CN105679885A - 光器件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供光器件的加工方法。该光器件具有：具有发光层的四边形的正面；平行于该正面的四边形的背面；以及连结该正面与该背面的4个侧表面，该4个侧表面是分别倾斜于该正面的垂直线的倾斜面，该方法包括：倾斜面设定步骤，在光器件晶片上设定对应于该光器件的该4个侧表面的倾斜面；激光加工步骤，在实施了该倾斜面设定步骤后，从该发光层侧的面沿着该倾斜面对光器件晶片照射具有吸收性的波长的激光束，形成沿着该倾斜面的激光加工槽；蚀刻步骤，在实施了该激光加工步骤后，使蚀刻液进入该激光加工槽内，蚀刻该激光加工槽的壁面；以及分割步骤，在实施了该蚀刻步骤后，对光器件晶片施加外力，将光器件晶片分割为各个光器件。

Description

光器件的加工方法

技术领域

本发明涉及光器件的加工方法。

背景技术

在激光二极管(LD)和发光二极管(LED)等的光器件的制造过程中，在由蓝宝石或SiC等构成的结晶成长用基板的上表面例如通过外延成长而制造出层级着具有多个光器件的发光层(外延层)的光器件晶片。

LD、LED等的光器件形成于通过被设定为格子状的分割预定线而划分出的各区域上，并且通过沿着分割预定线分割光器件晶片而分别形成为个体，制造出各个光器件芯片。

以往，作为沿着分割预定线分割光器件晶片的方法，已知如下的方法，沿着分割预定线对晶片照射具有吸收性的波长的脉冲激光束以形成激光加工槽，并对晶片施加外力，从而以激光加工槽作为分割起点割断光器件晶片(参照日本特开平10-305420号公报)。

另一方面，为了提升光器件的亮度，还提出了如下的方法，将具有透过性的波长的脉冲激光束的聚光点对准光器件晶片的内部并对该晶片照射，以在内部形成沿着分割预定线的改质层，并对通过该改质层而强度降低后的分割预定线施加外力，从而分割光器件晶片(例如，参照日本特开2008-006492号公报)。

在对光器件晶片照射激光束，形成作为分割起点的激光加工槽或改质层的现有的加工方法中，激光束大致垂直地照射在光器件晶片上。因此，所形成的光器件成为长方体形状。

在这种长方体形状的光器件中，从正面的发光层射出的光在侧表面上进行全反射的比例较高，存在着重复进行全反射的光最终消失于光器件内部的比例较高的课题。

为了解决该课题，在日本特开2014-17433号公报中描述了一种加工方法，使激光束斜向射入光器件晶片以形成侧表面的角度倾斜的光器件。

专利文献1：日本特开平10-305420号公报

专利文献2：日本特开2008-006492公报

专利文献3：日本特开2014-17433号公报

然而，在专利文献3所述的光器件的加工方法中，对光器件晶片的背面照射激光束，并从晶片的背面形成沿着所设定的倾斜面且为规定深度的激光加工槽，接着，对晶片施加外力以将光器件晶片分割为各个光器件，因此难以完美地实现在斜向延展的裂纹(开缝)的控制，裂纹可能会偏离分割预定线而延展至光器件上。

此外，由于基于激光束的照射的磨蚀加工而产生的碎片的附着熔融再固化等，会成为降低激光加工槽的壁面的亮度的原因。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种不会由于附着于激光加工槽的壁面上的碎片和变质部降低亮度，并且能够提升光的取出效率的光器件的加工方法。

本发明提供一种光器件的加工方法，分割光器件晶片来形成光器件，该光器件具有：具有发光层的四边形的正面；平行于该正面的四边形的背面；以及连结该正面与该背面的4个侧表面，该4个侧表面是分别倾斜于该正面的垂直线的倾斜面，该加工方法的特征在于，包括：晶片准备步骤，准备光器件晶片，就该光器件晶片而言，在正面具有该发光层，且被设定有多条交叉的分割预定线并在由该分割预定线划分出的该发光层的各区域上分别具有光器件；倾斜面设定步骤，在光器件晶片上设定该光器件的与该4个侧表面对应的倾斜面；激光加工步骤，在实施了该倾斜面设定步骤后，从该发光层侧的面沿着该倾斜面对光器件晶片照射具有吸收性的波长的激光束，形成沿着该倾斜面的激光加工槽；蚀刻步骤，在实施了该激光加工步骤后，使蚀刻液进入到该激光加工槽内，蚀刻该激光加工槽的壁面；以及分割步骤，在实施了该蚀刻步骤后，对光器件晶片施加外力，将光器件晶片分割为各个光器件。

