KR20040042675A - Method of scribing semiconductor laser diode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 레이저 다이오드의 스크라이빙 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사파이어 기판의 이면에 홈이 형성된 메탈층을 형성하고, 이 홈으로 스크라이빙 공정을 수행함으로써, 벽계면에 크랙과 깨지는 것을 방지하고, 연마공정의 가공두께 한계를 늘려주어 기판의 휘어짐에 따른 문제점을 해결할 수 있는 반도체 레이저 다이오드의 스크라이빙 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scribing method of a semiconductor laser diode, and more particularly, by forming a metal layer having a groove formed on the rear surface of a sapphire substrate, and performing a scribing process with the groove, thereby cracking and cracking the wall interface. The present invention relates to a scribing method of a semiconductor laser diode which can prevent the problem and increase the processing thickness limit of the polishing process to solve the problem caused by the bending of the substrate.
일반적으로 질화물(Nitrides) 반도체 레이저 다이오드는 대용량정보저장 장치와 칼라 프린터에 적용하기 위하여 개발 및 시판되고 있고, 최근에 이것을 이용한 여러 가지 새로운 응용들이 시도되고 있다.In general, nitride (Nitrides) semiconductor laser diodes have been developed and marketed to be applied to large-capacity data storage devices and color printers, and various new applications using them have recently been attempted.
대용량정보저장 장치와 칼라 프린터에 응용을 하기 위해서 질화물 반도체 레이저 다이오드는 낮은 임계전류(Threshold Current, Ith)와 높은 외부양자효율(External Quantum Efficiency, ηex)이 요구되어진다.Nitride semiconductor laser diodes require low threshold current (I th ) and high external quantum efficiency (η ex ) for applications in large-capacity data storage devices and color printers.
한편, 질화물 반도체 레이저 다이오드 제조에 있어서 미러(Mirror)의 상태는 위에서 언급한 임계전류와 외부양자효율에 매우 중요한 역할을 한다.On the other hand, the state of the mirror (Mirror) in the manufacture of nitride semiconductor laser diode plays a very important role in the above-mentioned threshold current and external quantum efficiency.
그리고, 질화물 반도체 레이저 다이오드의 미러 제작은 CAIBE(Chemically Assisted Ion Beam Etching), 전자 사이클로트론 공명(ECR), 유도 결합 플라즈마(ICP) 등의 건식식각기술과 스크라이빙(Scribing)공정을 수행하여 형성한다.In addition, mirror fabrication of nitride semiconductor laser diodes is formed by performing a dry etching technique such as chemically assisted ion beam etching (CAIBE), electron cyclotron resonance (ECR), inductively coupled plasma (ICP), and a scribing process. .
도 1a 내지 1d는 종래 기술에 따른 질화물 반도체 레이저 다이오드의 개략적인 제조 공정 단면도로써, 먼저, 일면과 이면을 갖는 사파이어 기판(10)을 준비하고(도 1a), 상기 사파이어 기판(10) 일면의 상부에 (In, Al) GaN층이 적층되어 이루어진 복수의 반도체 레이저 다이오드 구조(12)를 5 ~ 10㎛ 두께로 성장시켜 형성한다.(도 1b)1A to 1D are schematic cross-sectional views of a nitride semiconductor laser diode according to the prior art. First, a sapphire substrate 10 having one surface and a back surface is prepared (FIG. A plurality of semiconductor laser diode structures 12 formed by stacking (In, Al) GaN layers in a film are grown by growing to a thickness of 5 to 10 µm (FIG. 1B).
그 후, 상기 사파이어 기판(10)의 일부를 래핑(Lapping) 또는 폴리싱(Polishing)공정과 같은 연마공정으로 제거한다.(도 1c)Thereafter, a part of the sapphire substrate 10 is removed by a polishing process such as a lapping or polishing process (FIG. 1C).
여기서, 도 1b의 사파이어 기판(10)은 연마공정을 수행하기 전의 두께(d1)에서, 상기 연마공정으로 도 1c에 도시된 바와 같이, 연마공정을 수행한 후의 두께(d2)로 줄어든다.Here, the sapphire substrate 10 of FIG. 1B is reduced from the thickness d 1 before performing the polishing process to the thickness d 2 after performing the polishing process, as shown in FIG. 1C.
