CN102398313A - 光器件晶片的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光器件晶片的加工方法，能够将蓝宝石基板的背面磨削形成为预定的厚度，但不会使形成于蓝宝石基板的表面的光器件损伤。光器件晶片具有在蓝宝石基板的表面形成有多个器件的器件区域和围绕器件区域的外周剩余区域，光器件区域形成为相对于外周剩余区域突出，该光器件晶片的加工方法包括：断裂起点形成工序，沿光器件晶片的器件区域与外周剩余区域之间的边界照射激光光线，在蓝宝石基板的表面侧形成断裂起点；保护部件粘贴工序，在光器件晶片的表面粘贴保护部件；和背面磨削工序，将粘贴在实施了断裂起点形成工序和保护部件粘贴工序的光器件晶片的表面的保护部件侧保持在磨削装置的卡盘工作台，磨削蓝宝石基板的背面以形成为预定厚度。
Description
技术领域
本发明涉及一种将光器件晶片磨削至预定的厚度的光器件晶片的加工方法，所述光器件晶片在蓝宝石基板的表面通过呈格子状地形成的间隔道划分出了多个区域，并在所述划分出的区域层叠有由氮化镓类化合物半导体等构成的光器件。
背景技术
关于在蓝宝石基板的表面通过呈格子状地形成的被称作间隔道的分割预定线划分出了多个区域、并在所述划分出的区域层叠有由氮化镓类化合物半导体等构成的光器件的光器件晶片，被沿间隔道分割为一个个发光二极管等光器件，并被广泛应用于电气设备中。(例如，参考专利文献1。)
光器件晶片是在基板的表面使构成光器件的氮化镓类化合物等的半导体层生长而形成的，因此采用对氮化镓类化合物等的半导体层的生长有效的蓝宝石作为基板。关于这样的光器件晶片，为了提高辉度，对蓝宝石基板的背面进行磨削以使厚度形成为100μm左右。
专利文献1：日本特开平10-305420号公报
光器件晶片具有由在厚度为1300μm左右的蓝宝石基板的表面形成的光器件层构成的光器件区域、以及围绕该光器件区域的宽度为3mm左右的外周剩余区域，并且光器件区域形成为相对于外周剩余区域突出30μm左右。这样，在光器件区域与外周剩余区域之间存在阶梯差的光器件晶片中，当磨削蓝宝石基板的背面而使厚度达到200μm左右时，存在着因外周剩余区域的挠曲而使得从光器件区域与外周剩余区域之间的边界部产生裂纹、并且该裂纹到达光器件区域从而使光器件损伤的问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述事实而作出的，其主要的技术课题在于提供一种光器件晶片的加工方法，该光器件晶片的加工方法能够对蓝宝石基板的背面进行磨削而形成为预定的厚度，且不会使形成于蓝宝石基板的表面的光器件损伤。
为了解决上述主要的技术课题，根据本发明，提供一种光器件晶片的加工方法，所述光器件晶片具有：在蓝宝石基板的表面形成有多个光器件的器件区域；和围绕所述器件区域的外周剩余区域，并且所述器件区域形成为相对于所述外周剩余区域突出，该光器件晶片的加工方法的特征在于，包括如下工序：断裂起点形成工序，在该断裂起点形成工序中，沿光器件晶片的器件区域与外周剩余区域之间的边界照射激光光线，在蓝宝石基板的表面侧形成断裂起点；保护部件粘贴工序，在该保护部件粘贴工序中，在光器件晶片的表面粘贴保护部件；以及背面磨削工序，在该背面磨削工序中，将粘贴在实施了所述断裂起点形成工序和所述保护部件粘贴工序的光器件晶片的表面上的保护部件侧保持在磨削装置的卡盘工作台，对蓝宝石基板的背面进行磨削以形成为预定的厚度。
所述断裂起点形成工序为：从光器件晶片的表面侧照射相对于蓝宝石基板具有吸收性的波长的激光光线，沿器件区域和外周剩余区域之间的边界形成作为断裂起点的激光加工槽。
此外，所述断裂起点形成工序为：将聚光点定位于蓝宝石基板的内部来照射相对于蓝宝石基板具有透射性的波长的激光光线，在蓝宝石基板的内部的表面侧沿器件区域和外周剩余区域之间的边界形成作为断裂起点的变质层。
