專利名稱：Led 襯底的劃片方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種LED襯底的劃片方法，尤其涉及ー種使用飛秒激光對LED襯底進行劃片的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，LED晶圓是在藍寶石或者碳化硅襯底上采用氣相沉積的方法生長基于氮化鎵系材料的發(fā)光有源層，目前普遍的LED晶圓尺寸為2英寸I英寸。LED行業(yè)的發(fā)展、LED價格的降低以及發(fā)光效率的提升，帶動了 LED芯片的推廣普及，從而也帶動了應(yīng)用于LED領(lǐng)域當(dāng)中的各種技術(shù)。在LED芯片的加工過程中，首先要對LED襯底進行減薄，為了在應(yīng)用封裝前將各個LED芯片分離，還需要對減薄后的LED襯底背面劃出溝槽，從而便于LED晶圓的裂片。常用的劃片方法包括早期的金剛石道具切割到目前普遍流行的紫外納秒量級的脈沖激光劃線切割。但是激光劃片存在的ー個重要問題是，劃片過程中焦點處過高的激光能量導(dǎo)致熱損傷，從而導(dǎo)致劃片附近的裂紋擴散，或者熱熔現(xiàn)象導(dǎo)致的發(fā)光效率降低等。另外ー個激光劃片的問題就是劃片效率，從早期的3片/小時到目前主流的10片/小吋，劃片效率的快慢成為激光劃片機的核心競爭因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種LED襯底的劃片方法，能夠避免劃片過程中對LED襯底造成的熱損傷，而且有利于提聞劃片效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了ー種LED襯底的劃片方法，包括提供LED襯底，所述LED襯底包括襯底和位于所述襯底上的外延層；采用飛秒激光系統(tǒng)將飛秒脈沖激光聚焦為線狀光斑，所述線狀光斑聚焦在所述 LED襯底中的襯底表面上且其長度大于等于所述LED襯底的直徑；采用所述線狀光斑對所述襯底進行掃描，以在所述襯底表面形成相互平行的多個第一溝槽；采用所述線狀光斑對所述襯底進行二次掃描，以在所述襯底表面形成相互平行的多個第二溝槽，所述第二溝槽與第一溝槽的延伸方向垂直?？蛇x地，所述飛秒激光系統(tǒng)包括飛秒脈沖種子激光源；激光放大擴束裝置，對所述飛秒脈沖種子激光源發(fā)出的飛秒脈沖激光進行能量放大、擴束和線聚焦，輸出所述線狀光斑；承載部件，用于承載所述LED襯底，其中，所述外延層朝向所述承載部件?？蛇x地，所述激光放大擴束裝置包括激光放大器，對所述飛秒脈沖激光進行能量放大；擴束透鏡組合裝置，對來自所述激光放大器的激光束進行擴束，使其尺寸覆蓋所述LED襯底；柱透鏡，對來自所述擴束透鏡組合裝置的激光束進行線聚焦，輸出所述線狀光斑。可選地，所述激光放大器將所述飛秒脈沖激光放大為mrj量級的激光束?？蛇x地，所述激光放大擴束裝置還包括光閘，所述激光放大器輸出的激光束經(jīng)過所述光閘后傳輸至所述擴束透鏡組合裝置。 可選地，所述飛秒激光系統(tǒng)還包括步進電機，驅(qū)動所述承載部件帶動所述LED襯底沿垂直于所述線狀光斑的方向移 動，所述LED襯底在垂直于所述線狀光斑的方向上劃分為多步，所述步進電機帶動所述LED襯底逐步移動以使所述線狀光斑逐步掃描所述LED襯底?？蛇x地，所述飛秒激光系統(tǒng)還包括同步控制器，對所述步進電機和光閘進行同步控制，使所述步進電機每移動ー步后照射至所述LED襯底上的激光脈沖數(shù)目相同?？蛇x地，所述擴束透鏡組合裝置包括第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡，來自所述激光放大器的激光束依次透過所述第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡后出射，其中第一圓形凸透鏡的焦距小于第二圓形凸透鏡的焦距，且所述第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡之間的距離等于二者的焦距之和?？