TW201436017A - Ｌｅｄ元件之製造方法、ｌｅｄ元件製造用晶圓基材、及ｌｅｄ元件之製造裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種與先前相比可更確實且容易地獲得發光效率優異之LED元件的LED元件之製造方法及用於其之裝置。本發明之LED元件之製造方法係藉由於設置為格子狀之分割預定區域，將晶圓分割、單片化而製造LED元件之方法，上述晶圓係於一主面上設置有二維地重複形成各自構成一個LED元件之單位圖案而成之LED圖案；該LED元件之製造方法包括：刻劃步驟，其係沿著形成LED圖案前之晶圓之分割預定區域進行雷射刻劃而形成劃線；LED圖案形成步驟，其係於經過刻劃步驟後之晶圓之主面形成LED圖案；及單片化步驟，其係藉由將經過LED圖案形成步驟後之晶圓沿劃線進行分斷而單片化，而獲得複數個LED元件。

Description

LED元件之製造方法、LED元件製造用晶圓基材、及LED元件之製造裝置
本發明係關於一種LED(Light Emitting Diode，發光二極體)元件之製造方法，且關於一種藉由將於基板上二維地重複配置LED元件之單位圖案而成之帶有圖案之基板分割而獲得LED元件之LED元件之製造方法及用於該LED元件之製造方法之裝置。
LED元件係大體上按照如下製程製造，即，例如於設置為格子狀之稱為切割道(street)之分割預定區域，將帶有圖案之基板(帶有LED圖案之基板)分割、單片化(晶片化)，該帶有圖案之基板(帶有LED圖案之基板)係於藍寶石單晶等基板(晶圓、母基板)上二維地重複形成包括GaN等III族氮化物半導體層或金屬電極等之LED元件之單位圖案而成。此處，所謂切割道係指藉由分割而成為LED元件之兩個部分之作為間隙部分之窄幅之區域。
帶有圖案之基板係藉由如下方式製作，即，於晶圓上積層均包含III族氮化物之緩衝層、n型導電層(亦稱為n型披覆層、n型接觸層等)、發光層、p型導電層(亦稱為p型披覆層、p型接觸層等)等後，於p型導電層上形成p電極，且使n型導電層露出，於該露出面形成n電極(例如參照專利文獻1至專利文獻3)。
又，作為用於分割之方法，如下方法眾所周知，即，藉由於各個單位脈衝光之被照射區域沿著加工預定線離散地分佈之條件下，照 射作為脈衝寬度為皮秒(psec)級之超短脈衝光之雷射光，而沿加工預定線(通常為切割道中心位置)形成用於分割之起點(例如參照專利文獻4)。於專利文獻4所揭示之方法中，於各個單脈衝光之被照射區域中所形成之加工痕跡間產生劈裂或破裂導致之裂紋進展(裂痕進展)，沿著該裂紋分割(分斷)基板，藉此，實現單片化。
又，以下態樣亦眾所周知，即，為使LED元件之光擷取效率提昇，而於對形成III族氮化物半導體層之前之晶圓之正面實施凹凸加工後，形成LED元件圖案(例如參照專利文獻2及專利文獻3)。專利文獻2中揭示了使用PSS(Patterned Sapphire Substrate，圖案化藍寶石基板)之態樣，該PSS係藉由進行光微影製程及RIE(Reactive Ion Etching，反應性離子蝕刻)，而於藍寶石晶圓之正面形成凸部呈圓錐台狀之規則性圖案而成。專利文獻3中揭示了以下態樣，即，藉由利用蒸鍍使Ni或Pd等金屬微粒子離散地附著於藍寶石晶圓之正面後，進行ICP-RIE(電感耦合電漿型反應性離子蝕刻：Inductive Coupled Plasma Reactive Ion Etching)，而於晶圓之正面形成無規則之三角形狀突起。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平10-200215號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-64811號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-225787號公報
[專利文獻4]日本專利特開2011-131256號公報
於專利文獻4中揭示之方法中，單片化係以於晶圓上形成有構成LED元件之單位圖案之帶有圖案之基板為對象實施。理想之情況係單片化時之裂紋進展相對於基板面垂直地產生，但若為先前之流程，則 存在以下情況：當進行分割時，於III族氮化物半導體層中傾斜地產生破裂，對切割道以外之元件構成部分之III族氮化物半導體層造成損傷。該損傷將導致LED元件之發光效率降低。
又，因作為製作對象之LED元件不同，晶片尺寸、帶有圖案之基板之層構成(材質、厚度等)、切割道寬度等千差萬別，並且，必須於各個層中良好地進行分割，因此，存在加工制約較大，難以進行加工條件之設定之類之問題。
