JP7019210B1 - 磁気発光構造及び磁気発光素子の製造方法 - Google Patents

磁気発光構造及び磁気発光素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】従来のマイクロＬＥＤは、ロボットアームで一つずつ移動を繰り返す必要があるため、産業上のマストランスファーを満足できない。また、使われるフリップチップ接続工程も複雑でコストが高い。【解決手段】本発明は、磁気発光構造及び磁気発光素子の製造方法を提供する。前記製造方法は、第２金属層がそれぞれ第１金属層の上下面に設けられる磁気金属複合基板を提供する工程と、接続金属層及びエピタキシャル層を形成し、その上に複数の電極ユニットを設ける工程と、複合プロセスを行う工程とを有する。複合プロセスは、第１金属層の下面に位置する第２金属層及び一部の第１金属層を除去し、電極ユニット数に対応して切断することで、それぞれ１つの電極ユニットを有する複数のエピタキシャル結晶粒を形成し、磁気発光素子を形成する。本発明の製造方法によれば、元の基板の軟磁性を改善し、結晶粒の自動反転の効果を有し、産業上の高速マストランスファー技術に適用できる。【選択図】図１

Description

本発明は、磁気発光構造及び磁気発光素子の製造方法に関する。特に、磁性金属複合基板を改良し、優れた軟磁性及び初期透磁率を有する垂直型ＬＥＤ結晶粒である磁気発光構造、及び磁気発光素子の製造方法に関する。
ＬＥＤ（発光ダイオード、Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、半導体技術で製造する光源であり、ＩＩＩ－Ｖ族（ＩＩＩ－Ｖ族）化合物の半導体によって形成される。その発光原理は、半導体における電子と正孔の結合によって光子を生じさせるものであり、従来の電球のように千度以上の高温で動作する必要がなく、蛍光灯のように高電圧で電子ビームを励起する必要がない。ＬＥＤは、一般的な電子素子と同じく、２～４Ｖの電圧だけで作動でき、且つ一般的な温度で正常に動作できる。また、ＬＥＤは、従来のタングステン電球と比べて、長寿命、省エネ、低故障率、光線が安定で、高発光効率、あらゆる種類のランプとの高互換性等の利点があるため、発光寿命が従来の光源より長く、市場の主流商品になっている。
一般的には、ＬＥＤの結晶粒構造は、水平型構造（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）及び垂直型構造（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）に分けられる。水平型ＬＥＤは２つの電極がＬＥＤ結晶粒の同じ側に位置し、垂直型ＬＥＤは２つの電極がそれぞれＬＥＤ結晶粒におけるエピタキシャル層の２側に位置する。
全体的に見ると、水平型ＬＥＤと比べて、垂直型ＬＥＤは、高明度、放熱が早く、低光減衰、及び高安定性等の利点を有する。また、構造、光電パラメータ、熱特性、光減衰、及びコスト等から見ると、垂直型ＬＥＤの放熱性が水平型ＬＥＤより遥かに優れる。垂直型ＬＥＤは優れた放熱性に基づいて、チップで生じた熱を即時に放熱し、チップ及び蛍光粉の性能減衰を最低限に抑える。そのため、そのＬＥＤ結晶粒は、高明度、放熱が早く、低光減衰、及び光色のドリフトが少ない等の利点を有し、且つより高い安定性を有する。
しかしながら、ＬＥＤの利用範囲は広くなっており、例えばスマートフォンに利用されるが、スマートフォンがオーバーヒートすると、その中のＬＥＤチップに影響を与える。それに伴って、ＬＥＤチップにおいて、結晶粒を設置してスマートフォン又はその他の装置に接続するための基板に影響を与える。前記基板の熱膨脹係数が良くない場合、温度変化によって曲げ変形し易く、ＬＥＤチップの発光効率に影響を与える。
一方、Ｍｉｃｒｏ ＬＥＤは、ＬＥＤの小型化及びマトリックス化の新技術として見られており、ウエハにマイクロサイズのＬＥＤアレイを高密度に統合し、各ピクセルがそれぞれ位置決められ、且つ単独に動作して点灯できる。しかしながら、Ｍｉｃｒｏ ＬＥＤは発展を続けている一方、今までのＭｉｃｒｏ ＬＥＤの製造コストは依然として高い。そのため、商品化の進度に影響を与える。その主な理由として、「マストランスファー（Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）」のマイクロアセンブリ技術に、下記の課題が存在していることがある。
今までは、ロボットアームでＭｉｃｒｏ ＬＥＤチップを一つずつ挟んで基板に移動し繰り返す方法が使われている。このような従来の方法は、コストが高いだけでなく、非常に時間がかかるため、Ｍｉｃｒｏ ＬＥＤのマストランスファーの課題の１つである。製造上のコスト面から見ると、労力、時間及びコスト等が高い問題を抱いている。
