JP3636835B2 - Substrate dividing method and a light emitting device manufacturing method using the substrate dividing - Google Patents

Substrate dividing method and a light emitting device manufacturing method using the substrate dividing Download PDF

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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明はガラス基板、セラミック基板、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ等の脆性基板の分割方法に関し、殊に発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)等の発光素子を複数形成してなる光学素子基板を個別の素子単位に分割する基板分割方法及びその基板分割工程を使用する発光素子製造方法に関する。 The present invention is a glass substrate, a ceramic substrate, a silicon wafer, compound relates a method of dividing a brittle substrate such as a semiconductor wafer, in particular light emitting diodes (LED) and laser diodes (LD) optical element substrate for light-emitting element formed by forming a plurality of such the invention relates to a light-emitting device manufacturing method using the substrate dividing method and a substrate dividing step for dividing into individual elements units.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
従来より、例えば半導体ウエハをチップやペレット等の素子単位に分離、分割する方法として、回転ブレードを用いたダイサーによってダイシング溝を形成し、その溝に沿ってクラッキングする方法が一般的である(特開昭51ー28754号公報、特開昭56ー135007号公報等参照)。 Conventionally, for example, separating the semiconductor wafer into element units of the chip and pellets, etc., as a method of dividing to form a dicing groove by dicer using a rotating blade, a method of cracking along the groove is generally (especially HirakiAkira 51 over 28754 JP, see Publication No. Sho 56 over 135 007).
【0003】 [0003]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、一般に、ダイサーにはダイヤモンド砥石製ブレードが使用されているが、ダイシング溝の幅がブレード幅で規制されるため、50μm以上の切り代を必要とし、ウエハ全体に占めるダイシング領域の面積が大きくなりウエハ1枚あたりのチップ取れ数の向上を妨げていた。 However, in general, although the dicer diamond grindstone manufactured blades are used, the width of the dicing groove is regulated by the blade width, require cutting margin above 50 [mu] m, a large area of ​​the dicing area in the whole wafer It will have prevented the per one wafer chip balanced number of improvements. 逆に幅狭のブレードを用いると横方向にマイクロクラックが生じ易くなるという問題があった。 Laterally microcracks there is a problem that tends to occur when using the inverse to the narrow blade.
【0004】 [0004]
また、レーザダイオードの製造においては、図7に示すように、基板ウエハ50に各レーザダイオード素子51を形成し、その各素子の活性層53をエッチングによって露出させ反射面を形成した後、そのエッチング溝底面の所定箇所55をダイヤモンドブレード54によりカットして所定方向56にそって素子毎に分割していた。 In the production of the laser diode, as shown in FIG. 7, each laser diode element 51 is formed on the substrate wafer 50, after forming the reflective surface to expose the active layer 53 of each element by etching, the etching the predetermined portion 55 of the groove bottom were divided for each element along the predetermined direction 56 is cut by a diamond blade 54. この場合、ブレード54の刃幅が該エッチング溝程度あるため、素子角部に当たるのを避けて反射面から距離Tだけ離れた溝底面の中央をカットしているが、該反射面から射出されるレーザ光Lが距離Tの突出部分に反射して干渉を起こしてしまうという問題を生じていた。 In this case, since the blade width of the blade 54 is approximately the etch groove, but cut a central apart groove bottom face distance T from the reflective surface to avoid hitting the element corner, it is emitted from the reflective surface the laser beam L has occurred a problem that cause interference with reflected to the projecting portion of the distance T. 勿論、一点鎖線で示すように、素子端面の近傍までカット位置を近づけるのは素子端面を削ることになり事実上無理であった。 Of course, as indicated by a dashed line, the closer the cutting position to the vicinity of the device end face was practically impossible will be cutting the device end face. さらに、分割時に破片が飛び散って素子の反射面を傷付けたり、端面に破片が付着したりして所定の反射率を得ることができなかった。 Moreover, damaging the reflecting surface of scattered debris element during division, or by adhering debris on the end face it was not possible to obtain a predetermined reflectance.
【0005】 [0005]
殊に、最近青色レーザダイオード製造に使用されようとしているサファイア(Al 23 )基板は大きいモース硬度9(参考:ダイヤモンドは硬度10)をもつため、機械的切断力により分離するとクラックが発生しやすく上記ダイサーによるダイシングを行うことは極めて困難であった。 In particular, recently sapphire that is about to be used for the blue laser diode manufacturing (Al 2 O 3) substrate is greater Mohs hardness 9 (Reference: diamond hardness 10) for having a crack is generated and separated by mechanical cutting forces easy to perform the dicing by the dicer has been extremely difficult. 図8はサファイア基板を用いたGaN系LED素子のチップブレーキング工程を示す。 Figure 8 shows a chip breaking process of the GaN-based LED element using a sapphire substrate. サファイア基板を用いたGaN系では、基板の表裏側に設けられる上下一対の電極を備えたGaAs、GaP系のものと比較して、表側に電極対を形成する必要があるという特徴がある。 The GaN system using the sapphire substrate, GaAs having a pair of upper and lower electrodes provided on the front and back side of the substrate, compared to that of GaP-based, is characterized that it is necessary to form an electrode pair on the front side. 図において基板60にPN接合領域62からなる発光素子部61が複数形成され、その発光素子部61の上部に一方の電極63が、また発光素子部61に隣接して他方の電極64がそれぞれ形成されており、電極64を含む発光素子部61によって単位発光素子領域が形成されている。 Light emitting element section 61 consisting of the PN junction region 62 in the substrate 60 is formed with a plurality in the drawing, one of the electrodes 63 on top of the light emitting element section 61, and the other electrode 64 adjacent to the light emitting element section 61 is formed, respectively are, the unit light-emitting element region is formed by the light emitting element section 61 including the electrodes 64. かかるサファイア基板においても、電極64付近の所定箇所66をダイヤモンドブレード65によってカットして所定方向67にそって素子領域毎に分割していたが、この場合も、ブレード65を用いるときその刃幅スペースを確保するために電極64から離間した箇所66でカットしなければならず、チップサイズの小型化を実現できなかった。 Even in such a sapphire substrate, but a predetermined portion 66 near the electrode 64 has been divided for each device region along a predetermined direction 67 and cut by a diamond blade 65, also in this case, the blade width space when using the blade 65 must be cut at a point 66 spaced apart from the electrode 64 in order to ensure, it could not be downsized chip size.
