(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層形成した化合物半導体の少なくとも上面にワイヤボンディング用電極パターンを形成したウエハーをダイシングしてチップを得る発光ダイオード素子の製造方法であって、
前記ウエハーの裏面に一次粘着シートを貼り付けた後に前記ウエハーの全断面及び前記一次粘着シートの粘着剤の層を切断してダイシングし前記ウエハーをチップに分離する工程と、
前記一次粘着シートに保持された全てのチップを二次粘着シートに転写し前記電極を前記二次粘着シートの基材に積層した紫外線硬化型粘着剤の中に没入させると同時に前記チップを二次粘着シートに接着する工程と、
前記転写の後に前記一次粘着シートを剥離し、続けて前記二次粘着シートに紫外線を照射して前記紫外線硬化型粘着剤を硬化させる工程と、
前記二次粘着シートの基材に前記紫外線硬化型粘着剤及びチップを積層した状態でエッチング槽に浸漬し前記ダイシングによって前記チップの切断面に残る歪み層を除去する工程とを含む発光ダイオード素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード素子の製造方法に係り、特にダイシングによりチップ化した後のエッチング方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の化合物半導体を利用した発光ダイオード素子の製造は、基板の表面にｎ型及びｐ型の化合物半導体を積層形成し、基板または化合物半導体の積層表面に電極を形成したウエハーを単位として操作される。そして、電極を形成した後には、ｐ型層及びｎ型層の接合部を分離してチップ化し、このチップをリードフレームやプリント基板に実装するアセンブリとなる。
【０００３】
ウエハーからチップ化する工程では、ダイサーを利用したダイシングによるものが一般的である。このダイシングは、回転しながらウエハー上を移動するダイシングブレードによりウエハーの表面に切り込みを入れていくというもので、成形されるチップの側面はダイシングブレードによる摩擦と剪断による歪みが発生してしまう。この歪みは素子の信頼性の低下を招き、特にｐ型層とｎ型層の接合部付近が短絡する原因ともなるので、発光特性に不良が生じる。
【０００４】
このようなダイシングによるチップへの影響を防止するため、ダイシングが終わった後にｐ−ｎ接合部を含むチップの切断面を化学的にエッチングして歪み層を除去することが有効とされている。エッチングによる歪み層の除去については、たとえば特開平３−１４２９５３号公報にその記載がある。
【０００５】
この公報に記載の方法は、紫外線硬化型の粘着シートにウエハーを貼り付けてダイシングによりウエハーの一部を残してｐ−ｎ接合部を分離し、粘着シートからウエハーを取り外した後にエッチングにより歪み層を取り除き、更にスクライブ及びブレークによりチップを分離するというものである。
【０００６】
しかしながら、ウエハーの厚さの一部を残してダイシングするので、成形されるチップの周囲のダイシング溝がウエハーの表面全体に格子状に走ることになる。このため、ダイシング溝部分は極めて薄い肉しか持たないことや応力が集中しやすくなることから、ウエハー全体の機械的強度が格段に下がる。したがって、粘着シートからウエハーを取り外すときやエッチングする際に、ウエハーが割れやすくなり、ウエハーからのチップの取れ率が著しく低下する。また、スクライブやブレーク工程に於いても、チップ割れや欠け等が発生することがある。
【０００７】
これに対し、粘着シートに貼り付けたウエハーの厚みの一部を残すことなくダイシングで分離するいわゆるフルカット工法であれば、チップの割れや欠け等の発生は抑えられる。ところが、１個１個のチップはエッチング処理の前に既に完全に分離した状態になっているので、ダイシング工程以降では、エッチング処理からリードフレーム等に搭載する工程いわゆるダイスボンド工程までチップ単独で扱うことになり、工程が煩雑となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、フルカットを粘着シートに貼り付けた状態で行えば、ダイシング工程以降からダイスボンド工程までチップを粘着シート単位で取り扱えるので、工程の煩雑化は避けられる。
【０００９】
