专利名称：发光元件的制造方法
技术领域：
本发明总体上涉及发光元件的制造方法，更具体地讲，本发明涉及 一种包括去除发光元件的侧面的表面层的工序的发光元件制造方法。
背景技术：
发光元件是发射光的器件，例如LED (发光二极管)或者LD (激 光二极管)。除了光通信系统和利用光存储介质的存储装置之外，发光元 件还用在显示器的光源中或者用在照明中。对光电转换效率高并且廉价 的发光元件存在需求。
近来，已经开发出这样的发光元件，在该发光元件中在例如由蓝宝 石或SiC (碳化硅)构成的硬基板上形成有GaN (氮化镓)类发光层。 为了降低制造发光元件的成本，需要可量产地将硬基板切割成小的芯片 尺寸(chip-sized)的器件。在具有蓝宝石基板的GaN类LED的情况下， 芯片尺寸为300nm，蓝宝石基板坚硬。因此，对于通常被用作发光元件 的分离方法的切割法(dicingmethod)或利用金刚石划线器的划线折断法， 批量生产率低。存在一种通过向蓝宝石基板照射激光来分割蓝宝石基板 的方法。
第2004-165226号日本专利申请公报(以下称作文献1)公开了一种 方法在将激光照射到蓝宝石基板的分割区域然后对形成在蓝宝石基板 上的凹槽中的融化又重新固化的区域或者蒸发又重新固化的区域进行吹 砂处理之后，将器件被分割为小片。
图1A至图1C示出了传统技术的问题。如图1A中所示，n型GaN 覆层12、 GalnN量子阱活性层14和p型GaN覆层16形成在蓝宝石基板 10上作为发光部30。在n型覆层12上形成有电极18。在p型覆层16上 形成有电极19。从蓝宝石基板10的与发光部30相对的面，向用于分离
发光元件的分割区域照射激光。如图1B所示，因为蓝宝石蒸发，所以在
蓝宝石基板10的被激光照射的分割区域上形成了凹槽20。
如图1C所示，蓝宝石基板10沿着凹槽20被分割，从而形成了发光 元件(LED) 32。发光元件32从发光部30向四个方向发射光。蓝宝石 基板10的与发光部30相对的面被称作发光面Sl。
本发明人调查了来自采用图1A至图1C所示的方法而分离的发光元 件以及来自采用划线折断法而分离的发光元件的发光量。划线折断法是 一种在不使用激光照射进行划线之后执行折断的方法。结果，可以确认 的是，来自采用图1A至图1C所示的方法而分离的发光元件的发光量要 比来自采用划线折断法而分离的发光元件的发光量低大约10% 。
根据本发明人的考察，在照射了激光的分割区域中，随着激光照射
温度升高但没有蒸发的区域发生变质，从而形成了变质层22。可以确认 的是，因为变质层22吸收光，所以发光量降低。并且可以确认的是，如 图1B所示，即使凹槽20不深，变质层22也会沿着激光在蓝宝石基板 IO中深深地延伸。因此，即使采用文献l中的方法，也无法去除在蓝宝 石基板10中深深地延伸的变质层22。并且，即使采用文献1中的方法， 也无法充分抑制由变质层22引起的发光量降低。
发明内容
本发明提供了一种发光元件的制造方法，该方法可以抑制由采用激 光照射而形成的变质层所引起的发光量降低。
根据本发明的一方面，优选的是，提供了一种发光元件的制造方法， 该方法包括以下步骤向形成在基板上的用于分离发光元件的分割区域 照射激光；沿着所述分割区域将所述基板物理分割；以及去除通过分割 所述基板而暴露出的所述基板的至少一个侧面上的表面层。
采用上述方法，可以去除由于激光而深深地形成在基板中没有蒸发 的变质层。并且可以提高发光元件的光提取效率。
将参照下面的附图来详细描述本发明的优选实施方式，在附图中-图1A至图1C例示了发光元件制造工艺的示出传统技术的问题的截
面图2例示了发光元件的示出根据文献1的技术的问题的截面图； 图3A例示了其上具有发光元件的晶片的俯视图； 图3B例示了沿着图3A中的线A-A截取的截面图； 图4A至图4E例示了根据第一实施方式的发光元件的制造工艺； 图5A至图5C例示了根据第一实施方式的发光元件的制造工艺； 图6A和图6B分别例示了根据第一实施方式的发光元件的俯视图和 截面图7A至图7E例示了根据第二实施方式的发光元件的制造工艺； 图8A和图8B分别例示了根据第二实施方式的发光元件的俯视图和 截面图；以及
图9例示了根据第三实施方式的发光元件的制造工艺。
具体实施例方式
现在将参照附图给出对本发明实施方式的描述。 (第一实施方式)
