CN101533801B - 光器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供光器件制造方法。该光器件制造方法沿着划分多个光器件的切割道来分割在基板表面上通过光器件层形成多个光器件的光器件晶片，并将散热片接合到各光器件上，该方法包括：散热材料槽形成工序，在散热材料表面上与划分多个光器件的切割道对应的位置处，形成深度相当于散热片完成厚度的槽；散热材料接合工序，使光器件晶片的光器件层的表面和散热材料的表面相对，并通过接合金属层来接合；光器件晶片分割工序，沿切割道切断光器件晶片，分割成各个光器件；保护部件贴附工序，在光器件晶片的基板的背面上，贴附保护部件；散热材料分割工序，磨削散热材料的背面，使背面露出槽，将散热材料分割成与各光器件对应的散热片。

Description

光器件制造方法

技术领域

本发明涉及光器件制造方法，其针对在基板表面上通过光器件层形成有多个光器件的光器件晶片，沿着划分该多个光器件的切割道（street）来分割该光器件晶片，并且将散热片接合到各光器件上。

背景技术

在光器件的制造工艺中，利用氮化镓系化合物半导体等的光器件层来在蓝宝石基板或碳化硅基板等的表面上形成多个光器件。针对这样地通过光器件层而形成有多个光器件的光器件晶片，通过沿着划分该多个光器件的切割道分割该光器件晶片来制造各光器件。

作为沿着切割道分割光器件晶片的方法，提出有如下方法：通过沿着切割道照射对于光器件晶片具有吸收性的脉冲激光光线来形成激光加工槽，并通过沿着该激光加工槽施加外力来进行切割（例如参照专利文献1、专利文献2）。

【专利文献1】日本特开平10-305420号公报

【专利文献2】日本特许第449201号公报

另一方面，由于光器件会发热，因此接合散热部件以进行散热（例如参照专利文献3）。

【专利文献3】日本特开昭60-92686号公报

而且，光器件例如形成为边长0.3mm的四方形，从而在将各散射器接合到如此之小的光器件上时非常费事，存在生产性不良这样的问题。

此外，即使将具有与光器件晶片对应大小的散热材料接合到光器件层的表面上，并沿着形成在光器件晶片上的切割道照射激光光线来同时切断光器件晶片和散热材料，也会由于基于激光光线能量的热量会从由铜等金属构成的散热材料散发，而无法切断散热材料。

而且，即使将具有与光器件晶片对应大小的散热材料接合到光器件层的表面上，并利用切削刀具沿着形成在光器件晶片上的切割道同时切断光器件晶片和散热材料，也很难同时切断高脆性的光器件晶片和由高粘度的铜等金属构成的散热材料。

发明内容

本发明正是鉴于以上事实而完成的，其主要技术课题在于，提供一种能够沿着划分多个光器件的切割道来分割在基板表面上通过光器件层形成有多个光器件的光器件晶片、并能够高效地将散热片接合到各光器件上的光器件制造方法。

为了解决上述主要的技术课题，根据本发明，提供一种光器件制造方法，其针对在基板表面上通过光器件层形成有多个光器件的光器件晶片，沿着划分该多个光器件的切割道来分割该光器件晶片，并且将散热片接合到各光器件上，其特征在于，该光器件制造方法包括以下工序：

散热材料槽形成工序，在具有与该光器件晶片对应大小的该散热材料的表面上的、与划分该多个光器件的该切割道对应的位置处，形成深度相当于该散热片的完成厚度的槽；

散热材料接合工序，使该切割道与该槽面对面一一对齐，通过接合金属层将该光器件晶片的该光器件层的表面与该散热材料的表面接合起来；

光器件晶片分割工序，沿着该切割道来切断在该光器件层上接合有该散热材料的该光器件晶片，将该光器件晶片分割成各个光器件；

保护部件贴附工序，在实施了该光器件晶片分割工序后的该光器件晶片的该基板的背面上，贴附保护部件；以及

散热材料分割工序，磨削与贴附有该保护部件的该光器件晶片的该光器件层接合的该散热材料的背面，使背面露出该槽，将该散热材料分割成与各个光器件对应的散热片。

此外，根据本发明，提供一种光器件制造方法，其针对在基板表面上通过光器件层形成有多个光器件的光器件晶片，沿着划分该多个光器件的切割道来分割该光器件晶片，并且接合各光器件的散热片，其特征在于，该光器件制造方法包括以下工序：

