CN105938861A - 光器件芯片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光器件芯片的制造方法,能够提高光器件芯片的光取出效率。该光器件芯片的制造方法分割光器件晶片(11)并制造多个光器件芯片,该光器件芯片的制造方法具有:激光加工槽形成步骤,照射对于光器件晶片具有吸收性的波长的激光光线(L1),沿着分割预定线在光器件晶片的背面(11b)侧形成与分割预定线正交的截面的形状为V字形的一对激光加工槽(19);V槽形成步骤,对于在一对激光加工槽之间的区域存在的光器件晶片,利用切削刀具(14)进行破碎并去除,形成V槽(21);研磨步骤,研磨V槽的内壁面;以及分割步骤,在V槽和分割预定线之间产生龟裂(25),沿着各个分割预定线将光器件晶片分割为各个光器件芯片。
Description
技术领域
本发明涉及在制造发光型的光器件芯片时使用的光器件芯片的制造方法。
背景技术
在制造发光二极管(LED)或激光二极管(LD)等光器件芯片时,通过外延生长等方法,在由蓝宝石或SiC等构成的晶体生长用的基板的表面形成发光层。基板(光器件晶片)沿着分割预定线(间隔道)分割为多个光器件芯片,该基板形成有发光层。
作为光器件晶片的分割方法,已知有沿着分割预定线照射对于光器件晶片的吸收性较高的脉冲激光光线,形成利用烧蚀的激光加工槽(例如,参照专利文献1)。通过向形成有激光加工槽的光器件晶片施加外力,能够沿着该激光加工槽分割光器件晶片。
专利文献1:日本特开平10-305420号公报
但是,在如上所述的发光型的光器件芯片中,能够尽可能提高光取出效率很重要。但是,例如,在利用以往的方法制造的光器件芯片中,未必能够将射出到发光层的背面侧(基板侧)后在基板的侧表面发生全反射并在内部衰减的光的比例抑制为较低,光取出效率存在改善的余地。
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能够提高光器件芯片的光取出效率的光器件芯片的安装方法。
根据本发明,提供一种光器件芯片的制造方法,对于在由多个分割预定线划分出的各个区域中分别形成包含发光层的光器件的光器件晶片,沿着该分割预定线进行分割而制造多个光器件芯片,其中,该多个分割预定线设定于正面并相互交叉,该光器件芯片的制造方法的特征在于,具有:激光加工槽形成步骤,对光器件晶片的背面斜向地照射对于光器件晶片具有吸收性的波长的激光光线,沿着该分割预定线在光器件晶片的背面侧形成与该分割预定线正交的截面的形状为V字形的一对激光加工槽;V槽形成步骤,在实施了激光加工槽形成步骤后,对于在该一对激光加工槽之间的区域内存在的光器件晶片,利用切削刀具进行破碎并去除,形成与该一对激光加工槽的形状对应的V字形的V槽;研磨步骤,在实施了该V槽形成步骤后,研磨该V槽的内壁面;以及分割步骤,在实施了该研磨步骤后,对光器件晶片施加外力,在该V槽与该分割预定线之间产生龟裂,沿着各个分割预定线将光器件晶片分割为各个光器件芯片。
在本发明中,优选在该V槽形成步骤中,实施如下的上切:在光器件晶片和该切削刀具接触的加工点处该切削刀具向从光器件晶片的内部朝向背面的方向进行旋转。
此外,在本发明中,优选在该研磨步骤中,利用末端的形状与该V槽对应的V字形的切削刀具切削该V槽并研磨该V槽的内壁面。
此外,在本发明中,优选在实施该激光加工槽形成步骤之前,还包含引导改质层形成步骤,在该引导改质层形成步骤中,向光器件晶片照射对于光器件晶片具有透过性的波长的激光光线,沿着该分割预定线形成引导改质层,该引导改质层在该分割步骤中对该龟裂进行引导。
