KR20120086241A - Manufacturing method of led chip - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 광투과성 기판의 한 쪽의 주면(표면측이라 함)에 발광 광을 생성하는 LED 소자 본체가 형성되고, 다른 쪽의 주면(이면측이라 함)에 당해 발광광을 반사하는 성질의 반사막이 형성된 구조를 갖는 LED 칩의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention is characterized in that an LED element body for generating luminescent light is formed on one main surface (referred to as the surface side) of the light-transmissive substrate, and the emitted light is reflected on the other main surface (referred to as the back side). The manufacturing method of the LED chip which has a structure in which the reflecting film was formed.
Ⅲ족 질화물계 반도체로 이루어지는 LED 소자 본체를 칩 형상의 사파이어 기판 상에 형성한 구조의 LED 칩은, 예를 들어 청색계의 발광 다이오드(LED)로서 제품화되어 있다.The LED chip of the structure which formed the LED element main body which consists of group III nitride type semiconductor on the chip-shaped sapphire board | substrate is commercialized as a blue light emitting diode (LED), for example.
최근에는, LED 칩으로부터의 발광 광의 취출 효율을 높이기 위해, 발광 광이 투과 가능한 광투과성 기판(사파이어 기판 등)의 이면측에 금속 반사막을 형성하여 두고, LED 소자 본체로부터 직접 출사되는 발광 광과 함께, 일단 기판 내에 입사하여 이면측의 금속 반사막에서 반사되어 다시 기판을 통과하여 출사되는 발광 광도 유효하게 이용하는 LED 칩이 이용되고 있다(특허 문헌 1 참조).Recently, in order to increase the extraction efficiency of the light emitted from the LED chip, a metal reflective film is formed on the back side of the light transmissive substrate (such as a sapphire substrate) through which the emitted light can pass, and together with the light emitted directly from the LED element body, An LED chip has been used that effectively uses the emitted light that has once entered the substrate and is reflected by the metal reflective film on the back side and then passed through the substrate again (see Patent Document 1).
도 6은 광투과성 기판의 이면측에 반사막이 형성된 LED 칩의 전형예를 도시하는 GaN계 LED의 단면 구조도이다.6 is a cross-sectional structural view of a GaN-based LED showing a typical example of an LED chip in which a reflective film is formed on the back surface side of a light transmissive substrate.
사파이어 기판(10)의 제1 주면(표면) 상에는, GaN 버퍼층(12), n형 GaN층(13), n형 AlGaN층(14), GaInN으로 이루어지는 발광층(15), p형 AlGaN층(16) 및 p형 GaN층(17)이 순차 적층된 영역과, n형 GaN층(13)의 일부가 노출될 때까지 n형AlGaN층(14), 발광층(15), p형 AlGaN층(16), p형 GaN층(17)의 일부가 에칭에 의해 제거된 영역을 구비한 반도체 적층 구조가 형성된다. 이 반도체 적층 구조의 외주면에는, 전극 형성 부분을 제외하고 SiO2막(18)이 절연 보호막으로서 형성된다. 그리고 p형 GaN층(17) 상에는 투광성의 p형 전극(19)(Au박막), n형 GaN층(13) 상에는 n형 전극(20)(Ti/Al/Au막)이 각각 형성된다.On the first main surface (surface) of the
사파이어 기판(10)의 제2 주면(이면측) 상에는, 반사막(11)이 형성된다. 반사막(11)에는, 발광층(15)으로부터의 발광 광의 파장에 대한 반사 특성이 우수한 재료가 사용되고, 구체적으로는, 예를 들어 단층의 Au막이 형성되어, 이에 의해 이면으로부터 빠져나오려고 하는 발광 광을 사파이어 기판(10)측으로 반사하게 하고 있다.The
또한, 반사막(11)에는 LED 소자의 발광 특성이나 재료 비용을 감안하여, Au막 이외에, Al막이나 유전체 다층막이 반사막의 재료로서 사용된다. 즉, LED 소자 본체의 반도체 재료의 종류와 막 두께에 따라 발광 파장 영역(발광 스펙트럼)이 다르므로, 소자 및 LED(상품)에 따라, 발광 파장에 대한 반사 특성이 우수한 재료가 선택되어 사용된다. 예를 들어, 소자의 주변에 도포되는 형광 재료에 의한 형광 광을 이용하는 경우는 이 영향도 고려하여 재료가 선택된다. 구체적으로는, 백색 LED(형광 재료와 청색 LED로 이루어지는 백색 LED, 또는 RGB 3파 형광 재료와 보라색 광원으로 이루어지는 백색 LED)라면, 가시광 파장인 약 350㎚ 내지 800㎚의 파장 영역에서 반사율이 우수한 유전체 다층막이 사용되는 경우가 있다. 한편, 재료 비용을 우선하는 경우에는 Al막이 사용된다.In addition to the Au film, an Al film or a dielectric multilayer film is used as the material of the reflecting film for the reflecting
