Led的制造方法

Led的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種LED的制造方法，根據本發明的實施方式的LED的制造方法包括：背面研磨LED晶圓的基板，所述LED晶圓包括所述基板和形成在所述基板的一面上的發光元件；在所述背面研磨之后，在所述基板的外側形成反射層；以及在所述LED晶圓的發光元件的外側貼附耐熱性壓敏粘合片。
【專利說明】LED的制造方法
[0001]本申請要求2012年6月28日提交的日本專利申請N0.2012-145451的優先權，該日本專利申請的內容通過引用合并于此。
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種LED的制造方法。
【背景技術】
[0003]至今，在LED的制造中，發光元件層疊在基板上以形成LED晶圓，然后基板的發光元件相反側的面被研磨(背面研磨)以使基板變薄(例如，日本特開2005-150675號公報和特開2002-319708號公報)。通常，在經由壓敏粘蠟將基板的發光元件側的面固定到工作臺的情況下進行這種研磨。已經經過研磨的LED晶圓還經受如下步驟:例如，加熱上述蠟以剝離LED晶圓，清潔附著在LED晶圓上的蠟，切(切割)LED晶圓以單片化成小元件片，并且在基板的發光元件相反側的面上形成反射層。經過背面研磨步驟的LED晶圓非常薄，因此存在如下問題:在研磨基板和在后續處理的那些步驟中，容易發生諸如破裂的損傷。
[0004]通常，例如通過諸如MOCVD法和離子輔助電子束沉積法等的氣相沉積法形成反射層。在使用MOCVD方法的情況中，在LED晶圓以反射層形成側向上(也就是，基板的外側向上)的方式放置在工作臺上之后，基板的外側面經受氣相沉積處理。此外，在使用離子輔助電子束沉積法的情況中，LED晶圓在反射層形成側的相反側(也就是，發光元件側)覆蓋有蓋，并且露出反射層形成面(也就是，基板的外側面)。露出的面經受氣相沉積處理。然而，在這種傳統的制造方法中，可能發生如下問題。金屬進入到LED晶圓的反射層形成面的相反側的面(也就是，發光元件側的面)和工作臺或蓋之間的空間，因而在發光元件的外側還形成金屬層。因而，LED的亮度受到負面地影響。當待形成反射層的LED晶圓翹曲時以及當LED晶圓在反射層形成期間翹曲時，這個問題變得更顯著。

【發明內容】

[0005]已經做出本發明以解決上述傳統的問題，并且本發明的目的在于提供一種LED的制造方法，該方法能夠通過防止LED晶圓受到損傷而高產量地制造LED，此外，該方法能夠防止在反射層形成步驟中在發光元件的外側形成金屬層。
[0006]根據本發明的實施方式的LED的制造方法包括:
[0007]背面研磨LED晶圓的基板，所述LED晶圓包括所述基板和形成在所述基板的一面上的發光元件；
[0008]在所述背面研磨之后，在所述基板的外側形成反射層；以及
[0009]在所述LED晶圓的發光元件的外側貼附耐熱性壓敏粘合片。
[0010]在本發明的實施方式中，所述耐熱性壓敏粘合片包括硬質基體構件和壓敏粘合層。
[0011]在本發明的實施方式中，所述背面研磨包括貼附所述耐熱性壓敏粘合片，以及在所述耐熱性壓敏粘合片仍然貼附在所述LED晶圓的狀態下，所述LED晶圓經受所述反射層的形成。
[0012]根據本發明，耐熱性壓敏粘合片安裝到LED晶圓的發光元件的外側，因此在制造LED的步驟中，防止LED晶圓受到損傷以高產量地制造LED。此外，在耐熱性壓敏粘合片仍然貼附在LED晶圓的狀態下，LED晶圓經受反射層形成步驟，因此可以防止在發光元件的外側形成金屬層。此外，可得到上述效果，而無需重新安裝一片耐熱性壓敏粘合片，因此，可有效率地制造LED。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]在附圖中:
[0014]圖1的A至圖1的D是示出根據本發明的實施方式的LED的制造方法中的背面研磨步驟的示意圖；
