CN107819056A - 发光二极管芯片的制造方法和发光二极管芯片 - Google Patents

Abstract

提供得到充分亮度的发光二极管芯片的制造方法和发光二极管芯片。该制造方法的特征在于，具备：晶片准备工序，该晶片在晶体生长用透明基板上具有形成包含发光层的2层以上半导体层的层积体层，在由层积体层表面上相互交叉的2条以上分割预定线划分出的各区域形成有LED电路；晶片背面加工工序，在晶片背面与各LED电路对应形成2个以上凹部或槽；透明基板加工工序，在整个面上形成2个以上贯通孔的透明基板表面与晶片的各LED电路对应形成2个以上凹陷；一体化工序，实施晶片背面加工工序和透明基板加工工序后，将透明基板表面粘贴在晶片背面，形成一体化晶片；分割工序，将晶片沿该分割预定线与透明基板一起切断，一体化晶片分割成各个发光二极管芯片。

Description

发光二极管芯片的制造方法和发光二极管芯片

技术领域

本发明涉及发光二极管芯片的制造方法和发光二极管芯片。

背景技术

在蓝宝石基板、GaN基板、SiC基板等晶体生长用基板的表面上形成层积体层，该层积体层通过将n型半导体层、发光层、p型半导体层层积多层而形成，在由该层积体层上交叉的2条以上的分割预定线划分出的区域形成有2个以上的LED(发光二极管，Light EmittingDiode)等发光器件的晶片被沿着分割预定线切断而分割成各个发光器件芯片，分割得到的发光器件芯片被广泛用于移动电话、个人电脑、照明设备等各种电气设备中。

由于从发光器件芯片的发光层射出的光具有各向同性，因而光也会照射到晶体生长用基板的内部而也从基板的背面和侧面射出。但是，照射到基板的内部的光之中，基板与空气层的界面处的入射角为临界角以上的光在界面发生全反射而被封闭在基板内部，不会从基板射出到外部，因而具有招致发光器件芯片的亮度降低的问题。

为了解决该问题，在日本特开2014-175354号公报中记载了一种发光二极管(LED)，其中，为了抑制从发光层射出的光被封闭在基板的内部，在基板的背面粘贴透明部件从而谋求亮度的提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-175354号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1所公开的发光二极管中，虽然通过在基板的背面粘贴透明部件而使亮度稍有提高，但仍具有得不到充分的亮度的问题。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供可得到充分亮度的发光二极管芯片的制造方法和发光二极管芯片。

用于解决课题的手段

根据技术方案1所述的发明，提供一种发光二极管芯片的制造方法，其特征在于，其具备：晶片准备工序，准备在晶体生长用的透明基板上具有形成有包含发光层的2层以上的半导体层的层积体层的晶片，在由该层积体层的表面上相互交叉的2条以上的分割预定线划分出的各区域分别形成有LED电路；晶片背面加工工序，在该晶片的背面上与各LED电路对应地形成2个以上的凹部或槽；透明基板加工工序，在整个面上形成有2个以上的贯通孔的透明基板的表面上与该晶片的各LED电路对应地形成2个以上的凹陷；一体化工序，在实施了该晶片背面加工工序和该透明基板加工工序后，将该透明基板的表面粘贴在该晶片的背面而形成一体化晶片；以及分割工序，将该晶片沿着该分割预定线与该透明基板一起切断而将该一体化晶片分割成各个发光二极管芯片。

优选在透明基板加工工序中形成的凹陷的截面形状为三角形、四边形或圆形中的任一形状。优选在晶片背面加工工序中形成的凹部或槽通过切削刀具、蚀刻、喷砂、激光中的任一方式形成，在透明基板加工工序中形成的凹陷通过蚀刻、喷砂、激光中的任一方式形成。

优选该透明基板由透明陶瓷、光学玻璃、蓝宝石、透明树脂中的任一种形成，在该一体化工序中，该透明基板利用透明粘接剂粘接在晶片上。

根据技术方案5所述的发明，提供一种发光二极管芯片，其中，该发光二极管芯片具备：在表面形成有LED电路且在背面形成有凹部或槽的发光二极管；以及粘贴在该发光二极管的背面的形成有2个以上的贯通孔的透明部件，在该透明部件的与该发光二极管的粘贴面形成有凹陷。

