專利名稱：發(fā)光元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及發(fā)光元件的制造方法，更具體地講，本發(fā)明涉及 一種包括去除發(fā)光元件的側(cè)面的表面層的工序的發(fā)光元件制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光元件是發(fā)射光的器件，例如LED (發(fā)光二極管)或者LD (激 光二極管)。除了光通信系統(tǒng)和利用光存儲介質(zhì)的存儲裝置之外，發(fā)光元 件還用在顯示器的光源中或者用在照明中。對光電轉(zhuǎn)換效率高并且廉價(jià) 的發(fā)光元件存在需求。
近來，已經(jīng)開發(fā)出這樣的發(fā)光元件，在該發(fā)光元件中在例如由藍(lán)寶 石或SiC (碳化硅)構(gòu)成的硬基板上形成有GaN (氮化鎵)類發(fā)光層。 為了降低制造發(fā)光元件的成本，需要可量產(chǎn)地將硬基板切割成小的芯片 尺寸(chip-sized)的器件。在具有藍(lán)寶石基板的GaN類LED的情況下， 芯片尺寸為300nm，藍(lán)寶石基板堅(jiān)硬。因此，對于通常被用作發(fā)光元件 的分離方法的切割法(dicingmethod)或利用金剛石劃線器的劃線折斷法， 批量生產(chǎn)率低。存在一種通過向藍(lán)寶石基板照射激光來分割藍(lán)寶石基板 的方法。
第2004-165226號日本專利申請公報(bào)(以下稱作文獻(xiàn)1)公開了一種 方法在將激光照射到藍(lán)寶石基板的分割區(qū)域然后對形成在藍(lán)寶石基板 上的凹槽中的融化又重新固化的區(qū)域或者蒸發(fā)又重新固化的區(qū)域進(jìn)行吹 砂處理之后，將器件被分割為小片。
圖1A至圖1C示出了傳統(tǒng)技術(shù)的問題。如圖1A中所示，n型GaN 覆層12、 GalnN量子阱活性層14和p型GaN覆層16形成在藍(lán)寶石基板 10上作為發(fā)光部30。在n型覆層12上形成有電極18。在p型覆層16上 形成有電極19。從藍(lán)寶石基板10的與發(fā)光部30相對的面，向用于分離
發(fā)光元件的分割區(qū)域照射激光。如圖1B所示，因?yàn)樗{(lán)寶石蒸發(fā)，所以在
藍(lán)寶石基板10的被激光照射的分割區(qū)域上形成了凹槽20。
如圖1C所示，藍(lán)寶石基板10沿著凹槽20被分割，從而形成了發(fā)光 元件(LED) 32。發(fā)光元件32從發(fā)光部30向四個(gè)方向發(fā)射光。藍(lán)寶石 基板10的與發(fā)光部30相對的面被稱作發(fā)光面Sl。
本發(fā)明人調(diào)查了來自采用圖1A至圖1C所示的方法而分離的發(fā)光元 件以及來自采用劃線折斷法而分離的發(fā)光元件的發(fā)光量。劃線折斷法是 一種在不使用激光照射進(jìn)行劃線之后執(zhí)行折斷的方法。結(jié)果，可以確認(rèn) 的是，來自采用圖1A至圖1C所示的方法而分離的發(fā)光元件的發(fā)光量要 比來自采用劃線折斷法而分離的發(fā)光元件的發(fā)光量低大約10% 。
根據(jù)本發(fā)明人的考察，在照射了激光的分割區(qū)域中，隨著激光照射