散热材料槽形成工序，在具有与该光器件晶片对应大小的该散热材料的表面上的、与划分该多个光器件的该切割道对应的位置处，形成深度相当于该散热片的完成厚度的槽；

散热材料接合工序，使该切割道与该槽面对面一一对齐，通过接合金属层将该光器件晶片的该光器件层的表面与该散热材料的表面接合起来；

基板剥离工序，通过对预先形成在所述基板与所述光器件层之间的剥离层施加应力，使在该光器件层上接合有该散热材料的该光器件晶片的该基板从该光器件层上剥离；

光器件层分割工序，沿着该切割道来切断该光器件晶片的剥离了该基板后的该光器件层，将该光器件层分割成各个光器件；

保护部件贴附工序，在实施了该光器件层分割工序后的该光器件层的背面上，贴附保护部件；以及

散热材料分割工序，磨削与贴附有该保护部件的该光器件层接合的该散热材料的背面，使背面露出该槽，将该散热材料分割成与各个光器件对应的散热片。

在本发明的光器件制造方法中，在具有与光器件晶片对应大小的散热材料的表面上的、与划分多个光器件的切割道对应的位置处，形成深度相当于散热材料完成厚度的槽（散热材料槽形成工序）；实施如下的散热材料接合工序：使切割道和槽面对面一一对齐，通过接合金属层将光器件晶片上形成的光器件层的表面与散热材料的表面接合起来；在实施该散热材料接合工序之后，沿着切割道来切断光器件晶片，将该光器件晶片分割成各个光器件（光器件晶片分割工序）；接下来，磨削散热材料的背面，使背面露出槽，将散热材料分割成与各个光器件对应的散热片（散热材料分割工序），所以，能够高效地制造出接合有散热片的光器件。

并且，根据本发明，在实施上述散热材料槽形成工序和散热材料接合工序之后，实施使接合有散热材料的光器件晶片的基板从光器件层上剥离的基板剥离工序；实施如下的光器件层分割工序：沿着切割道来切断光器件晶片的剥离了该基板后的光器件层，将该光器件层分割成各个光器件；在实施该光器件层分割工序之后，实施上述保护部件贴附工序和散热材料分割工序，所以能够得到剥离去除了基板、并接合有散热片的各个光器件。由此，在光器件晶片的基板表面上形成光器件层之后，剥离并除去了功能上所不需要的基板，因此器件本身结构紧凑且功能齐全。