此外，專利文獻4中揭示之方法通常係以晶圓之與單位圖案之形成面相反之面為雷射光之被照射面而進行，但亦存在當於該被照射面以金屬薄膜設置著ODR(全角度反射器：Omni-Directional Reflector)或DBR(分佈布拉格反射器：Distributed Bragg Reflector)時，難以進行良好之分割之類之問題。
本發明係鑒於上述課題而完成，其目之在於提供一種與先前相比可更確實且容易地獲得發光效率優異之LED元件的LED元件之製造方法。
為解決上述課題，技術方案1之發明係一種LED元件之製造方法，其特徵在於：其係藉由於設置為格子狀之分割預定區域將晶圓分割、單片化而製造LED元件，該晶圓係於一主面上設置有二維地重複形成各自構成一個LED元件之單位圖案而成之LED圖案；且該LED元件之製造方法包括：刻劃步驟，其係沿著形成上述LED圖案之前之晶圓基材之上述分割預定區域進行雷射刻劃而形成劃線；LED圖案形成步驟，其係於經過上述刻劃步驟後之上述晶圓基材之上述主面形成LED圖案而獲得上述晶圓；及單片化步驟，其係藉由將由上述LED圖案形成步驟而獲得之上述晶圓沿著上述劃線進行分斷而單片化，而獲得複數個LED元件。
技術方案2之發明係如技術方案1之LED元件之製造方法，其更包括將於上述刻劃步驟中經形成上述劃線之上述晶圓基材之上述主面進行蝕刻之蝕刻步驟，且於上述LED圖案形成步驟中，於在上述蝕刻步驟中經蝕刻之上述主面上形成上述LED圖案。
技術方案3之發明係如技術方案1之LED元件之製造方法，其更包括將於上述刻劃步驟中經形成上述劃線之上述晶圓基材之上述主面進行蝕刻而形成凹凸面之蝕刻步驟，且於上述LED圖案形成步驟中，於形成有上述凹凸面之上述主面上形成上述LED圖案。
技術方案4之發明係如技術方案1至3中任一項之LED元件之製造方法，其中，於上述刻劃步驟中，將脈衝寬度為皮秒級之脈衝雷射光用於上述雷射刻劃。
技術方案5之發明係如技術方案4之LED元件之製造方法，其中，於上述刻劃步驟中，藉由使上述脈衝雷射光之各個單脈衝光之被照射區域離散，而形成上述劃線作為相互隔離之複數條加工痕跡之行。
技術方案6之發明係如技術方案1至3中任一項之LED元件之製造方法，其中，於上述刻劃步驟中，將脈衝寬度為納秒級之脈衝雷射光用於上述雷射刻劃。
技術方案7之發明係如技術方案6之LED元件之製造方法，其中，於上述刻劃步驟中，連續地形成上述劃線。
技術方案8之發明係如技術方案2或3之LED元件之製造方法，其中，於上述刻劃步驟中，將脈衝寬度為納秒級之脈衝雷射光用於上述雷射刻劃，且於上述蝕刻步驟中，將上述晶圓基材之上述主面進行蝕刻，並且將沿上述劃線形成之變質區域去除。
技術方案9之發明係如技術方案1至8中任一項之LED元件之製造方法，其中，於上述LED圖案形成步驟中，藉由加熱上述晶圓基材，使上述晶圓基材中產生應力，而使來自上述劃線之裂紋進展。
技術方案10之發明係如技術方案1至9中任一項之LED元件之製造方法，其更包括於形成上述LED圖案之前之上述晶圓基材之上述主面形成對準標記之對準標記形成步驟，且於上述刻劃步驟中，沿著藉由上述對準標記形成步驟而形成有上述對準標記之上述晶圓基材之上述分割預定區域，進行上述雷射刻劃。
技術方案11之發明係一種LED元件製造用晶圓基材，其特徵在於：其係於一主面上設置二維地重複形成各自構成一個LED元件之單位圖案而成之LED圖案後，藉由於設置為格子狀之分割預定區域進行分割而製造LED元件，上述晶圓基材之上述主面為凹凸面，且於上述主面具備：對準標記，其係用於沿上述分割預定區域進行分割時之定位；及劃線，其係藉由進行雷射刻劃而沿上述分割預定區域設置。
技術方案12之發明係一種LED元件之製造裝置，其特徵在於：其係用以藉由於設置為格子狀之分割預定區域將晶圓分割、單片化而製造LED元件，該晶圓係於一主面上設置有二維地重複形成各自構成一個LED元件之單位圖案而成之LED圖案；且該LED元件之製造裝置包括：刻劃器件，其係沿著形成上述LED圖案之前之晶圓基材之上述分割預定區域進行雷射刻劃而形成劃線；LED圖案形成器件，其係於藉由上述刻劃器件而形成有劃線之上述晶圓基材之上述主面形成LED圖案而獲得上述晶圓；及單片化器件，其係藉由將由上述LED圖案形成器件而獲得之上述晶圓沿上述劃線進行分斷而單片化，而獲得複數個LED元件。
根據技術方案1至12之發明，與先前相比可以更高之良率獲得光擷取效率優異之LED元件。
1‧‧‧藍寶石基板
2‧‧‧n型層
3‧‧‧發光層
4‧‧‧p型層
5‧‧‧n型電極
5a‧‧‧電極形成區域
6‧‧‧p型電極
10‧‧‧LED元件
100‧‧‧雷射加工裝置
101‧‧‧載物台
102‧‧‧移動機構
103‧‧‧抽吸器件
104‧‧‧分色鏡
105‧‧‧聚光透鏡
110‧‧‧控制器
120‧‧‧控制部
121‧‧‧驅動控制部
122‧‧‧攝像控制部
123‧‧‧照射控制部