溫度升高但沒有蒸發(fā)的區(qū)域發(fā)生變質(zhì)，從而形成了變質(zhì)層22?？梢源_認(rèn) 的是，因?yàn)樽冑|(zhì)層22吸收光，所以發(fā)光量降低。并且可以確認(rèn)的是，如 圖1B所示，即使凹槽20不深，變質(zhì)層22也會沿著激光在藍(lán)寶石基板 IO中深深地延伸。因此，即使采用文獻(xiàn)l中的方法，也無法去除在藍(lán)寶 石基板10中深深地延伸的變質(zhì)層22。并且，即使采用文獻(xiàn)1中的方法， 也無法充分抑制由變質(zhì)層22引起的發(fā)光量降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種發(fā)光元件的制造方法，該方法可以抑制由采用激 光照射而形成的變質(zhì)層所引起的發(fā)光量降低。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，優(yōu)選的是，提供了一種發(fā)光元件的制造方法， 該方法包括以下步驟向形成在基板上的用于分離發(fā)光元件的分割區(qū)域 照射激光；沿著所述分割區(qū)域?qū)⑺龌逦锢矸指睿灰约叭コㄟ^分割 所述基板而暴露出的所述基板的至少一個(gè)側(cè)面上的表面層。
采用上述方法，可以去除由于激光而深深地形成在基板中沒有蒸發(fā) 的變質(zhì)層。并且可以提高發(fā)光元件的光提取效率。


將參照下面的附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在附圖中-圖1A至圖1C例示了發(fā)光元件制造工藝的示出傳統(tǒng)技術(shù)的問題的截
面圖2例示了發(fā)光元件的示出根據(jù)文獻(xiàn)1的技術(shù)的問題的截面圖； 圖3A例示了其上具有發(fā)光元件的晶片的俯視圖； 圖3B例示了沿著圖3A中的線A-A截取的截面圖； 圖4A至圖4E例示了根據(jù)第一實(shí)施方式的發(fā)光元件的制造工藝； 圖5A至圖5C例示了根據(jù)第一實(shí)施方式的發(fā)光元件的制造工藝； 圖6A和圖6B分別例示了根據(jù)第一實(shí)施方式的發(fā)光元件的俯視圖和 截面圖7A至圖7E例示了根據(jù)第二實(shí)施方式的發(fā)光元件的制造工藝； 圖8A和圖8B分別例示了根據(jù)第二實(shí)施方式的發(fā)光元件的俯視圖和 截面圖；以及
圖9例示了根據(jù)第三實(shí)施方式的發(fā)光元件的制造工藝。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖給出對本發(fā)明實(shí)施方式的描述。 (第一實(shí)施方式)
第一實(shí)施方式是用吹砂法去除變質(zhì)層的情況。圖3A示出了其上形成 有發(fā)光元件的晶片的俯視圖。圖3B示出了沿著圖3A中的線A-A截取的 截面圖。采用MOCVD方法，在藍(lán)寶石基板10上依次生長出未摻雜的 GaN過渡層(未示出)、n型GaN覆層12、活性層14和p型GaN覆層 16。藍(lán)寶石基板10的厚度為大約300pm。未摻雜的GaN緩沖層的厚度 為1 , 。 n型GaN覆層12的厚度為3 j_im ?；钚詫?4包括作為量子阱層 的GalnN。 p型覆層16和活性層14經(jīng)受了釆用鹵素類氣體的蝕刻處理。 p型覆層16被形成為矩陣島。經(jīng)受了蝕刻處理的格子狀區(qū)域28成為用于 將元件分割成小片的分割區(qū)域。將歐姆金屬電極18形成在n型覆層12 上。將歐姆金屬電極19形成在p型覆層16上。這導(dǎo)致了使發(fā)光部30形 成在藍(lán)寶石基板10上。從而完成了晶片加工。
使用蠟按使晶片34的藍(lán)寶石基板10那側(cè)為正表面并使晶片34的發(fā) 光部34那側(cè)為背面的方式將晶片34粘附于陶瓷基板。使藍(lán)寶石基板10 經(jīng)受研磨或拋光處理，以使藍(lán)寶石基板10的厚度減小到50,到150jLim 。 此后，使蠟融化，晶片34從陶瓷基板脫離。對晶片34進(jìn)行清洗，并且 按使晶片34的基板側(cè)為正面并使晶片34的發(fā)光部30那側(cè)為背面的方式 將晶片34粘附于粘性可延展片40 (如圖4A所示)。在圖4A至圖4F中， 省略了發(fā)光部30的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
