TW201724555A - Ｌｅｄ基板之形成方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種LED基板之形成方法，其中，以簡易的作業，廉價地形成LED基板之LED基板的形成方法。解決手段為作成由於矽基板之表面形成緩衝層之緩衝層形成工程，和於緩衝層表面而形成之發光層之發光層形成工程，和殘留矽基板背面的外周部分而研削中央部，形成環狀補強部之環狀補強部形成工程，和於矽基板的背面，形成反射膜之反射膜形成工程，和形成電極於該反射膜電極形成工程，和沿著分割預定線而分割成晶片之分割工程而形成LED基板之構成。

Description

LED基板之形成方法
本發明係有關LED基板之形成方法。
以往係將n-GaN層、活性層、p-GaN層所成之發光層，層積於藍寶石基板上而加以形成LED(Light Emitting Diode)基板。作為LED基板，係知道有未分離具有絕緣性之藍寶石基板，而在p型電極的旁邊，配置n型電極之水平構造的LED基板(例如，參照專利文獻1)。水平構造的LED基板係蝕刻p-GaN層側而使n-GaN層部分性地露出，再於p-GaN層之表面與n-GaN層之表面，各配置p型電極與n型電極。自p型電極，n型電極所朝向時，電流則集中，而有LED基板之耐久性下降之可能性。
另外，作為LED基板，係知道有分離具有絕緣性之藍寶石基板，而將p型電極與n型電極配置成垂直之垂直構造的LED基板(例如，參照專利文獻2)。垂直構造之LED基板係經由雷射剝離(LLO：Laser Lift Off)而自n-GaN層使藍寶石基板分離，再於p-GaN層之表面與n- GaN層之背面，各配置p型電極與n型電極之後，經由支持基板而加以支持。因此，與水平構造之LED基板不同，未有自p型電極，n型電極所朝向時電流集中情況，而加以提升LED之耐久性。
在近年中，取代藍寶石基板，而亦開發有：於矽基板上，藉由緩衝層而層積發光層，形成LED基板之技術(Gan on Silicon技術)(例如，參照專利文獻3，4)。矽基板係與藍寶石基板做比較，作為磊晶基板而為廉價，成為可大幅削減LED基板之製造時的成本。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平09-116192號公報
[專利文獻2]日本專利第5653327號公報
[專利文獻3]日本特開2012-243807號公報
[專利文獻4]日本專利第5752855號公報
但在矽基板與GaN中，晶格不匹配之故，對於為了層積GaN層，係於矽基板上，必須形成幾層緩衝層。另外，對於形成垂直構造之LED基板之情況，使用上述之雷射剝離而自LED基板分離矽基板之情況則為不易。假設，即使可作為自LED基板分離矽基板，而自矽 基板重新貼合於支持基板之情況，亦有僅重新貼合作業所產生之部分則產生煩雜之問題。
本發明係有鑑於有關的點而做成之構成，其目的為提供：可以簡易的作業，廉價地形成LED基板之LED基板的形成方法。
本發明之LED基板的形成方法係具有：於矽基板之一方的面形成緩衝層之緩衝層形成工程，和於在該緩衝層形成工程而形成之緩衝層表面，形成發光層之發光層形成工程，和在該發光層形成工程之後，經由研削矽基板之另一方的面之中央而形成凹部之時，於該凹部外側形成環狀補強部之環狀補強部形成工程，和在該環狀補強部形成工程之後，於該凹部形成反射膜之反射膜形成工程，和於在該反射膜形成工程所形成之該反射膜表面，形成電極之電極形成工程，和在該電極形成工程之後，沿著分割預定線而分割成晶片之分割工程。