また、Ｍｉｃｒｏ ＬＥＤのマストランスファー工程を行う時、接続点（パッド）が少ないため、普通、フリップチップ接続（Ｆｌｉｐ－ｃｈｉｐ）技術を利用して結晶を反転させるが、Ｍｉｃｒｏ ＬＥＤのマストランスファー工程の複雑化、冗長化の原因となるため、この点も解決しようとする課題の１つである。
本発明の発明者は、上記の色々な問題点に鑑みて、これらを改善するために、長年の関連分野での経験に基づいて、学術理論を踏まえて研究を重ねた結果、新規、且つ上記欠点を有効に改善できる本発明を完成するに至った。
本発明は、新規の磁気発光構造及び磁気発光素子の製造方法を提供する。新たな製造方法によれば、低コスト、且つ優れた軟磁性、初期透磁率を有すると同時に、高熱伝導係数及び低熱膨脹係数を有する複合基板を製造できる。以下、その具体的な構成及び実施形態を説明する。
従来のマイクロＬＥＤは、ロボットアームで一つずつ移動を繰り返す必要があるため、産業上のマストランスファーを満足できない。また、用いられるフリップチップ接続工程も複雑でコストが高い。
本発明は、磁気発光構造及び磁気発光素子の製造方法を提供する。
本発明の磁気発光素子の製造方法は、１つの第１金属層、及びそれぞれ第１金属層の上下面に設けられる２つの第２金属層を含む磁気金属複合基板を提供する工程と、前記磁気金属複合基板上に接続金属層を形成し、さらに前記接続金属層上にエピタキシャル層を設ける工程と、前記エピタキシャル層の頂部の表面上に複数の電極ユニットを設ける工程と、個片化プロセスを行う工程とを有し、前記個片化プロセスは、前記第１金属層の下面に位置する第２金属層及び一部の第１金属層を除去し、電極ユニット数に対応して切削することで、複数のエピタキシャル部を形成し、各前記エピタキシャル部がそれぞれ１つの前記電極ユニットを有し、各前記エピタキシャル部に対応して前記磁気発光素子を形成する。
前記個片化プロセスは、下記工程を有する。
１．切削工程
前記切断工程は、電極ユニット数に対応して、エピタキシャル層、接続金属層、及び磁気金属複合基板を切削することで、前記エピタキシャル部を形成し、各エピタキシャル部がそれぞれ１つの電極ユニットを有する。そのうち、前記切削工程は、磁気金属複合基板における前記第１金属層で終止する切削停止点を有する。
２．エッチング工程
前記エッチング工程は、第１金属層の下面に位置する前記第２金属層及び一部の第１金属層を除去し、各前記エピタキシャル部に対応して前記磁気発光素子を形成する。
本発明の他の実施例の個片化プロセスは、下記工程を有する。
１．エッチング工程
前記エッチング工程は、第１金属層の下面に位置する第２金属層及び一部の第１金属層を除去する。
２．切断工程
前記切断工程は、電極ユニット数に対応して、エピタキシャル層、接続金属層、前記第１金属層の上面に位置する第２金属層、及び残りの第１金属層を切断することで、前記エピタキシャル部を形成し、各エピタキシャル部がそれぞれ１つの電極ユニットを有し、各エピタキシャル部に対応して前記磁気発光素子を形成する。
また、上記本発明の２つの実施例における切断工程は、波長が３５５ｎｍ～５３２ｎｍであるレーザー光によってレーザー切断を行い、その切断深さが例えば３０μｍ～５０μｍである。
また、上記本発明の２つの実施例におけるエッチング工程は、湿式化学エッチング工程によって行う。そのエッチング時間は、例えば１０分間である。エッチング液は、塩化第二鉄溶液、硝酸（ＨＮＯ３）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混合液、又は硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混合液からなる群から選ばれる。そのうち、硝酸と過酸化水素の比率が例えば３：１であり、硫酸と過酸化水素の比率が例えば４：１である。
一方、本発明は、磁気発光構造を提供する。前記磁気発光構造は、磁気金属複合基板と、前記磁気金属複合基板上に設けられる接続金属層と、前記接続金属層上に設けられるエピタキシャル層と、前記エピタキシャル層の頂部の表面上に設けられる複数の電極ユニットと、前記磁気金属複合基板の下面に設けられるチタン層と、前記チタン層の下面に設けられる金層とを有する。前記磁気金属複合基板は、第１金属層、及び前記第１金属層の上面に位置する第２金属層を含む。
前記磁気金属複合基板における第１金属層の材質が例えばニッケル鉄合金であり、前記磁気金属複合基板における第２金属層の材質が例えば銅である。また、本発明の実施例によれば、前記チタン層の厚さが例えば０．５μｍであり、金層の厚さが例えば１．０μｍである。