在本发明的光器件芯片的制造方法中,在沿着分割预定线在光器件晶片的背面侧形成截面的形状为V字形的V槽后,对光器件晶片施加外力并分割为各个光器件芯片,所以完成的光器件芯片的背面侧的侧表面相对于包含形成于表面侧的发光层的光器件倾斜。
由此,例如在从表面侧取出光的光器件芯片中,容易从光器件芯片的正面侧取出射出到光器件的背面侧(基板侧)的光。即,能够将在射出到光器件的背面侧(基板侧)后在光器件芯片的内部衰减的光的比例抑制为较低,并提高光器件芯片的光取出效率。
此外,在本发明的光器件芯片的制造方法中,研磨成为光器件芯片的背面侧的侧表面的V槽的内壁面,所以能够进一步提高光器件芯片的光取出效率。
附图说明
图1是示意性示出激光加工槽形成步骤的立体图。
图2的(A)是示意性示出第1激光加工槽形成步骤的部分截面侧视图,图2的(B)是示意性示出第2激光加工槽形成步骤的部分截面侧视图,图2的(C)是对一对激光加工槽进行了放大的剖视图。
图3是示意性示出V槽形成步骤的部分截面侧视图。
图4是示意性示出研磨步骤的部分截面侧视图。
图5是示意性示出分割步骤的部分截面侧视图。
图6是示意性示出变形例的研磨步骤的部分截面侧视图。
图7是示意性示出引导改质层形成步骤的部分截面侧视图。
标号说明
11:光器件晶片;11a:正面;11b:背面;11c:区域;13:光器件;15:切削带;17:框;19:激光加工槽;19a:第1激光加工槽;19b:第2激光加工槽;21:V槽;23:保护带;25:龟裂;27:引导改质层;L1、L2:激光光线;2:激光加工装置;4:激光加工单元;6:照相机;8:切削装置;10:切削单元;12:主轴;14:切削刀具;16:切削装置;18:切削单元;20:主轴;22:切削刀具;24:制动装置;26、28:支撑刃;30:按压刃;32:喷砂装置;34:喷嘴;36:研磨材料;38:激光加工装置;40:激光加工单元。
具体实施方式
参照附图说明本发明的实施方式。本实施方式的光器件芯片的制造方法包含:激光加工槽形成步骤(参照图1、图2的(A)、图2的(B)和图2的(C))、V槽形成步骤(参照图3)、研磨步骤(参照图4)和分割步骤(参照图5)。
在激光加工槽形成步骤中,照射对于光器件晶片具有吸收性的波长的激光光线,在光器件晶片的背面侧形成沿着分割预定线的一对激光加工槽。在该激光加工槽形成步骤中,一对激光加工槽形成为与分割预定线正交的断面的形状为V字形。
在V槽形成步骤中,对于在一对激光加工槽之间存在的光器件晶片,利用切削刀具进行破碎并去除,形成与一对激光加工槽的形状对应的V字形的V槽。在研磨步骤中,研磨在V槽形成步骤中形成的V槽的内壁面。
在分割步骤中,对光器件晶片施加外力使V槽和分割预定线之间产生龟裂,沿着各个分割预定线将光器件晶片分割为多个光器件芯片。以下,详细叙述本实施方式的光器件芯片的制造方法。
首先,实施在光器件晶片的背面侧形成截面的形状为V字形的一对激光加工槽的激光加工槽形成步骤。图1是示意性示出激光加工槽形成步骤的立体图。如图1所示,本实施方式的光器件晶片11由例如形成为圆盘形的蓝宝石、SiC等构成的基板构成。
光器件晶片11的正面(下表面)11a侧由相互交叉的多个分割预定线(间隔道)划分为多个区域,在各个区域中形成有成为发光二极管(LED)或激光二极管(LD)的光器件13。各个光器件13包含利用外延生长等方法形成的发光层。
在光器件晶片11的正面11a侧粘贴有直径比光器件晶片11大的切削带15。切削带15的外周部分被固定于环形的框17。即,光器件晶片11隔着切削带15被支撑于框17。
在本实施方式的激光加工槽形成步骤中,向上述光器件晶片11的背面(上表面)11b侧照射激光光线,形成截面的形状为V字形的一对激光加工槽。该激光加工槽形成步骤例如通过图1所示的激光加工装置2实施。
