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1、(10)申请公布号 CN 102610711 A (43)申请公布日 2012.07.25 C N 1 0 2 6 1 0 7 1 1 A *CN102610711A* (21)申请号 201110329555.7 (22)申请日 2011.10.24 2011-012547 2011.01.25 JP H01L 33/00(2010.01) B23K 26/38(2006.01) (71)申请人三星钻石工业股份有限公司 地址日本大阪 (72)发明人木山直哉 中谷郁祥 (74)专利代理机构北京律盟知识产权代理有限 责任公司 11287 代理人孟锐 (54) 发明名称 LED芯片的制造方法 (5。
2、7) 摘要 本发明的发明是一种LED芯片的制造方法。 本发明提供的LED的制造方法中，当通过从背面 侧照射激光来形成分割起点时，无需另外事先沿 着预定分割线除去反射膜。LED芯片的制造方法 中包括如下步骤：对于母板(1)沿着预定分割线 照射激光光束L，从而形成用于分割成各个LED元 件主体(2)的分割起点A，所述母板(1)中，在透 光性基板(1)的表面侧(1a)以图案形成着多个 LED元件主体(2)，并且在背面侧(1b)包括预定 分割线上的部位在内形成着反射膜(3)，该制造 方法中，在背面侧(1b)形成反射膜(3)，且以使激 光光束L从背面侧(1b)透过反射膜(3)而直接照 射在基板背面的方式。
3、对基板(1)进行激光加工， 所述反射膜(3)具有如下性质：将LED元件主体 (2)发出的发出光和荧光材料的荧光的波长范围 反射，且使照射在预定分割线上的激光光束L的 波长光透过。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种LED芯片的制造方法，其特征在于：包括对于母板沿着预定分割线照射激光光 束从而形成用于分割成各个LED元件主体的分割起点的步骤，该母板中，在透光性基板的 表面侧以图案形成着多个LED元件主体，且在背面侧包括。
4、预定分割线上的部位在内形成着 反射膜，该LED芯片的制造方法中， 在背面侧形成反射膜，所述反射膜具有将来自所述LED元件主体的发出光的波长范围 反射、且使照射在预定分割线上的激光光束的波长光透过的性质，且 以使所述激光光束从背面侧透过反射膜直接照射在基板背面上的方式对基板进行激 光加工。 2.如权利要求1所述的LED芯片的制造方法，其中透光性基板是蓝宝石基板。 3.如权利要求1所述的LED芯片的制造方法，其中所述反射膜在400nm700nm的可 见光区域的反射率为90以上，在900nm以上的红外区域的透过率为50以上。 4.如权利要求2所述的LED芯片的制造方法，其中所述反射膜在400nm70。
5、0nm的可 见光区域的反射率为90以上，在900nm以上的红外区域的透过率为50以上。 5.如权利要求3所述的LED芯片的制造方法，其中所述反射膜是由介电多层膜所形成。 6.如权利要求4所述的LED芯片的制造方法，其中所述反射膜是由介电多层膜所形成。 7.如权利要求16中的任一项所述的LED芯片的制造方法，其中作为激光光束照射 Nd:YAG激光所产生的1064nm的脉冲激光。 8.如权利要求7所述的LED芯片的制造方法，其中作为脉冲激光，沿着预定分割线分散 地照射脉宽短于10 -10 秒的超短脉冲激光。 权 利 要 求 书CN 102610711 A 1/6页 3 LED 芯片的制造方法 技术。
6、领域 0001 本发明涉及一种LED芯片的制造方法，该LED芯片具有如下构造：在透光性基板的 一侧的主面(作为表面侧)上形成着产生发出光的LED元件，而在另一主面(作为背面侧) 上形成具有将该发出光反射这一性质的反射膜。 背景技术 0002 对于构造为在芯片状蓝宝石基板上形成着包含族氮化物系半导体的LED元件 主体的LED芯片，例如可以蓝色系发光二极管(LED)的形式产品化。 0003 最近，利用如下的LED芯片，其为了提高来自LED芯片的发出光的获取效率，于发 出光可透过的透光性基板(蓝宝石基板等)的背面侧形成金属反射膜，不仅有效利用从LED 元件主体直接出射的发出光，且有效利用了暂时入射到。
