JP5548143B2 - Led chip manufacturing method of - Google Patents

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本発明は、光透過性基板の片側の主面(表面側とする)に発光光を生成するLED素子本体が形成され、他方の主面(裏面側とする)に当該発光光を反射する性質の反射膜が形成された構造を有するLEDチップの製造方法に関する。 The present invention, LED device body for generating emitted light to one side of the main surface of the light transmitting substrate (a surface side) is formed, property of reflecting the light emitted on the other main surface (the rear surface side) the method of manufacturing a LED chip having a reflective film formed structure.

III族窒化物系半導体からなるLED素子本体をチップ状のサファイア基板の上に形成した構造のLEDチップは、例えば青色系の発光ダイオード(LED)として製品化されている。 LED chips of the LED element body made of a Group III nitride-based semiconductor is formed on the chip-shaped sapphire substrate structure, for example, it is commercialized as a blue light emitting diode (LED).
最近では、LEDチップからの発光光の取り出し効率を高めるために、発光光が透過可能な光透過性基板(サファイア基板など)の裏面側に金属反射膜を形成しておき、LED素子本体から直接出射される発光光とともに、一旦基板内に入射し裏面側の金属反射膜で反射されて再び基板を通過して出射される発光光をも有効に利用するLEDチップが利用されている(特許文献1参照)。 Recently, in order to increase the extraction efficiency of light emitted from the LED chips, light emitting light in advance to form a metal reflective layer on the back side of the permeable light transmissive substrate (such as a sapphire substrate), directly from the LED element body with emission light emitted, once effectively (Patent literature LED chip is utilized to utilize also the emitted light incident on the substrate passes through again the substrate is reflected by the back surface side of the metal reflective film is emitted reference 1).

図6は、光透過性基板の裏面側に反射膜が形成されたLEDチップの典型例を示すGaN系LEDの断面構造図である。 Figure 6 is a cross-sectional view of a GaN-based LED shows a typical example of a LED chip which reflecting film is formed on the back surface side of the light-transmitting substrate.
サファイア基板10の第一主面(表面)の上には、GaNバッファ層12、n型GaN層13、n型AlGaN層14、GaInNからなる発光層15、p型AlGaN層16、およびp型GaN層17が順次積層された領域と、n型GaN層13の一部が露出されるまでn型AlGaN層14、発光層15、p型AlGaN層16、p型GaN層17の一部がエッチングで除去された領域とを備えた半導体積層構造が形成される。 On the first major surface of the sapphire substrate 10 (surface) is, GaN buffer layer 12, n-type GaN layer 13, n-type AlGaN layer 14, the light-emitting layer 15 made of GaInN, p-type AlGaN layer 16, and the p-type GaN a region where the layer 17 are sequentially stacked, the n-type AlGaN layer 14 to a part of the n-type GaN layer 13 is exposed, a portion of the light-emitting layer 15, p-type AlGaN layer 16, p-type GaN layer 17 by etching the semiconductor multilayer structure that includes a removed region is formed. この半導体積層構造の外周面には、電極形成部分を除いてSiO 膜18が絶縁保護膜として形成される。 The outer peripheral surface of the semiconductor multilayer structure, SiO 2 film 18 is formed as an insulating protective film except for the electrode forming portions. そしてp型GaN層17の上には透光性のp型電極19(Au薄膜)、n型GaN層13の上にはn型電極20(Ti/Al/Au膜)がそれぞれ形成される。 The p-type electrode 19 of the light-transmitting on the p-type GaN layer 17 (Au thin film), n-type electrode 20 (Ti / Al / Au film) is formed on the n-type GaN layer 13 are formed.

サファイア基板10の第二主面(裏面側)上には、反射膜11が形成される。 On the second major surface of the sapphire substrate 10 (back surface side), the reflection film 11 is formed. 反射膜11には、発光層15からの発光光の波長に対する反射特性が優れた材料が使用され、具体的には、例えば単層のAu膜が形成され、これにより、裏面から抜け出ようとする発光光をサファイア基板10側に反射するようにしている。 The reflective film 11, a material having excellent reflection characteristics with respect to the wavelength of light emitted from the light-emitting layer 15 is used, specifically, for example, Au film of a single layer is formed, thereby trying Nukedeyo from the back and so as to reflect the emitted light to the sapphire substrate 10 side.

