LED 衬底的划片方法技术

本发明专利技术提供了一种LED衬底的划片方法，包括：提供LED衬底，所述LED衬底包括衬底和位于所述衬底上的外延层；采用飞秒激光系统将飞秒脉冲激光聚焦为线状光斑，所述线状光斑聚焦在所述LED衬底中的衬底表面上且其长度大于等于所述LED衬底的直径；采用所述线状光斑对所述衬底进行扫描，以在所述衬底表面形成相互平行的多个第一沟槽；采用所述线状光斑对所述衬底进行二次扫描，以在所述衬底表面形成相互平行的多个第二沟槽，所述第二沟槽与第一沟槽的延伸方向垂直。本发明专利技术能够避免划片过程中对LED衬底造成的热损伤，而且有利于提高划片效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种LED衬底的划片方法，尤其涉及ー种使用飞秒激光对LED衬底进行划片的方法。
技术介绍
众所周知，LED晶圆是在蓝宝石或者碳化硅衬底上采用气相沉积的方法生长基于氮化镓系材料的发光有源层，目前普遍的LED晶圆尺寸为2英寸I英寸。LED行业的发展、LED价格的降低以及发光效率的提升，带动了 LED芯片的推广普及，从而也带动了应用于LED领域当中的各种技术。在LED芯片的加工过程中，首先要对LED衬底进行减薄，为了在应用封装前将各个LED芯片分离，还需要对减薄后的LED衬底背面划出沟槽，从而便于LED晶圆的裂片。常用的划片方法包括早期的金刚石道具切割到目前普遍流行的紫外纳秒量级的脉冲激光划线切割。但是激光划片存在的ー个重要问题是，划片过程中焦点处过高的激光能量导致热损伤，从而导致划片附近的裂纹扩散，或者热熔现象导致的发光效率降低等。另外ー个激光划片的问题就是划片效率，从早期的3片/小时到目前主流的10片/小吋，划片效率的快慢成为激光划片机的核心竞争因素。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供ー种LED衬底的划片方法，能够避免划片过程中对LED衬底造成的热损伤，而且有利于提闻划片效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供了ー种LED衬底的划片方法，包括提供LED衬底，所述LED衬底包括衬底和位于所述衬底上的外延层；采用飞秒激光系统将飞秒脉冲激光聚焦为线状光斑，所述线状光斑聚焦在所述 LED衬底中的衬底表面上且其长度大于等于所述LED衬底的直径；采用所述线状光斑对所述衬底进行扫描，以在所述衬底表面形成相互平行的多个第一沟槽；采用所述线状光斑对所述衬底进行二次扫描，以在所述衬底表面形成相互平行的多个第二沟槽，所述第二沟槽与第一沟槽的延伸方向垂直。可选地，所述飞秒激光系统包括飞秒脉冲种子激光源；激光放大扩束装置，对所述飞秒脉冲种子激光源发出的飞秒脉冲激光进行能量放大、扩束和线聚焦，输出所述线状光斑；承载部件，用于承载所述LED衬底，其中，所述外延层朝向所述承载部件。可选地，所述激光放大扩束装置包括激光放大器，对所述飞秒脉冲激光进行能量放大；扩束透镜组合装置，对来自所述激光放大器的激光束进行扩束，使其尺寸覆盖所述LED衬底；柱透镜，对来自所述扩束透镜组合装置的激光束进行线聚焦，输出所述线状光斑。可选地，所述激光放大器将所述飞秒脉冲激光放大为mrj量级的激光束。可选地，所述激光放大扩束装置还包括光闸，所述激光放大器输出的激光束经过所述光闸后传输至所述扩束透镜组合装置。 可选地，所述飞秒激光系统还包括步进电机，驱动所述承载部件带动所述LED衬底沿垂直于所述线状光斑的方向移 动，所述LED衬底在垂直于所述线状光斑的方向上划分为多步，所述步进电机带动所述LED衬底逐步移动以使所述线状光斑逐步扫描所述LED衬底。