7、基板内且由背面侧的金属反射膜反 射后再次穿过基板而出射的发出光(参照专利文献1)。 0004 图6是表示在透光性基板的背面侧形成着反射膜的LED芯片的典型例的GaN系 LED的截面构造图。 0005 在蓝宝石基板10的第一主面(表面)上形成着半导体积层构造，该半导体积层 构造包括如下两个区域：一区域中依次积层着GaN缓冲层12、n型GaN层13、n型AlGaN层 14、包含GaInN的发光层15、p型AlGaN层16、及p型GaN层17；另一区域中，n型AlGaN层 14、发光层15、p型AlGaN层16、p型GaN层17的一部份经蚀刻而除去，直至n型GaN层13 的一部分露出为止。在该半导体。
8、积层构造的外周面，除电极形成部分之外形成着SiO 2 膜18 作为绝缘保护膜。而且，在p型GaN层17上形成着透光性p型电极19(Au薄膜)，在n型 GaN层13上形成着n型电极20(Ti/Al/Au膜)。 0006 在蓝宝石基板10的第二主面(背面侧)上形成着反射膜11。反射膜11使用的是 对于来自发光层15的发出光的波长具有良好的反射特性的材料，具体地说，例如形成着一 层Au膜，由此，将欲从背面穿过的发出光向蓝宝石基板10侧反射。 0007 另外，反射膜11中，考虑到LED元件的发光特性和材料成本，除了Au膜之外，还使 用Al膜或介电多层膜作为反射膜的材料。也就是说，根据LED元件主体的半。
9、导体材料的种 类和膜厚，发光波长区域(发光光谱)有所不同，因此，可对应于元件和LED(商品)而选择 使用对发光波长的反射特性良好的材料。例如，当利用涂布在元件周边的荧光材料的荧光 光束时，也考虑到该影响而选择材料。具体地说，若为白色LED(包含荧光材料和蓝色LED 的白色LED，或者包含RGB3波长荧光材料和紫光源的白色LED)，则有时使用可见光波长即 约350nm800nm的波长区域内的反射率优良的介电多层膜。另一方面，当优先考虑材料 成本时，可使用Al膜。 0008 背面侧形成着反射膜的LED芯片是经过以下制造步骤制造的。也就是说，将晶片 状的蓝宝石基板用作母板，首先，在母板的第一主面(表。
10、面)上以格子状的图案形成LED元 件主体，接着，将背面研磨到所需的厚度之后，在母板的第二主面(背面)形成反射膜(元 件形成步骤)。此后，为了针对每个LED元件主体进行分割，将蓝宝石基板分割成芯片状从 说 明 书CN 102610711 A 2/6页 4 而作为LED芯片(产品)而取出(芯片分割步骤)。 0009 此处，关于从母板分割成各个LED芯片的芯片分割加工进行说明。一般而言，在 LED芯片的制造步骤中，也与其他半导体产品一样，当将母板分割成各个芯片时，实施利用 切割刀(切块机，dicer)、钻石划线器(diamond scriber)等的机械加工，或者实施利用照 射激光光束的任一种激光加。
11、工而进行的分割。 0010 其中，当利用使用切割刀或钻石划线器等加工工具的机械划线加工来分割母板 时，因为蓝宝石是比玻璃等硬得多的脆性材料，所以加工工具容易磨损，而且经加工的分割 面上除了所需的裂纹(crack)以外还容易产生会导致产品不良的碎屑(chipping)。 0011 另一方面，当利用YAG激光等高输出脉冲激光(脉宽10 -9 10 -7 秒)的激光加工来 分割母板时，采用周知技术即激光烧蚀(LaserAblation)或多光子吸收进行分割。也就是 说，将激光光束汇聚到基板表面附近或者基板内部，使基板表面附近产生烧蚀而形成沟槽， 或利用多光子吸收而在基板内部形成加工变质部，从而使这些。