光器件的加工方法优选还包括：保护膜形成步骤，在实施该激光加工步骤之前，在光器件晶片的正面形成保护膜；以及保护膜除去步骤，在实施了该激光加工步骤后，去除该保护膜。

在本发明的光器件的加工方法中，从发光层的某个正面按照规定深度形成倾斜的激光加工槽，并对所形成的激光加工槽进行蚀刻，从而能够去除碎片和变质部，因此能够在不降低亮度的情况下，可靠地沿着分割预定线将光器件晶片分割为各个光器件，并能够提供一种提升了光的取出效率的光器件。

附图说明

图1是光器件晶片的正面侧立体图。

图2是说明倾斜面设定步骤的光器件晶片的剖视图。

图3是说明激光加工步骤的立体图。

图4是激光束照射组件的框图。

图5的(A)是表示激光加工步骤的光器件晶片的剖视图，图5的(B)是图5的(A)的B部分的放大剖视图。

图6的(A)是表示蚀刻步骤的光器件晶片的剖视图，图6的(B)是图6的(A)的B部分的放大剖视图。

图7是蚀刻步骤结束后的光器件晶片的局部放大剖视图。

图8是保护膜除去步骤结束后的光器件晶片的局部放大剖视图。

图9是说明薄化步骤的光器件晶片的剖视图。

图10是表示分割步骤的光器件晶片的剖视图。

图11是第1实施方式的光器件的立体图。

图12的(A)是图11的12A-12A线剖视图，图12的(B)是图11的12B-12B线剖视图。

图13是第2实施方式的光器件的立体图。

图14的(A)是图13的14A-14A线剖视图，图14的(B)是图13的14B-14B线剖视图。

图15的(A)是倒梯形状的光器件的沿着第1切断线的剖视图，图15的(B)是沿着与第1切断线正交的第2切断线的剖视图。

图16是另一实施方式的光器件的剖视图。

标号说明

11：光器件晶片，12：激光束照射组件，13：蓝宝石基板，15：发光层(外延层)，17：分割预定线，18：激光束发生组件，19：光器件，20：聚光器，21：倾斜面，27：激光加工槽，29：碎片，33、35、37、39：光器件，36：支承台，38：分割锯条。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。参照图1可知，示出了光器件晶片11的正面侧立体图。光器件晶片11构成为在蓝宝石基板13上层积有氮化镓(GaN)等的发光层(外延层)15。光器件晶片11具有层积着发光层15的正面11a、以及供蓝宝石基板13露出的背面11b。

蓝宝石基板13具有例如700μm的厚度，发光层15具有例如5μm的厚度。在发光层15上由被设定为格子状的分割预定线(切割线)17划分而形成有LED等的多个光器件19。

在本发明的光器件的加工方法中，在准备好了如上所述的光器件晶片11后，实施在光器件晶片11上设定与待形成的光器件的侧表面的倾斜角度对应的多个倾斜面的倾斜面设定步骤。

在该倾斜面设定步骤中，如图2所示，根据待形成的光器件芯片33(参照图11)的侧表面的倾斜角度和光器件晶片11的厚度，设定从分割预定线17的中心17a起向背面11b倾斜规定角度的倾斜面21。这里，分割预定线17的中心17a称为激光束照射线。

在实施了倾斜面设定步骤后，如图3所示，通过激光加工装置8的卡盘台10隔着切割带T吸附保持光器件晶片11，并使光器件晶片11的正面11a露出。而且，通过省略了图示的夹钳夹持固定贴附有切割带T的外周部的环状框架F。

