石衬底瞬间气化,膨胀,将芯片切割开的方法。而表切技术是利用激光在芯片表面灼烧切开LED芯片。由于衬底灼烧后会产生黑色的吸光物质,吸收LED发出的光,两种方法对比表切技术产生的灼烧面积更大,一般深度为20-40微米,而隐切产生的灼烧深度为10微米左右,而且是由于采用脉冲激光,其灼烧是间断的灼烧,灼烧面积远小于表切。
背镀工艺目前主要是为了提高LED芯片正面的出光,而采用了在芯片的背面背镀一层金属反射层或者DBR反射层+金属反射层来,将LED芯片量子阱发出的反向的光反射回出光面,达到提高出光效率的方法,目前广泛应用在LED生产中。
为了将尽可能的提高LED芯片的出光效率,目前多数厂家将隐形切割工艺和背镀工艺结合在一起使用,但由于背镀工艺本身有一定的背镀层脱落问题,加之隐形切割时,激光灼烧位置衬底气化膨胀,部分灼烧的粉末喷出,导致晶圆背面污染,镀反射层时更加镀层更加容易脱落。实验数据反射层脱落面积达到25%以上。
因此需要一种加工工艺简单,能够大幅降低LED产品镀层脱落率与提高LED发光效率的一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法。
技术实现要素:
本发明针对现有隐形切割与背镀工艺中反射层脱落率高,LED发光效率不理想的问题,提供一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法。
本发明解决上述技术问题,采用的技术方案是,包括以下步骤:
a.生长粘附层:在晶圆背面生长粘附层;
b.贴膜:将晶圆正面朝上,背面粘附在白膜上;
c.隐形切割:对贴膜后的晶圆进行隐形切割;
d.翻转:将隐形切割后晶圆正面朝下,背面朝上翻转在另一张白膜上,在将晶圆所在区域,连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层:在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层;
f.裂片:将晶圆裂片成单一的LED芯片。
进一步的,步骤a中,通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层。
可选的,步骤a中,粘附层为SiO2粘附层或者Si3N4粘附层。
可选的,粘附层厚度为10~230nm。
这样做的目的在于,生长粘附层主要为增加蓝宝石衬底和金属反射层的粘附力,降低背镀层脱落概率。另外粘附层采用的SiO2和Si3N4的折射率均小于蓝宝石衬底的折射率,因此部分光会在交界出形成全发射,一定程度上提高LED的出光效率,提升效果在10%左右。
可选的,步骤b中,隐形切割时,激光脉冲频率为20~120Hz,划片速度为40~200mm/s。
可选的,步骤d中,金属反射层为Al反射层或者Ag反射层。
可选的,步骤d中,金属反射层厚度为100~500nm。
进一步的,制得的LED芯片包括蓝宝石衬底,位于蓝宝石衬底下方的沉淀粘附层,位于沉淀粘附层下方的金属反射层,位于蓝宝石衬底上方的 P-GaN(P型氮化镓)层、P-Pad层、N-GaN(N型氮化镓)层和N-Pad层,其中P-GaN层和N-GaN层之间设有量子阱,蓝宝石衬底中经过隐形切割后存在激光灼烧点。
进一步的,步骤a之前,还有步骤a1,通过化学抛光的方法对厚度为40~200μm的晶圆进行抛光,降低晶圆背面粗糙度,抛光后表面粗糙度小于5nm。
这样做的目的在于,降低LED芯片背面粗糙度,使其能够形成较好的镜面效果,更加有利于提高背镀层反射率。
本发明的有益效果至少包括以下之一;
1、隐形切割时将晶圆背面和白膜粘接,这种方法可以使隐形切割过程中因为激光烧灼,蓝宝石气化膨胀产生的杂质不会大面积喷在晶圆背面,只会存在于裂纹中,降低了背面污染,从而降低背镀层脱落几率。
2、通过在蓝宝石衬底上生长粘附层,降低背镀层脱落概率。另外粘附层采用的SiO2和Si3N4的折射率均小于蓝宝石衬底的折射率,因此部分光会在交界出形成全发射,一定程度上提高LED的出光效率,提升效果在10%左右。
3、对晶圆背面研磨后进行抛光,有利于降低LED芯片背面粗糙度,使其能够形成较好的镜面效果,更加有利于提高背镀层反射率。
附图说明
图1为隐形切割和背镀LED芯片结构示意图;
图中标记为:1为P-GaN层、2为P-Pad层、3为N-GaN层、4为N-Pad层、5为激光灼烧点、6为蓝宝石衬底、7为生长粘附层、8为金属反射层、9为量子阱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点能够更加清晰明白,以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明保护内容。
实施例1
一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法,包括以下步骤:
a.生长粘附层:在晶圆背面生长粘附层;
b.贴膜:将晶圆正面朝上,背面粘附在白膜上;
c.隐形切割:对贴膜后的晶圆进行隐形切割;
d.翻转:将隐形切割后晶圆正面朝下,背面朝上翻转在另一张白膜上,在将晶圆所在区域,连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层:在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层;
f.裂片:将晶圆裂片成单一的LED芯片。