【0006】 [0006]
しかも、従来の回転ブレードによるダイシングは通常直線的な溝を形成するものであり、矩形の分割形状に限られるため、直角方向と異なるジグザグなへき開方位にそって非直線的にダイシングする場合には適さなかった。 Moreover, dicing of the conventional rotating blade is usually intended for forming a linear groove, because it is limited to the rectangular division shape, in the case of non-linearly dicing along different zigzag cleavage orientation perpendicular direction It was not suitable.
ところで、これらの脆性基板にダイサーのみによるダイシングを行うと、ウエハクラッキングが発生する点につき、予め半導体ウエハの表面にペレット分割のダイシング溝を浅く形成しておき、ついでその溝に水を注入して低温固化させそのときの体積膨張でウエハを分割する方法が提案されている(特開昭57ー7137号公報等参照)。 However, when the dicing only by Dicer to these brittle substrate, per point of wafer cracking occurs, previously formed in advance on the surface of the semiconductor wafer shallow dicing grooves pellet split, then injecting water into the groove how to divide the wafer by volume expansion at that time is low solidification has been proposed (see Publication No. Sho 57 over 7137). しかし、この場合低温固化用の複雑な設備を必要とし、また低温固化処理によってウエハ全体に冷却ダメージを与える恐れがあった。 However, in this case requires a complex equipment for cold solidified, also there is a fear of giving a cooling damage throughout the wafer by low temperature solidification.
【0007】 [0007]
本発明にかかる課題は、上記従来の問題点に鑑み、切り代をできるだけ小さくして小型チップサイズを得ることができ、かつ被分割基板に与えるダメージが少なくて済む簡易な基板分割方法を提供することである。 Problem according to the present invention, the light of the conventional problems, and minimize the cutting margin can be obtained smaller chip size, and provides a simple substrate dividing method requires less damage to the split substrate it is.
【0008】 [0008]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本出願にかかる発明者は、ガラスは透明体であり、単にレーザを照射するのみでは所望の方向に割断されにくいが、予め溝を形成しておきそれに向けてレーザ光を集光することによって、あるいはガラス表面にレーザ光を吸収させる媒体を塗布しておき、その媒体にレーザ光を吸収させることによってガラスを割断できる点に着目したものである(工作機械技術研究会・編 監修・安井武司 「工作機械シリーズ レーザ加工」P127〜134、「YAGレーザによるガラス切断加工」(黒部利次著) 大北出版 平成2年9月10日発行 参照)。 Inventors of the present application, glass is transparent body, simply by only irradiating the laser hardly fractured in the desired direction, but for focusing a laser beam toward its previously formed groove, or a medium to absorb a laser beam to the glass surface in advance by coating, the medium is obtained by focusing on the fact that can fracture the glass by absorbing the laser beam (machine tool technology Workshop, edited supervision Takeshi Yasui " machine tool series laser processing "P127~134," glass cutting by YAG laser "(Kurobe Toshitsugu Author) Okita see publication 1990 September 10 issue).
【0009】 [0009]
そこで、上記課題を解決するために、請求項1にかかる発明の基板分割方法は基板の一方の面に複数の素子領域を形成し、その一方の面と反対側の面に反射膜を形成し、前記一方の面と前記反対側の面のいずれかで、かつ前記複数の素子領域の各素子領域の間に溝を形成し、また前記溝に臨む開口部を前記反射膜に設け、ついで前記反対側の面から前記開口部に向け光を照射して前記溝の底部より吸収させ、その底部近傍の体積熱膨張によって前記基板を前記溝にそって分割することを特徴とする。 Therefore, in order to solve the above problems, a substrate dividing method of the invention according to claim 1 to form a plurality of element regions on one surface of the substrate, the reflective film is formed on the surface opposite to the one surface , either in the one surface and the surface of the opposite side, and a groove is formed between the element regions of the plurality of element regions, also an opening facing the groove in the reflective film, and then the from the surface opposite to irradiate the light toward the opening is taken from the bottom of the groove, and wherein the dividing along the substrate to the groove by the volume thermal expansion of the bottom portion near.
【0010】 [0010]
また、請求項2にかかる発明は、請求項1記載の基板分割方法において所定波長の光を吸収する光学特性を有した光吸収材を前記溝の底部に入れ、前記反対側の面から前記開口部に向け前記光を照射して前記溝の底部の前記光吸収材に吸収させ、そのときの前記光吸収材およびその底部近傍の体積熱膨張によって前記基板を前記溝にそって分割することを特徴とする。 Further, the invention is placed the light-absorbing material having an optical property of absorbing light of a predetermined wavelength in the substrate dividing method according to claim 1, wherein the bottom of said groove, said opening from a surface of the opposite side according to claim 2 and irradiating the light toward the part is absorbed in the light absorbing material at the bottom of the groove, to divide along the substrate to the groove by the volume thermal expansion of said light-absorbing material and near its bottom at that time and features.
【0011】 [0011]
さらに、請求項3にかかる発光素子製造方法は、請求項1または請求項2記載の基板分割方法を用いて、前記基板の一方の面に複数の発光素子領域を形成するとともに前記複数の発光素子領域のそれぞれの領域上に一方の電極を形成し、また前記反対側の面に他方の電極を形成し、かつ前記他方の電極を覆うように前記反射膜を形成し、さらに前記反射膜及び前記基板の一部を除去して前記開口部及び前記溝を前記反対側に形成することを特徴とする。 Furthermore, the light-emitting element manufacturing method according to claim 3, using a substrate dividing method according to claim 1 or claim 2, wherein the plurality of light emitting elements to form a plurality of light-emitting element regions on one surface of the substrate forming one electrode on each area of ​​the region and the opposite side surface to form the other electrode, and forming the reflective film so as to cover the other electrode, further wherein the reflective layer and the part of the substrate is removed, and forming the opening and the groove on the opposite side.