激光束照射组件12构成为包括收纳于壳体16中的图4所示的激光束发生组件18、以及以能够转动的方式安装于壳体16的前端部上的聚光器(激光头)20。34是在显微镜和CCD相机等的通常的摄像元件上还具有红外线摄像元件的摄像组件。

在本发明的光器件的加工方法中，通过摄像组件34对光器件晶片11从其正面11a侧进行摄像，实施使分割预定线17和聚光器(激光头)20在X轴方向上排列整齐的校准。

在该校准步骤中，将光器件晶片11的分割预定线17与激光加工装置8的聚光器20在X轴方向上对齐，检测在第1方向上伸长的分割预定线17并将其Y坐标值储存于存储器中后，使卡盘台10旋转90度，然后检测在与第1方向正交的第2方向上伸长的分割预定线17，并将其Y坐标值储存于存储器中。

实施了校准后，实施激光加工步骤，沿着分割预定线17的中心17a的激光束照射线17a且顺着倾斜面21对光器件晶片11照射具有吸收性的波长的激光束，以形成沿着倾斜面21的激光加工槽27。

如图4所示，激光束照射组件12的激光束发生组件18包括振荡出YAG激光或YVO4激光的激光振荡器22、重复频率设定单元24、脉宽调整单元26、功率调整单元28。

通过激光束发生组件18的功率调整单元28而被调整为规定功率的脉冲激光束在以能够转动的方式而安装于壳体16的前端上的聚光器20的反射镜30上被反射，进而被聚光用物镜32会聚而照射在被保持于卡盘台10上的光器件晶片11上。

在实施该激光加工步骤时，如图5的(A)所示，将聚光器20转动至与倾斜面21平行为止，并从聚光器20起向光器件晶片11的正面11a照射被调整为规定功率后的脉冲激光束，从而沿着倾斜面21形成规定深度的激光加工槽27。

使卡盘台10在Y轴方向上按照分度量进行分度进给，同时对应于在第1方向上伸长的所有分割预定线17而沿着倾斜面21形成激光加工槽27。

接着，使卡盘台10旋转90度，然后对应于在与第1方向正交的第2方向上伸长的所有分割预定线17而形成沿着倾斜面21的激光加工槽27。

实施了激光加工步骤后，在激光加工槽27的壁面上会附着有变质部和碎片29等。这里，变质部通过激光束的照射而被加热且熔融，例如变质为非结晶状。

例如如下设定激光加工步骤的加工条件。

光源：LD激励Q开关Nd：YAG激光

波长：355nm(YAG激光的第3高谐波)

平均输出：2W

加工进给速度：100mm/秒

在实施激光加工步骤之前，优选在光器件晶片11的正面11a上形成保护膜23。保护膜23通过在光器件晶片11的正面上涂布液状树脂而形成。

作为液状树脂，优选使用PVA(聚乙烯醇)，PEG(聚乙烯乙二醇)，PEO(聚氧化乙烯)等的水溶性的抗蚀剂。此外，在图3中，省略了覆盖于晶片11的正面11a上的保护膜23。

实施了激光加工步骤后实施蚀刻步骤，如图6的(A)和图6的(B)所示，对光器件晶片11的正面11a供给蚀刻液31，并如图6的(B)所示，使蚀刻液31进入激光加工槽27中，以蚀刻激光加工槽27的壁面。

作为蚀刻液，例如可使用硫酸、磷酸、盐酸等的蚀刻液。通过实施该蚀刻，从而能够去除附着于激光加工槽27的壁面上的碎片29和变质部。

实施了蚀刻步骤后，通过蚀刻液的各向异性蚀刻而部分去除发光层15上的划分出激光加工槽27的部分，由此使得光的取出效率得以提升。

图7表示蚀刻步骤结束后的光器件晶片11的局部放大剖视图。附着于激光加工槽27的壁面上的碎片29和变质部通过蚀刻而被去除。在蚀刻步骤结束后，实施保护膜除去步骤，如图8所示，从光器件晶片11的正面11a去除保护膜23。

