應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法技術

一種應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，包括：步驟1：將制備好的LED器件固定在水平移動平臺上，并位于CCD成像設備的成像中心；步驟2：在飛秒激光器的激光光路上放置多個透鏡，將激光分成多個焦點；步驟3：將多個焦點聚焦在LED器件襯底內部不同深度的部位；步驟4：橫向和縱向移動水平移動平臺，完成飛秒激光劃片；步驟5：對LED器件進行裂片，得到單個LED器件。本發明專利技術可以達到不同光束同時切割藍寶石襯底，實現一次切割、多處劃痕的效果，從而實現對較厚藍寶石襯底的低損傷切割，以達到發光二極管的器件分離。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于半導體
，特別是指氮化鎵基發光二極管晶圓激光劃片

技術介紹
激光劃片技術廣泛應用于氮化鎵基發光二極管晶圓的器件分離工藝，具有簡單、快速、高效等特點?，F在普通的納秒激光劃片機在切割藍寶石襯底進行器件分離時，只能在藍寶石襯底上留下深度為20 μ m至50 μ m的切割痕跡。這樣就使得460 μ m左右厚度的藍寶石襯底需要機械減薄、拋光至70-120 μ m的厚度才能劃裂開，以達到器件分離的目的。但是，機械減薄及拋光藍寶石會使得氮化鎵外延層受到一定程度的破壞，從而降低了發光二極管的發光效率。同時，機械減薄及拋光藍寶石襯底會使得發光二極管的制備工藝復雜化，從而提高了器件的生產成本。而且由于納秒激光脈沖較長，其聚焦在藍寶石襯底上所產生的高溫會使得激光劃痕附近的藍寶石發生相變，使得激光劃痕附近的光透過率降低，這也·影響了器件的光提取效率。另一方面，出于成本考慮，氮化鎵基發光二極管的外延片正在向4英寸、6英寸甚至8英寸等大尺寸外延的方向進行產業升級，由于氮化鎵材料與藍寶石襯底晶格失配所引起的巨大應力使得藍寶石襯底很難再減薄到100 μ m左右的厚度。這樣就需要一種新型的激光切割方式來進行大尺寸、低損傷、高效率的激光劃片技術。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，其是利用超短脈沖的飛秒激光器對200 μ m以上較厚的藍寶石襯底進行低損傷的激光切害I]。同時對飛秒激光器出射的激光光路進行設計，在光路內引入一個多焦點調光系統，使得激光經過此多焦點調光系統后被分散成不同光束，并聚焦在藍寶石襯度不同的深度上，以達到不同光束同時切割藍寶石襯底，實現一次切割、多處劃痕的效果，從而實現對較厚藍寶石襯底的低損傷切割，以達到發光二極管的器件分離。多焦點調光系統的引入，只需要一次就可以完成對較厚藍寶石襯底的切割，從而降低了生產成本。同時由于飛秒激光器的激光脈沖非常短，使得藍寶石直接汽化分解，降低了激光束對藍寶石的破壞，并提高了出光效率。本專利技術提供一種應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，包括步驟I :將制備好的LED器件固定在水平移動平臺上，并位于CXD成像設備的成像中心；步驟2 :在飛秒激光器的激光光路上放置多個透鏡，將激光分成多個焦點；步驟3 :將多個焦點聚焦在LED器件襯底內部不同深度的部位；步驟4 :橫向和縱向移動水平移動平臺，完成飛秒激光劃片；步驟5 :對LED器件進行裂片，得到單個LED器件。其中所述飛秒激光器輸出的激光中心波長范圍為200nm-1600nm，脈沖寬度范圍為lfs-lOOOfs，重復頻率為IMHz-lOOOMHz，平均功率范圍為lmw-100W。其中所述透鏡和焦點的數量為1-10。其中該多個焦點均勻分布在襯底內部不同深度的部位。其中所述的焦點直徑為100nm-5ym。附圖說明為使審查員能進一步了解本專利技術的結構、特征及其目的，以下結合附圖及較佳具體實施例的詳細說明如后，其中圖I為本專利技術應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法的流程圖；圖2為本專利技術多焦點飛秒激光器切割原理示意圖；圖3為多焦點飛秒激光器的聚焦結構示意圖。具體實施例方式請參照圖I至圖3所示，本專利技術提供一種應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，包括步驟SlO :將制備好的LED器件400固定在水平移動平臺500上，然后調整光路系統的CXD焦點，使LED器件400背面位于CXD成像設備200的成像中心(參閱圖2);調整水平移動平臺500與LED器件400的跑道平行。