如根據此構成，加以研削矽基板之另一方的面之中央部分，而於中央部分之周圍，加以形成環狀補強部。經由環狀補強部而加以確保矽基板之剛性之故，即使矽基板之中央部分為薄，亦未有產生彎曲。因而，未有產生自矽基板對於支持基板之重新貼合作業者。另外，矽基板之中央部分為薄之故，自發光層的背面所發光的光則由透過矽基板而以反射膜進行反射者，而加以提升發光效 率。另外，由將矽基板做為磊晶基板者，可大幅削減成本者。
如根據本發明，由加以研削矽基板之另一方的面之中央部分者，而於中央部分之周圍，加以形成環狀補強部。經由此，可將廉價的矽基板做為磊晶基板而使用，而未使發光層產生自矽基板對於支持基板之基板的重新貼合作業。另外，由薄化研削矽基板者而可使來自發光層背面的光，透過矽基板而由反射膜進行反射，由再次使其透過矽基板者，而可使亮度提升。
10‧‧‧矽基板
11‧‧‧凹部
12‧‧‧環狀補強部
20‧‧‧緩衝層
30‧‧‧發光層
31‧‧‧n-GaN層
32‧‧‧活性層
33‧‧‧p-GaN層
40‧‧‧反射膜
51‧‧‧n型電極(電極)
52‧‧‧p型電極(電極)
C‧‧‧晶片
圖1係比較例之LED構造的說明圖。
圖2係顯示本實施形態之緩衝層形成工程的一例圖。
圖3係顯示本實施形態之發光層形成工程的一例圖。
圖4係顯示本實施形態之環狀補強部形成工程的一例圖。
圖5係顯示本實施形態之反射膜形成工程的一例圖。
圖6係顯示本實施形態之電極形成工程的一例圖。
圖7係顯示本實施形態之分割工程的一例圖。
圖8係顯示第1變形例之電極形成工程的一例圖。
圖9係顯示第2變形例之電極形成工程的一例圖。
圖10係顯示本實施形態之分割工程的其他一例圖。
在對於本實施形態加以說明前，對於比較例之LED構造加以簡單地說明。圖1係比較例之LED構造的說明圖。然而，在比較例之LED構造中，說明的方便上，使用與本實施形態相同符號而加以說明。
如圖1A所示，於矽基板10上，加以形成緩衝層20，而於緩衝層20上，加以形成n-GaN層31、活性層32、p-GaN層33所成之發光層(LED發光層)30。矽基板10係與藍寶石基板做比較而為大口徑，更且做為磊晶基板而較藍寶石基板為廉價。另外，對於矽基板10與n-GaN層31之間，係為了吸收矽與GaN之晶格不匹配的不同，而加以形成幾層的緩衝層20。在此構造中，使用雷射剝離而自發光層30分離矽基板10，而形成垂直構造的LED基板者則為不易。
通常，雷射剝離係被使用於層積發光層之藍寶石基板，由將雷射光線集光於n-GaN層者，而自發光層，使藍寶石基板分離。在本構造中，對於n-GaN層31而言無法直接將雷射光線進行集光，而自發光層30分離矽基板10者則為困難。此情況，亦考慮未使矽基板10，自n-GaN層31分離，而作為支持基板而利用。經由此，未有支持基板之重新貼合而可將作業簡略化，但在矽基板10保持為厚之中，自發光層30的背面所發光的光則被吸 收於矽基板10，而發光效率則下降。
另一方面，如圖1B所示，亦考慮研削矽基板10的背面而薄化者。經由此，雖加以降低經由矽基板10之光的吸收量，但在電極51，52之蒸鍍時，加以加熱矽與GaN而加以薄化研削之矽基板10則有破裂之問題。
因此，在本實施形態中，著眼於與藍寶石基板作比較，矽基板10則容易研削的點，由殘留矽基板10之外周，僅研削中央部分者，確保矽基板10之剛性。經由此，作為呈抑制矽基板10之破裂同時，抑制經由矽基板10，來自發光層30之光的吸收量。更且，於矽基板10之背面形成反射膜，由反射膜而使透過薄厚之矽基板10的光進行反射。
以下，參照附加圖面，對於本實施形態的LED基板之形成方法加以詳細說明。圖2係緩衝層形成工程，圖3係發光層形成工程，圖4係環狀補強部形成工程，圖5係反射膜形成工程，圖6係電極形成工程，圖7係分割工程之顯示各一例的圖。