在本发明涉及的光器件晶片的加工方法中，在实施了沿光器件晶片的器件区域和外周剩余区域之间的边界照射激光光线、从而在蓝宝石基板的表面侧形成断裂起点的断裂起点形成工序后，在光器件晶片的表面粘贴保护部件，然后实施将该保护部件侧保持于磨削装置的卡盘工作台、并对蓝宝石基板的背面进行磨削以形成为预定的厚度的背面磨削工序，因此在实施背面磨削工序时，当蓝宝石基板的厚度变得较薄时，从沿器件区域与外周剩余区域之间的边界部形成的断裂起点向蓝宝石基板的背面产生龟裂，从而边界部断裂，由此器件区域与外周剩余区域分离，因此能够解决裂纹从器件区域与外周剩余区域之间的边界部进入器件区域并损伤光器件的问题。
附图说明
图1是利用本发明涉及的光器件晶片的加工方法进行加工的光器件晶片的立体图和主视图。
图2是用于实施本发明涉及的光器件晶片的加工方法中的断裂起点形成工序的激光加工装置的主要部分立体图。
图3是作为本发明涉及的光器件晶片的加工方法中的断裂起点形成工序的激光加工槽形成工序的说明图。
图4是作为本发明涉及的光器件晶片的加工方法中的断裂起点形成工序的变质层形成工序的说明图。
图5是本发明涉及的光器件晶片的加工方法中的保护部件粘贴工序的说明图。
图6是作为本发明涉及的光器件晶片的加工方法中的背面磨削工序的粗磨削工序的说明图。
图7是作为本发明涉及的光器件晶片的加工方法中的背面磨削工序的精磨削工序的说明图。
图8是示出实施本发明涉及的光器件晶片的加工方法中的背面磨削工序时在构成光器件晶片的蓝宝石基板上产生的龟裂的状态的说明图。
标号说明
2：光器件晶片；21：蓝宝石基板；220：器件区域；230：外周剩余区域；250：激光加工槽；260：变质层；3：激光加工装置；31：激光加工装置的卡盘工作台；32：激光光线照射构件；322：聚光器；4：保护部件；5、5a：磨削装置；51：磨削装置的卡盘工作台；52：磨削构件；524：磨轮；426、426a：磨削磨具。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明涉及的光器件晶片的加工方法的优选的实施方式。
在图1的(a)和(b)中示出了利用本发明涉及的光器件晶片的加工方法进行加工的光器件晶片的立体图和主视图。
图1的(a)和(b)所示的光器件晶片2包括：器件区域220，其在蓝宝石基板21的表面21a上由呈格子状地排列的多个间隔道211划分出的多个区域中形成有由氮化镓类化合物半导体等构成的光器件212；以及外周剩余区域230，其围绕该器件区域220。如此构成的光器件晶片2形成为器件区域220相对于外周剩余区域230突出。另外，图示的实施方式中的光器件晶片2被设定成：整体的厚度(t1)例如为1300μm，蓝宝石基板21的厚度(t2)例如为1270μm，器件区域220与外周剩余区域230的阶梯差(t3)例如为30μm，外周剩余区域230的宽度(s)例如为3mm。
对磨削构成上述的光器件晶片2的蓝宝石基板21的背面21b以形成为预定的厚度(例如140μm)的加工方法进行说明。
首先，实施如下的断裂起点形成工序：沿光器件晶片2的器件区域220与外周剩余区域230之间的边界照射激光光线，在蓝宝石基板21的表面21a侧形成断裂起点。该断裂起点形成工序在图示的实施方式中采用图2所示的激光加工装置3来实施。图2所示的激光加工装置3具备：保持被加工物的卡盘工作台31；以及对保持在该卡盘工作台31上的被加工物照射激光光线的激光光线照射构件32。卡盘工作台31构成为吸引保持被加工物，该卡盘工作台31借助未图示的加工进给机构来向图2中的箭头X所示的加工进给方向移动，并借助未图示的分度进给机构来向箭头Y所示的分度进给方向移动。上述激光光线照射构件32从聚光器322照射脉冲激光光线，该聚光器322装配于实质上水平地配置的圆筒形状的壳体321的末端。图示的激光加工装置3具备摄像构件33，该摄像构件33装配于构成上述激光光线照射构件32的壳体321的末端部。该摄像构件33具备对被加工物进行照明的照明构件、捕捉由该照明构件照亮的区域的光学系统、以及对由该光学系统捕捉到的像进行摄像的摄像元件(CCD：Charge Coupled Device，电荷耦合器件)等，摄像得到的图像信号被发送至未图示的控制构件。
