TW201807841A - 發光二極體晶片之製造方法及發光二極體晶片 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種發光二極體晶片之製造方法及發光二極體晶片，其課題為提供：可得到充分亮度之發光二極體晶片之製造方法及發光二極體晶片者。
解決手段係一種發光二極體的製造方法，其特徵為具備：準備具有於結晶成長用的透明基板上，加以形成含有發光層之複數的半導體層之層積體層，且於經由交互交叉於該層積體層表面之複數的分割預定線所區劃之各範圍，分別加以形成LED電路之晶圓的晶圓準備工程，和於該晶圓背面，對應於各LED電路而形成複數之凹部或溝之晶圓背面加工工程，和準備遍佈於全面而形成有複數的貫通孔之透明基板的透明基板準備工程，和實施該晶圓背面加工工程之後，於該透明基板的表面，貼著晶圓的背面而形成一體化晶圓之一體化工程，和將該晶圓，沿著該分割預定線與該透明基板同時進行切斷，將該一體化晶圓分割成各個發光二極體晶片之分割工程者。
Description
本發明係有關發光二極體晶片之製造方法及發光二極體晶片。
於藍寶石基板，GaN基板、SiC基板等之結晶成長用基板的表面，加以形成複數層積n型半導體層、發光層、p型半導體層之層積體層，於經由交叉於此層積體層之複數的分割預定線所區劃之範圍，形成複數之LED(Light Emitting Diode)等發光裝置之晶圓，係沿著分割預定線而加以切斷，分割成各個發光裝置晶片，而所分割之發光裝置晶片係被廣泛利用於行動電話，個人電腦，照明機器等之各種電性機器。
自發光裝置晶片的發光層所射出的光線係具有等向性之故，對於結晶成長用基板的內部加以照射，亦從基板的背面及側面，光線則射出。但在照射於基板內部的光線之中，與空氣層的界面之入射角為臨界角以上的光線係在界面加以全反射而被封閉於基板內部，因未有自基板出射於外部之情況而有招致發光裝置晶片的亮度下降之問題。
為了解決此問題，為了抑制自發光層所射出的光線被封閉於基板內部情況，而作為呈貼著透明構件於基板背面而謀求亮度提升之發光二極體(LED)，則加以記載於日本特開2014-175354號公報。
[專利文獻1]日本特開2014-175354號公報
然而，在專利文獻1所揭示之發光二極體中，經由貼著透明構件於基板背面之時，雖亮度僅些微提升，但有未能得到充分的亮度之問題。
本發明係有鑑於如此的點所作為之構成，其目的係提供：可得到充分亮度之發光二極體晶片的製造方法及發光二極體晶片者。
當經由申請專利範圍第1項記載之發明時，係發光二極體晶片的製造方法，其特徵為具備：準備具有於結晶成長用的透明基板上，加以形成含有發光層之複數的半導體層之層積體層，且於經由交互交叉於該層積體層表面之複數的分割預定線所區劃之各範圍，分別加以形成LED電路之晶圓的晶圓準備工程，和於該晶圓背面，對應
於各LED電路而形成複數之凹部或溝之晶圓背面加工工程，和準備遍佈於全面而形成有複數的貫通孔之透明基板的透明基板準備工程，和實施該晶圓背面加工工程之後，於該透明基板的表面，貼著晶圓的背面而形成一體化晶圓之一體化工程，和將該晶圓，沿著該分割預定線與該透明基板同時進行切斷，將該一體化晶圓分割成各個發光二極體晶片之分割工程者。
理想係在晶圓背面加工工程中所形成的凹部或溝係由切削刀片，蝕刻，噴砂，雷射之任一而加以形成。
理想係該透明基板係由透明陶瓷，光學玻璃，藍寶石，透明樹脂之任一而加以形成，而該一體化工程中，該透明基板係由透明接著劑而加以接著於晶圓。
當經由申請專利範圍第4項記載之發明時，加以提供發光二極體晶片，其特徵為具備：於表面加以形成有LED電路，且於背面加以形成有凹部或溝之發光二極體，和加以貼著於該發光二極體背面的透明構件；對於與該透明構件係加以形成複數之貫通孔之發光二極體晶片。
