JP6815119B2 - ウエーハの加工方法及び発光デバイス - Google Patents

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本発明は、発光デバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを加工する加工方法及び発光層を備えた発光デバイスに関する。
LED等の発光デバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハはダイシング装置、レーザー加工装置によって個々の発光デバイスに分割され、携帯電話、パソコン、照明機器等の電気機器に利用される。
該ウエーハは、サファイアー、SiC等のエピタキシー基板の表面にN型半導体層及び突出した第1の電極と、該N型半導体層上に形成された発光層と、該発光層上に形成されたP型半導体層及び突出した第2の電極とからなる複数の発光デバイスが分割予定ラインによって区画され構成される(例えば、特許文献1を参照。)。
また、特許文献1に記載された構成によれば、発光デバイスが配線基板に安定して固定されるように、アンダーフィルと称するエポキシ樹脂等で形成されたボンド層が第1の電極、第2の電極の先端部を露出した状態で敷設されている。
特開2003−110144号公報
しかし、ウエーハに形成されている発光デバイスの発光層が発する紫外光の影響によって、ボンド層(アンダーフィル)が徐々に劣化し、該発光デバイスの配設場所に長期間安定して固定することが困難である、という問題がある。
また、第1の電極及び第2の電極の電極が導電性ポリマーで構成されている場合は、発光層が発する紫外光によって該電極が劣化し、導電性が悪化するという問題も生じる。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、ボンド層や、導電性ポリマーで形成された電極が紫外光によって劣化しない光デバイスが形成されたウエーハの加工方法及び発光デバイスを提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、エピタキシー基板の表面に、N型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第1の電極と、該N型半導体層上に形成された発光層と、該発光層上に形成されたP型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第2の電極と、からなる複数の発光デバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハの加工方法であって、該発光層が発する紫外光を遮蔽する紫外光遮蔽層をN型半導体層、P型半導体層に敷設する紫外光遮蔽層敷設工程と、該紫外光遮蔽層の上部に第1の電極及び第2の電極が埋設するようにボンド層を敷設するボンド層敷設工程と、ウエーハの裏面をチャックテーブルに保持しバイトによってウエーハの表面を施削して該第1の電極及び第2の電極の先端部を該ボンド層から露出させる施削工程と、分割予定ラインに沿って該ウエーハを個々の発光デバイスに分割する分割工程と、から少なくとも構成されるウエーハの加工方法が提供される。
また、本発明によれば、発光デバイスであって、エピタキシー基板の表面に、N型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第1の電極と、該N型半導体層上に形成された発光層と、該発光層上に形成されたP型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第2の電極とを備え、該発光層が発する紫外光を遮蔽する紫外光遮蔽層が該第1の電極及び該第2の電極が埋設されないようにN型半導体層、P型半導体層に敷設され、該紫外光遮蔽層の上部に第1の電極、第2の電極の先端部が露出するようにボンド層が敷設された発光デバイスが提供される。さらに、該紫外光遮蔽層は、シリコン系樹脂、脂環式エポキシ樹脂の少なくともいずれかが選択されることが好ましい。