【0012】 [0012]
本発明における上記基板は、例えばシリコン半導体を用いるときはシリコンウエハが、またエピタキシャル成長層を備えた基板等が用いられる。 The substrate in the present invention, for example, a silicon wafer when using a silicon semiconductor, but also a substrate or the like having an epitaxial growth layer is used. また、照射光としてレーザ光、赤外光等を使用でき、好ましくは高出力なものがよい。 The laser light as the irradiation light, can use infrared light or the like, preferably those of high output.
さらに、上記光吸収材は、一般に印刷インク等に用いられる有機顔料、例えばアゾ顔料、あるいはフタロシアニン系縮合多環系顔料などを、またより具体的には市販のマジックインキ(商品名)に使用される合成染料を用いてもよい。 Furthermore, the light absorbing material is generally an organic pigment used in printing inks and the like, such as azo pigments, or the like phthalocyanine condensed polycyclic pigments and more specifically are used in commercial marker ink (trade name) it may be used that synthetic dyes.
【0013】 [0013]
なお、光の照射は基板の素子領域と反対側の反射膜側から行うが、溝の形成は基板の表裏側いずれかの一方に施せばよい。 Although irradiation of light is conducted from the reflection film side opposite to the element region of the substrate, formation of the groove may be subjected to one of either the front and back side of the substrate. また、溝の深さ及び幅は、脆性基板の割断性質や、光照射時の光吸収材の膨張性等によって決定される。 The depth and width of the grooves, and cleaving properties of a brittle substrate, is determined by the expansion or the like of the light absorbing material at the time of light irradiation.
【0014】 [0014]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明によれば、かかる脆性基板に予めエッチング等で比較的浅い溝を形成しておき、かつ光照射によって分割することができるので、最小限の切り代を設けるだけで済み、チップあるいはペレットの基板1枚あたりの取れ数を格段に向上させることができる。 According to the present invention, previously formed a relatively shallow groove in advance etching or the like such brittle substrate, and therefore can be divided by light irradiation, it can simply provide a minimal cutting margin, chips or pellets the number taken per one substrate can be remarkably improved. また、光透過性のある脆性基板に対してレーザ光等の照射によって簡易に実施できるので、基板全体を冷却したり加熱したりせずに、基板に与えるダメージの少ない、つまり素子品質に影響しない基板分割を行える。 Further, since the relative brittle substrate with optical transparency can be carried easily by irradiation of laser light or the like, without or heating or cooling the entire substrate, less damage to the substrate, that is does not affect the element quality perform the substrate division. さらに、従来のようにダイサーでは直線的なダイシングのみであるが、本発明では少なくとも溝パターンを適宜選択して、例えばへき開方位にそった分割を別途複雑な設備を用いることなく簡単に行うことができる。 Furthermore, although in the conventional dicer as only linear dicing, the present invention by appropriately selecting at least groove pattern, be easily performed without using a split separately complex equipment along the example cleavage orientation it can.
【0015】 [0015]
殊に、本発明においては、光の照射側に反射膜を形成し、該反射膜及び基板を一部除去することにより形成した溝を用いるので、該溝の周囲も含め照射光の余分なものは反射膜で反射され、該溝以外に不必要な照射光を基板内に導入させないため、素子領域や電極に光を照射することによって生じる素子破壊や電極の損傷を防ぐことができる。 In particular, in the present invention, a reflective film on the irradiation side of the light to form, because use of the groove formed by removing part of the reflective film and the substrate, the extra ones of the irradiation light including the surrounding groove is reflected by the reflective film, since the unnecessary irradiation light in addition to the groove not introduced into the substrate, it is possible to prevent damage to the element breakdown and the electrode caused by irradiating light to the device region and the electrode. しかも、LEDやLD等の発光素子チップの製造におけるチップ単位への分割工程に適用したとき、本発明の反射膜は素子領域からの発光の一部で反射膜側に射出する光を反射膜で素子領域側に反射させるので、素子発光自体の漏光を防止する防止膜として供することができ、素子発光特性の向上にも寄与する。 Moreover, when applied to the splitting step to the die units in the manufacture of the light emitting device chip such as an LED or LD, the light reflective film is emitted to the reflective film side part of light emitted from the element region of the present invention the reflective film since reflects the element region side, can be provided as a barrier film for preventing the leakage of light elements emitting itself also contributes to the improvement of the element light emission characteristics. さらに、本発明にかかる溝はレーザダイオードの反射面形成のためなどのエッチング工程を利用して簡単に形成でき、かつへき開用の分割溝として利用でき、しかも発生レーザの干渉を起こさない反射面のフラット化を実現することができる。 Furthermore, grooves according to the present invention is simple to form using an etching process such as for reflective surfaces forming the laser diode, and can be used as a dividing groove for cleavage, reflecting surfaces yet do not interfere in the generation laser it is possible to realize flattening.
【0016】 [0016]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明を実施した例を図面によって説明する。 Will be described below with reference to an example in which the present invention with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明をレーザダイオード製造工程に適用した例を示す。 Figure 1 shows an example of applying the present invention to a laser diode manufacturing process. 基板10はレーザダイオード製造用の赤外光透過性GaAs素材からなり、通常のレーザ素子形成工程(図示せず)に従い基板10上に活性層13等の素子領域を形成した後、各チップ11毎に分割するため本発明の基板分割処理工程を行う。 Substrate 10 is made of IR transmission GaAs material for laser diode fabrication, after the formation of the element region, such as the active layer 13 on the substrate 10 in accordance with conventional laser device forming step (not shown), each chip every 11 the substrate is divided process of the present invention for splitting the.
