[发明专利]一种弯曲衬底侧面的发光二极管芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特殊外形结构的发光二极管芯片，具体涉及一种具有倾斜/弯曲衬底侧面的发光二极管；本发明还涉及该发光二极管的制备方法，通过激光技术切割技术将发光二极管的衬底侧面加工为弯曲侧面。 

背景技术

发光二极管是一种将电能转化为光能的发光器件，是目前最有前景的新一代光源。发光二极管一般利用通过直接带隙半导体的本征跃迁发光，具有很高的光电转换效率，即很高的内量子效应。 

但是，这些半导体及其衬底材料的折射率一般为2～3.5，相对于空气的折射率(约为1)较大，光线从这些半导体中射向空气的时候只有很小的出光范围，其它角度的出光都被全反射回来，见附图1。光在半导体中传播会损耗一些能量，而这些能量最终转换为热量。 

传统发光二极管的外形结构为上表面、底面与发光层平行，侧面与发光层垂直，见附图2。在这样的外形结构下，光在器件内经过多次的全反射而不能出射到外界，最后消耗完能量。这样发光二极管的出光效率很低。并且，这些消耗的能量最终转化为热量让器件升温。 

如果所有侧面方向由垂直改成有一定角度α的倾斜，那么光线在经过弯曲侧面反射，再回到平行面，入射角度会发生一定的变化，这样在原光线角度恰当的情况下，经弯曲侧面反射回来的光线可能有小于全反射临界角θ的入射角，这样光线就 可以穿过界面射到空气中去，见附图3。 

从总体效果来说，倾斜的侧面让每一个出光面的可出光角度范围扩大了一倍，空间出光面积扩大了不止一倍，见附图4。这样，芯片侧面的出光效率可以有一倍以上的提升。 

如果无法得到平直的倾斜侧面，采用弯曲的侧面也可以得到类似的结果。弯曲侧面可看作多个不同倾斜角度的倾斜侧面的组合。 

通常采用干法或湿法的蚀刻技术来实现倾斜的侧面。但是蚀刻技术一般局限于外延层的加工，想要蚀刻得更深，所需成本极高。特别是蓝宝石、碳化硅等衬底材料，其硬度高，结构稳定，加工难度极大，目前没有这些材料的倾斜或弯曲侧面的报道。 

另一方面，目前广泛采用的激光划片技术来分割晶片。激光分割芯片，对于目前的单划技术，划片深度与晶片厚度有一定关系，晶片厚度越厚，需要划片深度越深，而激光划过的部分会由于激光烧灼而形成不透光的侧面，从而降低出光效率。而且，如果划片深度浅的话，不易于裂片，且所得芯片的品质低。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服传统发光二极管芯片出光效率低，并且改善裂片对划片深度要求与出光效率之间的矛盾，从而提出一种外形新颖的发光二极管芯片，并提出一项能提高出光效率、提高裂片成品率和均匀性的发光二极管制备技术。 

本发明人经过锐意研究发现，当使用两束激光束对晶片进行划片时，能将厚度远远高于外延层厚度的衬底层划开，而且， 通过调整两束激光束聚焦点在晶片中位于沿深度纵向的位点不同，能够有效降低划片的总深度，通过调整两束激光束聚焦点在晶片横截面内沿与划片方向垂直方向上处于不同位点，使得所得二极管芯片的衬底侧面是倾斜弯曲的，这样不仅大幅提高了出光效率，而且大幅提高了产品良率，从而完成了本发明。 

为了说明本发明的内容，先进行如下定义和说明： 

一、将激光划片的过程看做激光束相对wafer(芯片)运动的过程。认为wafer是静止的，激光束相对wafer做平移，运动方向记为X方向。在水平面中与运动方向X垂直的方向记为Y方向。激光照射的方向记为Z方向。则X、Y、Z方向两两垂直，由此构成(X，Y，Z)坐标系，示意图见附图5。 

二、以激光束聚焦的点在上述(X，Y，Z)坐标系中的位置作为激光(束)的位置坐标。以某一束激光的坐标作为零点O(0，0，0)，则另一束激光的坐标记为(x，y，z)；两束激光的相对位置也可记为(x，y，z)，也可简略记为(y，z)。示意图见附图6。 

三、文中所用术语“两束激光束”、“两束激光”或“双光束”的含义。“两束激光束”或“双光束”的意思相同，是指坐标不同的两束激光束，而不论是否来自相同或不同的激光发生器聚焦系统。也就是说，划片时可以同时或先后使用坐标不同的两束激光束，其中两束激光束的相对位置坐标为(x，y，z)，y≠0，z≠0。不过，这两束激光束可以来自同一激光发生器聚焦系统，也可以来自两个不同的激光发生器聚焦系统，或来自更多不同的激光发生器聚焦系统，而并非仅限于同时使用两束来自不同激光发生器聚焦系统的激光束。 

具体而言，对于两束激光束来自同一激光发生器聚焦系统的情况而言，可以先后使用来自同一激光发生器聚焦系统的激 光束，在两次使用中，激光束的聚焦点坐标不同。