[0015]圖2是在根據本發明的實施方式的LED的制造方法中使用的LED晶圓的示意性截面圖；
[0016]圖3A至圖3C是示出根據本發明的實施方式的LED的制造方法中的反射層形成步驟中的示意圖；
[0017]圖4A至圖4D是示出根據本發明的實施方式的LED的制造方法中的切割步驟的示意圖；并且
[0018]圖5A至圖5F是示出根據本發明的另一實施方式的LED的制造方法的各步驟的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]根據本發明的實施方式的LED的制造方法包括:研磨LED晶圓的基板的背面研磨步驟和在基板的外側形成反射層的反射層形成步驟，該LED晶圓包括基板和形成在基板的一面上的發光元件。反射層優選地通過氣相沉積法形成。在本發明中，通過耐熱性壓敏粘合片保護LED晶圓，因此可在諸如背面研磨步驟和反射層形成步驟等制造步驟期間和在上述步驟之間的處理期間防止LED晶圓受到損傷(例如，破裂)。此外，在反射層形成步驟中，可防止在發光元件的外側形成金屬層(稍后詳細說明)。優選地，在背面研磨步驟中已經貼附到LED晶圓的耐熱性壓敏粘合片仍然貼附在LED晶圓(也就是，不用重新貼附)的狀態下，LED晶圓經受反射層形成步驟。
[0020]A.背面研磨步驟
[0021]圖1的A至圖1的D是示出根據本發明的實施方式的LED的制造方法的背面研磨步驟的示意圖。此外，圖2是LED晶圓10的示意性截面圖。LED晶圓10包括發光元件11和基板12。發光元件11包括緩沖層1、η型半導體層2、發光層3、ρ型半導體層4、透明電極5和電極6、7。發光層3包括:例如，氮化鎵系化合物(例如，GaN, AlGaN和InGaN)、磷化鎵系化合物(例如，GaP和GaAsP)、砷化鎵系化合物(例如，GaAs, AlGaAs和AlGaInP)和氧化鋅(ZnO)系化合物。注意，盡管未示出，但是發光元件11可以包括任意其它適當的元件。基板12由任意適當的材料制成。用于構成基板12的材料的示例包括:藍寶石、SiC、GaAs、GaN和GaP。當采用的LED晶圓10由諸如那些硬和脆的材料制成時，顯著地得到了本發明的效果(也就是防止LED晶圓10受到損傷)。
[0022]在背面研磨步驟中，首先，如圖1的A所示，耐熱性壓敏粘合片20貼附到LED晶圓10的發光元件11的外側。
[0023]只要可以得到本發明的效果，可以使用任意適當的壓敏粘合片作為耐熱性壓敏粘合片20。優選地使用耐熱性壓敏粘合片，即使在后續處理的反射層形成步驟中的氣相沉積處理時該耐熱性壓敏粘合片暴露在高溫(例如，135°C至200°C)下時，該耐熱性壓敏粘合片不會熔融和產生氣體，并且可維持其粘合性。
[0024]耐熱性壓敏粘合片20包括:例如，基體構件和壓敏粘合層。可以在基體構件的一面上設置壓敏粘合層，或者可以在基體構件的兩面的每一面上設置壓敏粘合層。
[0025]只要可以得到本發明的效果，可以使用任意適當的材料作為用于構成基體構件的材料。用于構成基體構件的材料的示例包括諸如聚酰亞胺和聚萘二甲酸乙二醇酯等樹脂。利用這種樹脂，可得到耐熱性能優異的耐熱性壓敏粘合片。
[0026]當基體構件由樹脂制成時，基體構件的厚度優選地是10 μ m至1000 μ m,更優選地是 25 μ m 至 700 μ m。
[0027]根據本實施方式，基體構件是硬質基體構件。在本說明書中，硬質基體構件是指由25°C下的楊氏模量為70GPa或更高的無機材料制成的基體構件。利用包括硬質基體構件的耐熱性壓敏粘合片，可在LED晶圓的翹曲被矯正之后進行反射層形成步驟，此外，可防止在反射層形成步驟期間發生翹曲。結果，本發明的效果(即防止在發光元件11的外側形成金屬層)變得更顯著。
[0028]作為用于構成硬質基體構件的材料，可以采用，例如:硅、玻璃、諸如不銹鋼等金屬和陶瓷。
[0029]當基體構件是硬質基體構件時，硬質基體構件的厚度優選地是0.2mm至50mm,更優選地是0.3mm至10mm。