附图说明

图1是光器件晶片的立体图和要部放大剖视图。

图2是本发明的光器件制造方法中使用的散热材料的立体图。

图3是本发明的光器件制造方法的第一实施方式中的散热材料槽形成工序的说明图。

图4是本发明的光器件制造方法的第一实施方式中的散热材料接合工序的说明图。

图5是本发明的光器件制造方法的第一实施方式中的光器件晶片分割工序的说明图。

图6是本发明的光器件制造方法的第一实施方式中的保护部件贴附工序的说明图。

图7是本发明的光器件制造方法的第一实施方式中的散热材料分割工序的说明图。

图8是根据本发明的光器件制造方法的第一实施方式而制造出的光器件的立体图。

图9是本发明的光器件制造方法的第二实施方式中的基板剥离工序的说明图。

图10是本发明的光器件制造方法的第二实施方式中、实施了光器件层分割工序后的光器件晶片的要部放大剖视图。

图11是本发明的光器件制造方法的第二实施方式中的保护部件贴附工序的说明图。

图12是本发明的光器件制造方法的第二实施方式中、实施了散热材料分割工序后的光器件晶片的要部放大剖视图。

图13是根据本发明的光器件制造方法的第二实施方式而制造出的光器件的立体图。

符号说明

2：光器件晶片；  21：基板；   22：光器件；  23：光器件层

24：切割道；     25：切断槽   3：散热材料   31：切削槽

4：切削装置      41：切削装置的卡盘工作台   52：切削单元

5：接合金属层    6：保护部件

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的光器件制造方法的优选实施方式进行更详细的说明。

图1中的（a）和（b）所示的光器件晶片2在由蓝宝石构成的基板21的表面上形成有由氮化镓（GaN）等构成的光器件层23，该光器件层23形成多个光器件22。而且在光器件层23的表面23a上形成有划分各光器件22的格子状的切割道24。并且，在光器件晶片2的外周部形成有表示蓝宝石基板21的结晶方位的缺口20。

下面，说明光器件制造方法的第一实施方式，在第一实施方式中，沿着划分多个光器件22的切割道24来分割上述光器件晶片2，并将散热片接合到各光器件22上。

首先，如图2所示，准备具有与上述光器件晶片2对应的大小、且厚度为例如600μm的散热材料3。该散热材料3由铜等导热率高的金属材料形成。并且在散热材料3的外周面上形成有对准标记30，该对准标记30对应于形成在上述光器件晶片2的外周面上的缺口20。然后实施散热材料槽形成工序，在该散热材料槽形成工序中，在散热材料3的表面上的、与形成在上述光器件晶片2上的划分多个光器件22的切割道24对应的位置处，形成深度相当于散热片完成厚度的槽。使用图3（a）所示的切削装置4来实施该散热材料槽形成工序。图3（a）所示的切削装置4包括：保持被加工物的卡盘工作台41、具有切削刀具421的切削单元42和摄像单元43。另外，摄像单元43除了图示实施方式中利用可见光进行摄像的常规摄像元件（CCD）以外，还包括对被加工物照射红外线的红外线照明单元、捕捉该红外线照明单元所照射的红外线的光学系统、以及输出与该光学系统所捕捉到的红外线对应的电信号的摄像元件（红外线CCD）等，该摄像单元43将所拍摄到的图像信号发送给未图示的控制单元。此外，切削装置4具有：使卡盘工作台41向箭头X所示的切削进给方向移动的切削进给单元；使切削单元42向与切削进给方向X正交的箭头Y所示的分度进给方向移动的分度进给单元；以及使切削单元42向箭头Z所示的切入进给方向移动的切入进给单元，这些单元由未图示的控制单元进行控制。另外，未图示的控制单元具有存储器，该存储器存储上述光器件晶片2上形成的切割道24的坐标值。

在使用图3（a）所示的切削装置4来实施上述散热材料槽形成工序时，将散热材料3以表面3a朝上的方式放置在卡盘工作台41上。然后，使未图示的吸引单元动作来将散热材料3保持在卡盘工作台41上。由此，吸引保持在卡盘工作台41上的散热材料3处于被保持在规定的坐标位置处的状态。

在如上这样地将散热材料3保持在卡盘工作台41上之后，使保持散热材料3的卡盘工作台41移动到切削区域的切削开始位置。然后，使适合于切削铜的切削刀具421一边向图3（a）中箭头421a所示的方向旋转，一边向箭头Z所示的切入进给方向即下方移动，来实施规定量的切入进给，所述切削刀具421例如通过树脂粘合剂将金刚石磨粒粘固在一起而形成。该切入进给位置被设定为：使切削刀具421的外周缘处于距离散热材料3的表面3a相当于散热片完成厚度的深度位置处（例如200～500μm）。这样，在实施了切削刀具421的切入进给之后，在使切削刀具421旋转的同时，使卡盘工作台41向图3（a）中箭头X所示的方向进行切削进给，由此如图3（b）所示，在散热材料3上形成了深度相当于散热片完成厚度（例如200～500μm）的切削槽31（散热材料槽形成工序）。在未图示的控制单元的存储器中存储的、与上述光器件晶片2上形成的全部切割道24对应的位置处，实施该散热材料槽形成工序。

