CN108538992A - 发光二极管芯片的制造方法和发光二极管芯片 - Google Patents

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Abstract

提供发光二极管芯片的制造方法和发光二极管芯片。该方法具有：晶片准备工序，准备如下的晶片：该晶片在晶体成长用透明基板上具有层叠体层，在层叠体层的正面上的由互相交叉的多条分割预定线划分的各区域中分别形成有LED电路，层叠体层形成有包含发光层在内的多个半导体层；透明基板加工工序，在第1或第2透明基板的至少任意一方的正面或背面上，与各LED电路对应地形成多个凹坑；透明基板粘贴工序，将第1透明基板的正面粘贴在晶片的背面上，并且将第2透明基板的正面粘贴在第1透明基板的背面上，从而形成一体化晶片；以及分割工序，沿着分割预定线将晶片与第1、第2透明基板一起切断而将一体化晶片分割成各个发光二极管芯片。

Description

发光二极管芯片的制造方法和发光二极管芯片
技术领域
本发明涉及发光二极管芯片的制造方法和发光二极管芯片。
背景技术
在蓝宝石基板、GaN基板、SiC基板等晶体成长用基板的正面上形成有层叠体层，该层叠体层通过将n型半导体层、发光层和p型半导体层层叠多层而形成，将在该层叠体层上由交叉的多条分割预定线划分的区域内形成有多个LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等发光器件的晶片沿着分割预定线切断而分割成各个发光器件芯片，分割得到的发光器件芯片被广泛地应用在移动电话、个人计算机、照明设备等各种电子设备中。
由于从发光器件芯片的发光层射出的光具有各向同性，所以光也会照射到晶体成长用基板的内部而也从基板的背面和侧面射出。然而，在照射到基板的内部的光中，由于基板与空气层的界面处的入射角为临界角以上的光在界面上发生全反射而被关在基板内部，不会从基板射出到外部，所以存在导致发光器件芯片的亮度降低的问题。
为了解决该问题，在专利文献1中记载了如下的发光二极管(LED)：为了抑制从发光层射出的光被关在基板的内部，将透明部件粘贴在基板的背面上而实现亮度的提高。
专利文献1：日本特开2014-175354号公报
然而，在专利文献1所公开的发光二极管中，存在如下问题：虽然通过将透明部件粘贴在基板的背面而稍微提高了亮度，但无法得到充分的亮度。
发明内容
本发明是鉴于这样的点而完成的，其目的在于，提供能够得到充分的亮度的发光二极管芯片的制造方法和发光二极管芯片。
根据技术方案1所述的发明，提供发光二极管芯片的制造方法，其特征在于，具有如下的工序：晶片准备工序，准备如下的晶片：该晶片在晶体成长用透明基板上具有层叠体层，在该层叠体层的正面上的由互相交叉的多条分割预定线划分的各区域中分别形成有LED电路，其中，所述层叠体层形成有包含发光层在内的多个半导体层；透明基板加工工序，在第1透明基板或第2透明基板的至少任意一方的正面或背面上，与各LED电路对应地形成多个凹坑；透明基板粘贴工序，在实施了该透明基板加工工序之后，将该第1透明基板的正面粘贴在晶片的背面上，并且将该第2透明基板的正面粘贴在该第1透明基板的背面上，从而形成一体化晶片；以及分割工序，在实施了该透明基板粘贴工序之后，沿着该分割预定线将该晶片与该第1透明基板和该第2透明基板一起切断而将该一体化晶片分割成各个发光二极管芯片。
优选在透明基板加工工序中形成的凹坑的截面形状为三角形、四边形或圆形。优选在透明基板加工工序中形成的凹坑通过蚀刻、喷沙以及激光中的任意方式来形成。
优选该第1透明基板和该第2透明基板由透明陶瓷、光学玻璃、蓝宝石以及透明树脂中的任意材料形成，在该透明基板粘贴工序中使用透明粘接剂将第1透明基板粘贴在晶片上，使用透明粘接剂将第2透明基板粘接在第1透明基板上。
根据技术方案5所述的发明，提供发光二极管芯片，其中，该发光二极管芯片具有：发光二极管，其在正面上形成有LED电路；第1透明部件，其粘贴在该发光二极管的背面上；以及第2透明部件，其粘贴在该第1透明部件的背面上，在该第1透明部件或该第2透明部件的至少任意一方的正面或背面上形成有凹坑。
