一种GaAs基发光二极管芯片的切割方法与流程

本发明涉及一种gaas基发光二极管芯片的切割方法，属于光电子技术领域。

背景技术：

led作为21世纪的照明新光源，同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的l/10，而寿命却可以延长100倍。led器件是冷光源，光效高，工作电压低，耗电量小，体积小，可平面封装，易于开发轻薄型产品，结构坚固且寿命很长，光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，半导体灯具有节能、环保、寿命长等特点，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，也将是大势所趋。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度，还是从减少环境污染的角度，led作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。

上世纪50年代，在ibmthomasj.watsonresearchcenter为代表的诸多知名研究机构的努力下，以gaas为代表的iii–v族半导体在半导体发光领域迅速崛起。之后随着金属有机物化学气相沉积(mocvd)技术的出现，使得高质量的iii–v族半导体的生长突破了技术壁垒，各种波长的半导体发光二极管器件相继涌入市场。由于半导体发光二极管相对于目前的发光器件具有效率高、寿命长、抗强力学冲击等特质，在世界范围内被看作新一代照明器件。

现阶段gaas基发光二极管芯片为提升出光效率及降低成本，一般都是采用ito作为电流扩展层，焊盘电极一般都选择成本更低的金属al代替金属au；gaas基发光二极管芯片现阶段使用金刚刀切割，切割过程中必须用到纯水，而ito电流扩展层与al电极很容易与水发生反应，水的酸碱值、杂质都能对其造成影响；导致现阶段gaas基发光二极管芯片制造厂家花费大量的成本在水的提纯上，而现在大部分水质都较差，导致纯水制造成本越来越高，制约了芯片的发展。

中国专利文献cn105957937a公开了一种gaas基发光二极管芯片及其切割方法，包括：1)制备gaas基外延片的p电极和n电极；2)对步骤1)制备的gaas基外延片进行n面切割，形成切割道，所述切割道周期与p电极周期一致，且所述切割道与所述p电极的外围边缘重合；所述n面是指所述gaas基外延片具有n电极的背面；所述p面是指所述gaas基外延片具有p电极的正面；3)将gaas基外延片按照切割道劈裂：gaas基外延片n面朝下、p面朝上放置于劈裂机劈裂。本专利需要用到金刚刀切割机和劈裂机，且p面是朝向粘性较高的蓝膜容易导致切割、破裂过程中p面受到污染，且需使用切割机和劈裂机以及后续流程导致芯片制造成本相对较高，且本专利使用切割机作业时未考虑切割冷却水对芯片的影响。

中国专利文献cn105226143a公开了一种gaas基led芯片的切割方法，包括如下步骤：(1)p面半切，形成纵横交错的切割槽，将芯片p面电极等间距分隔开；(2)将芯片p电极向下朝向白膜，n电极向上，贴在白膜上；(3)沿p面半切的切割槽进行芯片n面划片，释放芯片n面应力；(4)将划过的芯片进行倒膜，芯片由白膜转移到蓝膜上；(5)在芯片n面用裂片机的劈刀沿划痕进行裂片，芯片被加工成独立的晶粒。本专利第一步p面半切时芯片p面是直接面向切割冷却水，且本专利第二步作业时p电极向下朝向粘性较高的白膜容易造成p电极污染，本专利未涉及如何减少切割水对芯片造成影响。

技术实现要素：

针对现有gaas基发光二极管芯片切割方法存在的不足，本发明提供一种流程简便、且不会因纯水导致gaas基发光二极管芯片被腐蚀的切割方法。

本发明的技术方案为：

一种gaas基发光二极管芯片的切割方法，所述gaas基发光二极管芯片包括gaas衬底、gaas基发光二极管芯片外延层、电流扩展层、金属层、p电极、n电极；所述gaas衬底上表面依次生长有所述gaas基发光二极管芯片外延层、所述电流扩展层、所述金属层、所述p电极；所述gaas衬底下表面生长有n电极；包括步骤如下：

(1)在所述gaas基发光二极管芯片p面表面喷淋纯水，纯水为常规gaas基发光二极管芯片制造过程中使用的纯水，并在所述gaas基发光二极管芯片p面表面覆盖一张透明的白膜；白膜为普通透明的白膜且不需要有粘性；

(2)使用常规的芯片切割机进行切割；因为表面已覆盖上一张透明白膜，切割过程中使用的冷却水可使用洁净程度较低的水即可；使用切割机直接切割芯片，切割机金刚刀按一定的转速切割芯片，切割过程中不断在金刚刀表面喷淋洁净度较低的水。

