TW201828499A - 發光二極體晶片的製造方法及發光二極體晶片 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題，係提供可獲得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。 本發明的解決手段是一種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形成包含發光層之複數半導體層的層積體層，且於該層積體層的表面藉由相互交叉之複數預定分割線所區劃的各區域，分別形成LED電路的晶圓的晶圓準備工程、於該晶圓的背面，對應各LED電路而形成複數凹部或溝的晶圓背面加工工程、將第1透明基板的表面黏合於晶圓的背面，以形成第1一體化晶圓的第1透明基板黏合工程、在實施該第1透明基板黏合工程之後，將第2透明基板的表面黏合於該第1透明基板的背面，以形成第2一體化晶圓的第2透明基板黏合工程、及將該晶圓沿著該預定分割線而與該第1及第2透明基板一起切斷，以將該第2一體化晶圓分割成各個發光二極體晶片的分割工程。
Description
[0001] 本發明係關於發光二極體晶片的製造方法及發光二極體晶片。
[0002] 於藍寶石基板、GaN基板、SiC基板等之結晶成長用基板的表面形成層積複數n型半導體層、發光層、p型半導體層的層積體層，在該層積體層藉由交叉之複數預定分割線所區劃的區域形成複數LED(Light Emitting Diode)等之發光裝置的晶圓，係沿著預定分割線被切斷而分割成各個發光裝置晶片，被分割的發光裝置晶片被廣泛利用於手機、電腦、照明機器等的各種電氣機器。 [0003] 從發光裝置晶片的發光層所射出的光線具有等向性，故也照射至結晶成長用基板的內部，從基板的背面及側面也射出光線。然而，照射至基板內部的光線中在與空氣層的界面的射入角為臨界角以上的光線，係在界面被全反射而被封閉於基板內部，不會從基板射出至外部，故有導致發光裝置晶片的亮度降低的問題。 [0004] 為了解決該問題，於日本特開2014-175354號公報記載有為了抑制從發光層射出的光線被封閉於基板內部之狀況，於基板的背面黏合透明構件，以謀求亮度的提升的發光二極體(LED)。 [先前技術文獻] [專利文獻] [0005] [專利文獻1]日本特開2014-175354號公報
[發明所欲解決之課題] [0006] 但是，在專利文獻1所揭示的發光二極體中，雖然藉由將透明構件黏合於基板的背面而稍微提升亮度，但是有無法獲得充分之亮度的問題。 [0007] 本發明係有鑑於此點所發明者，其目的係提供可獲得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。 [用以解決課題之手段] [0008] 依據請求項1所記載的發明，提供一種發光二極體晶片的製造方法，其特徵為具備：晶圓準備工程，係準備具有於結晶成長用的透明基板上形成包含發光層之複數半導體層的層積體層，且於該層積體層的表面藉由相互交叉之複數預定分割線所區劃的各區域，分別形成LED電路的晶圓；晶圓背面加工工程，係於該晶圓的背面，對應各LED電路而形成複數凹部或溝；第1透明基板黏合工程，係將第1透明基板的表面黏合於晶圓的背面，以形成第1一體化晶圓；第2透明基板黏合工程，係在實施該第1透明基板黏合工程之後，將第2透明基板的表面黏合於該第1透明基板的背面，以形成第2一體化晶圓；及分割工程，係將該晶圓沿著該預定分割線而與該第1及第2透明基板一起切斷，以將該第2一體化晶圓分割成各個發光二極體晶片。 [0009] 理想為晶圓背面加工工程中所形成的凹部或溝，係利用切削刀、蝕刻、噴砂、雷射之任一來形成。 [0010] 理想為該第1及第2透明基板，係以透明陶瓷、光學玻璃、藍寶石、透明樹脂之任一形成；該第1及該第2透明基板黏合工程，係使用透明接著劑來實施。 [0011] 依據請求項4所記載的發明，提供一種發光二極體晶片，其特徵為具備：發光二極體，係於表面形成LED電路，於背面形成凹部或溝；第1透明構件，係表面被黏合於該發光二極體的背面；及第2透明構件，係表面被黏合於該第1透明構件的背面。 [發明的效果] [0012] 本發明的發光二極體晶片，係在表面形成LED電路，在背面形成凹部或溝的發光二極體的背面，黏合第1透明構件的表面，並於該第1透明構件的背面黏合第2透明構件的表面，所以，光線在凹部或溝及第1、第2透明構件內複雜地折射，被封閉在第1及第2透明構件內的光線會減少，從第1及第2透明構件射出之光線的量增加，提升發光二極體晶片的亮度。
[0014] 以下，參照圖面詳細說明本發明的實施形態。參照圖1，揭示光學裝置晶圓(以下，有單單略稱為晶圓之狀況)11的表面側立體圖。 [0015] 光學裝置晶圓11係於藍寶石基板13上層積氮化鎵(GaN)等的磊晶層(層積體層)15所構成。光學裝置晶圓11係具有層積磊晶層15的表面11a，與藍寶石基板13露出的背面11b。 [0016] 在此，本實施形態的光學裝置晶圓11中，作為結晶成長用基板，採用藍寶石基板13，但是，採用GaN基板或SiC基板等來代替藍寶石基板13亦可。 [0017] 層積體層(磊晶層)15係藉由依序讓電子成為多數載子的n型半導體層(例如，n型GaN層)、成為發光層的半導體層(例如，InGaN層)、電洞成為多數載子的p型半導體層(例如，p型GaN層)磊晶成長來形成。 [0018] 藍寶石基板13係例如具有100μm的厚度，層積體層15係例如具有5μm的厚度。於層積體層15，複數LED電路19藉由格子狀地形成的複數預定分割線17區劃而形成。晶圓11係具有形成LED電路19的表面11a，與藍寶石基板13露出的背面11b。 [0019] 依據本發明實施形態的發光二極體晶片的製造方法，首先實施準備如圖1所示之光學裝置晶圓11的晶圓準備工程。進而，實施於晶圓11的背面11b，對應LED電路19而形成複數溝3的晶圓背面加工工程。 [0020] 該晶圓背面加工工程，係例如使用公知的切削裝置來實施。如圖2(A)所示，切削裝置的切削單元10係包含主軸殼體12、可旋轉地***至主軸殼體12中之未圖示的主軸、及安裝於主軸的前端的切削刀14。 [0021] 切削刀14的刀鋒係例如以利用鎳電鍍固定鑽石研磨粒的電鍍砥石所形成，其前端形狀呈三角形狀、四角形狀、或半圓形狀。 [0022] 切削刀14的概略上半部係被刀套(輪套)16覆蓋，於刀套16配設有向切削刀14的遠側及近側水平地伸長之一對(僅圖示1個)冷卻噴嘴18。 [0023] 於晶圓11的背面11b形成複數溝3的形成晶圓背面加工工程中，利用未圖示之切削裝置的吸盤台來吸引保持晶圓11的表面11a。然後，藉由使切削刀14一邊向箭頭R方向高速旋轉一邊向晶圓11的背面11b切入所定深度，並將被未圖示的吸盤台所保持的晶圓11向箭頭X1方向進行加工進送，利用切削來形成伸長於第1方向的溝3。 [0024] 一邊將晶圓11往與箭頭X1方向正交的方向，每次以晶圓11的預定分割線17的間距進行轉向進送，一邊切削晶圓11的背面11b，如圖3(A)所示，接連形成伸長於第1方向的複數溝3。 [0025] 如圖3(A)所示，形成於晶圓11的背面11b的複數溝3作為僅伸長於一方向的形態亦可，或如圖3(B)所示，將伸長於第1方向及與該第1方向正交的第2方向的複數溝3形成於晶圓11的背面11b亦可。 [0026] 形成於晶圓11的背面11b的溝，係作為如圖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，又或如圖2(D)所示之剖面半圓形狀的溝3B之任一亦可。 [0027] 於晶圓11的背面11b，對應LED電路19而形成複數凹部，來代替於晶圓11的背面11b，藉由切削形成複數溝3、3A、3B的實施形態亦可。在該實施形態中，如圖4(A)所示，使用具有對應晶圓11的LED電路19之複數孔洞4的遮罩2。 [0028] 如圖4(B)所示，將遮罩2的孔洞4對應晶圓11的各LED電路19而黏合於晶圓11的背面11b。然後，藉由濕式蝕刻或電漿蝕刻，於晶圓11的背面11b，如圖4(C)所示，形成對應遮罩2之孔洞4的形狀之三角形狀的凹部5。 [0029] 藉由將遮罩2的孔洞4的形狀變更為四角形狀或圓形狀，於晶圓11的背面11b形成如圖4(D)所示之四角形狀的凹部5A，或如圖4(E)所示，於晶圓11的背面11b形成圓形狀的凹部5B亦可。 [0030] 作為本實施形態的變形例，在將遮罩2黏合於晶圓11的背面11b之後，藉由實施噴砂加工，於晶圓11的背面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，又或如圖4(E)所示之圓形狀凹部5B亦可。 [0031] 利用雷射加工裝置，於晶圓11的背面11b形成對應LED電路19的複數溝或複數凹部亦可。在雷射加工所致之第1實施形態中，如圖5(A)所示，藉由一邊從聚光器(雷射頭)24朝晶圓11的背面11b照射對於晶圓11具有吸收性之波長(例如266nm)的雷射光束，一邊將保持晶圓11之未圖示的吸盤台往箭頭X1方向進行加工進送，將伸長於第1方向的溝7，藉由剝蝕形成於晶圓11的背面11b。 [0032] 一邊將晶圓11往與箭頭X1方向正交的方向，每次以晶圓11的預定分割線17的間距進行轉向進送，一邊對晶圓11的背面11b進行剝蝕加工，接連形成伸長於第1方向的複數溝7。溝7的剖面形狀係例如作為圖5(B)所示之半圓形狀亦可，作為其他形狀亦可。 [0033] 作為代替實施形態，如圖5(C)所示，從聚光器24間歇地照射對於晶圓11具有吸收性之波長(例如266nm)的脈衝雷射光束，於晶圓11的背面11b形成對應LED電路19的複數凹部9亦可。凹部9的形狀係通常成為對應雷射光束的點形狀之圖5(D)所示的圓形狀。 [0034] 在實施晶圓背面加工工程之後，如圖6(A)所示，實施將第1透明基板21的表面21a黏合於晶圓11的背面11b的第1透明基板黏合工程。圖6(B)係第1一體化晶圓25的立體圖。 [0035] 第1透明基板21係由透明樹脂、光學玻璃、藍寶石、透明陶瓷之任一所形成。在本實施形態中，由相較於光學玻璃更具有耐久性的聚碳酸酯、丙烯酸樹脂等的透明樹脂形成第1及第2透明基板。 [0036] 在實施第1透明基板黏合工程之後，如圖7(A)所示，將第2透明基板21A的表面21a黏合於第1一體化晶圓25的第1透明基板21的背面(第2透明基板黏合工程)，形成如圖7(B)所示之第2一體化晶圓25A。第2透明基板21A的材質也與上述之第1透明基板21的材質相同。 [0037] 代替上述之第1透明基板黏合工程及第2透明基板黏合工程，在將該第2透明基板21A的表面黏合於第1透明基板21的背面而一體化之後，將晶圓11的背面11b黏合於第1透明基板21的表面21a亦可。 [0038] 在實施第2透明基板黏合工程之後，如圖8所示，實施將第2一體化晶圓25A的第2透明基板21A，黏合於外周部被黏合於環狀框架F的切割膠帶T而形成框架單元，隔著切割膠帶T而利用環狀框架F支持第2一體化晶圓25A的支持工程。 [0039] 實施支持工程之後，實施將框架單元投入至切削裝置，利用切削裝置切削第2一體化晶圓25A而分割成各個發光二極體晶片的分割工程。針對該分割工程，參照圖9進行說明。 [0040] 該分割工程係例如使用公知的切削裝置來實施。如圖9所示，切削裝置的切削單元10係包含主軸殼體12、可旋轉地***至主軸殼體12中之未圖示的主軸、及安裝於主軸的前端的切削刀14。 [0041] 切削刀14的刀鋒係例如以利用鎳電鍍固定鑽石研磨粒的電鍍砥石所形成，其前端形狀呈三角形狀、四角形狀、或半圓形狀。 [0042] 切削刀14的概略上半部係被刀套(輪套)16覆蓋，於刀套16配設有向切削刀14的遠側及近側水平地伸長之一對(僅圖示1個)冷卻噴嘴18。 [0043] 在分割工程中，隔著框架單元的切割膠帶T利用切削裝置的吸盤台20吸引保持第2一體化晶圓25A，環狀框架F係利用未圖示的箝夾來箝夾固定。 [0044] 然後，一邊使切削刀14往箭頭R方向高速旋轉一邊切削刀14的前端到達切割膠帶T為止切入至晶圓11的預定分割線17，邊從冷卻噴嘴18朝向切削刀14及晶圓11的加工點供給切削液，邊將第2一體化晶圓25A往箭頭X1方向進行加工進送，藉此，沿著晶圓11的預定分割線17，形成切斷晶圓11及第1及第2透明基板21、21A的切斷溝27。 [0045] 一邊將切削單元10往Y軸方向進行轉向進送，一邊沿著伸長於第1方向的預定分割線17，接連形成同樣的切斷溝27。接下來，將吸盤台20旋轉90°後，沿著伸長於與第1方向正交的第2方向之所有預定分割線17，形成同樣的切斷溝27，而成為圖10所示之狀態，藉此，將第2一體化晶圓25A分割成如圖7所示之發光二極體晶片31。 [0046] 在上述之實施形態中，為了將第2一體化晶圓25A分割成各個發光二極體晶片31，使用切削裝置，但是，將對於晶圓11及透明基板21、21A具有透射性之波長的雷射光束，沿著預定分割線13照射至晶圓11，於晶圓11及第1透明基板21及第2透明基板21A的內部，於厚度方向形成複數層的改質層，接下來，對第2一體化晶圓25A賦予外力，以改質層為分割起點，將第2一體化晶圓25A分割成各個發光二極體晶片31亦可。 [0047] 圖11所示之發光二極體晶片31係於表面具有LED電路19，於背面形成凹部之LED13A的背面，黏合第1透明構件21´。進而，於第1透明構件21´的背面，黏合第2透明構件21A´。 [0048] 所以，在圖11所示之發光二極體晶片31中，除了第1及第2透明構件21´、21A´的表面積增大之外，光線在凹部5及第1、第2透明構件21´、21A´內複雜地折射，被封閉於透明構件內的光線會減少，從透明構件21´、21A´射出之光線的量增大，提升發光二極體晶片31的亮度。
[0049]
2‧‧‧遮罩
3‧‧‧溝
3A‧‧‧溝
3B‧‧‧溝
4‧‧‧孔洞
5‧‧‧凹部
5A‧‧‧凹部
5B‧‧‧凹部
7‧‧‧溝
9‧‧‧凹部
10‧‧‧切削單元
11‧‧‧光學裝置晶圓(晶圓)
11a‧‧‧表面
11b‧‧‧背面
13‧‧‧藍寶石基板
14‧‧‧切削刀
15‧‧‧層積體層
16‧‧‧刀套
17‧‧‧預定分割線
19‧‧‧LED電路
