在蓝宝石衬底上形成半导体发光二极管管芯的方法技术

本发明专利技术提出了一种在蓝宝石衬底上形成半导体发光二极管管芯的方法，将ＩＩＩ－Ｖ族氮化镓基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管管芯图形设计成相邻两边沿蓝宝石衬底解理面，夹角为１２０度或６０度的平行四边形或菱形结构，管芯分割道沿蓝宝石衬底的解理方向，并将蓝宝石衬底磨薄，沿分割道切割，形成管芯。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于半导体
，特别是指一种。III-V族氮化镓(GaN)基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管(LED)具有高可靠性、高效率、快速响应、长寿命、全固体化、体积小等优点，在大屏幕显示、交通灯信息指示，特别是用于白光照明具有巨大的应用市场。但是，由于蓝宝石衬底没有相互垂直的解理面，而且硬度大，难于解理分割成具有方型结构的管芯，分割成品率底，这给降低III-V族GaN基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管(LED)的成本，拓展应用市场带来了障碍。本专利技术以前的是在蓝宝石衬底上外延生长发光二极管的结构，制备二极管的N电极和P电极，然后用切割法或划片法沿设计好的方形结构尺寸的管芯的分割道分割成单个管芯。由于蓝宝石衬底的解理方向不是垂直的，当管芯的一个分割边方向沿蓝宝石衬底解理方向，另一分割边将不再是蓝宝石衬底解理方向，当切割或划裂时，沿切割或划片方向产生严重的崩边或沿非切割或划片方向开裂，造成管芯损坏，降低了成品率，为了解决此问题，一般采用加大分割道的尺寸(大于60μm)和正反面两次切割的方法，这样延长了切割时间，并且增加了刀具的用量，使产品的产率小，增加了产品的成本。本专利技术的目的在于提供一种，其可克服在发光二极管制造过程中划片或切割时沿非分割道方向产生崩边或开裂的问题，可以使划片或切割的管芯整齐，分割道的尺寸可以减小至40μm，提高了产品的产率和成品率，降低产品成本。本专利技术一种，其特征在于，将III-V族氮化镓基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管管芯图形设计成相邻两边沿蓝宝石衬底解理面，夹角为120度或60度的平行四边形或菱形结构，管芯分割道沿蓝宝石衬底的解理方向，并将蓝宝石衬底磨薄，沿分割道切割，形成管芯。分割道的尺寸小于60μm，最小为40μm。其分割道用干法刻蚀或湿法腐蚀、光刻、剥离、蒸发或溅射镀膜、合金等技术制作二极管的P电极和N电极并形成分割道，然后将蓝宝石衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术减薄并抛光至70μm到250μm之间，使减薄后样品的平整度在±5μm之间。所述的切割是将样品粘贴到蓝膜上，并且正面紧贴蓝膜，用真空吸附或其他办法将样品固定在切割或划片工作台上，然后从背面用切割或划片的方法沿分割道分割管芯；用切割方法分割管芯时，可以采用划透样品的方法将管芯直接分开，或者切割槽的深度为样品厚度的1/2至1/4，每次的进刀量控制在5μm至10μm，然后用直径1mm至20mm的金属、木质或塑料等其他细棍从蓝膜上轻轻滚动，将管芯分开。用划片的办法时，控制刀具对分割道的压力，使切割槽深度达到3μm至10μm之间，然后用直径1mm至20mm的金属、木质或塑料等其他细棍从蓝膜上轻轻滚动，将管芯分开。为进一步说明本专利技术的内容，以下结合实施例对本专利技术作一详细的描述，其中附图说明图1是本专利技术在蓝宝石衬底上形成管芯的图形；图2是本专利技术的用切割方法分割管芯的示意图；图3是本专利技术用划片方法分割管芯的示意图。首先请参阅图1所示，根据蓝宝石衬底的特点，将III-V族GaN基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管(LED)管芯图形设计成相邻两边沿蓝宝石衬底的解理方向，夹角为120度(或60度)的平行四边形或菱形结构，分割道尺寸40μm。