JP2014239100A - 加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光層の主に裏面から出射される光を効率よく取り出すことができる発光チップを効率的に生産することができる加工方法を提供すること。
【解決手段】加工方法は透光性樹脂層形成工程と樹脂層平坦化工程と分割工程とを備える。透光性樹脂層形成工程では表面Waに複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画されこの区画された領域に発光層2aが形成されたウエーハWの裏面Wbに発光層2aから出射される光を透過する性質を有する液状樹脂を塗布し硬化してウエーハWの裏面Wbに透光性樹脂層Rを形成する。樹脂層平坦化工程ではウエーハW表面Wa側を保持テーブルで保持してウエーハWの裏面Wbに形成された透光性樹脂層Rを露出させ透光性樹脂層Rを平坦化する。分割工程では透光性樹脂層R及びウエーハWを分割予定ラインに沿って個片化して複数の発光チップ2に分割する。
【選択図】図5
【解決手段】加工方法は透光性樹脂層形成工程と樹脂層平坦化工程と分割工程とを備える。透光性樹脂層形成工程では表面Waに複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画されこの区画された領域に発光層2aが形成されたウエーハWの裏面Wbに発光層2aから出射される光を透過する性質を有する液状樹脂を塗布し硬化してウエーハWの裏面Wbに透光性樹脂層Rを形成する。樹脂層平坦化工程ではウエーハW表面Wa側を保持テーブルで保持してウエーハWの裏面Wbに形成された透光性樹脂層Rを露出させ透光性樹脂層Rを平坦化する。分割工程では透光性樹脂層R及びウエーハWを分割予定ラインに沿って個片化して複数の発光チップ2に分割する。
【選択図】図5
Description
本発明は、発光ダイオード等の発光デバイスを形成する発光チップを製造する加工方法に関する。
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。
緑色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(例えば、特許文献1参照)。
サファイア基板の厚みが薄すぎる場合には、GaN半導体層(発光層)の裏面側から出射した光は、サファイア基板を透過して、パッケージ基板で反射しGaN半導体層(発光層)側に再入斜してしまい、輝度がその分低下してしまうという問題がある。一方で、サファイア基板を厚くすることでGaN半導体層(発光層)の裏面側から出射する光は、パッケージ基板で反射しても再度GaN半導体層(発光層)に入斜することなく外部へ発光されるため、輝度の向上が図れるが、厚いサファイア基板を加工することは困難を極める。
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、GaN半導体層(発光層)の主に裏面から出射される光を効率よく取り出すことができる発光チップを効率的に生産することができる加工方法を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の加工方法は、表面に発光層を備えたチップと、該チップの裏面側に貼着された該発光層から出射される光を透過する透光性部材と、から形成された発光チップを製造する加工方法であって、基板の表面に複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光層が形成されたウエーハの裏面に、該発光層から出射される光を透過する性質を有する液状樹脂を塗布し硬化して、ウエーハの裏面に透光性樹脂層を形成する透光性樹脂層形成工程と、該透光性樹脂層形成工程を実施した後に、ウエーハ表面側を保持テーブルで保持してウエーハの裏面に形成された透光性樹脂層を露出させ、該透光性樹脂層を平坦化する樹脂層平坦化工程と、樹脂層平坦化工程を実施した後に、該透光性樹脂層及び該ウエーハを該分割予定ラインに沿って個片化して複数の発光チップに分割する分割工程と、を備えることを特徴とする。
また、前記加工方法は、前記樹脂層平坦化工程では、バイト切削手段で該透光性樹脂層を切削して平坦化することが好ましい。
本願発明の加工方法によれば、発光層を有するウエーハの裏面に液状樹脂を塗布し、液状樹脂が硬化して形成された透光性樹脂層を平坦化する。このために、容易に厚さの均一な透光性樹脂層を形成することができ、輝度の向上可能なGaN半導体層(発光層)を有する基板層の裏面に透光性部材を貼着した発光チップを効率的に生産することができる。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態1〕
