專利名稱：光器件單元的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將光器件單元分割為各個(gè)光器件的光器件單元的加工方法，該光器件單元是通過剝離工藝(lift off)從藍(lán)寶石基板等基板上剝離半導(dǎo)體層并接合到金屬支撐板上而形成的。
背景技術(shù)：
在藍(lán)寶石基板、SiC基板等外延基板的表面上形成氮化鎵(GaN)等的半導(dǎo)體層(外延層)，在該半導(dǎo)體層上通過形成為格子狀的間隔道(分割預(yù)定線)劃分出LED等多個(gè)光器件而形成光器件晶片，該光器件晶片的莫氏硬度比較高，很難用切削刀具進(jìn)行分割，因此一般通過激光束的照射分割為各個(gè)光器件，分割后的光器件被用于照明器具、移動(dòng)電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)等電氣設(shè)備(例如，參照日本特開平10-30M20號(hào)公報(bào))。此外，最近，在例如日本特表2005-516415號(hào)公報(bào)中公開了如下技術(shù)通過激光剝離工藝從基板上剝離層疊在藍(lán)寶石基板、SiC基板等外延基板上的半導(dǎo)體層，并接合到鉬 (Mo)、銅(Cu)等的作為散熱件的金屬支撐板上，在將形成有多個(gè)光器件的半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)移到金屬支撐板上之后，向分割預(yù)定線照射激光束，與金屬支撐板一起分割為各個(gè)光器件。該稱作激光剝離工藝的技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)能夠重復(fù)使用昂貴的藍(lán)寶石基板、SiC 基板等，并且光器件與作為散熱件的金屬支撐板接合，因此散熱特性等十分優(yōu)異。專利文獻(xiàn)1日本特開平10-305420號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特表2005-516415號(hào)公報(bào)但是，金屬支撐板的線膨脹系數(shù)比較大，因此，激光束的照射所產(chǎn)生的熱量或者槽的形狀會(huì)引起內(nèi)部應(yīng)力釋放出來，從而發(fā)生伸縮，以固定間隔設(shè)定的分割預(yù)定線的間隔發(fā)生變化，因而當(dāng)以固定間隔、即預(yù)定間距進(jìn)行分度進(jìn)給來照射激光束時(shí)，存在激光束偏離于分割預(yù)定線而損傷光器件的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于這種問題而完成的，其目的在于提供一種光器件單元的加工方法沿著分割預(yù)定線照射激光束，在不損傷光器件的情況下將從基板上剝離半導(dǎo)體層并使該半導(dǎo)體層與金屬支撐板相接合而成的光器件單元分割為各個(gè)光器件。根據(jù)本發(fā)明，提供一種光器件單元的加工方法，沿著分割預(yù)定線對(duì)光器件單元照射激光束，形成分割槽而分割為各個(gè)光器件，所述光器件單元具有接合到金屬支撐板的表面上的半導(dǎo)體層，在該半導(dǎo)體層上具有通過分割預(yù)定線劃分為多個(gè)光器件而形成的器件區(qū)域和圍繞該器件區(qū)域的外周剩余區(qū)域，該光器件單元的加工方法的特征在于，該加工方法具有分割槽形成工序僅向形成在光器件單元的該器件區(qū)域中的分割預(yù)定線照射激光束來形成分割槽。根據(jù)本發(fā)明的光器件單元的加工方法，僅向形成在器件區(qū)域中的分割預(yù)定線照射激光束來形成分割槽，因此能夠保持外周剩余區(qū)域的強(qiáng)度而抑制器件區(qū)域的伸展。
因此，即使利用激光束的照射來加熱光器件單元，分割預(yù)定線的間隔也基本不發(fā)生變化，能夠抑制偏離于分割預(yù)定線向光器件照射激光束而損傷光器件的問題。