用干法刻蚀或湿法腐蚀、光刻、剥离(Lift-off)、蒸发或溅射镀膜、合金等技术制作二极管的P电极和N电极并形成分割道，然后将蓝宝石衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术将其减薄到70μm至250μm之间，并且对减薄后的衬底进行抛光，使减薄后的样品的平整度在±5μm之间，在显微镜下从样品的背面能清晰的看到样品正面的分割道和管芯的图形。再将样品粘贴到蓝膜上，并且正面紧贴蓝膜，用真空吸附或其他方法将样品吸附在切割或划片工作台上，然后用切割(dicing)或划片(scribe)的方法从背面沿分割道分割管芯(参阅图2、图3所示)。用切割(dicing)方法分割管芯时，可以采用划透样品的方法将管芯直接分开，或者切割槽的深度为样品厚度的1/2至1/4，每次的进刀量控制在5μm至10μm，然后用直径1mm至20mm的金属、木质或塑料等其他细棍从蓝膜上轻轻一滚，可以很容易的将管芯分开。然后用划片的办法时，控制刀具对分割道的压力，使切割槽深度达到3μm至10μm之间，然后用直径1mm至20mm的金属、木质或塑料等其他细棍从蓝膜上轻轻滚动，可以很容易的将管芯分开。具体实施例1.将制备好电极的样品从背面减薄并抛光至150μm，分割道尺寸为40μm，用划片的方法分割管芯，成品率为90％以上，当切割槽深度达10μm时，分割更容易；用切割方法分割管芯，进刀量10μm，切割槽切入深度40μm至60μm，成品率也可达到90％以上。当减小进刀量至5μm时，分割效果更好，更整齐。分割示意图如图2和图3。2.将制备好电极的样品从背面减薄并抛光至100μm，分割道尺寸为40μm，用划片的方法分割管芯，成品率为96％以上，当切割槽深度达10μm时，分割更容易；用切割方法分割管芯，进刀量10μm，切割槽切入深度25μm至40μm，成品率可达到95％以上。当减小进刀量至5μm时，分割效果更好，更整齐。3.将制备好电极的样品从背面减薄并抛光至80μm，分割道尺寸为40μm，用划片的方法分割管芯，成品率为99％以上，当切割槽深度达10μm时，分割更容易；用切割方法分割管芯，进刀量10μm，切割槽切入深度20μm至30μm，成品率可达到99％以上。当减小进刀量至5μm时，分割效果更好，更整齐。本专利技术利用了蓝宝石衬底的特点，采用其解理方向作为管芯分割道方向，解决了以前方形管芯在分割管芯时沿非分割道产生崩边或沿非分割道方向开裂而损坏管芯影响产品成品率的缺点，减小了划道的尺寸，可以提高产品的产率和成品率，降低产品的成本。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在蓝宝石衬底上形成半导体发光二极管管芯的方法，其特征在于，将Ⅲ－Ⅴ族氮化镓基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管管芯图形设计成相邻两边沿蓝宝石衬底解理面，夹角为１２０度或６０度的平行四边形或菱形结构，管芯分割道沿蓝宝石衬底的解理方向，并将蓝宝石衬底磨薄，沿分割道切割，形成管芯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在蓝宝石衬底上形成半导体发光二极管管芯的方法，其特征在于，将III-V族氮化镓基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管管芯图形设计成相邻两边沿蓝宝石衬底解理面，夹角为120度或60度的平行四边形或菱形结构，管芯分割道沿蓝宝石衬底的解理方向，并将蓝宝石衬底磨薄，沿分割道切割，形成管芯。2.根据权利要求1所述的在蓝宝石衬底上形成半导体发光二极管管芯的方法，其特征在于，分割道的尺寸小于60μm，最小为40μm。3.根据权利要求1所述的在蓝宝石衬底上形成半导体发光二极管管芯的方法，其特征在于，其分割道用干法刻蚀或湿法腐蚀、光刻、剥离、蒸发或溅射镀膜、合金等技术制作二极管的P电极和N电极并形成分割道，然后将蓝宝石衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术减薄并抛光至70μm到250μm之间，使减薄后样品的平整度...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨辉，张书明，
申请(专利权)人：方大集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]