[0030]可以使用任意適當的壓敏粘合劑作為用于構成壓敏粘合層的壓敏粘合劑。優選地使用如下的壓敏粘合劑:該壓敏粘合劑即使在反射層形成步驟中氣相沉積時的高溫(例如，135°C至200°C)下也不會熔融和產生氣體，并且可維持其粘合性。此外，優選地，該壓敏粘合劑甚至在加熱之后剝離而不殘留粘合劑。壓敏粘合劑的示例包括:丙烯酸系壓敏粘合劑、硅酮系壓敏粘合劑和聚酰亞胺系壓敏粘合劑。聚酰亞胺系壓敏粘合劑的示例包括通過將聚酰胺酸進行酰亞胺化得到，聚酰胺酸是通過酸酐和具有酯結構的二胺的反應得到的。優選地，當聚酰胺酸與具有酯結構的二胺反應時，具有酯結構的二胺的混合率相對于酸酐的100重量部分是5重量部分至90重量部分。
[0031]此外，可以向壓敏粘合層添加發泡劑。添加有發泡劑的壓敏粘合層通過加熱顯示剝離特性。具體地，在添加有發泡劑的壓敏粘合層中，通過加熱使發泡劑發泡或膨脹，因而粘合性降低或者消失。利用包括這種壓敏粘合層的耐熱性壓敏粘合片，在研磨期間充分地固定LED晶圓，并且在研磨之后可容易地剝離LED晶圓。結果，可顯著地防止LED晶圓受到損傷。此外，可簡單地設計自動化步驟。可以使用任意適當的發泡劑作為上述發泡劑。發泡劑的示例包括:諸如碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、亞硝酸胺、硼氫化鈉和疊氮化物等的無機發泡劑；以及諸如氯氟烷烴、偶氮系化合物、肼系化合物、氨基脲系化合物、三唑系化合物和N-亞硝基系化合物等的有機發泡劑。包含如上所述的發泡劑的壓敏粘合層的細節在日本特開平5-043851號公報、特開平2-305878號公報和特開昭63-33487號公報中說明了，據此通過引用將上述文獻的內容并入本說明書。
[0032]壓敏粘合層的厚度優選地為I μ m至100 μ m，更優選地為3 μ m至60 μ m。
[0033]在貼附耐熱性壓敏粘合片20之后，具有耐熱性壓敏粘合片的LED晶圓被固定到工作臺100 (圖1的B)。例如，如圖1的B所示，經由壓敏粘蠟30將耐熱性壓敏粘合片20貼附到工作臺100來固定具有耐熱性壓敏粘合片的LED晶圓。只要LED晶圓10可被令人滿意地固定，可以使用任意適當的蠟作為壓敏粘蠟30。壓敏粘蠟30的示例包括石蠟系蠟。在本發明中，LED晶圓10和壓敏粘蠟30彼此不接觸，因此可避免LED晶圓10受到污染。
[0034]在LED晶圓10如上所述被固定之后，如圖1的C所示，研磨LED晶圓10的發光元件11相反側的面(也就是，基板12)。利用這種研磨，基板12可被薄化到期望的厚度。已經經過研磨的基板12的厚度優選地是10 μ m至500 μ m,更優選地是50 μ m至300 μ m,最優選地是80 μ m至150 μ m。此外，采用的LED晶圓10的直徑優選是2英寸或更大，更優選地是3英寸或更大，最優選地是4英寸或更大。不特別地限定LED晶圓10的直徑的上限，但是在實際使用中，直徑是例如大約12英寸。在本發明中，通過耐熱性壓敏粘合片20保護LED晶圓10，因此在研磨期間可以防止LED晶圓10受到損傷。此外，可如上所述地防止LED晶圓10受到損傷，因此可處理比傳統的LED晶圓大的大尺寸(例如，4英寸或更大)的LED晶圓，并因此可高產量地制造LED。
[0035]在基板12如上所述被研磨之后，如圖1的D所示，具有耐熱性壓敏粘合片的LED晶圓從工作臺100剝離。例如，進行加熱直到壓敏粘蠟30顯示出流動性為止，因而具有耐熱性壓敏粘合片的LED晶圓從工作臺100剝離。在本發明中，通過耐熱性壓敏粘合片20保護LED晶圓10，因此當LED晶圓10從工作臺100剝離時，可以防止LED晶圓10受到損傷。
[0036]在具有耐熱性壓敏粘合片的LED晶圓從工作臺100剝離之后，根據需要清潔壓敏粘蠟30。可通過將具有耐熱性壓敏粘合片的LED晶圓浸入到可溶解壓敏粘蠟的有機溶液中來清潔壓敏粘蠟30。
[0037]B.反射層形成步驟