本発明は、初期透磁率を有し、垂直型ＬＥＤ結晶粒を含む磁気発光素子を提供する。前記垂直型ＬＥＤ結晶粒は、軟磁性を有する基板と、前記磁性基板上に設けられるエピタキシャル電極層とを組み合わせてなる。本発明による磁性基板は、優れた軟磁性及び初期透磁率を有するため、産業上の高速マストランスファー技術に対応できる。
また、前記磁気発光素子における上層（エピタキシャル層）と下層（ニッケル鉄合金層）の間に特定の磁気差を有するため、自然の磁気反転効果を生じる。前記磁気差によって、完成した各結晶粒の方向が合っていない場合でも、ニッケル鉄合金層が下層になるように自動に反転し、自動反転、校正、位置合わせの最適化を達成できる。前記結晶粒の自動反転効果によれば、後のＭｉｃｒｏ ＬＥＤのマストランスファー工程において、従来のフリップチップ接続のプロセス及び工程を省略し、その操作、時間、労力等の問題を大幅に減少できる。そのため、産業上の高速マストランスファーの要求に対応できる。
本発明の実施例の磁気発光素子の製造方法の工程を模式的に示すフローチャートである。 本発明の実施例の磁気金属複合基板を示す構造模式図である。 本発明の実施例において、磁気金属複合基板上に接続金属層、エピタキシャル層、及び複数の電極ユニットを形成する構造模式図である。 本発明の工程Ｓ１５の実施例を模式的に示すフローチャートである。 図３に示す構造に対して切削工程を行う模式図である。 図５に示す構造の切削工程後の模式図である。 図６に示す構造に対してエッチング工程を行う模式図である。 図７に示す構造のエッチング工程後の模式図である。 本発明の実施例によって製造した磁気発光素子を更に接着剤層に接合する構造模式図である。 本発明の工程Ｓ１５の他の実施例を模式的に示すフローチャートである。 図３に示す構造に対してエッチング工程を行う模式図である。 図１１に示す構造のエッチング工程後の模式図である。 図１２に示す構造に対して切断工程を行う模式図である。 図１３に示す構造の切断工程後の模式図である。 本発明の実施例の磁気発光構造の模式図である。
上記本発明の概要及び下記実施形態は、本発明の精神及び原理を説明し、本発明の請求項の更なる解釈を提供する。以下、図面及び好ましい実施例を開示しながら本発明の特徴、実施形態及び効果を詳しく説明する。
本発明は、上記の従来技術の欠点に鑑みて、磁気発光素子の製造方法を提供する。垂直型ＬＥＤ結晶粒を初期透磁率及び優れた軟磁性を有する基板に設置し、前記基板の特殊な軟磁性を利用して、磁気アレイ吸着技術を利用することで、マイクロＬＥＤのマストランスファーを満足できる。これによって、従来のＭｉｃｒｏ ＬＥＤの、製造コストが高く、工程が複雑である問題を解決できる。
同時に、本発明は、前記基板の上下層の磁気差によって、完成した各結晶粒の方向が合ってない場合でも自動に反転するため、結晶粒の分布位置の位置合わせを高精度に行うことができる。このような設計によれば、従来のフリップチップ接続の時間、労力、及びコスト等が高い問題を解決できる。
まず、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例の磁気発光素子の製造方法の工程を模式的に示すフローチャートである。本発明の製造方法は、工程Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１３、及びＳ１５を有する。以下、図２～図１４に示す構造及びその素子符号を開示しながら本製造方法を詳しく説明する。以下、本発明を詳しく説明する。
工程Ｓ１０に示すように、先ず、１つの第１金属層２１と、それぞれ第１金属層２１の上面及び下面に設けられる２つの第２金属層２２とを有する磁気金属複合基板２００を提供する（図２を参照）。本発明の実施例において、第１金属層２１の材質はニッケル鉄合金である。前記合金は、例えばニッケル含有量が３６％であるニッケル鉄合金が挙げられる。第２金属層２２の材質は銅である。第１金属層２１と第２金属層２２の厚さ比は３～９：１である。それによって、下から順に第２金属層２２：第１金属層２１：第２金属層２２が１：３：１～１：９：１である磁気金属複合基板２００を形成する。好ましくは、第２金属層２２：第１金属層２１：第２金属層２２の厚さ比率は、１：５：１である。
本発明の実施例では、先ず、第１金属層２１及び第２金属層２２がそれぞれニッケル鉄合金層及び銅層である場合を説明する。例えば、前記第１金属層２１（ニッケル鉄合金層）の厚さは、好ましくは５０μｍ（μｍ）であり、第２金属層２２（銅層）の厚さは、好ましくは１０μｍ（μｍ）であるが、それらに限定されない。