蛇x地，所述飛秒激光系統(tǒng)還包括調(diào)節(jié)機構(gòu)，用于驅(qū)動所述柱透鏡以及擴束透鏡組合裝置中的各凸透鏡平移，平移的方向沿來自所述激光放大器的激光束的傳播方向?？蛇x地，所述激光放大器包括格蘭棱鏡、法拉第隔離器、半波片、激光諧振腔、泵浦激光器，其中，所述飛秒脈沖種子激光源發(fā)出的飛秒脈沖激光經(jīng)過所述格蘭棱鏡反射后依次透過所述法拉第隔離器和半波片進入所述激光諧振腔的ー側(cè)；所述泵浦激光器發(fā)出的泵浦激光進入所述激光諧振腔的另ー側(cè)； 所述激光諧振腔發(fā)出的經(jīng)過能量放大的激光束依次透過所述半波片、法拉第隔離器和格蘭棱鏡后出射?？蛇x地，所述激光諧振腔包括位于所述激光諧振腔ー側(cè)的第一反射鏡，位于所述激光諧振腔另ー側(cè)的凹面鏡、鈦藍寶石晶體、薄膜偏振片、普克爾盒，其中，所述泵浦激光器發(fā)出的泵浦激光透過所述凹面鏡進入所述鈦藍寶石晶體；所述半波片出射的飛秒脈沖激光經(jīng)由所述薄膜偏振片反射后透過所述普克爾盒入射至所述第一反射鏡，所述第一反射鏡反射出的飛秒脈沖激光透過所述普克爾盒和薄膜偏振片后進入所述鈦藍寶石晶體，所述飛秒脈沖激光和泵浦激光在所述鈦藍寶石晶體中的光斑重合。可選地，采用所述線狀光斑對所述襯底進行二次掃描包括保持所述線狀光斑的延伸方向不變，將所述LED襯底旋轉(zhuǎn)90°，之后采用所述線狀光斑對所述襯底進行二次掃描?？蛇x地，所述承載部件和外延層之間還設(shè)置有保護膜。可選地，所述線狀光斑的峰值功率為IO12 1015W。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明實施例的LED襯底的劃片方法中，將飛秒脈沖激光聚焦為線狀光斑，該線狀光斑聚焦在LED襯底的襯底表面上，采用該線狀光斑對襯底進行兩次掃描之后，分別在襯底表面上形成了相互垂直的第一溝槽和第二溝槽。由于飛秒激光的脈沖時間是普通納秒激光脈沖時間的百萬分之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于激光所產(chǎn)生的熱傳遞到晶格的時間，因此可以徹底消除激光與LED襯底材料的相互作用所產(chǎn)生的熱損傷對LED襯底的影響，而且有利于提高生產(chǎn)效率。


圖I是本發(fā)明實施例的LED襯底的劃片方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的飛秒激光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是圖2中的激光放大器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明實施例中放置于承載部件上的LED襯底的剖面圖；圖5是本發(fā)明實施例中經(jīng)過劃片以后的LED襯底的俯視圖；圖6是本發(fā)明實施例中經(jīng)過劃片以后的LED襯底的剖面圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進ー步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。圖I示出了本實施例的LED襯底的劃片方法的流程圖，包括步驟Sll，提供LED襯底，所述LED襯底包括襯底和位于所述襯底上的外延層；步驟S12，采用飛秒激光系統(tǒng)將飛秒脈沖激光聚焦為線狀光斑，所述線狀光斑聚焦在所述LED襯底中的襯底表面上且其長度大于等于所述LED襯底的直徑；步驟S13，采用所述線狀光斑對所述襯底進行掃描，以在所述襯底表面形成相互平行的多個第一溝槽；步驟S14，采用所述線狀光斑對所述襯底進行二次掃描，以在所述襯底表面形成相互平行的多個第二溝槽，所述第二溝槽與第一溝槽的延伸方向垂直。圖2示出了本實施例所采用的飛秒激光系統(tǒng)，包括飛秒脈沖種子激光源12、激光放大擴束裝置(包括激光放大器20、光閘21、擴束透鏡組合裝置、柱透鏡11)、承載部件8、同步控制器22。其中，飛秒脈沖種子激光源12用于發(fā)出飛秒脈沖激光。作為ー個非限制性的例子，本實施例中的飛秒脈沖種子激光源12可以由鎖模的光纖飛秒激光器實現(xiàn)，具體參數(shù)如下脈沖寬度介于2(Tl50fs，中心波長800nm，重復(fù)頻率為2(Γ80ΜΗζ，脈沖能量介于ηΓμ J量級，所發(fā)出的圓形光斑直徑為5mnTl0mm。飛秒脈沖種子激光源12發(fā)出的飛秒脈沖激光依次經(jīng)過激光放大器20、光閘21、第一凸透鏡9和第二凸透鏡10、柱透鏡11后入射至承載部件8上的LED襯底。本實施例中該LED襯底包括堆疊的襯底100和外延層101，其中外延層101朝向承載部件8，襯底100朝向飛秒脈沖激光入射的方向，外延層101和承載部件8之間還可以設(shè)置有保護膜102，以防止對外延層101的損傷。、