如圖4B所示，向與圖3A所示的區(qū)域28相對應(yīng)的區(qū)域(用于分離 發(fā)光元件的分割區(qū)域)照射波長為355nm的激光。例如，在激光的光束 直徑為7pm、激光的平均輸出為800mW、激光的脈沖周期為40kHz并 且激光的進(jìn)給速度為20mm/s的情況下，照射激光使得大約聚焦在藍(lán)寶石 基板10的表面處。
如圖4C所示，與圖1B相似，在藍(lán)寶石基板10的表面處形成了凹 槽20和變質(zhì)層22。如圖4D所示，沿著凹槽20將金屬刀片壓向藍(lán)寶石 基板IO。這導(dǎo)致了在藍(lán)寶石基板10中從凹槽20形成裂縫24，并且藍(lán)寶 石基板10沿著分割區(qū)域被物理分割。如圖4E所示，當(dāng)可延展片40被拉 伸時(shí)，各發(fā)光元件32可以以大致均勻的間隔分離。
如圖5A所示，采用碳化硼研磨劑38，從傾斜方向?qū)Πl(fā)光元件32進(jìn) 行吹砂處理。這導(dǎo)致去除了發(fā)光元件32的側(cè)面上的包括變質(zhì)層22的表 面層36。在吹砂處理中，去除了研磨劑38所擊中的區(qū)域。因此，優(yōu)選的 是，為了去除發(fā)光元件32的側(cè)面上的變質(zhì)層22，在盡可能水平的方向上 將研磨劑38噴射到可延展層40。因此，優(yōu)選的是，使各發(fā)光元件32之 間的間隔大于發(fā)光元32的寬度的一半，更優(yōu)選的是，使各發(fā)光元件32 之間的間隔大于發(fā)光元件32的寬度。另外，優(yōu)選的是，為了去除發(fā)光元 件32的四個(gè)側(cè)面上的變質(zhì)層22，在使可延展片40如圖5B所示地旋轉(zhuǎn)
的情況下執(zhí)行吹砂處理。
如圖5C所示，利用吹砂處理去除了變質(zhì)層22。圖6A示出了從藍(lán)寶 石基板10那側(cè)觀看到的發(fā)光元件32。圖6B示出了截面圖。發(fā)光部30 的光主要是從發(fā)光面Sl、側(cè)面S2和側(cè)面S3發(fā)射的。發(fā)光面Sl、側(cè)面
S2和側(cè)面S3分別具有經(jīng)受了吹砂處理的面。經(jīng)受了吹砂處理的面是被粗 糙化的，與磨砂玻璃相似。即，經(jīng)受了吹砂處理的面比沒有經(jīng)受吹砂處
理的面要粗糙。在如圖5A和圖5B所示的研磨劑38的噴射壓力和噴射 距離分別為0.25MPa禾n 60mm的條件下去除了在藍(lán)寶石基板10的表面的 10pm的一部分的情況下，當(dāng)研磨劑38的平均顆粒直徑為大約7jam時(shí)， 藍(lán)寶石基板10的表面的平均表面粗糙度和最大高度分別為大約0.3 pm和 大約3.5jam。并且當(dāng)研磨劑38的平均顆粒直徑為大約15 pm時(shí)，藍(lán)寶石 基板10的平均表面粗糙度和最大高度分別為大約0.5pm和大約4.0jim 。 當(dāng)執(zhí)行吹砂處理使得四個(gè)側(cè)面S2和四個(gè)側(cè)面S3的研磨深度為10pm時(shí)， 與沒有經(jīng)受吹砂處理的發(fā)光元件相比，(在平均顆粒直徑為7pm的情況 下)光電轉(zhuǎn)換效率提高了 12%，并且(在平均顆粒直徑為15nm的情況 下)光電轉(zhuǎn)換效率提高了 14%。