124‧‧‧吸附控制部
125‧‧‧加工處理部
130‧‧‧記憶部
130P‧‧‧程式
200‧‧‧分斷裝置
201‧‧‧上側分斷棒
202‧‧‧下側分斷棒
AR‧‧‧變質區域
AS‧‧‧黏著保護片
C‧‧‧凹凸面
CR‧‧‧裂紋
D1‧‧‧加工位置資料
D2‧‧‧加工模式設定資料
LB‧‧‧脈衝雷射光(雷射光)
LS‧‧‧雷射光源
M、M1、M2、M3、M4‧‧‧對準標記
OF‧‧‧定向平面
P‧‧‧加工痕跡
PT‧‧‧LED圖案
SL、SL1、SL2‧‧‧劃線
ST‧‧‧切割道
W‧‧‧晶圓
Wa、Wb‧‧‧(晶圓之)主面
圖1係表示LED元件10之結構之示意剖面圖。
圖2係表示LED元件10之製作流程之圖。
圖3(a)~(f)係示意性表示LED元件10之製作中途之情況之剖面圖。
圖4係例示於晶圓W之正面Wa形成有對準標記M之情況之圖。
圖5係例示雷射加工裝置100之構成之圖。
圖6(a)~(c)係用以對使用雷射加工裝置100之雷射刻劃進行說明之圖。
圖7(a)~(c)係用以對劃線SL1之淨化進行說明之圖。
圖8(a)、(b)係例示磊晶成長時之晶圓W之情況之圖。
圖9係概略地表示利用分斷裝置200之單片化情況之圖。
<LED元件及其製作流程>
圖1係表示本實施形態之製法下之作為製作對象之LED元件10之結構之示意剖面圖。LED元件10係於藍寶石基板1上，使均包含GaN、AlN或InN、或者作為其等之混晶之III族氮化物之n型層2、發光層3及p型層4依次磊晶成長而成，並且具有於使n型層2之一部分露出而成之電極形成區域5a具備n型電極5、於p型層4上配備p型電極6之構成。再者，n型層2、發光層3及p型層4各者不限於單一層，亦可藉由積層複數層而構成。例如n型層2亦可以將最下層形成為緩衝層，且於該緩衝層上設置接觸層或披覆層等。或者，發光層3亦能夠以具有例如多重量子井結構之方式構成。再者，p型層4亦可包含披覆層或接觸層等構成。
又，本實施形態之LED元件10係以提升光擷取效率為目的，將藍寶石基板1與n型層2之界面設為凹凸面C者。
又，亦可為以下態樣：於藍寶石基板1之與形成上述各層而成之側之主面為相反側之主面，設置包括金屬薄膜之ODR(全向性反射 器：Omni-Directional Reflector)或DBR(分佈布拉格反射器：Distributed Bragg Reflector)。
圖2係表示上述LED元件10之製作流程之圖。又，圖3係示意性表示LED元件10之製作中途之情況之剖面圖。於本實施形態中藉由所謂多片式(multipiece)製程進行製造，該多片式製程係於設置為格子狀之稱為切割道ST(參照圖6)之分割預定區域，將基板(帶有LED圖案之基板)分割、單片化(晶片化)，該基板(帶有LED圖案之基板)係於晶圓W上設置有二維地重複形成各自構成一個LED元件10之單位圖案而成之LED圖案PT。
當以該態樣製作LED元件10時，首先，如圖3(a)所示，準備晶圓W(步驟S1)。所準備之晶圓W之厚度較佳為380μm~430μm左右。繼而，對於該晶圓W之一主面(以下，亦稱為正面)Wa形成對準標記M(步驟S2)。
對準標記M係用於後階段之單片化時之晶圓W之定位。圖4係例示於晶圓W之正面Wa形成有對準標記M之情況之圖。於圖4中，例示以下情況：於晶圓W之正面Wa，與定向平面(orientation flat)OF平行地隔離配置兩個對準標記M(M1、M2)，且與定向平面OF垂直地隔離配置兩個對準標記M(M3、M4)。又，各對準標記M係形成為十字型。其中，晶圓W中對準標記M之配置位置或配置個數、及對準標記M之形狀不限於此，只要以適合定位之態樣設置對準標記M即可。
對準標記M之形成較佳為於接著該形成所進行之雷射刻劃中使用之雷射加工裝置100中進行，即連續地進行對準標記M之形成與雷射刻劃。於該情形時，對準標記M係作為雷射加工之加工痕跡而形成。但，利用雷射加工形成對準標記M並非必需之態樣，只要可形成至少於實施單片化時可利用之對準標記M，則對其形成方法並無限定。
再者，對準標記M之形成及接著該形成之雷射刻劃時之晶圓W之 定位係使用定向平面OF進行。
繼對準標記M形成之後，藉由雷射刻劃形成劃線SL(步驟S3)。
雷射刻劃係將實施單片化時成為分斷起點之劃線SL形成於帶有圖案之基板之處理。先前，該雷射刻劃係於形成LED圖案後進行，但，於本實施形態中，特徵性在於在形成LED圖案PT之前進行雷射刻劃。
圖5係例示用於雷射刻劃之雷射加工裝置100之構成之圖。如上所述，雷射加工裝置100亦可用於對準標記M之形成。
雷射加工裝置100主要包括：載物台101，其將晶圓W載置於其上；及控制器110，其控制雷射加工裝置100之各種動作(觀察動作、對準動作、加工動作等)；且構成為可藉由對載置於載物台101之晶圓W照射自雷射光源LS出射之脈衝雷射光(亦簡稱為雷射光)LB，而對晶圓W實施各種加工。