이면측에 반사막이 형성된 LED 칩은, 이하의 제조 공정을 거침으로써 제조된다. 즉, 웨이퍼 형상의 사파이어 기판을 머더 기판으로서 사용하고, 우선 머더 기판의 제1 주면(표면)에 LED 소자 본체를 격자 형상으로 패턴 형성하고, 계속해서 이면을 필요한 두께까지 연마한 후, 머더 기판의 제2 주면(이면)에 반사막을 형성한다(소자 형성 공정). 그 후, 개개의 LED 소자 본체로 분할하기 위해, 사파이어 기판을 칩 형상으로 분단하여 LED 칩(제품)으로서 취출한다(칩 분할 공정).The LED chip in which the reflecting film was formed in the back surface side is manufactured by going through the following manufacturing processes. That is, a wafer-shaped sapphire substrate is used as the mother substrate, first the LED element body is formed in a lattice pattern on the first main surface (surface) of the mother substrate, and then the back surface is polished to the required thickness, and then A reflective film is formed on the second main surface (rear surface) (element formation step). Then, in order to divide into individual LED element main bodies, a sapphire substrate is divided | segmented into chip shape, and it takes out as an LED chip (product) (chip dividing process).
여기서, 머더 기판으로부터 개개의 LED 칩으로 분할하는 칩 분할 가공에 대해 설명한다. 일반적으로, LED 칩의 제조 공정에 있어서도, 다른 반도체 제품과 마찬가지로, 머더 기판을 칩별로 분할할 때에, 다이싱 블레이드(다이서), 다이아몬드 스크라이버 등을 사용한 메커니컬 가공, 혹은 레이저 빔을 조사하는 레이저 가공 중 어느 하나에 의한 분할이 행해지고 있다.Here, the chip | dividing process which divides into an individual LED chip from a mother board | substrate is demonstrated. In general, also in the manufacturing process of the LED chip, similarly to other semiconductor products, when dividing the mother substrate by chip, mechanical processing using a dicing blade (dicer), diamond scriber or the like, or a laser for irradiating a laser beam The division by any one of the processes is performed.
이 중, 다이싱 블레이드나 다이아몬드 스크라이버와 같은 가공 공구를 사용한 메카니컬한 스크라이브 가공에 의해 머더 기판을 분단하는 경우, 사파이어는 글래스 등에 비해 훨씬 경질의 취성 재료이므로, 가공 공구가 마모되기 쉽고, 또한 가공된 분할 면에는 원하는 크랙 이외에 제품 불량의 원인으로 되는 칩핑이 발생하기 쉽다.Among these, when the mother substrate is divided by mechanical scribing using a processing tool such as a dicing blade or a diamond scriber, the sapphire is a much harder brittle material than glass and the like, so that the processing tool is easily worn and processed. In addition to the desired crack, chipping that causes product defects is likely to occur on the divided surface.
한편, YAG 레이저 등의 고출력 펄스 레이저(펄스 폭 10-9 내지 10-7초)를 사용한 레이저 가공에 의해 머더 기판을 분할하는 경우에는, 주지 기술인 레이저 어브레이션이나 다광자 흡수에 의한 분할이 이루어진다. 즉, 레이저 광을 기판 표면 근방 혹은 기판 내부에 집광시키고, 기판 표면 근방에 어브레이션을 생기시켜 홈을 형성하거나, 다광자 흡수에 의해 기판 내부에 가공 변질부를 형성하여, 이들 가공 부분을, 브레이크를 위한 분할 기점으로 하도록 하고 있다(특허 문헌 2, 특허 문헌 3 참조).On the other hand, when dividing a mother substrate by laser processing using a high output pulse laser (
그러나 경취성 재료인 사파이어를 레이저로 가공하는 경우에는, 어브레이션, 다광자 흡수의 모두에 있어서, 글래스 등에 대한 가공에 비해 조사 에너지를 높일 필요가 있다. 그 결과, 어브레이션에 의한 가공의 경우에는, 형성되는 홈 폭이 넓어져 버린다. 다광자 흡수에 의해 기판 내부의 가공 변질부를 형성하는 경우에 있어서도, 변질 부위가 넓어져 버리는 동시에 변질 부위에 형성되는 분할면의 표면 거칠기가 거칠어져, 반드시 바람직한 정밀도의 분단면이 얻어지는 것은 아니다.However, when processing sapphire which is a brittle material with a laser, it is necessary to raise irradiation energy compared with the processing with glass etc. in both abrasion and multiphoton absorption. As a result, in the case of the process by abrasion, the groove width formed will become wider. Also in the case of forming a processing deterioration part inside the substrate by multiphoton absorption, the deterioration part becomes wider and the surface roughness of the divided surface formed on the deterioration part becomes rough, so that the divided part of the desired precision is not necessarily obtained.
