TWI633594B - Optical device wafer processing method - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光裝置晶圓之加工方法，課題為可實現更進一步提升光裝置之輝度。解決手段為實行下列步驟：雷射加工步驟，將對光裝置晶圓照射1個脈衝的脈衝雷射光束以形成1個雷射加工孔的作法反覆進行，以形成沿著切割道做出的複數個雷射加工孔；蝕刻步驟，使蝕刻液進入雷射加工孔內而蝕刻雷射加工孔的內部；及分割步驟，對光裝置晶圓賦予外力以沿著切割道將光裝置晶圓分割而形成複數個光裝置。藉此，能夠減少碎片大量地附著在各個雷射加工孔的側壁部，同時能夠使蝕刻液進入到雷射加工孔的內部並到達底部而可以充分地進行蝕刻，以提升光裝置的輝度。

Description

光裝置晶圓之加工方法 發明領域
本發明是有關於一種將光裝置晶圓(device wafer)分割成一個個裝置之加工方法。
發明背景
在光裝置晶片(device chip)的製造過程(process)中，是在藍寶石(sapphire)基板或碳化矽基板等結晶成長用基板的表面上的縱橫交叉之複數條切割道(street)所劃分出的各個區域中形成發光二極體(diode)或雷射二極體(laser diode)等的發光元件而製造出光裝置晶圓。之後，形成電極，並透過沿著切割道分割光裝置晶圓之作法以製造出一個個的光裝置晶片。
近年，從提高生產性的觀點來看，已將脈衝雷射(pluse laser)加工裝置廣泛地應用於分割光裝置晶圓上。在脈衝雷射加工裝置上，是沿著切割道對光裝置晶圓的表面照射脈衝雷射而形成雷射加工溝之後，再以雷射加工溝作為分割起點將光裝置晶圓切斷以分割為一個個的晶片(參照例如，下述的專利文獻1)。
當如上所述地針對光裝置晶圓實施雷射加工時， 會在雷射加工溝的側面形成變形。因此，在例如下述的專利文獻2中提出了，在分割光裝置晶圓之前，在光裝置晶圓上施行乾蝕刻(dry etching)或濕蝕刻(wet etching)以去除變形，並提升所製造的光裝置晶片之輝度的方法。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開平10-305420號公報
專利文獻2：日本專利特開2006-024914號公報
發明概要
然而，以雷射加工形成的雷射加工溝，除了例如寬度為10μm以下而較狹窄外，在雷射加工溝的內周面上還會大量地附著因雷射加工所產生的碎片(debris)，使蝕刻液變得難以進入溝的內部。因此，會有所謂的無法將蝕刻充分地施加到雷射加工溝的溝底而導致光裝置之輝度無法提升的問題。
本發明是有鑑於上述情事所作成的，目的是提供一種可實現更進一步提升光裝置之輝度的光裝置晶圓之加工方法。
本發明是在基板表面上層積有光裝置層，且在交叉的複數條切割道所劃分出的各個區域中形成有光裝置的光裝置晶圓之加工方法，其包括：雷射加工步驟，將對光 裝置晶圓具有吸收性之波長的脈衝雷射光束照射於光裝置晶圓而反覆進行以1個脈衝形成1個雷射加工孔的作法，以形成沿著該切割道做出的複數個雷射加工孔；蝕刻步驟，實施過該雷射加工步驟之後，使蝕刻液進入該雷射加工孔內以蝕刻該雷射加工孔的內周；以及分割步驟，實施過該蝕刻步驟之後，對光裝置晶圓賦予外力以沿著該切割道將光裝置晶圓分割而形成複數個光裝置晶片。
又，本發明還包括：在實施上述雷射加工步驟之前，在光裝置晶圓的表面形成保護膜的保護膜形成步驟，及至少在實施過該雷射加工步驟之後，去除該保護膜的保護膜去除步驟，且在該雷射加工步驟中，較理想的是朝光裝置晶圓的表面側照射上述脈衝雷射光束。
在關於本發明的光裝置之加工方法中，由於實施雷射加工步驟而將以1個脈衝的脈衝雷射光束形成1個雷射加工孔的作法反覆進行，以形成沿著切割道做出的複數個雷射加工孔，所以能夠抑制大量的碎片朝各個雷射加工孔的內周面附著。藉此，在實施過雷射加工步驟之後的蝕刻步驟中，就能使蝕刻液充分地進入雷射加工孔並到達雷射加工孔的孔底以充分地施行蝕刻，而可實現光裝置之輝度的提升。
1‧‧‧藍寶石基板
2a‧‧‧表面
2b‧‧‧背面
10‧‧‧雷射光照射機構
11‧‧‧脈衝雷射光束
12‧‧‧蝕刻液
3‧‧‧切割道
4‧‧‧光裝置
5‧‧‧發光層
