[发明专利]一种绿激光划片蓝宝石的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绿激光划片蓝宝石的工艺方法。

背景技术  

蓝宝石单晶具有硬度高（莫氏硬度为9）、熔点高（2030 ^oC）、耐磨性好、高温下（1000 ^oC）仍能够保持化学稳定、对红外线透过率高等良好综合性能，被誉为“新光源革命”的基础材料，是第三代半导体材料GaN最重要的产业化衬底，市场需求正以每年40%的速度迅速增加。目前，蓝光半导体LED已成为国际市场上的热点，应用范围很广，可作为各种光源应用，超高亮度GaN蓝宝石LED可以作为室内外的彩色显示、交通信号指示、LCD 背照明光源以及白色照明光源等。在GaN蓝宝石LED的制造过程中，为了大幅度提高生产效率和降低成本，往往是在一个大的基片上沉积制备许多芯片，然后再把基片分割成各个单元，最后再进行封装。因此，蓝宝石基片划片技术对于提高元器件的成品率和封装效率有着重要影响。

传统的基片划片技术主要有金刚石划片法和化学蚀刻法。蓝宝石硬度仅次于金刚石，采用金刚石切割容易在基片上产生裂纹和碎片，特别是在十字形切槽交叉点上，金刚石划刀的磨损也很严重，且基片越薄切割越困难，切槽宽度较宽，一般为40～70μm。化学蚀刻法速度慢，且蚀刻速度随着材料的结晶方位而改变，此外，该工艺过程对环境有一定污染。激光划片技术，集光学、精密机械、电子技术和计算机技术于一体，与传统的加工方法相比，它具有以下优点：（1）速度快；（2）切槽窄；（3）适合薄基片的划片；（4）加工过程为非接触加工，可控性强；（5）热影响区小，工件变形小；（6）断面光滑，切口平行度好，表面粗糙度小；（7）可对复杂图形进行加工，加工灵活；（8）自动化程度高。激光划片过程就是通过激光能量使材料表面汽化并加以热冲击的作用，使划线区形成与应力垂直的裂痕损伤。若施加与应力方向一致的外力，则裂痕定向扩展，材料定向断裂，完成切割分片。目前蓝宝石激光划片技术使用的激光器有紫外波长和准分子激光器，但是激光器成本较高，超短脉冲激光的光子能量损失大，无工业化级稳定输出的激光器。

因此，有必要开发出一种切槽宽度和深度指标和表面质量接近于紫外激光划片蓝宝石技术，而制造成本又相对较低的一种激光划片技术。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种可提高划片质量、提高成品率和降低成本的绿激光划片蓝宝石的工艺方法。

本发明的技术方案是：本发明提供的一种绿激光划片蓝宝石的工艺方法，其包括有如下步骤：

1）在蓝宝石基片预先涂覆一层的水溶性覆层；

2）在开始用绿激光切割前设定绿激光光束入射角度、焦点位置，设定同轴和侧向施加辅助气体喷嘴位置及施加辅助气体的压力；

3）采用绿激光按一预定扫描速度和扫描次数扫描蓝宝石基片的表面形成切槽，在上述过程中同轴和侧向喷嘴同时施加辅助气体；

4）再用裂片的方法将蓝宝石分割成小片。

上述步骤1）中水溶性覆层的厚度为50～500μm。

上述步骤2）中绿激光为脉冲式绿激光，绿激光光束入射角为0～90⁰，绿激光波长λ为510～540nm，绿激光波脉宽大于等于20ns，绿激光频率为0.1～100 kHz，绿激光能量密度为1～200 J/cm²。

所述绿激光光束入射角是激光光束与蓝宝石基片表面法线方向的夹角。

上述步骤2）中绿激光的焦点位置在蓝宝石上表面以下0～200μm。

所述上述步骤2）中喷嘴施加辅助气体的压力为0.1～0.4 MPa。

上述步骤3）中绿激光扫描速度为0.1～50 mm/s，上述绿激光扫描次数为1～10次。

上述步骤3）中绿激光划片过程中施加辅助气体为空气、氮气、氩气或氦气中的一种。

上述步骤3）中所述绿激光划片过程中同轴喷嘴中心线和侧向喷嘴中心线的夹角为0～90⁰。

裂片的方法将蓝宝石分割成小片是使用常规的现有方法实现。

本发明的有益效果：