参考图2和图3来说明采用上述激光加工装置3实施的断裂起点形成工序的第一实施方式。
在实施断裂起点形成工序时，如图2所示，将构成上述光器件晶片2的蓝宝石基板21的背面21b侧载置到激光加工装置3的卡盘工作台31上，并通过使未图示的吸引构件工作来将光器件晶片2吸引保持在卡盘工作台31上。因此，被吸引保持在卡盘工作台31上的光器件晶片2的表面2a位于上侧。并且，使未图示的加工进给机构工作，使卡盘工作台31向激光光线照射构件32的加工区域移动，如图2和图3的(a)所示，将保持于卡盘工作台31的光器件晶片2的器件区域220与外周剩余区域230之间的边界部240定位于激光光线照射构件32的聚光器322的正下方。接着，如图3的(a)所示，使激光光线照射构件32工作，一边从聚光器322自光器件晶片2的表面侧照射相对于蓝宝石基板具有吸收性的波长(例如355nm)的脉冲激光光线，一边使卡盘工作台31向箭头31a所示的方向旋转。此时，由聚光器322照射的脉冲激光光线的聚光点P对准构成光器件晶片2的蓝宝石基板21的表面21a附近。其结果是，当卡盘工作台31旋转一周时，如图3的(b)所示地，在构成光器件晶片2的蓝宝石基板21，沿着器件区域220与外周剩余区域230之间的边界部240形成了作为断裂起点的激光加工槽250(激光加工槽形成工序)。
上述作为断裂起点形成工序的激光加工槽形成工序中的加工条件例如如下地设定。
光源：LD激励Q开关Nd：YVO4激光器
波长：355nm
平均输出：1.5W
重复频率：100kHz
聚光点直径：
卡盘工作台的旋转速度：75.22度/秒
通过在上述加工条件下完成激光加工槽形成工序，来在构成光器件晶片2的蓝宝石基板21上沿着器件区域220与外周剩余区域230之间的边界部240从表面形成深度约为40μm的激光加工槽250。另外，作为断裂起点的激光加工槽250越深越有效，不过，为了加深激光加工槽250的深度，需要实施多次激光加工槽形成工序、或者增加激光光线的输出。因此，考虑到生产率和经济性，在图示的实施方式中将能够得到后述的蓝宝石基板的断裂效果的深度设定为大约40μm。
接着，参考图4来说明采用上述激光加工装置3实施的断裂起点形成工序的第二实施方式。
断裂起点形成工序的第二实施方式也与上述第一实施方式同样地，如图4的(a)所示地将构成上述光器件晶片2的蓝宝石基板21的背面21b载置于激光加工装置3的卡盘工作台31上，并通过使未图示的吸引构件工作来将光器件晶片2吸引保持在卡盘工作台31上。并且，如图4的(a)所示，将形成于光器件晶片2的器件区域220与外周剩余区域230之间的边界部240定位于激光光线照射构件32的聚光器322的正下方。接着，如图4的(a)所示，使激光光线照射构件32工作，一边从聚光器322自光器件晶片2的表面侧照射相对于蓝宝石基板具有透射性的波长(例如1064nm)的脉冲激光光线，一边使卡盘工作台31向箭头31a所示的方向旋转。此时，从聚光器322照射出的脉冲激光光线的聚光点P对准构成光器件晶片2的蓝宝石基板21的内部(与表面相距例如20μm的位置)。其结果是，当卡盘工作台31旋转一周时，如图4的(b)所示地，在构成光器件晶片2的蓝宝石基板21，在表面21a侧沿着器件区域220与外周剩余区域230之间的边界部240形成了作为断裂起点的变质层260(变质层形成工序)。
上述作为断裂起点形成工序的变质层形成工序中的加工条件例如如下地设定。
光源：LD激励Q开关Nd：YVO4激光器
波长：1064nm
平均输出：1.5W
重复频率：100kHz
聚光点直径：
