[发明专利]用于发光装置的改进分割的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及在共同衬底上制造的发光装置的激光辅助分割。具体来说，本发明涉及使用皮秒激光器来将发光装置分割，所述激光器经过引导以便产生变化区域，所述区域开始于与变化区域对准的衬底表面上并且延伸至内部。更具体地说，本发明涉及将发光装置分割，所述装置具有纹理表面以便增强装置的发光性质。

背景技术

电子装置通常通过在共同衬底上平行地建造装置的多个复制品，然后将装置分离或分割成单独单元来制造。衬底包含硅或蓝宝石晶片以及金属(导电)、电介质(绝缘)或半导电材料的层以便形成电子装置。图1示出支撑呈排和列来排布的装置12的典型晶片10。这些排和列形成装置12之间的间隔14、16或直线。装置12和间隔14、16的这种布置允许晶片沿着直线分离，从而允许使用旋转机械锯和机械分裂。分割技术的合意性质包括：小切口尺寸，以便减小间隔尺寸并且由此允许每个衬底更大的有效装置面积；平滑的未损坏边缘，这增加裸片断裂强度，其为经过分割的装置抵抗机械应力下损坏的能力的量度；和系统生产量，其为每单位时间可处理的具有可接受品质的晶片的数量并且通常与切割速度和每次切割的程数相关。衬底可通过切割来分割，所述切割为将切割工具例如锯条用于沿着排和列中的间隔完全切穿衬底，从而将衬底分割成个别装置的过程。还可在衬底上划片，其为切割工具在衬底表面上切出划片或浅沟槽，然后通常以机械方式施加力，以便通过形成在划片处开始的裂纹来使衬底分离或裂开的过程。典型地，将要分割的半导体晶片临时连接至由包围框架固持的有时被称为裸片连接膜(DAF)的可拉伸粘附膜。这种DAF允许对晶片进行分割，同时仍然保持对个别装置的控制。

发光装置例如发光二极管(LED)或激光二极管的装置分割中的重要因素包括裸片断裂强度，其为挠曲经过分割的装置可承受而不发生损坏的量并且至少部分地随着分割过程而变化。分割过程由于可包围激光脉冲位置的热影响区(HAZ)而导致材料的经过分割的边缘损坏，从而可降低所得经过分割的装置的裸片断裂强度。最后，随着所施加电能而变化的装置的光输出是决定经过分割的装置的品质中的重要因素。来自发光装置的光输出至少部分地随着分割过程而变化，因为所得边缘的光学性质是光输出的决定因素，因为边缘品质决定多少光反射回到装置以及多少光从装置中有用地传输出去。决定边缘品质的因素包括热碎片的存在、裂开边缘的随机切面和由HAZ导致的对于边缘的损伤。最后，作为每单位时间可在指定机器上分割的装置的数量的系统生产量是决定分割技术的合意性中的重要因素。增加品质但是以减少系统生产量为代价的技术与不降低系统生产量的技术相比更不太理想。

激光已经有利地应用于电子装置的分割。激光具有以下优势：不消耗昂贵的金刚石包覆锯条、与锯子相比可更快并且以更小的切口来切割衬底，以及需要时，可切割除直线以外的图案。激光的问题包括由过热对于装置造成的损伤和来自碎片的污染。指定给此专利申请的受让人的美国专利号6,676,878;LASER SEGMENTED CUTTING;发明人James N.O’Brien、Lian-Cheng Zou和Yunlong Sun；讨论将晶片分割的方法，所述方法使用多程紫外线(UV)激光脉冲来增加系统生产量同时通过控制热积累来维持装置品质。在此专利中未讨论分割对于发光装置的光输出的影响。美国专利号7,804,043;METHOD AND APPARATUS FOR DICING OF THIN AND ULTRA THIN SEMICONDUCTOR WAFER USING ULTRAFAST PULSE LASER;发明人Tan Deshi讨论使用超快(飞秒或皮秒)脉冲持续时间来控制碎片产生。‘043专利公开超快脉冲可允许对晶片进行划片或切割而不产生大量热碎片。此碎片可具有的对于发光装置的光输出的影响在‘043专利未予以讨论。明显地，超快脉冲可足够快速地将能量送达至将要除去的材料中，以致于脉冲能量用于大致上烧蚀材料而非用热力将其除去。烧蚀是通过足够迅速地将足够的能量送达至材料中以使得材料的原子被解离成带电荷的分子、原子核和电子的等离子体云而将材料从衬底上除去的过程。这与热力材料除去形成对照，其中通过激光能量使材料熔化成液体然后蒸发成气体或直接升华成气体。另外，热力材料除去还可通过加热的气体在激光加工位点处的膨胀来逐出液体或固体材料而从所述位点处除去材料。在实践中，任何激光材料除去一般来说为烧蚀和热力过程的组合。具有短脉冲持续时间的高能量激光脉冲倾向于导致材料除去更具有烧蚀性而非热力性。在更长脉冲持续时间内施加的相同脉冲能量倾向于导致材料除去更具有热力性而非烧蚀性。