なお、反射膜11には、LED素子の発光特性や材料コストを勘案して、Au膜の他に、Al膜や誘電体多層膜が反射膜の材料として用いられる。 Incidentally, the reflective film 11, in view of light emission characteristics and material cost of the LED elements, in addition to the Au film, Al film or a dielectric multilayer film is used as the material for the reflective film. すなわち、LED素子本体の半導体材料の種類と膜厚によって発光波長領域(発光スペクトル)が異なるので、素子およびLED(商品)に応じて、発光波長に対する反射特性の優れた材料が選択されて用いられる。 That is, the emission wavelength region by the type and thickness of the semiconductor material of the LED element body (emission spectrum) are different, depending on the device and LED (product) used is selected a material having excellent reflection characteristics with respect to emission wavelength . 例えば、素子の周辺に塗布する蛍光材料による蛍光光を利用する場合はこの影響も考慮して材料が選択される。 For example, when a fluorescent light by the fluorescent material coated on the periphery of the element material is selected in consideration of this influence. 具体的には、白色LED(蛍光材料と青色LEDとからなる白色LED、または、RGB3波蛍光材料と紫光源とからなる白色LED)であれば、可視光波長である約350nm〜800nmの波長領域で反射率が優れた誘電体多層膜が用いられることがある。 Specifically, white LED (white LED composed of a fluorescent material and a blue LED or a white LED composed of a RGB3 wave fluorescent material and purple light) if the wavelength region of about 350nm~800nm ​​a visible light wavelength in reflectance and excellent dielectric multilayer film may be used. 一方、材料コストを優先する場合はAl膜が用いられる。 On the other hand, if priority is given to material costs Al film.

裏面側に反射膜が形成されたLEDチップは、以下の製造工程を経ることにより製造される。 LED chips reflective film on the back surface side is formed is manufactured through the following manufacturing process. すなわち、ウェハ状のサファイア基板をマザー基板として使用し、まず、マザー基板の第一主面(表面)にLED素子本体を格子状にパターン形成し、続いて裏面を必要な厚みまで研磨した後、マザー基板の第二主面(裏面)に反射膜を形成する(素子形成工程)。 That is, by using the wafer-shaped sapphire substrate as a mother board, first, the LED device body patterned in a lattice pattern on the first major surface of the mother substrate (surface) was polished to a thickness necessary backside subsequently, forming a reflective film on the second main surface (back surface) of the mother board (element formation step). その後、個々のLED素子本体ごとに分割するために、サファイア基板をチップ状に分断してLEDチップ(製品)として取り出す(チップ分割工程)。 Thereafter, in order to divide each individual LED element body, and dividing the sapphire substrate into chips taken out as LED chips (products) (chip dividing step).

ここで、マザー基板から個々のLEDチップに分割するチップ分割加工について説明する。 Here will be described the chip division processing for dividing the mother substrate into individual LED chips. 一般に、LEDチップの製造工程においても、他の半導体製品と同様に、マザー基板をチップごとに分割する際に、ダイシングブレード(ダイサー)、ダイヤモンドスクライバー等を用いたメカニカル加工、あるいはレーザビームを照射するレーザ加工のいずれかによる分割が行われている。 Generally, in the manufacturing process of the LED chips, like other semiconductor products, when dividing the mother board for each chip, the dicing blade (dicer) is irradiated with a mechanical processing, or a laser beam using a diamond scriber, etc. divided by either laser machining is being performed.

このうち、ダイシングブレードやダイヤモンドスクライバーのような加工工具を用いたメカニカルなスクライブ加工でマザー基板を分断する場合、サファイアはガラスなどに比べてはるかに硬質な脆性材料であるため、加工工具が摩耗しやすく、また、加工された分割面には所望のクラック以外に製品不良の原因となるチッピングが生じやすい。 Of these, the case of cutting the mother substrate by mechanical scribing using a machining tool such as a dicing blade or a diamond scriber, since sapphire is much harder brittle material than with the glass, the machining tool is worn easier, also the processed divided surface easily occurs chipping cause product defects other than the desired crack.

一方、YAGレーザなどの高出力パルスレーザ(パルス幅10 −9 〜10 −7秒)を用いたレーザ加工によってマザー基板を分割する場合には、周知技術であるレーザアブレーションや多光子吸収による分割がなされる。 On the other hand, in the case of dividing the mother substrate by the laser processing using a high-power pulsed laser such as YAG laser (pulse width 10 -9 to 10 -7 seconds) is divided by laser ablation or multiphoton absorption is well known technology It is made. すなわち、レーザ光を基板表面近傍あるいは基板内部に集光し、基板表面近傍にアブレーションを生起させて溝を形成したり、多光子吸収によって基板内部に加工変質部を形成したりして、これらの加工部分を、ブレイクのための分割起点にするようにしている(特許文献2、特許文献3参照)。 That is, the laser beam in the substrate near the surface or substrate condensed, or a groove by rise to ablation in the vicinity of the substrate surface, or by forming a work-affected portion in the substrate by multiphoton absorption, these the working portion, so that to division originating points for the break (refer to Patent Document 2, Patent Document 3).