本発明のウエーハの加工方法は、エピタキシー基板の表面に、N型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第1の電極と、該N型半導体層上に形成された発光層と、該発光層上に形成されたP型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第2の電極と、からなる複数の発光デバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハの加工方法であって、該発光層が発する紫外光を遮蔽する紫外光遮蔽層をN型半導体層、P型半導体層上に敷設する紫外光遮蔽層敷設工程と、該紫外光遮蔽層の上部に第1の電極及び第2の電極が埋設するようにボンド層を敷設するボンド層敷設工程と、ウエーハの裏面をチャックテーブルに保持しバイトによってウエーハの表面を施削して該第1の電極及び第2の電極の先端部を該ボンド層から露出させる施削工程と、分割予定ラインに沿って該ウエーハを個々の発光デバイスに分割する分割工程と、から少なくとも構成されることから、当該ウエーハの加工方法によって得られる発光デバイスは、発光層が発する紫外光を遮蔽する紫外光遮蔽層によってボンド層が保護され、安定した固定状態が維持される。また、該発光デバイスを構成する電極が導電性ポリマーで構成されている場合であっても、発光層が発する紫外光によって劣化することが抑制され、導電性の悪化を招くという問題が解消する。
さらに、本発明の発光デバイスは、エピタキシー基板の表面に、N型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第1の電極と、該N型半導体層上に形成された発光層と、該発光層上に形成されたP型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第2の電極とを備え、該発光層が発する紫外光を遮蔽する紫外光遮蔽層が該第1の電極及び該第2の電極が埋設されないようにN型半導体層、P型半導体層に敷設され、該紫外光遮蔽層の上部に第1の電極、第2の電極の先端部が露出するようにボンド層が敷設されることから、上記のウエーハの加工方法によって得られる発光デバイスと同様の作用効果を奏することができる。
本発明のウエーハの加工方法において被加工物となるウエーハ及びその一部を拡大して示す図面である。 本発明のウエーハの加工方法における紫外光敷設工程を説明するための説明図である。 本発明のウエーハ加工方法におけるボンド層敷設工程を説明するための説明図である。 本発明のウエーハ加工方法における旋削工程を説明するための説明図である。 本発明のウエーハ加工方法における分割工程を説明するための説明図である。
以下、本発明に基づき構成されるウエーハの加工方法及び発光デバイスについて添付図面を参照して、詳細に説明する。
図1には、本発明のウエーハの加工方法によって加工されるウエーハ10が示されている。ウエーハ10の表面10aには、分割予定ライン12によって区画され表面に形成された領域に複数の発光デバイス14が形成されている。図中にその一部を拡大して模式的に示すように、ウエーハ10を構成するサファイアーからなるエピタキシー基板100上に、GaN(窒化ガリウム)からなるN型半導体層14aが形成され、N型半導体層14aの表面には、導電性ポリマーからなる第1の電極14bが形成されている。また、該N型半導体層14a上には、InGaN(インジウム窒化ガリウム)からなる発光層14c、GaNからなるP型半導体層14dが順に形成され、該P型半導体層14dの表面に導電性ポリマーからなる第2の電極14eが形成されている。該エピタキシー基板100は、発光層14cで生じる光を透過するものであればサファイアーに限定されず、SiC等、他のエピタキシー基板を採用することもできる。
上記したウエーハ10を用意したならば、紫外光遮蔽層敷設工程を実施する。図2(a)には、紫外光遮蔽層敷設工程を実施する前のウエーハ10の一部拡大断面図を示しており、各発光デバイス14間には、ボンド層が形成されておらず間隙が形成されている。この発光デバイス14間の間隙に対して紫外光を遮蔽する部材を流入させて硬化させることにより紫外光遮蔽層16を形成する(図2(b)を参照)。図に示すように、紫外光遮蔽層16は、発光層14cと、N型半導体層14a及びP型半導体層14dとを被覆し、紫外光遮蔽層16上から第1の電極及び第2の電極が露出した状態となるように形成される。なお、本実施形態では、図2(b)に示すように、紫外光遮蔽層16によりN型半導体層14a、P型半導体層14dのいずれも完全に被覆するように紫外光遮蔽層16を形成しているが、これに限定されず、N型半導体層14a、及びP型半導体層14dに渡って紫外光遮蔽層16を形成することで少なくとも発光層14cの側面側を覆うように形成すれば発光層14cから漏れる紫外光を抑制することができる。しかし、P型半導体層14dを通して漏れる紫外光が強い場合は、紫外光遮蔽層16を、本実施形態のようにP型半導体層14dまで完全に覆うように形成することが好ましい。なお、紫外光遮蔽層16を形成する部材としては、例えば、シリコン系樹脂、あるいは脂環式エポキシ樹脂を選択することができるが、これに限定されるものではなく、紫外光を遮蔽する機能を奏する部材であればよい。
