[发明专利]LED 衬底的划片方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED衬底的划片方法，尤其涉及一种使用飞秒激光对LED衬底进行划片的方法。

背景技术

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~4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一个重要问题是，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。另外一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/小时，划片效率的快慢成为激光划片机的核心竞争因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种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，而且有利于提高划片效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种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。

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mJ~J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一步后照射至所述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一侧；

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一侧；

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。