しかしながら、硬脆性材料であるサファイアをレーザで加工する場合は、アブレーション、多光子吸収のいずれでも、ガラス等に対する加工に比べて照射エネルギーを高める必要がある。 However, when processing sapphire it is hard and brittle material with a laser, the ablation, either multiphoton absorption, it is necessary to increase the irradiation energy, as compared to the processing for the glass. その結果、アブレーションによる加工の場合には、形成される溝幅が広くなってしまう。 As a result, in the case of processing by ablation, a groove width formed becomes wider. 多光子吸収によって基板内部の加工変質部を設ける場合においても、変質部位が広がってしまうとともに変質部位に形成される分割面の表面粗さが粗くなり、必ずしも好ましい精度での分断面は得られていない。 Even when the multiphoton absorption provided mechanically damaged portion in the substrate, the surface roughness of the divided surfaces formed in the altered region with widens the alteration site becomes rough, have the cutting face of the necessarily preferred precision obtained Absent.

そのため、パルス幅が10 −10秒以下の超短パルスレーザ(以下パルス幅が10 −10秒以下のパルスレーザを「超短パルスレーザ」と呼ぶ)を用いた新しいレーザ加工方法(以下、本明細書においてはBI法ともいう)が提案されている(特許文献4参照)。 Therefore, the pulse width is a new laser processing method using the 10 -10 seconds or less ultrashort pulse laser (hereinafter pulse width is referred to the following pulse laser 10 -10 seconds to as "ultra-short pulse laser") (hereinafter, this specification also referred to as BI method) has been proposed in writing (see Patent Document 4). これによれば、Nd:YAGレーザ(波長1064nm)を用いて、極めて短いパルス幅および高パワー密度を有する超短パルスレーザを、サファイア基板の表面近傍で集光するように焦点を調整して射出する。 According to this, Nd: using a YAG laser (wavelength 1064 nm), an ultra-short pulse laser having a very short pulse width and high power density, and adjust the focus so that condensed near the surface of the sapphire substrate injection to. このときのレーザ光は、集光点近傍以外では基板材料(サファイア)に吸収されないが、集光点では多光子吸収が惹起されて、瞬間的かつ局部的に溶融・昇華(局部的な微小アブレーション)が発生するようになる。 Laser light at this time, but not the outside near the converging point is absorbed by the substrate material (sapphire), a focal point is multiphoton absorption caused momentarily and locally melting and sublimation (local micro ablation ) is to occur. そして、基板の表層部位から表面に至る範囲に微小クラックが形成される。 Then, the minute cracks are formed in a range extending to the surface from the surface layer portion of the substrate. すなわち、従来のアブレーションは照射されたレーザビームによるエネルギーのほとんどすべてが基板材料の溶融・蒸散に費やされ広いアブレーション穴の形成(穴径が8μm程度)に用いられるが、新しいレーザ加工方法(BI法)では照射レーザのエネルギーは微小な溶融痕(穴径が1μm程度の小穴)の形成に一部が費やされ、残りのエネルギーが微小クラックを形成する衝撃力として費やされる。 That is, although the conventional ablation used to form the almost all spent in melting and transpiration of the substrate material wider ablation hole of energy by the irradiated laser beam (diameter of about 8 [mu] m), a new laser processing method (BI law) the energy of the irradiated laser in the spent part to the formation of minute traces of melting (small holes of approximately diameter is 1 [mu] m), it spent as impact force remaining energy to form the microcracks. このような溶解痕を分割予定ラインに沿ってミシン目のごとく離散的に形成することにより、隣接する溶解痕の間が微小クラックで連なった分離容易化領域が形成されるようになり、この領域に沿って基板が分割可能になる。 By such as perforation dissolution marks along the dividing lines discretely formed, become easily separable region where during the dissolution traces adjacent the continuous in microcrack is formed, this region a substrate made dividable along.

特開平10−308532号公報 JP 10-308532 discloses 特開平11−177137号公報 JP 11-177137 discloses 特開2004−268309号公報 JP 2004-268309 JP 特開2005−271563号公報 JP 2005-271563 JP

LED製造におけるチップ分割工程には、レーザアブレーション加工、多光子吸収によるレーザ加工、超短パルスレーザによる新しいレーザ加工(BI法)が適用されることを説明した。 The chip dividing step in manufacturing an LED, a laser ablation processing, laser processing by multiphoton absorption, has been described that the new laser machining by ultrashort pulse laser (BI method) is applied.
しかしながら、裏面側に反射膜が形成されているマザー基板を分割してLEDチップを切り出す場合に、上述したようなレーザ加工によって分割を行おうとすると、裏面側の反射膜の存在により、反射膜によってレーザ光が反射または吸収されることが加工上の支障になる。 However, when cutting out the LED chips by dividing the mother substrate reflective film on the back surface side is formed, and if you try to split the laser processing as described above, the presence of the back surface side of the reflective film, the reflective film the laser light is reflected or absorbed becomes an obstacle on the work.