如圖2所示，本實施例將LED襯底表面(更具體為襯底100上將要進行劃片操作的表面)所在的平面定義為χ-y平面，飛秒脈沖激光傳播的方向定義為z方向，z方向垂直于χ-y平面。激光放大擴束裝置用于對飛秒脈沖激光進行能量放大、擴束和線聚焦，輸出線狀光斑，該線狀光斑的長度大于等于LED襯底的直徑。本實施例中，該激光放大擴束裝置包括激光放大器20，對飛秒脈沖激光進行能量放大；擴束透鏡組合裝置，對來自激光放大器的激光束進行擴束，使其尺寸能夠覆蓋整個LED襯底；柱透鏡11，對來自擴束透鏡組合裝置的激光束進行線聚焦，輸出線狀光斑。此外，該激光放大擴束裝置還包括光閘21，激光放大器20輸出的激光束經(jīng)過光閘后傳輸至擴束透鏡組合裝置，光閘21的開閉可以控制激光束是否出射。其中，擴束透鏡組合裝置包括第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10，激光束依次透過第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10之后出射，其中第一圓形凸透鏡的焦距9小于第二圓形凸透鏡10的焦距，且第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10之間的距離等于二者的焦距之和。更加具體地，第二圓形凸透鏡10的焦距為第一圓形凸透鏡9的焦距的5^10倍，使得光斑從原始尺寸5mnTl0mm擴大至能夠覆蓋整個LED襯底，例如對于2寸的LED襯底，擴束后的激光束的直徑為60_，對于4寸或更大尺寸的外延片，可以使用更多組圓形凸透鏡組合來不斷擴大激光光斑尺寸。本實施例的飛秒激光系統(tǒng)還包括調(diào)節(jié)機構(gòu)(圖I中未示出)，能夠調(diào)節(jié)第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10沿光軸的位置，即能夠帶動第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10沿激光束傳播的方向平移。擴束后的激光束經(jīng)過柱透鏡11，對激光束進行線聚焦，將光斑在X或y某ー單一方向進行壓縮，形成線狀光斑。此外，本實施例中的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)也可以對柱透鏡11進行平移，從而將線狀光斑的聚焦位置調(diào)節(jié)至LED襯底中預(yù)定的區(qū)域，例如LED襯底表面或者內(nèi)部。由于先前進行了擴束，因而柱透鏡11出射的線狀光斑的長度等于或者大于LED襯底的直徑。本實施例中，承載部件8由步進電機(圖2中未示出)驅(qū)動，能夠帶動LED襯底沿垂直于線狀光斑的方向移動，例如沿X方向或者I方向移動。例如，可以將LED襯底在垂直于線狀光斑的方向上劃分為多歩，步進電機帶動LED襯底逐步移動，以使所述線狀光斑逐步掃描整個LED襯底。同步控制器22可以對光閘21和步進電機進行同步控制，即控制步進電機帶動LED襯底逐步掃描，并控制光閘21對應(yīng)每一步掃描的曝光時間。本實施例中，同步控制器22發(fā)送出IOOHz 200Hz的觸發(fā)脈沖信號給步進電機和光閘21，設(shè)定了光閘21的曝光時間和步進電機停留在每ー個掃描步驟的時間為5miTl0mS，從而使得每ー掃描步驟中照射在LED襯底上的激光脈沖個數(shù)相同，均為5 10個，有利于保證被減薄的LED襯底表面具有良好的均勻性。 