激光加工装置2具有保持光器件晶片11的卡盘台(未图示)。该卡盘台与电动机等的旋转驱动源连结,绕与铅垂方向(Z轴方向)平行的旋转轴旋转。此外,在卡盘台的下方设有移动机构,卡盘台借助于该移动机构在水平方向(X轴方向、Y轴方向)上移动。
卡盘台的上表面是隔着切削带15对光器件晶片11的正面11a侧进行保持的保持面。在该保持面上,通过形成于卡盘台的内部的流道后吸引源的负压发生作用,产生吸引光器件晶片11的吸引力。在卡盘台的周围设有把持环状框17的多个夹具(未图示)。
在卡盘台的上方配置有激光加工单元4。在与激光加工单元4相邻的位置设置有用于拍摄光器件晶片11的照相机6。
激光加工单元4对被激光振荡器(未图示)脉冲振荡出的激光光线L1进行会聚,向卡盘台上的光器件晶片11照射。激光振荡器构成为能够振荡出容易被光器件晶片11吸收的波长(具有吸收性的波长)的激光光线L1。
此外,在激光加工单元4的下部设有反射激光光线L1的反射镜(未图示)。通过该反射镜,能够使激光光线L1相对于光器件晶片11的背面11b倾斜。
在本实施方式的激光加工槽形成步骤中,首先,以光器件晶片11的正面11a和卡盘台的保持面隔着切削带15对置的方式,将光器件晶片11和切削带15载置在卡盘台上。
接着,利用夹具固定环状框17,使吸引源的负压作用于保持面。由此,在背面11b侧暴露于上方的状态下,将光器件晶片11保持于卡盘台。
实施第1激光加工槽形成步骤,该第1激光加工槽形成步骤在用卡盘台保持光器件晶片11后,形成倾斜的第1激光加工槽。图2的(A)是示意性示出第1激光加工槽形成步骤的部分截面侧视图。
在第1激光加工槽形成步骤中,首先,使卡盘台移动并旋转,将激光加工单元4定位于加工开始位置(例如,成为加工对象的分割预定线的端部)。
接着,从激光加工单元4朝向光器件晶片11的背面11b照射激光光线L1,同时使卡盘台在与加工对象的分割预定线平行的方向(在图2的(A)中为X轴方向)上移动。这里,激光光线L1在相对于器件晶片11的背面11b倾斜的状态下(斜向)照射。
更具体而言,如图2的(A)所示,在与加工对象的分割预定线正交的截面内,使激光光线L1从铅垂方向(与背面11b垂直的方向)倾斜。由此,能够使光器件晶片11的背面11b侧沿着加工对象的分割预定线烧蚀,形成相对于背面11b倾斜的第1激光加工槽19a。
重复上述的过程,例如,在沿着全部分割预定线形成第1激光加工槽19a后,第1激光加工槽形成步骤结束。另外,在该第1激光加工槽形成步骤中,可以仅沿着任意选择出的分割预定线形成第1激光加工槽19a。
在实施第1激光加工槽形成步骤后,实施第2激光加工槽形成步骤,在该第2激光加工槽形成步骤中,形成向与第1激光加工槽19a相反的方向倾斜的第2激光加工槽。图2的(B)是示意性示出第2激光加工槽形成步骤的部分截面侧视图。
第2激光加工槽形成步骤的基本过程与第1激光加工槽形成步骤相同。但是,在第2激光加工槽形成步骤中,在相对于光器件晶片11的背面11b向与第1激光加工槽形成步骤相反的方向倾斜的状态下(斜向)照射激光光线L1。
更具体而言,如图2的(B)所示,在与加工对象的分割预定线正交的截面内,使激光光线L1从铅垂方向(与背面11b垂直的方向)向与第1激光加工槽形成步骤相反的方向倾斜。由此,能够使光器件晶片11的背面11b侧沿着加工对象的分割预定线烧蚀,形成相对于背面11b向与第1激光加工槽19a相反的方向倾斜的第2激光加工槽19b。
重复上述的过程,例如,在沿着形成了第1激光加工槽19a的全部分割预定线形成第2激光加工槽19b后,第2激光加工槽形成步骤结束。