卡盘工作台的旋转速度：75.22度/秒
通过在上述加工条件下完成变质层形成工序，来在构成光器件晶片2的蓝宝石基板21的表面21a侧沿着器件区域220与外周剩余区域230之间的边界部240形成深度约为40μm的变质层260。该作为断裂起点的变质层260与上述激光加工槽250同样地越深越有效，不过考虑到生产率和经济性，在图示的实施方式中将能够得到后述的蓝宝石基板的断裂效果的深度设定为大约40μm。
另外，对于上述作为断裂起点形成工序的变质层形成工序，示出了从光器件晶片2的表面侧照射相对于蓝宝石基板具有透射性的波长(例如1064nm)的脉冲激光光线的例子，然而也可以从构成光器件晶片2的蓝宝石基板21的背面侧将相对于蓝宝石基板具有透射性的波长(例如1064nm)的脉冲激光光线的聚光点定位于与表面相距例如20μm的位置来进行照射。另外，在从构成光器件晶片2的蓝宝石基板21的背面侧照射激光光线的情况下，也可以预先实施在光器件晶片2的表面2a粘贴后述的保护部件的保护部件粘贴工序。
在通过如上所述地实施作为断裂起点形成工序的激光加工槽形成工序或变质层形成工序，而在构成光器件晶片2的蓝宝石基板21上沿器件区域220和外周剩余区域230之间的边界部240形成了作为断裂起点的激光加工槽250或变质层260后，实施在光器件晶片2的表面2a粘贴保护部件的保护部件粘贴工序。即，如图5的(a)和(b)所示，在光器件晶片2的表面2a粘贴用于保护光器件212的保护部件4。
在实施了保护部件粘贴工序后，实施如下的背面磨削工序：将粘贴在光器件晶片2的表面2a上的保护部件4侧保持在磨削装置的卡盘工作台，并对蓝宝石基板21的背面21b进行磨削以形成为预定的厚度。该背面磨削工序在图示的实施方式中分为粗磨削工序和精磨削工序来实施。
上述背面磨削工序中的粗磨削工序采用图6的(a)所示的磨削装置5来实施。图6的(a)所示的磨削装置5具备：保持被加工物的卡盘工作台51；和对保持于该卡盘工作台51的被加工物进行磨削的磨削构件52。卡盘工作台51在上表面吸引保持被加工物并向图6的(a)中的箭头51a所示的方向旋转。磨削构件52具备：主轴壳体521；旋转主轴522，其被旋转自如地支承于该主轴壳体521，并通过未图示的旋转驱动机构而旋转；安装座523，其装配于该旋转主轴522的下端；以及磨轮524，其安装在该安装座523的下表面。该磨轮524由圆环状的基座525和呈环状地装配在该基座525的下表面上的磨削磨具526构成，基座525通过紧固螺栓527安装在安装座523的下表面。另外，构成磨轮524的磨削磨具526通过以金属结合剂结合粒径为40～60μm的金刚石磨粒而形成。
在使用上述的磨削装置5来实施上述背面磨削工序中的粗磨削工序时，如图6的(a)所示，将粘贴在上述光器件晶片2的表面2a上的保护部件4侧载置于卡盘工作台51的上表面(保持面)。接着，通过使未图示的吸引构件工作来将光器件晶片2吸引保持在卡盘工作台51上。因此，被吸引保持在卡盘工作台51上的光器件晶片2的蓝宝石基板21的背面21b位于上侧。在如此将光器件晶片2吸引保持在卡盘工作台51上后，一边使卡盘工作台51向图6的(a)中的箭头51a所示的方向以例如550rpm的速度旋转，一边使磨削构件52的磨轮524向图6的(a)中的箭头524a所示的方向以例如1150rpm的速度旋转，如图6的(b)所示地使磨削磨具526的磨削面(下表面)与作为被加工面的蓝宝石基板21的背面21b接触，然后使磨轮524如图6的(a)和(b)中的箭头524b所示地以第一粗磨削进给速度(例如，1.4μm/秒)向下方(相对于卡盘工作台51的保持面垂直的方向)进行例如985μm的磨削进给(第一粗磨削工序)。在该第一粗磨削工序结束后，将磨轮524的磨削进给速度切换为第二粗磨削进给速度(例如，1.0μm/秒)并进行例如140μm的磨削进给(第二粗磨削工序)。其结果是，在图示的实施方式中，构成光器件晶片2的蓝宝石基板21的背面21b被粗磨削掉了1125μm。