作為雷射光源LS，較佳之態樣係使用Nd：YAG(Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet，摻釹釔鋁石榴石)雷射。或者，亦可為使用Nd：YVO4(Neodymium-Doped Yttrium Vanadate，摻釹釩酸釔)雷射或其他固體雷射之態樣。再者，雷射光源LS較佳為附帶Q開關。
如下所述，雷射光LB之脈衝寬度可根據所要形成之劃線SL之種類而適當設定。例如既有設定為納秒級之值之情形，亦有設定為皮秒級之值之情形。於脈衝寬度為納秒級之情形時，雷射光LB之波長較佳為從屬於150nm~563nm之波長範圍，其中，於將Nd：YAG雷射作為雷射光源LS之情形時，較佳之態樣係使用其之3倍高次諧波(波長約為355nm)。另一方面，於脈衝寬度為皮秒級之情形時，可使用上文例示之雷射之基諧波、2倍波、3倍波中之任一波長，但於以設置著多重反射膜(DBR)之晶圓W為加工對象之情形時，較佳之態樣係使用基諧波。又，脈衝之重複頻率較佳為10kHz以上且200kHz以下。
雷射加工裝置100之詳細情況於下文敍述。
圖6係用以對使用雷射加工裝置100之雷射刻劃進行說明之圖。首先，圖6(a)係晶圓W之主面Wa之局部放大圖。更具體而言，於圖6(a)中表示於晶圓W上形成有LED圖案PT時，成為切割道ST之位置。此處，所謂切割道ST係指藉由分割而成為LED元件10之兩個部分之作為間隙部分之窄幅區域，且遍及晶圓W之主面Wa之大致整面地設定為格子狀。又，於各切割道ST之寬度方向之大致中央位置，形成劃線SL。即，於晶圓W上，預先設定於正交之兩個方向中之各個方向上相互平行之複數條切割道ST，且將晶圓W於各個切割道ST之處，沿著劃線SL進行分割。
於圖6(a)中，以虛線表示在正交之兩個方向上延伸之切割道ST之一個交點附近之位置。再者，準確而言，並非於實際之晶圓W設置這種切割道ST，而僅僅為於圖案設計上，設定成為切割道ST之位置。
使用雷射加工裝置100形成劃線SL係藉由以雷射光LB之被照射位置沿著切割道ST移動之方式，換言之，以藉由雷射光LB對切割道ST進行掃描之方式，使雷射光LB之出射源與晶圓W相對地移動而實現。
其中，更詳細而言，劃線SL之形成態樣大體上分為兩個態樣。
第一個態樣係如圖6(b)所示，形成沿著切割道ST之連續性劃線SL(SL1)。該態樣係藉由於雷射光LB進行掃描時，使自雷射加工裝置100出射之雷射光LB之各單脈衝光之加工範圍(大致相當於各個單脈衝光之被照射區域)重複而實現。於形成這種連續性劃線SL1之情形時，較佳為將雷射光LB之脈衝寬度設為納秒級，但，亦可為應用其他大小之脈衝寬度之態樣。於將雷射光LB之脈衝寬度設為納秒級之情形時，較佳為設為50nsec~300nsec。
再者，連續性劃線SL1既能如圖3(b)所示地形成為呈剖面V字狀 之加工槽，亦能以形成剖面V字狀之變質區域(換言之，圖3(b)所示之加工槽成為由變質區域填埋之狀態)之態樣形成。前者係藉由使存在於雷射光LB之被照射區域中之藍寶石蒸發、飛散而實現，後者係藉由利用雷射光LB之照射使藍寶石於該被照射區域熔解變質而實現。 該等上述情況可藉由改變雷射光LB之照射條件而選擇性地實現。 又，於形成對準標記M之情形時，亦可應用與劃線SL1相同之加工條件。
另一方面，第二個態樣係如圖6(c)所示，沿著切割道ST離散地形成複數條加工痕跡P。於該情形時，嚴格而言，並非於切割道ST形成線狀之加工痕跡，但於本實施形態中，將該態樣下之加工痕跡之行之形成稱為離散性劃線SL(SL2)之形成。
離散性劃線SL2之形成係藉由於雷射光LB掃描時，使自雷射加工裝置100出射之雷射光LB之各個單脈衝光之被照射區域離散而實現。 該離散性劃線SL2之形成係藉由將雷射光LB之脈衝寬度設為皮秒級，且適當調整雷射光LB之重複頻率、及相對於晶圓W之相對移動速度而實現。於將雷射光LB之脈衝寬度設為皮秒級之情形時，較佳為設為2psec~40psec。再者，為良好地實現單片化，較佳為於各單脈衝光之被照射區域分離2μm~20μm左右之條件下進行加工。
再者，於按照該態樣形成離散性劃線SL2之情形時，於各個加工痕跡P中將產生藍寶石熔融、蒸發、飛散，並且於加工痕跡P彼此之間，將產生將兩者連結之裂紋。
另一方面，於晶圓W之厚度方向，裂紋亦可能自劃線SL之下端部朝向另一主面(以下，亦稱為背面)Wb進展，但，由於劃線SL之形成深度最多為幾十微米左右，故而該裂紋之進展通常不至於到將晶圓W分割之程度。再者，裂紋沿該厚度方向之進展亦可能於形成連續性劃線SL1之情形時產生。
