JP2013258234A - 光デバイスの加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 更なる光の取り出し効率を向上可能な光デバイスの加工方法を提供することである。
【解決手段】 交差する複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域に電極を含む光デバイスが形成された光デバイスウエーハから光デバイスを加工する光デバイスの加工方法であって、光デバイスウエーハの裏面から該分割予定ラインに沿って溝を形成するとともに光デバイスウエーハの表面側に僅かな残存部を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップを実施した後、光デバイスウエーハの裏面側から反射膜を被覆して少なくとも該溝の側面に反射膜を形成する反射膜形成ステップと、該反射膜形成ステップを実施した後、光デバイスウエーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと光デバイスウエーハを薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿って該残存部を分断して光デバイスウエーハを個々の光デバイスチップへと分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図８
【解決手段】 交差する複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域に電極を含む光デバイスが形成された光デバイスウエーハから光デバイスを加工する光デバイスの加工方法であって、光デバイスウエーハの裏面から該分割予定ラインに沿って溝を形成するとともに光デバイスウエーハの表面側に僅かな残存部を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップを実施した後、光デバイスウエーハの裏面側から反射膜を被覆して少なくとも該溝の側面に反射膜を形成する反射膜形成ステップと、該反射膜形成ステップを実施した後、光デバイスウエーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと光デバイスウエーハを薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿って該残存部を分断して光デバイスウエーハを個々の光デバイスチップへと分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図８
Description
本発明は、光デバイスの加工方法に関する。
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の光デバイスは、結晶成長用基板上にエピタキシャル層（結晶層）を成長させ、更に格子状の分割予定ラインで区画された各領域に形成される。その後、例えば結晶成長用基板を分割予定ラインに沿って分割して個片化することで、個々の光デバイスが製造されている。
緑や青色の光を出射する発光層がＩｎＧａＮ系のチップでは、サファイアが結晶成長用基板に一般的に用いられ、このサファイア基板上に順次ｎ型ＧａＮ半導体層、ＩｎＧａＮ発光層、ｐ型ＧａＮ半導体層をエピタキシャル成長させる。そして、ｎ型ＧａＮ半導体層とｐ型ＧａＮ半導体層のそれぞれに外部取り出し用電極が形成されて光デバイスが形成される。
ＬＥＤ等の光デバイスにおいては、より高い輝度が求められており、光の取り出し効率の向上が要望されている。近年、特開平４−１０６７０号公報に開示されるようなフリップチップ実装によって実装された光デバイスが広く市場に出回っている。
フリップチップ実装による光デバイスでは、発光層の光が外部に出る際に電極による遮蔽がないため、従来のワイヤーボンディングによる実装に比べて光の取り出し効率が向上する。
フリップチップ実装されたＬＥＤでは、ワイヤーボンディング実装に比べて発光効率が数十％高まるとされているが、更なる光の取り出し効率の向上が要望されている。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、更なる光の取り出し効率を向上可能な光デバイスの加工方法を提供することである。
本発明によると、交差する複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域に電極を含む光デバイスが形成された光デバイスウエーハから光デバイスを加工する光デバイスの加工方法であって、光デバイスウエーハの裏面から該分割予定ラインに沿って溝を形成するとともに光デバイスウエーハの表面側に僅かな残存部を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップを実施した後、光デバイスウエーハの裏面側から反射膜を被覆して少なくとも該溝の側面に反射膜を形成する反射膜形成ステップと、該反射膜形成ステップを実施した後、光デバイスウエーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと光デバイスウエーハを薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿って該残存部を分断して光デバイスウエーハを個々の光デバイスチップへと分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とする光デバイスの加工方法が提供される。