12、加工部分成为用于断开的分 割起点(参照专利文献2、专利文献3)。 0012 然而，当利用激光对硬脆性材料即蓝宝石进行加工时，在烧蚀、多光子吸收中的任 一种情况下，都需要使照射能量高于对玻璃等进行加工时的照射能量。结果，当利用烧蚀进 行加工时，形成的沟槽宽度变宽。当借助于多光子吸收来设置基板内部的加工变质部时，变 质部位也变宽，且变质部位所形成的分割面的表面粗糙度变粗，未必能够获得具有良好的 精度的分割面。 0013 因此，提出使用脉宽为10 -10 秒以下的超短脉冲激光(以下将脉宽为10 -10 秒以下的 脉冲激光称作“超短脉冲激光” )的新的激光加工方法(以下的本说明书中也称作BI法) (参。
13、照专利文献4)。因此，使用Nd:YAG激光(波长1064nm)，调整焦点使其射出，以使具有 极短的脉宽和高功率密度的超短脉冲激光汇聚在蓝宝石基板的表面附近。此时的激光光束 在聚光点附近以外不被基板材料(蓝宝石)吸收，但在聚光点上引起多光子吸收，从而瞬间 且局部地产生熔融、升华(局部的微小烧蚀)。而且，在基板的表层部位至表面的范围内形 成微小裂纹。也就是说，常规的烧蚀中，照射的激光光束所产生的几乎所有能量都被基板 材料的熔融、蒸腾所耗费，用于形成大的烧蚀孔(孔径为8m左右)，而新的激光加工方法 (BI法)中，照射激光的能量只有一部分被微小熔融痕(孔径为1m左右的小孔)的形成 所耗费，其余的能量则。
14、作为形成微小裂纹的冲击力而耗费。沿着预定分割线如穿孔那样分 散地形成所述溶解痕，由此，形成邻接的溶解痕之间以微小的裂纹连接而成的易分离区域， 从而可沿着该区域分割基板。 0014 先行技术文献 0015 专利文献 0016 专利文献1日本专利特开平10-308532号公报 0017 专利文献2日本专利特开平11-177137号公报 0018 专利文献3日本专利特开2004-268309号公报 0019 专利文献4日本专利特开2005-271563号公报 发明内容 0020 发明所要解决的问题 说 明 书CN 102610711 A 3/6页 5 0021 在LED制造中的芯片分割步骤中，可使用。
15、激光烧蚀加工、利用多光子吸收的激光 加工、利用超短脉冲激光的新的激光加工(BI法)，对此，上文已说明。 0022 然而，当将背面侧形成着反射膜的母板分割而切取LED芯片时，若欲利用上文所 述的激光加工进行分割，则因背面侧存在反射膜，故会导致激光光束被反射或吸收，从而成 为加工上的障碍。 0023 作为利用激光照射的一种分割方法，可并非从背面侧、而是从形成着LED元件主 体的表面侧照射激光，但是，照射的激光光束的发光同样会影响LED元件主体，产生导致 LED元件自身的发光效率下降的问题，因此，从维持发光效率的观点出发，希望从背面侧照 射激光。 0024 而且，在目前的LED制造步骤中，从材料成本。
16、这一实用性的观点出发，反射膜使用 的是Al膜，而从与材料成本相比更重视发出光的获取效率这一观点出发，研究了与Al膜相 比对于发光波长的反射特性更加优良的Au膜或介电多层膜等材料的使用，但并未从芯片 分割步骤的观点出发来考虑反射膜优选的是哪一种膜。 0025 因此，当对于构造为在背面侧形成着Al膜等反射膜的母板从背面侧照射激光而 形成分割起点时，首先，沿着预定分割线以带状除去(剥离)反射膜而使母板露出，接着，从 母板的背面侧向露出部分照射激光光束。 0026 此时，需要沿着预定分割线利用由光刻法(photolithography)形成的图案进行 剥离、或者以用于除去反射膜的照射条件(与下文所述的。
17、用于形成分割起点的激光照射不 同)来进行用于除去反射膜的激光烧蚀，任一种情况下，都另外需要沿着预定分割线呈格 子状除去(剥离)反射膜的步骤，从而成为导致加工工时增加的要因。 0027 因此，本发明的目的在于提供一种LED的制造方法，其中当对于背面形成着反射 膜的母板从背面侧照射激光而形成分割起点时，无需预先另外沿着预定分割线除去反射 膜。 0028 解决问题的技术手段 0029 为了达成所述目的而成的本发明的LED芯片的制造方法中，包括对于母板沿着预 定分割线照射激光光束从而形成用于分割成各个LED元件主体的分割起点，该母板中，在 透光性基板的表面侧以图案形成着多个LED元件主体，且在背面侧包。