本發明之發光二極體晶片係因於透明構件形成有複數的貫通孔之故，加上於透明構件的表面積增大之情況，光線則在透明構件內複雜地進行折射而封閉於透明構件內的光線則減少，而自透明構件所出射的光線量則增
大，進而發光二極體晶片的亮度則提升。
10‧‧‧切削單元
11‧‧‧光裝置晶圓(晶圓)
13‧‧‧藍寶石基板
14‧‧‧切削刀片
15‧‧‧層積體層
17‧‧‧分割預定線
19‧‧‧LED電路
21‧‧‧透明基板
21A‧‧‧透明構件
25‧‧‧一體化晶圓
27‧‧‧切斷溝
29‧‧‧貫通孔
31‧‧‧發光二極體晶片
圖1係光裝置晶圓之表面側斜視圖。
圖2(A)係顯示經由切削刀片的晶圓之背面加工工程的斜視圖，圖2(B)~圖2(D)係顯示所形成的溝形狀之剖面圖。
圖3(A)係具有伸長於形成在晶圓背面之第1方向之複數的溝之晶圓之背面側斜視圖，圖3(B)係加以形成有伸長於形成在晶圓背面之第1方向及正交於第1方向之第2方向之複數的溝之晶圓之背面側斜視圖。
圖4(A)係顯示貼著光罩於晶圓背面樣子之斜視圖，圖4(B)係加以貼著具有複數的孔之光罩於晶圓背面之狀態的斜視圖，圖4(C)~圖4(E)係顯示加以形成於晶圓背面之凹部形狀之晶圓的部分斜視圖。
圖5(A)係顯示經由雷射光束而形成溝於晶圓背面樣子之斜視圖，圖5(B)係顯示溝形狀之晶圓的部分剖面圖，圖5(C)係顯示經由雷射光束而形成圓形凹部於晶圓背面樣子之斜視圖，圖5(D)顯示所形成之圓形的凹部之晶圓的部分斜視圖。
圖6(A)係顯示將遍佈全面而具有複數的貫通孔之透明基板的表面，貼著於晶圓背面而作為一體化之一體化工程的斜視圖，圖6(B)係一體化晶圓之斜視圖。
圖7係顯示將一體化晶圓，藉由切割膠帶，以環狀框體而支持之支持工程的斜視圖。
圖8係顯示將一體化晶圓，分割成發光二極體晶片之分割工程的斜視圖。
圖9係分割工程結束後之一體化晶圓的斜視圖。
圖10係有關本發明實施形態之發光二極體晶片的斜視圖。
以下，參照圖面而加以詳細說明本發明之實施形態。當參照圖1時，加以顯示光裝置晶圓(以下，有單略稱作晶圓之情況)11之表面側斜視圖。
光裝置晶圓11係於藍寶石基板13上，加以層積氮化鎵(GaN)等之磊晶層(層積體層)15所構成。光裝置晶圓11係具有：加以層積磊晶層15之表面11a，和藍寶石基板13所露出之背面11b。
在此，在本實施形態之光裝置晶圓11中，作為結晶成長用基板而採用藍寶石基板13，但取代於藍寶石基板13而作為呈採用GaN基板或SiC基板等亦可。
層積體層(磊晶層)15係經由依序使電子則成為多數載體之n型半導體層(例如、n型GaN層)、成為發光層之半導體層(例如、InGaN層)、電洞則成為多數載體之p型半導體層(例如、p型GaN層)磊晶成長之時而加以形成。
藍寶石基板13係例如，具有100μm之厚度，而層積體層15係例如，具有5μm之厚度。經由於層積體層15，形成複數的LED電路19為格子狀之複數的分割預定線17所區劃而加以形成。晶圓11係具有：加以形成LED電路19之表面11a，和藍寶石基板13所露出之背面11b。
當經由本發明實施形態之發光二極體晶片的製造方法時，首先，實施準備如圖1所示之光裝置晶圓11的晶圓準備工程。更且，於晶圓11背面11b，對應於LED電路19而實施形成複數的溝3之晶圓背面加工工程。
此晶圓背面加工工程係例如，使用常被知道之切削裝置而實施。如圖2(A)所示，切削裝置之切削單元10係包含：主軸套12，和可旋轉地插入於主軸套12中之未圖示的心軸，和加以裝著於心軸之前端的切削刀片14。
切削刀片14之切刃係例如，以鍍鎳而固定金剛鑽磨粒之電性磨石而加以形成，而其前端形狀係作為三角形狀，四角形狀，或半圓形狀。
切削刀片14之概略上半分係由刀片蓋(輪套)16而加以被覆，而對於刀片蓋16係加以配設水平地伸長於切削刀片14之深側及前方側之一對(僅圖示1條)之冷卻噴嘴18。