如圖2所示，首先加以實施緩衝層形成工程。在緩衝層形成工程中，於矽基板10之一方的面(表面)，加以形成緩衝層20。作為緩衝層20之形成方法，係可利用MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、濺鍍法等之氣層製膜法。然而，緩衝層20係為了防止在GaN形成後之冷卻時產生的斷裂， 而以多層構造加以形成者為佳。
如圖3所示，在緩衝層形成工程之後，係加以實施發光層形成工程。在發光層形成工程中，於緩衝層20表面加以形成發光層30。發光層30係於緩衝層20的表面，依序加以形成n-GaN層31、活性層32、p-GaN層33。然而，作為發光層30之形成方法，例如，可利用上述之MOVCD法或MBE法。如此，由藉由緩衝層20而加以層積發光層30於矽基板10之一方的面者，加以抑制自矽與GaN之晶格不匹配所產生之斷裂。另外，發光層(Epi層)之層積順序係亦可於緩衝層20之表面為p-GaN層33、活性層32、n-GaN層31。
如圖4所示，在發光層形成工程之後，係加以實施環狀補強部形成工程。在環狀補強部形成工程中，加以研削矽基板10之另一方的面(背面)之中央而加以形成凹部11，再於凹部11之外側，加以形成環狀補強部12。此情況，如圖4A所示，於加以層積於矽基板10之發光層30，加以貼著保護膠帶T1，再將附有此保護膠帶T1之矽基板10加以搬入至研削裝置(未圖示)。在研削裝置中，由將矽基板10之另一方的面朝向上方的狀態，藉由保護膠帶T1而吸附保持矽基板10於夾盤61。
如圖4B所示，研削單元62之研削輪63旋轉同時，接近於夾盤61，由研削輪63與矽基板10之另一方的面旋轉接觸者，加以研削矽基板10。此時，使用較矽基板10的半徑為小徑之研削輪63，在矽基板10之另 一方的面之中，僅加以研削最終作為LED裝置所使用之中央部分。經由此，對於矽基板10之另一方的面，係加以形成圓形的凹部11之同時，於矽基板10之外周部分，加以形成環狀補強部12。
如圖4C所示，矽基板10係經由凹部11而加以薄化中央部分，而經由圍繞凹部11之環狀補強部12，加以確保剛性。加以薄化作為LED裝置所使用矽基板10的之中央部分之故，而加以抑制在矽的中央部分之光的吸收量。然而，此矽基板10之中央部分係為了使光透過，而加以研削至成為1[μm]-40[μm]之厚度為止者為佳。另外，矽基板10則經由環狀補強部12而加以確保剛性之故，而加以抑制矽基板10之彎曲，進而防止經由蒸鍍之電極形成時的熱或搬送時之破損等。
如圖5所示，在環狀補強部形成工程之後，係加以實施反射膜形成工程。在反射膜形成工程中，於加以形成於矽基板10之另一方的面之凹部11的底面，加以形成反射膜40。經由此，在發光層30的背面發出的光則透過矽基板10而由反射膜40進行反射，而由反射光則再次透過矽基板10，自發光層30之表面側進行出射者，加以提升發光效率。然而，作為反射膜40之形成方法，係可利用濺鍍法或蒸鍍法等。另外，反射膜40係由金屬膜而加以形成，但如為可反射透過矽基板10的光，由其他材料而加以形成亦可。
如圖6所示，在反射膜形成工程之後，係加 以實施電極形成工程。在電極形成工程中，於反射膜40之表面，加以形成n型電極51。另外，於反射膜40之表面加以形成n型電極51之後，自發光層30之表面加以剝離保護膠帶T1(參照圖5)，而於發光層30之表面，加以形成p型電極52。n型電極51，p型電極52係經由蒸鍍法而加以形成，但由環狀補強部12加以確保矽基板10之剛性之故，即使矽與GaN的熱膨脹係數為不同，亦未由蒸鍍時的熱，而矽基板10則產生彎曲的情況。隨之，即使薄化矽基板10，亦未產生有彎曲之故，可容易地進行電極形成。