그로 인해, 펄스 폭이 10-10초 이하의 초단 펄스 레이저(이하, 펄스 폭이 10-10초 이하의 펄스 레이저를 「초단 펄스 레이저」라고 함)를 사용한 새로운 레이저 가공 방법(이하, 본 명세서에 있어서는 BI법이라고도 함)이 제안되어 있다(특허 문헌 4 참조). 이에 따르면, Nd : YAG 레이저(파장 1064㎚)를 사용하여, 극히 짧은 펄스 폭 및 고파워 밀도를 갖는 초단 펄스 레이저를, 사파이어 기판의 표면 근방에서 집광되도록 초점을 조정하여 사출한다. 이때의 레이저 광은, 집광점 근방 이외에서는 기판 재료(사파이어)에 흡수되지 않지만, 집광점에서는 다광자 흡수가 야기되어, 순간적, 또한 국부적으로 용융ㆍ승화(국부적인 미소 어브레이션)가 발생하게 된다. 그리고 기판의 표층 부위로부터 표면에 이르는 범위에 미소 크랙이 형성된다. 즉, 종래의 어브레이션은 조사된 레이저 빔에 의한 에너지의 대략 전부가 기판 재료의 용융ㆍ증산에 소비되어 넓은 어브레이션 구멍의 형성(구멍 직경이 8㎛정도)에 사용되지만, 새로운 레이저 가공 방법(BI법)에서는 조사 레이저의 에너지는 미소한 용융흔(구멍 직경이 1㎛ 정도의 작은 구멍)의 형성에 일부가 소비되고, 나머지의 에너지가 미소 크랙을 형성하는 충격력으로서 소비된다. 이와 같이 용해흔이 분할 예정 라인을 따라 절취선처럼 이산적으로 형성됨으로써, 인접하는 용해흔의 사이가 미소 크랙으로 연결된 분리 용이화 영역이 형성되게 되어, 이 영역을 따라 기판이 분할 가능하게 된다.Accordingly, a new laser processing method using the pulse width (hereinafter referred to as a pulse width of 10 -10 seconds or less of the pulsed laser "ultra-short pulse laser") of 10 -10 seconds ultra-short pulse laser (in the following, the specification (Also referred to as BI method) has been proposed (see Patent Document 4). According to this, an ultra-short pulse laser having an extremely short pulse width and high power density is injected using a Nd: YAG laser (wavelength 1064 nm) by focusing so as to be focused near the surface of the sapphire substrate. At this time, the laser light is not absorbed by the substrate material (sapphire) except at the vicinity of the condensing point, but multi-photon absorption is caused at the condensing point, causing instantaneous and local melting and sublimation (local microablation). . And microcracks are formed in the range from the surface layer part of a board | substrate to a surface. That is, in the conventional ablation, almost all of the energy from the irradiated laser beam is consumed for melting and evaporating the substrate material and used for the formation of a wider ablation hole (a hole diameter of about 8 mu m). In the BI method), the energy of the irradiation laser is partially consumed in the formation of minute melting traces (small holes having a pore diameter of about 1 μm), and the remaining energy is consumed as an impact force for forming minute cracks. As described above, the dissolution traces are discretely formed along the division scheduled line like a perforation line, so that an easy separation region in which adjacent dissolution traces are connected by minute cracks is formed, and the substrate can be divided along this region.
LED 제조에 있어서의 칩 분할 공정에는, 레이저 어브레이션 가공, 다광자 흡수에 의한 레이저 가공, 초단 펄스 레이저에 의한 새로운 레이저 가공(BI법)이 적용되는 것을 설명하였다.The chip division process in LED manufacturing demonstrated that laser ablation processing, laser processing by multiphoton absorption, and new laser processing by ultra-short pulsed laser (BI method) were applied.
