JP2002252185A - 窒化物半導体チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 割れや欠けの発生を抑制しつつ、高い歩留り
でチップサイズを小さくすることができる窒化物半導体
チップの製造方法を得ることを目的とする。 【解決手段】 主面上において、該主面に直交する任意
の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板１の主
面上に窒化物半導体２が積層されたウエハを、正方形ま
たは長方形のチップに切断して分離する窒化物半導体チ
ップの製造方法であって、ウエハの窒化物半導体２側も
しくは基板１側、または窒化物半導体２側と基板１側が
互いに合致する位置におけるこれらの両側に、基板１の
劈開方向と直交する方向に第一の割り溝を形成し、基板
１の劈開方向で且つ第一の割り溝と直交する方向に沿っ
て割ってバーを形成し、バーを第一の割り溝に沿って割
ってチップに分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードや
半導体レーザ等の発光素子に利用される窒化物半導体チ
ップの製造方法に関し、特に、窒化物半導体が積層され
た窒化物半導体ウエハをチップ状に切断し、分離する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、発光ダイオードや半導体レー
ザ等の発光素子は、発光源となる半導体チップから構成
されている。これら半導体チップの材料には、例えば赤
色、黄色、緑色には、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＮ等が用いられ、青
色には、ＡｌＧａＩｎＮ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅ等が用いら
れている。

【０００３】このような半導体チップは、ダイサ（ダイ
シングソー）を用いて、ダイヤモンドのブレードによる
回転運動により、半導体ウエハ上にチップの形状に合わ
せて溝を切り込んだ後、外力によってチップ状に切断、
分離して得られる。また、ダイサだけでなく、スクライ
バを用いて、同様にダイヤモンド針の往復直線運動によ
り半導体ウエハ上に罫書線をチップの形状に合わせて引
いた後、外力によってチップ状に切断、分離することで
も得られる。

【０００４】例えば、ＧａＡｓやＧａＰ等のように、閃
亜鉛鉱構造の結晶からなる基板の（００１）面は、＜１
１０＞方向に劈開性があるため、この方向にスクライブ
することによって、正方形または長方形のチップに容易
に分離することができると共に、クラックや欠けのない
奇麗なチップ断面を得ることができる。

【０００５】ところが、ＡｌＧａＩｎＮ等の窒化物半導
体の場合、基板として菱面体晶系のサファイア、六方晶
系のＳｉＣやＧａＮが用いられており、それらの基板の
硬度が非常に高いことに加え、基板の主面上において、
該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角
とは異なるため、基板の劈開面だけを利用して正方形ま
たは長方形のチップに分離することはできない。したが
って、無理に劈開方向でない方向にダイシングやスクラ
イブを行っても、チップ分離を行う前にウエハの割れや
欠けが発生し、基板上に窒化物半導体を積層したウエハ
をうまくチップ状に切断することは困難であった。

【０００６】しかしながら、近年では、主面上におい
て、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が
直角とは異なる基板を、長方形または正方形のチップに
切断し、分離する工夫がなされるようになった。

【０００７】以下に、これらのチップ分離方法について
３つの従来の技術を示す。

【０００８】第一の従来の技術は、特開平５−３１５６
４６号公報に開示されている。

【０００９】これは、サファイア基板上の窒化物半導体
ウエハを切断する際に、窒化物半導体の上からダイサに
より窒化物半導体の厚さよりも深く溝を切り込むダイシ
ング工程と、サファイア基板の厚さを研磨により薄くす
る研磨工程と、ダイシング工程で形成された溝の上から
スクライバによりスクライブする工程と、スクライブ工
程の後、ウエハをチップ状に分離するチップ分離工程と
からなる方法である。この方法によれば、ウエハの切断
面のクラックやチッピングの発生を防止し、窒化物半導
体の結晶性を低下させずに、所望の形、サイズに切断で
きることが示されている。

【００１０】第二の従来の技術は、特開平７−１６９７
１５号公報に開示されている。

【００１１】これは、サファイア基板上の窒化物半導体
ウエハを切断する際に、予めサファイア基板の第一の主
面上に第一の割り溝を形成しておき、その上に窒化物半
導体を成長することで第一の割り溝上に結晶性の悪い窒
化物半導体を形成させ、さらに、第一の割り溝が形成さ
れた位置と合致する位置で、新たにサファイア基板の第
二の主面上に第二の割り溝を形成し、第一の割り溝およ
び第二の割り溝に沿ってウエハをチップ状に分離する方
法である。この方法では、結晶性の悪い窒化物半導体と
割り溝が合致しており、この割り溝に沿って容易に割る
ことができるため、ウエハの切断面のクラック、チッピ
ングの発生を防止し、所望の形、サイズに切断できるこ
とが示されている。

【００１２】第三の従来の技術は、特開平１０−２５６
１９３号公報に開示されている。

【００１３】これは、第一の従来の技術と第二の従来の
技術に示したサファイア基板だけでなく、ＳｉＣ基板や
ＧａＮ基板等のように、硬度の高い基板を薄くし、基板
のもう一方の面には、誘電体または他の非延性材料の層
を成長させるか堆積させる。この被覆層材料および厚み
を最適化した層上に罫書線を引くことにより、きれいな
破断伝播を基板まで行うことができるため、基板を直接
スクライブやダイシング等で割り溝を形成する場合に比
較して、チップブレークに用いられる刃の寿命を延ばす
ことができると共に、割り溝幅を狭くできることが示さ
れている。