第一实施方式是用吹砂法去除变质层的情况。图3A示出了其上形成 有发光元件的晶片的俯视图。图3B示出了沿着图3A中的线A-A截取的 截面图。采用MOCVD方法，在蓝宝石基板10上依次生长出未掺杂的 GaN过渡层(未示出)、n型GaN覆层12、活性层14和p型GaN覆层 16。蓝宝石基板10的厚度为大约300pm。未掺杂的GaN缓冲层的厚度 为1 , 。 n型GaN覆层12的厚度为3 j_im 。活性层14包括作为量子阱层 的GalnN。 p型覆层16和活性层14经受了釆用卤素类气体的蚀刻处理。 p型覆层16被形成为矩阵岛。经受了蚀刻处理的格子状区域28成为用于 将元件分割成小片的分割区域。将欧姆金属电极18形成在n型覆层12 上。将欧姆金属电极19形成在p型覆层16上。这导致了使发光部30形 成在蓝宝石基板10上。从而完成了晶片加工。
使用蜡按使晶片34的蓝宝石基板10那侧为正表面并使晶片34的发 光部34那侧为背面的方式将晶片34粘附于陶瓷基板。使蓝宝石基板10 经受研磨或抛光处理，以使蓝宝石基板10的厚度减小到50,到150jLim 。 此后，使蜡融化，晶片34从陶瓷基板脱离。对晶片34进行清洗，并且 按使晶片34的基板侧为正面并使晶片34的发光部30那侧为背面的方式 将晶片34粘附于粘性可延展片40 (如图4A所示)。在图4A至图4F中， 省略了发光部30的详细结构。
如图4B所示，向与图3A所示的区域28相对应的区域(用于分离 发光元件的分割区域)照射波长为355nm的激光。例如，在激光的光束 直径为7pm、激光的平均输出为800mW、激光的脉冲周期为40kHz并 且激光的进给速度为20mm/s的情况下，照射激光使得大约聚焦在蓝宝石 基板10的表面处。
如图4C所示，与图1B相似，在蓝宝石基板10的表面处形成了凹 槽20和变质层22。如图4D所示，沿着凹槽20将金属刀片压向蓝宝石 基板IO。这导致了在蓝宝石基板10中从凹槽20形成裂缝24，并且蓝宝 石基板10沿着分割区域被物理分割。如图4E所示，当可延展片40被拉 伸时，各发光元件32可以以大致均匀的间隔分离。
如图5A所示，采用碳化硼研磨剂38，从倾斜方向对发光元件32进 行吹砂处理。这导致去除了发光元件32的侧面上的包括变质层22的表 面层36。在吹砂处理中，去除了研磨剂38所击中的区域。因此，优选的 是，为了去除发光元件32的侧面上的变质层22，在尽可能水平的方向上 将研磨剂38喷射到可延展层40。因此，优选的是，使各发光元件32之 间的间隔大于发光元32的宽度的一半，更优选的是，使各发光元件32 之间的间隔大于发光元件32的宽度。另外，优选的是，为了去除发光元 件32的四个侧面上的变质层22，在使可延展片40如图5B所示地旋转
的情况下执行吹砂处理。
如图5C所示，利用吹砂处理去除了变质层22。图6A示出了从蓝宝 石基板10那侧观看到的发光元件32。图6B示出了截面图。发光部30 的光主要是从发光面Sl、侧面S2和侧面S3发射的。发光面Sl、侧面
S2和侧面S3分别具有经受了吹砂处理的面。经受了吹砂处理的面是被粗 糙化的，与磨砂玻璃相似。即，经受了吹砂处理的面比没有经受吹砂处
理的面要粗糙。在如图5A和图5B所示的研磨剂38的喷射压力和喷射 距离分别为0.25MPa禾n 60mm的条件下去除了在蓝宝石基板10的表面的 10pm的一部分的情况下，当研磨剂38的平均颗粒直径为大约7jam时， 蓝宝石基板10的表面的平均表面粗糙度和最大高度分别为大约0.3 pm和 大约3.5jam。并且当研磨剂38的平均颗粒直径为大约15 pm时，蓝宝石 基板10的平均表面粗糙度和最大高度分别为大约0.5pm和大约4.0jim 。 当执行吹砂处理使得四个侧面S2和四个侧面S3的研磨深度为10pm时， 与没有经受吹砂处理的发光元件相比，(在平均颗粒直径为7pm的情况 下)光电转换效率提高了 12%，并且(在平均颗粒直径为15nm的情况 下)光电转换效率提高了 14%。
根据第一实施方式，通过去除在蓝宝石基板10的侧面S2和S3上形 成的变质层22，可以提高发光元件32的光电转换效率。如果蓝宝石基板 10的四个侧面中的至少一个侧面上的形成变质层22的侧面S2和侧面S3 经受了吹砂处理，则可以获得该优点。优选的是，使多个侧面S2之一的 整个侧面和多个侧面S3之一的整个侧面经受吹砂处理。更优选的是，去 除蓝宝石基板10的四个侧面S2和四个侧面S3上的变质层22。与采用干 蚀刻处理来去除变质层22的第三实施方式相比，在釆用吹砂处理来去除 变质层22的情况下，可以在将发光元件32粘附于可延展片40上的情况 下执行吹砂处理。因此，可以在对齐的状态下将发光元件32与另一发光 元件32分离。可以采用吹砂处理快速地去除变质层22。