繼劃線SL形成之後，對主面Wa進行蝕刻(步驟S4)。該蝕刻存在為了使主面Wa成為凹凸面C而進行之情形、及用以去除熔融物之情形。於為了將晶圓W製成PSS(Patterned Sapphire Substrate)而進行蝕刻之情形時，可同時地蝕刻熔融物。
例如亦可為以下態樣：於以遮蔽成為凸部之部分之方式形成抗蝕劑掩膜後，藉由進行RIE(Reactive Ion Etching)，而於主面Wa形成規則性凸部。或者，亦可於藉由蒸鍍使Ni或Pd等金屬微粒子作為掩膜離散地附著於主面Wa之後，藉由進行ICP-RIE(電感耦合電漿型反應性離子蝕刻：Inductive Coupled Plasma Reactive Ion Etching)，而於主面Wa形成無規則之三角形狀之突起。於任一情形時，均可藉由適當地改變掩膜之製作條件及蝕刻條件，而使晶圓W之主面Wa成為各種形狀之凹凸面C。
再者，關於對準標記M之形成部位，既可為進行遮蔽，避免被蝕刻之態樣，但若以不因蝕刻而消失之程度形成對準標記M，則亦可不進行該遮蔽。
圖3(c)中例示蝕刻處理後之晶圓W。再者，於圖3(c)中例示凸部成為剖面三角形狀之凹凸面C，但，凹凸面之形成態樣不限於此，例如亦可為如專利文獻1所記載地形成剖面梯形狀之凸部之態樣。
再者，亦可謂藉由經由至此為止之製程，而獲得主面Wa成為凹凸面C且形成有對準標記M及劃線SL之LED元件製造用之晶圓W。
再者，於藉由脈衝寬度為納秒級之雷射光LB而形成有連續性劃線SL1之情形時，該等蝕刻處理兼具使劃線SL1淨化之效果。圖7係用以對該劃線SL1之淨化進行說明之圖。
於藉由脈衝寬度為納秒級之雷射光LB而形成有連續性劃線SL1之情形時，如圖7(a)所示，於形成劃線SL之加工槽中，會有形成包括蒸發後再凝固之藍寶石之變質區域AR之情形。或者，於產生熔解變質 之加工條件之情形時，劃線SL成為剖面呈V字狀之變質區域。由於該等變質區域主要包括多晶或非晶之藍寶石，故而若殘存該等變質區域，則成為導致自LED元件10之光之擷取效率降低之主要原因。然而，該等變質區域因與晶圓W整體相比，力學強度變弱，故而如圖7(b)所示，於如上所述地進行用以形成凹凸之蝕刻之期間，相對容易地被蒸發、去除。其結果，如圖7(c)所示，於形成凹凸面C之時間點，可實現劃線SL淨化。
再者，於藉由皮秒級之脈衝雷射光LB形成離散性劃線SL2之情形時，於形成該劃線SL2之加工痕跡P中原本便不易殘存藍寶石。然而，於該情形時，並不排除如上所述地進行蝕刻之淨化。
對已實施蝕刻而設置有凹凸面C之晶圓W之主面Wa形成上述LED圖案PT(步驟S5)。即，進行成為n型層2、發光層3及p型層4之III族氮化物層之磊晶成長、以及n型電極5及p型電極6之形成。圖3(d)中例示於晶圓W之凹凸面C上形成著LED圖案PT之情況。
III族氮化物層之磊晶成長可應用各種眾所周知之磊晶成長方法。例如可藉由MOCVD(Metal organic Chemical Vapor Deposition，金屬有機化學氣相沈積)法或MBE(Molecular Beam Epitaxy，分子束磊晶)法等方法來進行。使用各個成長方法時之實際磊晶成長條件(晶圓溫度、原料組成、原料氣體流量、原料氣體壓力、成長時間等)係根據所要形成之n型層2、發光層3及p型層4之組成或厚度等而定。又，n型電極5及p型電極6之形成中，可適宜地使用蒸鍍或濺鍍等各種薄膜形成方法。電極材料可自Ni、Pd、Pt、Au、Al等各種金屬材料中適當選擇。或者，n型電極5及p型電極6亦可設置為積層有不同組成之金屬層之多層電極。再者，於形成LED圖案PT後，藉由光微影製程及蝕刻，使n型層2之一部分作為電極形成區域5a露出之後，形成n型電極5。
圖8係例示磊晶成長時之晶圓W之情況之圖。於本實施形態中，將如圖8(a)所示之形成有劃線SL及凹凸面C之晶圓W供於磊晶成長處理，且如圖8(b)所示，於磊晶成長時加熱晶圓W。此時之加熱溫度雖因所要形成之層之組成等而異，但大致為600℃~1200℃左右。若以該態樣加熱晶圓W，則雖然於圖3(d)中省略了圖示，但於晶圓W中將產生應力。又，因該應力作用，裂紋CR會自劃線SL朝向主面Wb進展。該裂紋CR之進展具有使後階段之單片化時之分斷變得容易之效果。再者，該情形時之裂紋進展亦與形成劃線SL時同樣地，不至於進展到將晶圓W分割之程度。或者，亦可預估該磊晶成長時之加熱所導致之裂紋CR之進展，而將劃線SL之形成深度設為小於形成LED圖案PT後形成劃線SL之情形。
進行雷射刻劃後，自背面Wb之側將晶圓W研磨(步驟S6)至所需之厚度。
晶圓W之研磨較佳為藉由化學機械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)來進行。於研磨時，於主面Wa之側貼合保護片，以避免將晶圓W分斷。藉由該研磨，而使曾為380μm~430μm左右之晶圓W之厚度成為80μm~200μm左右。圖3(e)中例示研磨至圖3(d)所示之虛線處之晶圓W。
