CN102528290A - 光器件单元的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种不损伤光器件的光器件单元的加工方法。作为解决手段，沿着分割预定线向光器件单元照射激光束，形成分割槽而分割为各个光器件，所述光器件单元具有与金属支撑板的表面接合的半导体层，在该半导体层上具有通过分割预定线划分出多个光器件而形成的器件区域和围绕该器件区域的外周剩余区域，该光器件单元的加工方法的特征在于，该加工方法具有分割槽形成工序：仅向形成在光器件单元的该器件区域中的分割预定线照射激光束而形成分割槽。

Description

光器件单元的加工方法

技术领域

本发明涉及将光器件单元分割为各个光器件的光器件单元的加工方法，该光器件单元是通过剥离工艺(lift off)从蓝宝石基板等基板上剥离半导体层并接合到金属支撑板上而形成的。

背景技术

在蓝宝石基板、SiC基板等外延基板的表面上形成氮化镓(GaN)等的半导体层(外延层)，在该半导体层上通过形成为格子状的间隔道(分割预定线)划分出LED等多个光器件而形成光器件晶片，该光器件晶片的莫氏硬度比较高，很难用切削刀具进行分割，因此一般通过激光束的照射分割为各个光器件，分割后的光器件被用于照明器具、移动电话、个人计算机等电气设备(例如，参照日本特开平10-305420号公报)。

此外，最近，在例如日本特表2005-516415号公报中公开了如下技术：通过激光剥离工艺从基板上剥离层叠在蓝宝石基板、SiC基板等外延基板上的半导体层，并接合到钼(Mo)、铜(Cu)等的作为散热件的金属支撑板上，在将形成有多个光器件的半导体层转移到金属支撑板上之后，向分割预定线照射激光束，与金属支撑板一起分割为各个光器件。

该称作激光剥离工艺的技术具有如下优点：能够重复使用昂贵的蓝宝石基板、SiC基板等，并且光器件与作为散热件的金属支撑板接合，因此散热特性等十分优异。

【专利文献1】日本特开平10-305420号公报

【专利文献2】日本特表2005-516415号公报

但是，金属支撑板的线膨胀系数比较大，因此，激光束的照射所产生的热量或者槽的形状会引起内部应力释放出来，从而发生伸缩，以固定间隔设定的分割预定线的间隔发生变化，因而当以固定间隔、即预定间距进行分度进给来照射激光束时，存在激光束偏离于分割预定线而损伤光器件的问题。

发明内容

本发明正是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供一种光器件单元的加工方法：沿着分割预定线照射激光束，在不损伤光器件的情况下将从基板上剥离半导体层并使该半导体层与金属支撑板相接合而成的光器件单元分割为各个光器件。

根据本发明，提供一种光器件单元的加工方法，沿着分割预定线对光器件单元照射激光束，形成分割槽而分割为各个光器件，所述光器件单元具有接合到金属支撑板的表面上的半导体层，在该半导体层上具有通过分割预定线划分为多个光器件而形成的器件区域和围绕该器件区域的外周剩余区域，该光器件单元的加工方法的特征在于，该加工方法具有分割槽形成工序：仅向形成在光器件单元的该器件区域中的分割预定线照射激光束来形成分割槽。

根据本发明的光器件单元的加工方法，仅向形成在器件区域中的分割预定线照射激光束来形成分割槽，因此能够保持外周剩余区域的强度而抑制器件区域的伸展。

因此，即使利用激光束的照射来加热光器件单元，分割预定线的间隔也基本不发生变化，能够抑制偏离于分割预定线向光器件照射激光束而损伤光器件的问题。

附图说明

图1是激光束加工装置的外观立体图。

图2是激光束照射单元的框图。

图3是经由切割带被支撑在环状框上的光器件单元的立体图。

图4是说明分割槽形成工序的立体图。

图5是说明分割槽形成工序的立体图。

标号说明

2：激光加工装置；11：光器件单元；13：金属支撑板；15：半导体层；17：分割预定线；19：光器件；21：器件区域；23：外周剩余区域；25：分割槽；28：卡盘台；34：激光束照射单元；36：聚光器；38：摄像单元。

具体实施方式

下面，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。图1示出了适合于实施本发明的光器件单元的分割方法的激光加工装置2的概略结构图。