可选地，所述飞秒激光系统还包括同步控制器，对所述步进电机和光闸进行同步控制，使所述步进电机每移动ー步后照射至所述LED衬底上的激光脉冲数目相同。可选地，所述扩束透镜组合装置包括第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜，来自所述激光放大器的激光束依次透过所述第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜后出射，其中第一圆形凸透镜的焦距小于第二圆形凸透镜的焦距，且所述第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜之间的距离等于二者的焦距之和。可选地，所述飞秒激光系统还包括调节机构，用于驱动所述柱透镜以及扩束透镜组合装置中的各凸透镜平移，平移的方向沿来自所述激光放大器的激光束的传播方向。可选地，所述激光放大器包括格兰棱镜、法拉第隔离器、半波片、激光谐振腔、泵浦激光器，其中，所述飞秒脉冲种子激光源发出的飞秒脉冲激光经过所述格兰棱镜反射后依次透过所述法拉第隔离器和半波片进入所述激光谐振腔的ー侧；所述泵浦激光器发出的泵浦激光进入所述激光谐振腔的另ー侧； 所述激光谐振腔发出的经过能量放大的激光束依次透过所述半波片、法拉第隔离器和格兰棱镜后出射。可选地，所述激光谐振腔包括位于所述激光谐振腔ー侧的第一反射镜，位于所述激光谐振腔另ー侧的凹面镜、钛蓝宝石晶体、薄膜偏振片、普克尔盒，其中，所述泵浦激光器发出的泵浦激光透过所述凹面镜进入所述钛蓝宝石晶体；所述半波片出射的飞秒脉冲激光经由所述薄膜偏振片反射后透过所述普克尔盒入射至所述第一反射镜，所述第一反射镜反射出的飞秒脉冲激光透过所述普克尔盒和薄膜偏振片后进入所述钛蓝宝石晶体，所述飞秒脉冲激光和泵浦激光在所述钛蓝宝石晶体中的光斑重合。可选地，采用所述线状光斑对所述衬底进行二次扫描包括保持所述线状光斑的延伸方向不变，将所述LED衬底旋转90°，之后采用所述线状光斑对所述衬底进行二次扫描。可选地，所述承载部件和外延层之间还设置有保护膜。可选地，所述线状光斑的峰值功率为IO12 1015W。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术实施例的LED衬底的划片方法中，将飞秒脉冲激光聚焦为线状光斑，该线状光斑聚焦在LED衬底的衬底表面上，采用该线状光斑对衬底进行两次扫描之后，分别在衬底表面上形成了相互垂直的第一沟槽和第二沟槽。由于飞秒激光的脉冲时间是普通纳秒激光脉冲时间的百万分之一，远远小于激光所产生的热传递到晶格的时间，因此可以彻底消除激光与LED衬底材料的相互作用所产生的热损伤对LED衬底的影响，而且有利于提高生产效率。附图说明图I是本专利技术实施例的LED衬底的划片方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例的飞秒激光系统的结构框图；图3是图2中的激光放大器的详细结构图；图4是本专利技术实施例中放置于承载部件上的LED衬底的剖面图；图5是本专利技术实施例中经过划片以后的LED衬底的俯视图；图6是本专利技术实施例中经过划片以后的LED衬底的剖面图。具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进ー步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。