在实施上述的背面磨削工序中的粗磨削工序后，实施精磨削工序。
背面磨削工序中的精磨削工序采用图7的(a)所示的磨削装置5a来实施。另外，图7的(a)所示的磨削装置5a与上述图6的(a)所示的磨削装置5相比，仅构成磨轮524的磨削磨具526a不同，其他的构成部件实质上是相同的，因此对相同部件标以相同标号并省略其说明。图7的(a)所示的磨削装置5a中的构成磨轮524的磨削磨具526a通过以陶瓷结合剂结合粒径为2～3μm的金刚石磨粒而形成。
在使用上述的磨削装置5a来实施上述背面磨削工序中的精磨削工序时，如图7的(a)所示，将粘贴在实施了上述粗磨削工序的光器件晶片2的表面2a上的保护部件4侧载置于卡盘工作台51的上表面(保持面)。接着，通过使未图示的吸引构件工作来将光器件晶片2吸引保持在卡盘工作台51上。由此，被吸引保持在卡盘工作台51上的光器件晶片2的蓝宝石基板21的背面21b处于上侧。在如此将光器件晶片2吸引保持在卡盘工作台51上后，一边使卡盘工作台51向图7的(a)中的箭头51a所示的方向以例如550rpm的速度旋转，一边使磨削构件52的磨轮524向图7的(a)中的箭头524a所示的方向以例如1000rpm的速度旋转，如图7的(b)所示地使磨削磨具526a的磨削面(下表面)与作为被加工面的蓝宝石基板21的背面21b接触，然后使磨轮524如图7的(a)和(b)中的箭头524b所示地以预定的精磨削进给速度(例如，0.35μm/秒)向下方(相对于卡盘工作台51的保持面垂直的方向)进行例如35μm的磨削进给。其结果是，构成光器件晶片2的蓝宝石基板21的背面21b被精磨削掉了35μm，光器件晶片2的厚度达到140μm。
在实施上述背面磨削工序中的粗磨削工序或精磨削工序时，当蓝宝石基板21的厚度变得较薄时，如图8所示，沿器件区域220和外周剩余区域230之间的边界部240形成的激光加工槽250或变质层260成为断裂起点，从该激光加工槽250或变质层260向蓝宝石基板21的背面21b产生龟裂270。这样，激光加工槽250或变质层260成为断裂起点，产生龟裂270，从而边界部240断裂，由此器件区域220与外周剩余区域230分离，因此，能够解决裂纹从器件区域220与外周剩余区域230之间的边界部240进入器件区域220并损伤光器件212的问题。
Claims (3)
1.一种光器件晶片的加工方法，所述光器件晶片具有：在蓝宝石基板的表面形成有多个光器件的器件区域；和围绕所述器件区域的外周剩余区域，并且所述器件区域形成为相对于所述外周剩余区域突出，该光器件晶片的加工方法的特征在于，
该光器件晶片的加工方法包括如下工序：
断裂起点形成工序，在该断裂起点形成工序中，沿光器件晶片的器件区域与外周剩余区域之间的边界照射激光光线，在蓝宝石基板的表面侧形成断裂起点；
保护部件粘贴工序，在该保护部件粘贴工序中，在光器件晶片的表面粘贴保护部件；以及
背面磨削工序，在该背面磨削工序中，将粘贴在实施了所述断裂起点形成工序和所述保护部件粘贴工序的光器件晶片的表面上的保护部件侧保持在磨削装置的卡盘工作台，对蓝宝石基板的背面进行磨削以形成为预定的厚度。
2.根据权利要求1所述的光器件晶片的加工方法，其中，
所述断裂起点形成工序为：从光器件晶片的表面侧照射相对于蓝宝石基板具有吸收性的波长的激光光线，沿器件区域和外周剩余区域之间的边界形成作为断裂起点的激光加工槽。
3.根据权利要求1所述的光器件晶片的加工方法，其中，
所述断裂起点形成工序为：将聚光点定位于蓝宝石基板的内部来照射相对于蓝宝石基板具有透射性的波长的激光光线，在蓝宝石基板的内部的表面侧沿器件区域和外周剩余区域之间的边界形成作为断裂起点的变质层。
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