レーザ照射による分割方法の一つとして、レーザ照射を、裏面側からではなく、LED素子本体が形成された表面側から照射することが可能であるが、照射したレーザビームの発光がLED素子本体にも影響を及ぼし、LED素子自体の発光効率を低下させてしまう問題が生じるので、レーザ照射は裏面側から行うことが発光効率を維持させる観点から望ましい。 One of the dividing method by laser irradiation, laser irradiation, rather than from the back side, it is possible to irradiate the surface side of the LED element body is formed a light emission of the irradiated laser beam to the LED element body also affected, since problem of reducing the luminous efficiency of the LED device itself occurs, the laser irradiation is preferable from the viewpoint of be performed from the back side to maintain the luminous efficiency.

また、これまでのLEDの製造工程では、材料コストという実用的な観点からは反射膜にAl膜が使用され、材料コストよりも発光光の取り出し効率を重視する観点からは、Al膜よりも発光波長に対する反射特性が優れたAu膜や誘電体多層膜などの材料の使用が検討されているが、チップ分割工程の観点からは反射膜としてどのような膜が好ましいかは何も考慮されていなかった。 This also in previous LED manufacturing process, from the practical point of view that the material cost Al film is used for the reflective layer, from the viewpoint than the material costs emphasize extraction efficiency of the emitted light, light emission than Al film the use of materials such as Au film or a dielectric multilayer film reflection characteristics superior with respect to the wavelength has been studied, in view of the chip dividing step not what film preferably is considered nothing as a reflective film It was.

そのため、裏面側にAl膜等の反射膜が形成されている構造のマザー基板を、裏面側からレーザ照射して分割起点を形成する場合には、先に、分割予定ラインに沿って反射膜を帯状に除去(剥離)してマザー基板を露出させておき、続いて、マザー基板の裏面側からレーザ光を露出部分に向けて照射するようにしていた。 Therefore, the mother substrate structure reflecting film of the Al film or the like on the rear surface side is formed, when forming the division originating points by laser irradiation from the back side, first, the reflective film along the dividing lines and strip to remove (peel) were allowed to expose the mother substrate, followed by had to be irradiated from the back surface side of the mother substrate in the exposed portion of the laser beam.

その場合、分割予定ラインに沿って、フォトリソグラフィによるパターニングで剥離するか、あるいは、反射膜を除去するための照射条件(後述する分割起点形成のためのレーザ照射とは異なる)で反射膜除去用のレーザアブレーションを行うかが必要であり、いずれにしても、分割予定ラインに沿って格子状に反射膜を除去(剥離)する工程が余分に必要となって、加工工数が増える要因となっていた。 In this case, along the dividing line, or peeling in patterning by photolithography, or a reflection film is removed by the irradiation conditions for removing the reflective film (different from the laser irradiation for the division start point forming to be described later) laser and ablation or required performed by the, in any event, removing the reflective film in a grid pattern along the dividing lines (stripping) to be steps extra becomes necessary, which is a factor that the number of processing steps is increased It was.

そこで、本発明は裏面に反射膜が形成されているマザー基板を、裏面側からレーザ照射することにより分割起点を形成する場合に、予め、別途に分割予定ラインに沿って反射膜を除去しておく必要のないLEDの製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention is a mother substrate back surface reflective film is formed, when forming the division originating points by laser irradiation from the back side, in advance, by removing the reflective film along separately dividing lines and to provide a method of manufacturing an LED that does not need to keep.

上記目的を達成するためになされた本発明のLEDチップの製造方法は、光透過性基板の表面側に複数のLED素子本体がパターン形成されるとともに、裏面側に反射膜が分割予定ライン上も含めて形成されているマザー基板に対し、分割予定ラインに沿ってレーザビームを照射することによってLED素子本体ごとに分割するための分割起点を形成する工程を含むLEDチップの製造方法であって、以下の構成を備える。 Method for manufacturing an LED chip of the present invention made in order to achieve the above object, a plurality of LED device body on the surface side of the light transmitting substrate is patterned, and the reflective film on the back side of dividing the line to the mother substrate being formed, including an LED chip production method of including the step of forming division originating points for division into each LED element body by applying a laser beam along the dividing line, It comprises the following arrangement.
すなわち、反射膜としてLED素子本体が発する発光光の波長範囲(好ましくは、さらに蛍光材料からの蛍光光の波長範囲)を反射し、かつ、分割予定ラインに照射するレーザビームの波長光を透過する性質を有する反射膜を裏面側に形成し、レーザビームを裏面側から反射膜を透過させて基板裏面に直接照射するようにして基板をレーザ加工するものである。 That, LED device body (preferably further wavelength range of the fluorescence light from the fluorescent material) wavelength range of the light-emitting light emitted by the reflection film reflects and transmits light with a wavelength of the laser beam to be irradiated to the dividing lines a reflective film having a property is formed on the back side is for laser machining the substrate so as to a laser beam by transmitting reflecting film from the back side directly irradiated to the rear surface of the substrate.