激光加工装置2包含以能够在X轴方向上移动的方式搭载在静止基座4上的第1滑块6。第1滑块6在由滚珠丝杠8和脉冲电动机10构成的加工进给单元12的作用下沿一对导轨14在加工进给方向、即X轴方向上移动。

第2滑块16以能够在Y轴方向上移动的方式搭载在第1滑块6上。即，第2滑块16在由滚珠丝杠18和脉冲电动机20构成的分度进给单元22的作用下沿一对导轨24在分度方向、即Y轴方向上移动。

在第2滑块16上隔着圆筒支撑部件26搭载着卡盘台28，卡盘台28可通过加工进给单元12和分度进给单元22在X轴方向和Y轴方向上移动。卡盘台28具有保持面，该保持面用于保持经由切割带被支撑在框上的晶片，并且在卡盘台28上设置有对框进行夹持的夹具30。

在静止基座4上竖立地设置有柱32，在该柱32上安装有收纳激光束照射单元34的外壳35。如图2所示，激光束照射单元34包含：振荡出YAG激光或YV04激光的激光振荡器62、重复频率设定单元64、脉宽调整单元66和功率调整单元68。

被激光束照射单元34的功率调整单元68调整为预定功率的脉冲激光束由安装在外壳35前端的聚光器36的反射镜70反射，进而由聚光用物镜72会聚，然后照射到卡盘台28所保持的光器件单元11。

在外壳35的前端部，沿X轴方向与聚光器36成列地配置有检测待进行激光加工的加工区域的摄像单元38。摄像单元38包含通过可见光对半导体晶片的加工区域进行拍摄的通常的CCD等摄像元件。

摄像单元38还包含红外线摄像单元，并将所拍摄的图像信号发送到控制器(控制单元)40，所述红外线摄像单元包含：红外线照射单元，其将红外线照射到光器件单元11；光学系统，其捕捉由红外线照射单元照射的红外线；以及红外线CCD等红外线摄像元件，其输出与该光学系统捕捉到的红外线对应的电信号。

控制器40由计算机构成，且具有：依照控制程序进行运算处理的中央处理装置(CPU)42、存储控制程序等的只读存储器(ROM)44、存储运算结果等的可读写的随机存取存储器(RAM)46、计数器48、输入接口50以及输出接口52。

56是加工进给量检测单元，其由沿着导轨14配设的线性标尺54、和配设在第1滑块6上的未图示的读取头构成，加工进给量检测单元56的检测信号被输入到控制器40的输入接口50。

60是分度进给量检测单元，其由沿着导轨24配设的线性标尺58、和配设在第2滑块16上的未图示的读取头构成，分度进给量检测单元60的检测信号被输入到控制器40的输入接口50。

由摄像单元38拍摄的图像信号也被输入到控制器40的输入接口50。另一方面，从控制器40的输出接口52向脉冲电动机10、脉冲电动机20、激光束照射单元34等输出控制信号。

接着，参照图3对作为激光加工装置2的加工对象的晶片形状的光器件单元11的结构进行说明。光器件单元11如下构成：基于光器件晶片，通过激光剥离工艺从蓝宝石基板上剥离氮化镓(GaN)等的半导体层15，通过焊接等方式将半导体层15接合到钼(Mo)、铜(Cu)等的作为散热件的金属支撑板13上。

这种基于激光剥离工艺的、具有接合到金属支撑板13上的半导体层15的光器件单元11的制造的优点在于：能够重复利用昂贵的蓝宝石基板或Sic基板等外延基板。并且，由于半导体层15被接合到金属支撑板13上，因此从光器件单元11分割得到的光器件19在散热特性等方面十分优异。

在半导体层15的激光剥离工艺中，例如使用作为YAG激光的第3高次谐波的波长355nm的激光束。蓝宝石基板相对于该波长的激光束是透明的。

从基板侧照射激光束，放射能量在蓝宝石基板与GaN半导体层之间的边界层中被吸收，该边界层被加热到例如850℃以上的高温。GaN边界层在该温度下在氮的产生下被分解，从而半导体层与基板的结合被分离。

分离后的半导体层通过锡焊或粘接剂等被接合到金属支撑板13上，制造出晶片形状的光器件单元11。在光器件单元11的表面上，在形成为格子状的多个分割预定线(间隔道)17所划分出的各区域中形成有LED(发光二极管)、LD(激光二极管)等光器件19。