18、括预定分割线上的部 位在内形成着反射膜，且所述制造方法包含以下的构成。 0030 也就是说，在背面侧形成反射膜，并且，以使激光光束从背面侧透过反射膜后直接 照射到基板背面的方式对基板进行激光加工，所述反射膜具有如下性质：将LED元件主体 发出的发出光的波长范围(优选的进而是来自荧光材料的荧光光束的波长范围)反射，并 且使照射在预定分割线上的激光光束的波长光透过。 0031 此处，透光性基板也可为蓝宝石基板。 0032 另外，也可为，反射膜在400nm700nm的可见光区域的反射率为90以上，在 900nm以上的红外区域的透过率为50以上。 0033 具体地说，反射膜也可由介电多层膜形成。 00。
19、34 另外，作为激光光束，可照射Nd:YAG激光所产生的1064nm的脉冲激光。 0035 进而，作为脉冲激光，也可将脉宽短于10 -10 秒的超短脉冲激光沿着预定分割线分 散地照射从而形成分割起点。 说 明 书CN 102610711 A 4/6页 6 0036 此处，所谓“分散地照射”是指如下所述的隔着间隔的照射，即，利用新的激光加工 方法(BI法)隔着距离分散地进行照射，由此，隔着间隔而形成微小的熔融痕(孔径为1m 左右的小孔)，但邻接的熔融痕之间所形成的微小裂纹彼此相连。也就是说，以熔融痕和微 小裂纹连续的方式形成，因此，以裂纹不断前行的方式进行诱导来进行加工。 0037 如上所述，沿。
20、着预定分割线像穿孔那样分散地形成所述溶解痕，由此，形成邻接的 溶解痕之间以微小裂纹相连的易分离区域，从而基板可沿着该区域分割。 0038 发明的效果 0039 根据本发明的LED芯片的制造方法，作为形成在使LED元件的发出光透过的透过 性基板的背面侧的反射膜所具有的光学特性，具有如下性质：可将LED元件主体和荧光材 料的波长区域的光进行反射，并且使照射在预定分割线上的激光光束的波长光透过，由此， 当沿着预定分割线照射激光时，若从背面侧进行照射则激光光束会透过反射膜而直接照射 在基板上。 0040 也就是说，之前是通过预先除去反射膜而使激光光束照射在基板上，但在背面侧 设有反射膜的状态下照射激光。
21、时，激光光束也会到达基板背面，能够进行与实质上无反射 膜时相同的激光加工。 0041 由此，在具有背面反射膜的LED芯片的制造中，无需沿着预定分割线除去反射膜 的步骤，从而能减少加工工时。 附图说明 0042 图1(a)、(b)是表示在母板的表面侧形成着LED元件主体的状态的图式。 0043 图2(a)、(b)是表示在形成着LED元件主体的母板的背面侧形成着反射膜的状态 的图式。 0044 图3是表示反射膜的理想的反射光谱的图式。 0045 图4是表示利用激光照射来将母板分割成各个LED芯片时的加工状态的图式。 0046 图5是表示沿着分割起点进行断开处理的状态的图式。 0047 图6是表示L。
22、ED元件主体的构造的一例的截面图。 0048 符号的说明 0049 A 焦点位置(分割起点) 0050 L 激光光束 0051 1 透光性基板(蓝宝石基板) 0052 1a 表面侧 0053 1b 背面侧 0054 2 LED元件主体 0055 3 反射膜 0056 4 激光(Nd:YAG激光) 0057 5 断开棒 0058 6a、6b 支撑棒 具体实施方式 说 明 书CN 102610711 A 5/6页 7 0059 以下，以使用族氮化物系半导体的LED芯片为例，根据图式依次详细说明本发 明的LED芯片的制造步骤。本发明的LED芯片的制造方法主要包括元件形成步骤和芯片分 割步骤这两个步骤。
23、。 0060 (元件形成步骤) 0061 元件形成步骤中，在母板的表面侧(第一主面侧)以图案形成多个LED元件主体， 并且在背面侧(第二主面侧)形成反射膜。 0062 图1是表示在母板的表面侧形成着LED元件主体的状态的图式，图1(a)是俯视图 (表面侧的平面图)，图1(b)是正视图。母板1包含晶片形状的蓝宝石基板，在表面1a(第 一主面)上以形成正方格子的方式以图案形成有纵横规则排列的多个LED元件主体2。各 个LED元件主体2具有图6所示的元件构造，且由周知的半导体制造工艺形成。 0063 而且，在邻接的元件主体2之间设有间隙，所述间隙在针对每个LED元件主体进行 分割时成为预定分割线。 。