그러나 이면측에 반사막이 형성되어 있는 머더 기판을 분할하여 LED 칩을 잘라내는 경우에, 상술한 바와 같은 레이저 가공에 의해 분할을 행하려고 하면, 이면측의 반사막의 존재에 의해, 반사막에 의해 레이저 광이 반사 또는 흡수되는 것이 가공상의 지장이 된다.However, in the case of dividing the mother chip having the reflective film formed on the rear surface side to cut the LED chip, if the division is to be performed by the laser processing as described above, the laser beam is reflected by the reflective film due to the presence of the reflective film on the rear surface side. This reflection or absorption becomes a processing problem.
레이저 조사에 의한 분할 방법의 하나로서, 레이저 조사를 이면측으로부터가 아닌, LED 소자 본체가 형성된 표면측으로부터 조사하는 것이 가능하지만, 조사한 레이저 빔의 발광이 LED 소자 본체에도 영향을 미쳐, LED 소자 자체의 발광 효율을 저하시켜 버리는 문제가 발생하므로, 레이저 조사는 이면측으로부터 행하는 것이 발광 효율을 유지시키는 관점에서 바람직하다.As one of the division methods by laser irradiation, it is possible to irradiate the laser irradiation from the surface side on which the LED element body is formed, not from the back side side, but the light emission of the irradiated laser beam also affects the LED element body, and the LED element itself. Since a problem of lowering the luminous efficiency of the light emitting device occurs, it is preferable to perform laser irradiation from the back side from the viewpoint of maintaining the luminous efficiency.
또한, 지금까지의 LED의 제조 공정에서는, 재료 비용이라고 하는 실용적인 관점에서는 반사막에 Al막이 사용되고, 재료 비용보다도 발광 광의 취출 효율을 중시하는 관점에서는, Al막보다도 발광 파장에 대한 반사 특성이 우수한 Au막이나 유전체 다층막 등의 재료의 사용이 검토되고 있지만, 칩 분할 공정의 관점으로부터는 반사막으로서 어떤 막이 바람직한지는 전혀 고려되어 있지 않았다.In the LED manufacturing process so far, an Al film is used for the reflective film from a practical point of view of material cost, and from the viewpoint of focusing on the extraction efficiency of the emitted light rather than the material cost, the Au film is superior to the light emission wavelength than the Al film. Although the use of materials, such as a dielectric multilayer film, is considered, from the viewpoint of a chip | tip division process, what kind of film is preferable as a reflecting film was not considered at all.
그로 인해, 이면측에 Al막 등의 반사막이 형성되어 있는 구조의 머더 기판을, 이면측으로부터 레이저 조사하여 분할 기점을 형성하는 경우에는, 우선 분할 예정 라인을 따라 반사막을 띠 형상으로 제거(박리)하여 머더 기판을 노출시켜 두고, 계속해서 머더 기판의 이면측으로부터 레이저 광을 노출 부분을 향하여 조사하게 하고 있었다.Therefore, when a mother substrate having a structure in which a reflective film such as an Al film is formed on the rear surface side is formed by laser irradiation from the rear surface side, first, the reflective film is removed in a band shape along the division scheduled line (peeling). The mother substrate was exposed, and the laser light was subsequently irradiated toward the exposed portion from the back side of the mother substrate.
그 경우, 분할 예정 라인을 따라, 포토리소그래피에 의한 패터닝으로 박리하거나, 혹은 반사막을 제거하기 위한 조사 조건(후술하는 분할 기점 형성을 위한 레이저 조사와는 다름)으로 반사막 제거용의 레이저 어브레이션을 행하는 것이 필요하여, 결국 분할 예정 라인을 따라 격자 형상으로 반사막을 제거(박리)하는 공정이 여분으로 필요해져, 가공 공정 수가 증가되는 요인으로 되어 있었다.In that case, laser ablation for removing the reflective film is performed under irradiation conditions (different from laser irradiation for forming a split starting point, described later) to remove the reflective film or to remove the reflective film along the division scheduled line. In the end, a step of removing (peeling) the reflective film in a lattice shape along the dividing scheduled line is required, which is a factor that increases the number of processing steps.
따라서 본 발명은 이면에 반사막이 형성되어 있는 머더 기판을, 이면측으로부터 레이저 조사함으로써 분할 기점을 형성하는 경우에, 미리 별도로 분할 예정 라인을 따라 반사막을 제거하여 둘 필요가 없는 LED의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, this invention provides the manufacturing method of LED which does not need to remove the reflection film along a predetermined | prescribed division line previously, when forming a division origin by laser-irradiating the mother substrate in which the reflection film is formed in the back surface from the back surface side. It aims to do it.