ここで、光透過性基板はサファイア基板であってもよい。 Here, light-transmitting substrate may be a sapphire substrate.
また、反射膜は400nm〜700nmの可視光領域の反射率が90%以上であり、900nm以上の赤外領域の透過率が50%以上であってもよい。 The reflection film is a reflection of the visible light region 400nm~700nm least 90%, transmittance of more infrared 900nm may be at least 50%.
具体的には、反射膜は誘電体多層膜で形成されていてもよい。 Specifically, the reflective film may be formed by dielectric multilayer films.
また、レーザビームとしてNd:YAGレーザによる1064nmのパルスレーザを照射すればよい。 Further, as the laser beam Nd: it may be irradiated with a pulsed laser of 1064nm by YAG laser.
さらには、パルスレーザとして、パルス幅が10 −10秒よりも短い超短パルスレーザを、分割予定ラインに沿って離散的に照射して分割起点を形成するようにしてもよい。 Further, as a pulse laser, a short ultra-short pulse laser than the pulse width of 10 -10 seconds, it may be formed a division originating points discretely irradiated along the dividing lines.
ここで、「離散的に照射」とは、新しいレーザ加工方法(BI法)での照射を、距離を隔てて離散的に行うことにより、微小な溶融痕(穴径が1μm程度の小穴)が間隔を隔てて形成されるが、隣接する溶融痕の間に形成される微小クラックどうしがつながるような間隔での照射をいう。 Here, "discretely irradiated", the irradiation of the new laser machining method (BI method), the distance by discretely performed at a, small traces of melting (small hole diameter is about 1 [mu] m) is It formed at intervals, but refers to the irradiation at intervals as microcracks each other leads are formed during melt mark adjacent. すなわち、溶融痕と微小クラックとが連続するように形成されることで、クラックが進展するように誘導するようにした加工を行う。 In other words, by being formed so that the traces of melting and microcracks are continuous, for machining a crack is to be induced to progress.
このように、溶解痕を分割予定ラインに沿ってミシン目のごとく離散的に形成することにより、隣接する溶解痕の間が微小クラックで連なった分離容易化領域が形成されるようになり、この領域に沿って基板が分割可能になる。 Thus, by discretely formed as a perforation dissolution marks along the dividing lines, become easily separable region where during the dissolution traces adjacent the continuous in microcracks are formed, the a substrate made dividable along the region.

本発明のLEDチップの製造方法によれば、LED素子の発光光を透過する透過性基板の裏面側に形成する反射膜が有する光学特性として、LED素子本体および蛍光材料の波長領域を反射することができるとともに、分割予定ラインに照射するレーザビームの波長光を透過する性質を有するようにすることで、分割予定ラインに沿ってレーザ照射を行うときに、裏面側から照射すれば反射膜を透過してレーザビームが基板に直接照射されるようになる。 According to the LED chip production method of this invention, as the optical characteristic of the reflective film formed on the back surface side of the transparent substrate that transmits light emitted from the LED element, reflecting the wavelength region of the LED device body and a fluorescent material transmission it is, that to have a property of transmitting light with a wavelength of the laser beam to be irradiated to the dividing lines, when performing laser irradiation along the dividing line, the reflective film is irradiated from the back side the laser beam is to be irradiated directly on the substrate by.
すなわち、これまでは反射膜を予め除去することで、基板にレーザビームが照射されるようにしていたが、裏面側に反射膜を設けたまま、レーザ照射を行ってもレーザビームが基板裏面に到達するようになり、実質的に反射膜がないときと同様のレーザ加工が可能になる。 That is, until now by prior removal of the reflective film, the laser beam had to be irradiated onto the substrate while a reflective film on the back side, the laser beam even if the laser irradiation on the back surface of the substrate comes to reach, it is possible to the same laser processing and the absence of substantially reflective film.
これにより、裏面反射膜を備えたLEDチップの製造において、分割予定ラインに沿って反射膜を除去する工程が不要になり、加工工数を減らすことができる。 Thus, in the production of LED chips having a back surface reflective layer, a step of removing the reflective film along the dividing line is not required, it is possible to reduce the number of processing steps.