此外，在上述散热材料槽形成工序中，示出了利用切削装置4在散热材料3上形成深度相当于散热片完成厚度的切削槽31的例子，不过也可以利用激光加工装置在散热材料3上形成激光加工槽。

接着，实施如下的散热材料接合工序：使切割道24和切削槽31面对面正对，通过接合金属层将上述光器件晶片2的光器件层23的表面23a与散热材料3的表面3a接合起来。在该散热材料接合工序中，如图4（a）所示，通过在光器件晶片2的光器件层23的表面23a和散热材料3的表面3a上蒸镀金等接合金属而分别形成接合金属层5。然后图4（b）所示，使形成在光器件晶片2的光器件层23的表面23a上的接合金属5与形成在散热材料3的表面3a上的接合金属层5面对面压接，由此将形成在光器件晶片2的光器件层23的表面23a上的接合金属5和形成在散热片3的表面上的接合金属层5接合起来。此时，图4（b）所示，通过对准光器件晶片2上形成的缺口20和散热材料3上形成的对准标记30，能够使光器件晶片2的光器件层23上形成的切割道24与散热材料3的表面3a上形成的切削槽31面对面地正对。

在实施了上述散热材料接合工序之后，实施如下的光器件晶片分割工序：沿着切割道24来切割在光器件层23上接合着散热材料3的光器件晶片2，分割成各个光器件22。该光器件晶片分割工序可以使用上述图3（a）所示的切削装置4来实施。即，如图5（a）所示，将与光器件晶片2接合的散热材料3的背面3b放置在卡盘工作台41上，使未图示的吸引单元动作，由此将与光器件晶片2接合的散热材料3保持在卡盘工作台41上。因此，接合着散热材料3的光器件晶片2的基板21的背面21b成为上侧。这样，吸引保持着与光器件晶片2接合的散热材料3的卡盘工作台41被未图示的切削进给机构定位在摄像单元43的正下方。

将卡盘工作台41定位在摄像单元43的正下方后，执行如下对准操作：通过摄像单元43和未图示的控制单元来检测光器件晶片2上应该切断的切削区域。即，摄像单元43和未图示的控制单元通过执行图案匹配等图像处理来进行切割区域的对准（对准工序），其中，所述图像处理用于使光器件晶片2的按规定方向形成的切割道24与切削刀具421的位置对准。另外，也同样对光器件晶片2上形成的、与上述规定方向垂直地延伸的切割道24实行切削区域的对准。此时，构成光器件晶片2的光器件层23的形成有多个切割道24的表面位于下侧，但是如上所述，由于摄像单元43具有由红外线照明单元、捕捉红外线的光学系统以及输出与红外线对应的电信号的摄像单元（红外线CCD）等构成的摄像单元，因此能够从基板21侧穿透地拍摄到切割道24。

在通过以上方式对准了保持在卡盘工作台41上的、与散热材料3接合的光器件晶片2的切削区域之后，使保持着与散热材料3接合的光器件晶片2的卡盘工作台41向切削区域的切削开始位置移动。然后，使适合于切削脆性材料的切削刀具421一边向图5（a）中箭头421a所示的方向旋转一边向箭头Z所示的切入进给方向即下方移动，实施规定量的切入进给，所述切削刀具421例如通过镀镍使金刚石磨粒固结在一起而形成。该切入进给位置被设定为：使切削刀具421的外周缘处于到达散热材料3的表面（与光器件晶片2的光器件层23的表面接合的面）的深度位置。这样，在实施了切削刀具421的切入进给之后，在使切削刀具421旋转的同时，使卡盘工作台41向图5（a）中箭头X所示的方向进行切削进给，由此如图5（b）所示，与散热材料3接合的光器件晶片2被沿着切割道24而切削出的切断槽25切断，从而分割成各个光器件22（切削工序）。此时，由于散热材料3的表面上形成的切削槽31面向地位于切割道24的正下方，所以能够有效地分割光器件晶片2。沿着光器件晶片2上形成的所有切割道24来实施该光器件分割工序。