【0017】 [0017]
まず、所定のチップ分割パターンに対応した分割溝12をドライエッチング技術を用いて、各チップの反射面を露出させる程度の深さに穿設する。 First, the dividing grooves 12 corresponding to the predetermined chip division pattern using a dry etching technique, is bored to a depth enough to expose the reflecting surface of each chip. また、溝12はGaAs基板のへき開面方向にそった方向に形成され、例えば、100μm厚さの基板であれば、深さ4μm、幅2μm程度の溝12を用いる。 The groove 12 is formed in a direction along the cleavage plane direction of the GaAs substrate, for example, if the substrate 100μm thick, depth 4 [mu] m, using a groove 12 having a width of about 2 [mu] m. 次に、溝12に光吸収材15を入れる。 Next, put the light absorbing material 15 in the groove 12. 光吸収材15は上述したような顔料を含むインク溶液を用いる。 Light absorbing material 15 using an ink solution containing a pigment as described above. このインク溶液は次のレーザ照射工程で用いるレーザ光を吸収する色の顔料を有し、例えばYAGレーザを用いるときには波長1.06μmの光を吸収させるようにすればよい(上記文献「YAGレーザによるガラス切断加工」にはYAGレーザには青色塗布インクが適するとある。)。 The ink solution comprises a pigment of color that absorbs the laser light used in the next laser irradiation step may be, for example, so as to absorb light of wavelength 1.06μm in use of YAG laser (glass according to the above document "YAG laser the cutting "is the YAG laser is a suitable blue coating ink.). 光吸収材15の溝注入あるいは埋設は、基板表面にスピンコート法により予め塗布し、その後表面の余分の溶液を拭き取って取り除き、溝12底部にのみ光吸収材15を残存させるようにして行う。 Grooves injection or embedded in the light-absorbing member 15, previously by spin coating on the substrate surface, removing then wipe the excess of the solution of the surface is performed as to leave the light-absorbing material 15 only in the groove 12 bottom.
【0018】 [0018]
上記の溝12形成の後、あるいはその形成前に、上記素子領域の表面側と反対の裏面側に反射膜18を形成する。 After the grooves 12 formed, or before formation thereof, to form a reflective film 18 on the back side opposite to the surface side of the element region. 反射膜18はAlやAu等の金属を蒸着ないしスパッタリングによって形成される。 Reflective film 18 is formed by vapor deposition or sputtering a metal such as Al or Au. 反射膜18を形成した後、溝12の直下の箇所に溝幅より若干広い開口部19が形成される。 After forming the reflective film 18, slightly wider opening 19 than the groove width at locations immediately below the groove 12 is formed. もちろん照射光量や光吸収材の特性によっては開口部19の幅を溝幅より狭くしてもよい。 Of course depending on the characteristics of the irradiation light amount or a light absorbing material may be narrower than the groove width of the width of the opening 19.
【0019】 [0019]
図1に示すように、上記反射膜18と開口部19とを形成し、かつ光吸収材15の溝12への注入状態で、基板10の裏面から上記レーザ光を照射する。 As shown in FIG. 1, to form a said reflective film 18 and the opening 19, and an injection state into the groove 12 of the light absorber 15 is irradiated with the laser beam from the rear surface of the substrate 10. このとき基板表面側の素子形成領域への影響をなるべく避けるため、光学レンズ系17によってレーザ光16のフォーカスポイントが出来るだけ溝12の底部に合うように調整して光吸収材15にレーザ光16を集光させる。 In this case in order to avoid as much as possible the influence of the element forming region of the substrate surface, and adjusted to suit the bottom of only the grooves 12 can focus point of the laser beam 16 by the optical lens system 17 the laser light absorption material 15 light 16 the condenses. レーザ光を開口部19に向けて照射することによって、開口部19を通過した成分L1は光吸収材15に吸収され、光吸収材15が局部的に急激に熱膨張するとともにその周辺の基板10部位も加熱され膨張するため、基板10の裏面方向に向かい、かつ溝の形成方向にそってクラック14が成長していき、各チップ11単位に分割することができる。 By irradiating toward the laser beam to the opening 19, components L1 that has passed through the opening 19 is absorbed by the light absorbing material 15, the substrate 10 of the peripheral with light absorbing material 15 is locally rapidly thermal expansion to sites are also heated and expanded, toward the back surface direction of the substrate 10, and along the formation direction of the grooves will crack 14 grows, it can be divided into chips 11 units. また、開口部19周辺に照射された光成分L2は反射膜18によって入射方向と逆に反射され、基板10内に進入しない。 Further, the light component L2 irradiated to the periphery of an opening 19 is reflected in the incident direction opposite the reflection film 18, it does not enter into the substrate 10. したがって、かかる開口部19を用いることによって、チップ分割に必要とする光量を光吸収材15に与えることができるので、余分なレーザ光が基板10を透過して該素子領域にダメージを与えるという虞がなくなる。 Therefore, a possibility that by using such openings 19, it is possible to provide the quantity of light required for chip division in the light-absorbing material 15, an extra laser light damage to the element region is transmitted through the substrate 10 It is eliminated. そして、上述のように、素子反射面をエッチングで形成するレーザダイオードチップの製造において、溝12の形成を反射面形成のエッチング工程を利用して簡単に形成することができる。 Then, as described above, it can be in the production of laser diode chips forming an element reflecting surface by etching, easily formed using an etching process of the reflection surface forming a formation of the groove 12. それによって、反射面と実質的に同一の面方向に分割が可能になるため、ダイヤモンドブレードを使用するときに生じる余分の切り代による突出部をなくすことができる。 Thereby, it becomes possible reflection surface substantially divided in the same plane direction, it is possible to eliminate the protruding portion due to the extra kerf that occurs when using a diamond blade. すなわち、該突出部に起因する反射光の干渉を生じることのない、フラットな反射面を備えたレーザダイオードチップを得ることができる。 In other words, without causing interference of the reflected light due to the protruding portion, it is possible to obtain a laser diode chip having a flat reflective surface. また、溝12をへき開方向に設定することによってへき開を容易にして、最適なチップサイズで円滑な分割を行うことができる。 Also, to facilitate the cleavage by setting the groove 12 in the cleavage direction, it is possible to perform smooth split at optimal chip size.
