TW201812884A - 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。
其解決手段為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，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，各形成LED電路之晶圓的晶圓準備工程，和於晶圓背面，對應於各LED電路而形成複數之凹部或第1溝之晶圓背面加工工程，和於透明基板表面，對應於該晶圓之各LED電路而形成複數之第2溝的透明基板加工工程，和實施該晶圓背面加工工程及該透明基板加工工程之後，於該晶圓背面，貼著該透明基板表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。然而，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，因未有自基板射出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，加以提供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，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，各形成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第1溝之晶圓背面加工工程，和於透明基板表面，對應於該晶圓之各LED電路而形成複數之第2溝的透明基板加工工程，和實施該晶圓背面加工工程及該透明基板加工工程之後，於該晶圓背面，貼著該透明基板表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之發光二極體晶片的製造方法。
理想係在透明基板加工工程中所形成之第2溝之剖面形狀，係為三角形狀，四角形狀，或半圓形狀之任一。理想係在晶圓背面加工工程中所形成之凹部或第1溝，係由切削刀片，蝕刻，噴砂，雷射之任一而加以形成，而在透明基板加工工程中所形成之第2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5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，而於背面加以形成有凹部或第1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；對於與該透明構件的該發光二極體之貼著面係加以形成有第2溝之發光二極體晶片。
本發明之發光二極體晶片係因於貼著於LED背面之透明構件表面，加以形成有第2溝之故，加上於透明構件表面積增大之情況，自LED之發光層所照射而入射於透明構件的光線則在該凹部或該第1溝以及第2溝部分，產生複雜折射之故，在自透明構件射出光線時，在透明構件與空氣層之界面的入射角則為臨界角以上的光線之比例則減少，而自透明構件所射出之光線的量則增大，發光二極體晶片的亮度則提升。
2‧‧‧光罩
3、3A、3B‧‧‧溝
4‧‧‧孔
5、5A、5B‧‧‧凹部
7‧‧‧溝
9‧‧‧凹部
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
23、23A、23B‧‧‧溝
25‧‧‧一體化晶圓
27‧‧‧切斷溝
31、31A、31B‧‧‧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)係顯示透明基板加工工程的斜視圖，圖6(B)~圖6(D)係顯示所形成的溝形狀之剖面圖。
圖7(A)係顯示將於表面具有伸長於第1方向之複數的溝之透明基板，貼著於晶圓背面而作為一體化之一體化工程的斜視圖，圖7(B)係一體化晶圓之斜視圖。
圖8係將於表面具有伸長於第1方向及正交於第1方向之第2方向之複數的溝之透明基板，貼著於晶圓背面而作為一體化之一體化工程的斜視圖。
圖9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10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11係分割工程結束後之一體化晶圓的斜視圖。
圖12(A)~圖12(C)係經由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而加以披覆，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的(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，以未圖示晶圓11表面11a之切削裝置的夾盤而加以吸引保持。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)所示之圓形狀之凹部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，呈為對應於雷射光束的點形狀之如圖5(D)所示之圓形狀。
實施晶圓背面加工工程之後，或於實施之前，實施於貼著於晶圓11背面11b之透明基板21的表面21a，對應於LED電路19而形成複數的溝之透明基板加工工程。
此透明基板加工工程係例如，使用常被知道之切削裝置而實施。在於透明基板21的表面21a，形成複數的溝23之透明基板加工工程中，以未圖示之切削裝置的夾盤而吸引保持透明基板21。
並且，使切削刀片14高速旋轉於箭頭R方向之同時，特定深度切入於透明基板21的表面21a，經由將保持於未圖示之夾盤的透明基板21，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23。
將透明基板21，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，切削透明基板21的表面21a，如圖6所示，陸續形成伸長於第1方向之複數的溝23。
