JP5548143B2 - Ledチップの製造方法 - Google Patents
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Description
最近では、LEDチップからの発光光の取り出し効率を高めるために、発光光が透過可能な光透過性基板(サファイア基板など)の裏面側に金属反射膜を形成しておき、LED素子本体から直接出射される発光光とともに、一旦基板内に入射し裏面側の金属反射膜で反射されて再び基板を通過して出射される発光光をも有効に利用するLEDチップが利用されている(特許文献1参照)。
サファイア基板10の第一主面(表面)の上には、GaNバッファ層12、n型GaN層13、n型AlGaN層14、GaInNからなる発光層15、p型AlGaN層16、およびp型GaN層17が順次積層された領域と、n型GaN層13の一部が露出されるまでn型AlGaN層14、発光層15、p型AlGaN層16、p型GaN層17の一部がエッチングで除去された領域とを備えた半導体積層構造が形成される。この半導体積層構造の外周面には、電極形成部分を除いてSiO2膜18が絶縁保護膜として形成される。そしてp型GaN層17の上には透光性のp型電極19(Au薄膜)、n型GaN層13の上にはn型電極20(Ti/Al/Au膜)がそれぞれ形成される。
しかしながら、裏面側に反射膜が形成されているマザー基板を分割してLEDチップを切り出す場合に、上述したようなレーザ加工によって分割を行おうとすると、裏面側の反射膜の存在により、反射膜によってレーザ光が反射または吸収されることが加工上の支障になる。
すなわち、反射膜としてLED素子本体が発する発光光の波長範囲(好ましくは、さらに蛍光材料からの蛍光光の波長範囲)を反射し、かつ、分割予定ラインに照射するレーザビームの波長光を透過する性質を有する反射膜を裏面側に形成し、レーザビームを裏面側から反射膜を透過させて基板裏面に直接照射するようにして基板をレーザ加工するものである。
また、反射膜は400nm〜700nmの可視光領域の反射率が90%以上であり、900nm以上の赤外領域の透過率が50%以上であってもよい。
具体的には、反射膜は誘電体多層膜で形成されていてもよい。
また、レーザビームとしてNd:YAGレーザによる1064nmのパルスレーザを照射すればよい。
さらには、パルスレーザとして、パルス幅が10−10秒よりも短い超短パルスレーザを、分割予定ラインに沿って離散的に照射して分割起点を形成するようにしてもよい。
ここで、「離散的に照射」とは、新しいレーザ加工方法(BI法)での照射を、距離を隔てて離散的に行うことにより、微小な溶融痕(穴径が1μm程度の***)が間隔を隔てて形成されるが、隣接する溶融痕の間に形成される微小クラックどうしがつながるような間隔での照射をいう。すなわち、溶融痕と微小クラックとが連続するように形成されることで、クラックが進展するように誘導するようにした加工を行う。
このように、溶解痕を分割予定ラインに沿ってミシン目のごとく離散的に形成することにより、隣接する溶解痕の間が微小クラックで連なった分離容易化領域が形成されるようになり、この領域に沿って基板が分割可能になる。
すなわち、これまでは反射膜を予め除去することで、基板にレーザビームが照射されるようにしていたが、裏面側に反射膜を設けたまま、レーザ照射を行ってもレーザビームが基板裏面に到達するようになり、実質的に反射膜がないときと同様のレーザ加工が可能になる。
これにより、裏面反射膜を備えたLEDチップの製造において、分割予定ラインに沿って反射膜を除去する工程が不要になり、加工工数を減らすことができる。
素子形成工程では、マザー基板の表面側(第一主面側)に多数のLED素子本体をパターン形成するとともに、裏面側(第二主面側)に反射膜を形成する。
また、隣接する素子本体2の間には、LED素子本体ごとに分割するときの分割予定ラインになる間隙が設けられている。
反射膜3には、LED素子本体2の発光光を選択的に反射するとともに、分割予定ラインに照射するレーザビームの波長光を透過する性質の材料が使用される。レーザビームには、通常、900nm以上の波長光である赤外レーザ(YAGレーザ、YVOレーザなど)を使用するので、900nm以上の赤外波長領域を透過する反射材が使用される。
具体的には、例えば400nm〜700nmの波長領域を90%以上の反射率で反射し、Nd:YAGレーザの波長光(1064nm)を50%以上の透過率で透過する反射膜を使用することが好ましい。
このような特性に近い反射膜は、誘電多層膜によって形成することができる。
次に、LED素子本体2および反射膜3が形成されたマザー基板を、個々のLEDチップに分割する。
図4は、レーザ照射により、マザー基板を個々のLEDチップに分割するときの加工状態を示す図である。
レーザ4としてNd:YAGパルスレーザを用いて、波長1064nm、パルス幅20ピコ秒、パルスエネルギー0.1μJ〜50μJ、繰り返し周波数10KHz〜200KHz、分割予定ライン方向への走査速度50mm/秒〜3000mm/秒の条件で、裏面1b側から超短レーザビームを照射する。なお、走査速度は、繰り返し周波数との兼ね合いで、前回の照射位置の間隔(照射ピッチ)が3μm〜20μmになるようにする。
そして、レーザ4に内蔵されたレンズ光学系(不図示)で、深さ方向の焦点位置を、基板裏面側1bよりもわずかに基板内側に入った位置A(分割起点)に集光するように焦点を調整する。
分割起点Aが形成された位置に対向する表面側の位置P1にブレイクバー5を当てるとともに、裏面側で分割起点Aから左右両側に離隔した位置P2,P3に支持バー6a,6bを当て、3点支持状態で曲げモーメントを与えることにより、分割予定ラインに沿ったブレイクを行う。そして同様のブレイク処理をすべての分割起点に沿って実行することで、LEDチップごとに分割することができる。
L レーザビーム
1 光透過性基板(サファイア基板)
1a 表面側
1b 裏面側
2 LED素子本体
3 反射膜
4 レーザ(Nd:YAGレーザ)
5 ブレイクバー
6a,6b 支持バー
Claims (4)
- 光透過性基板の表面側に複数のLED素子本体がパターン形成されるとともに、裏面側に反射膜が分割予定ライン上も含めて形成されているマザー基板に対し、分割予定ラインに沿ってレーザビームを照射することによってLED素子本体ごとに分割するための分割起点を形成する工程を含むLEDチップの製造方法であって、
前記反射膜として波長400nm〜700nmの可視光領域の反射率が90%以上であり、波長900nm以上の赤外領域の透過率が50%以上である誘電体多層膜を裏面側に形成し、
前記レーザビームとして900nm以上の波長光である赤外レーザを裏面側から反射膜を透過させて基板裏面に直接照射するようにして基板をレーザ加工することを特徴とするLEDチップの製造方法。 - 光透過性基板がサファイア基板である請求項1に記載のLEDチップの製造方法。
- 前記赤外レーザとしてNd:YAGレーザによる波長1064nmのパルスレーザを照射する請求項1又は2のいずれかに記載のLEDチップの製造方法。
- 前記パルスレーザとして、パルス幅が10−10秒よりも短い超短パルスレーザを、分割予定ラインに沿って離散的に照射する請求項3に記載のLEDチップの製造方法。
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