这样构成的光器件单元11在其表面具有：形成有多个光器件19的器件区域21、和围绕器件区域21的外周剩余区域23。

关于光器件单元11，由于是从蓝宝石基板上剥离半导体层15并接合到金属支撑板13上，因此在金属支撑板13上形成有按照p型半导体层和n型半导体层的顺序层叠的多个光器件19。

在将光器件单元11分割为各个光器件19时，由于光器件单元11具有金属支撑板13，因此很难用切削刀具进行切削，而优选使用激光加工装置。

在将光器件单元11分割为各个光器件19之前，将光器件单元11粘贴到作为粘接带的切割带T上，并将切割带T的外周部粘贴到环状框F上。由此，光器件单元11通过切割带T而由环状框F支撑。

接着，对使用了激光加工装置2的本发明的光器件单元的分割方法进行详细说明。首先，在激光加工装置2的卡盘台28上，吸附保持通过切割带T而由环状框F支撑的光器件单元11，并用夹具30将环状框F夹住。

接着，使卡盘台28在X轴方向上移动而将光器件单元11定位到摄像单元38的正下方。通过摄像单元38对光器件单元11的加工区域进行拍摄，执行用于将照射激光束的激光束照射单元34的聚光器36与分割预定线17的位置对准的图案匹配等图像处理，实施激光束照射位置的对准。

如果在第1方向上延伸的分割预定线17的对准结束，则将卡盘台28旋转90度，针对与在第1方向上延伸的分割预定线17垂直的在第2方向上延伸的分割预定线17，也同样地实施对准。

在本发明的光器件单元的加工方法中，特征在于，仅对器件区域21的分割预定线17照射激光束。即，在对准工序结束后，如图4所示，从激光束照射单元34的聚光器36仅向器件区域21的分割预定线17照射激光束来形成分割槽25。重要之处在于，不向外周剩余区域23照射激光束。

关于该分割槽形成工序，沿着器件区域21的在第1方向上延伸的所有分割预定线17实施该分割槽形成工序，之后，将卡盘台28旋转90度，沿着器件区域21的在第2方向上延伸的所有分割预定线17实施该分割槽形成工序。图5示出了如下状态的立体图：沿着器件区域21中在第1和第2方向上延伸的所有分割预定线17形成了分割槽25。

该分割槽形成工序的激光加工条件例如按如下所示地设定。

光源：LD激励Q开关    Nd:YAG脉冲激光

波长：355nm(YAG激光的第3高次谐波)

输出：7.0W

光斑形状：短轴10μm、长轴10～200μm的椭圆

进给速度：100mm/s

如果仅实施一次分割槽形成工序，则仅形成了较浅的分割槽25，不能将光器件单元11分割为各个光器件19。因此，在本发明的加工方法中，实施多次(在本实施方式中为6次)分割槽形成工序来将光器件单元11分割为各个光器件19。

在第2次以后的分割槽形成工序中，如图5所示，从聚光器36沿着形成在器件区域21中的分割槽25照射激光束，形成第2次以后的分割槽25。

在本实施方式中，通过重复6次分割槽形成工序，能够将光器件单元11分割为各个光器件19，并且能够使外周剩余区域23与各光器件19分离。

在本发明的光器件单元的加工方法中，不向光器件单元11的外周剩余区域23照射激光束，因此能够保持外周剩余区域23的强度而抑制器件区域21的伸展。

因此，即使光器件单元11的器件区域21的温度因激光束的照射而上升，也能够通过外周剩余区域23来抑制器件区域21的伸展，因此能够抑制分割预定线17的间隔变化，能够避免偏离于分割预定线17向光器件19照射激光束而损伤光器件19的问题。

Claims (1)

1.一种光器件单元的加工方法，沿着分割预定线对光器件单元照射激光束，形成分割槽而分割为各个光器件，所述光器件单元具有接合到金属支撑板的表面上的半导体层，在该半导体层上具有通过分割预定线划分出多个光器件而形成的器件区域和围绕该器件区域的外周剩余区域，该光器件单元的加工方法的特征在于，

该加工方法具有分割槽形成工序：仅向形成在光器件单元的该器件区域中的分割预定线照射激光束来形成分割槽。

Images