步驟S20 :在飛秒激光器100的激光光路上放置多個透鏡300，將激光分成多個焦點，所述飛秒激光器100輸出的激光中心波長范圍為200nm-1600nm，脈沖寬度范圍為lfs-1000fs，重復頻率為IMHz-lOOOMHz，平均功率范圍為lmw-lOOW，所述透鏡300和焦點的數量為1-10 (本實施例給出的透鏡300數量為兩個，透鏡301和透鏡302)，該多個焦點均勻分布在襯底內部不同深度的部位，所述的焦點直徑為ΙΟΟηπι-δμπι ;步驟S30 :通過調整透鏡300的位置將多個焦點401和焦點402 (參閱圖3，本實施例給出兩個焦點401、402)聚焦在LED器件400襯底內部不同深度的部位；使多個焦點處的激光能量均勻。步驟S40 :調整完成后，打開激光器開關，用步進電機控制水平移動平臺500橫向和縱向移動，完成LED器件400的飛秒激光劃片工藝；步驟S50 :劃片完成后，將LED器件400用保護膜保護后，放置在裂片機臺上，調整裂片機臺的X和Y軸與LED器件400的跑道平行后進行裂片，得到單個LED器件。從而完成LED器件400的劃片裂片工藝。以上所述，僅為本專利技術中的具體實施方式，但本專利技術的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本專利技術所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變換或替換，都應涵蓋在本專利技術的包含范圍之內。因此，本專利技術的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。權利要求1.一種應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，包括 步驟I :將制備好的LED器件固定在水平移動平臺上，并位于CCD成像設備的成像中心； 步驟2 :在飛秒激光器的激光光路上放置多個透鏡，將激光分成多個焦點； 步驟3 :將多個焦點聚焦在LED器件襯底內部不同深度的部位； 步驟4 :橫向和縱向移動水平移動平臺，完成飛秒激光劃片； 步驟5 :對LED器件進行裂片，得到單個LED器件。2.如權利要求I中所述的應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，其中所述飛秒激光器輸出的激光中心波長范圍為200nm-1600nm，脈沖寬度范圍為lfs-lOOOfs，重復頻率為IMHz-lOOOMHz，平均功率范圍為lmw-100W。3.如權利要求I中所述的應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，其中所述透鏡和焦點的數量為1-10。4.如權利要求I中所述的應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，其中該多個焦點均勻分布在襯底內部不同深度的部位。5.如權利要求I中所述的應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，其中所述的焦點直徑為100nm-5ym。全文摘要一種應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，包括步驟1將制備好的LED器件固定在水平移動平臺上，并位于CCD成像設備的成像中心；步驟2在飛秒激光器的激光光路上放置多個透鏡，將激光分成多個焦點；步驟3將多個焦點聚焦在LED器件襯底內部不同深度的部位；步驟4橫向和縱向移動水平移動平臺，完成飛秒激光劃片；步驟5對LED器件進行裂片，得到單個LED器件。本專利技術可以達到不同光束同時切割藍寶石襯底，實現一次切割、多處劃痕的效果，從而實現對較厚藍寶石襯底的低損傷切割，以達到發光二極管的器件分離。文檔編號B23K26/067GK102886609SQ20121030906公開日2013年1月23日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日專利技術者謝海忠, 張逸韻, 楊華, 李璟, 伊曉燕, 王軍喜, 王國宏, 李晉閩 申請人:中國科學院半導體研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用于LED器件分離的多焦點飛秒激光劃片方法，包括：步驟1：將制備好的LED器件固定在水平移動平臺上，并位于CCD成像設備的成像中心；步驟2：在飛秒激光器的激光光路上放置多個透鏡，將激光分成多個焦點；步驟3：將多個焦點聚焦在LED器件襯底內部不同深度的部位；步驟4：橫向和縱向移動水平移動平臺，完成飛秒激光劃片；步驟5：對LED器件進行裂片，得到單個LED器件。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝海忠，張逸韻，楊華，李璟，伊曉燕，王軍喜，王國宏，李晉閩，
申請(專利權)人：中國科學院半導體研究所，
類型：發明
國別省市：