然而，在本實施形態中，自發光層30之表面剝離保護膠帶T1(參照圖5)之後，作成於發光層30的表面加以形成p型電極52之構成，但並不限定於此構成。在貼著保護膠帶T1於發光層30之表面之前，於發光層30之表面，加以形成p型電極52亦可。即，於發光層形成工程與環狀補強部形成工程之間，於發光層30之表面，加以形成p型電極52亦可。然而，n型電極51，p型電極52之形成方法係不限於蒸鍍法，而亦可利用濺鍍法等。
如圖7所示，在電極形成工程之後，係加以實施分割工程。在分割工程中，將矽基板10沿著分割預定線(未圖示)而加以分割成各個晶片C(LED基板)。此情況，如圖7A所示，於被覆環框(未圖示)之開口部的切割膠帶T2，加以貼著發光層30之表面，而由環框所支持之 矽基板10則加以搬入至切削裝置(未圖示)。在切削裝置中，由將矽基板10之另一方的面，即n型電極51朝向上方的狀態，藉由切割膠帶T2而吸附保持矽基板10於夾盤71。此情況，呈可確認分割預定線地，加以使用透明的夾盤71，在夾盤71之下方加以調整。
如圖7B所示，切削刃72則對於矽基板10之分割預定線而言加以位置調整，在矽基板10之徑方向外側，可切入至切割膠帶T2之途中為止之高度為止，加以下降切削刃72。並且，由對於高速旋轉之切削刃72而言，加以切削輸送夾盤71者，沿著分割預定線而全切割矽基板10及發光層30。當沿著一條之分割預定線而加以全切割矽基板10及發光層30時，對於旁邊的分割預定線加以位置調整切削刃72而加以全切割矽基板10及發光層30。
由反覆此切削動作者，沿著所有的分割預定線而加以全切割矽基板10及發光層30。其結果，將矽基板10沿著分割預定線而加以分割成各個晶片C。然而，分割工程係如可分割矽基板10為各個晶片C，例如，由經由雷射光線之燒蝕加工，沿著分割預定線而分割矽基板10亦可。另外，由雷射光線，於矽基板10內，形成沿著分割預定線之改質層，將此改質層作為分割起點而賦予外力於矽基板10而進行分割亦可。
然而，如上述，對於將反射膜40作為朝上而保持於夾盤71進行切削之情況，無法在反射膜40確認分 割預定線之故，而有必要使用透明之夾盤71而自夾盤71側進行調整。因此，如圖10A及圖10B所示，將由夾盤71所吸引保持之矽基板10的面作為相反亦可。此情況，於被覆環框的開口部之切割膠帶T2，加以貼著反射膜40(電極)的表面，由將支持於環框之矽基板10的表面，即發光層30朝向上方之狀態，藉由切割膠帶T2而吸附保持矽基板10於夾盤71。如此，自矽基板10之上方進行調整進行切削亦可。
另外，僅將環狀補強部12先行除去之後，於被覆環框的開口部之切割膠帶T2，貼著矽基板10而進行分割亦可。然而，環狀補強部12之除去係研削環狀補強部12而作為薄化亦可，而以切削刃而切削環狀補強部12之內周，或照射雷射光線至環狀補強部12之內周，分離凹部11與環狀補強部12亦可。
如以上，本實施形態之LED基板的形成方法係由將矽基板10作為支持基板而利用者，未有自矽基板10對於支持基板之重新貼合作業而提升作業效率。另外，由殘留矽基板10之外周部分而僅研削中央部分者，確保矽基板10之剛性同時，加以薄化形成。因而，無關於薄化對於LED裝置必要之處的矽基板10，而未有作為支持基板，剛性降低之情況。由形成反射膜40於矽基板10之另一方的面者，使透過變薄之矽基板10的光，由反射膜40反射至前方，而使發光效率提升。另外，由將矽基板10作為磊晶基板者，與將藍寶石基板作為磊晶基板 之構成作比較，可削減成本。