接着，如图9所示实施薄化步骤，在光器件晶片11的正面11a贴附保护带T1，并通过磨削装置的卡盘台吸附保持保护带T1，使光器件晶片11的背面11b露出，通过磨削装置磨削光器件晶片11的背面11b，以将厚度t1的光器件晶片11磨削至规定的厚度t2、例如150μm。

此外，还可以不实施图8所示的保护膜除去步骤，而是将保护膜23用作磨削时的正面保护部件，在将光器件晶片11磨削至规定厚度t1后去除保护膜23。这种情况下，可以省略正面保护带T1的贴附步骤。

在本实施方式中，采用厚度约700μm的光器件晶片11，实施了激光加工步骤和蚀刻步骤后，实施图9所示的薄化步骤，也可以从开始就采用厚度约150μm的光器件晶片，对该光器件晶片实施激光加工步骤和蚀刻步骤。这种情况下，可以省略图9所示的薄化步骤。

实施了蚀刻步骤和薄化步骤后，实施对光器件晶片11施加外力以将光器件晶片11分割为各个光器件的分割步骤。

在该分割步骤中，例如图10所示，以使得倾斜的激光加工槽27位于彼此离开规定间隔的一对支承台36之间的方式，将贴附于光器件晶片11的正面11a上的正面保护带T1定位并搭载于支承台36上。

然后，使具有锐角前端部的楔形状的分割锯条38在箭头A方向上移动，并在形成于光器件晶片11的正面11a上的分割预定线17上压紧分割锯条38，从而以激光加工槽27作为分割起点将光器件晶片11如符号31所示割断。分割锯条38的驱动例如通过汽缸等进行。

在沿着一条激光加工槽27的割断结束后，使光器件晶片11在箭头B所示的横方向上移动1个间距的量，将下一条激光加工槽27定位于一对支承台36的中间部分处，并驱动分割锯条38以下一条激光加工槽27作为分割起点割断光器件晶片11。

沿着在第1方向上伸长的所有分割预定线17的分割结束后，使光器件晶片11旋转90度，沿着在与在第1方向上伸长的分割预定线17正交的第2方向上伸长的分割预定线17同样地进行分割。由此，光器件晶片11被分割为各个光器件芯片。

在上述说明中，一对支承台36和分割锯条38在横方向上固定，而光器件晶片11在横方向上移动，也可以将光器件晶片11保持为静止状态，并使支承台36和分割锯条38在横方向上按照每个间距逐次移动。

参照图11，示出了通过上述实施方式的光器件的加工方法而形成的第1实施方式的LED等的光器件芯片33的立体图。光器件芯片33通过在蓝宝石基板13上层积发光层15而构成。图12的(A)是图11的12A-12A剖视图，图12的(B)是图11的12B-12B剖视图。

光器件芯片33具有：具有发光层15的四边形的正面33a；供蓝宝石基板13露出的四边形的背面33b；以及连结正面33a与背面33b的第1至第4侧表面33c～33f。背面33b大致平行于正面33a。

如图12的(A)所示，第1侧表面33c相对于正面33a的垂直线而倾斜第1角度θ1，面对第1侧表面33c的第2侧表面33d相对于正面33a的垂直线而倾斜第2角度θ2。

进而，如图12的(B)所示，第3侧表面33e相对于正面33a的垂直线而倾斜第3角度θ3，面对第3侧表面33e的第4侧表面33f相对于正面33a的垂直线而倾斜第4角度θ4。

例如，本实施方式的光器件芯片33的第1角度θ1至第4角度θ4都为同一角度，这种情况下，从光器件芯片33的正面33a起到达背面33b的截面形状(纵截面形状)成为平行四边形。例如，θ1～θ4被设定为30度。也可以将θ1～θ4设定为彼此不同的角度。

参照图13，示出本发明第2实施方式的光器件35的立体图。图14的(A)示出图13的14A-14A线剖视图，图14的(B)示出图13的14B-14B剖视图。

光器件35具有：具有发光层15的四边形的正面35a；形成为大致平行于正面35a且供蓝宝石基板13露出的四边形的背面35b；以及连结正面35a与背面35b的第1至第4侧表面35c～35f。

如图14的(A)所示，第1侧表面35c相对于正面35a的垂直线而倾斜第1角度θ1，面对第1侧表面35c的第2侧表面35b相对于正面35a的垂直线而倾斜第2角度θ2。