在形成複數的溝3於晶圓11背面11b之晶圓背面加工工程中，以未圖示之切削裝置的夾盤而加以吸引保持在晶圓11表面11a。並且，使切削刀片14高速旋轉於箭頭R方向之同時，特定深度切入於晶圓11背面11b，經由將
保持於未圖示之夾盤的晶圓11，加工傳送於箭頭X1方向之時，經由切削而形成伸長於第1方向的溝3。
將晶圓11，於正交於箭頭X1方向之方向，各晶圓11之分割預定線17之間距加以算出傳送同時，切削晶圓11背面11b，如圖3(A)所示，陸續形成伸長於第1方向之複數的溝3。
如圖3(A)所示，形成於晶圓11背面11b之複數的溝3係亦可為僅伸長於一方向的形態，或者如圖3(B)所示，作為呈將伸長於第1方向及正交於該第1方向之第2方向之複數的溝3，形成於晶圓11背面11b亦可。
形成於晶圓11背面11b的溝係如圖2(B)所示之剖面三角形狀的溝3，或如圖2(C)所示之剖面四角形狀的溝3A，或者如圖2(D)所示之剖面半圓形狀的溝3B之任一亦可。
取代於經由切削而形成複數的溝3，3A，3B於晶圓11背面11b之實施形態，作為呈於晶圓11背面11b，對應於LED電路19而形成複數的凹部亦可。在此實施形態中，如圖4(A)所示，使用具有對應於晶圓11之LED電路19之複數的孔4之光罩2。
如圖4(B)所示，使光罩2的孔4，對應於晶圓11之各LED電路19而貼著於晶圓11背面11b。並且，經由濕蝕刻或電漿蝕刻而於晶圓11背面11b，如圖4(C)所示，形成對應光罩2的孔4之形狀的三角形狀的凹部5。
經由將光罩2的孔4之形狀，變更為四角形
狀，或圓形狀之時，作為呈於晶圓11背面11b，形成如圖4(D)所示之四角形狀的凹部5A，或於如圖4(E)所示之晶圓11背面11b，形成圓形狀之凹部5B。
作為本實施形態之變形例，於晶圓11背面11b貼著光罩2之後，經由實施噴砂加工之時，作為呈於晶圓11背面11b，形成如圖4(C)所示之三角形狀的凹部5，或如圖4(D)所示之四角形狀的凹部5A，或圖4(E)所示之圓形狀凹部5B亦可。
對於形成對應LED電路19之複數的溝或複數的凹部於晶圓11背面11b，作為呈利用雷射加工裝置亦可。在經由雷射加工之第1實施形態中，如圖5(A)所示，將對於晶圓11而言具有吸收性的波長(例如、266nm)之雷射光束，自集光器(雷射頭)24，照射至晶圓11背面11b同時，經由將保持晶圓11之未圖示的夾盤加工傳送於箭頭X1方向之時，將伸長於第1方向的溝7，經由削蝕而形成於晶圓11背面11b。
將晶圓11，於正交於箭頭X1方向之方向，各晶圓11之分割預定線17之間距加以算出傳送同時，削蝕加工晶圓11背面11b，陸續形成伸長於第1方向之複數的溝7。溝7的剖面形狀係例如，如圖5(B)所示之半圓形狀亦可，而亦可為其他的形狀。
作為代替實施形態，如圖5(C)所示，作為呈自集光器24，將對於晶圓11而言具有吸收性的波長(例如、266nm)之脈衝雷射光束，間歇性地進行照射，於晶
圓11背面11b，形成對應於LED電路19之複數的凹部9亦可。凹部9的形狀係通常，成為對應於雷射光束的點形狀之如圖5(D)所示之圓形狀。
在實施晶圓背面加工工程之後或實施之前，如圖6(A)所式，實施準備遍佈於全面而具有複數的貫通孔29之透明基板21的透明基板準備工程。透明基板21係自透明樹脂，光學玻璃，藍寶石，透明陶瓷之任一而加以形成。在本實施形態中，係由比較於光學玻璃而有耐久性之聚碳酸酯，丙烯酸等之透明樹脂，形成透明基板21。
在實施晶圓背面加工工程及透明基板準備工程之後，如圖6(A)所示，實施：於遍佈於全面而具有複數的貫通孔29之透明基板21的表面21a，貼著晶圓11背面11b而作為一體化之一體化工程。圖6(B)係一體化晶圓25之斜視圖。
實施一體化工程之後，如圖7所示，將一體化晶圓25之透明基板21，貼著於外周部貼著於環狀框體F之切割膠帶T，形成框體單元，實施將一體化晶圓25，藉由切割膠帶T，以環狀框體F而支持之支持工程。