此外，本實施例中步進電機控制整個LED襯底在垂直于線狀光斑的方向上進行ー維方向的掃描，最終達到加工整個LED襯底的目的，這樣的掃描方式與常規(guī)的反復(fù)的點陣列掃描相比，大大縮短了加工時間，提高了生產(chǎn)效率。激光放大器20可以將飛秒脈沖激光放大為mrj量級的激光束，其具體結(jié)構(gòu)可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的任何適當(dāng)?shù)姆糯笃鹘Y(jié)構(gòu)。圖2示出了本實施例中的激光放大器 的具體結(jié)構(gòu)，主要包括格蘭棱鏡35、法拉第隔離器34、半波片33、激光諧振腔、泵浦激光器40，其中，激光諧振腔包括凹面鏡24、鈦藍寶石晶體25、薄膜偏振片29、譜克爾盒30、第一反射鏡31。飛秒脈沖種子激光源12發(fā)出的飛秒脈沖激光經(jīng)過反射鏡36反射至格蘭棱鏡35，再經(jīng)過格蘭棱鏡35反射后依次透過法拉第隔離器34和半波片33，之后通過反射鏡32和28的反射后進入激光諧振腔，在激光諧振腔中，經(jīng)過薄膜偏振片29的反射后進入普克爾盒30，透過普克爾盒30后被第一反射鏡31再次反射回普克爾盒30，透過普克爾盒30后透過薄膜偏振片29傳播至反射鏡27，經(jīng)過反射鏡27、反射鏡26的反射進入鈦藍寶石晶體25。另ー方面，泵浦激光器40發(fā)出的泵浦激光經(jīng)過凸透鏡41后，由反射鏡23反射進入激光諧振腔，在激光諧振腔中透過凹面鏡24之后進入鈦藍寶石晶體25，泵浦激光和飛秒脈沖激光在鈦藍寶石晶體25上形成的光斑重合。
飛秒脈沖種子激光源12發(fā)出的飛秒脈沖激光經(jīng)過激光放大器時，通過不斷吸收泵浦激光器40的能量，使得飛秒脈沖激光的光脈沖能量從nj-uj量級達到mJ-J量級，重復(fù)頻率為IkHz。激光放大器的具體工作過程為首先由飛秒脈沖種子激光源12發(fā)出的飛秒脈沖激光通過平面反射鏡36反射進入激光放大器中。在激光放大器中，泵浦激光器40發(fā)出波長為527nm的泵浦激光，泵浦激光經(jīng)過凸透鏡41和反射鏡23進入放大諧振腔，該放大諧振腔的兩側(cè)分別為凹面鏡24和第一反射鏡31，腔內(nèi)増益物質(zhì)為鈦藍寶石晶體25。首先，泵浦激光的能量匯聚在鈦藍寶石晶體25上，使其達到粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，形成飛秒脈沖激光被放大的前提條件。另外，由反射鏡36反射的飛秒脈沖激光經(jīng)過格蘭棱鏡35反射，透過法拉第隔離器34以及半波片33，被反射鏡32和28反射進入激光諧振腔，飛秒脈沖激光在激光諧振腔內(nèi)經(jīng)過振蕩不斷通過處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的鈦藍寶石晶體25上，使得飛秒脈沖激光的脈沖能量不斷得到放大。而且，在激光諧振腔內(nèi)安裝有普克爾盒30以及薄膜偏振片29，使得激光諧振腔處于調(diào)Q運轉(zhuǎn)狀態(tài)，使得飛秒脈沖激光在激光諧振腔內(nèi)振蕩時處于P偏振態(tài)，當(dāng)改變普克爾盒30的電壓吋，飛秒脈沖激光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镾偏振，從而被薄膜偏振片29反射到激光諧振腔外，再由反射鏡28和32反射，使其再次通過半波片33和法拉第隔離器34，調(diào)節(jié)半波片33使輸出激光由S偏正轉(zhuǎn)變?yōu)镻偏振，最后由格蘭棱鏡35透射輸出能量為mJ-J的激光束，其重復(fù)頻率為ΙΚΗζ。該激光束經(jīng)過柱透鏡11線聚焦之后，焦點處的線狀光斑的峰值功率為IO12 1015W。本實施例提供的飛秒激光系統(tǒng)通過極高瞬時能量的激光來氣化寬禁帶LED襯底材料，具體過程為經(jīng)過激光放大器放大的飛秒脈沖激光在經(jīng)過柱透鏡的聚焦，其瞬時能量達到指數(shù)級的增加，材料在線狀光斑處會產(chǎn)生劇烈的非線性效應(yīng)，從而產(chǎn)生多光子吸收過程，也就是說在激光焦點處，材料物質(zhì)能夠在同一時刻吸收多個光子能量，從而使得對于可見光透明的寬禁帶物質(zhì)(例如藍寶石)可以吸收可見光波段的光子能量(例如飛秒激光通常位于近紅外光波)，從而達到分解襯底材料的目的。