关于本发明的发光二极管芯片，由于在第1透明部件或第2透明部件的至少任意一方的正面或背面上形成有凹坑，所以第1透明部件或第2透明部件的表面积增大，而且光通过至少两层的透明部件和凹坑而复杂地折射，关在第1、第2透明部件内的光减少，从第1、第2透明部件射出的光的量增大，从而使发光二极管芯片的亮度提高。
附图说明
图1是光器件晶片的正面侧立体图。
图2的(A)是示出将具有与光器件晶片的各LED电路对应的多个孔的掩模粘贴在第1透明基板的正面上的情形的立体图，图2的(B)是在第1透明基板的正面上粘贴了掩模的状态的立体图，图2的(C)～图2的(E)是示出形成在第1透明基板的正面上的凹坑的形状的局部立体图。
图3的(A)是示出通过激光束的照射而在第1透明基板的正面上形成与光器件晶片的各LED电路对应的多个凹坑的情形的立体图，图3的(B)是示出凹坑的形状的局部立体图。
图4的(A)是示出将正面具有多个凹坑的第1透明基板粘贴在晶片的背面上而进行一体化的第1一体化工序的立体图，图4的(B)是第1一体化晶片的立体图。
图5的(A)是示出将第2透明基板的正面粘贴在第1一体化晶片的第1透明基板的背面上而进行一体化的第2一体化工序的立体图，图5的(B)是第2一体化晶片的立体图。
图6是示出借助划片带而利用环状框架对第2一体化晶片进行支承的支承工序的立体图。
图7是示出将第2一体化晶片分割成发光二极管芯片的分割工序的立体图。
图8是分割工序结束后的第2一体化晶片的立体图。
图9是本发明实施方式的发光二极管芯片的立体图。
标号说明
2：掩模；5、5A、5B、9：凹坑；10：切削单元；11：光器件晶片(晶片)；13：蓝宝石基板；14：切削刀具；15：层叠体层；17：分割预定线；19：LED电路；21：第1透明基板；21′：第1透明部件；21A：第2透明基板；21A′：第2透明部件；25：第1一体化晶片；25A：第2一体化晶片；27：切断槽；31：发光二极管芯片。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。参照图1，示出了光器件晶片(以下，有时简称为晶片)11的正面侧立体图。
光器件晶片11是在蓝宝石基板13上层叠氮化镓(GaN)等外延层(层叠体层)15而构成的。光器件晶片11具有层叠有外延层15的正面11a和蓝宝石基板13所露出的背面11b。
这里，在本实施方式的光器件晶片11中，采用蓝宝石基板13来作为晶体成长用基板，但也可以代替蓝宝石基板13而采用GaN基板或SiC基板等。
层叠体层(外延层)15是通过使电子为多数载流子的n型半导体层(例如，n型GaN层)、作为发光层的半导体层(例如，InGaN层)、空穴为多数载流子的p型半导体层(例如，p型GaN层)按顺序外延成长而形成的。
蓝宝石基板13例如具有100μm的厚度，层叠体层15例如具有5μm的厚度。在层叠体层15上由形成为格子状的多条分割预定线17划分而形成有多个LED电路19。晶片11具有形成有LED电路19的正面11a和蓝宝石基板13所露出的背面11b。
根据本发明实施方式的发光二极管芯片的制造方法，首先，实施晶片准备工序，准备图1所示的光器件晶片11。然后，实施透明基板加工工序，在粘贴于晶片11的背面11b的第1透明基板的正面或背面上、或者在粘贴于第1透明基板的背面的第2透明基板的正面或背面上，与LED电路19对应地形成多个凹坑。
在该透明基板加工工序中，例如如图2的(A)所示，使用具有与晶片11的LED电路19对应的多个孔4的掩模2。如图2的(B)所示，使掩模2的孔4与晶片11的各LED电路19对应而将掩模粘贴在第1透明基板21的正面21a上。
然后，如图2的(C)所示，通过湿蚀刻或等离子蚀刻在第1透明基板21的正面21a上形成与掩模2的孔4的形状对应的三角形的凹坑(凹部)5。
也可以通过将掩模2的孔4的形状变更为四边形或圆形而在第1透明基板21的正面21a上形成图2的(D)所示的四边形的凹坑5A，或者在第1透明基板21的正面21a上形成图2的(E)所示的圆形的凹坑5B。