연이어, 상기 연마된 사파이어 기판(11) 면을 따라 스크라이빙(Scribing) 공정을 수행하여 복수의 반도체 레이저 다이오드 구조(12)를 각각의 개별 반도체 레이저 다이오드(21,22,23,24,25,26,27,28)로 분리시킨다.(도 1d)Subsequently, a scribing process is performed along the polished sapphire substrate 11 surface to form a plurality of semiconductor laser diode structures 12 for each individual semiconductor laser diode 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) (FIG. 1D).
여기서, 상기 사파이어 기판(10) 상부에 성장시킨 복수의 반도체 레이저 다이오드 구조는 (In, Al) GaN으로 이루어진 층이 적층된 에피층으로, 사파이어 기판(10)과는 격자상수의 차이가 많이 나기 때문에 소자가 제조된 후에, 사파이어 기판(10)이 휘어지는 현상이 발생한다.Here, the plurality of semiconductor laser diode structures grown on the sapphire substrate 10 is an epi layer in which layers made of (In, Al) GaN are stacked, and since the lattice constant differs greatly from the sapphire substrate 10. After the device is manufactured, a phenomenon in which the sapphire substrate 10 is bent occurs.
따라서, 사파이어 기판(10)의 휘어짐은 연마공정 중에, 적층된 에피층과 사파이어 기판(10)간에 스트레스를 유발시키며, 사파이어 기판을 전부 제거하면, 휘어짐으로 인하여 적층 에피층의 손상을 주게 됨으로, 60 ~ 120㎛ 정도의 두께의 사파이어 기판을 남겨 놓고 연마공정을 종료한다.Therefore, the warpage of the sapphire substrate 10 causes stress between the stacked epitaxial layer and the sapphire substrate 10 during the polishing process. The polishing process is terminated with a sapphire substrate having a thickness of about 120 µm.
그런데, 사파이어 기판과 적층된 에피층의 벽계면(Facet)은 방향성에 차이가 있어 연마공정 후, 남아있는 사파이어 기판은 개별 소자로 분리하기 위한 스크라이빙(Scribing) 공정을 어렵게 만들고, 이로 인한 스트레스로 분리된 소자의 벽개면이 깨지거나 크랙(Crack)이 형성되는 등 특성이 저하되는 문제점이 발생한다.By the way, the sapphire substrate and the laminated epitaxial interface (Facet) of the epilayer has a difference in orientation, and after the polishing process, the remaining sapphire substrate makes it difficult to scribing (Scribing) process to separate into individual elements, resulting in stress A problem arises in that the characteristics of the cleaved surface of the separated device are broken or cracks are formed.
도 2는 일반적인 질화물 반도체 레이저 다이오드가 스템(Stem)에 패키징된 상태를 도시한 단면도로써, 질화물 반도체 레이저 다이오드(20)는 금속층(30)으로 스템(40)에 본딩되어 패키징된다.2 is a cross-sectional view illustrating a state in which a general nitride semiconductor laser diode is packaged in a stem, and the nitride semiconductor laser diode 20 is bonded and packaged to the stem 40 by a metal layer 30.
이렇게, 각각 분리된 질화물 반도체 레이저 다이오드(20)를 스템과 같은 서브마운트(Submount) 부재에 본딩하여 패키징하기 위해서, 스크라이빙 공정을 수행하기 전에 연마된 사파이어 기판 면에 솔더(Solder)와 같은 금속층(30)을 미리 증착시킨다.Thus, in order to bond and package the separated nitride semiconductor laser diodes 20 to a submount member such as a stem, a metal layer such as solder on the polished sapphire substrate surface before performing the scribing process. (30) is deposited in advance.
그러나, 증착된 금속층에서 스크라이빙 공정을 수행하면, 스크라이빙하는 방향을 정확히 정렬시키기 힘들다.However, if the scribing process is performed on the deposited metal layer, it is difficult to accurately align the scribing direction.