しかしながら、チップの切断面のエッチングについても粘着シートに貼り付けた状態でエッチングしなければならない。この場合、粘着シートの粘着剤がエッチング液によりダメージを受けたり、エッチング液を洗浄する際の水が粘着剤に浸透したりする。したがって、粘着シートの粘着力が低下することになり、たとえばエッチング中にチップが粘着シートより外れてしまい、ウエハーからのチップの取得率が著しく下がってしまう。
【００１０】
一方、チップの表面に金属蒸着法によって形成されるワイヤーボンディング用の電極パッドは、ＡｕやＡｌが一般的である。電極パッドをＡｕとした場合では、エッチング液がリン酸等であってもダメージを何ら受けることはないが、Ａｌの場合では溶解されてしまい蒸着されていた電極パッドが無くなってしまう。このため、Ａｌ等のようにエッチング液と反応して溶損してしまうものでは、エッチングの前に保護膜で被覆することが必要となり、エッチングの後にはこの被膜を除去する工程が加わることになる。
【００１１】
このように従来の製造方法では、エッチング液による粘着剤の膨潤によってチップが粘着シートから脱落して回収率が低下したり、エッチング液に反応する種類の金属を電極パッドとするものではその保護膜の形成と除去の工程の追加が必要となり、製品歩留まりへの影響が大きい。
【００１２】
本発明において解決すべき課題は、チップ割れや欠けの発生がなくウエハーからのチップの取得率を向上できしかも電極の保護のための工程も不要な発光ダイオード素子の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、積層形成した化合物半導体の少なくとも上面にワイヤボンディング用電極パターンを形成したウエハーをダイシングしてチップを得る発光ダイオード素子の製造方法であって、前記ウエハーの裏面に一次粘着シートを貼り付けた後に前記ウエハーの全断面及び前記一次粘着シートの粘着剤の層を切断してダイシングし前記ウエハーをチップに分離する工程と、前記一次粘着シートに保持された全てのチップを二次粘着シートに転写し前記電極を前記二次粘着シートの基材に積層した紫外線硬化型粘着剤の中に没入させると同時に前記チップを二次粘着シートに接着する工程と、前記転写の後に前記一次粘着シートを剥離し、続けて前記二次粘着シートに紫外線を照射して前記紫外線硬化型粘着剤を硬化させる工程と、前記二次粘着シートの基材に前記紫外線硬化型粘着剤及びチップを積層した状態でエッチング槽に浸漬し前記ダイシングによって前記チップの切断面に残る歪み層を除去する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、積層形成した化合物半導体の少なくとも上面にワイヤボンディング用電極パターンを形成したウエハーをダイシングしてチップを得る発光ダイオード素子の製造方法であって、前記ウエハーの裏面に一次粘着シートを貼り付けた後に前記ウエハーの全断面及び前記一次粘着シートの粘着剤の層を切断してダイシングし前記ウエハーをチップに分離する工程と、前記一次粘着シートに保持された全てのチップを二次粘着シートに転写し前記電極を前記二次粘着シートの基材に積層した紫外線硬化型粘着剤の中に没入させると同時に前記チップを二次粘着シートに接着する工程と、前記転写の後に前記一次粘着シートを剥離し、続けて前記二次粘着シートに紫外線を照射して前記紫外線硬化型粘着剤を硬化させる工程と、前記二次粘着シートの基材に前記紫外線硬化型粘着剤及びチップを積層した状態でエッチング槽に浸漬し前記ダイシングによって前記チップの切断面に残る歪み層を除去する工程とを含む発光ダイオード素子の製造方法であり、チップの割れやカケがなくエッチング工程に於いても粘着シートからのチップ脱落を防止できると共に、耐エッチング性のない電極に対しては二次粘着シートがその保護膜を兼ねるので、保護膜形成及びその除去の工程が不要となり、ダイシング後のウエハーの扱いが容易になるという作用を有する。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施の形態による発光ダイオード素子の製造方法におけるウエハーのダイシング工程を示す概略図である。
【００１６】
図１において、本発明において使用するダイサーは、ダイシングテーブル２０とその上端に配置したダイシングフレーム２１及びダイシングブレード２２とから構成された一般的なものである。ダイシングブレード２２は従来例でも述べたように、回転しながら図面と直交する方向に移動してウエハーを突っ切って剪断により切断する。