【0020】 [0020]
上記の例ではGaAs基板への光吸収性が比較的弱いYAGレーザ光を用いているので、溝12に光吸収材料を投入して光吸収性を高めているが、GaAs基板への光吸収性がよいArレーザ光(例えば波長0.49μm)やHe−Neレーザ光(例えば波長0.63μm)を用いれば、そのような光吸収材を使用せず、直接溝12に入射させるようにしてもよい。 Since in the above example uses a light absorbing relatively weak YAG laser light to the GaAs substrate and to enhance the light-absorbing by introducing a light absorbing material in the groove 12, the light absorption into the GaAs substrate the use of good Ar laser beam (wavelength of, for example, 0.49 .mu.m) and He-Ne laser light (e.g., wavelength 0.63 .mu.m), without using such a light absorbing material, may be caused to directly enter the groove 12. その場合、溝12底部に入射したレーザ光を基板自体が吸収し、その周辺で体積熱膨張して上記の例と同様に分割クラックを発生することができる。 In that case, it is possible to groove 12 bottom the laser light incident on the portion absorbed by the substrate itself, it generates a similar split crack the above example expanded volumetric thermal at its periphery.
【0021】 [0021]
図2は青色レーザダイオード製造用サファイア(Al 23 )基板の切断例を示す。 Figure 2 is sapphire for a blue laser diode manufacturing (Al 2 O 3) shows a cleavage example of the substrate. 基板1は光透過性に優れた単結晶サファイアであり、その表面にレーザダイオードの素子形成領域としてのエピタキシャル層2が設けられている。 Substrate 1 is a single-crystal sapphire having excellent optical transparency, the epitaxial layer 2 as an element formation region of the laser diode is provided on the surface thereof. このエピタキシャル層2は、GaN、InGaN、AlGaN、GaNからなる多層構造であり、全体の厚みは約4μmである。 The epitaxial layer 2 has a multilayer structure composed of GaN, InGaN, AlGaN, from GaN, the overall thickness of about 4 [mu] m. 基板1の厚さDはエピタキシャル層2を含み約80μmである。 The thickness D of the substrate 1 is about 80μm comprises epitaxial layer 2.
【0022】 [0022]
上記の基板1にレーザダイオードの素子形成を行った後(素子形成工程は省略)、レーザダイオードチップ個々に分離、分割する分割工程を図1と同様にして行う。 After element formation of the laser diode to the substrate 1 of the (device forming step is omitted) is carried out analogously to the laser diode chip individually separated, the dividing step of dividing the FIG. この場合も、所定のチップ分割パターンに対応した分割溝3をドライエッチング技術を用いて基板1表面に穿設するが、この例では溝3の幅Wを4μm、深さSを8μmとする。 Again, although formed in the substrate 1 surface using dry etching techniques dividing grooves 3 corresponding to the predetermined chip division pattern, the width W of the groove 3 in this example 4 [mu] m, and 8μm depth S. 次に、溝3に光吸収材4を入れる。 Next, put a light absorbing material 4 into the groove 3. 光吸収材4は上記のような顔料を含むインク溶液を用いる。 Light absorbing material 4 using an ink solution containing a pigment as described above. そして、基板1の裏面から上記のレーザ光5を照射し、光学レンズ系6によってレーザ光5を光吸収材4に集光させる。 Then, by irradiating a laser beam 5 from the back surface of the substrate 1, it condenses the laser beam 5 to the light-absorbing material 4 by the optical lens system 6. これによって、光吸収材4およびその周辺の基板1部位は基板1を透過したレーザ光5を吸収し、図1に示すように、裏面方向A及び横方向B、Cに局部的に急激に熱膨張するため、基板1の裏面方向Aにそってクラック7が成長していき、溝3の形成方向にそった基板分割を行うことができる。 Thus, the light-absorbing material 4 and the substrate 1 site near the absorbs laser light 5 that has passed through the substrate 1, as shown in FIG. 1, the back surface direction A and the transverse direction B, locally abruptly heat to C to expand, along the rear surface direction a of the substrate 1 will crack 7 grows, it is possible to perform substrate divided along the formation direction of the grooves 3. また、この場合も基板1の裏面側に、上記図1の例と同様の金属反射膜8を形成し、かつその一部を除去して溝3に対向する開口部9を設けており、その開口部9を通じてレーザ光5を導入する。 Further, on the back side of the substrate 1 again, and an opening 9 which forms an example similar to the metal reflection film 8 of FIG. 1, and facing the groove 3 by removing a part thereof, the introducing laser light 5 through the opening 9. 光吸収材4に必要でない余分の光成分51は開口部9周辺の反射膜8に反射して基板1側に進入せず、素子領域に照射光の損傷を与えずに済む。 Extra light components are not required for the light-absorbing material 4 51 does not enter the substrate 1 side is reflected on the reflective film 8 near the opening 9, it is not necessary to damage of the irradiation light in the element region.