好ましくは、本発明の光デバイスの加工方法は、分割ステップを実施した後、個々の光デバイスチップを基板上にフリップチップ実装する実装ステップと、基板上にフリップチップ実装された光デバイスチップを封止材で封止する封止ステップとを更に備えている。
本発明の光デバイスの加工方法によると、光デバイスチップの側面の大半には反射膜が形成されるため、発光層からの光がチップ側面から出射することが防止される。また、裏面側は研削されるため、研削で形成された微小凹凸によってチップ内で全反射する光を減少させ光の取り出し効率を向上することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、光デバイスウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。光デバイスウエーハ１１は、サファイア基板１３上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（発光層）１５が積層されて構成されている。光デバイスウエーハ１１は、エピタキシャル層１５が積層された表面１１ａと、サファイア基板１３が露出した裏面１１ｂとを有している。
エピタキシャル層１５にＬＥＤ等の複数の光デバイス１９が格子状の分割予定ライン（ストリート）１７によって区画されて形成されている。図２に示すように、各光デバイス９には一対の電極２１，２３が形成されている。
本発明の光デバイスの加工方法では、まず、図３に示すように、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂから分割予定ライン１７に沿って溝２７を形成するとともに、光デバイスウエーハ１１の表面１１ａ側に僅かな残存部２５を形成する溝形成ステップを実施する。
この溝２７の形成はサファイア基板１３に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームを光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂ側から照射して、アブレーション加工により分割予定ライン１７に沿って表面１１ａ側に僅かな残存部２５を残す深さの溝２７を形成するのが好ましい。代替実施形態として、溝２７を切削ブレードによる切削により形成してもよい。
僅かな残存部２５とは、例えば０μｍよりは大きく１００μｍ以下の範囲内である。より好ましくは、１０μｍ以上５０μｍ以下の範囲である。即ち、ハンドリング時に破損しない厚みであって、できるだけ溝を深く形成できる厚みに残存部２５を設定するのが好ましい。
溝形成ステップ実施後、図４に示すように、蒸着等により例えばアルミニウム（Ａｌ）等からなる反射膜２９を光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂ上及び溝２７内に形成する反射膜形成ステップを実施する。この反射膜形成ステップを実施すると、溝２７の側面にも反射膜２９が形成される。
次いで、光デバイスウエーハ１１の表面１１ａに表面保護テープ３１を貼着してから、図５に示すように、表面保護テープ３１側を研削装置のチャックテーブル２４で吸引保持し、研削ユニット２６により光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂを研削する研削ステップを実施する。
研削ユニット２６は、回転駆動されるスピンドル２８と、スピンドル２８の先端に固定されたホイールマウント３０と、ホイールマウント３０に複数のねじ３４により着脱可能に装着された研削ホイール３２とを含んでいる。
研削ホイール３２は、環状基台３６の自由端部に複数の研削砥石３８が固着されて構成されている。研削砥石３８は、例えば粒度の粗いダイアモンド砥粒をビトリファイドボンド等で固めて形成されている。
この研削ステップでは、チャックテーブル２４を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３２をチャックテーブル２４と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば１０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット送り機構を作動して研削砥石３８を光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂに露出したサファイア基板１３に接触させる。
そして、研削ホイール３２を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、サファイア基板１３の研削を実施する。接触式の厚み測定ゲージでサファイア基板１３の厚みを測定しながら、サファイア基板１３を所定の厚みに研削する。
研削ステップで使用した研削砥石３８は粒度の粗い砥粒を含んだ粗研削砥石であるため、図６に示すように、光デバイスウエーハ１１の裏面（研削面）１１ｂには微小な凹凸３５が形成される。
次いで、本発明の加工方法の第１実施形態では、図７に示すように、残存部２５に分割溝４０を形成して、光デバイスウエーハ１１を個々の光デバイスチップ３３に分割する分割ステップを実施する。
この分割ステップは、例えば、サファイア基板１３に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームを溝２７に沿って照射して、アブレーション加工により実施する。代替実施形態として、分割溝４０を切削ブレードによる切削により形成してもよい。
更に他の実施形態として、光デバイスウエーハ１１に外力を付与して、溝２７を分割起点に光デバイスウエーハ１１を個々の光デバイスチップ３３に分割するようにしてもよい。