這樣的過程極大地消除了激光加工中，材料對波長的選擇性，大大靈活了激光加工材料的區(qū)域選擇。而且，飛秒激光加工LED襯底過程中，襯底材料對激光脈沖能量的吸收過程是在飛秒時間內(nèi)完成的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于激光所產(chǎn)生的熱傳遞到晶格的時間(通常為皮秒量級)，因此消除了激光與材料的相互作用產(chǎn)生的熱效應(yīng)，從而徹底消除了熱損傷對外延層的影響，此外激光加工區(qū)域的形貌質(zhì)量也得到了改
業(yè)圖4是放置于承載部件8上的LED襯底的剖面圖，圖5是經(jīng)過劃片以后的LED襯底的俯視圖，圖6是劃片后的LED襯底的剖面圖，下面結(jié)合圖2和圖4至圖6對本實施例的LED襯底的劃片方法進行詳細(xì)描述。首先提供LED襯底，該LED襯底包括襯底100和位于襯底100上的外延層101。之后將該LED襯底防止在承載部件8上，該LED襯底中的外延層101朝向承載部件8，襯底100朝向激光入射的方向。本實施例中，在承載部件8和外延層101之間還設(shè)置有保護膜102。例如可以將外延層101粘貼在保護膜102上，之后再放置在承載部件8上。接下來，將激光放大擴束裝置輸出的線狀光斑聚焦在襯底100表面上。具體地，在沿激光傳播的光路上，調(diào)整第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10的位置，使得第二圓形凸透鏡出射的激光束是經(jīng)過準(zhǔn)直的，其發(fā)出的原型光斑尺寸從原始直徑5mnTl0mm擴展大能夠覆蓋整個襯底100。當(dāng)然，在其他具體實施例中，如果經(jīng)過一組圓形凸透鏡組合后光斑尺寸仍然小于LED襯底的尺寸，那么可以在沿光路傳播方向上，在第二圓形凸透鏡10的后面繼續(xù)增加一組或多組圓形凸透鏡組合來不斷擴大光斑尺寸，直至能夠覆蓋整個LED襯底，同時通過調(diào)節(jié)各個圓形凸透鏡的水平位置來保證透過最后ー個圓形透鏡的激光束是經(jīng)·過準(zhǔn)直的。從第二圓形凸透鏡10出射的經(jīng)過擴束、準(zhǔn)直的激光束透過柱透鏡11進行線聚·焦，通過調(diào)整柱透鏡11沿光路的位置使得焦點在襯底100表面上，聚焦后的線狀光斑的長度大于等于LED襯底的直徑。之后驅(qū)動承載部件8沿垂直于線狀光斑的方向逐步移動掃描，在襯底100表面上形成相互平行的多個第一溝槽。具體地，可以對同步控制器22進行編程，使其同步控制步進電機和光閘21，也即設(shè)定光閘21的曝光時間和步進電機停留在每ー個掃描步驟的時間為預(yù)設(shè)的時間，例如5miTl0mS。設(shè)定步進電機的掃描方式，控制承載部件8的掃描方向沿垂直于線狀光斑方向，也即沿著X方向(如果線狀光斑沿I方向)或I方向(如果線狀光斑沿I方向)掃描一次。之后旋轉(zhuǎn)整個LED襯底，例如旋轉(zhuǎn)90°后使得第一溝槽的延伸方向垂直于線狀光斑的延伸方向，并驅(qū)動承載部件8沿垂直于線狀光斑的方向進行二次掃描，在襯底100表面上形成多個第二溝槽，第二溝槽和第一溝槽的延伸方向垂直，形成如圖5所示的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。上述兩次掃描的補償可以根據(jù)不同尺寸的芯片大小而設(shè)定，形成網(wǎng)狀交叉的第一溝槽和第ニ溝槽，便于后續(xù)的芯片分離エ藝?，F(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的用于加工LED襯底的納秒激光器的脈沖時間是固定在納秒(IO-6S)量級，輸出的脈沖能量是mJ-J量級，即使通過透鏡聚焦的方式，焦點處的峰值功率也僅為兆瓦(IO6W)量級，很難達到藍寶石材料非線性效應(yīng)的閾值，藍寶石材料無法高效吸收激光能量，因此很難有效氣化藍寶石材料而達到加工襯底的目的。