マザー基板の表面側にLED素子本体を形成した状態を示す図である。 On the surface side of the motherboard is a diagram showing a state of forming a LED device body. LED素子本体が形成されたマザー基板の裏面側に反射膜を形成した状態を示す図である。 LED elements is a diagram showing a state in which the body was formed a reflective film on the back surface side of the mother substrate formed. 反射膜として理想的な反射スペクトルを示す図である。 Is a diagram showing an ideal reflection spectrum as a reflective film. レーザ照射により、マザー基板を個々のLEDチップに分割するときの加工状態を示す図である。 By laser irradiation is a diagram showing the processing state when dividing the mother substrate into individual LED chips. 分割起点に沿ってブレイク処理を行う状態を示す図である。 Along the division originating points is a diagram showing a state of performing the breaking process. 表面側に LED素子本体を形成したマザー基板の構造の一例を示す断面図である。 Is a sectional view showing an example of the structure of a mother substrate formed with the LED element body on the surface side.

以下、III族窒化物系半導体を用いたLEDチップを例にして、本発明のLEDチップの製造工程を、順次、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the LED chip using the group III nitride-based semiconductor as an example, the LED chip production process of the present invention will be sequentially described in detail with reference to the drawings. 本発明にかかるLEDチップの製造方法は、主として素子形成工程と、チップ分割工程との2つの工程からなる。 Method for manufacturing an LED chip according to the present invention, a primarily element forming step, consists of two steps of a chip dividing step.

(素子形成工程) (Device forming step)
素子形成工程では、マザー基板の表面側(第一主面側)に多数のLED素子本体をパターン形成するとともに、裏面側(第二主面側)に反射膜を形成する。 In the element formation step, the surface side of the mother board with a large number of LED elements body (first main side) is patterned to form a reflective film on the back side (the second principal face side).

図1はマザー基板の表面側にLED素子本体を形成した状態を示す図であり、図1(a)は上面図(表面側の平面図)、図1(b)は正面図である。 Figure 1 is a diagram showing a state of forming a LED device body on the surface side of the mother board, FIG. 1 (a) is a top view (plan view of the surface side), 1 (b) is a front view. マザー基板1は、ウェハ形状のサファイア基板からなり、表面1a(第一主面)上には、正方格子を形成するように縦横に規則的に並んだ多数のLED素子本体2がパターン形成してある。 Mother substrate 1 is made of a sapphire substrate of the wafer-shaped, on a surface 1a (first main surface) is regularly multiple LED element body 2 aligned vertically and horizontally to form a square lattice is patterned is there. 個々のLED素子本体2は、 LED素子本体を形成したマザー基板の構造を示す図6 中にされている素子構造を有しており、周知の半導体製造プロセスによって形成されている。 Individual LED element body 2 has an element structure that is shown in Figure 6 showing the structure of a mother substrate formed with the LED element body is formed by a known semiconductor manufacturing process.
また、隣接する素子本体2の間には、LED素子本体ごとに分割するときの分割予定ラインになる間隙が設けられている。 Between the adjacent element body 2, a gap comprising the dividing line when dividing each LED element main body.

マザー基板1として用いるサファイアは、LED素子本体2が発光する波長領域(350nm〜800nm)に対し光透過性を有する材料である。 Sapphire is used as a mother substrate 1, LED element body 2 is a material having optical transparency to the wavelength range of emission (350 nm to 800 nm). なお、LED素子本体2の発光波長領域に対して光透過性を有する材料であればサファイア基板以外を基板として用いてもよい。 Incidentally, other than the sapphire substrate may be used as the substrate as long as the material has optical transparency with respect to the emission wavelength region of the LED element body 2. LED素子本体2が白色発光ダイオードではなく、単色光発光ダイオードの場合は、可視光領域全体ではなく該当する単色光の発光波長に対して光透過性を有していればよい。 Rather than LED device body 2 is a white light emitting diode, in the case of monochromatic light emitting diodes, it may have a light transmitting property with respect to the emission wavelength of the monochromatic light to be applicable rather than the entire visible light region.