发明效果

本发明的发光二极管芯片中，由于在LED的背面形成有凹部或槽，并且在粘贴在背面的具有2个以上的贯通孔的透明部件的表面形成有凹陷，因而透明部件的表面积增大；此外，从LED的发光层照射并入射到透明部件中的光在该凹部或该槽部分发生复杂地折射，进而从透明部件射出的光在凹陷部分发生复杂地折射，因而，光从透明部件射出时，透明部件与空气层的界面处的入射角为临界角以上的光的比例减少，从透明部件射出的光的量增大，发光二极管芯片的亮度提高。

附图说明

图1是光器件晶片的表面侧立体图。

图2的(A)是示出利用切削刀具进行的晶片的背面加工工序的立体图，图2的(B)～图2的(D)是示出所形成的槽形状的截面图。

图3的(A)是具有形成在晶片的背面的沿第1方向伸长的2个以上的槽的晶片的背面侧立体图，图3的(B)是形成有形成在晶片的背面的沿第1方向和与第1方向正交的第2方向伸长的2个以上的槽的晶片的背面侧立体图。

图4的(A)是示出在晶片的背面粘贴掩模的情形的立体图，图4的(B)是在晶片的背面粘贴有具有2个以上的孔的掩模的状态的立体图，图4的(C)～图4的(E)是示出形成在晶片的背面的凹部的形状的晶片的局部立体图。

图5的(A)是示出通过激光束在晶片的背面形成槽的情形的立体图，图5的(B)是示出槽形状的晶片的局部截面图，图5的(C)是示出通过激光束在晶片的背面形成圆形凹部的情形的立体图，图5的(D)是示出所形成的圆形的凹部的晶片的局部立体图。

图6的(A)是示出在整个面上形成有2个以上的贯通孔的透明基板的表面上粘贴掩模的情形的立体图，图6的(B)是在透明基板的表面粘贴有具有2个以上的孔的掩模的状态的立体图，图6的(C)～图6的(E)是示出形成在透明基板的表面的凹陷的形状的透明基板的局部立体图。

图7的(A)是示出透明基板加工工序的立体图，图7的(B)是示出所形成的凹陷形状的局部立体图。

图8的(A)是示出将在表面具有2个以上的凹陷的透明基板粘贴在晶片的背面而进行一体化的一体化工序的立体图，图8的(B)是一体化晶片的立体图。

图9是示出藉由划片带而利用环状框架对一体化晶片进行支承的支承工序的立体图。

图10是示出将一体化晶片分割成发光二极管芯片的分割工序的立体图。

图11是分割工序结束后的一体化晶片的立体图。

图12是本发明实施方式的发光二极管芯片的立体图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。参照图1，示出了光器件晶片(以下有时简称为晶片)11的表面侧立体图。

光器件晶片11构成为在蓝宝石基板13上层积有氮化镓(GaN)等外延层(层积体层)15。光器件晶片11具有：层积有外延层15的表面11a、以及蓝宝石基板13露出的背面11b。

此处，在本实施方式的光器件晶片11中，采用蓝宝石基板13作为晶体生长用基板，但也可以采用GaN基板或SiC基板等来代替蓝宝石基板13。

层积体层(外延层)15通过按照电子为多数载流子的n型半导体层(例如n型GaN层)、成为发光层的半导体层(例如InGaN层)、空穴为多数载流子的p型半导体层(例如p型GaN层)的顺序外延生长而形成。

蓝宝石基板13例如具有100μm的厚度，层积体层15例如具有5μm的厚度。在层积体层15中，2个以上的LED电路19是通过形成为格子状的2条以上的分割预定线17进行划分而形成的。晶片11具有：形成有LED电路19的表面11a、以及蓝宝石基板13露出的背面11b。

根据本发明实施方式的发光二极管芯片的制造方法，首先实施准备图1所示的光器件晶片11的晶片准备工序。进而实施在晶片11的背面11b上与LED电路19对应地形成2个以上的槽3的晶片背面加工工序。