実施形態1に係る加工方法を、図1から図5に基づいて説明する。図1は、実施形態1に係る加工方法により製造される発光チップを含んで構成される発光ダイオードの構成例を模式的に示す斜視図、図2(a)は、実施形態1に係る加工方法により発光チップに加工されるウエーハの構成例を示す斜視図、図2(b)は、実施形態1に係る加工方法の透光性樹脂層形成工程の概要を示す側断面図、図3は、実施形態1に係る加工方法の樹脂層平坦化工程の一部の概要を示す側断面図、図4は、実施形態1に係る加工方法の樹脂層平坦化工程の残りの一部の概要を示す側断面図、図5は、実施形態1に係る加工方法の分割工程の概要を示す側断面図である。
実施形態1に係る加工方法を、図1から図5に基づいて説明する。図1は、実施形態1に係る加工方法により製造される発光チップを含んで構成される発光ダイオードの構成例を模式的に示す斜視図、図2(a)は、実施形態1に係る加工方法により発光チップに加工されるウエーハの構成例を示す斜視図、図2(b)は、実施形態1に係る加工方法の透光性樹脂層形成工程の概要を示す側断面図、図3は、実施形態1に係る加工方法の樹脂層平坦化工程の一部の概要を示す側断面図、図4は、実施形態1に係る加工方法の樹脂層平坦化工程の残りの一部の概要を示す側断面図、図5は、実施形態1に係る加工方法の分割工程の概要を示す側断面図である。
実施形態1に係る加工方法は、図1に示す発光ダイオード1の発光チップ2を製造する加工方法である。発光ダイオード1は、図1に示すように、基台となるリードフレーム3と、リードフレーム3に支持固定される発光チップ2とを備えている。
リードフレーム3は、円柱状に形成されており、底面に配線(不図示)等を介して外部の電源(不図示)に接続される2本のリード部材3a,3aが設けられている。リードフレーム3の表面には、互いに絶縁された2本の接続端子3b,3bが所定の間隔をあけて配置され、接続端子3b,3b間に透光性を有する樹脂(不図示)により発光チップ2が接着されて固定される。なお、接続端子3b,3bとリード部材3a,3aとは、1対1で対応し、対応したもの同士が接続されている。
発光チップ2は、表面に発光層2aを備えたチップ2bと、チップ2bの裏面側に貼着された透光性部材2cと、から形成されている。チップ2bは、平面形状が矩形状の基板層2dと、基板層2dの表面に設けられた発光層2aとを備えている。基板層2dは、実施形態1では、GaN(窒化ガリウム)で構成されたGAN基板、SiC(炭化珪素)で構成されたSiC基板、酸化ガリウム(Ga2O3)などで構成された基板が用いられる。
発光層2aは、GaN系の半導体材料を用いて形成される複数の半導体層(GaN半導体層)を含む。発光層2aは、電子が多数キャリアとなるn型半導体層(例えば、n型GaN層)、半導体層(例えば、InGaN層)、正孔が多数キャリアとなるp型半導体層(例えば、p型GaN層)を順にエピタキシャル成長させることで形成される。また、発光チップ2の表面には、n型半導体層及びp型半導体層のそれぞれと接続され、発光層2aに電圧を印加する2個の電極(不図示)が形成される。なお、これらの電極は、リード線4a,4aを介して、接続端子3b,3bと接続される。発光層2aは、電圧が印加されると発光する即ち光を出射する。
透光性部材2cは、発光チップ2の基板層2dの裏面に配置されている。透光性部材2cは、発光層2aから出射される光を透過する樹脂などで構成されている。透光性部材2cは、基板層2dの裏面に塗布された液状樹脂J(図2(b)に示す)が硬化することで得られる。なお、この液状樹脂Jは、硬化後に発光層2aから出射される光を透過する性質を有するものである。透光性部材2cは、基板層2dと同等以上の厚みを有することが望ましい。
発光ダイオード1は、発光チップ2の透光性部材2cが透光性を有する樹脂(不図示)でリードフレーム3の表面に接着され、接続端子3b,3bにリード線4a,4aを介して発光チップ2の電極に接続されて得られる。また、発光ダイオード1は、リードフレーム3の外周縁に発光チップ2の表面側を覆い発光層2aから放出される光を所定方向へと導くドーム状のレンズ部材5が取り付けられている。
発光ダイオード1は、発光層2aに電圧が印加されると、半導体層にはn型半導体層から電子が流れ込むと共に、p型半導体層から正孔が流れ込む。その結果、半導体層において電子と正孔との再結合が生じ、所定の波長の光が放出される。実施形態1では、GaN系の半導体材料を用いて発光層となる半導体層を形成しているので、GaN系の半導体材料のバンドギャップに相当する青色や緑色の光が放出される。半導体層で生じた光は、主に、発光層2aの表面及び裏面から放出される。発光層2aの表面から放出された光は、レンズ部材5等を通じて発光ダイオード1の外部に取り出される。
一方、発光ダイオード1において、発光層2aの裏面から放出された光は、一部が基板層2dと透光性部材2cとの界面において反射するが、別の一部が基板層2dと透光性部材2cとの界面を透過して透光性部材2cの側面等から外部に取り出される。このように、実施形態1に係る発光ダイオード1は、表面に発光層2aを備える発光チップ2の裏面側に、発光層2aから出射される光を透過させる透光性部材2cを備えるので、リードフレーム3との界面で反射して発光層2aに戻る光の割合を低く抑え、発光層2aの主に裏面から出射される光を効率よく取り出すことができ、光の取り出し効率を高めることができるものである。