圖1是激光束加工裝置的外觀立體圖。圖2是激光束照射單元的框圖。圖3是經(jīng)由切割帶被支撐在環(huán)狀框上的光器件單元的立體圖。圖4是說明分割槽形成工序的立體圖。圖5是說明分割槽形成工序的立體圖。標(biāo)號(hào)說明2 激光加工裝置；11 光器件單元；13 金屬支撐板；15 半導(dǎo)體層；17 分割預(yù)定線；19 光器件；21 器件區(qū)域；23 外周剩余區(qū)域；25 分割槽；28 卡盤臺(tái)；34 激光束照射單元；36 聚光器；38 攝像單元。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖來詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1示出了適合于實(shí)施本發(fā)明的光器件單元的分割方法的激光加工裝置2的概略結(jié)構(gòu)圖。激光加工裝置2包含以能夠在X軸方向上移動(dòng)的方式搭載在靜止基座4上的第1 滑塊6。第1滑塊6在由滾珠絲杠8和脈沖電動(dòng)機(jī)10構(gòu)成的加工進(jìn)給單元12的作用下沿一對(duì)導(dǎo)軌14在加工進(jìn)給方向、即X軸方向上移動(dòng)。第2滑塊16以能夠在Y軸方向上移動(dòng)的方式搭載在第1滑塊6上。S卩，第2滑塊 16在由滾珠絲杠18和脈沖電動(dòng)機(jī)20構(gòu)成的分度進(jìn)給單元22的作用下沿一對(duì)導(dǎo)軌M在分度方向、即Y軸方向上移動(dòng)。在第2滑塊16上隔著圓筒支撐部件沈搭載著卡盤臺(tái)觀，卡盤臺(tái)觀可通過加工進(jìn)給單元12和分度進(jìn)給單元22在X軸方向和Y軸方向上移動(dòng)。卡盤臺(tái)觀具有保持面，該保持面用于保持經(jīng)由切割帶被支撐在框上的晶片，并且在卡盤臺(tái)觀上設(shè)置有對(duì)框進(jìn)行夾持的夾具30。在靜止基座4上豎立地設(shè)置有柱32，在該柱32上安裝有收納激光束照射單元34 的外殼35。如圖2所示，激光束照射單元34包含振蕩出YAG激光或YV04激光的激光振蕩器62、重復(fù)頻率設(shè)定單元64、脈寬調(diào)整單元66和功率調(diào)整單元68。被激光束照射單元34的功率調(diào)整單元68調(diào)整為預(yù)定功率的脈沖激光束由安裝在外殼35前端的聚光器36的反射鏡70反射，進(jìn)而由聚光用物鏡72會(huì)聚，然后照射到卡盤臺(tái)觀所保持的光器件單元11。在外殼35的前端部，沿X軸方向與聚光器36成列地配置有檢測待進(jìn)行激光加工的加工區(qū)域的攝像單元38。攝像單元38包含通過可見光對(duì)半導(dǎo)體晶片的加工區(qū)域進(jìn)行拍攝的通常的CXD等攝像元件。攝像單元38還包含紅外線攝像單元，并將所拍攝的圖像信號(hào)發(fā)送到控制器(控制單元)40，所述紅外線攝像單元包含紅外線照射單元，其將紅外線照射到光器件單元11 ； 光學(xué)系統(tǒng)，其捕捉由紅外線照射單元照射的紅外線；以及紅外線CCD等紅外線攝像元件，其輸出與該光學(xué)系統(tǒng)捕捉到的紅外線對(duì)應(yīng)的電信號(hào)?？刂破?0由計(jì)算機(jī)構(gòu)成，且具有依照控制程序進(jìn)行運(yùn)算處理的中央處理裝置 (CPU)42、存儲(chǔ)控制程序等的只讀存儲(chǔ)器(ROM)44、存儲(chǔ)運(yùn)算結(jié)果等的可讀寫的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 46、計(jì)數(shù)器48、輸入接口 50以及輸出接口 52。56是加工進(jìn)給量檢測單元，其由沿著導(dǎo)軌14配設(shè)的線性標(biāo)尺M(jìn)、和配設(shè)在第1滑塊6上的未圖示的讀取頭構(gòu)成，加工進(jìn)給量檢測單元56的檢測信號(hào)被輸入到控制器40的輸入接口 50。