[0038]在背面研磨步驟之后，LED晶圓經受反射層形成步驟。圖3A至圖3C是示出根據本發明的實施方式的LED的制造方法中的反射層形成步驟的示意圖。圖3A至圖3C示出了作為代表性不例的實施方式，在該實施方式中，通過金屬有機化學氣相沉積法(M0CVD法)在LED晶圓10的基板12的外側形成反射層40。
[0039]在本發明中，貼附有耐熱性壓敏粘合片20的LED晶圓10經受反射層形成步驟。此時，耐熱性壓敏粘合片20貼附到LED晶圓10的發光元件11側。在步驟之間可以不重新貼附耐熱性壓敏粘合片20，并且可以照舊使用在背面研磨步驟中貼附的耐熱性壓敏粘合片20，或者可以使用在步驟之間重新貼附的新的耐熱性壓敏粘合片20。當在步驟之間不重新貼附而進行使用耐熱性壓敏粘合片20時，可有效率地制造LED。當在步驟之間重新貼附耐熱性壓敏粘合片20時，在背面研磨步驟之后剝離耐熱性壓敏粘合片20，因而可一起去除耐熱性壓敏粘合片20和壓敏粘蠟30。采用這種方式，可省略對蠟的清潔。在反射層形成步驟中，具有耐熱性壓敏粘合片的LED晶圓以耐熱性壓敏粘合片20側向下的方式放置在工作臺200上(圖3A)，此后，在LED晶圓10的與耐熱性壓敏粘合片20相反的側(也就是，基板12偵D形成反射層40 (圖3B)。通過形成反射層40，可增加從發光元件11提取的光的量。[0040]只要來自于發光元件11的光可以被令人滿意地反射，可以使用任意適當的材料作為用于構成反射層40的材料。用于構成反射層40的材料的示例包括諸如鋁、銀、金、鈀、鉬、銠和釕等的金屬。例如，由金屬制成的反射層40可以通過氣相沉積法(例如，根據在示出的示例中，MOCVD法)形成。優選地，例如由Si02、Ti02、Zr02和/或MgF2形成的底層形成在LED晶圓10的基板12的外側，然后通過氣相沉積法形成由金屬制成的反射層40。根據本發明，具有貼附到發光元件11的外側的耐熱性壓敏粘合片20的LED晶圓10經受反射層形成步驟。因此，耐熱性壓敏粘合片20被用作所謂的掩片(masking sheet)，因此可以防止金屬進入到LED晶圓10的背側并且沉積在發光元件11上。此外，如上所述，當硬質基體構件被用作耐熱性壓敏粘合片的基體構件時，可矯正LED晶圓的翹曲，因此可以提供在防止金屬沉積在發光元件11的方面具有高可靠性的制造方法。根據本發明的制造方法，金屬層難以形成在發光元件11上，因此可得到具有高亮度的LED。
[0041]在本發明中，形成反射層40的方法不限于MOCVD法，可以采用任意其它適當的方法。其它適當的方法的示例包括離子輔助電子束沉積法。在離子輔助電子束沉積法中，通常，LED晶圓在反射層形成側的相反側(也就是，發光元件側)覆蓋有蓋，并且露出反射層形成面(也就是，基板的外側面)。露出的面經受氣相沉積處理。根據本發明，通過將耐熱性壓敏粘合片貼附到發光元件的外側，還在采用離子輔助電子束沉積法的情況中，可以防止金屬進入LED晶圓的背側且沉積在發光元件。
[0042]如上所述，可得到形成有反射層40的LED晶圓10(圖3C)。耐熱性壓敏粘合片20可以在反射層形成步驟之后立即被剝離，或者在耐熱性壓敏粘合片20仍然貼附在LED晶圓10上的狀態下，LED晶圓10可以經受后續處理。當LED晶圓10在耐熱性壓敏粘合片20仍然貼附在LED晶圓10上的狀態下經受后續處理時，可防止LED晶圓10在后續處理期間以及在步驟之間的處理期間受到損傷。
[0043]C.其它步驟
[0044]本發明的LED的制造方法進一步包括任意其它適當的步驟。其它適當的步驟的示例包括切割LED晶圓10以單片化成小元件片的步驟(切割步驟)。
[0045]圖4A至圖4D是示出根據本發明的實施方式的LED的制造方法的切割步驟的示意圖。在本實施方式中，經歷反射層形成步驟的LED晶圓10經受切割步驟。具體地，LED晶圓10以LED晶圓10的形成有反射層40的反射層40側向下的方式被保持在切割帶300上(圖4A)。當在如圖示示例那樣地耐熱性壓敏粘合片20仍然貼附在LED晶圓10上的狀態下、LED晶圓10經受切割步驟時，優選地，耐熱性壓敏粘合片20在LED晶圓10被保持在切割帶300上之后被剝離(圖4B)。此后，在厚度方向上半切割LED晶圓10 (實質上是基板12)(圖4C)。此后，擴展切割帶300，使得形成有反射層40的LED晶圓10以切割部作為起點(origin)斷開，以得到單片化成小元件片的(多個)LED50 (圖4D)。