次いで、表面保護テープ３１を光デバイスウエーハ１１の表面から剥離した後、図８に示すように、光デバイスチップ３３を半田３９を介して基板の電極４１，４３にフリップチップ実装し、更に光デバイスチップ３３をポエポキシ樹脂等の透明樹脂からなる封止材３７で封止する。
このように封止材３７で封止された光デバイスチップ３３は、光デバイスチップ３３の側面の大半に反射膜２９が形成されているため、発光層からの光がチップ３３の側面から出射することが防止される。また、裏面側が粗研削されているため、研削で形成された微小凹凸３５によってチップ３３内で全反射する光を減少させ光の取り出し効率を向上できる。
次に、図９乃至図１１を参照して、本発明第２実施形態の光デバイスの加工方法について説明する。本実施形態の加工方法では、溝形成ステップ、反射膜形成ステップ及び研削ステップは図３乃至図６を参照して説明した第１実施形態と同様である。
第２実施形態の加工方法では、研削ステップ実施後、図９に示すように、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂをエポキシ樹脂等の透明樹脂からなる封止材３７で被覆する封止ステップを実施する。
封止ステップ実施後、好ましくはサファイア基板１３に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームを封止材３７側から照射して、アブレーション加工により分割予定ライン１７に沿って分割溝４２を形成して、光デバイスウエーハ１１を個々のデバイスチップ３３に分割する。
代替実施形態として、分割溝４０を切削ブレードによる切削により形成してもよい。他の実施形態として、サファイア基板１３に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームを封止材３７側から照射して、アブレーション加工により分割予定ライン１７に沿ってレーザー加工溝を形成し、次いで光デバイスウエーハ１１に外力を付与して、レーザー加工溝を分割起点に光デバイスウエーハ１１を個々の光デバイスチップ３３に分割するようにしてもよい。
更に他の実施形態として、サファイア基板に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザービームの集光点をサファイア基板１３の内部に設定し、封止材３７側からレーザービームを照射して、サファイア基板１３の内部に改質層を形成し、次いで光デバイスウエーハ１１に外力を付与して、この改質層を分割起点に光デバイスウエーハ１１を個々の光デバイスチップ３３に分割するようにしてもよい。
次いで、表面保護テープ３１を光デバイスウエーハ１１の表面１１ａから剥離した後、図１１に示すように、光デバイスチップ３３を半田３９を介して基板の電極４１，４３にフリップチップ実装する。
本実施形態の光デバイスチップ３３では、光デバイスチップ３３が透明な封止材３７で封止されているとともに、光デバイスチップ３３の側面の大半に反射膜２９が形成されているため、発光層からの光がチップ３３の側面から出射することが防止される。また、裏面側が粗研削されているため、研削で形成された微小凹凸３５によってチップ３３内で全反射する光を減少させ光の取り出し効率を向上できる。
１１ 光デバイスウエーハ
１３ サファイア基板
１５ エピタキシャル層（発光層）
１７ 分割予定ライン
１９ 光デバイス
２１，２３ 電極
２５ 残存部
２７ 溝
２９ 反射膜
３１ 表面保護テープ
３２ 研削ホイール
３３ 光デバイスチップ
３５ 微小凹凸
３８ 研削砥石
３７ 封止材
４０，４２ 分割溝
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２９ 反射膜
３１ 表面保護テープ
３２ 研削ホイール
３３ 光デバイスチップ
３５ 微小凹凸
３８ 研削砥石
３７ 封止材
４０，４２ 分割溝
Claims (3)
- 交差する複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域に電極を含む光デバイスが形成された光デバイスウエーハから光デバイスを加工する光デバイスの加工方法であって、
光デバイスウエーハの裏面から該分割予定ラインに沿って溝を形成するとともに光デバイスウエーハの表面側に僅かな残存部を形成する溝形成ステップと、
該溝形成ステップを実施した後、光デバイスウエーハの裏面側から反射膜を被覆して少なくとも該溝の側面に反射膜を形成する反射膜形成ステップと、
該反射膜形成ステップを実施した後、光デバイスウエーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと光デバイスウエーハを薄化する研削ステップと、
該研削ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿って該残存部を分断して光デバイスウエーハを個々の光デバイスチップへと分割する分割ステップと、
を備えたことを特徴とする光デバイスの加工方法。 - 前記分割ステップを実施した後、個々の光デバイスチップを基板上にフリップチップ実装する実装ステップと、
該基板上に実装された該光デバイスチップを封止材で封止する封止ステップと、
を更に備えた請求項１記載の光デバイスの加工方法。 - 前記研削ステップを実施した後、前記分割ステップを実施する前に光デバイスウエーハの裏面を封止材で被覆する封止ステップと、
前記分割ステップを実施した後、個々の光デバイスチップを基板上にフリップチップ実装する実装ステップと、
を備える請求項１記載の光デバイスの加工方法。
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