本発明の前記第１金属層２１及び第２金属層２２は、切断、真空加熱及び研磨の方法によって複合化してなる。そのため、形成した磁気金属複合基板２００は、初期透磁率を有するだけでなく、高熱伝導係数及び低熱膨脹係数を有する。後のワイヤーボンディングパッケージング工程に用いると、より良い良品率を達成できる。また、従来の金属基板と比べて、磁気金属複合基板２００のコストがより低く、その薄さも十分に薄い。そのため、別途薄化工程を行わなくても、低熱膨脹係数、高熱伝導係数を有し、低コスト、良品率が高く、且つ容易にエピタキシャル層に接合できる新型の基板を提供できる。
続いて、工程Ｓ１２に示すように、前記磁気金属複合基板２００上に接続金属層２０２を形成し、更に前記接続金属層２０２上にエピタキシャル層（ｅｐｉｔａｘｙｌａｙｅｒ）２０４（図３参照）を設ける。本発明の実施例において、前記接続金属層２０２は、接触層、反射層、及び電流広がり層等の組成（図示せず）を有してもよい。その場合、接触層を磁気金属複合基板２００上に、反射層を接触層上に、電流広がり層を反射層上に設け、最後、反射層上に前記エピタキシャル層２０４を設ける。本実施例において、接触層は、例えばｐ－ｃｏｎｔａｃｔであり、反射層は、例えばＲｅｆｌｅｃｔｏｒであり、電流広がり層は、ｐ－ＧａＰである。
同じく、エピタキシャル層２０４は、第１アルミニウムインジウムガリウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）層、多重量子井戸（ＭＱＷｓ）層、第２アルミニウムインジウムガリウムリン層、及びヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）層等の組成（図示せず）を有してもよい。例えば、本発明の実施形態において、第１アルミニウムインジウムガリウムリン層は、例えばｐ－ＡｌＧａＩｎＰであり、第２アルミニウムインジウムガリウムリン層は、例えばｎ－ＡｌＧａＩｎＰであり、ヒ化ガリウム層は、ｎ－ＧａＡｓである。
その後、工程Ｓ１３として本発明の図３に示すように、接続金属層２０２及びエピタキシャル層２０４を完成した後、アニール工程を通ってエピタキシャル層２０４の頂部の表面上に複数の電極ユニット１８を設ける。電極ユニット１８は、ゲルマニウム金合金（ＡｕＧｅ）及び金（Ａｕ）を２：３の比率で、温度が３６０°であるアニール工程を通って混合して製造できる。
図３では、断面模式図で示し、先ず、本発明の１つの実施例として２つの電極ユニット１８を設ける場合を説明する。しかしながら、本発明において、電極ユニット１８数は制限されず、使用者の要求に対応して電極ユニット１８を配置してもよい。すなわち、電極ユニット１８数は複数であってもよい。
その後、工程Ｓ１５に示すように、個片化プロセスを行う。前記個片化プロセスは、磁気金属複合基板２００における第１、第２金属層を除去し、電極ユニット１８数に対応して切削し、複数のエピタキシャル部を形成し、各エピタキシャル部がそれぞれ１つの電極ユニット１８を有し、磁気発光素子を形成する。
説明すべきことは、本発明の工程Ｓ１５において、先に（１）磁気金属複合基板２００における第２金属層２２及び部分の第１金属層２１を除去する工程を行ってから、（２）電極ユニット１８数に対応して切削する工程を行ってもよいことである。
なお、本発明の工程Ｓ１５において、先に（１）電極ユニット１８数に対応して切削する工程を行ってから、（２）磁気金属複合基板２００における第２金属層２２及び部分の第１金属層２１を除去する工程を行ってもよい。
以下、前記２種類の実施形態の実施例を詳しく説明する。
まず、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の工程Ｓ１５の実施例を模式的に示すフローチャートである。図に示すように、工程Ｓ１５は、先に（１）工程Ｓ１４１を行ってから（２）工程Ｓ１４３を行う。工程Ｓ１４１は、切削停止点を有する切削工程を行う。
図３に示す構造を開示しながら説明する。前記切削停止点は、磁気金属複合基板２００における第１金属層２１で終止する。その後、エッチング工程である工程Ｓ１４３を行う。エッチング工程は、前記第１金属層２１の下面に位置する第２金属層２２及び一部の第１金属層２１を除去し、磁気発光素子を形成する。
具体的に、図５及び図６を参照しながら説明する。前記切削工程ＬＳは、前記電極ユニット１８数に対応して、エピタキシャル層２０４、接続金属層２０２、及び前記磁気金属複合基板２００を切削することで、複数のエピタキシャル部１５を形成し、各エピタキシャル部１５がそれぞれ１つの電極ユニット１８を有する。説明すべきことは、図５及び図６の切削工程は、図３に示す構造に対応することである。本発明は、３つのエピタキシャル部１５のみを開示するが、それらに制限されない。当業者は、実際の製品の要求によってエピタキシャル部１５を調整して、電極ユニット１８数に基づいて分割できる。