(3)将切割完成的芯片放入到盛满纯水的容器内，因开始表面已喷淋上纯水，利用纯水的张力，可简单地取下透明的白膜。

根据本发明优选的，所述白膜的厚度为0.5-0.8μm。

白膜此厚度的选取，既可以保证透明度，又减少了切割厚度要求的误差。

根据本发明优选的，所述电流扩展层的材质为ito；所述金属层的材质为al。

根据本发明优选的，所述gaas衬底的厚度为140-190μm；所述电流扩展层的厚度为0.05-0.3μm；所述金属层的厚度为2.5-4.5μm；

进一步优选的，所述gaas衬底的厚度为155μm；所述电流扩展层的厚度为0.15μm；所述金属层的厚度为3μm。

gaas衬底的厚度选取对后续的白膜覆盖后的切割有好处，此厚度下切割的芯片边缘更整齐。电流扩展层的厚度是按gaas基发光二极管发光的波长选取的最优的厚度。金属层的厚度是根据后续纯水喷淋以及白膜覆盖选取的最优厚度，此厚度经过纯水喷淋以及白膜覆盖后，芯片不会再接触到切割过程的冷却水。

现阶段gaas基发光二极管芯片为提升出光效率及降低成本，一般都是采用ito作为电流扩展层，焊盘电极一般都选择成本更低的金属al代替金属au；gaas基发光二极管芯片现阶段使用金刚刀切割，切割过程中必须用到纯水，而ito电流扩展层与al电极很容易与水发生反应，水的酸碱值、杂质都能对其造成影响，导致现阶段gaas基发光二极管芯片制造厂家水的提纯处理上的成本越来越高。本发明通过在gaas基发光二极管芯片外延层表面喷淋上纯水，再在表面覆盖一张透明的白膜，通过水的张力及白膜的覆盖将芯片与切割过程的冷却水完全隔离开，在切割过程中使用洁净程度较低的水即可，大大降低了gaas基发光二极管芯片的制造成本。

本发明的有益效果为：

本发明通过在gaas基发光二极管芯片外延层表面喷淋上纯水，再在表面覆盖一张透明的白膜，再进行切割，这样既保证gaas基发光二极管芯片发光区的完整性，且切割过程中与切割水隔离开避免切割水对芯片造成的影响，对切割水提纯的要求也较低大大降低了芯片的制造成本。

附图说明

图1为本发明gaas基发光二极管芯片的结构图；

图2为现有技术切割方法得到的gaas基发光二极管芯片的结构图；

1.gaas衬底，2.gaas基发光二极管芯片外延层，3.电流扩展层，4.p电极，5.n电极，6.现有技术切割后gaas基发光二极管芯片表面。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。

实施例

一种gaas基发光二极管芯片的切割方法，gaas基发光二极管芯片的结构如图1所示，具体步骤包括：

(1)在gaas衬底1上生长gaas基发光二极管芯片外延层2，并在gaas基发光二极管芯片外延层2表面沉积厚度为0.05-0.3μm的ito膜作为电流扩展层3，并在ito膜表面沉积厚度为2.5-4.5μm的金属层(al膜)，并通过常规光刻制得p电极4；

(2)对gaas衬底1减薄，并生长n电极5；

(3)在步骤(2)制得的gaas基发光二极管芯片p面喷淋上纯水，喷淋时间30-60秒，并在gaas基发光二极管芯片p面覆盖一张透明的厚度为0.5-0.8μm的白膜，再使用常规的芯片切割机进行切割，因为表面已覆盖上一张透明白膜，切割过程中使用的冷却水可使用洁净程度较低的水即可；

(4)将切割完成的芯片放入到盛满纯水的容器内，因开始表面已喷淋上纯水，利用水的张力白膜可简单的取下。

本实施例中，通过在gaas基发光二极管芯片p面喷淋上纯水，再在表面覆盖一张透明的白膜，再进行切割，这样既保证gaas基发光二极管芯片发光区的完整性，且切割过程中与切割水隔离开避免切割水对芯片造成的影响，对切割水提纯的要求也较低大大降低了芯片的制造成本。

采用背景技术中的现有技术切割方法，制作与本实施例相同结构的gaas基发光二极管芯片，得到的gaas基发光二极管芯片的结构如图2所示，由图2可知，现有技术切割后gaas基发光二极管芯片表面6完整性遭到了破坏，表面不平整，具体比对如表1所示：

表1