【００１７】
ダイシングテーブル２０にセットされるウエハー１は、結晶基板の表面にｐ型及びｎ型の化合物半導体の積層とｐ側及びｎ側の電極の形成工程を終えたもので、このセットに先行してウエハー１の底面には一次粘着シート２を予め貼り付けておく。一次粘着シート２は薄膜状の基材２ａとその上に積層した粘着剤２ｂとから構成されたものである。
【００１８】
ウエハー１は、図示の例ではたとえばＧａＰ, ＧａＡｓＰ, ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体を利用したものとし、上面にはＡｌを金属蒸着によって形成したｐ側電極１ａを、下端の基板の底面にはＡｕを金属蒸着によって形成したｎ側電極１ｂを形成したものとして示す。そして、ｐ側電極１ａはリードフレームやプリント配線基板に搭載した後にワイヤーをボールボンディングできる程度の大きさを持つ。
【００１９】
一次粘着シート２を貼り付けたウエハー１は、図１に示す姿勢としてバキュームを利用してダイシングテーブル２０の上面に固定され、ダイシングブレード２２によってダイシングされる。このダイシングでは、ウエハー１の全断面から粘着剤２ｂを切開して基材２ａには切り込みを入れないように操作する。これにより、一次粘着シート２の基材２ａの上に粘着剤２ｂとウエハー１との積層体による一様な大きさのチップ３がペレット状に分離される。これにより、ダイシングした後のスクライブ工程やブレーク工程は不要となり、同時にスクライブ工程やブレーク工程で発生していたチップ３の割れや欠けの発生がなくなる。
【００２０】
ダイシングの後には、ウエハー１を一次粘着シート２とともにダイシングテーブル２０から外し、図２に示すように上下反転して紫外線硬化型の二次粘着シート４の上に転写した後、一次粘着シート２を引き剥がす。二次粘着シート４は、基材４ａの表面に紫外線硬化型粘着剤４ｂを塗布したものである。基材４ａとしては、塩化ビニール, ポリオレフィン, ポリエステル等の樹脂が利用できるが、後述するエッチング工程での加熱等を考慮すると、ポリオレフィンまたはポリエステルが好ましい。また、紫外線硬化型粘着剤４ｂは、通常では粘着力を持つが、紫外線を浴びると硬化して粘着性が劣化するという特性を持つ。
【００２１】
チップ３に分断されたウエハー１と一次粘着シート２の二次粘着シート４への転写工程では、ｐ側電極１ａの全体が紫外線硬化型粘着剤４ｂの中に没するようにし、チップ３のｐ側電極１ａを形成した面が紫外線硬化型粘着剤４ｂに接するハンドリングとする。この転写によって、図２においてチップ３の下端面及びｐ側電極１ａが二次粘着シート４に接着固定されこの後図示のように一次粘着シート２を引き剥がす。これにより、一次粘着シート２の粘着剤２ｂも同時にチップ３から離れ、二次粘着シート４にはチップ３が上下反転した姿勢で残る。
【００２２】
チップ３の転写が終了すると、図３に示すように、二次粘着シート４の裏側すなわちチップ３の搭載面と反対側の面から、たとえばメタルハライドランプを用いた紫外線ランプ５で紫外線を照射する。これにより、紫外線硬化型粘着剤４ｂは硬化する。
【００２３】
なお、たとえば６０Ｗ／ｃｍの高圧水銀灯から１０ｃｍ離れた位置（５０ｍＷ／ｃｍ2 ）で６秒間照射して照射量３００ｍＪ／ｃｍ2 とすることで紫外線硬化型粘着剤４ｂを硬化させることができる。
【００２４】
次いで、図４に示すように、基材４ａに支持されている硬化済みの紫外線硬化型粘着剤４ｂとこれに積層されたチップ３をエッチング槽６内のエッチング液７に浸漬する。
【００２５】
エッチング液７は、燐酸と過酸化水素（Ｈ3ＰＯ4＋Ｈ2Ｏ2）を調合して温度３０℃〜６０℃に加熱したものである。そして、１０から２０分間でペレット状に分割されているチップ３の表面は数μｍの厚さだけエッチングされ、これによりダイシング時に発生した切断面の歪み層が除去される。
【００２６】
ここで、エッチングの前に、二次粘着シート４の紫外線硬化型粘着剤４ｂは紫外線の照射によって化学的反応を起こし、堅固な膜となる。そして、紫外線硬化型粘着剤４ｂは紫外線に当たることで粘着力自体はなくなるが、チップ３は二次粘着シート４から剥離することなく保持される。すなわち、紫外線硬化型粘着剤４ｂが硬化して粘着力を失っても、その界面は真空状態となって鏡面接合と同様の仕組みによってチップ３は吸着され、たとえば瞬間的に大きな外力が作用しない限り二次粘着シート４から脱落することはない。