本発明の実施例において、切削工程ＬＳは切削停止点ＳＴ１を有する。図６に示すように、前記切削停止点ＳＴ１は、磁気金属複合基板２００における第１金属層２１で終止する。本発明の実施例において、前記切削工程ＬＳは、例えばレーザー切削（ｌａｓｅｒ ｃｕｔｔｉｎｇ）によって行う。レーザー切削工程に用いるレーザー光の波長は、例えば３５５ｎｍ～５３２ｎｍであり、好ましくは３７５ｎｍであり、出力は５Ｗであり、頻度は５０ＫＨｚであり、スキャン速度は１００ｃｍ／ｓであり、スキャン回数は５０回であり、切削深さは３０μｍ～５０μｍである。留意すべきことは、本発明の工程Ｓ１４１において、切削工程ＬＳは、ピコ秒レーザー（ｐｉｃｏ－ｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒ）又はフェムト秒レーザー（ｆｅｍｔｏ－ｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒ）によって行う。従来のレーザー切削と比べて、ピコ秒レーザー又はフェムト秒レーザーによって切削すると、その正確さ及び精度がより高くなる。そのため、ピコ秒レーザー又はフェムト秒レーザーを利用して切削を行う利点としては、エピタキシャル部を形成する時に、より完全かつ充分な面積を有するエピタキシャル層を保つことにある。
その後、工程Ｓ１４３に示すように、エッチング工程ＥＨ（図７を参照）を行う。図に示すように、前記エッチング工程ＥＨは、第１金属層２１の下面に位置する第２金属層２２及び一部の第１金属層２１を除去することで、図８に示すように、各エピタキシャル部に対応して磁気発光素子１７を形成できる。上記の内容から見ると、本発明によって製造した磁気発光素子１７は、電極ユニット１８、エピタキシャル層２０４、接続金属層２０２、及びより薄い磁気金属複合基板２００’を有する。前記磁気金属複合基板２００’は、第１金属層２１の上面に位置する第２金属層２２、及びより薄い第１金属層２１のみを有する。
前記の特殊な製造方法及び前記エッチング工程によれば、本発明は、元の磁気金属複合基板構造を改良し、より優れた軟磁性及び初期透磁率（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）を有する。その同時に、本発明によって製造した磁気発光素子１７はμｍグレードに適用し、そのサイズが１００μｍ以下で、発光素子小型化の傾向に対応できる。
以上より、前記磁気発光素子１７をワイヤーボンディング及びパッケージングによって垂直型ＬＥＤ結晶粒を形成する場合に、前記垂直型ＬＥＤは、優れた初期透磁率を有する。また、前記より薄い新型磁気金属複合基板２００’は、その初期透磁率によって磁気金属複合基板２００’からエピタキシャル層２０４に微小電流を流すことができる。それによって、形成した垂直型ＬＥＤ結晶粒構造をダイオードモジュールに組み立てた後、ワイヤレス電気機能を有するだけでなく、ワイヤレス発光の新たな応用を達成できる。そのため、高出力ＬＥＤに対応できる。
本発明の実施例において、前記エッチング工程ＥＨは、湿式化学エッチング（ｗｅｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈ）工程によって行う。そのエッチング液は、例えば塩化第二鉄（ｆｅｒｒｉｃ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）溶液、硝酸（ＨＮＯ３）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混合液、又は硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混合液からなる群から選ばれる。そのうち、例えば硝酸と過酸化水素の比率は３：１であり、硫酸と過酸化水素の比率が４：１である。本実施例において、前記湿式化学エッチング工程のエッチング時間は１０分間である。
前記湿式化学エッチング工程によって、銅層（第２金属層２２）及びニッケル鉄合金層（第１金属層２１）に対して、それぞれ１．０μｍ／ｍｉｎ、及び０．１～０．５μｍ／ｍｉｎの速度でエッチングできる。本発明において、前記エッチング工程ＥＨ（工程Ｓ１４３）によってより薄い磁気金属複合基板２００’を形成できるため、磁気金属複合基板２００’は、より優れた軟磁性及び初期透磁率を有する。