该晶片背面加工工序例如使用众所周知的切削装置来实施。如图2的(A)所示，切削装置的切削单元10包含主轴外壳12、可旋转地插入到主轴外壳12中的未图示的主轴、以及安装于主轴的前端的切削刀具14。

切削刀具14的切削刃例如由通过镀镍而固定有金刚石磨粒的电铸磨具形成，其前端形状为三角形、四边形或半圆形。

切削刀具14的大致上半部被刀具罩(轮罩)16覆盖，在刀具罩16上配设有在切削刀具14的里侧和近前侧水平伸长的一对(仅图示了1个)冷却喷嘴18。

在晶片背面加工工序中，在晶片11的背面11b形成2个以上的槽3，利用未图示的切削装置的卡盘工作台吸引保持晶片11的表面11a。然后，一边使切削刀具14在箭头R方向高速旋转一边向晶片11的背面11b切入规定深度，并使保持于未图示的卡盘工作台的晶片11在箭头X1方向进行加工进给，从而通过切削形成沿第1方向伸长的槽3。

一边使晶片11按照晶片11的分割预定线17的间距在与箭头X1方向正交的方向上进行分度进给，一边对晶片11的背面11b进行切削，从而如图3的(A)所示那样依次形成沿第1方向伸长的2个以上的槽3。

如图3的(A)所示，形成在晶片11的背面11b的2个以上的槽3可以为仅沿一个方向伸长的形态，或者如图3的(B)所示，也可以在晶片11的背面11b形成沿第1方向和与该第1方向正交的第2方向伸长的2个以上的槽3。

形成在晶片11的背面11b的槽可以为图2的(B)所示那样的截面为三角形的槽3、或者为图2的(C)所示那样的截面为四边形的槽3A、或者为图2的(D)所示那样的截面为半圆形的槽3B中的任一种。

也可以在晶片11的背面11b上与LED电路19对应地形成2个以上的凹部来代替在晶片11的背面11b通过切削形成2个以上的槽3、3A、3B的实施方式。在该实施方式中，如图4的(A)所示，使用具有与晶片11的LED电路19对应的2个以上的孔4的掩模2。

如图4的(B)所示，使掩模2的孔4与晶片11的各LED电路19对应地粘贴在晶片11的背面11b。然后，如图4的(C)所示，通过湿蚀刻或等离子体蚀刻在晶片11的背面11b形成与掩模2的孔4的形状对应的三角形的凹部5。

也可以通过将掩模2的孔4的形状变更为四边形或圆形而在晶片11的背面11b形成图4的(D)所示那样的四边形的凹部5A、或者在晶片11的背面11b形成图4的(E)所示那样的圆形的凹部5B。

作为本实施方式的变形例，在晶片11的背面11b粘贴掩模2后，也可以通过实施喷砂加工而在晶片11的背面11b形成图4的(C)所示那样的三角形的凹部5、或者图4的(D)所示那样的四边形的凹部5A、或者图4的(E)所示那样的圆形的凹部5B。

为了在晶片11的背面11b形成与LED电路19对应的2个以上的槽或2个以上的凹部，可以利用激光加工装置。在利用激光加工的第1实施方式中，如图5的(A)所示，一边从聚光器(激光头)24对晶片11的背面11b照射对于晶片11具有吸收性的波长(例如266nm)的激光束，一边使保持着晶片11的未图示的卡盘工作台在箭头X1方向进行加工进给，从而通过烧蚀在晶片11的背面11b形成沿第1方向伸长的槽7。

一边使晶片11按照晶片11的分割预定线17的间距在与箭头X1方向正交的方向上进行分度进给，一边对晶片11的背面11b进行烧蚀加工而依次形成沿第1方向伸长的2个以上的槽7。槽7的截面形状例如可以为图5的(B)所示那样的半圆形，也可以为其他形状。