6‧‧‧保護膜
7‧‧‧雷射加工孔
8a‧‧‧推拔部
8b‧‧‧側壁部
8c‧‧‧底部
9‧‧‧表面保護膠帶
13‧‧‧分割位置
20‧‧‧磨削機構
21‧‧‧主軸
22‧‧‧安裝座
23‧‧‧磨削砂輪
24‧‧‧磨削研磨石
25‧‧‧保持台
W‧‧‧光裝置晶圓
A、+X、-X、+Z、-Z‧‧‧方向
圖1是表示光裝置晶圓之其中一例的立體圖。
圖2是表示保護膜形成步驟的剖面圖。
圖3是表示雷射加工步驟的剖面圖。
圖4是表示雷射加工步驟的平面圖。
圖5是表示雷射加工孔的構成的剖面圖。
圖6是表示蝕刻步驟的剖面圖。
圖7是表示保護膜去除步驟的剖面圖。
圖8是表示磨削步驟的立體圖。
圖9是表示磨削後的光裝置晶圓的剖面圖。
圖10是表示分割步驟的平面圖。
用以實施發明之形態
圖1所示的光裝置晶圓W，是被加工物的其中一例，並具有圓形的藍寶石基板1。如圖2所示，在藍寶石基板1的表面2a上，層積有LED等的發光層5，且圖1所示的格子狀之以切割道3所劃分出的各個區域中形成有光裝置4。另一方面，藍寶石基板1的背面2b，是作為被磨削的磨削面，並未形成有光裝置4。以下，一邊參照附加的圖式，一邊針對將光裝置晶圓W分割成一個個的光裝置4之加工方法進行說明。
(1)保護膜形成步驟
如圖2所示，在構成光裝置晶圓W之藍寶石基板1的表面2a上形成對已層積的發光層5進行包覆的保護膜6。保護膜6是藉由例如，二氧化矽(SiO2)等的氧化膜或保護層(resist)等所形成。保護膜形成步驟是，至少在實施後述的雷射加工步驟之前實施。
(2)雷射加工步驟
實施過保護膜形成步驟之後，如圖3所示，是利用雷射光束照射機構10對光裝置晶圓W照射雷射光束以形成雷射加工孔。並一邊使已形成有保護膜6的光裝置晶圓W在水平方向(+X方向)上移動，一邊以雷射光束照射機構10，將對光裝置晶圓W具有吸收性的波長(例如，355nm的波長)的脈衝雷射光束11朝向藍寶石基板1的表面2a進行照射。此時，雷射光束照射機構10，並不會使脈衝雷射光束11的照射點(spot)重疊在一起，而是以1個脈衝的脈衝雷射光束11形成1個雷射加工孔7。
雷射光束照射機構10，可將源自1個脈衝的脈衝雷射光束11之照射的1個雷射加工孔7的形成間歇地反覆進行，並如圖4所示，沿著光裝置晶圓W之切割道3設置預定的間隔而形成複數個雷射加工孔7。各個雷射加工孔7的間隔可設定為例如，1~5μm左右。如以往所示，在沿著切割道形成一條雷射加工溝時，需要將脈衝雷射光束的照射點部分地重疊，因而會使透過脈衝雷射光束的照射所生成的碎片，附著在透過先前的脈衝雷射光束所形成的溝的內部，而變成在雷射加工溝的內側側壁上堆積許多的碎片，但是透過在藍寶石基板1的表面2a形成複數個雷射加工孔7的作法，就不必將照射點部分地重疊，而可以將在雷射加工中所產生的碎片會附著在雷射加工孔7內部之疑慮降低。又，由於發光層5被保護膜6包覆，即使朝向裝置晶圓W的表面側照射脈衝雷射光束，碎片只會附著於保護膜6上，並無碎 片附著在發光層5上之情形。
形成雷射加工孔7時，可藉由調整雷射光束照射機構10所照射的脈衝雷射光束11之光點點徑與聚光位置以調整脈衝雷射光束11的入射角度，且較理想的是如同圖5所示的雷射加工孔7一樣地，在上述脈衝雷射光束11入射的部分，形成傾斜的楔形(taper)部8a。
如圖5所示，在雷射加工孔7中，形成有連接在推拔部8a之側壁部8b，和連接在該側壁部8b之底部8c。再者，是將雷射加工孔7的最大徑，變成是例如2~5μm，並將雷射加工孔7的深度，變成是例如20μm。如此進行而對沿著圖1所示之光裝置晶圓W的所有切割道3都照射脈衝雷射光束11，並形成複數個雷射加工孔7時，即可結束雷射加工步驟。
(3)蝕刻步驟
實施過雷射加工步驟之後，如圖6所示，對雷射加工孔7的內部供給蝕刻液12，以實施濕蝕刻。作為蝕刻液12，可使用例如，硫酸、磷酸、鹽酸等的蝕刻液。
當對雷射加工孔7供給蝕刻液12時，由於藉由雷射加工孔7之推拔部8a的傾斜，蝕刻液變得容易進入雷射加工孔7的內部，因此蝕刻液12可沿著雷射加工孔7之側壁部8b流到下方。又，因為在雷射加工孔7之側壁部8b，碎片並未堆積也未附著，所以蝕刻液12可流動至到達底部8c為止。其結果為，不僅是對雷射加工孔7之側壁部8b，甚至連底部8c也可充分地施行蝕刻。
(4)保護膜去除步驟