一方、エピタキシャル層とニッケル鉄合金層の間に磁気差がある。そのため、本発明において、磁気金属複合基板の上下層の磁気差を設計することで、完成した各結晶粒の方向が合ってない場合でも自動に反転できる効果を奏する。これによってニッケル鉄合金層が自動に下に向うように反転し、結晶粒の分布位置の位置合わせを高精度に行うことができる。このような設計によれば、従来のフリップチップ接続の時間、労力、及びコスト等が高い問題を解決でき、本発明の最適な設計を実現できる。
さらに、本発明の磁気金属複合基板の軟磁性によれば、それ自体を透磁構造とし、前記磁気を利用し、回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏｏａｒｄ、ＰＣＢ）へのマストランスファー効果、及び上記結晶粒の自動反転効果を達成できる。さらに、その上の電極を接地させ、集積回路（ＩＣ）チップによって回路基板の電圧レベルを制御し、各結晶粒毎に発光強度を制御できる。そして、後に表示パネルに統合する時に、表示パネルの区域別の発光の制御、又は異なる発光強度の制御を達成できる。よって、産業上の競争力を向上できる。
図９は、本発明の実施例によって製造した磁気発光素子を更に接着剤層に接合する状態を示す模式図である。図９に示すように、本発明によって製造した磁気発光素子をワイヤーボンディング及びパッケージングによって垂直型ＬＥＤ結晶粒を形成し、さらにそのエピタキシャル層２０４を接着剤層８００に接合する。
本発明の実施例において、前記接着剤層８００は、例えばブルーテープ（ｂｌｕｅ ｔａｐｅ）又はＵＶテープ（ＵＶ ｔａｐｅ）が挙げられる。詳しく説明すると、ブルーテープ及びＵＶテープは、チップが割れないように、研磨、切断、及び搬送の時にチップの正面を保護し、研磨において、チップ正面の損傷を避けられ、且つ衝撃力を吸収する。さらに、チップを切断する時に、ブルーテープ及びＵＶテープによって結晶粒をテープに固定し、結晶粒損失の現象を予防でき、切断品質及び結晶粒を取る時の便利さを向上できる。それと同時に、接着剤が残り難いテープ、及び様々な粘着性を有するテープを選べるため、異なる加工物又はチップに対応できる。
一方、図１０は、本発明の工程Ｓ１５の他の実施例を模式的に示すフローチャートである。図に示すように、前記他の実施例において、工程Ｓ１５は、先に（１）工程Ｓ１５１を行ってから、（２）工程Ｓ１５３を行う。そのうち、エッチング工程である工程Ｓ１５１において、図３に示す構造における前記第１金属層２１の下面に位置する第２金属層２２及び一部の第１金属層２１を除去してから、工程Ｓ１５３を行う。切断工程である工程Ｓ１５３において、電極ユニット１８数に対応して切断することで、複数のエピタキシャル部を形成し、各エピタキシャル部がそれぞれ１つの電極ユニット１８を有し、磁気発光素子を形成する。
具体的に、図１１及び図１２を開示しながら説明する。図３の構造（磁気金属複合基板２００、接続金属層２０２、エピタキシャル層２０４、及び電極ユニット１８を有する）を形成した後、工程Ｓ１５に示す個片化プロセスを行う。前記他の実施例において、前記個片化プロセスは、先に工程Ｓ１５１を行ってから、工程Ｓ１５３を行う。図１１に示すように、エッチング工程ＥＨは、磁気金属複合基板２００における第１金属層２１の下面に位置する第２金属層２２及び一部の第１金属層２１を除去する。工程Ｓ１５１のエッチング工程ＥＨを完成した後、図１２に示す構造を形成する。前記のように、本発明において、前記エッチング工程ＥＨによってより薄い磁気金属複合基板２００’を形成する。前記磁気金属複合基板２００’は、優れた軟磁性及び初期透磁率を有する。
エッチング工程ＥＨのエッチング液の種類、比率、エッチング時間等のパラメータは、前記の実施例に説明したので詳細な説明を省略する。
その後、図１３に示すように、工程Ｓ１５３に示す切断工程ＬＳを行う。前記切断工程ＬＳは、前記電極ユニット１８数に対応して、エピタキシャル層２０４、接続金属層２０２、第１金属層２１の上面に位置する第２金属層２２、及び残りの第１金属層２１を切断し、複数のエピタキシャル部１５を形成する。前記各エピタキシャル部１５はそれぞれ１つの電極ユニット１８を有する。その後、前記切断工程ＬＳを完成した後、図１４に示すように、各エピタキシャル部１５に対応する磁気発光素子１７を形成する。
前記切断工程ＬＳは、例えばレーザー切断によって行う。レーザー切断は、例えば前記ピコ秒レーザー（ｐｉｃｏ－ｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒ）又はフェムト秒レーザー（ｆｅｍｔｏ－ｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒ）によって行ってもよい。切断工程ＬＳの条件、レーザー光の波長、及び出力等のパラメータは、前記の実施例に説明したので詳細な説明を省略する。