另ー方面，即使通過不斷增加激光器的脈沖輸出能量來滿足藍寶石材料氣化所要求的激光能量閾值來在襯底上形成溝槽，首先的一個缺點是過大的激光脈沖輸出能量在與物質(zhì)相互作用時，會產(chǎn)生強烈的應(yīng)カ擴散，會嚴(yán)重影響外延層。另外，由于納秒激光器的脈沖時間較長，加工材料過程中本身就伴隨著熱損傷，過大激光脈沖輸出能量會使得這種熱損傷更加嚴(yán)重，會破壞整個LED襯底的外延層。而本實施例中,激光放大器20輸出的激光束能量同樣為m廣J量級,避免了激光脈沖輸出能量過大的負(fù)面影響，通過線聚焦后，在焦點處的峰值功率為IO12IO15W量級，這樣的峰值功率很容易達到藍寶石材料的能量閾值，達到加工藍寶石襯底的目的。同時由于飛秒激光的脈沖時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于納秒激光的脈沖時間，這意味著激光與物質(zhì)相互作用的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于激光與物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的熱傳遞到物質(zhì)晶格的時間，因此在加工藍寶石襯底過程中，可以消除熱損傷對外延層的影響。需要說明的是，在對襯底100進行劃片之前，還可以對襯底100進行減薄和平整化，減薄的過程也可以采用圖2所示的飛秒激光系統(tǒng)來完成，例如將線狀光斑聚焦在襯底100內(nèi)部后再沿垂直于線狀光斑的方向進行掃描。此外，本實施例中LED襯底中的襯底材料是藍寶石，但是在其他具體實施例中還 可以是碳化硅、氧化鋁、氮化鎵、氧化鋅等。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種LED襯底的劃片方法,其特征在于,包括 提供LED襯底，所述LED襯底包括襯底和位于所述襯底上的外延層； 采用飛秒激光系統(tǒng)將飛秒脈沖激光聚焦為線狀光斑，所述線狀光斑聚焦在所述LED襯底中的襯底表面上且其長度大于等于所述LED襯底的直徑； 采用所述線狀光斑對所述襯底進行掃描，以在所述襯底表面形成相互平行的多個第一溝槽； 采用所述線狀光斑對所述襯底進行二次掃描，以在所述襯底表面形成相互平行的多個第二溝槽，所述第二溝槽與第一溝槽的延伸方向垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述飛秒激光系統(tǒng)包括 飛秒脈沖種子激光源； 激光放大擴束裝置，對所述飛秒脈沖種子激光源發(fā)出的飛秒脈沖激光進行能量放大、擴束和線聚焦，輸出所述線狀光斑； 承載部件，用于承載所述LED襯底，其中，所述外延層朝向所述承載部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述激光放大擴束裝置包括 激光放大器，對所述飛秒脈沖激光進行能量放大； 擴束透鏡組合裝置，對來自所述激光放大器的激光束進行擴束，使其尺寸覆蓋所述LED襯底； 柱透鏡，對來自所述擴束透鏡組合裝置的激光束進行線聚焦，輸出所述線狀光斑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述激光放大器將所述飛秒脈沖激光放大為mrj量級的激光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述激光放大擴束裝置還包括 光閘，所述激光放大器輸出的激光束經(jīng)過所述光閘后傳輸至所述擴束透鏡組合裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述飛秒激光系統(tǒng)還包括 步進電機，驅(qū)動所述承載部件帶動所述LED襯底沿垂直于所述線狀光斑的方向移動，所述LED襯底在垂直于所述線狀光斑的方向上劃分為多歩，所述步進電機帶動所述LED襯底逐步移動以使所述線狀光斑逐步掃描所述LED襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述飛秒激光系統(tǒng)還包括 