【００２７】
このように紫外線硬化型粘着剤４ｂをエッチングの前に硬化させることで、ウエハー状態から分離されたチップ３と二次粘着シート４との間の接着面にはエッチング液が侵入することがない。また、紫外線硬化型粘着剤４ｂ内にもエッチング液が浸透しないので、紫外線硬化型粘着剤４ｂ自身にも膨潤が発生しない。したがって、エッチングが完了してエッチング槽６から引き上げた後でも、チップ３を二次粘着シート４に一体として安定保持でき、チップ３の脱落がない。すなわち、従来では粘着シートにチップを貼り付けた状態でエッチングすると、粘着シートからのチップの脱落がさけられなかったが、本発明の製造方法を用いることで１枚のウエハー１からのチップ３の取得率を高めることができる。
【００２８】
また、ｐ側電極１ａとしてＡｌを用いていてもこのｐ側電極１ａは紫外線硬化型粘着剤４ｂの中に全体が没しているので、エッチング液７による溶損がない。すなわち、先に述べたように、エッチング液７に浸漬する前に紫外線を照射して紫外線硬化型粘着剤４ｂは硬化するので、その内部へのエッチング液７の膨潤がなくｐ側電極１ａの表面との界面へのエッチング液７の浸透がない。したがって、Ａｌのｐ側電極１ａは紫外線硬化型粘着剤４ｂを保護膜として保護されることになり、エッチングする前に保護膜を形成しエッチング後にこの保護膜を取り除く工程は不要となる。
【００２９】
なお、ｎ側電極１ｂはエッチング液７に浸漬されるが、その材料をＡｕとすることによって溶損の発生はないので、保護膜を形成することは不要である。そして、たとえばｐ側及びｎ側の電極を結晶基板と反対側の同じ面に形成するＧａＮ系化合物半導体を利用する青色発光のダイオード素子では、これらのｐ側及びｎ側の電極を紫外線硬化型粘着剤４ｂの中に入れ込むことで、同様にエッチング液７による溶損が防止できる。したがって、ｐ側及びｎ側の電極をＡｌまたはＡｌとＡｕの組み合わせとした場合でも、保護膜の形成及びエッチング後の除去工程は不要となる。
【００３０】
以上のエッチングの後、二次粘着シート４に保持されたままの分離されたチップ３は、洗浄と乾燥の後工程に送られ、ダイスボンド工程でリードフレームやプリント基板に実装されてアセンブリされる。
【００３１】
なお、エッチング液７としては、燐酸と過酸化水素を調合したもののほかに、塩酸、硫酸、アンモニア、フッ酸で調合したものでも同様の効果が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、ダイシング後のスクライブ及びブレークの工程が不要となり、これらの工程で頻発していたチップの割れや欠けを防止でき、エッチング工程においても、粘着シートからのチップの脱落がないので、ウエハーからのチップ取得率が向上する。また、耐エッチング性がない金属の電極を用いる場合でも、二次粘着シートをその保護膜として兼用できるので、保護膜の形成及びその除去のための工程が不要となり、生産性及び製品歩留まりの向上も図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による発光ダイオード素子の製造方法におけるウエハーのダイシング工程を示す概略図
【図２】ダイシング工程の後に二次粘着シートに転写して一次粘着シートを引き剥がす工程を示す概略図
【図３】チップ転写後に二次粘着シートに紫外線を当てる工程を示す概略図
【図４】二次粘着シートの紫外線硬化型粘着剤を硬化させた後にエッチング槽に浸漬してエッチングする工程を示す概略図
【符号の説明】
１  ウエハー
１ａ  ｐ側電極
１ｂ  ｎ側電極
２  一次粘着シート
２ａ  基材
２ｂ  粘着剤
３  チップ
４  二次粘着シート
４ａ  基材
４ｂ  紫外線硬化型粘着剤
５  紫外線ランプ
６  エッチング槽
７  エッチング液
２０  ダイシングテーブル
２１  ダイシングフレーム
２２  ダイシングブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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