研磨結束後，最後，藉由沿著劃線SL進行分斷，而使帶有LED圖案之基板單片化，從而如圖3(f)所示，獲得複數個LED元件10(步驟S7)。再者，當於LED元件10設置ODR或DBR時，於形成LED圖案PT後且進行分斷前，藉由蒸鍍法等眾所周知之方法，而對主面Wb形成作為ODR或DBR之金屬薄膜即可。
圖9係概略地表示分斷裝置200進行之單片化情況之圖。分斷裝置200係藉由三點支持之方法將對象物分斷之裝置。分斷裝置200包括一個上側分斷棒(break bar)201及兩個下側分斷棒202。上側分斷棒201 係呈剖面三角形狀或剖面等腰梯形狀之柱狀構件，下側分斷棒202係板狀構件。
於實施單片化時，將於晶圓W上形成有LED圖案PT之帶有圖案之基板，以LED圖案PT成為下側之方式進行水平支持，且於由對準標記M進行晶圓W定位之狀態下，將上側分斷棒201與劃線SL平行地配置於主面Wb之上方且劃線SL之形成位置之正上方之位置，將兩個下側分斷棒202配置於LED圖案PT之下方且相對劃線SL之形成位置對稱之位置。繼而，使上側分斷棒201於劃線SL之形成位置之正上方抵接於主面Wb，並且使兩個下側分斷棒202一面保持著相對劃線SL對稱之狀態，一面接觸於LED圖案PT。藉此，因作用之應力，自劃線SL不斷進展之裂紋到達主面Wb，從而使帶有圖案之基板沿劃線SL分斷。
可藉由對所有劃線SL進行該分斷，而獲得複數個LED元件10。
<先進行雷射刻劃之作用效果>
如上所述，於本實施形態之LED元件之製造方法中，藉由雷射刻劃而於已形成對準標記M之晶圓W形成劃線SL之後，進行蝕刻之凹凸加工、及LED圖案PT之形成，此後，實施單片化。以下，對按照該流程製作LED元件之作用效果進行說明。
第一，於如先前般，形成LED圖案PT後進行雷射刻劃之情形時，存在因雷射光LB而對LED圖案PT造成損傷之可能性，而於本實施形態之情形時，由於在未形成LED圖案PT之狀態下進行雷射刻劃，故而不會對LED圖案PT造成損傷。
第二，於先前之流程情形時，為儘量避免雷射光LB對LED圖案PT之影響，而將與形成著LED圖案PT之主面Wa相反之主面Wb作為被照射面，進行雷射刻劃，因此，存在以下情況：於分斷時，導致自劃線SL起進展之裂紋到達LED圖案PT，從而於LED圖案PT之處而非切割道ST中進行分割，而於本實施形態之情形時，由於在形成LED圖案 PT前，自主面Wa之側進行雷射刻劃，故而不會於LED圖案PT之處進行分割，因此，能夠以高良率獲得LED元件10。
第三，於先前之流程情形時，由於在藉由LED圖案PT而將切割道ST物理地劃分為窄幅區域之狀態下，對該切割道ST照射雷射光LB，故而加工條件之制約較大，而於本實施形態之情形時，雖然切割道ST之位置固定，但實際之加工對象係不存在LED圖案PT之晶圓W，因此，加工條件之設定自由度較高，從而可以更良好之條件進行雷射刻劃。
第四，藉由上述先前之流程而製作具有包括金屬薄膜之ODR或DBR之LED元件因導致該金屬薄膜反射雷射光，故而較為困難，而於本實施形態之情形時，由於在形成金屬薄膜之前進行雷射刻劃，故而亦可無問題地製作包括ODR或DBR且光擷取效率優異之LED元件。
第五，於藉由納秒級之脈衝寬度之雷射光LB而形成連續性劃線SL1之情形時，雖然於劃線SL1之部位形成變質區域，但藉由此後之蝕刻而將該變質區域去除，因此，最終使LED元件之光擷取效率提昇。
第六，於雷射刻劃後形成LED圖案時，當加熱晶圓W時，裂紋CR將自劃線SL起進行進展，故而可使劃線SL之形成深度小於採用先前流程之情況。
第七，由於將已形成對準標記且已由雷射刻劃進而蝕刻進行凹凸加工之晶圓W供於LED圖案PT之形成，故而，購買晶圓製造LED元件之製造商無需形成對準標記或進行雷射刻劃。其結果，直接關係到LED元件之成本降低。
由於可獲得以上作用效果，故而根據本實施形態，能夠以比先前高之良率獲得光擷取效率優異之LED元件。
<雷射加工裝置之詳細構成>
最後，對圖5所示之雷射加工裝置100之詳細構成進行說明。如上所述，雷射加工裝置100主要包括：載物台101，其係將晶圓W載置於其上；及控制器110，其係控制雷射加工裝置100之各種動作。
載物台101可藉由移動機構102而於水平方向上移動。移動機構102因未圖示之驅動器件之作用而使載物台101於水平面內沿特定之XY兩軸方向移動。藉此，實現雷射光照射位置之移動等。再者，移動機構102亦可與水平驅動獨立地進行以特定之旋轉軸中心之水平面內之旋轉(θ旋轉)動作。
又，於雷射加工裝置100中，可藉由未圖示之攝像器件，而進行自被照射雷射光之側(本實施形態為主面Wa)直接觀測該晶圓W之正面觀察、或自載置於載物台101之側(本實施形態為主面Wb)隔著該載物台101觀察該晶圓W之背面觀察等。