【0023】 [0023]
次に、サファイア基板を用いたGaN系LEDチップの製造への本発明の応用例を図3に示す。 Next, an application of the invention in the manufacture of a GaN-based LED chip using a sapphire substrate in FIG. 図において基板20表面側に通常のLED素子形成工程(図示せず)に従いPN接合領域22からなる発光素子部21が複数形成されている。 Light emitting element section 21 consisting of the PN junction region 22 on the substrate 20 surface according to conventional LED device forming step (not shown) is formed with a plurality in FIG. 発光素子部21の上部には一方の電極23が、また発光素子部21に隣接する基板部位がエッチング処理によって除去されて段差部が形成され、その段差部表面に他方の電極24が形成されている。 At the top of the light emitting element portion 21 is one of the electrodes 23, also stepped portion substrate portion is removed by etching adjacent to the light emitting element section 21 is formed, it is that the step portion surface and the other electrode 24 formed there. 電極24を含む発光素子部21は単位発光素子領域を構成する。 Light emitting element section 21 including the electrodes 24 constituting the unit light-emitting element region. 基板20の裏面には反射膜25が形成されている。 The back surface of the substrate 20 reflecting film 25 is formed. この反射膜25は2000オングストローム程度のアルミニュウムや金等を用いて上記の各例と同様に蒸着ないしスパッタリングによって形成される。 The reflective film 25 is formed by the same vapor deposition or sputtering and the examples above using aluminum or gold or the like on the order of 2000 angstroms. ついで、基板20の裏面側において、電極24の上記段差部の端部から距離tだけ離間した箇所に反射膜25及び基板20の一部を除去して溝29を形成する。 Then, the back surface side of the substrate 20, a portion of the reflection portion spaced from the end of the step portion of the electrode 24 by a distance t film 25 and the substrate 20 is removed to form a groove 29. 溝29の形成はダイヤモンドブレードによるスクライブ処理あるいはドライエッチング処理で行われる。 The groove 29 is performed by scribing or dry etching process using a diamond blade. この例では溝29と反射膜25の除去による開口部の幅が実質的に同じになるが、溝29を反射膜25の開口部より広くするときは、マスキング材を用いて反射膜25に対して基板20内のエッチングを進行させるようにしてもよい。 The width of the opening by removing the reflective film 25 groove 29 in this example are substantially the same, when wider than the opening of the reflecting film 25 a groove 29, with respect to the reflective film 25 with a masking material it may be caused to proceed etched in the substrate 20 Te. 各発光素子部21を区画するように例えば縦横に溝パターンを予め施し、各溝底部に上記の光吸収材28を注入した後、反射膜25側からYAGレーザ光をレンズ系26を用いて溝29に向けて照射する。 Previously subjected to groove pattern for example vertically and horizontally so as to divide the light emitting element section 21, after injecting the above light-absorbing material 28 in each groove bottom, the groove by using the lens system 26 a YAG laser beam from the reflection film 25 side irradiated toward the 29. このとき溝29周辺に照射された光L21は上記開口部周囲の反射膜25によって反射されるため、基板20を透過して溝29内に余分の光が進入するのを遮られる。 Light L21 irradiated onto the circumferential groove 29 at this time because it is reflected by the reflection film 25 of the peripheral the opening, excess light into the groove 29 through the substrate 20 is blocked from entering. 溝29内に進入した光L20は光吸収材28に吸収され、上記のような熱膨張作用により溝29方向にそったクラック27を生じさせる。 Light L20 which has entered the groove 29 is absorbed by the light absorbing material 28, causing a crack 27 along the groove 29 direction by thermal expansion effects as described above. 溝28を基板20のへき開方向に穿設することによって簡易にへき開方向にそった分割を行え、また溝29の位置を自在に設定できるので、ダイヤモンドブレードのスクライブでは困難であった電極24端部の真近でのスクライビングを行うことができ、チップサイズの小型化を実現できる。 Performing a split along the cleavage direction easily by drilling a groove 28 in the cleavage direction of the substrate 20, also can be set freely the position of the groove 29, the electrode 24 end was difficult to scribe the diamond blade immediate vicinity scribing in can be performed, it can be downsized chip size. そして、余分な光L21が反射して排除されるため、発光素子部21や電極23、24に対して外部レーザ光の照射による劣化を発生させない。 Then, since the extra light L21 is eliminated by reflection, not to cause deterioration due to irradiation of the external laser light to the light emitting element portion 21 and the electrodes 23, 24. また、LEDチップ毎に分割した後も各チップには反射膜25が残存するので、LED素子の発光を基板20裏面側に漏れさせずに表面側に反射させ発光光量の有効利用を図ることができる。 Further, since after dividing each LED chip in each chip reflective film 25 remains, that the light emission of the LED element is reflected on the surface side without causing leakage to the substrate 20 backside efficient use of the light-emitting light amount it can. なお、この例ではサファイア基板を透過するYAGレーザ光を光源として用いているので、光吸収材28を溝29に注入しその光吸収性を利用しているが、サファイア基板への光吸収性に富むCO2レーザ光を用いれば光吸収材を注入しなくてもよい。 Since in this example using a YAG laser light passing through the sapphire substrate as the light source, but a light-absorbing material 28 by utilizing the light absorbing injected into the groove 29, the light absorption into the sapphire substrate it is not necessary to inject the light-absorbing material by using the CO2 laser light rich.
【0024】 [0024]
図4はLED素子の製造に本発明を適用した例を示す。 Figure 4 shows an example of applying the present invention in the manufacture of the LED element.