作为替代实施方式，如图5的(C)所示，可以从聚光器24间歇地照射对于晶片11具有吸收性的波长(例如266nm)的脉冲激光束，在晶片11的背面11b形成与LED电路19对应的2个以上的凹部9。凹部9的形状通常为与激光束的光斑形状对应的图5的(D)所示那样的圆形。

在实施晶片背面加工工序之后、或者在实施该工序之前实施透明基板加工工序，在粘贴在晶片11的背面11b的整个面上形成有2个以上的贯通孔29的透明基板21的表面21a上与LED电路19对应地形成2个以上的凹陷。

在该透明基板加工工序中，例如如图6的(A)所示，使用具有与晶片11的LED电路19对应的2个以上的孔4的掩模2。如图6的(B)所示，使掩模2的孔4与晶片11的各LED电路19对应地粘贴在透明基板21的表面21a。

然后，如图6的(C)所示，通过湿蚀刻或等离子体蚀刻在透明基板21的表面21a形成与掩模2的孔4的形状对应的三角形的凹陷(凹部)35。

也可以通过将掩模2的孔4的形状变更为四边形或圆形而在透明基板21的表面21a形成图6的(D)所示那样的四边形的凹陷35A、或者在透明基板21的表面21a形成图6的(E)所示那样的圆形的凹陷35B。

透明基板21由透明树脂、光学玻璃、蓝宝石、透明陶瓷中的任一种形成。在本实施方式中，由比光学玻璃更具耐久性的聚碳酸酯、丙烯酸等透明树脂形成透明基板21。

作为本实施方式的变形例，在透明基板21的表面21a粘贴掩模2后，也可以通过实施喷砂加工而在透明基板21的表面21a形成图6的(C)所示那样的三角形的凹陷35、或者图6的(D)所示那样的四边形的凹陷35A、或者图6的(E)所示那样的圆形的凹陷35B。

为了在透明基板21的表面21a形成与LED电路19对应的2个以上的凹陷，可以利用激光加工装置。在利用激光加工的实施方式中，如图7的(A)所示，一边从聚光器(激光头)24间歇地对透明基板21的表面21a照射对于透明基板21具有吸收性的波长(例如266nm)的激光束，一边使保持着透明基板21的未图示的卡盘工作台在箭头X1方向进行加工进给，从而通过烧蚀在透明基板21的表面21a形成与晶片11的LED电路19对应的2个以上的凹陷39。

一边使透明基板21按照晶片11的分割预定线17的间距在与箭头X1方向正交的方向上进行分度进给，一边对透明基板21的表面21a进行烧蚀加工而依次形成2个以上的凹陷39。凹陷39的截面形状通常为与激光束的光斑形状对应的图7的(B)所示那样的圆形。

在实施了透明基板加工工序后，实施将透明基板21的表面21a粘贴在晶片11的背面11b而形成一体化晶片25的一体化工序。在该一体化工序中，如图8的(A)所示，将晶片11的背面11b利用透明粘接剂粘接在透明基板21的表面21a上，该表面21a上形成有与晶片11的LED电路19对应的2个以上的凹陷39，如图8的(B)所示，将晶片11与透明基板21一体化而形成一体化晶片25。

在实施了一体化工序后，如图9所示，实施支承工序，将一体化晶片25的透明基板21粘贴在外周部被粘贴于环状框架F的划片带T而形成框架单元，藉由划片带T而利用环状框架F对一体化晶片25进行支承。

在实施了支承工序后，实施分割步骤，将框架单元投入到切削装置中，利用切削装置切削一体化晶片25，分割成各个发光二极管芯片。参照图10对该分割步骤进行说明。

在分割步骤中，一体化晶片25隔着框架单元的划片带T被切削装置的卡盘工作台20吸引保持，环状框架F利用未图示的夹具夹持而固定。

然后，一边使切削刀具14在箭头R方向高速旋转，一边使切削刀具14的前端切入到晶片11的分割预定线17中直到到达划片带T，并且一边从冷却喷嘴18向切削刀具14和晶片11的加工点供给切削液，一边使一体化晶片25在箭头X1方向进行加工进给，由此沿着晶片11的分割预定线17形成将晶片11和透明基板21切断的切断槽27。