步骤a中,通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层,粘附层为SiO2粘附层,粘附层厚度为10nm。
步骤c中,隐形切割时,激光脉冲频率为20Hz,划片速度为40mm/s。
步骤e中,金属反射层为Al反射层,金属反射层厚度为100nm。
制成的LED芯片,背镀层脱落率低于0.5%,较之现有技术制成的LED芯片,LED发光效率提升约9%。
实施例2
一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法,包括以下步骤:
a.生长粘附层:在晶圆背面生长粘附层;
b.贴膜:将晶圆正面朝上,背面粘附在白膜上;
c.隐形切割:对贴膜后的晶圆进行隐形切割;
d.翻转:将隐形切割后晶圆正面朝下,背面朝上翻转在另一张白膜上,在将晶圆所在区域,连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层:在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层;
f.裂片:将晶圆裂片成单一的LED芯片。
步骤a中,通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层,粘附层为Si3N4粘附层,粘附层厚度为230nm。
步骤c中,隐形切割时,激光脉冲频率为120Hz,划片速度为200mm/s。
步骤e中,金属反射层为Al反射层,金属反射层厚度为500nm。
制成的LED芯片,背镀层脱落率低于0.5%,较之现有技术制成的LED芯片,LED发光效率提升约10%。
实施例3
一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法,包括以下步骤:
b.贴膜:将晶圆正面朝上,背面粘附在白膜上;
c.隐形切割:对贴膜后的晶圆进行隐形切割;
d.翻转:将隐形切割后晶圆正面朝下,背面朝上翻转在另一张白膜上,在将晶圆所在区域,连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层:在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层;
f.裂片:将晶圆裂片成单一的LED芯片。
步骤a中,通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层,粘附层为Si3N4粘附层,粘附层厚度为100nm。
步骤c中,隐形切割时,激光脉冲频率为80Hz,划片速度为100mm/s。
步骤e中,金属反射层为Al反射层,金属反射层厚度为300nm。
制成的LED芯片,背镀层脱落率低于0.5%,较之现有技术制成的LED芯片,LED发光效率提升约12%。
实施例4
一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法,包括以下步骤:
a1.抛光,通过化学抛光的方法对厚度为40μm的晶圆进行抛光,降低晶圆背面粗糙度。
b.贴膜:将晶圆正面朝上,背面粘附在白膜上;
c.隐形切割:对贴膜后的晶圆进行隐形切割;
d.翻转:将隐形切割后晶圆正面朝下,背面朝上翻转在另一张白膜上,在将晶圆所在区域,连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层:在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层;
f.裂片:将晶圆裂片成单一的LED芯片。
步骤a中,通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层,粘附层为Si3N4粘附层,粘附层厚度为230nm。
步骤c中,隐形切割时,激光脉冲频率为120Hz,划片速度为200mm/s。
步骤e中,金属反射层为Al反射层,金属反射层厚度为500nm。
制成的LED芯片,背镀层脱落率低于0.5%,较之现有技术制成的LED芯片,LED发光效率提升约14%。
实施例5
一种隐形切割和背镀LED芯片的制作方法,包括以下步骤:
a1.抛光,通过化学抛光的方法对厚度为200μm的晶圆进行抛光,降低晶圆背面粗糙度。
b.贴膜:将晶圆正面朝上,背面粘附在白膜上;
c.隐形切割:对贴膜后的晶圆进行隐形切割;
d.翻转:将隐形切割后晶圆正面朝下,背面朝上翻转在另一张白膜上,在将晶圆所在区域,连同白膜一起剪下。
e.背镀金属反射层:在晶圆背面生长粘附层上镀一层金属反射层;
f.裂片:将晶圆裂片成单一的LED芯片。
步骤a中,通过PECVD技术在晶圆的背面蓝宝石衬底上生长粘附层,粘附层为Si3N4粘附层,粘附层厚度为230nm。
步骤c中,隐形切割时,激光脉冲频率为120Hz,划片速度为200mm/s。
步骤e中,金属反射层为Al反射层,金属反射层厚度为500nm。
制成的LED芯片,背镀层脱落率低于0.5%,较之现有技术制成的LED芯片,LED发光效率提升约18%。
实施例6
如图1所示,隐形切割和背镀LED芯片结构示意图,该隐形切割和背镀LED芯片包括蓝宝石衬底6,位于蓝宝石衬底6下方的生长粘附层7,位于生长粘附层7下方的金属反射层8,位于蓝宝石衬底6上方的 P-GaN、P-Pad、N-GaN和N-Pad,其中P-GaN和N-GaN之间设有量子阱9,蓝宝石衬底6中经过隐形切割后存在激光灼烧点5,在LED芯片的背面背镀一层金属反射层,将LED芯片量子阱9发出的反向的光反射回出光面,达到提高出光效率。