図においてGaAsやGaP系の基板30表面側に通常のLED素子形成工程(図示せず)に従い発光素子部31が複数形成されている。 Emitting element portion 31 is formed with a plurality according to the usual LED device forming step on the substrate 30 surface side of the GaAs or GaP light (not shown) in FIG. 各発光素子部31はエッチング溝32を介して分離形成されている。 Each light emitting element 31 is separated form through the etching groove 32. 各素子上部には上電極33が形成され、その電極素材にはAu−Ti−AuZnNi(あるいはAuBeNi)等の合金を用いる。 Each element top is formed on the electrode 33, and its electrode material used Au-Ti-AuZnNi (or AuBeNi) such as an alloy. 一方、基板30の裏面側には基板30とオーミックコンタクト接続用の下電極34が形成されている。 On the other hand, the lower electrode 34 of the substrate 30 and for ohmic contacts connected to the back surface side of the substrate 30 is formed. 下電極34にはAu−Ge−Ni等の基板とのオーミックコンタクト性のよい合金を用いる。 The lower electrode 34 using ohmic contacts having a good alloy with the substrate, such as Au-Ge-Ni. また、下電極34とのオーミックコンタクト部分での反射効率は一般に低下するため、LED発光効率を高めるために全面に電極形成をすることを避けており、例えば網目状や水玉模様の電極パターンを使用する。 The use for reducing the reflection efficiency is generally in the ohmic contact portion between the lower electrode 34, and to avoid that the whole surface electrode formed in order to increase the LED luminous efficiency, for example, the electrode pattern of the mesh and polka dots to. ついで、基板30の裏面に下電極34を覆うように金属反射膜35が形成されている。 Then, the metal reflective film 35 is formed so as to cover the lower electrode 34 on the back surface of the substrate 30. この反射膜35は1000オングストローム程度の金やアルミニュウム等の金属を用いて上記の各例と同様に蒸着ないしスパッタリングによって形成される。 The reflective film 35 is formed by vapor deposition or sputtering in the same manner as the example described above using a metal as gold or aluminum or the like at about 1000 Angstroms. そして、エッチング溝32の中間部に相当する基板裏面側の箇所に溝36をスクライブ処理あるいはドライエッチング処理によって反射膜35及び基板30の一部を除去して穿設している。 Then, they are bored by removing a part of the reflective film 35 and the substrate 30 by a scribe process or dry etching process the groove 36 in the portion of the rear surface of the substrate which corresponds to the middle portion of the etching groove 32. 溝36の形成は矩形のLEDチップ単位に分割するように縦横に施されている。 The groove 36 is subjected to vertical and horizontal to divide the rectangular LED chip units. その後、エキスパンドテープ37に上電極33側で基板を図に示すように貼着し、その貼着形態でチップ分割工程を以上の例と同様に行う。 Thereafter, the substrate on the electrode 33 side is stuck as shown in figure expand tape 37, performed similarly to the above example the chip dividing step in its attaching form. 即ち、各溝底部に上記の光吸収材38を注入した後、反射膜35側から上記のYAGレーザ光等をレンズ系40を用いて溝36に向けて照射すると、溝周辺に照射された光L31は反射膜35の開口部周囲の金属膜によって反射されるため、基板30を透過せず発光素子部31及び上電極33に光照射による劣化を起こさせない。 That is, after injecting the above light-absorbing material 38 in each groove bottom, is irradiated toward the grooves 36 using a lens system 40 a YAG laser beam or the like of the from the reflective film 35 side, is irradiated to the peripheral groove light L31 is to be reflected by the metal film around the opening of the reflective film 35, does not cause deterioration by light irradiation to the light emitting element portion 31 and the upper electrode 33 without passing through the substrate 30. 溝36に入射したレーザ光L30は光吸収材38に吸収され、溝38の形成方向にそったクラック39を生じさせ、LEDチップ単位に分割できる。 Laser beam L30 incident on the groove 36 is absorbed by the light absorbing material 38, causing cracks 39 along the formation direction of the grooves 38 can be divided into LED chip unit. この例においても、上記図3のLED製造における分割工程と同様に、分割後の反射膜35を残存させることにより、LED素子の発光を表面側に反射させるので発光光量の有効利用を図ることができ、殊に下電極34を必要とするLED素子の場合、上述のように、下電極34とのオーミックコンタクト部分での光反射が弱くなるので、反射膜35によってその反射光量の補強に寄与し、LED発光利用効率を向上させることができる。 In this example, similarly to the dividing step in manufacturing an LED of FIG. 3, by leaving the reflective film 35 after division, is possible to effectively utilize the light emission amount so it reflects the emission of the LED elements on the surface side can, especially if the LED elements that require lower electrode 34, as described above, since the light reflection at the ohmic contact portion between the lower electrode 34 is weakened, contribute to the reinforcement of the reflected light amount by the reflecting film 35 , it is possible to improve the LED luminous efficiency. さらに、エキスパンドテープ37を利用したときには、照射レーザ光が基板30を透過してテープ貼着箇所を照射してしまうと、接着力の低下を生じてテープからLEDチップが落下するという虞があるが、本実施例では光照射を溝38の範囲に規制できるのでそのようなテープ接着への影響を与えずに済む。 Furthermore, when utilizing the expand tape 37, when the irradiation laser light is thus irradiated with tape applying portion passes through the substrate 30, there is a possibility that the LED chips from the tape to fall caused a decrease in the adhesive strength since the light irradiation in the present embodiment can be restricted to the range of the groove 38 need not affect to such tape adhesion.
【0025】 [0025]
上記の図3及び図4の例では基板裏面側から反射膜(25、35)とともに基板の一部を除去して溝(29、36)を形成するものであり、反射膜を利用して溝形成のアライメント精度を高めることができる。 In the above example of FIG. 3 and FIG. 4 is intended to form a groove (29, 36) by removing a portion of the substrate with the reflective layer (25, 35) from the rear surface side of the substrate, the groove by using a reflective film it is possible to improve the formation of the alignment accuracy.
以上の実施例における光吸収材には従前より半導体製造プロセスに使用されているフォトレジスト材料を用いてもよい。 You may be using a photoresist material to light absorbing material used in the semiconductor manufacturing process than before in the above embodiments. 即ち、溝形成後、スピンコート法によって塗布し、ついで溝底部にのみ残留するようにアッシング(ashing)処理を施し、さらに窒素ガス雰囲気で加熱処理してその残留レジストを炭化させることによって生じた炭化物を光吸収材として用いればよい。 That is, after the groove forming was applied by a spin coating method, then subjected to ashing (ashing) treatment so as to remain only in the groove bottom, resulting by carbonizing the remaining resist by further heat treatment in a nitrogen gas atmosphere carbide the may be used as a light absorbing material. また、上記の基板分割方法は、図6の分割溝パターン71に示すように、シリコン基板あるいはGaAs基板のウエハ主面を{100}面とするものに適用して平面視矩形のチップ製造を行うことができる。 The substrate dividing method described above, as shown in split groove pattern 71 of FIG. 6, the tip is manufactured of a rectangular shape in plan view by applying a wafer main surface of the silicon substrate or GaAs substrate in which the {100} plane be able to.