그리고, 스크라이빙용 팁(Tip)이 절단되는 금속분말에 의해 지저분해져 스크라이빙되는 영역에 가해지는 힘을 분산시키고, 스크라이빙된 개별 소자의 벽개면 특성을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that the scribing tip is dispersed by the metal powder to be cut, thereby dispersing the force applied to the scribed area, and degrading cleavage characteristics of the scribed individual elements.
이를 극복하기 위해서 각각의 개별 소자에 금속층을 증착할 수밖에 없는데, 이는 제조공정의 증가 및 공정의 곤란성이 발생되는 문제점이 있다.In order to overcome this, there is no choice but to deposit a metal layer on each individual device, which causes a problem in that an increase in manufacturing process and process difficulty occur.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,사파이어 기판의 이면에 홈이 형성된 메탈층을 형성하고, 이 홈으로 스크라이빙 공정을 수행함으로써, 벽계면에 크랙과 깨지는 것을 방지하고, 연마공정의 가공두께 한계를 늘려주어 기판의 휘어짐에 따른 문제점을 해결할 수 있는 반도체 레이저 다이오드의 스크라이빙 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by forming a metal layer with a groove formed on the back surface of the sapphire substrate, and performing a scribing process with the groove, to prevent cracks and cracks on the wall interface In addition, it is an object of the present invention to provide a scribing method of a semiconductor laser diode that can solve the problems caused by the bending of the substrate by increasing the processing thickness limit of the polishing process.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 일면에 복수의 반도체 레이저 다이오드들이 형성된 사파이어 기판의 이면에 연마공정을 수행하여 사파이어 기판 일부를 제거하는 단계와;According to a preferred aspect of the present invention, there is provided a method of removing a portion of a sapphire substrate by performing a polishing process on a back surface of a sapphire substrate on which a plurality of semiconductor laser diodes are formed;
상기 사파이어 기판의 연마된 이면에 메탈층을 형성하는 단계와;Forming a metal layer on the polished back surface of the sapphire substrate;
상기 복수의 반도체 레이저 다이오드들을 각각의 개별소자로 분리하기 위한 스크라이빙 라인과 일치되는 홈을 상기 메탈층에 형성하는 단계와;Forming grooves in the metal layer that coincide with a scribing line for separating the plurality of semiconductor laser diodes into respective individual elements;
상기 홈을 따라 스크라이빙 공정을 수행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 스크라이빙 공정이 제공된다.A scribing process of a semiconductor laser diode is provided, comprising the step of performing a scribing process along the groove.
도 1a 내지 1d는 종래 기술에 따른 질화물 반도체 레이저 다이오드의 개략적인 제조 공정 단면도이다.1A-1D are schematic cross-sectional views of a manufacturing process of a nitride semiconductor laser diode according to the prior art.
도 2는 일반적인 질화물 반도체 레이저 다이오드가 스템(Stem)에 패키징된 상태를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a state in which a general nitride semiconductor laser diode is packaged in a stem.
도 3a 내지 3f는 본 발명에 따른 질화물 반도체 레이저 다이오드의 개략적인 제조 공정 단면도이다.3A to 3F are schematic cross-sectional views of a manufacturing process of a nitride semiconductor laser diode according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10,11,110a,100 : 사파이어 기판10,11,110a, 100: Sapphire substrate
12,120 : 복수의 반도체 레이저 다이오드 구조12,120: a plurality of semiconductor laser diode structure
30,130a : 금속층 40 : 스템(Stem)30,130a: metal layer 40: stem
20,21,22,23,24,25,26,27,28,221,222,223,224,225,226,227,228 :20,21,22,23,24,25,26,27,28,221,222,223,224,225,226,227,228:
반도체 레이저 다이오드Semiconductor laser diode
150,150a : 홈150,150a: home
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 3f는 본 발명에 따른 질화물 반도체 레이저 다이오드의 개략적인 제조 공정 단면도로써, 먼저, 일면과 이면을 갖는 사파이어 기판(100)을 준비하고(도 3a), 상기 사파이어 기판(100) 일면의 상부에 복수의 반도체 레이저 다이오드 구조(120)를 성장시킨다.(도 3b)3A to 3F are schematic cross-sectional views of a nitride semiconductor laser diode according to the present invention. First, a sapphire substrate 100 having one side and a back side is prepared (FIG. 3A), and an upper portion of the sapphire substrate 100 is formed. A plurality of semiconductor laser diode structures 120 are grown (FIG. 3B).
