专利名称：减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种GaN基LED芯片激光划片工艺，具体涉及一种减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺。
背景技术：
目前蓝宝石衬底的LED外延片的划片工艺，大多数厂家都采用激光划片工艺，用激光划片机在外延片衬底蓝宝石上烧出1/4芯片厚度的切割道，然后再使用裂片机沿着切割道把芯片裂开，完成LED芯片的划片工艺。激光划片时，时常会发生激光烧到GaN层的情况，在显微镜下观察呈连续或不连续的光斑灼伤图案，经实验鉴定，激光烧伤GaN后，芯片的光电参数会发生改变，特别是漏电参数升高，导致芯片报废。激光的功率密度是最重要的参数，因为不同的材料对激光的吸收率取决于它的能量阀值的大小，当激光的功率密度大于该材料的能量阀值时，材料对激光才会产生百分百的吸收，低于能量阀值时，基本上不吸收。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺。
本发明采用的技术方案是，一种减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，其特征在于，在激光划片时，使用焦距为18～22mm的光学透镜，使激光比较集中地射在所述芯片的蓝宝石层。
上述减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，所述焦距最好为20mm。
上述减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，在激光划片时，通过所述光学透镜，将激光聚集到蓝宝石层外表面至蓝宝石层外表面以外5微米范围内。
上述减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，在激光划片时，通过所述光学透镜，将激光聚集到蓝宝石层外表面上。
与现有技术相比，本发明减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，使用焦距为18～22mm的长焦距光学镜头，与现有技术中使用焦距为15mm或小于15mm相比较具有突出的实质性特点。使用长焦距，激光的发散角度比较小，在偏移焦点相同距离的地方，激光点面积A比较小，在激光能量P相同时，功率密度D＝P/A就比较大，因此蓝宝石对激光能量吸收也就比较充分，不会产生白点的激光聚焦焦点的允许偏离范围就比较大。因此使用长焦距的光学镜头能较好的解决激光对GaN基LED芯片的GaN层灼伤。另外划片时严格聚焦到芯片背面或背面以外，因为焦点在芯片背面有利于蓝宝石层对激光能量比较充分地吸收，焦点在背面以外，由于GaN层偏离焦点的距离比较大，到达GaN层的激光也就比较分散，可以减少GaN层对激光能量的吸收，从而可以有效地避免激光对GaN层灼伤而产生白点。
图1是蓝宝石和GaN对激光的吸收率随功率密度的变化情况图；图2是激光透过蓝宝石层时的吸收情况示意图。
具体实施例方式
实施例一一种减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，在激光划片时，使用焦距为18mm的光学透镜，使激光比较集中地射在所述芯片的蓝宝石层。
上述光学透镜焦距也可以是18、19、20、21或22mm。
实施例二一种减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，在激光划片时，通过光学透镜，将激光聚集到蓝宝石层外表面至蓝宝石层外表面以外2.5微米处。其余与实施例一相同。
上述减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，在激光划片时，通过光学透镜，还可将激光聚集到蓝宝石层外表面至蓝宝石层外表面以外1、2、3、4或5微米处，最好将激光聚集到蓝宝石层外表面上。
在本发明中，功率密度D是最重要的参数，因为不同的材料对激光的吸收率取决于它的能量域值Et的大小，当激光的功率密度D大于该材料的能量域值Et时，材料对激光才会产生百分百的吸收，低于能量域值Et时，基本上不吸收。如图1所示，是蓝宝石和GaN对激光的吸收率随功率密度的变化情况，Et’和Et”分别代表GaN和蓝宝石的能量域值。
如图2所示，为激光透过蓝宝石层时的吸收情况，E0为物镜后的激光能量，E1为蓝宝石层吸收的能量，E2为透过蓝宝石层的多余激光能量，E0＝E1+E2。在E0不变时，当E1减小时，E2增大，GaN上的激光功率密度就增大，当其超过GaN的能量域值时，GaN层就会对剩余的激光产生全吸收，温度升高，燃烧产生白点；反之，当E1增大时，E2减小，GaN上的激光功率密度就减小，当其低于GaN的能量域值时，GaN层就会对剩余的激光吸收少或不吸收，从而避免因温度升高而灼伤GaN层。
当激光的焦点不是刚好在蓝宝石层表面时，打到蓝宝石上的激光能量就比较分散，蓝宝石能产生全吸收的区域就比较小，其吸收掉的E1也就比较小，这样到达GaN层的能量E2就增大，白点也就产生了。
通过上述分析研究，要想避免白点的产生，就要尽量使到达GaN层的激光能量E2减小或使到达GaN层的激光功率密度D降低，所以有下述两种方法以避免白点的产生。
(1)使用长焦距的光学镜头。
长焦距的光学镜头，激光的角度比较小，在偏移焦点相同距离的地方，激光点面积A比较小，在激光能量P相同时，功率密度D＝P/A就比较大，因此蓝宝石对激光能量吸收也就比较充分，即E1增大。不会产生白点的激光聚焦焦点的允许偏离范围就比较大。因此使用长焦距的光学镜头能较好的解决白点的产生。在一个实施例中，用18mm的光学镜头，经实验和日常生产检验不会产生白点的允许焦点偏离蓝宝石表面的偏差范围从原来的10um提升到25um。
(2)理论上要避免白点的产生，激光聚焦时应尽量聚焦到蓝宝石的表面，不要让激光的焦点偏出蓝宝石的里面或上面，使激光更加集中，增大E1。但是当由于没有很精确的办法可以定位激光的聚焦，而且片子的平整度也不可能非常完美，聚焦时可以稍微偏出蓝宝石表面上面5微米左右。因为焦点偏上时，由于偏离焦点的距离比较大，到达GaN层的激光也就比较分散，功率密度减小，产生白点的可能性比焦点在蓝宝石里面时要小得多。
权利要求
1.一种减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，其特征在于，在激光划片时，使用焦距为18～22mm的光学透镜，使激光比较集中地射在所述芯片的蓝宝石层。
2.根据权利要求1所述减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，其特征在于，所述焦距为20mm。
3.根据权利要求1或2所述减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，其特征在于，在激光划片时，通过所述光学透镜，将激光聚集到蓝宝石层外表面至蓝宝石层外表面以外5微米范围内。
4.根据权利要求1所述减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，其特征在于，在激光划片时，通过所述光学透镜，将激光聚集到蓝宝石层外表面上。
全文摘要
一种减少GaN层灼伤的GaN基LED芯片激光划片工艺，其特征在于，在激光划片时，使用焦距为18～22mm的光学透镜，使激光比较集中地射在所述芯片的蓝宝石层，所述焦距最好为20mm。在激光划片时，通过所述光学透镜，将激光聚集到蓝宝石层外表面至蓝宝石层外表面以外5微米范围内，最好将激光聚集到蓝宝石层外表面上。本发明使用焦距为18～22mm的长焦距光学镜头，激光的发散角度比较小，功率密度比较大，增加蓝宝石对激光能量的吸收，因此使用长焦距的光学镜头能较好地解决激光对GaN基LED芯片的GaN层灼伤。另外划片时严格聚焦到芯片背面或背面以外，也可以有效地避免激光对GaN层灼伤而产生白点。
文档编号H01L21/301GK1787238SQ20041007742
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月7日 优先权日2004年12月7日
发明者巫仕文 申请人:方大集团股份有限公司