第1透明基板21由透明树脂、光学玻璃、蓝宝石以及透明陶瓷中的任意材料形成。在本实施方式中，由比光学玻璃具有耐久性的聚碳酸酯、丙烯等透明树脂来形成第1透明基板21。
作为本实施方式的变形例，也可以通过在将掩模2粘贴在第1透明基板21的正面21a上之后实施喷沙加工而在第1透明基板21的正面21a上形成图2的(C)所示的三角形的凹坑5或图2的(D)所示的四边形的凹坑5A或图2的(E)所示的圆形的凹坑5B。
要想在第1透明基板21的正面21a上形成与LED电路19对应的多个凹坑，也可以利用激光加工装置。在由激光加工实现的实施方式中，如图3的(A)所示，一边从聚光器(激光头)24对第1透明基板21的正面21a间歇地照射对于第1透明基板21具有吸收性的波长(例如为266nm)的激光束，一边对保持着第1透明基板21的未图示的卡盘工作台按照箭头X1方向进行加工进给，从而通过烧蚀在第1透明基板21的正面21a上形成与晶片11的LED电路19对应的多个凹坑9。
一边对第1透明基板21按照晶片11的分割预定线17的间距在与箭头X1方向垂直的方向上进行分度进给，一边对第1透明基板21的正面21a进行烧蚀加工而依次形成多个凹坑9。凹坑9的截面形状通常是与激光束的光斑形状对应的图3的(B)所示的圆形。
在上述的透明基板加工工序中，在第1透明基板21的正面21a上形成了多个凹坑5、5A、5B、9，但也可以代替该实施方式，在第1透明基板21的背面21b上形成多个凹坑5、5A、5B、9。
或者，也可以不对第1透明基板21的正面和背面实施任何加工，在第2透明基板21A的正面21a或背面21b上与晶片11的各LED电路对应地形成多个凹坑5、5A、5B、9。第2透明基板21A也与第1透明基板21同样由透明树脂、光学玻璃、蓝宝石以及透明陶瓷中的任意材料形成。
在实施了透明基板加工工序之后，实施透明基板粘贴工序，将第1透明基板21的正面21a粘贴在晶片11的背面11b上，并且将第2透明基板21A的正面21a粘贴在第1透明基板21的背面21b上。
在该透明基板粘贴工序中，首先，如图4的(A)所示，利用透明粘接剂将晶片11的背面11b粘接在第1透明基板21的正面21a上，使晶片11与第1透明基板21如图4的(B)所示的那样一体化而形成第1一体化晶片25，其中，在该第1透明基板21的正面21a上与晶片11的LED电路19对应地形成有多个凹坑9。
接着，如图5的(A)所示，将第2透明基板21A的正面21a粘贴在第1一体化晶片25的第1透明基板21的背面21b上而形成图5的(B)所示的第2一体化晶片25A。
该透明基板粘贴工序并不限定于上述的顺序，也可以在将第2透明基板21A的正面21a粘贴在第1透明基板21的背面21b上之后，将第1透明基板21的正面21a粘贴在晶片11的背面11b上而形成第2一体化晶片25A。
在实施了透明基板粘贴工序之后，如图6所示，实施支承工序，将第2一体化晶片25A的第2透明基板21A粘贴在外周部被粘贴于环状框架F的划片带T上而形成框架单元，借助划片带T而利用环状框架F对第2一体化晶片25A进行支承。
在实施了支承工序之后，实施分割工序，将框架单元投入到切削装置中，利用切削装置对第2一体化晶片25A进行切削而分割成各个发光二极管芯片。参照图7对该分割工序进行说明。
如图7所示，切削装置的切削单元10包含：主轴外壳12；未图示的主轴，其以能够旋转的方式插入主轴外壳12中；以及切削刀具14，其安装在主轴的前端。
切削刀具14的切削刃例如由通过镀镍而固定了金刚石磨粒的电铸磨具形成，其前端形状为三角形、四边形或半圆形。
切削刀具14的大致上部分被刀具罩(轮罩)16覆盖，在刀具罩16上配设有在切削刀具14的里侧和近前侧水平延伸的一对(仅图示了1个)冷却喷嘴18。
在分割步骤中，将第2一体化晶片25A隔着框架单元的划片带T吸引保持在切削装置的卡盘工作台20上，环状框架F被未图示的夹具夹住而固定。
然后，一边使切削刀具14按照箭头R方向高速旋转一边使切削刀具14的前端切入到晶片11的分割预定线17直到到达划片带T，并且一边从冷却喷嘴18朝向切削刀具14和晶片11的加工点提供切削液，一边对第2一体化晶片25A在箭头X1方向上加工进给，由此，沿着晶片11的分割预定线17形成将晶片11以及第1、第2透明基板21、21A切断的切断槽27。