以上をまとめると、本発明のいくつかの実施例及びその精神に基づいて、当業者は、実際の実施形態を変更できる。しかしながら、すべての変更は、本発明の範囲に含まれる。本発明の前記内容に開示されているいくつかの例は、当業者が理解、実施できるように本発明の主な技術的な特徴を説明するものであり、本発明はそれらに限定されない。
さらに、図１５を参照しながら説明する。図１５は、本発明の実施例の磁気発光構造模式図である。図１５に示すように、磁気発光構造１１は、磁気金属複合基板２００ａ、接続金属層２０２、エピタキシャル層２０４、複数の電極ユニット１８、チタン層２０８、及び金層２１０を有する。磁気金属複合基板２００ａは、第１金属層２１、及び前記第１金属層２１の上面に位置する第２金属層２２のみを有する。第１金属層２１の材質はニッケル鉄合金である。前記合金は、例えばニッケル含有量３６％のニッケル鉄合金が挙げられる。第２金属層２２の材質は銅である。
接続金属層２０２は、前記磁気金属複合基板２００ａ上に設けられる。エピタキシャル層２０４は、接続金属層２０２上に設けられる。複数の電極ユニット１８は、前記エピタキシャル層２０４の頂部の表面上に設けられる。チタン層２０８は、第１金属層２１の下面に設けられる。金層２１０は、前記チタン層２０８の下面に設けられる。
前記実施例において、チタン層２０８の厚さが例えば０．５μｍであり、金層２１０の厚さが例えば１．０μｍである。本発明の実施例において、前記磁気発光構造１１を前記切断工程ＬＳ及びエッチング工程ＥＨを通って複数磁気発光素子を形成できる。前記実施例との相違点としては、本実施で形成した磁気発光素子は、チタン層２０８及び金層２１０を有する。チタン層２０８及び金層２１０は、前記第１金属層２１（ニッケル鉄合金層）の下面に設けられる。
上記の内容から分かるように、本発明は、結晶粒の基板構造及び材質を改良することで、優れた軟磁性及び初期透磁率を有する、磁気発光構造及び磁気発光素子の製造方法を提供する。それによって、そのＬＥＤ結晶粒自体を透磁構造とし、磁性を有する材料、例えばマイクロ磁気プローブと組み合わせると、磁気アレイ吸着の原理を利用して、前記軟磁性を有する垂直型ＬＥＤ結晶粒構造を大量に吸引できるため、高速マストランスファー効果を奏する。また、現在のＭｉｃｒｏ ＬＥＤのマストランスファー技術に対応し、産業上の生産競争力を向上できる。
同時に、本発明のより重要な効果として、自然の磁気反転効果を提供することがある。前記磁気発光素子における上層（エピタキシャル層）と下層（ニッケル鉄合金層）の間の特定の磁気差を利用して、完成した各結晶粒の方向が合ってない場合でも自動に反転する機能を奏する。ニッケル鉄合金層を構造の下方に位置することで、自動校正及び自動位置合わせの最適化を実現できる。そのため、産業上の高速マストランスファーに対応できる。
以上より、本発明は、産業上の利用性可能性及び競争力を有する。同時に、本発明の技術的な特徴、方法手段及び効果は、明らかに従来技術と異なり、当業者が容易に想到できるものではない。
上記の実施例は、当業者が本発明を理解、実施できるように本発明の精神及び技術的な特徴を説明するものであり、本発明は、それらに限定されない。本発明の精神に基づいてなされた均等な変更は、いずれも本発明の範囲に含まれる。
１１ 磁気発光構造
１５ エピタキシャル部
１７ 磁気発光素子
１８ 電極ユニット
２１ 第１金属層
２２ 第２金属層
２００ 磁気金属複合基板
２００’ 磁気金属複合基板
２００ａ 磁気金属複合基板
２０２ 接続金属層
２０４ エピタキシャル層
２０８ チタン層
２１０ 金層
８００ 接着剤層
ＬＳ 切断工程
ＳＴ１ 切断停止点
ＥＨ エッチング工程

Claims (17)

  1. １つの第１金属層、及びそれぞれ前記第１金属層の上下面に設けられる２つの第２金属層を含む磁気金属複合基板を提供する工程と、
    前記磁気金属複合基板上に接続金属層を形成し、さらに前記接続金属層上にエピタキシャル層を設ける工程と、
    前記エピタキシャル層の頂部の表面上に複数の電極ユニットを設ける工程と、
    個片化プロセスを行う工程と、を有し、
    前記個片化プロセスは、前記第１金属層の下面に位置する前記第２金属層及び一部の前記第１金属層を除去し、前記電極ユニット数に対応して切断することで、複数のエピタキシャル部を形成し、各前記エピタキシャル部がそれぞれ１つの前記電極ユニットを有し、各前記エピタキシャル部に対応して磁気発光素子を形成することを特徴とする、