図2は、LED素子本体2が形成されたマザー基板1の裏面側に反射膜を形成した状態を示す図であり、図2(a)は下面図(裏面側の平面図)、図2(b)は正面図である。 Figure 2 is a diagram showing a state of forming a reflective film on the back surface side of the mother substrate 1 on which the LED element body 2 is formed, FIG. 2 (a) is a bottom view (the plane of the back side view), FIG. 2 ( b) it is a front view. マザー基板1の裏面側1bには全面に反射膜3が形成してある。 On the back side 1b of the mother substrate 1 is formed the reflective film 3 on the entire surface.
反射膜3には、LED素子本体2の発光光を選択的に反射するとともに、分割予定ラインに照射するレーザビームの波長光を透過する性質の材料が使用される。 The reflective film 3, while selectively reflects the light emitted from the LED element body 2, the material of the property of transmitting light with a wavelength of the laser beam to be irradiated to the dividing lines are used. レーザビームには、通常、900nm以上の波長光である赤外レーザ(YAGレーザ、YVOレーザなど)を使用するので、900nm以上の赤外波長領域を透過する反射材が使用される。 The laser beam is typically infrared laser (YAG laser, YVO laser, etc.) are more wavelength 900nm because it uses, reflective material that transmits infrared wavelength region of 900nm or more is used.
具体的には、例えば400nm〜700nmの波長領域を90%以上の反射率で反射し、Nd:YAGレーザの波長光(1064nm)を50%以上の透過率で透過する反射膜を使用することが好ましい。 Specifically, for example, a wavelength region of 400nm~700nm reflected by the reflective index of 90% or more, Nd: YAG laser with a wavelength of light (1064 nm) may use a reflective film that transmits at transmittance of 50% or more preferable.

図3は、反射膜3として理想的な反射スペクトルを示す図である。 Figure 3 is a diagram showing an ideal reflection spectrum as a reflective film 3.
このような特性に近い反射膜は、誘電多層膜によって形成することができる。 Near the reflective film to such properties may be formed by dielectric multilayer films.

(チップ分割工程) (Chip division step)
次に、LED素子本体2および反射膜3が形成されたマザー基板を、個々のLEDチップに分割する。 Then, the mother substrate on which the LED element body 2 and the reflective film 3 is formed is divided into individual LED chips.
図4は、レーザ照射により、マザー基板を個々のLEDチップに分割するときの加工状態を示す図である。 4, the laser irradiation is a diagram showing the processing state when dividing the mother substrate into individual LED chips.
レーザ4としてNd:YAGパルスレーザを用いて、波長1064nm、パルス幅20ピコ秒、パルスエネルギー0.1μJ〜50μJ、繰り返し周波数10KHz〜200KHz、分割予定ライン方向への走査速度50mm/秒〜3000mm/秒の条件で、裏面1b側から超短レーザビームを照射する。 Nd as the laser 4: using a YAG pulsed laser, wavelength 1064 nm, pulse width 20 picosecond, pulse energy 0.1Myujei~50myuJ, repetition frequency 10KHz~200KHz, the scanning speed of the dividing line direction 50 mm / sec ~3000Mm / sec in conditions, irradiation with ultra-short laser beam from the rear surface 1b side. なお、走査速度は、繰り返し周波数との兼ね合いで、前回の照射位置の間隔(照射ピッチ)が3μm〜20μmになるようにする。 The scanning speed, in view of the repetition frequency, interval of previous irradiation position (irradiation pitch) is set to be in 3Myuemu~20myuemu.
そして、レーザ4に内蔵されたレンズ光学系(不図示)で、深さ方向の焦点位置を、基板裏面側1bよりもわずかに基板内側に入った位置A(分割起点)に集光するように焦点を調整する。 Then, in the built-in lens optical system in the laser 4 (not shown), the focal position in the depth direction, so as to condense at a position A (division originating points) entering slightly substrate inward from the back side of the substrate 1b focus to adjust.

このようにしてレーザを照射すると、レーザビームLは反射膜3を透過して、マザー基板1の焦点位置まで直接到達して作用するようになり、マザー基板1を移動させながら加工することで、3μm〜20μmの間隔で離散的に小穴が形成され、隣接する穴と穴との間には微小クラックが形成されるようになり、これらによって分割起点となる加工ライン(スクライブライン)が形成される。 This way is irradiated with a laser, by laser beam L is transmitted through the reflective film 3, come to act directly reach to the focal position of the mother substrate 1 is processed while moving the mother substrate 1, discretely small holes at intervals of 3μm~20μm is formed, become microcracks are formed, they by the division originating points processing line (scribe line) is formed between the adjacent hole and hole . すべての格子状の分割予定ラインすべてに沿って同じ処理を繰り返して、LED素子本体ごとに分割するための分割起点を形成する。 Repeat the same process along all all lattice division lines, forming a division originating points for division into each LED element body.