然而，本發明係未加以限定於上述實施形態，而可作種種變更而實施者。在上述實施形態中，對於附加圖面所圖示之尺寸或形狀等，係未加以限定於此，而可在發揮本發明之效果的範圍內作適宜變更。其他，只要在不脫離本發明之目的之範圍，可作適宜變更而實施者。
例如，將矽基板之另一方的面之n型電極，穿過Si貫通電極(TSV：Through-Silicon Via)而連接於n-GaN層亦可。以下，參照圖8，對於第1變形例的LED基板之形成方法加以說明。圖8係顯示第1變形例之電極形成工程的一例圖。第1變形例係僅對於電極形成工程而與本實施形態不同。隨之，僅對於電極形成工程加以簡單說明。
如圖8所示，在第1變形例的電極形成工程中，自反射膜40側加以蝕刻，加以形成自反射膜40到達至n-GaN層31為止之貫通孔15。由加以充填金屬等之導電性材料於貫通孔15者，加以形成Si貫通電極53，更且加以形成連接於Si貫通電極53之n型電極51。經由此，直接加以連接n型電極51與n-GaN層31，而可縮小n型電極51與n-GaN層31之間的阻抗。因而，可以較小的消耗電力而提升LED基板的亮度。
另外，於矽基板之另一方的面形成n型電極與p型電極，各由Si貫通電極而連接於n-GaN層與p-GaN層亦可。以下，參照圖9，對於第2變形例的LED基 板之形成方法加以說明。圖9係顯示第2變形例之電極形成工程的一例圖。第2變形例係僅對於電極形成工程而與本實施形態不同。隨之，僅對於電極形成工程加以簡單說明。
如圖9所示，在第2變形例的電極形成工程中，自反射膜40側加以蝕刻，加以形成自反射膜40到達至n-GaN層31為止之貫通孔15，和自反射膜40到達至p-GaN層33為止之貫通孔16。由加以充填金屬等之導電性材料於貫通孔15，16者，加以形成Si貫通電極53，54，更且加以形成連接於Si貫通電極53，54之n型電極51，p型電極52。經由此，直接加以連接n型電極51與n-GaN層31之同時，直接加以連接p型電極52與p-GaN層33。因而，可縮小n型電極51與n-GaN層31之間，p型電極51與p-GaN層33之間的阻抗，而減少LED基板之消耗電力者。另外，經由發光層30之表面的發光則未由p型電極52所遮蔽，而可增加發光層30之發光面積。因而，較第1變形例，更可提升LED基板的亮度者。
另外，在上述之實施形態中，作成自保護膠帶T1重新貼合於切割膠帶T2之構成，但並未加以限定於此構成。在保護膠帶T1之貼著前，如於發光層30之表面加以形成p型電極52，未去除保護膠帶T1而加以貼合切割膠帶T2於保護膠帶T1表面亦可。
[產業上之利用可能性]
如以上說明，本發明係具有可以簡易的作業，且廉價地形成LED基板之效果，特別是對於將矽基板作為磊晶基板而形成發光層之LED基板的形成方法而為有用。
10‧‧‧矽基板
11‧‧‧凹部
12‧‧‧環狀補強部
20‧‧‧緩衝層
30‧‧‧發光層
31‧‧‧n-GaN層
32‧‧‧活性層
33‧‧‧p-GaN層
61‧‧‧夾盤
T1‧‧‧保護膠帶

Claims (1)

  1. 一種LED基板的形成方法，其特徵為具有：於矽基板之一方的面形成緩衝層之緩衝層形成工程，和於在該緩衝層形成工程而形成之緩衝層表面，形成發光層之發光層形成工程，和在該發光層形成工程之後，經由研削矽基板之另一方的面之中央而形成凹部之時，於該凹部外側形成環狀補強部之環狀補強部形成工程，和在該環狀補強部形成工程之後，於該凹部形成反射膜之反射膜形成工程，和於在該反射膜形成工程所形成之該反射膜表面，形成電極之電極形成工程，和在該電極形成工程之後，沿著分割預定線而分割成晶片之分割工程者。
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