載物台101係由石英等透明構件形成，但於該載物台101之內部，設置著用以將主面Wb貼合著黏著保護片AS之晶圓W吸附固定的作為吸氣通路之未圖示之抽吸用配管。抽吸用配管例如係藉由利用機械加工於載物台101之特定位置鑽孔而設置。
於將貼合著黏著保護片AS之晶圓W載置於載物台101上之狀態下，例如藉由抽吸泵等抽吸器件103對抽吸用配管進行抽吸，且對抽吸用配管之設置於載物台101載置面側前端之抽吸孔賦予負壓，藉此，將晶圓W(及黏著保護片AS)固定於載物台101。
更詳細而言，於雷射加工裝置100中，自雷射光源LS發出雷射光LB，藉由省略圖示之鏡筒內所包括之分色鏡104而使該雷射光LB反射後，以藉由聚光透鏡105而聚焦於載置在載物台101之晶圓W之被加工部位之方式，使該雷射光LB聚光後照射至晶圓W。雷射光LB係以聚光透鏡105為直接出射源而朝向晶圓W出射。可藉由將該雷射光LB之照射與載物台101之移動組合，而一面對晶圓W相對地掃描雷射光 LB，一面進行晶圓W之加工。
再者，於雷射加工裝置100中，當進行加工處理時，亦可視需要，於使聚焦位置有意地偏離晶圓W之正面之散焦狀態下照射雷射光LB。於本實施形態中，較佳為將散焦值(聚焦位置相對自晶圓W之正面朝向內部之方向之偏離量)設定為5μm以上且40μm以下之範圍。
作為雷射光源LS，較佳之態樣係使用Nd：YAG雷射。或者，亦可為使用Nd：YVO4雷射或其他固體雷射之態樣。再者，雷射光源LS較佳為附帶Q開關。
又，自雷射光源LS發出之雷射光LB之波長或輸出、脈衝之重複頻率、脈衝寬度之調整等係藉由控制器110之照射控制部123而實現。 若自加工處理部125對照射控制部123發出依照加工模式設定資料D2之特定之設定信號，則照射控制部123依照該設定信號，設定雷射光LB之照射條件。
雷射光LB較佳為由聚光透鏡105縮窄為1μm~10μm左右之光束直徑進行照射。於該情形時，雷射光LB照射下之峰值功率密度約為1GW/cm2~10GW/cm2。
再者，自雷射光源LS出射之雷射光LB之偏光狀態既可為圓偏光，亦可為直線偏光。其中，於直線偏光之情形時，就結晶性被加工材料中之加工截面之彎曲及能量吸收率之觀點而言，較佳為偏光方向與掃描方向大致平行，例如兩者所成之角為±1°以內。又，於出射光為直線偏光之情形時，較佳為雷射加工裝置100包括未圖示之衰減器。衰減器係配置於雷射光LB之光路上之適當位置，且承擔調整所出射之雷射光LB之強度之作用。
控制器110更包括：控制部120，其係控制上述各部分之動作，實現各種態樣下之晶圓W之加工處理；及記憶部130，其記憶控制雷射加工裝置100之動作之程式130P或加工處理時所參照之各種資料。
控制部120係藉由例如個人電腦或微型電腦等通用之電腦而實現，且藉由將記憶於記憶部130之程式130P讀入至該電腦中執行，而將各種構成要素作為控制部120之功能構成要素實現。
具體而言，控制部120主要包括：驅動控制部121，其係控制移動機構102對載物台101之驅動或聚光透鏡105之聚焦動作等與加工處理相關之各種驅動部分之動作；攝像控制部122，其係控制未圖示之攝像器件對晶圓W之攝像；照射控制部123，其係控制來自雷射光源LS之雷射光LB之照射；吸附控制部124，其係控制抽吸器件103使晶圓W對於載物台101之吸附固定動作；以及加工處理部125，其係依照被賦予之加工位置資料D1及加工模式設定資料D2，執行對加工對象位置之加工處理。
記憶部130係藉由ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)或RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)及硬碟等記憶媒體而實現。記憶部130中記憶著記載晶圓W中之劃線SL之形成位置之加工位置資料D1，並且記憶著與加工態樣相應之記載關於雷射光之各個參數之條件或載物台101之驅動條件(或其等之可設定範圍)等之加工模式設定資料D2。再者，記憶部130既可為由實現控制部120之電腦之構成要素實現之態樣，而且於硬碟之情形時等，亦可為與該電腦分開地設置之態樣。
再者，操作員對雷射加工裝置100賦予之各種輸入指示較佳為藉由控制器110中實現之GUI(Graphical User Interface，圖形使用者介面)來進行。例如，因加工處理部125之作用，而於GUI中提供加工處理用選單。
於具有如上所述之構成之雷射加工裝置100中，加工處理部125獲取加工位置資料D1，並且自加工模式設定資料D2中獲取與所選擇之加工模式對應之加工條件，以執行與該條件相應之動作之方式，藉 由驅動控制部121或照射控制部123及其他控制部來控制相應各部分之動作，藉此，可選擇性地進行各種加工模式下之加工。加工模式較佳為例如可於加工處理部125之作用下，依照控制器110中可利用地提供給操作員之加工處理選單進行選擇。