接著，像圖6所示的光裝置晶圓W一樣地，去除形成在藍寶石基板1之表面2a側的保護膜6，以如圖7所示，使層積在藍寶石基板1之表面2a上的發光層5朝上露出。去除保護膜6的方法，並無特別限制，例如，當保護膜6是保護層膜的情形時，可以使用氧電漿(oxygen plasma)或專用的脫膜劑(remover)。又，保護膜6是二氧化矽(SiO2)膜的情形時，能夠藉由氫氧化鉀(KOH)的濕蝕刻或六氟化硫(SF6)的乾蝕刻等去除。保護膜去除步驟是，至少在實施過雷射加工步驟之後實施。也可藉由保護膜6的去除，而去除在雷射加工步驟中附著在保護膜6上的碎片。
(5)磨削步驟
實施過保護膜去除步驟之後，以圖8所示的磨削機構20磨削光裝置晶圓W。磨削機構20至少包括，具有鉛直方向之軸心的主軸(spindle)21、透過安裝座(mount)22連結於主軸21下端的磨削砂輪23、及在磨削砂輪23的下方固接成環狀的磨削研磨石24。以圖未示的馬達使主軸21旋轉時，就能夠以預定的旋轉速度使磨削砂輪23旋轉。
為了使光裝置晶圓W薄化，會將表面保護膠帶9黏貼在藍寶石基板1的表面2a，且將表面保護膠帶9側載置在保持台25的上面而使藍寶石基板1的背面2b朝上露出，並藉由圖未示的吸引源將藍寶石基板1吸引保持在保持台25上。接著，一邊使保持台25沿例如，箭頭A方向旋轉，一邊使主軸21旋轉而使磨削砂輪23沿箭頭A方向旋轉，同時使磨 削機構20朝接近藍寶石基板1的背面2b的方向下降。並且，可一邊以磨削研磨石24抵壓背面2b一邊磨削到預定的厚度為止。
作為磨削步驟之其他例子，也可以形成將圖2所示的保護膜6作為光裝置晶圓W磨削時的保護膜使用。亦即，實施上述保護膜去除步驟之前，可將保護膜6側保持在圖8所示的保持台25的上面，而使藍寶石基板1的背面2b朝上露出，並與上述的磨削相同地，透過磨削機構20對藍寶石基板1的背面2b施行磨削。並且，如圖9所示，可於磨削藍寶石基板1的背面2b而形成預定的厚度之後，再將保護膜6從藍寶石基板1的表面2a去除。
(6)分割步驟
接著，如圖10所示，可藉由破斷(breaking)將光裝置晶圓W分割成一個個的光裝置4。可將沿著縱橫的切割道3形成的複數個雷射加工孔7的整列方向作為分割位置13而對光裝置晶圓W賦予外力，以將該分割位置13作為起點而將光裝置晶圓W切斷成一個個的光裝置4。如此進行，當將光裝置晶圓W分割成一個個的光裝置4後，即結束分割步驟。
如以上所述，在本發明的光裝置晶圓之加工方法中，由於實施雷射加工步驟而將以1個脈衝的脈衝雷射光束11形成1個雷射加工孔7的作法，沿著藍寶石基板1的表面2a之切割道3隔著預定的間隔反覆進行，所以能夠減少大量的碎片堆積附著在雷射加工孔7的側壁部8b之情形。
又，於雷射加工步驟實施後再實施蝕刻步驟之時，因 為在雷射加工孔7中形成有推拔部8a，所以可使蝕刻液容易進入雷射加工孔7之內部，而且可使蝕刻液12從雷射加工孔7之側壁部8b一直進入至底部8c，而可以有效地進行蝕刻。藉此，可實現更進一步提升光裝置4的輝度。

Claims (3)

  1. 一種光裝置晶圓之加工方法，是在基板表面上層積有光裝置層，且在交叉的複數條切割道所劃分出的各個區域中形成有光裝置的光裝置晶圓之加工方法，包括：雷射加工步驟，將對光裝置晶圓具有吸收性之波長的脈衝雷射光束照射於光裝置晶圓上，而將以1個脈衝形成1個雷射加工孔的作法反覆進行，沿著該切割道設置預定間隔而形成複數個雷射加工孔；蝕刻步驟，實施過該雷射加工步驟之後，使蝕刻液進入該雷射加工孔內以蝕刻該雷射加工孔的內周；以及分割步驟，實施過該蝕刻步驟之後，對光裝置晶圓賦予外力以沿著該切割道將光裝置晶圓分割，而形成複數個光裝置晶片。
  2. 如請求項1所述的光裝置晶圓之加工方法，還包括，保護膜形成步驟，在實施前述雷射加工步驟之前，在光裝置晶圓的表面形成保護膜；以及保護膜去除步驟，至少在實施過該雷射加工步驟之後，去除該保護膜；且在該雷射加工步驟中，是朝光裝置晶圓的表面側照射前述脈衝雷射光束。
  3. 如請求項1所述的光裝置晶圓之加工方法，是在實施前述蝕刻步驟後、且在實施前述分割步驟前，實施磨削光裝置晶圓之背面的磨削步驟。
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