상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 본 발명의 LED 칩의 제조 방법은, 광투과성 기판의 표면측에 복수의 LED 소자 본체가 패턴 형성되는 동시에, 이면측에 반사막이 분할 예정 라인 상도 포함하여 형성되어 있는 머더 기판에 대해, 분할 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사함으로써 LED 소자 본체별로 분할하기 위한 분할 기점을 형성하는 공정을 포함하는 LED 칩의 제조 방법이며, 이하의 구성을 구비한다.In the method for manufacturing the LED chip of the present invention made to achieve the above object, a plurality of LED element bodies are patterned on the front side of the light transmissive substrate, and a mother film is formed on the back side including the division scheduled line. It is a manufacturing method of the LED chip which includes the process of forming the dividing origin for dividing | segmenting for every LED element main body by irradiating a laser beam along a dividing line to a board | substrate, and is provided with the following structures.
즉, 반사막으로서 LED 소자 본체가 발하는 발광 광의 파장 범위(바람직하게는, 또한 형광 재료로부터의 형광 광의 파장 범위)를 반사하고, 또한 분할 예정 라인에 조사하는 레이저 빔의 파장 광을 투과하는 성질을 갖는 반사막을 이면측에 형성하고, 레이저 빔을 이면측으로부터 반사막을 투과시켜 기판 이면에 직접 조사하도록 하여 기판을 레이저 가공하는 것이다.That is, it has a property of reflecting the wavelength range (preferably, also the wavelength range of the fluorescent light from a fluorescent material) which the LED element main body emits as a reflecting film, and transmitting the wavelength light of the laser beam irradiated to a division scheduled line. The reflective film is formed on the back surface side, and the laser beam is transmitted through the reflective film from the back surface side to directly irradiate the back surface of the substrate, thereby laser processing the substrate.
여기서, 광투과성 기판은 사파이어 기판이어도 된다.Here, the light transmissive substrate may be a sapphire substrate.
또한, 반사막은 400㎚ 내지 700㎚의 가시광 영역의 반사율이 90% 이상이고, 900㎚ 이상의 적외 영역의 투과율이 50% 이상이어도 된다.Moreover, the reflecting film may have 90% or more of reflectance in the visible light region of 400 nm to 700 nm, and 50% or more of transmittance of the infrared region of 900 nm or more.
구체적으로는, 반사막은 유전체 다층막으로 형성되어 있어도 된다.Specifically, the reflective film may be formed of a dielectric multilayer film.
또한, 레이저 빔으로서 Nd : YAG 레이저에 의한 1064㎚의 펄스 레이저를 조사하면 된다.Moreover, what is necessary is just to irradiate the pulse laser of 1064 nm by Nd: YAG laser as a laser beam.
또한, 펄스 레이저로서, 펄스 폭이 10-10초보다도 짧은 초단 펄스 레이저를, 분할 예정 라인을 따라 이산적으로 조사하여 분할 기점을 형성하도록 해도 된다.In addition, as the pulse laser, an ultrashort pulsed laser whose pulse width is shorter than 10 -10 seconds may be irradiated discretely along the division scheduled line to form a division origin.
여기서, 「이산적으로 조사」라 함은, 새로운 레이저 가공 방법(BI법)에서의 조사를, 거리를 두고 이산적으로 행함으로써, 미소한 용융흔(구멍 직경이 1㎛정도의 작은 구멍)이 간격을 두고 형성되지만, 인접하는 용융흔의 사이에 형성되는 미소 크랙끼리가 연결되는 간격의 조사를 말한다. 즉, 용융흔과 미소 크랙이 연속되도록 형성됨으로써, 크랙이 진전되도록 유도하게 한 가공을 행한다.Here, the term "discrete irradiation" means that a small melting trace (small hole having a pore diameter of about 1 µm) is obtained by discretely irradiating with a new laser processing method (BI method) at a distance. Although formed at intervals, it is irradiation of the interval which the micro cracks formed between adjacent molten traces connect. In other words, the molten trace and the microcracks are formed so as to be continuous, so that the process of inducing the cracks to be advanced is performed.
이와 같이, 용해흔을 분할 예정 라인을 따라 절취선처럼 이산적으로 형성함으로써, 인접하는 용해흔의 사이가 미소 크랙으로 연결된 분리 용이화 영역이 형성되게 되어, 이 영역을 따라 기판이 분할 가능하게 된다.In this way, by forming the dissolution traces discretely along the predetermine line like a cut line, a separation facilitating region in which adjacent dissolution traces are connected by minute cracks is formed, and the substrate can be divided along this region.
