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LED晶圓激光刻劃技術(shù)簡析(上)

星之球激光 來源:激光網(wǎng)2012-03-19 我要評(píng)論(0 )   

一、照明用 LED光源 照亮未來 隨著市場的持續(xù)增長, LED 制造業(yè)對(duì)于產(chǎn)能和成品率的要求變得越來越高。 激光加工 技術(shù)迅速成為LED制造業(yè)普遍的工具,甚者成為了 高亮度LE...

一、照明用LED光源照亮未來

  隨著市場的持續(xù)增長,LED制造業(yè)對(duì)于產(chǎn)能和成品率的要求變得越來越高。激光加工技術(shù)迅速成為LED制造業(yè)普遍的工具,甚者成為了高亮度LED晶圓加工的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

  激光刻劃LED刻劃線條較傳統(tǒng)的機(jī)械刻劃窄得多,所以使得材料利用率顯著提高,因此提高產(chǎn)出效率。另外激光加工是非接觸式工藝,刻劃帶來晶圓微裂紋以及其他損傷更小,這就使得晶圓顆粒之間更緊密,產(chǎn)出效率高、產(chǎn)能高,同時(shí)成品LED器件的可靠性也大大提高。

  Spectra-Physics工業(yè)激光器具有高峰值功率以及卓越的光束質(zhì)量等優(yōu)勢,是LED加工的理想工具,為LED工業(yè)帶來潔凈的刻劃線條、更高的產(chǎn)能以及成品LED更高的亮度

  激光刻劃的優(yōu)勢

  - 可以干凈整齊的刻劃硬脆性材料

  - 非接觸式工藝低運(yùn)營成本

  - 減少崩邊、微裂紋、分層等缺陷的出現(xiàn)

  - 刻劃線條窄提高了單片晶圓上的分粒數(shù)量

  - 減少微裂紋提高了成品LED器件的長期可靠性

  - 大范圍的加工容差使得工藝可控性良好,是低成本高可靠性的工藝。

  二、LED激光刻劃概述

  單晶藍(lán)寶石(Sapphire)與氮化鎵(GaN)屬于硬脆性材料(抗拉強(qiáng)度接近鋼鐵),因此很難被切割分成單體的LED器件。采用傳統(tǒng)的機(jī)械鋸片切割這些材料時(shí)容易帶來晶圓崩邊、微裂紋、分層等損傷,所以采用鋸片切割LED 晶圓,單體之間必須保留較寬的寬度才能避免切割開裂傷及LED器件,這樣就很大程度上降低了LED晶圓的產(chǎn)出效率。

   激光加工是非接觸式加工,作為傳統(tǒng)機(jī)械鋸片切割的替代工藝,激光劃片切口非常小,聚焦后的激光微細(xì)光斑作用的晶圓表面迅速氣化材料,在LED有源區(qū)之間制造非常細(xì)小的切口,從而能夠在有限面積的晶圓上面切割出更多LED單體。激光刻劃對(duì)砷化鎵(GaAS)以及其他脆性化合物半導(dǎo)體晶圓材料尤為擅長。激光加工LED晶圓,典型的刻劃深度為襯底厚度的1/3到1/2這樣分割就能夠得到干凈的斷裂面,制造窄而深的激光刻劃裂縫同時(shí)要保證高速的刻畫速度這就要求激光器具備窄脈寬、高光束質(zhì)量、高峰值功率、高重復(fù)頻率等優(yōu)良品質(zhì)。

  并不是所有的激光均適合LED刻劃,原因在于晶圓材料對(duì)于可見光波長激光的透射性。GaN對(duì)于波長小于365nm的光是透射的,而藍(lán)寶石晶圓對(duì)于波長大于177nm的激光是半透射的,因此波長為355nm和266nm的三、四倍頻的調(diào)Q全固態(tài)激光器(DPSSL)是LED晶圓激光刻劃的最佳選擇。盡管準(zhǔn)分子激光器也可以實(shí)現(xiàn)LED刻劃所需的波長,但是倍頻的全固態(tài)調(diào)Q激光器體積更小,較準(zhǔn)分子激光器維護(hù)少得多,質(zhì)量方面全固激光器刻劃線條非常窄,更適合于激光LED刻劃。

  激光刻劃使得晶圓微裂紋以及微裂紋擴(kuò)張大大減少, LED單體之間距離更近,這樣既提高了出產(chǎn)效率也提高了產(chǎn)能。一般來講,2英寸的晶圓可以分離出20,000個(gè)以上的LED單體器件,如此高的密度,因而切割的切縫寬度就會(huì)顯著影響分粒數(shù)量,減少微裂紋對(duì)于分粒后的LED器件的長期可靠性也會(huì)有明顯的提高。激光刻劃較傳統(tǒng)的刀片切割不但提高了產(chǎn)出效率,同時(shí)提高了加工速度,避免的刀片磨損帶來的加工缺陷與成本損耗,總之激光加工精度高,加工容差大,成本低。

 

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