    磁気発光素子の製造方法。
  2. 前記磁気発光素子をワイヤーボンディング及びパッケージングを通って垂直型ＬＥＤ結晶粒を形成することを特徴とする、請求項１に記載の磁気発光素子の製造方法。
  3. 前記磁気金属複合基板は、前記エピタキシャル層に微小電流を流すことを特徴とする、請求項２に記載の磁気発光素子の製造方法。
  4. 前記第１金属層及び前記第２金属層を切断、真空加熱、及び研磨の方法によって個片化することを特徴とする、請求項２に記載の磁気発光素子の製造方法。
  5. 前記磁気金属複合基板における前記第２金属層、前記第１金属層、及び前記第２金属層の厚さ比は、１：３：１～１：９：１であることを特徴とする、請求項１に記載の磁気発光素子の製造方法。
  6. 前記磁気金属複合基板における前記第１金属層の材質は、ニッケル鉄合金であることを特徴とする、請求項１に記載の磁気発光素子の製造方法。
  7. 前記磁気金属複合基板における前記第２金属層の材質は、銅であることを特徴とする、請求項１に記載の磁気発光素子の製造方法。
  8. 前記個片化プロセスは、切削工程及びエッチング工程を有し、前記切削工程は、前記電極ユニット数に対応して、前記エピタキシャル層、前記接続金属層、及び前記磁気金属複合基板を切削することで、前記エピタキシャル部を形成し、各前記エピタキシャル部がそれぞれ１つの前記電極ユニットを有し、且つ切削停止点を有し、前記切削停止点は、前記磁気金属複合基板における前記第１金属層で終止し、前記エッチング工程は、前記第１金属層の下面に位置する前記第２金属層及び一部の前記第１金属層を除去し、各前記エピタキシャル部に対応して前記磁気発光素子を形成することを特徴とする、請求項１に記載の磁気発光素子の製造方法。
  9. 前記切削工程は、レーザー切削によって行うことを特徴とする、請求項８に記載の磁気発光素子の製造方法。
  10. 前記レーザー切削のレーザー光の波長は３５５ｎｍ～５３２ｎｍであり、切削深さは３０μｍ～５０μｍであることを特徴とする、請求項９に記載の磁気発光素子の製造方法。
  11. 前記エッチング工程は、湿式化学エッチング工程によって行うことを特徴とする、請求項８に記載の磁気発光素子の製造方法。
  12. 前記湿式化学エッチング工程のエッチング時間は１０分間であり、エッチング液は、塩化第二鉄（ｆｅｒｒｉｃ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）溶液、硝酸（ＨＮＯ３）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混合液、又は硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混合液であることを特徴とする、請求項１１に記載の磁気発光素子の製造方法。
  13. 前記個片化プロセスは、エッチング工程及び切断工程を有し、前記エッチング工程は、前記第１金属層の下面に位置する前記第２金属層及び一部の前記第１金属層を除去し、前記切断工程は、前記電極ユニット数に対応して、前記エピタキシャル層、前記接続金属層、前記第１金属層の上面に位置する前記第２金属層、及び残りの前記第１金属層を切断することで、前記エピタキシャル部を形成し、各前記エピタキシャル部がそれぞれ１つの前記電極ユニットを有し、各前記エピタキシャル部に対応して前記磁気発光素子を形成することを特徴とする、請求項１に記載の磁気発光素子の製造方法。
  14. 前記切断工程は、レーザー切断によって行うことを特徴とする、請求項１３に記載の磁気発光素子の製造方法
  15. 前記レーザー切断のレーザー光の波長は３５５ｎｍ～５３２ｎｍであり、切断深さは３０μｍ～５０μｍであることを特徴とする、請求項１４に記載の磁気発光素子の製造方法。
  16. 前記エッチング工程は、湿式化学エッチング工程によって行うことを特徴とする、請求項１３に記載の磁気発光素子の製造方法
  17. 前記湿式化学エッチング工程のエッチング時間は１０分間であり、エッチング液は、塩化第二鉄（ｆｅｒｒｉｃ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）溶液、硝酸（ＨＮＯ３）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混合液、又は硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混合液であることを特徴とする、請求項１６に記載の磁気発光素子の製造方法。
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