図5は、分割起点が形成されたマザー基板1に対して、ブレイク処理を行う状態を示す図である。 5, with respect to the mother substrate 1 division originating points are formed, it is a diagram showing a state of performing the breaking process.
分割起点Aが形成された位置に対向する表面側の位置P1にブレイクバー5を当てるとともに、裏面側で分割起点Aから左右両側に離隔した位置P2,P3に支持バー6a,6bを当て、3点支持状態で曲げモーメントを与えることにより、分割予定ラインに沿ったブレイクを行う。 With shed break bar 5 to a position P1 on the surface side opposite to the division originating points A are formed position, against the support bars 6a, and 6b from division originating points A on the back side in the position P2, P3 spaced on the left and right sides, 3 by giving the bending moment at point supporting state, the break along the dividing line. そして同様のブレイク処理をすべての分割起点に沿って実行することで、LEDチップごとに分割することができる。 Then, by executing along all division originating points similar breaking process can be divided into LED chips.

したがって、本発明によれば、反射膜3を形成した後に、反射膜3を分割予定ラインに沿って剥離することなく、いきなり、マザー基板自体をレーザ加工することができるようになる。 Therefore, according to the present invention, after forming the reflective film 3, the reflective film 3 without being peeled along the dividing lines, suddenly, it is possible to laser processing a mother substrate itself.

上記実施形態では、超短パルスレーザの照射によるチップ分割を実行したが、従来からのアブレーション加工、あるいは多光子吸収による加工を適用してもよい。 In the above embodiment, perform the chip divided by the irradiation of the ultrashort pulse laser, it may be applied to processing by ablation, or multi-photon absorption from a conventional. これらの場合でも、裏面側に形成した反射膜を分割予定ラインに沿って剥離することなく、いきなりレーザ加工することができる。 Even in these cases, without being peeled off along the dividing lines a reflective film formed on the back side, can suddenly laser processing.

本発明は、基板裏面に反射膜が形成されたLEDチップの製造に利用される。 The present invention is, back surface reflective film substrate is used in the manufacture of LED chips formed.

A 焦点位置(分割起点) A focal position (division originating points)
L レーザビーム 1 光透過性基板(サファイア基板) L laser beam first light transmitting substrate (sapphire substrate)
1a 表面側1b 裏面側 2 LED素子本体 3 反射膜 4 レーザ(Nd:YAGレーザ) 1a surface 1b backside 2 LED element body 3 reflecting film 4 laser (Nd: YAG lasers)
5 ブレイクバー6a,6b 支持バー 5 Break bar 6a, 6b support bar

Claims (4)

  1. 光透過性基板の表面側に複数のLED素子本体がパターン形成されるとともに、裏面側に反射膜が分割予定ライン上も含めて形成されているマザー基板に対し、分割予定ラインに沿ってレーザビームを照射することによってLED素子本体ごとに分割するための分割起点を形成する工程を含むLEDチップの製造方法であって、 A plurality of LED device body is patterned on the surface side of the light transmitting substrate, to a mother board reflective film on the back surface side is formed including the on dividing lines, the laser beam along the dividing lines an LED chip production method of including the step of forming division originating points for division into each LED element body by irradiating,
    前記反射膜として波長400nm〜700nmの可視光領域の反射率が90%以上であり、波長900nm以上の赤外領域の透過率が50%以上であ誘電体多層膜を裏面側に形成し、 The reflection reflectance of visible light region having a wavelength 400nm~700nm is 90% or more as a film, the transmittance of the infrared region longer than the wavelength 900nm forms an der Ru dielectric multilayer film 50% or more on the back side,
    前記レーザビームとして900nm以上の波長光である赤外レーザを裏面側から反射膜を透過させて基板裏面に直接照射するようにして基板をレーザ加工することを特徴とするLEDチップの製造方法。 Method for manufacturing an LED chip, which comprises laser machining the substrate be irradiated directly on the back surface of the substrate by transmitting reflecting film infrared laser is more wavelength 900nm from the back side as the laser beam.
  2. 光透過性基板がサファイア基板である請求項1に記載のLEDチップの製造方法。 LED chip production method of claim 1 wherein the light transmitting substrate is a sapphire substrate.
  3. 前記赤外レーザとしてNd:YAGレーザによる波長 1064nmのパルスレーザを照射する請求項1 又は2のいずれかに記載のLEDチップの製造方法。 LED chip production method according to claim 1 or 2 is irradiated with pulsed laser with a wavelength of 1064nm by YAG laser: in the said infrared lasers Nd.
  4. 前記パルスレーザとして、パルス幅が10 −10秒よりも短い超短パルスレーザを、分割予定ラインに沿って離散的に照射する請求項に記載のLEDチップの製造方法。 Examples pulsed laser, a short ultra-short pulse laser than the pulse width of 10 -10 seconds, LED chip production method according to claim 3, discretely irradiated along the dividing lines.
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