根據(jù)第一實(shí)施方式，通過去除在藍(lán)寶石基板10的側(cè)面S2和S3上形 成的變質(zhì)層22，可以提高發(fā)光元件32的光電轉(zhuǎn)換效率。如果藍(lán)寶石基板 10的四個(gè)側(cè)面中的至少一個(gè)側(cè)面上的形成變質(zhì)層22的側(cè)面S2和側(cè)面S3 經(jīng)受了吹砂處理，則可以獲得該優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選的是，使多個(gè)側(cè)面S2之一的 整個(gè)側(cè)面和多個(gè)側(cè)面S3之一的整個(gè)側(cè)面經(jīng)受吹砂處理。更優(yōu)選的是，去 除藍(lán)寶石基板10的四個(gè)側(cè)面S2和四個(gè)側(cè)面S3上的變質(zhì)層22。與采用干 蝕刻處理來去除變質(zhì)層22的第三實(shí)施方式相比，在釆用吹砂處理來去除 變質(zhì)層22的情況下，可以在將發(fā)光元件32粘附于可延展片40上的情況 下執(zhí)行吹砂處理。因此，可以在對齊的狀態(tài)下將發(fā)光元件32與另一發(fā)光 元件32分離。可以采用吹砂處理快速地去除變質(zhì)層22。
因?yàn)榻?jīng)受了吹砂處理的面被粗糙化為與磨砂玻璃相似，所以除了去 除了側(cè)面S2上的變質(zhì)層22的優(yōu)點(diǎn)之外，由于光在被粗糙化的表面處散 射還增加了提高來自元件的光提取的優(yōu)點(diǎn)。因此，光提取相互促進(jìn)地提 高。在第一實(shí)施方式中，除了側(cè)面S2外，發(fā)光面S1也經(jīng)受了吹砂處理， 從而這些面是被粗糙化的。這些面越粗糙，光提取的提高就越大。從而 提高了整個(gè)發(fā)光元件的光電轉(zhuǎn)換效率。 (第二實(shí)施方式)
第二實(shí)施方式是藍(lán)寶石基板10的發(fā)光面Sl不經(jīng)受吹砂處理的情況。
如圖7A所示，在第一實(shí)施方式中的圖4A的處理之后，涂敷聚乙烯醇來 覆蓋晶片，從而形成由聚乙烯醇構(gòu)成的保護(hù)層45。透過保護(hù)層45向藍(lán)寶 石基板10照射激光，從而形成凹槽20。在這種情況下，也形成了變質(zhì)層 22。如圖7B所示，與圖4D中的處理相似，將藍(lán)寶石基板IO物理分割。 如圖7C所示，與圖4E中的處理相似，將可延展片40拉伸。如圖7D所 示，與圖5A中的處理相似，執(zhí)行吹砂處理。在這種情況下，因?yàn)楸Ｗo(hù)層 45覆蓋了藍(lán)寶石基板10的發(fā)光面，所以發(fā)光面Sl沒有經(jīng)受吹砂處理。 如圖7E所示，利用水洗來去除保護(hù)層45。優(yōu)選的是，在去除保護(hù)層45 的過程中可延展片不會劣化。因此，優(yōu)選的是，用不會使可延展片劣化 的化學(xué)制劑(例如，水)來去除保護(hù)層45。
圖8A和圖8B分別示出了用根據(jù)第二實(shí)施方式的方法制造的發(fā)光元 件的俯視圖和截面圖。與第一實(shí)施方式中的圖6A和圖6B中的處理不同 的是，發(fā)光面Sl未經(jīng)受吹砂處理。根據(jù)第二實(shí)施方式，發(fā)光面Sl未經(jīng) 受吹砂處理，只有側(cè)面S2和S3經(jīng)受了吹砂處理，由于去除了側(cè)面S2和 側(cè)面S3上的變質(zhì)層22并且使這些面粗糙化，促進(jìn)了特性的恢復(fù)。因此， 在發(fā)光面Sl不經(jīng)受吹砂處理為優(yōu)選的情況下，對于利用芯片的透明性來 進(jìn)行安裝而言，采用第二實(shí)施方式是有效的。 (第三實(shí)施方式)