同步控制器，對所述步進電機和光閘進行同步控制，使所述步進電機每移動ー步后照射至所述LED襯底上的激光脈沖數(shù)目相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述擴束透鏡組合裝置包括第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡，來自所述激光放大器的激光束依次透過所述第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡后出射，其中第一圓形凸透鏡的焦距小于第二圓形凸透鏡的焦距，且所述第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡之間的距離等于二者的焦距之和。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED襯底的劃片方法，其特征在干，所述飛秒激光系統(tǒng)還包括調(diào)節(jié)機構(gòu)，用于驅(qū)動所述柱透鏡以及擴束透鏡組合裝置中的各凸透鏡平移，平移的方向沿來自所述激光放大器的激光束的傳播方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述激光放大器包括格蘭棱鏡、法拉第隔離器、半波片、激光諧振腔、泵浦激光器，其中， 所述飛秒脈沖種子激光源發(fā)出的飛秒脈沖激光經(jīng)過所述格蘭棱鏡反射后依次透過所述法拉第隔離器和半波片進入所述激光諧振腔的ー側(cè)； 所述泵浦激光器發(fā)出的泵浦激光進入所述激光諧振腔的另ー側(cè)； 所述激光諧振腔發(fā)出的經(jīng)過能量放大的激光束依次透過所述半波片、法拉第隔離器和格蘭棱鏡后出射。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述激光諧振腔包括位于所述激光諧振腔ー側(cè)的第一反射鏡，位于所述激光諧振腔另ー側(cè)的凹面鏡、鈦藍寶石晶體、薄膜偏振片、普克爾盒，其中， 所述泵浦激光器發(fā)出的泵浦激光透過所述凹面鏡進入所述鈦藍寶石晶體； 所述半波片出射的飛秒脈沖激光經(jīng)由所述薄膜偏振片反射后透過所述普克爾盒入射至所述第一反射鏡，所述第一反射鏡反射出的飛秒脈沖激光透過所述普克爾盒和薄膜偏振片后進入所述鈦藍寶石晶體，所述飛秒脈沖激光和泵浦激光在所述鈦藍寶石晶體中的光斑重合。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，采用所述線狀光斑對所述襯底進行二次掃描包括保持所述線狀光斑的延伸方向不變，將所述LED襯底旋轉(zhuǎn)90°，之后采用所述線狀光斑對所述襯底進行二次掃描。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述承載部件和外延層之間還設(shè)置有保護膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項所述的LED襯底的劃片方法，其特征在于，所述線狀光斑的峰值功率為IO12 1015W。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種LED襯底的劃片方法，包括提供LED襯底，所述LED襯底包括襯底和位于所述襯底上的外延層；采用飛秒激光系統(tǒng)將飛秒脈沖激光聚焦為線狀光斑，所述線狀光斑聚焦在所述LED襯底中的襯底表面上且其長度大于等于所述LED襯底的直徑；采用所述線狀光斑對所述襯底進行掃描，以在所述襯底表面形成相互平行的多個第一溝槽；采用所述線狀光斑對所述襯底進行二次掃描，以在所述襯底表面形成相互平行的多個第二溝槽，所述第二溝槽與第一溝槽的延伸方向垂直。本發(fā)明能夠避免劃片過程中對LED襯底造成的熱損傷，而且有利于提高劃片效率。
文檔編號B23K26/36GK102672355SQ20121016039
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者萬遠(yuǎn)濤, 封飛飛, 張昊翔, 李東昇, 江忠永, 金豫浙, 高耀輝 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司