実施形態1に係る加工方法は、表面Waに前述した発光層2aが複数形成されたウエーハWに、透光性樹脂層形成加工、樹脂層平坦化加工と、分割加工を施す加工方法であって、透光性樹脂層形成工程と、樹脂層平坦化工程と、分割工程とを備える。なお、加工対象であるウエーハWは、基板層2dを構成するものであって、GaN(窒化ガリウム)、SiC、酸化ガリウム(Ga2O3)などで構成されている。ウエーハWは、図2(a)に示すように、基板の表面Waに複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された各領域に発光層2aが形成されたものである。
まず、透光性樹脂層形成工程では、図2(b)に示すように、ウエーハW(図2(a)に示す)の表面Waに保護テープT1を貼着する。そして、ウエーハW(図2(a)に示す)の表面Waを保護テープT1を介して、塗布装置10のチャックテーブル11に保持させる。その後、ウエーハWの裏面Wbに、発光層2aから出射される光を透過する性質を有する液状樹脂Jを塗布装置10の塗布ノズル12から塗布し、液状樹脂Jの塗布後又は塗布中にチャックテーブル11を軸心回りに回転させる。液状樹脂Jを硬化して、ウエーハWの裏面Wbに透過性樹脂層Rを形成する。なお、液状樹脂Jとしては、外部刺激としての熱や紫外線により硬化する樹脂を用いることができる。また、液状樹脂Jとしては、常温により硬化する樹脂を用いても良い。熱により硬化する樹脂としては、例えば、150℃に加熱して2時間30分程度で硬化するシリコーンボンド剤(信越化学製、KER−3000)を用いることができ、紫外線により硬化する樹脂としては、例えば、紫外線が照射されることで硬化するクリアパーツ専用UV硬化樹脂(スジボリ堂製)を用いることができる。そして、樹脂層平坦化工程に進む。
樹脂層平坦化工程では、透光性樹脂層形成工程を実施した後に、まず、図3に示すように、ウエーハW表面Wa側を保護テープT1を介して、バイト切削装置20の保持テーブル21で保持する。ウエーハWの裏面Wbに形成された透光性樹脂層Rを露出させる。そして、バイト切削装置20のバイト切削手段22を軸心回りに回転させるとともに、バイト切削手段22を透光性樹脂層Rの表層に接触させながら、保持テーブル21をバイト切削手段22に対して水平方向に移動させる。そして、バイト切削手段22で透光性樹脂層Rの表層を切削して、透光性樹脂層Rを平坦化する。
また、樹脂層平坦化工程の他の実施形態として、ウエーハW表面Wa側を保護テープT1を介して、研磨装置30の保持テーブル31で保持して、ウエーハWの裏面Wbに形成された透光性樹脂層Rを露出させる。そして、図4に示すように、保持テーブル31を軸心回りに回転させるとともに、研磨装置30の研磨ユニット32を保持テーブル31と同じ向きに軸心回りに回転させながら透光性樹脂層Rの表面に押し付ける。そして、透光性樹脂層Rの表面を研磨して、透光性樹脂層Rの表面を平坦化して、分割工程に進む。このよに、樹脂層平坦化工程では、図3に示されたバイト切削装置20と図4に示された研磨装置30とのうち一方を用いて、透光性樹脂層Rの表面を平坦化すればよい。
分割工程では、樹脂層平坦化工程を実施した後に、透光性樹脂層Rの平坦化した表面にダイシングテープT2を貼着し、図5に示すように、ウエーハWの表面Waから保護テープT1を剥離させる。そして、ダイシングテープT2を介して、透光性樹脂層Rを切削装置40のチャックテーブル41に保持させる。チャックテーブル41と切削装置40の軸心回りに回転する切削ブレード42とを分割予定ラインに沿って相対的に移動させながら、ウエーハWの表面Wa側から分割予定ラインに沿って切削ブレード42でウエーハWを切削する。この際、透光性樹脂層R及びウエーハWを切削ブレード42で切削して、透光性樹脂層R及びウエーハWを分割予定ラインに沿って個片化して、複数の透光性部材2c及びチップ2b即ち複数の発光チップ2に分割する。そして、個々に分割された発光チップ2をダイシングテープT2から取り外す。
実施形態1に係る加工方法によれば、発光層2aを有するウエーハWの裏面Wbに液状樹脂Jを塗布し、液状樹脂Jが硬化して形成された透光性樹脂層Rを平坦化する。このために、実施形態1に係る加工方法は、容易に厚さの均一な透光性樹脂層Rを形成することができる。したがって、実施形態1に係る加工方法は、輝度の向上可能なGaN半導体層(発光層)を有する基板層2dの裏面に透光性部材2cを貼着して、発光層2aの主に裏面から出射される光を効率よく取り出すことができる発光チップ2を効率的に生産することができる。