一边对切削单元10在Y轴方向上进行分度进给，一边沿着在第1方向上延伸的分割预定线17依次形成同样的切断槽27。接着，在使卡盘工作台20旋转90°之后，沿着在与第1方向垂直的第2方向上延伸的全部的分割预定线17形成同样的切断槽27而成为图8所示的状态，从而将第2一体化晶片25A分割成图9所示的发光二极管芯片31。
在上述的实施方式中，虽然使用切削装置将第2一体化晶片25A分割成各个发光二极管芯片31，但也可以沿着分割预定线13对晶片11照射对于晶片11和透明基板21、21A具有透过性的波长的激光束，在晶片11和透明基板21、21A的内部沿厚度方向形成多层改质层，接着，对第2一体化晶片25A施加外力而以改质层为分割起点将第2一体化晶片25A分割成各个发光二极管芯片31。
在图9所示的发光二极管芯片31中，在正面上具有LED电路19的LED 13A在背面上粘贴有第1透明部件21′。并且，在第1透明部件21′的正面上形成有凹坑5、5A、5B或凹坑9。此外，在第1透明部件21′的背面上粘贴有第2透明部件21A′。
因此，在图9所示的发光二极管芯片31中，由于在第1透明部件21′的正面上形成有凹坑，所以第1透明部件21′的表面积增大。并且，从发光二极管芯片31的LED电路19射出并入射到第1透明部件21′的光的一部分在凹坑部分发生折射而进入到第1透明部件21′内。
因此，能够减少从第1透明部件21′和第2透明部件21A′向外部折射而射出光时第1、第2透明部件21′、21A′与空气层的界面处的入射角为临界角以上的光的比例，从第1、第2透明部件21′、21A′射出的光的量增大，发光二极管芯片31的亮度提高。

Claims (5)

1.一种发光二极管芯片的制造方法，其特征在于，该发光二极管芯片的制造方法具有如下的工序：
晶片准备工序，准备如下的晶片：该晶片在晶体成长用透明基板上具有层叠体层，在该层叠体层的正面上的由互相交叉的多条分割预定线划分的各区域中分别形成有LED电路，其中，所述层叠体层形成有包含发光层在内的多个半导体层；
透明基板加工工序，在第1透明基板或第2透明基板的至少任意一方的正面或背面上，与各LED电路对应地形成多个凹坑；
透明基板粘贴工序，在实施了该透明基板加工工序之后，将该第1透明基板的正面粘贴在晶片的背面上，并且将该第2透明基板的正面粘贴在该第1透明基板的背面上，从而形成一体化晶片；以及
分割工序，在实施了该透明基板粘贴工序之后，沿着该分割预定线将该晶片与该第1透明基板和该第2透明基板一起切断而将该一体化晶片分割成各个发光二极管芯片。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制造方法，其中，
在该透明基板加工工序中形成的所述凹坑的截面形状为三角形、四边形以及圆形中的任意形状。
3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制造方法，其中，
在该透明基板加工工序中，通过蚀刻、喷沙以及激光中的任意方式来形成所述凹坑。
4.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制造方法，其中，
该第1透明基板和该第2透明基板由透明陶瓷、光学玻璃、蓝宝石以及透明树脂中的任意材料形成，在该透明基板粘贴工序中使用透明粘接剂将该第1透明基板粘贴在该晶片的背面上，使用透明粘接剂将该第2透明基板粘贴在该第1透明基板的背面上。
5.一种发光二极管芯片，其中，
该发光二极管芯片具有：
发光二极管，其在正面上形成有LED电路；
第1透明部件，其粘贴在该发光二极管的背面上；以及
第2透明部件，其粘贴在该第1透明部件的背面上，
在该第1透明部件或该第2透明部件的至少任意一方的正面或背面上形成有凹坑。
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