21‧‧‧第1透明基板
21´‧‧‧第1透明構件
21a‧‧‧表面
21b‧‧‧背面
21A‧‧‧第2透明基板
21A´‧‧‧第2透明構件
25‧‧‧第1一體化晶圓
25A‧‧‧第2一體化晶圓
27‧‧‧切斷溝
31‧‧‧發光二極體晶片
T‧‧‧切割膠帶
[0013] [圖1] 光學裝置晶圓的表面側立體圖。 [圖2] 圖2(A)係揭示切削刀所致之晶圓的背面加工工程的立體圖，圖2(B)～圖2(D)係揭示所形成之溝形狀的剖面圖。 [圖3] 圖3(A)係具有晶圓的背面所形成之伸長於第1方向之複數溝的晶圓的背面側立體圖，圖3(B)係形成晶圓的背面所形成之伸長於第1方向及與第1方向正交的第2方向之複數溝的晶圓的背面側立體圖。 [圖4] 圖4(A)係揭示將遮罩黏合於晶圓的背面之樣子的立體圖，圖4(B)係揭示具有複數孔洞的遮罩被黏合於晶圓的背面之狀態的立體圖，圖4(C)～圖4(E)係揭示晶圓的背面所形成之凹部的形狀之晶圓的部分立體圖。 [圖5] 圖5(A)係揭示藉由雷射光束在晶圓的背面形成溝之樣子的立體圖，圖5(B)係揭示溝形狀之晶圓的部分剖面圖，圖5(C)係揭示藉由雷射光束在晶圓的背面形成圓形凹部之樣子的立體圖，圖5(D)係揭示所形成之圓形的凹部之晶圓的部分立體圖。 [圖6] 圖6(A)係揭示將第1透明基板的表面黏合於晶圓的背面而一體化的第1透明基板黏合工程的立體圖，圖6(B)係第1一體化晶圓的立體圖。 [圖7] 圖7(A)係揭示將第2透明基板的表面黏合於第1一體化晶圓的第1透明基板的背面而一體化的第2透明基板黏合工程的立體圖，圖7(B)係第2一體化晶圓的立體圖。 [圖8] 揭示隔著切割膠帶利用環狀框架支持第2一體化晶圓的支持工程的立體圖。 [圖9] 揭示將第2一體化晶圓分割成發光二極體晶片的分割工程的立體圖。 [圖10] 分割工程結束後之第2一體化晶圓的立體圖。 [圖11] 本發明實施形態相關的發光二極體晶片的立體圖。
Claims (4)
- 一種發光二極體晶片的製造方法，其特徵為具備： 晶圓準備工程，係準備具有於結晶成長用的透明基板上形成包含發光層之複數半導體層的層積體層，且於該層積體層的表面藉由相互交叉之複數預定分割線所區劃的各區域，分別形成LED電路的晶圓； 晶圓背面加工工程，係於該晶圓的背面，對應各LED電路而形成複數凹部或溝； 第1透明基板黏合工程，係將第1透明基板的表面黏合於晶圓的背面，以形成第1一體化晶圓； 第2透明基板黏合工程，係在實施該第1透明基板黏合工程之後，將第2透明基板的表面黏合於該第1透明基板的背面，以形成第2一體化晶圓；及 分割工程，係將該晶圓沿著該預定分割線而與該第1及第2透明基板一起切斷，以將該第2一體化晶圓分割成各個發光二極體晶片。
- 如申請專利範圍第1項所記載之發光二極體晶片的製造方法，其中， 代替該第1透明基板黏合工程及該第2透明基板黏合工程，在將該第2透明基板的表面黏合於該第1透明基板的背面而一體化之後，將晶圓的背面黏合於該第1透明基板的表面。
- 如申請專利範圍第1項所記載之發光二極體晶片的製造方法，其中， 該第1及第2透明基板，係以透明陶瓷、光學玻璃、藍寶石、透明樹脂之任一形成；該第1及該第2透明基板黏合工程，係使用透明接著劑來實施。
- 一種發光二極體晶片，其特徵為具備： 發光二極體，係於表面形成LED電路，於背面形成凹部或溝； 第1透明構件，係表面被黏合於該發光二極體的背面；及 第2透明構件，係表面被黏合於該第1透明構件的背面。
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