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2に係る加工方法を、図6から図8に基づいて説明する。図6は、実施形態2に係る加工方法の分割工程の一部の概要を示す側断面図、図7は、実施形態2に係る加工方法の分割工程の残りの一部の概要を示す側断面図、図8は、図7の要部の概要を示す側断面図である。なお、実施形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本発明の実施形態2に係る加工方法を、図6から図8に基づいて説明する。図6は、実施形態2に係る加工方法の分割工程の一部の概要を示す側断面図、図7は、実施形態2に係る加工方法の分割工程の残りの一部の概要を示す側断面図、図8は、図7の要部の概要を示す側断面図である。なお、実施形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
実施形態2に係る加工方法の加工対象のウエーハW及び透光性部材2cは、サファイアなどの切削ブレード32によりフルカットが困難な硬質な材料で構成されている。実施形態2に係る加工方法は、実施形態1と同様に、透光性樹脂層形成工程と、樹脂層平坦化工程と、分割工程とを備える。さらに、実施形態2に係る加工方法は、分割工程の前に、ウエーハWを透過する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射して、分割予定ラインに沿ってウエーハWの内部に改質層K(分割起点に相当)を形成する分割起点形成工程を実施する。なお、分割起点形成工程は、透光性樹脂層形成工程、樹脂層平坦化工程などの前後に実施しても良い。
なお、改質層Kとは、ウエーハWを分割するための分割起点であって、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。
分割工程では、樹脂層平坦化工程を実施した後に、まず、図6に示すように、ウエーハWの表面Waを保護テープT1を介して、切削装置40のチャックテーブル41に保持させる。チャックテーブル41と切削装置40の切削ブレード42とを分割予定ラインに沿って相対的に移動させながら、透光性樹脂層R側から分割予定ラインに沿って切削ブレード42で、透光性樹脂層Rを切削する。透光性樹脂層Rを切削ブレード42で切削して、透光性樹脂層Rを分割予定ラインに沿って個片化して、複数の透光性部材2cに分割する。
そして、保護テープT1の外縁部に環状フレームFを取り付け、ウエーハWを環状フレームF毎、図7に示すように、保護テープT1が上方に位置する状態でブレーキング装置50の保持台51に保持させる。そして、ブレーキング装置50の押圧ブレード52を、ウエーハWの各分割予定ラインに押圧させて、ウエーハWの各分割予定ラインに沿って外力を付与する。そして、図8に示すように、改質層Kを起点にウエーハWを分割予定ラインに沿って個片化して複数のチップ2b即ち発光チップ2に分割する。ウエーハWをすべての分割予定ラインに沿って分割すると、個々に分割された発光チップ2を保護テープT1から取り外す。
実施形態2に係る加工方法によれば、前述した実施形態1と同様に、容易に厚さの均一な透光性樹脂層Rを形成することができ、発光層2aの主に裏面から出射される光を効率よく取り出すことができる発光チップ2を効率的に生産することができる。また、実施形態2に係る加工方法によれば、改質層Kを起点にウエーハWを分割するので、ウエーハWを硬質なサファイアで構成しても、容易に分割でき、発光チップ2を効率的に生産することができる。
前述した実施形態2では、分割起点形成工程では、分割起点として改質層Kを形成したが、本発明では、アブレーション加工により分割起点としてレーザー加工溝を形成しても良い。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
2 発光チップ
2a 発光層
2b チップ
2c 透光性部材
21 保持テーブル
22 バイト切削手段
31 保持テーブル
W ウエーハ
Wa 表面
Wb 裏面
J 液状樹脂
R 透光性樹脂層
2a 発光層
2b チップ
2c 透光性部材
21 保持テーブル
22 バイト切削手段
31 保持テーブル
W ウエーハ
Wa 表面
Wb 裏面
J 液状樹脂
R 透光性樹脂層
Claims (2)
- 表面に発光層を備えたチップと、該チップの裏面側に貼着された該発光層から出射される光を透過する透光性部材と、から形成された発光チップを製造する加工方法であって、
基板の表面に複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光層が形成されたウエーハの裏面に、該発光層から出射される光を透過する性質を有する液状樹脂を塗布し硬化して、ウエーハの裏面に透光性樹脂層を形成する透光性樹脂層形成工程と、
該透光性樹脂層形成工程を実施した後に、ウエーハ表面側を保持テーブルで保持してウエーハの裏面に形成された透光性樹脂層を露出させ、該透光性樹脂層を平坦化する樹脂層平坦化工程と、
樹脂層平坦化工程を実施した後に、該透光性樹脂層及び該ウエーハを該分割予定ラインに沿って個片化して複数の発光チップに分割する分割工程と、
を備える加工方法。 - 前記樹脂層平坦化工程では、バイト切削手段で該透光性樹脂層を切削して平坦化する請求項1記載の加工方法。
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