如圖7(A)所示，形成於透明基板21的表面21a之複數的溝23係亦可為僅伸長於一方向的形態，或者如圖8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23，形成於透明基板21的表面21a亦可。
形成於透明基板21的表面21a的溝係如圖6(B)所示之剖面三角形狀的溝23，或如圖6(C)所示之剖面四角形狀的溝23A，或者如圖6(D)所示之剖面半圓形狀的溝23B之任一亦可。
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。然而，作為形成溝的方法，亦可使用噴砂，蝕刻，雷射。
實施形成複數的溝23、23A、23B於透明基板21的表面21a之透明基板加工工程之後，實施貼著透明基板21於晶圓11的背面11b而形成一體化晶圓25之一體化工 程。
在此一體化工程中，如圖7(A)所示，於表面21a形成有伸長於第1方向之複數的溝23之透明基板21的表面，經由透明接著劑而接著晶圓11背面11b，如圖7(B)所示，將晶圓11與透明基板21作為一體化而形成一體化晶圓25。
作為代替實施形態，作為呈於透明基板21的表面21a具有伸長於第1方向及正交於此第1方向之第2方向之複數的溝23之透明基板21的表面21a，如圖8所示，經由透明接著劑而接著晶圓11背面11b，將晶圓11與透明基板21作為一體化亦可。在此，形成於透明基板21的表面21a的溝23之間距係對應於晶圓11之分割預定線17的間距。
實施一體化工程之後，如圖9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。對於此分割步驟，參照圖10而加以說明。
在分割步驟中，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11所示之狀態者，將一體化晶圓25，分割成如圖12(A)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，沿著分割預定線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12(A)所示之發光二極體晶片31係於表面具有LED電路19之LED13A之背面，加以貼著透明構件21A。更且，於晶圓11背面11b，加以形成凹部5或溝3，而於透明構件21A的表面，加以形成溝23。
隨之，在圖12(A)所示之發光二極體晶片31中，於透明構件21A的表面加以形成有溝23之故，透明構 件21A的表面積則增大。更且，自發光二極體晶片31之LED電路19所射出，入射至透明構件21A的光之一部分係在形成於晶圓11背面11b之凹部5或溝3，更且形成於透明構件21A的表面的溝23部分加以折射之後，進入至透明構件21A。
因而，在自透明構件21A折射至外部進行射出時，在透明構件21A與空氣層之界面的入射角成為臨界角以上的光之比例則減少，而自透明構件21A所射出之光線的量則增大，發光二極體晶片31之亮度則提升。
在圖12(B)所示之發光二極體晶片31A中，加上於形成有凹部5或溝3於LED13A背面情況，於LED13A背面，經由透明之接著劑而加以接著具有剖面四角形狀的溝23A之透明構件21A於表面。
在本實施形態之發光二極體晶片31A，亦與圖12(A)所示之發光二極體晶片31同樣地，自LED電路19所射出，入射至透明構件21A的光之一部分係在形成於LED13A背面之凹部5或溝3及形成於透明構件21A的表面的溝23A部分加以折射之後，進入至透明構件21A。
隨之，在自透明構件21A射出至外部時，在透明構件21A與空氣層之界面的入射角成為臨界角以上的光之比例則減少，而自透明構件21A所射出之光線的量則增大，發光二極體晶片31A之亮度則提升。
當參照圖12(C)時，顯示又其他實施形態之發光二極體晶片31B之斜視圖。在本實施形態之發光二極體 晶片31B中，與形成凹部5或溝3於LED13A背面之同時，於透明構件21A的表面，加以形成剖面四角形的溝23A於交互正交之方向。
隨之，自LED電路19所射出而入射至透明構件21A的光之中，在形成於LED13A背面之凹部5或溝3及形成於透明構件21A的表面的溝23A部分加以折射進行入射的光量則增大。
隨之，在透明構件21A與空氣層之界面的入射角成為臨界角以上的光量則減少之故，自透明構件21A加以射出至外部的光量則增大，而發光二極體晶片31D的亮度則提升。
在圖12(A)~圖12(C)所示之實施形態中，透明構件21A則具有剖面三角形狀的溝23或剖面四角形狀的溝23A，但對於透明構件21A則具有圖6(D)所示之剖面半圓形狀的溝23B之情況，亦有同樣的效果。
Claims (5)
- 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，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，各形成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第1溝之晶圓背面加工工程，和於透明基板表面，對應於該晶圓之各LED電路而形成複數之第2溝的透明基板加工工程，和實施該晶圓背面加工工程及該透明基板加工工程之後，於該晶圓背面，貼著該透明基板表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，在該透明基板加工工程中所形成之前述第2溝之剖面形狀，係為三角形狀，四角形狀，或半圓形狀之任一。
- 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，前述凹部或前述第1溝係由切削刀片，蝕刻，噴砂，雷射之任一而加以形成；在該透明基板加工工程中，前述第2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貼著於該晶圓。
- 一種發光二極體晶片，其特徵為具備：於表面加以形成有LED電路，而於背面加以形成有凹部或第1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；對於與該透明構件的該發光二極體之貼著面係加以形成有第2溝。
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