图2的(C)是对第1激光加工槽19a和第2激光加工槽19b(一对激光加工槽19)进行了放大的剖视图。如图2的(C)所示,第1激光加工槽19a和第2激光加工槽19b形成为与分割预定线正交的截面的形状为V字形。
虽然第1激光加工槽19a和第2激光加工槽19b的深度是任意的,但是可以例如设为光器件晶片11的厚度的一半左右。此外,在由第1激光加工槽19a和第2激光加工槽19b夹着的区域11c中残存有光器件晶片11的一部分。
另外,在本实施方式中,在彼此的下端不接触的形态下,形成第1激光加工槽19a和第2激光加工槽19b。但是,可以调整激光光线L1的功率和光斑直径等,使第1激光加工槽19a和第2激光加工槽19b的下端接触。
在实施激光加工槽形成步骤后,实施V槽形成步骤,在该V槽形成步骤中,对于在一对激光加工槽19之间的区域11c存在的光器件晶片11,利用切削刀具进行破碎并去除,形成与一对激光加工槽19的形状对应的V字形的V槽。图3是示意性示出V槽形成步骤的部分截面侧视图。
V槽形成步骤例如通过图3所示的切削装置8实施。切削装置8具有保持光器件晶片11的卡盘台(未图示)。该卡盘台与电动机等旋转驱动源连结,绕与铅垂方向平行的旋转轴进行旋转。此外,在卡盘台的下方设有加工进给机构,卡盘台借助该加工进给机构在加工进给方向上移动。
卡盘台的上表面是隔着切削带15对光器件晶片11的正面11a侧进行保持的保持面。在该保持面上,通过形成于卡盘台的内部的流道后吸引源的负压发生作用,产生吸引光器件晶片11的吸引力。在卡盘台的周围设有把持环状框17的多个夹具(未图示)。
在卡盘台的上方配置有切削光器件晶片11的切削单元10。切削单元10具有:主轴12,其被可旋转地支撑;以及切削刀具14,其安装于主轴12的一端侧。在主轴12的另一端侧连结有电动机等旋转驱动源(未图示),安装于主轴12的切削刀具14借助该旋转驱动源的旋转力旋转。
切削刀具14构成为能够适当对光器件晶片11进行加工。例如,在光器件晶片11的主要成分为蓝宝石的情况下,作为切削刀具14,能够使用#400~#1000的金属结合剂刀具。
切削单元10被升降机构(未图示)支撑,在铅垂方向上移动(升降)。此外,在升降机构的下方设有分度进给机构(未图示),切削单元10通过该分度进给机构在分度进给方向上移动。
在V槽形成步骤中,首先,以光器件晶片11的正面11a和卡盘台的保持面隔着切削带15对置的方式,将光器件晶片11和切削带15载置于卡盘台。
接着,利用夹具固定环状框17,使吸引源的负压作用于保持面。由此,在背面11b侧暴露于上方的状态下,将光器件晶片11保持于卡盘台。
接着,使卡盘台移动并旋转,将切削刀具14定位于加工开始位置(例如,成为加工对象的区域11c的端部)。而且,使旋转的切削刀具14的下端(先端)切入成为加工对象的区域11c,同时使卡盘台在与成为加工对象的区域11c对应的方向(在图3中为方向D1)上移动(加工进给)。
由此,能够对于在一对激光加工槽19之间的区域11c存在的光器件晶片11,利用切削刀具14破碎并去除,并形成与一对激光加工槽19的形状对应的V字形的V槽21。
V槽21形成为与一对激光加工槽19对应的深度。例如,如果使一对激光加工槽19的深度为光器件晶片11的厚度的一半左右,则V槽21的深度也成为光器件晶片11的厚度的一半左右。
另外,在该V槽形成步骤中,优选进行如下的上切:在光器件晶片11和切削刀具14接触的加工点处使切削刀具14向从光器件晶片11的内部朝向背面11b的方向进行旋转。由此,能够准确地去除存在于区域11c的光器件晶片11并形成V槽21。重复上述的过程,例如,在沿着形成了一对激光加工槽19的全部分割预定线形成V槽21后,V槽形成步骤结束。