該紫外光遮蔽層敷設工程を実施したならば、図3に示すように紫外光遮蔽層16の上部に第1の電極14b及び第2の電極14eが埋設するようにボンド層18を敷設するボンド層敷設工程を実施する。該ボンド層18は、発光デバイス14が個々に分割された後、発光デバイスが配設基板上に固定される際に安定的にその固定状態が維持されるように第1、第2の電極を支持するものであり、液状のエポキシ樹脂が塗布された後、硬化されることにより形成される。
ボンド層敷設工程が実施されると、図3に示すように、第1の電極14b、第2の電極14eは、ボンド層に埋設された状態となる。ここから電極を露出させるべく、旋削工程を実施する。旋削工程は、例えば、図4に一部のみ示す旋削装置2により実施される。
旋削装置2には、ベース3上に配設され前後方向(Y軸方向)に移動可能なチャックテーブル7と、ベース3の後部側に配設された旋削ユニット4と、旋削ユニット4を上下方向(Z軸方向)に上下動させる切込み送り手段5とが備えられている。切り込み送り手段5は、Z軸方向の軸心を有するボールねじ50を回動させるモータ52と、内部のナットがボールねじに螺合して底部がガイドレール51に摺設する可動板53とを備えている。切込み送り手段5は、モータ52がボールねじ50を回動させると、これに伴い可動板53がガイドレール51にガイドされてZ軸方向に上下動する構成となっている。可動板53には旋削ユニット4が取付けられており、可動板53の上下動に伴い旋削ユニット4がZ軸方向に切込み送りされる。
旋削ユニット4は、スピンドル40と、スピンドル40を回転させる駆動機構41と、スピンドル40の底面に着脱可能に装着された円柱状のバイトホイール42と、バイトホイール42の底面に着脱可能で、バイトホイール42に対する突出量を調整可能に構成されたバイト43とを備えている。バイト43は、例えば、ダイヤモンドの粉末と金属バインダー等を高温高圧合成法で焼き固めた焼結体ダイヤモンドから構成される切り刃チップを備えるタイプを採用することができる。旋削装置2は概略以上のように構成されており、ボンド層が敷設されたウエーハ10に対する旋削工程について、図4を参照しながら説明する。
旋削装置2の図示しない位置合わせ機構により所定の位置決めをされたウエーハ10は、位置合わせ機構近傍の搬入位置に移動させられたチャックテーブル7上に、図示しない搬入手段により運ばれて、ウエーハ10の裏面10b側を下にして載置される。そして、ウエーハ10はチャックテーブル7に接続された図示しない吸引手段の作用により吸引保持される。
ウエーハ10がチャックテーブル7に吸引保持されたら、切込み送り手段5を作動して、旋削ユニット4のバイト43の先端の切り刃チップの下端位置を、チャックテーブル7上のウエーハ10の表面を形成するボンド層18の高さ位置にセットする。その状態で駆動機構41を作動させてスピンドル40を回転させ、バイト43を保持したバイトホイール42が回転させられる。
次いで、搬入位置にあるチャックテーブル7をY軸方向にある旋削ユニット4に向けて移動させると共に、切込み送り手段5を作動させて、ボンド層18に対して予め設定された切込み送り量だけZ軸方向にバイト43を切り込ませ旋削する。旋削は図4の一部拡大断面図により示すように、第1の電極14b、第2の電極14eが露出する高さ位置まで実施されて旋削工程が完了する。なお、スピンドルの回転数は、1500rpmから2500rpmの範囲で任意に選択され、チャックテーブル7のY軸方向の送り速度は3mm/秒から10mm/秒の範囲で選択することができる。また、本実施形態では、1回の旋削工程によりウエーハ10のボンド層を旋削するが、これを、バイト43の種類、旋削条件等を変更することにより、粗旋削、仕上げ旋削に分けて実施するようにしてもよい。
旋削工程が実施されたならば、ウエーハ10を個々の発光デバイス14に分割する分割工程を実行する。分割工程は、例えば、図5に示すダイシング装置20(全体図は省略する。)により実施することができ、該ダイシング装置20には、図示しない回転スピンドルによって高速回転させられる切削ブレード22が備えられている。先ず、第1の電極14b、第2の電極14eが表面10a側で露出したウエーハ10の裏面10bに合成樹脂(例えば、塩化ビニール(PVC))からなるダイシングテープTの表面を貼着すると共に、ダイシングテープTの外周部を環状のフレームFによって支持する。そして、ダイシング装置20の保持手段(図示は省略)上にウエーハ10の表面10aを上にして載置し、図示しない吸引手段を作動させて吸引保持すると共に、フレームFを図示しない固定手段により固定する。