60是分度進(jìn)給量檢測單元，其由沿著導(dǎo)軌M配設(shè)的線性標(biāo)尺58、和配設(shè)在第2滑塊16上的未圖示的讀取頭構(gòu)成，分度進(jìn)給量檢測單元60的檢測信號(hào)被輸入到控制器40的輸入接口 50。由攝像單元38拍攝的圖像信號(hào)也被輸入到控制器40的輸入接口 50。另一方面， 從控制器40的輸出接口 52向脈沖電動(dòng)機(jī)10、脈沖電動(dòng)機(jī)20、激光束照射單元34等輸出控制信號(hào)。接著，參照圖3對(duì)作為激光加工裝置2的加工對(duì)象的晶片形狀的光器件單元11的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。光器件單元11如下構(gòu)成基于光器件晶片，通過激光剝離工藝從藍(lán)寶石基板上剝離氮化鎵(GaN)等的半導(dǎo)體層15，通過焊接等方式將半導(dǎo)體層15接合到鉬(M0)JH (Cu)等的作為散熱件的金屬支撐板13上。這種基于激光剝離工藝的、具有接合到金屬支撐板13上的半導(dǎo)體層15的光器件單元11的制造的優(yōu)點(diǎn)在于能夠重復(fù)利用昂貴的藍(lán)寶石基板或SiC基板等外延基板。并且，由于半導(dǎo)體層15被接合到金屬支撐板13上，因此從光器件單元11分割得到的光器件 19在散熱特性等方面十分優(yōu)異。在半導(dǎo)體層15的激光剝離工藝中，例如使用作為YAG激光的第3高次諧波的波長 355nm的激光束。藍(lán)寶石基板相對(duì)于該波長的激光束是透明的。從基板側(cè)照射激光束，放射能量在藍(lán)寶石基板與GaN半導(dǎo)體層之間的邊界層中被吸收，該邊界層被加熱到例如850°C以上的高溫。GaN邊界層在該溫度下在氮的產(chǎn)生下被分解，從而半導(dǎo)體層與基板的結(jié)合被分離。分離后的半導(dǎo)體層通過錫焊或粘接劑等被接合到金屬支撐板13上，制造出晶片形狀的光器件單元11。在光器件單元11的表面上，在形成為格子狀的多個(gè)分割預(yù)定線(間隔道)17所劃分出的各區(qū)域中形成有LED (發(fā)光二極管)、LD (激光二極管)等光器件19。這樣構(gòu)成的光器件單元11在其表面具有形成有多個(gè)光器件19的器件區(qū)域21、 和圍繞器件區(qū)域21的外周剩余區(qū)域23。關(guān)于光器件單元11，由于是從藍(lán)寶石基板上剝離半導(dǎo)體層15并接合到金屬支撐板13上，因此在金屬支撐板13上形成有按照ρ型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層的順序?qū)盈B的多個(gè)光器件19。在將光器件單元11分割為各個(gè)光器件19時(shí)，由于光器件單元11具有金屬支撐板 13，因此很難用切削刀具進(jìn)行切削，而優(yōu)選使用激光加工裝置。在將光器件單元11分割為各個(gè)光器件19之前，將光器件單元11粘貼到作為粘接帶的切割帶τ上，并將切割帶T的外周部粘貼到環(huán)狀框F上。由此，光器件單元11通過切割帶T而由環(huán)狀框F支撐。
接著，對(duì)使用了激光加工裝置2的本發(fā)明的光器件單元的分割方法進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，在激光加工裝置2的卡盤臺(tái)觀上，吸附保持通過切割帶T而由環(huán)狀框F支撐的光器件單元11，并用夾具30將環(huán)狀框F夾住。接著，使卡盤臺(tái)觀在X軸方向上移動(dòng)而將光器件單元11定位到攝像單元38的正下方。通過攝像單元38對(duì)光器件單元11的加工區(qū)域進(jìn)行拍攝，執(zhí)行用于將照射激光束的激光束照射單元34的聚光器36與分割預(yù)定線17的位置對(duì)準(zhǔn)的圖案匹配等圖像處理，實(shí)施激光束照射位置的對(duì)準(zhǔn)。如果在第1方向上延伸的分割預(yù)定線17的對(duì)準(zhǔn)結(jié)束，則將卡盤臺(tái)觀旋轉(zhuǎn)90度， 針對(duì)與在第1方向上延伸的分割預(yù)定線17垂直的在第2方向上延伸的分割預(yù)定線17，也同樣地實(shí)施對(duì)準(zhǔn)。