在实施V槽形成步骤后,实施研磨步骤,在该研磨步骤中,研磨V槽的内壁面。图4是示意性示出研磨步骤的部分截面侧视图。研磨步骤例如通过图4所示的切削装置16实施。切削装置16的基本结构与在V槽形成步骤中使用的切削装置8同样。
即,切削装置16具有保持光器件晶片11的卡盘台(未图示)。在卡盘台的上方配置有切削光器件晶片11的切削单元18。切削单元18具有:主轴20,其被可旋转地支撑;以及切削刀具22,其安装于主轴20的一端侧。
切削刀具22构成为能够适当对光器件晶片11进行研磨。例如,在光器件晶片11的主要成分为蓝宝石的情况下,作为切削刀具22,能够使用#800~#3000的金属结合剂刀具、陶瓷结合剂刀具、电铸结合剂刀具等。
此外,如图4所示,切削刀具22的末端形成为与V槽对应的V字形。使该切削刀具22稍微切入V槽21中,使卡盘台在与成为加工对象的V槽21对应的方向(在图4中为方向D2)上移动(加工进给),由此能够切削V槽21并研磨内壁面。
另外,虽然在本实施方式中,使切削刀具22在加工点处向从光器件晶片11的背面11b朝向内部的方向进行旋转(下切),但是可以使切削刀具22向从内部朝向背面11b的方向进行旋转(上切)。重复上述的过程,在研磨全部V槽21的内壁面后,研磨步骤结束。
在实施了研磨步骤后,实施分割步骤,在该分割步骤中,向光器件晶片11施加外力并分割为多个光器件芯片。图5是示意性示出分割步骤的部分截面侧视图。
分割步骤例如通过图5所示的制动装置24实施。制动装置24具有:支撑光器件晶片11的一对支撑刃26、28;以及按压刃30,其配置于支撑刃26、28的上方。按压刃30被定位于支撑刃26和支撑刃28之间,通过按压机构(未图示)在铅垂方向上移动(升降)。
在分割步骤中,首先,为了将正面11a侧定位于上方,将光器件晶片11载置在支撑刃26、28上。另外,在光器件晶片11的背面11b侧预先粘贴保护带23。
接着,使光器件晶片11相对于支撑刃26、28移动,将V槽21定位于支撑刃26和支撑刃28之间。即,如图5所示,使V槽21向按压刃30的正下方移动。
然后,使按压刃30下降,从背面11b侧利用按压刃30按压光器件晶片11。光器件晶片11利用支撑刃26、28从下方支撑V槽21的两侧。因此,在用按压刃30按压光器件晶片11后,向V槽21的附近施加向下的弯曲应力,在正面11a的分割预定线和背面11b侧的V槽21之间产生龟裂25。
由此,通过向沿着分割预定线形成的V槽21的附近施加弯曲应力,能够产生龟裂25并分割光器件晶片11。在沿着形成了V槽21的全部分割预定线分割光器件晶片11,并形成与各个光器件13对应的多个光器件芯片后,分割步骤结束。
如上所述,在本实施方式的光器件芯片的制造方法中,由于在沿着分割预定线在光器件晶片11的背面11b侧形成截面的形状为V字形的V槽21后,对光器件晶片11施加外力并分割为各个光器件芯片,所以完成的光器件芯片的背面侧的侧表面(V槽21的内壁面)相对于包含形成于表面侧的发光层的光器件13倾斜。
由此,例如在从表面侧取出光的光器件芯片中,容易从光器件芯片的正面侧取出射出到光器件13的背面侧(基板侧)的光。即,能够将在射出到光器件13的背面侧(基板侧)后在光器件芯片的内部衰减的光的比例抑制为较低,并提高光器件芯片的光取出效率。
此外,在本发明的光器件芯片的制造方法中,研磨成为光器件芯片的背面侧的侧表面的V槽21的内壁面,所以能够进一步提高光器件芯片的光取出效率。
另外,本发明并不限定于上述实施方式的技术,能够进行各种变更来实施。例如,在上述实施方式中,用切削刀具22研磨V槽21,但是也能够在本发明的研磨步骤中使用喷砂(喷丸处理)等方法。图6是示意性示出变形例的研磨步骤的部分截面侧视图。