因为经受了吹砂处理的面被粗糙化为与磨砂玻璃相似，所以除了去 除了侧面S2上的变质层22的优点之外，由于光在被粗糙化的表面处散 射还增加了提高来自元件的光提取的优点。因此，光提取相互促进地提 高。在第一实施方式中，除了侧面S2外，发光面S1也经受了吹砂处理， 从而这些面是被粗糙化的。这些面越粗糙，光提取的提高就越大。从而 提高了整个发光元件的光电转换效率。 (第二实施方式)
第二实施方式是蓝宝石基板10的发光面Sl不经受吹砂处理的情况。
如图7A所示，在第一实施方式中的图4A的处理之后，涂敷聚乙烯醇来 覆盖晶片，从而形成由聚乙烯醇构成的保护层45。透过保护层45向蓝宝 石基板10照射激光，从而形成凹槽20。在这种情况下，也形成了变质层 22。如图7B所示，与图4D中的处理相似，将蓝宝石基板IO物理分割。 如图7C所示，与图4E中的处理相似，将可延展片40拉伸。如图7D所 示，与图5A中的处理相似，执行吹砂处理。在这种情况下，因为保护层 45覆盖了蓝宝石基板10的发光面，所以发光面Sl没有经受吹砂处理。 如图7E所示，利用水洗来去除保护层45。优选的是，在去除保护层45 的过程中可延展片不会劣化。因此，优选的是，用不会使可延展片劣化 的化学制剂(例如，水)来去除保护层45。
图8A和图8B分别示出了用根据第二实施方式的方法制造的发光元 件的俯视图和截面图。与第一实施方式中的图6A和图6B中的处理不同 的是，发光面Sl未经受吹砂处理。根据第二实施方式，发光面Sl未经 受吹砂处理，只有侧面S2和S3经受了吹砂处理，由于去除了侧面S2和 侧面S3上的变质层22并且使这些面粗糙化，促进了特性的恢复。因此， 在发光面Sl不经受吹砂处理为优选的情况下，对于利用芯片的透明性来 进行安装而言，采用第二实施方式是有效的。 (第三实施方式)
第三实施方式是利用蚀刻处理来去除变质层22的情况。如图9所示， 在第一实施方式中的图4E的处理之后，各发光元件32排列在蓝宝石基 板42上。将蓝宝石基板42布置在呈平行板形的蚀刻装置中。使蓝宝石 基板42的表面(发光面)和侧面经受采用氩等离子体39的蚀刻处理。 这导致去除了变质层22。当在第三实施方式中对蓝宝石基板42的表面和 侧面执行蚀刻处理达到约lpm的深度时，与没有经受蚀刻处理的发光元 件相比，光电转换效率提高了大约2%。除了干蚀刻之外，所述蚀刻还可 以为湿蚀刻。
在第一实施方式至第三实施方式中，用吹砂法和蚀刻法来去除侧面 S2和S3。如果要去除侧面S2和S3并且去除变质层，则可以采用另一种
方法。在上述实施方式中，将蓝宝石基板用作发光元件32的基板。然而，
可以将由使来自发光部30的发射光透射的材料构成的另一基板应用于上 述实施方式。如图6A和图8A所示，蓝宝石基板10的发光面S1具有四 侧，即，四个侧面S2和四个侧面S3。发光面S1可以呈圆形或其他多边 形形状。在这种情况下，侧面S2和S3的数量是任选的。
尽管上面的描述构成了本发明的优选实施方式，但是应该理解的是， 在不脱离所附权利要求的适当范围和清楚意思的情况下，容许对本发明 进行修改、变型和改变。
本发明基于2006年7月14日提交的第2006-193512号日本专利申 请，通过引用将其全部公开合并于此。
权利要求
1、一种发光元件的制造方法，该方法包括以下步骤向形成在基板上的用于分离发光元件的分割区域照射激光；沿着所述分割区域将所述基板物理分割；以及去除通过分割所述基板而暴露出的所述基板的至少一个侧面上的表面层。
2、 如权利要求l所述的方法，其中，所述基板是蓝宝石基板。
3、 如权利要求l所述的方法，其中，在去除所述表面层的步骤中， 去除所述基板的所有暴露侧面上的所述表面层。
4、 如权利要求l所述的方法，其中，在去除所述表面层的步骤中， 采用吹砂法去除所述表面层。
5、 如权利要求l所述的方法，其中，在去除所述表面层的步骤中， 采用蚀刻法去除所述表面层。
6、 如权利要求1所述的方法，该方法还包括在分割所述基板的步 骤之前在所述基板的照射了激光的面上形成保护层。
全文摘要
本发明公开了一种发光元件的制造方法。该方法包括以下步骤向形成在基板上的用于分离发光元件的分割区域照射激光；沿着所述分割区域将所述基板物理分割；以及去除通过分割所述基板而暴露出的所述基板的至少一个侧面上的表面层。
文档编号B23K26/00GK101106103SQ20071013625
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月12日 优先权日2006年7月14日
发明者古谷章 申请人:优迪那半导体有限公司