그 다음, 상기 사파이어 기판(100)의 일부를 래핑(Lapping) 또는 폴리싱(Polishing)공정과 같은 연마공정으로 제거한다.(도 3c)Then, a part of the sapphire substrate 100 is removed by a polishing process such as a lapping or polishing process (FIG. 3C).
그 후, 상기 연마된 사파이어 기판(110) 면에 금속층(130)을 형성한다.(도 3d)After that, a metal layer 130 is formed on the polished sapphire substrate 110 surface (FIG. 3D).
연이어, 상기 금속층(130)에 개별 소자로 분리하기 위해 스크라이빙 라인과 일치하는 홈(150)을 형성한다.(도 3e)Subsequently, grooves 150 coincident with the scribing lines are formed in the metal layer 130 to separate into individual elements (FIG. 3E).
그러므로, 상기 금속층(130)에는 홈(150)이 형성되어 금속패턴(130a)이 된다.Therefore, the groove 150 is formed in the metal layer 130 to form the metal pattern 130a.
마지막으로, 상기 홈(150) 따라 스크라이빙(Scribing) 공정을 수행하여 복수의 반도체 레이저 다이오드 구조(120)를 각각의 개별적인 반도체 레이저 다이오드(221,222,223,224,225,226,227,228)로 분리시킨다.(도 3f)Finally, a scribing process is performed along the groove 150 to separate the plurality of semiconductor laser diode structures 120 into individual semiconductor laser diodes 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, and 228 (FIG. 3F).
상기 분리된 반도체 레이저 다이오드 각각은 사파이어 기판(110a)의 일면에 형성된 반도체 레이저 다이오드 구조(120a)와 상기 사파이어 기판(110a)의 이면에 형성된 금속층(130a)으로 구성된다.Each of the separated semiconductor laser diodes includes a semiconductor laser diode structure 120a formed on one surface of the sapphire substrate 110a and a metal layer 130a formed on the back surface of the sapphire substrate 110a.
이렇게 연마공정 후, 사파이어 기판에 스크라이빙용(用) 홈을 갖는 금속패턴을 형성한 다음, 홈을 따라 스크라이빙 공정을 수행하면, 스크라이빙 공정이 원활하게 수행될 뿐만 아니라 스크라이빙용 팁에 금속이 묻지 않아 양호한 특성을 갖는 소자의 벽개면을 구현할 수 있게 된다.After the polishing process, if a metal pattern having a scribing groove is formed on the sapphire substrate, and then the scribing process is performed along the groove, the scribing process is smoothly performed as well as the scribing tip. Since metal does not adhere to the cleavage surface of the device having good characteristics, it can be realized.
더불어, 스크라이빙 공정중에 금속층이 형성됨으로, 각각의 개별 소자에 금속층을 추가로 형성할 필요가 없게 되는 장점이 있다.In addition, since the metal layer is formed during the scribing process, there is an advantage in that it is not necessary to additionally form the metal layer in each individual device.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 사파이어 기판의 이면에 홈이 형성된 메탈층을 형성하고, 이 홈으로 스크라이빙 공정을 수행함으로써, 벽계면에 크랙과 깨지는 것을 방지하고, 연마공정의 가공두께 한계를 늘려주어 기판의 휘어짐에 따른 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention forms a metal layer having a groove formed on the rear surface of the sapphire substrate, and performs a scribing process with the groove, thereby preventing cracks and cracks on the wall interface and limiting the processing thickness of the polishing process. By increasing the effect of solving the problem caused by the bending of the substrate.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.
Claims (2)
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| KR1020020071257A KR20040042675A (en) | 2002-11-15 | 2002-11-15 | Method of scribing semiconductor laser diode |
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| JP2001284642A (en) * | 2000-03-31 | 2001-10-12 | Toyoda Gosei Co Ltd | Group iii nitride compound semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same |
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2002
- 2002-11-15 KR KR1020020071257A patent/KR20040042675A/en not_active Application Discontinuation
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