在本發(fā)明的光器件單元的加工方法中，特征在于，僅對(duì)器件區(qū)域21的分割預(yù)定線 17照射激光束。即，在對(duì)準(zhǔn)工序結(jié)束后，如圖4所示，從激光束照射單元34的聚光器36僅向器件區(qū)域21的分割預(yù)定線17照射激光束來形成分割槽25。重要之處在于，不向外周剩余區(qū)域23照射激光束。關(guān)于該分割槽形成工序，沿著器件區(qū)域21的在第1方向上延伸的所有分割預(yù)定線 17實(shí)施該分割槽形成工序，之后，將卡盤臺(tái)觀旋轉(zhuǎn)90度，沿著器件區(qū)域21的在第2方向上延伸的所有分割預(yù)定線17實(shí)施該分割槽形成工序。圖5示出了如下狀態(tài)的立體圖沿著器件區(qū)域21中在第1和第2方向上延伸的所有分割預(yù)定線17形成了分割槽25。該分割槽形成工序的激光加工條件例如按如下所示地設(shè)定。光源LD激勵(lì)Q開關(guān) Nd YAG脈沖激光波長355nm (YAG激光的第3高次諧波)輸出7.OW光斑形狀短軸10 μ m、長軸10 200 μ m的橢圓進(jìn)給速度100mm/s如果僅實(shí)施一次分割槽形成工序，則僅形成了較淺的分割槽25，不能將光器件單元11分割為各個(gè)光器件19。因此，在本發(fā)明的加工方法中，實(shí)施多次(在本實(shí)施方式中為 6次)分割槽形成工序來將光器件單元11分割為各個(gè)光器件19。在第2次以后的分割槽形成工序中，如圖5所示，從聚光器36沿著形成在器件區(qū)域21中的分割槽25照射激光束，形成第2次以后的分割槽25。在本實(shí)施方式中，通過重復(fù)6次分割槽形成工序，能夠?qū)⒐馄骷卧?1分割為各個(gè)光器件19，并且能夠使外周剩余區(qū)域23與各光器件19分離。在本發(fā)明的光器件單元的加工方法中，不向光器件單元11的外周剩余區(qū)域23照射激光束，因此能夠保持外周剩余區(qū)域23的強(qiáng)度而抑制器件區(qū)域21的伸展。因此，即使光器件單元11的器件區(qū)域21的溫度因激光束的照射而上升，也能夠通過外周剩余區(qū)域23來抑制器件區(qū)域21的伸展，因此能夠抑制分割預(yù)定線17的間隔變化， 能夠避免偏離于分割預(yù)定線17向光器件19照射激光束而損傷光器件19的問題。
權(quán)利要求
1. 一種光器件單元的加工方法，沿著分割預(yù)定線對(duì)光器件單元照射激光束，形成分割槽而分割為各個(gè)光器件，所述光器件單元具有接合到金屬支撐板的表面上的半導(dǎo)體層，在該半導(dǎo)體層上具有通過分割預(yù)定線劃分出多個(gè)光器件而形成的器件區(qū)域和圍繞該器件區(qū)域的外周剩余區(qū)域，該光器件單元的加工方法的特征在于，該加工方法具有分割槽形成工序僅向形成在光器件單元的該器件區(qū)域中的分割預(yù)定線照射激光束來形成分割槽。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供一種不損傷光器件的光器件單元的加工方法。作為解決手段，沿著分割預(yù)定線向光器件單元照射激光束，形成分割槽而分割為各個(gè)光器件，所述光器件單元具有與金屬支撐板的表面接合的半導(dǎo)體層，在該半導(dǎo)體層上具有通過分割預(yù)定線劃分出多個(gè)光器件而形成的器件區(qū)域和圍繞該器件區(qū)域的外周剩余區(qū)域，該光器件單元的加工方法的特征在于，該加工方法具有分割槽形成工序僅向形成在光器件單元的該器件區(qū)域中的分割預(yù)定線照射激光束而形成分割槽。
文檔編號(hào)H01L21/78GK102528290SQ201110363309
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者土屋利夫, 大庭龍吾, 淺野健司 申請人:株式會(huì)社迪思科