第三實(shí)施方式是利用蝕刻處理來去除變質(zhì)層22的情況。如圖9所示， 在第一實(shí)施方式中的圖4E的處理之后，各發(fā)光元件32排列在藍(lán)寶石基 板42上。將藍(lán)寶石基板42布置在呈平行板形的蝕刻裝置中。使藍(lán)寶石 基板42的表面(發(fā)光面)和側(cè)面經(jīng)受采用氬等離子體39的蝕刻處理。 這導(dǎo)致去除了變質(zhì)層22。當(dāng)在第三實(shí)施方式中對藍(lán)寶石基板42的表面和 側(cè)面執(zhí)行蝕刻處理達(dá)到約lpm的深度時(shí)，與沒有經(jīng)受蝕刻處理的發(fā)光元 件相比，光電轉(zhuǎn)換效率提高了大約2%。除了干蝕刻之外，所述蝕刻還可 以為濕蝕刻。
在第一實(shí)施方式至第三實(shí)施方式中，用吹砂法和蝕刻法來去除側(cè)面 S2和S3。如果要去除側(cè)面S2和S3并且去除變質(zhì)層，則可以采用另一種
方法。在上述實(shí)施方式中，將藍(lán)寶石基板用作發(fā)光元件32的基板。然而，
可以將由使來自發(fā)光部30的發(fā)射光透射的材料構(gòu)成的另一基板應(yīng)用于上 述實(shí)施方式。如圖6A和圖8A所示，藍(lán)寶石基板10的發(fā)光面S1具有四 側(cè)，即，四個(gè)側(cè)面S2和四個(gè)側(cè)面S3。發(fā)光面S1可以呈圓形或其他多邊 形形狀。在這種情況下，側(cè)面S2和S3的數(shù)量是任選的。
盡管上面的描述構(gòu)成了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是應(yīng)該理解的是， 在不脫離所附權(quán)利要求的適當(dāng)范圍和清楚意思的情況下，容許對本發(fā)明 進(jìn)行修改、變型和改變。
本發(fā)明基于2006年7月14日提交的第2006-193512號日本專利申 請，通過引用將其全部公開合并于此。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)光元件的制造方法，該方法包括以下步驟向形成在基板上的用于分離發(fā)光元件的分割區(qū)域照射激光；沿著所述分割區(qū)域?qū)⑺龌逦锢矸指?；以及去除通過分割所述基板而暴露出的所述基板的至少一個(gè)側(cè)面上的表面層。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述基板是藍(lán)寶石基板。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在去除所述表面層的步驟中， 去除所述基板的所有暴露側(cè)面上的所述表面層。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在去除所述表面層的步驟中， 采用吹砂法去除所述表面層。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在去除所述表面層的步驟中， 采用蝕刻法去除所述表面層。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括在分割所述基板的步 驟之前在所述基板的照射了激光的面上形成保護(hù)層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光元件的制造方法。該方法包括以下步驟向形成在基板上的用于分離發(fā)光元件的分割區(qū)域照射激光；沿著所述分割區(qū)域?qū)⑺龌逦锢矸指?；以及去除通過分割所述基板而暴露出的所述基板的至少一個(gè)側(cè)面上的表面層。
文檔編號B23K26/00GK101106103SQ20071013625
公開日2008年1月16日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者古谷章 申請人:優(yōu)迪那半導(dǎo)體有限公司