實施支持工程之後，實施投入框體單元於切削裝置，以切削裝置而切削一體化晶圓25，分割成各個發光二極體晶片的分割步驟。對於此分割工程，參照圖8而加以說明。
此分割工程係例如，使用常被知道之切削裝置而實施。如圖8所示，在分割工程中，將一體化晶圓
25，藉由框體單元的切割膠帶T，以切削裝置之夾盤20進行吸引保持，而環狀框體F係以未圖示之夾鉗而夾住固定。
並且，使切削刀片14高速旋轉於箭頭R方向同時，切削刀片14之前端則伸至切割膠帶T為止而切入於晶圓11之分割預定線17，自冷卻噴嘴18朝向切削刀片14及晶圓11的加工點而供給切削液同時，經由加工傳送一體化晶圓25於箭頭X1方向之時，沿著晶圓11之分割預定線17而形成切斷晶圓11及透明基板21之切斷溝27。
將切削單元10算出傳送於Y軸方向同時，沿著伸長於第1方向之分割預定線17，陸續形成同樣的切斷溝27。接著，旋轉90°夾盤20之後，沿著伸長於正交於第1方向之第2方向的所有分割預定線17，形成同樣的切斷溝27，由作為成圖9所示之狀態者，將一體化晶圓25，分割成如圖10所示之發光二極體晶片31。
在上述的實施形態中，對於將一體化晶圓25分割成各個發光二極體晶片31，使用切削裝置，但作為呈將對於晶圓11及透明基板21而言具有透過性之波長之雷射光束，沿著分割預定13而照射至晶圓11，於晶圓11及透明基板21之內部，形成複數層的改質層於厚度方向，接著，賦予外力至一體化晶圓25，在改質層，於分割起點，分割一體化晶圓25成各個發光二極體晶片31亦可。
圖10所示之發光二極體晶片31係於具有LED電路19於表面之LED13A的背面，形成凹部或溝，加上於使
表面積增大之情況而加以貼著透明構件21A。更且，於透明構件21A，加以形成複數之貫通孔29。
隨之，在圖10所示之發光二極體晶片31中，加上於透明構件21A的表面積增大之情況，光線則在透明構件21A內複雜地進行折射而封閉於透明構件21A內的光線則減少，自透明構件21A所出射的光線量則增大，進而發光二極體晶片31之亮度則提升。
11‧‧‧光裝置晶圓(晶圓)
11a‧‧‧表面
11b‧‧‧背面
21‧‧‧透明基板
21a‧‧‧表面
25‧‧‧一體化晶圓
29‧‧‧貫通孔
Claims (4)
- 一種發光二極體晶片之製造方法，係發光二極體晶片的製造方法，其特徵為具備：準備具有於結晶成長用的透明基板上，加以形成含有發光層之複數的半導體層之層積體層，且於經由交互交叉於該層積體層表面之複數的分割預定線所區劃之各範圍，分別加以形成LED電路之晶圓的晶圓準備工程；和於該晶圓背面，對應於各LED電路而形成複數之凹部或溝之晶圓背面加工工程；和準備遍佈於全面而加以形成複數的貫通孔之透明基板的透明基板準備工程；和實施該晶圓背面加工工程之後，於該透明基板的表面，貼著晶圓的背面而形成一體化晶圓之一體化工程；和將該晶圓，沿著該分割預定線與該透明基板同時進行切斷，將該一體化晶圓分割成各個發光二極體晶片之分割工程者。
- 如申請專利範圍第1項記載之發光二極體晶片之製造方法，其中，在該晶圓背面加工工程中，前述凹部或前述溝係由切削刀片，蝕刻，噴砂，雷射之任一而加以形成。
- 如申請專利範圍第1項記載之發光二極體晶片之製造方法，其中，該透明基板係由透明陶瓷，光學玻璃，藍寶 石，透明樹脂之任一而加以形成，而該一體化工程中，該透明基板係使用透明接著劑而加以接著於該晶圓。
- 一種發光二極體晶片，其特徵為具備：加以形成LED電路於表面，且於背面加以形成凹部或溝之發光二極體，和加以貼著於該發光二極體的背面之透明構件；對於該透明構件係加以形成複數之貫通孔者。
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