[0046]參考圖4C和圖4D，已經對如下的實施方式做出了說明:在該實施方式中，半切割LED晶圓10使得LED晶圓以切割部作為起點斷開(劃線切割)。在圖4C中，從發光元件11側半切割LED晶圓10。然而，可以可選地以基板12 (反射層40)側向上的方式貼附切割帶300，并且可以從基板12側(反射層40側)半切割LED晶圓10。此外，除了上述劃線切割之夕卜，可以采用任意適當的方法作為切割LED晶圓的方法。另外的方法的示例包括:在整個厚度方向上切割LED晶圓以通過擴展而使LED晶圓單片化成小元件片的方法，和僅激光切割LED晶圓10的厚度方向上的中央部從而以切割部作為起點將LED晶圓斷開的方法(隱形切割(stealth dicing))。
[0047]參考圖4A至圖4D，已經對如下的實施方式做出了說明:在該實施方式中，在用于斷開的切割部形成之前，進行反射層形成步驟。可以在形成如上所述的切割部之前進行反射層形成步驟，或者可以在如圖5A至圖5F所示地在切割部形成之后進行反射層形成步驟。在圖5A至圖5F中示出的本發明的實施方式中，已經經歷背面研磨步驟的、具有耐熱性壓敏粘合片的LED晶圓以耐熱性壓敏粘合片20側向下的方式被保持在切割帶300上(圖5A)，此后，從基板12側半切割LED晶圓10(圖5B)。隨后，如上所述地形成有切割部的LED晶圓10經受反射層形成步驟。也就是，LED晶圓10以發光元件11側(耐熱性壓敏粘合片20側)向下的方式被放置在工作臺200上，并且反射層40形成在LED晶圓10的基板12側(圖5C)。在切割帶300仍然粘貼在耐熱性壓敏粘合片20的外側的情況下可以將LED晶圓10放置在工作臺200上，或者在切割帶300被剝離之后將LED晶圓10放置在工作臺200上(在示出的示例中，在切割帶300被剝離之后放置LED晶圓10)。隨后，形成有反射層40的LED晶圓10以耐熱性壓敏粘合片20側向上的方式被再次保持在切割帶300上(圖OT)。然后，耐熱性壓敏粘合片20被剝離(圖5E)。此后，擴展切割帶300并且以切割部作為起點斷開LED晶圓10，由此得到單片化成小元件片的(多個)LED50 (圖5F)。
[0048]優選地，如圖4A至4D和圖5A至5F所示，在反射層40形成在具有耐熱性壓敏粘合片的LED晶圓上之后，在耐熱性壓敏粘合片仍然貼附在LED晶圓的狀態下，LED晶圓經受后續處理(圖4A和圖OT)。根據那些實施方式，耐熱性壓敏粘合片20保護LED晶圓10，因而可防止LED晶圓10在處理期間受到損傷。
【權利要求】
1.一種LED的制造方法，所述制造方法包括: 背面研磨LED晶圓的基板，所述LED晶圓包括所述基板和形成在所述基板的一面上的發光兀件； 在所述背面研磨之后，在所述基板的外側形成反射層；以及 在所述LED晶圓的發光元件的外側貼附耐熱性壓敏粘合片。
2.根據權利要求1所述的LED的制造方法，其特征在于，所述耐熱性壓敏粘合片包括硬質基體構件和壓敏粘合層。
3.根據權利要求1或2所述的LED的制造方法，其特征在于， 所述背面研磨包括貼附所述耐熱性壓敏粘合片，以及 在所述耐熱性壓敏粘合片仍然貼附在所述LED晶圓的狀態下，所述LED晶圓經受所述反射層的形成。
【文檔編號】H01L33/00GK103531676SQ201310270481
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月28日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】高橋智一, 秋月伸也, 杉村敏正, 松村健, 宇圓田大介 申請人:日東電工株式會社