具體而言，可藉由改變來自雷射光源LS之雷射光LB之照射條件與藉由使載物台101移動而對晶圓W掃描雷射光LB之掃描條件之組合，而於適當之加工條件下進行連續性劃線SL1之形成或離散之劃線SL2之形成、或者對準標記M之形成等之各種加工。
<變化例>
上述實施形態係於形成對準標記後進行雷射刻劃或蝕刻處理，但對準標記之形成時機並不限於此。例如於進行用以形成凹凸面C之蝕刻時，亦可藉由該蝕刻處理而一同地形成對準標記。
又，於以定向平面OF為基準進行雷射刻劃之情形時，於雷射刻劃之後之步驟中，亦可將劃線用作對準標記，故而亦可不獨立地形成對準標記。
於LED元件10中，並非必須使藍寶石基板1與n型層2之界面成為凹凸面C。因此，步驟S5中之晶圓W蝕刻並非必需之態樣。但就提高光擷取效率之觀點而言，較佳為使該界面成為凹凸面C

Claims (12)

  1. 一種LED元件之製造方法，其特徵在於：其係藉由於設置為格子狀之分割預定區域將晶圓分割、單片化而製造LED元件，該晶圓係於一主面上設置有二維地重複形成各自構成一個LED元件之單位圖案而成之LED圖案；且該LED元件之製造方法包括：刻劃步驟，其係沿著形成上述LED圖案之前之晶圓基材之上述分割預定區域進行雷射刻劃而形成劃線；LED圖案形成步驟，其係於經過上述刻劃步驟後之上述晶圓基材之上述主面形成LED圖案而獲得上述晶圓；及單片化步驟，其係藉由將由上述LED圖案形成步驟而獲得之上述晶圓沿著上述劃線進行分斷而單片化，而獲得複數個LED元件。
  2. 如請求項1之LED元件之製造方法，其更包括：將於上述刻劃步驟中經形成上述劃線之上述晶圓基材之上述主面進行蝕刻之蝕刻步驟，且於上述LED圖案形成步驟中，於在上述蝕刻步驟中經蝕刻之上述主面上形成上述LED圖案。
  3. 如請求項1之LED元件之製造方法，其更包括：將於上述刻劃步驟中經形成上述劃線之上述晶圓基材之上述主面進行蝕刻而形成凹凸面之蝕刻步驟，且於上述LED圖案形成步驟中，於形成有上述凹凸面之上述主面上形成上述LED圖案。
  4. 如請求項1至3中任一項之LED元件之製造方法，其中於上述刻劃步驟中，將脈衝寬度為皮秒級之脈衝雷射光用於上述雷射刻劃。
  5. 如請求項4之LED元件之製造方法，其中於上述刻劃步驟中，藉由使上述脈衝雷射光之各個單脈衝光之被照射區域離散，而形成上述劃線作為相互隔離之複數條加工痕跡之行。
  6. 如請求項1至3中任一項之LED元件之製造方法，其中於上述刻劃步驟中，將脈衝寬度為納秒級之脈衝雷射光用於上述雷射刻劃。
  7. 如請求項6之LED元件之製造方法，其中於上述刻劃步驟中，連續地形成上述劃線。
  8. 如請求項2或3之LED元件之製造方法，其中於上述刻劃步驟中，將脈衝寬度為納秒級之脈衝雷射光用於上述雷射刻劃，且於上述蝕刻步驟中，將上述晶圓基材之上述主面進行蝕刻，並且將沿上述劃線形成之變質區域去除。
  9. 如請求項1至3中任一項之LED元件之製造方法，其中於上述LED圖案形成步驟中，藉由加熱上述晶圓基材，使上述晶圓基材中產生應力，而使來自上述劃線之裂紋進展。
  10. 如請求項1至3中任一項之LED元件之製造方法，其更包括：於形成上述LED圖案之前之上述晶圓基材之上述主面形成對準標記之對準標記形成步驟，且於上述刻劃步驟中，沿著藉由上述對準標記形成步驟而形成有上述對準標記之上述晶圓基材之上述分割預定區域，進行上述雷射刻劃。
  11. 一種LED元件製造用晶圓基材，其特徵在於：其係於一主面上設置二維地重複形成各自構成一個LED元件之單位圖案而成之LED圖案後，藉由於設置為格子狀之分割預定區域進行分割而製造 LED元件，上述晶圓基材之上述主面為凹凸面，且於上述主面具備：對準標記，其係用於沿上述分割預定區域進行分割時之定位；及劃線，其係藉由進行雷射刻劃而沿上述分割預定區域設置。
  12. 一種LED元件之製造裝置，其特徵在於：其係用以藉由於設置為格子狀之分割預定區域將晶圓分割、單片化而製造LED元件，該晶圓係於一主面上設置有二維地重複形成各自構成一個LED元件之單位圖案而成之LED圖案；且該LED元件之製造裝置包括：刻劃器件，其係沿著形成上述LED圖案之前之晶圓基材之上述分割預定區域進行雷射刻劃而形成劃線；LED圖案形成器件，其係於藉由上述刻劃器件而形成有劃線之上述晶圓基材之上述主面形成LED圖案而獲得上述晶圓；及單片化器件，其係藉由將由上述LED圖案形成器件而獲得之上述晶圓沿上述劃線進行分斷而單片化，而獲得複數個LED元件。
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