[发明专利]一种增加LED芯片侧壁出光的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增加LED芯片侧壁出光的方法，属于光电技术领域。

背景技术

对于照明类LED芯片，出光效率是最重要的参数之一，虽然目前LED的内量子效率已经提升到95％以上，但是外量子效率却不足40％。提高LED芯片的外量子效率有很多途径，如衬底激光剥离技术、倒装焊技术、正面出光面表面粗糙化等，这些都是增加正面的表面粗糙化。但是对LED芯片侧壁出光，大多集中在外延层和电流扩展层的侧壁，如何增加LED芯片衬底的侧壁的出光的相关研究却很少，也未见有量产的技术应用。

中国专利CN102544269A提出了一种“侧壁具有微柱透镜阵列图案的LED芯片的制造方法”，此专利形成侧壁具有微柱透镜阵列图案的外延层和侧壁具有圆弧形阵列图案的电流扩散层。此专利所用的方法是干法刻蚀，而占整个芯片侧壁面积95％以上的衬底侧壁仍然是平面的，没有全部将芯片的侧壁进行阵列图案化。

中国专利CN103094437A提出了“一种大功率LED芯片的制作方法”，在芯片原片背面通过光刻技术留下可供激光隐形切割的切割道，包括如下步骤：提供衬底，所述衬底的正面具有多个LED芯片；在衬底背面形成具有镂空图形阵列的阻挡层，所述镂空图形的位置与正面的LED芯片逐一对应，所述衬底背面通过所述镂空图形暴露出来；通过阻挡层的镂空图形在衬底背面形成反射镜阵列；移除阻挡层；沿着反射镜阵列之间的间隙切割所述衬底，以获得背面具有反射镜的LED芯片。此专利虽然也利用了反射镜对长波长的激光的低吸收率而起到了掩蔽激光的作用，但是切割道图案的设计仍然是直线状，没有起到增加侧壁面积、改变入射角度的作用。

如何将提高LED芯片衬底这层侧壁的出光效率，是急需解决的技术问题。在传统LED芯片划裂过程中，无论是材质较脆的GaAs衬底红黄光芯片还是材质硬的蓝宝石衬底蓝绿光芯片，要分裂成独立的芯片单元，都要经过刀片锯裂或是激光划片，这些设备均是沿X、Y方向做直线运动，所以分离的芯片衬底侧壁一般是垂直的平面，无法实现衬底侧壁面积的增加和角度的改变。

虽然激光划片设备可以通过增加电脑图形输入控制系统、多角度激光束运动系统，来控制激光束按照电脑设定的图案进行曲线运动，不受X、Y直线方向的限制做不同角度的运动，例如激光雕刻设备。

但这种方法不适用于LED圆片的激光划裂，其一，因每个LED圆片的上面有500-10000粒芯片不等，如果激光按曲线运动，处理时间会增加10倍以上，降低了生产效率；其二，因这种按照图案进行激光器曲线运动的激光划片设备，需要投入昂贵的设备改造、升级成本，从生产效率和设备投入成本上都不适合运用到量产上面。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种增加LED芯片侧壁出光的方法。

术语解释：

LED：light emitting diode，发光二极管。

发明概述：

本发明将每粒LED芯片的金属背镀层切割道设计成圆弧形阵列图案，且为了节省切割道面积、并保证激光划过1-2次既能覆盖圆弧状的切割道范围，将相邻芯片间切割道设计成圆弧状、且相互切合，圆弧与圆弧间留5-20μm的间隙，圆弧的半径为3-10μm。利用金属背镀层对长波长1064nm、532nm激光的高反射率(例如铝背镀层对这两种激光波长反射率在90％以上)、低吸收率特点，而无金属背镀层覆盖的其他部分的衬底吸收激光能量被划裂开。在激光X、Y方向直线运动模式不变的情况下，将衬底层的侧壁划裂成微柱透镜阵列，从而增加侧壁面积，同时也缩小了发光区光到侧壁的入射角，这都增加了侧壁的出光效率。

发明详述：

一种增加LED芯片侧壁出光的方法，包括如下步骤：

(1)在减薄后的LED圆片的背面涂覆一层厚度为2-3μm的光刻胶，经过曝光、显影后得到与圆片正面一一对应的圆弧状的图形，所述相邻芯片的圆弧与圆弧的间隙之间为光刻胶，其他区域无光刻胶保护；

根据本发明优选的，所述步骤(1)中相邻芯片间切割道设计成圆弧状、且相互切合，圆弧与圆弧之间最短距离留5-20μm的间隙，圆弧的内径为3-10μm；

(2)将步骤(1)所述圆片放入到蒸镀室中，在室温下，采用电子束蒸镀的方法，对圆片背面蒸镀一层厚度为3000-5000埃的高反射率的金属背镜，形成金属背镀层；

根据本发明优选的，所述步骤(2)中高反射率金属背镜为Al、Ag、Au中一种或几种的组合；得到的金属背镀层的反射率为70％-90％；