본 발명의 LED 칩의 제조 방법에 따르면, LED 소자의 발광 광을 투과하는 투과성 기판의 이면측에 형성하는 반사막이 갖는 광학 특성으로서, LED 소자 본체 및 형광 재료의 파장 영역을 반사할 수 있는 동시에, 분할 예정 라인에 조사하는 레이저 빔의 파장 광을 투과하는 성질을 갖도록 함으로써, 분할 예정 라인을 따라 레이저 조사를 행할 때에, 이면측으로부터 조사하면 반사막을 투과하여 레이저 빔이 기판에 직접 조사되게 된다.According to the LED chip manufacturing method of the present invention, as the optical characteristic of the reflective film formed on the back side of the transparent substrate that transmits the light emitted by the LED element, the LED element body and the wavelength region of the fluorescent material can be reflected, By having the property of transmitting the wavelength light of the laser beam irradiated to the dividing scheduled line, when performing laser irradiation along the dividing scheduled line, if it irradiates from the back surface side, it will permeate a reflection film and a laser beam will be irradiated directly to a board | substrate.
즉, 지금까지는 반사막을 미리 제거함으로써, 기판에 레이저 빔이 조사되도록 하고 있었지만, 이면측에 반사막을 형성한 채, 레이저 조사를 행해도 레이저 빔이 기판 이면에 도달하게 되어, 실질적으로 반사막이 없을 때와 동일한 레이저 가공이 가능하게 된다.In other words, the laser beam is irradiated onto the substrate by removing the reflective film in advance, but the laser beam reaches the back of the substrate even when the laser irradiation is performed while the reflective film is formed on the rear surface side, and the reflective film is substantially absent. The same laser processing as is possible.
이에 의해, 이면 반사막을 구비한 LED 칩의 제조에 있어서, 분할 예정 라인을 따라 반사막을 제거하는 공정이 불필요해져, 가공 공정 수를 줄일 수 있다.Thereby, in manufacture of an LED chip provided with a back surface reflecting film, the process of removing a reflecting film along a division planned line becomes unnecessary, and the number of process steps can be reduced.
도 1은 머더 기판의 표면측에 LED 소자 본체를 형성한 상태를 도시하는 도면이다.
도 2는 LED 소자 본체가 형성된 머더 기판의 이면측에 반사막을 형성한 상태를 도시하는 도면이다.
도 3은 반사막으로서 이상적인 반사 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4는 레이저 조사에 의해, 머더 기판을 개개의 LED 칩으로 분할할 때의 가공 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 분할 기점을 따라 브레이크 처리를 행하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 LED 소자 본체의 구조의 일례를 도시하는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the state which formed the LED element main body in the surface side of a mother substrate.
FIG. 2 is a view showing a state in which a reflective film is formed on the rear surface side of a mother substrate on which an LED element body is formed.
3 is a diagram showing an ideal reflection spectrum as a reflection film.
It is a figure which shows the processing state at the time of dividing a mother board into individual LED chips by laser irradiation.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a brake process is performed along the division starting point.
6 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the LED element body.
이하, Ⅲ족 질화물계 반도체를 사용한 LED 칩을 예로 하여, 본 발명의 LED 칩의 제조 공정을, 순차 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 관한 LED 칩의 제조 방법은, 주로 소자 형성 공정과, 칩 분할 공정의 2개의 공정으로 이루어진다.Hereinafter, the manufacturing process of the LED chip of this invention is demonstrated in detail based on a sequential drawing, taking the LED chip using group III nitride type semiconductor as an example. The manufacturing method of the LED chip which concerns on this invention mainly consists of two processes, an element formation process and a chip | tip dividing process.
(소자 형성 공정)(Element formation step)
소자 형성 공정에서는, 머더 기판의 표면측(제1 주면측)에 다수의 LED 소자 본체를 패턴 형성하는 동시에, 이면측(제2 주면측)에 반사막을 형성한다.In the element formation step, a plurality of LED element bodies are patterned on the front side (first main surface side) of the mother substrate, and a reflective film is formed on the back side (second main surface side).