作業者が、ダイシング装置20の切削ブレード22の位置とウエーハ10の分割予定ライン12との位置合わせを行うアライメントを実施したならば、該分割予定ライン12の一端部に切削ブレード22を位置付け、回転スピンドルを駆動して切削ブレード22を回転させ、保持手段を矢印Xで示す方向で相対的に移動させて分割予定ライン12に沿って切削する。これにより、図5に一部拡大断面図として示すように、ウエーハ10の分割予定ライン12に沿ってデバイス14が個々に分割されるように、ダイシングテープTに達する分離溝110を形成する。切削ブレード22が分割予定ライン12の他端部に達したならば、保持手段を適宜移動、回転させて、切削位置を未加工の分割予定ライン12位置になるように調整し、すべての分割予定ライン12に対して同様の切削加工を施すことにより分離溝110を形成する。これにより、ウエーハ10が個々の発光デバイス14に分割され、分割工程が完了する。
上述した実施形態で例示される本発明のウエーハ加工方法を実行することで、エピタキシー基板100の表面10aに、N型半導体層14a及び突出した第1の電極14bと、該N型半導体層14a上に形成された発光層14cと、該発光層14c上に形成されたP型半導体層14d及び突出した第2の電極14eとを備え、該発光層14cが発する紫外光を遮蔽する紫外光遮蔽層16が該第1の電極14b及び該第2の電極14eが埋設されないようにN型半導体層14a、P型半導体層14dに敷設され、該紫外光遮蔽層16の上部に第1の電極14b、第2の電極14eの先端部が露出するようにボンド層18が敷設された発光デバイスを得ることができる。
なお、上述した分割工程では、ダイシング装置20を用いてウエーハ10を個々のデバイス14に分割したが、本発明はこれに限定されず、例えばレーザー加工装置を用いて分割予定ライン12に沿ってパルスレーザー光線を照射することにより分割することも可能であり、実施形態で示した分割方法に限定されない。
2:旋削装置
4:旋削ユニット
42:バイトホイール
43:バイト
5:切込み送り手段
7:チャックテーブル
10:ウエーハ
14:発光デバイス
14a:N型半導体層
14b:第1の電極
14c:発光層
14d:P型半導体層
14e:第2の電極
16:紫外光遮蔽層
18:ボンド層
100:エピタキシー基板
110:分離溝

Claims (3)

  1. エピタキシー基板の表面に、N型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第1の電極と、該N型半導体層上に形成された発光層と、該発光層上に形成されたP型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第2の電極と、からなる複数の発光デバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハの加工方法であって、
    該発光層が発する紫外光を遮蔽する紫外光遮蔽層をN型半導体層、P型半導体層に敷設する紫外光遮蔽層敷設工程と、
    該紫外光遮蔽層の上部に第1の電極及び第2の電極が埋設するようにボンド層を敷設するボンド層敷設工程と、
    ウエーハの裏面をチャックテーブルに保持しバイトによってウエーハの表面を施削して該第1の電極及び第2の電極の先端部を該ボンド層から露出させる施削工程と、
    分割予定ラインに沿って該ウエーハを個々の発光デバイスに分割する分割工程と、
    から少なくとも構成されるウエーハの加工方法。
  2. 発光デバイスであって、
    エピタキシー基板の表面に、N型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第1の電極と、該N型半導体層上に形成された発光層と、該発光層上に形成されたP型半導体層及び突出した導電性ポリマーからなる第2の電極とを備え、
    該発光層が発する紫外光を遮蔽する紫外光遮蔽層が該第1の電極及び該第2の電極が埋設されないようにN型半導体層、P型半導体層に敷設され、
    該紫外光遮蔽層の上部に第1の電極、第2の電極の先端部が露出するようにボンド層が敷設された発光デバイス。
  3. 該紫外光遮蔽層は、シリコン系樹脂、脂環式エポキシ樹脂の少なくともいずれかが選択される請求項2に記載の発光デバイス。
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