【0026】 [0026]
さらに、本発明は図5に示すように{111}面のウエハ主面の基板にも適用できる。 Furthermore, the present invention can be applied to a substrate of a wafer main surface of the {111} plane as shown in FIG. つまり、図6の場合、へき開方位は<110>となり直角方向での矩形分割が適するが、図5の場合にはへき開方位が図6と比較して60度の方向に傾斜するため、ハニカム形状の分割が適する。 That is, in the case of FIG. 6, because cleavage orientation are suitable rectangular cleavage with <110> becomes perpendicular, in the case of Figure 5 is inclined in the direction of 60 degrees relative cleavage orientation as FIG. 6, a honeycomb shape division is suitable for. そのためには、そのへき開方位にそった図5のハニカム状の分割溝パターン70を予め形成しておくことによって、上記図1ないし図4の実施例の分割手順に従い平面視6角形のチップ分割を行うことができる。 Therefore, by preliminarily forming a honeycomb dividing groove pattern 70 of FIG. 5 along its cleavage direction, in a plan view hexagonal chip division Following the procedure of division example of FIG. 1 to FIG. 4 It can be carried out. 勿論、6角形以外にも3角形の繰り返しパターンで溝形成を行えば、平面視3角形のチップを製造できる。 Of course, by performing groove formed in triangular repeating pattern other than hexagonal, it can be produced in plan view triangular chip. なお、このような碁盤目と異なるハニカム形状の他に、より複雑な溝パターンであってもエッチング技術を用いて任意に形成することにより、所望の平面形状のチップ分割も可能になる。 In addition to the such crosscut different honeycomb shape, optionally by forming becomes possible chip division of the desired planar shape using an etching technique even more complex groove patterns.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】図1は本発明の実施例であるレーザダイオード用基板の分割例を示す模式断面図である。 FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of division of the laser diode substrate is an embodiment of the present invention.
【図2】図2は本発明の実施例であるサファイア基板の分割例を示す模式断面図である。 Figure 2 is a schematic sectional view showing an example of division of the sapphire substrate which is an embodiment of the present invention.
【図3】図3は本発明のLED素子のチップ分割工程を示す模式断面図である。 Figure 3 is a schematic sectional view showing a chip division process of the LED element of the present invention.
【図4】図4は本発明の別のLED素子のチップ分割工程を示す模式断面図である。 Figure 4 is a schematic sectional view showing a chip division step of another LED device of the present invention.
【図5】図5は本発明のハニカム分割例を示すウエハ平面図である。 Figure 5 is a wafer plan view showing a honeycomb division of the present invention.
【図6】図6は本発明の矩形分割例を示すウエハ平面図である。 Figure 6 is a wafer plan view showing a rectangular division of the present invention.
【図7】図7は従来のレーザダイオード基板の分割例を示すウエハ断面図である。 Figure 7 is a wafer cross-sectional view showing a division example of a conventional laser diode substrate.
【図8】図8は従来のサファイア基板の分割例を示す模式断面図である。 Figure 8 is a schematic sectional view showing an example of division of a conventional sapphire substrate.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 基板2 エピタキシャル層3 溝4 光吸収材5 レーザ光8 反射膜9 開口部12 溝15 光吸収材16 レーザ光18 反射膜19 開口部 1 substrate 2 epitaxial layer 3 Groove 4 light absorbing material 5 laser beam 8 reflected film 9 opening 12 groove 15 light absorbing material 16 laser beam 18 reflecting film 19 opening

Claims (3)

  1. 基板の一方の面に複数の素子領域を形成し、その一方の面と反対側の面に反射膜を形成し、前記一方の面と前記反対側の面のいずれかで、かつ前記複数の素子領域の各素子領域の間に溝を形成し、また前記溝に臨む開口部を前記反射膜に設け、ついで前記反対側の面から前記開口部に向け光を照射して前記溝の底部より吸収させ、その底部近傍の体積熱膨張によって前記基板を前記溝にそって分割することを特徴とする基板分割方法。 Forming a plurality of element regions on one surface of the substrate, in forming a reflective film on a surface opposite to the one surface, one of said one surface and the surface of the opposite side, and the plurality of elements a groove is formed between the element regions of the region and an opening facing the groove in the reflective film and then absorbed from the bottom of the groove by irradiating a light toward the opening from the surface of the opposite side is allowed, the substrate dividing method characterized by dividing along the substrate to the groove by the volume thermal expansion of the bottom portion near.
  2. 所定波長の光を吸収する光学特性を有した光吸収材を前記溝の底部に入れ、前記反対側の面から前記開口部に向け前記光を照射して前記溝の底部の前記光吸収材に吸収させ、そのときの前記光吸収材およびその底部近傍の体積熱膨張によって前記基板を前記溝にそって分割することを特徴とする請求項1記載の基板分割方法。 The light-absorbing material having an optical property of absorbing light of a predetermined wavelength placed on the bottom of the groove, by irradiating the light toward the opening from the surface of the opposite side to said light absorbent of the bottom of the groove absorbed, the substrate dividing method according to claim 1, wherein the dividing along the substrate to the groove the light absorbing material and the volumetric thermal expansion of the bottom portion near the time.
  3. 前記基板の一方の面に複数の発光素子領域を形成するとともに前記複数の発光素子領域のそれぞれの領域上に一方の電極を形成し、また前記反対側の面に他方の電極を形成し、かつ前記他方の電極を覆うように前記反射膜を形成し、さらに前記反射膜及び前記基板の一部を除去して前記開口部及び前記溝を前記反対側に形成することを特徴とする、請求項1または請求項2記載の基板分割方法を用いた発光素子製造方法。 Wherein forming the one electrode on each region of the plurality of light emitting element regions to form the one plurality of the light emitting element region on the surface of the substrate, also form the other electrode on a surface of the opposite side, and the reflective film is formed to cover the other electrode, further characterized by forming the reflective film and by removing part said opening and said groove of said substrate to the opposite side, claim emitting device manufacturing method using one or substrate dividing method according to claim 2, wherein.
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