도 1은 머더 기판의 표면측에 LED 소자 본체를 형성한 상태를 도시하는 도면으로, 도 1의 (a)는 상면도(표면측의 평면도), 도 1의 (b)는 정면도이다. 머더 기판(1)은 웨이퍼 형상의 사파이어 기판으로 이루어지고, 표면(1a)(제1 주면) 상에는, 정방 격자를 형성하도록 종횡으로 규칙적으로 배열된 다수의 LED 소자 본체(2)가 패턴 형성되어 있다. 개개의 LED 소자 본체(2)는, 도 6에서 도시한 소자 구조를 갖고 있고, 주지의 반도체 제조 프로세스에 의해 형성되어 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the state which formed the LED element main body in the surface side of a mother substrate, FIG. 1 (a) is a top view (top view of a surface side), and FIG. 1 (b) is a front view. The mother board |
또한, 인접하는 소자 본체(2)의 사이에는, LED 소자 본체별로 분할할 때의 분할 예정 라인으로 되는 간극이 형성되어 있다.Moreover, the gap which becomes a division | segmentation schedule line at the time of dividing | segmented by LED element main body is formed between the adjacent element
머더 기판(1)으로서 사용하는 사파이어는, LED 소자 본체(2)가 발광하는 파장 영역(350㎚ 내지 800㎚)에 대해 광투과성을 갖는 재료이다. 또한, LED 소자 본체(2)의 발광 파장 영역에 대해 광투과성을 갖는 재료이면 사파이어 기판 이외를 기판으로서 사용해도 된다. LED 소자 본체(2)가 백색 발광 다이오드가 아닌, 단색광 발광 다이오드인 경우에는, 가시광 영역 전체가 아닌 해당하는 단색광의 발광 파장에 대해 광투과성을 갖고 있으면 된다.Sapphire used as the mother board |
도 2는 LED 소자 본체(2)가 형성된 머더 기판(1)의 이면측에 반사막을 형성한 상태를 도시하는 도면으로, 도 2의 (a)는 하면도(이면측의 평면도), 도 2의 (b)는 정면도이다. 머더 기판(1)의 이면측(1b)에는 전체면에 반사막(3)이 형성되어 있다.FIG. 2 is a view showing a state in which a reflective film is formed on the back surface side of the
반사막(3)에는, LED 소자 본체(2)의 발광 광을 선택적으로 반사하는 동시에, 분할 예정 라인에 조사하는 레이저 빔의 파장 광을 투과하는 성질의 재료가 사용된다. 레이저 빔에는, 통상 900㎚ 이상의 파장 광인 적외 레이저(YAG 레이저, YVO 레이저 등)를 사용하므로, 900㎚ 이상의 적외 파장 영역을 투과하는 반사재가 사용된다.As the
구체적으로는, 예를 들어 400㎚ 내지 700㎚의 파장 영역을 90% 이상의 반사율로 반사하고, Nd : YAG 레이저의 파장 광(1064㎚)을 50% 이상의 투과율로 투과하는 반사막을 사용하는 것이 바람직하다.Specifically, for example, it is preferable to use a reflecting film that reflects a wavelength region of 400 nm to 700 nm with a reflectance of 90% or more, and transmits wavelength light (1064 nm) of a Nd: YAG laser with a transmittance of 50% or more. .
도 3은 반사막(3)으로서 이상적인 반사 스펙트럼을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing an ideal reflection spectrum as the
이와 같은 특성에 가까운 반사막은, 유전 다층막에 의해 형성할 수 있다.A reflective film close to such characteristics can be formed by a dielectric multilayer film.
(칩 분할 공정)(Chip dividing process)
다음에, LED 소자 본체(2) 및 반사막(3)이 형성된 머더 기판을, 개개의 LED 칩으로 분할한다.Next, the mother substrate in which the LED element
도 4는 레이저 조사에 의해, 머더 기판을 개개의 LED 칩으로 분할할 때의 가공 상태를 도시하는 도면이다.It is a figure which shows the processing state at the time of dividing a mother board into individual LED chips by laser irradiation.