另外，上述光器件晶片分割工序也可以通过沿着光器件晶片2的切割道24照射激光，来沿着切割道24切断光器件晶片2，从而分割成各个器件22。

在实施了上述光器件晶片分割工序实施之后，如图6（a）和（b）所示，实施向光器件晶片2的基板21的背面21b贴附磨削用的保护部件6的保护部件贴附工序。另外在图示的实施方式中，保护部件6采用了厚度为150μm的聚烯烃薄片。

接下来，实施如下散热材料分割工序：对与粘贴有保护部件6的光器件晶片2的光器件层23接合的散热材料3的背面3b进行磨削，使背面露出切削槽31，将散热材料3分割成与各个光器件22对应的散热片。该散热材料分割工序使用图7（a）所示的磨削装置7来实施。图7（a）所示的磨削装置7包括保持被加工物的卡盘工作台71和具有磨削磨具72的磨削单元73。在使用该磨削装置7来实施散热材料分割工序时，将贴附在光器件晶片2的基板21的背面21b上的保护部件6放置在卡盘工作台71上。然后，通过使未图示的吸引单元动作，从而经由保护部件6将光器件晶片2和散热材料3吸引保持在卡盘工作台71上。因此，散热材料3的背面3b成为上侧。接着，在例如使卡盘工作台71向箭头71a所示的方向以300rpm进行旋转的同时，使磨削单元73的磨削磨具72向箭头72a所示的方向以6000rpm进行旋转并接触散热材料3的背面3b，由此来进行磨削，并图7（b）所示，一直磨削到切削槽31从背面3b露出为止。通过如此这样地磨削到切削槽31露出，从而如图7（b）和（c）所示，与彼此分割开的器件22接合的散热材料3被分割成与各个器件22对应的散热片30。

在如上实施了散热材料分割工序之后，在拾取（pick up）工序中，将分别接合有彼此分割开的散热片30、并贴附有保护部件6的各个器件22从保护部件6上剥离下来而进行拾取，从而如图8所示，能够得到接合有散热片30的各个器件22。

如上所述，在本发明的第一实施方式中，在具有与光器件晶片2对应大小的散热材料3的表面3a上的、与用于划分多个光器件22的切割道24对应的位置处，形成深度相当于散热材料完成厚度的切削槽31（散热材料槽形成工序）；实施如下的散热材料接合工序：使切割道24和切削槽31面对面正对，通过接合金属层将光器件晶片2的光器件层23的表面23a与散热材料3的表面3a接合起来；在实施该散热材料接合工序之后，沿着切割道24来切断光器件晶片2，分割成各个光器件（光器件晶片分割工序）；接下来，磨削散热材料3的背面3b，使背面3b露出切削槽31，将散热材料3分割成与各个光器件22对应的散热片30（散热材料分割工序），所以，能够高效地制造出接合有散热片30的光器件。

下面，说明本发明的第二实施方式。

第二实施方式是这样的方法：将构成光器件晶片2的基板21与光器件层23剥离而去除基板21，在仅由光器件层23构成的光器件上接合散热片。

在第二实施方式中，也实施上述第一实施方式中的散热材料槽形成工序和散热材料接合工序。然后，在实施了上述散热材料槽形成工序和散热材料接合工序之后，实施基板剥离工序，将光器件层23上接合有散热材料3的光器件晶片2的基板21从光器件层23上剥离下来。在该基板剥离工序中，例如如图9（a）和（b）所示，在制造上述光器件晶片2时，预先在基板21与光器件层23之间形成由AlGaN层等构成的剥离（liftoff）层230。通过对该剥离层230施加应力，来使基板21与光器件层23分离。这样将基板与光器件层分离的基板剥离工序可以利用例如日本特开2000-101139号公报所公开的方法进行实施。