图I示出了本实施例的LED衬底的划片方法的流程图，包括步骤Sll，提供LED衬底，所述LED衬底包括衬底和位于所述衬底上的外延层；步骤S12，采用飞秒激光系统将飞秒脉冲激光聚焦为线状光斑，所述线状光斑聚焦在所述LED衬底中的衬底表面上且其长度大于等于所述LED衬底的直径；步骤S13，采用所述线状光斑对所述衬底进行扫描，以在所述衬底表面形成相互平行的多个第一沟槽；步骤S14，采用所述线状光斑对所述衬底进行二次扫描，以在所述衬底表面形成相互平行的多个第二沟槽，所述第二沟槽与第一沟槽的延伸方向垂直。图2示出了本实施例所采用的飞秒激光系统，包括飞秒脉冲种子激光源12、激光放大扩束装置(包括激光放大器20、光闸21、扩束透镜组合装置、柱透镜11)、承载部件8、同步控制器22。其中，飞秒脉冲种子激光源12用于发出飞秒脉冲激光。作为ー个非限制性的例子，本实施例中的飞秒脉冲种子激光源12可以由锁模的光纤飞秒激光器实现，具体參数如下脉冲宽度介于2(Tl50fs，中心波长800nm，重复频率为2(Γ80ΜΗζ，脉冲能量介于ηΓμ J量级，所发出的圆形光斑直径为5mnTl0mm。飞秒脉冲种子激光源12发出的飞秒脉冲激光依次经过激光放大器20、光闸21、第一凸透镜9和第二凸透镜10、柱透镜11后入射至承载部件8上的LED衬底。本实施例中该LED衬底包括堆叠的衬底100和外延层101，其中外延层101朝向承载部件8，衬底100朝向飞秒脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种LED衬底的划片方法,其特征在于,包括 提供LED衬底，所述LED衬底包括衬底和位于所述衬底上的外延层； 采用飞秒激光系统将飞秒脉冲激光聚焦为线状光斑，所述线状光斑聚焦在所述LED衬底中的衬底表面上且其长度大于等于所述LED衬底的直径； 采用所述线状光斑对所述衬底进行扫描，以在所述衬底表面形成相互平行的多个第一沟槽； 采用所述线状光斑对所述衬底进行二次扫描，以在所述衬底表面形成相互平行的多个第二沟槽，所述第二沟槽与第一沟槽的延伸方向垂直。2.根据权利要求I所述的LED衬底的划片方法，其特征在于，所述飞秒激光系统包括 飞秒脉冲种子激光源； 激光放大扩束装置，对所述飞秒脉冲种子激光源发出的飞秒脉冲激光进行能量放大、扩束和线聚焦，输出所述线状光斑； 承载部件，用于承载所述LED衬底，其中，所述外延层朝向所述承载部件。3.根据权利要求2所述的LED衬底的划片方法，其特征在于，所述激光放大扩束装置包括 激光放大器，对所述飞秒脉冲激光进行能量放大； 扩束透镜组合装置，对来自所述激光放大器的激光束进行扩束，使其尺寸覆盖所述LED衬底； 柱透镜，对来自所述扩束透镜组合装置的激光束进行线聚焦，输出所述线状光斑。4.根据权利要求3所述的LED衬底的划片方法，其特征在于，所述激光放大器将所述飞秒脉冲激光放大为mrj量级的激光束。5.根据权利要求4所述的LED衬底的划片方法，其特征在于，所述激光放大扩束装置还包括 光闸，所述激光放大器输出的激光束经过所述光闸后传输至所述扩束透镜组合装置。6.根据权利要求5所述的LED衬底的划片方法，其特征在于，所述飞秒激光系统还包括 步进电机，驱动所述承载部件带动所述LED衬底沿垂直于所述线状光斑的方向移动，所述LED衬底在垂直于所述线状光斑的方向上划分为多歩，所述步进电机带动所述LED衬底逐步移动以使所述线状光斑逐步扫描所述LED衬底。7.根据权利要求6所述的LED衬底的划片方法，其特征在于，所述飞秒激光系统还包括 同步控制器，对所述步进电机和光闸进行同步控制，使所述步进电机每移动ー步后照射至所述LED衬底上的激光脉冲数目相同。8.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高耀辉，张昊翔，万远涛，封飞飞，金豫浙，李东昇，江忠永，
申请(专利权)人：杭州士兰明芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：