一边使切削单元10在Y轴方向上进行分度进给，一边沿着在第1方向伸长的分割预定线17依次形成同样的切断槽27。接下来，将卡盘工作台20旋转90°之后，沿着在与第1方向正交的第2方向伸长的全部的分割预定线17形成同样的切断槽27，成为图11所示的状态，从而将一体化晶片25分割成图12所示那样的发光二极管芯片31。

在上述的实施方式中，虽然在将一体化晶片25分割成各个发光二极管芯片31时使用了切削装置，但也可以沿着分割预定线13对晶片11照射对于晶片11和透明基板21具有透过性的波长的激光束，在晶片11和透明基板21的内部沿厚度方向形成多层的改质层，接下来对一体化晶片25施加外力，以改质层为分割起点将一体化晶片25分割成各个发光二极管芯片31。

在图12所示的发光二极管芯片31中，在表面具有LED电路19的LED13A的背面粘贴有具有2个以上的贯通孔29的透明部件21A。进而在透明部件21A的表面形成凹陷35、35A、35B或凹陷39。

从而，在图12所示的发光二极管芯片31中，由于在发光二极管的背面形成有凹部或槽，并且在透明部件21A的表面形成有凹陷，因而透明部件21A的表面积增大。进而，从发光二极管芯片31的LED电路19射出并入射到透明部件21A中的光的一部分在凹陷部分发生折射后进入到透明部件21A内。

从而，光从透明部件21A向外部折射而射出时，透明部件21A与空气层的界面处的入射角为临界角以上的光的比例减少，从透明部件21A射出的光的量增大，发光二极管芯片31的亮度提高。

符号说明

2 掩模

3、3A、3B 切削槽

5、5A、5B、9 凹部

10 切削单元

11 光器件晶片(晶片)

13 蓝宝石基板

14 切削刀具

15 层积体层

17 分割预定线

19 LED电路

21 透明基板

21A 透明部件

24 聚光器

25 一体化晶片

27 切断槽

29 贯通孔

31 发光二极管芯片

35、35A、35B、39 凹陷

Claims (5)

1.一种发光二极管芯片的制造方法，其特征在于，其具备：

晶片准备工序，其中，准备在晶体生长用的透明基板上具有形成有包含发光层的2层以上的半导体层的层积体层的晶片，在由该层积体层的表面上相互交叉的2条以上的分割预定线划分出的各区域分别形成LED电路；

晶片背面加工工序，其中，在该晶片的背面上与各LED电路对应地形成2个以上的凹部或槽；

透明基板加工工序，其中，在整个面上形成有2个以上的贯通孔的透明基板的表面上与该晶片的各LED电路对应地形成2个以上的凹陷；

一体化工序，其中，在实施了该晶片背面加工工序和该透明基板加工工序后，将该透明基板的表面粘贴在该晶片的背面而形成一体化晶片；以及

分割工序，其中，将该晶片沿着该分割预定线与该透明基板一起切断而将该一体化晶片分割成各个发光二极管芯片。

2.如权利要求1所述的发光二极管芯片的制造方法，其中，在该透明基板加工工序中形成的所述凹陷的截面形状为三角形、四边形、圆形中的任一形状。

3.如权利要求1所述的发光二极管芯片的制造方法，其中，

在该晶片背面加工工序中，所述凹部或所述槽通过切削刀具、蚀刻、喷砂、激光中的任一方式形成，

在该透明基板加工工序中，所述凹陷通过蚀刻、喷砂、激光中的任一方式形成。

4.如权利要求1所述的发光二极管芯片的制造方法，其中，该透明基板由透明陶瓷、光学玻璃、蓝宝石、透明树脂中的任一种形成，在该一体化工序中，该透明基板使用透明粘接剂粘贴在该晶片上。

5.一种发光二极管芯片，其中，

该发光二极管芯片具备：

发光二极管，其在表面形成有LED电路且在背面形成有凹部或槽；以及

透明部件，其粘贴在该发光二极管的背面，形成有2个以上的贯通孔，

在该透明部件的与该发光二极管的粘贴面形成有凹陷。