24、0064 用作母板1的蓝宝石是对于LED元件主体2发光的波长区域(350nm800nm)具 有透光性的材料。另外，只要是对于LED元件主体2的发光波长区域具有透光性的材料，则 也可使用蓝宝石基板以外的材料来作为基板。当LED元件主体2并非白色发光二极管而是 单色光发光二极管时，只要并非对于整个可见光区域而是对于相应的单色光的发光波长具 有透光性即可。 0065 图2是表示在形成着LED元件主体2的母板1的背面侧形成着反射膜的状态的图 式，图2(a)是仰视图(背面侧的平面图)，图2(b)是正视图。在母板1的整个背面侧1b形 成着反射膜3。 0066 作为反射膜3，可使用具有选择性地反射LED元件。
25、主体2的发出光、且使照射在预 定分割线上的激光光束的波长光透过这一性质的材料。作为激光光束，通常使用900nm以 上的波长光即红外激光(YAG激光、YVO激光等)，因此可使用使900nm以上的红外波长区域 透过的反射材料。 0067 具体地说，优选的是使用如下的反射膜，其例如将400nm700nm的波长区域的光 以90以上的反射率反射，而使Nd:YAG激光的波长光(1064nm)以50以上的透过率透 过。 0068 图3是表示反射膜3的理想的反射光谱的图式。 0069 接近于所述特性的反射膜可由介电多层膜形成。 0070 (芯片分割步骤) 0071 接着，将形成着LED元件主体2和反射膜3的母。
26、板分割成各个LED芯片。 0072 图4是表示利用激光照射来将母板分割成各个LED芯片时的加工状态的图式。 0073 作为激光4使用Nd:YAG脉冲激光，在波长1064nm、脉宽20皮秒、脉冲能量 0.1J50J、重复频率10KHz200KHz、预定分割线方向上的扫描速度50mm/秒 3000mm/秒的条件下，从背面1b侧照射超短激光光束。另外，作为扫描速度，兼顾到重复频 率，与前一照射位置的间隔(照射间距)为3m20m。 0074 并且，由激光4所内置的透镜光学系统(未图示)调整焦点，以使深度方向的焦点 位置汇聚在比基板背面侧1b略微靠近基板内侧的位置A(分割起点)。 0075 若以所述方式。
27、照射激光，则激光光束L会透过反射膜3直接到达母板1的焦点位 说 明 书CN 102610711 A 6/6页 8 置而发挥作用，通过一方面使母板1移动一方面进行加工，可以3m20m的间隔分散 地形成小孔，邻接的孔与孔之间形成微小裂纹，借此，形成作为分割起点的加工线(划线 线)。沿着所有的格子状的预定分割线重复进行相同的处理，从而形成用于分割成各个LED 元件主体的分割起点。 0076 图5是表示对于形成着分割起点的母板1进行断开处理的状态的图式。 0077 使断开棒5对准与分割起点A形成的位置相向的表面侧的位置P1，并且，使支撑棒 6a、6b在背面侧对准与分割起点A相离而位于其左右两侧的位置P。
28、2、P3，从而以3点支撑的 状态施加弯曲力矩，由此沿着预定分割线进行断开。然后，沿着所有的分割起点执行相同的 断开处理，由此可分割成每个LED芯片。 0078 因此，根据本发明，在形成反射膜3之后，可不沿着预定分割线剥离反射膜3，而是 立刻对母板自身进行激光加工。 0079 所述实施方式中，是利用照射超短脉冲激光来进行芯片分割，但也可采用常规的 烧蚀加工、或者利用多光子吸收的加工。这些情况下，可不沿着预订分割线来剥离形成在背 面侧的反射膜，而是立刻进行激光加工。 0080 工业上的利用性 0081 本发明可用来制造基板背面形成着反射膜的LED芯片。 说 明 书CN 102610711 A 1/2页 9 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102610711 A 2/2页 10 图4 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102610711 A 10 。