레이저(4)로서 Nd : YAG 펄스 레이저를 사용하여, 파장 1064㎚, 펄스 폭 20 피코초, 펄스 에너지 0.1μJ 내지 50μJ, 반복 주파수 10㎑ 내지 200㎑, 분할 예정 라인 방향으로의 주사 속도 50㎜/초 내지 3000㎜/초의 조건에서, 이면(1b)측으로부터 초단 레이저 빔을 조사한다. 또한, 주사 속도는 반복 주파수와의 균형을 위해, 전회의 조사 위치의 간격(조사 피치)이 3㎛ 내지 20㎛으로 되도록 한다.Using a Nd: YAG pulse laser as the
그리고 레이저(4)에 내장된 렌즈 광학계(도시하지 않음)에서, 깊이 방향의 초점 위치를, 기판 이면측(1b)보다도 약간 기판 내측으로 들어간 위치 A(분할 기점)에 집광되도록 초점을 조정한다.Then, in the lens optical system (not shown) incorporated in the
이와 같이 하여 레이저를 조사하면, 레이저 빔 L은 반사막(3)을 투과하여, 머더 기판(1)의 초점 위치까지 직접 도달하여 작용하게 되고, 머더 기판(1)을 이동시키면서 가공함으로써, 3㎛ 내지 20㎛의 간격으로 이산적으로 작은 구멍이 형성되고, 인접하는 구멍과 구멍 사이에는 미소 크랙이 형성되게 되어, 이들에 의해 분할 기점으로 되는 가공 라인(스크라이브 라인)이 형성된다. 모든 격자 형상의 분할 예정 라인 전체를 따라 동일한 처리를 반복하여, LED 소자 본체별로 분할하기 위한 분할 기점을 형성한다.When the laser is irradiated in this way, the laser beam L is transmitted through the
도 5는 분할 기점이 형성된 머더 기판(1)에 대해, 브레이크 처리를 행하는 상태를 도시하는 도면이다.FIG. 5: is a figure which shows the state which performs a brake process with respect to the
분할 기점 A가 형성된 위치에 대향하는 표면측의 위치 P1에 브레이크 바(5)를 대는 동시에, 이면측에서 분할 기점 A로부터 좌우 양측으로 이격한 위치 P2, P3에 지지 바(6a, 6b)를 대어, 3점 지지 상태에서 굽힘 모멘트를 부여함으로써, 분할 예정 라인을 따른 브레이크를 행한다. 그리고 동일한 브레이크 처리를 모든 분할 기점을 따라 실행함으로써, LED 칩별로 분할할 수 있다.The
따라서 본 발명에 따르면, 반사막(3)을 형성한 후에, 반사막(3)을 분할 예정 라인을 따라 박리하는 일 없이, 즉시 머더 기판 자체를 레이저 가공할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, after forming the reflecting
상기 실시 형태에서는, 초단 펄스 레이저의 조사에 의한 칩 분할을 실행하였지만, 종래부터의 어브레이션 가공, 혹은 다광자 흡수에 의한 가공을 적용해도 된다. 이들의 경우에서도, 이면측에 형성한 반사막을 분할 예정 라인을 따라 박리하는 일 없이, 즉시 레이저 가공할 수 있다.In the said embodiment, although chip | tip division by irradiation of an ultrashort pulse laser was performed, you may apply conventional abrasion processing or the process by multiphoton absorption. Also in these cases, laser processing can be performed immediately, without peeling the reflective film formed in the back surface side along the dividing scheduled line.
본 발명은, 기판 이면에 반사막이 형성된 LED 칩의 제조에 이용된다.This invention is used for manufacture of the LED chip in which the reflection film was formed in the back surface of a board | substrate.
A : 초점 위치(분할 기점)
L : 레이저 빔
1 : 광투과성 기판(사파이어 기판)
1a : 표면측
1b : 이면측
2 : LED 소자 본체
3 : 반사막
4 : 레이저(Nd : YAG 레이저)
5 : 브레이크 바
6a, 6b : 지지 바A: Focus position (divided starting point)
L: laser beam
1: light transmissive substrate (sapphire substrate)
1a: surface side
1b: back side
2: LED element body
3: reflecting film
4: laser (Nd: YAG laser)
5: brake bar
6a, 6b: support bar
Claims (6)
상기 반사막으로서 상기 LED 소자 본체가 발하는 발광 광의 파장 범위를 반사하고, 또한 분할 예정 라인에 조사하는 레이저 빔의 파장 광을 투과하는 성질을 갖는 반사막을 이면측에 형성하고,
상기 레이저 빔을 이면측으로부터 반사막을 투과시켜 기판 이면에 직접 조사하도록 하여 기판을 레이저 가공하는 것을 특징으로 하는, LED 칩의 제조 방법.A plurality of LED element bodies are patterned on the front side of the light transmissive substrate, and the LED element main body is irradiated with a laser beam along the dividing due line to the mother substrate on which the reflective film is formed including the upper part of the dividing due line. It is a manufacturing method of an LED chip comprising a step of forming a split starting point for dividing into stars,
As the reflecting film, a reflecting film having a property of reflecting the wavelength range of the emitted light emitted by the LED element main body and transmitting the wavelength light of the laser beam irradiated to the division scheduled line is formed on the back surface side,
A method of manufacturing an LED chip, characterized in that the laser beam is transmitted through a reflective film from the back side to directly irradiate the back side of the substrate.
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