在实施上述基板剥离工序之后，实施如下的光器件层分割工序，即：沿着切割道24来切断剥离基板21后的光器件晶片2的光器件层23，将该光器件层23分割成各个光器件22。该光器件层分割工序使用上述图3（a）所示的切削装置4，与上述第一实施方式的光器件分割工序相同地进行实施。作为结果，如图10所示，剥离并除去了基板、并接合有散热材料3的光器件层23被沿着切割道24而切削出的切断槽25切断，从而分割成各个光器件22。

然后，实施保护部件粘贴工序：在实施了光器件分割工序后的光器件层23的背面23b上贴附保护部件。如图11（a）和（b）所示，该保护部件粘贴工序在与散热材料3接合的光器件层23的背面23b上贴附磨削用的保护部件6。

在实施上述保护部件贴附工序之后，实施如下的散热材料分割工序，即：磨削与粘贴有保护部件6的光器件层23接合的散热材料3的背面3b，使背面露出切削槽31，将散热材料3分割成与各个光器件22对应的散热片。该散热材料分割工序利用上述图7（a）所示的磨削装置6，与上述第一实施方式的散热材料分割工序相同地进行实施。作为结果，如图12所示，与剥离并除去了基板的光器件22接合的散热材料3被分割成与各个器件22对应的散热片30。

在如上实施了散热材料分割工序之后，在拾取工序中，将分别接合有彼此分割开的散热片30、并贴附有保护部件6的各个器件22从保护部件6上剥离下来而进行拾取，从而如图13所示，能够得到接合有散热片30、并剥离去除掉基板的各个器件22。这样接合有散热片30的各个器件22在光器件晶片2的由蓝宝石或碳化硅构成的基板21的表面上形成光器件层23之后，剥离并除去了功能上所不需要的基板21，因此器件本身结构紧凑且功能齐全。

Claims (2)

1.一种光器件制造方法，其针对在基板表面上通过光器件层形成有多个光器件的光器件晶片，沿着划分该多个光器件的切割道来分割该光器件晶片，并且将散热片接合到各光器件上，其特征在于，该光器件制造方法包括以下工序：

散热材料槽形成工序，在具有与该光器件晶片对应大小的该散热材料的表面上的、与划分该多个光器件的该切割道对应的位置处，形成深度相当于该散热片的完成厚度的槽；

散热材料接合工序，使该切割道与该槽面对面一一对齐，通过接合金属层将该光器件晶片的该光器件层的表面与该散热材料的表面接合起来；

光器件晶片分割工序，沿着该切割道来切断在该光器件层上接合有该散热材料的该光器件晶片，将该光器件晶片分割成各个光器件；

保护部件贴附工序，在实施了该光器件晶片分割工序后的该光器件晶片的该基板的背面上，贴附保护部件；以及

散热材料分割工序，磨削与贴附有该保护部件的该光器件晶片的该光器件层接合的该散热材料的背面，使背面露出该槽，将该散热材料分割成与各个光器件对应的散热片。

2.一种光器件制造方法，其针对在基板表面上通过光器件层形成有多个光器件的光器件晶片，沿着划分该多个光器件的切割道来分割该光器件晶片，并且将散热片接合到各光器件上，其特征在于，该光器件制造方法包括以下工序：

散热材料槽形成工序，在具有与该光器件晶片对应大小的该散热材料的表面上的、与划分该多个光器件的该切割道对应的位置处，形成深度相当于该散热片的完成厚度的槽；

散热材料接合工序，使该切割道与该槽面对面一一对齐，通过接合金属层将该光器件晶片的该光器件层的表面与该散热材料的表面接合起来；

基板剥离工序，通过对预先形成在所述基板与所述光器件层之间的剥离层施加应力，使在该光器件层上接合有该散热材料的该光器件晶片的该基板从该光器件层上剥离；

光器件层分割工序，沿着该切割道来切断该光器件晶片的剥离了该基板后的该光器件层，将该光器件层分割成各个光器件；

保护部件贴附工序，在实施了该光器件层分割工序后的该光器件层的背面上，贴附保护部件；以及

散热材料分割工序，磨削与贴附有该保护部件的该光器件层接合的该散热材料的背面，使背面露出该槽，将该散热材料分割成与各个光器件对应的散热片。

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