进而，如图14的(B)所示，第3侧表面35e相对于正面35a的垂直线而倾斜第3角度θ3，面对第3侧表面35e的第4侧表面35f相对于正面35a的垂直线而倾斜第4角度θ4。

这里，在第1角度至第4角度θ1～θ4都为同一角度的情况下，光器件35的纵截面形状(从正面35a到达背面35b的截面形状)为梯形。也可以将第1角度至第4角度θ1～θ4都设定为彼此不同的角度。

参照图15，示出了本发明第3实施方式的光器件37的纵剖视图。本实施方式的光器件37具有：具有发光层的四边形的正面37a；大致平行于正面37a且供蓝宝石基板13露出的四边形的背面37b；以及连结正面37a与背面37b的第1至第4侧表面37c～37f。

如图15的(A)所示，第1侧表面37c相对于正面37a的垂直线而倾斜第1角度θ1，面对第1侧表面37c的第2侧表面37d相对于正面37a的垂直线而倾斜第2角度θ2。

进而，如图15的(B)所示，第3侧表面37e相对于正面37a的垂直线而倾斜第3角度θ3，面对第3侧表面37e的第4侧表面37f相对于正面37a的垂直线而倾斜第4角度θ4。

在第1角度至第4角度θ1～θ4都为同一角度的情况下，光器件37的纵截面形状为倒梯形。当然，也可以将第1角度至第4角度θ1～θ4设定为彼此不同的角度。

参照图16，示出了本发明第4实施方式的光器件39的纵剖视图。光器件39具有：具有发光层15的四边形的正面39a；大致平行于正面39a且供蓝宝石基板13露出的四边形的背面39b；以及连结正面39a与背面39b的4个侧表面。

根据图16可知，第1侧表面39c相对于正面39a的垂直线而倾斜第1角度θ1，面对第1侧表面39c的第2侧表面39d相对于正面39a的垂直线而倾斜不同于第1角度θ1的第2角度θ2。虽然没有示出第3侧表面和第4侧表面，而可以使第3侧表面倾斜第3角度θ3，并使第4侧表面倾斜不同于第3角度θ3的第4角度θ4。

在上述实施方式的光器件的加工方法中，在光器件晶片11的正面侧形成倾斜的激光加工槽27，并通过蚀刻液蚀刻所形成的激光加工槽27，从而能够去除附着于激光加工槽27的壁面上的碎片29和变质部，因此不会降低亮度，能够可靠地沿着分割预定线17分割光器件晶片11，通过光器件的倾斜的侧表面实现光的取出效率的提升。

Claims (2)

1.一种光器件的加工方法，在该加工方法中，分割光器件晶片来形成光器件，该光器件具有：具有发光层的四边形的正面；平行于该正面的四边形的背面；以及连结该正面与该背面的4个侧表面，该4个侧表面是相对于该正面的垂直线分别倾斜的倾斜面，

该加工方法的特征在于，包括：

晶片准备步骤，准备光器件晶片，就该光器件晶片而言，在正面具有该发光层，且被设定有多条交叉的分割预定线并在由该分割预定线划分出的该发光层的各区域上分别具有光器件；

倾斜面设定步骤，在光器件晶片上设定该光器件的与该4个侧表面对应的倾斜面；

激光加工步骤，在实施了该倾斜面设定步骤后，从该发光层侧的面沿着该倾斜面对光器件晶片照射具有吸收性的波长的激光束，形成沿着该倾斜面的激光加工槽；

蚀刻步骤，在实施了该激光加工步骤后，使蚀刻液进入到该激光加工槽内，蚀刻该激光加工槽的壁面；以及

分割步骤，在实施了该蚀刻步骤后，对光器件晶片施加外力，将光器件晶片分割为各个光器件。

2.根据权利要求1所述的光器件的加工方法，其特征在于，该加工方法还包括：

保护膜形成步骤，在实施该激光加工步骤之前，在光器件晶片的正面形成保护膜；以及

保护膜除去步骤，在实施了该激光加工步骤后，去除该保护膜。