变形例的研磨步骤例如通过图6所示的喷砂装置32实施。如图6所示,喷砂装置32具有喷嘴34。通过从该喷嘴34喷出研磨材料36,能够与上述实施方式的研磨步骤同样地研磨V槽21的内壁面。
此外,可以在光器件晶片11形成一对激光加工槽19之前,形成用于引导龟裂25的引导改质层。图7是示意性示出引导改质层形成步骤的部分截面侧视图。
引导改质层形成步骤例如通过图7所示的激光加工装置38实施。激光加工装置38的基本结构与在激光加工槽形成步骤中使用的激光加工装置2同样。
即,激光加工装置38具有:激光加工单元40,该激光加工单元40对被激光振荡器(未图示)脉冲振荡出的激光光线L2进行会聚,并向卡盘台上的光器件晶片11照射。但是,激光加工装置38的激光振荡器以能够振荡出的方式形成难以被光器件晶片11吸收的波长(具有透过性的波长)的激光光线L2。
在引导改质层形成步骤中,首先,使保持光器件晶片11的卡盘台移动并旋转,并将激光加工单元40定位于加工开始位置(例如,成为加工对象的分割预定线的端部)。
接着,从激光加工单元40朝向光器件晶片11的背面11b照射激光光线L2,同时使卡盘台在与加工对象的分割预定线平行的方向上移动。这里,激光光线L2会聚到正面11a的分割预定线和成为V槽21的底的区域之间。
由此,能够沿着加工对象的分割预定线,在分割预定线和成为V槽21的底的区域之间形成利用多光子吸收的引导改质层27。在沿着形成V槽21的预定的全部分割预定线形成引导改质层27后,引导改质层形成步骤结束。
如果形成如上所述的引导改质层27,则能够在分割步骤中适当引导龟裂25,所以能够防止光器件晶片的分割不良。另外,关于上述实施方式的结构、方法等,只要不脱离本发明的目的的范围,能够适当地变更并实施。
Claims (4)
1.一种光器件芯片的制造方法,对于在由多个分割预定线划分出的各个区域中分别形成包含发光层的光器件的光器件晶片,沿着该分割预定线进行分割而制造出多个光器件芯片,其中,该多个分割预定线设定于该光器件晶片的正面并相互交叉,
该光器件芯片的制造方法的特征在于,包含:
激光加工槽形成步骤,对光器件晶片的背面斜向地照射对于光器件晶片具有吸收性的波长的激光光线,沿着该分割预定线在光器件晶片的背面侧形成与该分割预定线正交的截面的形状为V字形的一对激光加工槽;
V槽形成步骤,在实施了激光加工槽形成步骤后,对于在该一对激光加工槽之间的区域内存在的光器件晶片,利用切削刀具进行破碎并去除,形成与该一对激光加工槽的形状对应的V字形的V槽;
研磨步骤,在实施了该V槽形成步骤后,研磨该V槽的内壁面;以及
分割步骤,在实施了该研磨步骤后,对光器件晶片施加外力,在该V槽与该分割预定线之间产生龟裂,沿着各个分割预定线将光器件晶片分割为各个光器件芯片。
2.根据权利要求1所述的光器件芯片的制造方法,其特征在于,
在该V槽形成步骤中,实施如下的上切:在光器件晶片和该切削刀具接触的加工点处该切削刀具向从光器件晶片的内部朝向背面的方向进行旋转。
3.根据权利要求1或者2所述的光器件芯片的制造方法,其特征在于,
在该研磨步骤中,利用末端的形状与该V槽对应的V字形的切削刀具切削该V槽并研磨该V槽的内壁面。
4.根据权利要求1或2所述的光器件芯片的制造方法,其特征在于,
该光器件芯片的制造方法在实施该激光加工槽形成步骤之前,还包含引导改质层形成步骤,在该引导改质层形成步骤中,向光器件晶片照射对于光器件晶片具有透过性的波长的激光光线,沿着该分割预定线形成引导改质层,该引导改质层在该分割步骤中对该龟裂进行引导。
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