【００１４】このような方法により、硬度が高く、主面
に直交する任意の二つの劈開面のなす角度が直角とは異
なる基板を用いた窒化物半導体ウエハでも、所望の形状
にチップ化することができるようになった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような窒化物半導体ウエハの切断方法を用いた場合で
も、以下のような問題が発生する。

【００１６】第一の従来の技術や第二の従来の技術に開
示された方法では、サファイア基板のように、主面上の
どの方向に対しても割れにくい基板を用いた場合は、所
望の形状にチップ化することに対して特に問題はない
が、ＧａＮ基板やＳｉＣ基板等のように、主面上の劈開
方向に対して割れやすい基板を用いた場合は、ダイシン
グやスクライブの工程で、本来の基板の割り溝の方向と
は異なる、基板の主面上における劈開方向への割れや欠
けが頻発する。このような割れや欠けによって、ウエハ
は細かく分割され、長方形や正方形のチップ形状を切り
出す際に無駄が生じ、チップの歩留りが低下する。

【００１７】また、このように分割されたウエハは、別
々にして再度ダイシングやスクライブをやり直す必要が
あり、大きな手間を要するため、チップの製造コストが
かかる。

【００１８】そして、第三の従来の技術に開示された方
法では、罫書線の破断伝播によるチップ化により割り溝
の幅の分だけ無駄が低減されるものの、罫書線に合わせ
て外力で押し割る際に罫書線上からずれて割れることが
多く、チップ形状が不規則になるだけでなく、チップに
割れや欠けが発生し、望ましくない。

【００１９】そこで、本発明は、割れや欠けの発生を抑
制しつつチップを作製することのできる窒化物半導体チ
ップの製造方法を提供することを目的とする。

【００２０】また、本発明は、高い歩留りでチップサイ
ズを小さくすることができる窒化物半導体チップの製造
方法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、発明者は、窒化物半導体チップの製造方法におい
て、最初に基板の主面上における劈開方向と直交する方
向に割り溝を形成することにより、割り溝の形成時にお
ける基板の劈開方向への割れや欠けを防止することがで
きる点に着目した。

【００２２】すなわち、本発明は、主面上において、該
主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角と
は異なる基板の主面上に窒化物半導体が積層されたウエ
ハを、正方形または長方形のチップに切断して分離する
窒化物半導体チップの製造方法であって、ウエハの窒化
物半導体側もしくは基板側、または窒化物半導体側と基
板側が互いに合致する位置におけるこれらの両側に、基
板の劈開方向と直交する方向に第一の割り溝を形成し、
基板の劈開方向で且つ第一の割り溝と直交する方向に沿
って割ってバーを形成し、バーを第一の割り溝に沿って
割ってチップに分離するようにしたものである。

【００２３】ここで、第一の割り溝は、スクライバによ
るスクライブ、ダイサやレーザ等によるハーフカットで
形成することができる。

【００２４】第一の割り溝を形成した後は、基板の劈開
方向で且つ第一の割り溝と直交する方向に、チップの幅
に合わせて等間隔で切断することにより、チップ状の割
り溝の入った複数のバーを形成することができる。

【００２５】このようなバーは、基板の劈開方向で且つ
第一の割り溝と直交する方向に直接鋭い刃を押し当てて
割るか、あるいはダイサやレーザ等で直接フルカットす
ることによって形成することができるが、より望ましく
は、基板の劈開方向で且つ第一の割り溝と直交する方向
に、第一の割り溝と同じ形成方法を用いて第二の割り溝
を形成した後に、第二の割り溝に沿って、鋭い刃を押し
当てて割るか、あるいはダイサやレーザ等でカットする
のがよい。

【００２６】また、バーは基板の劈開面に沿って形成さ
れるため、断面形状が奇麗に仕上がり、ウエハの割れや
欠けを従来の技術よりも大幅に低減することができる。

【００２７】この後は、バー上に形成された、第一の割
り溝に合わせて切断すればよく、最終的なチップの切断
は、第一の割り溝に沿ってチップブレーク用の鋭い刃を
押し当てるか、ダイサやレーザでカットすることによっ
て行う。

【００２８】このような手法を用いることによって、割
れや欠けの少ない長方形または正方形状のチップを歩留
りよく作製することができる。また、高い歩留りでチッ
プサイズを小さくすることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈
開面のなす角度が直角とは異なる基板の主面上に窒化物
半導体が積層されたウエハを、正方形または長方形のチ
ップに切断して分離する窒化物半導体チップの製造方法
であって、ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、ま
たは窒化物半導体側と基板側が互いに合致する位置にお
けるこれらの両側に、基板の劈開方向と直交する方向に
第一の割り溝を形成し、基板の劈開方向で且つ第一の割
り溝と直交する方向に沿って割ってバーを形成し、バー
を第一の割り溝に沿って割ってチップに分離することを
特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、スク
ライブやダイシングによってウエハの主面上に割り溝を
形成する際にウエハが基板の劈開方向に沿って細かく割
れることを防止できるため、チップの歩留りを向上させ
ることができるとともに、高い歩留りでチップサイズを
小さくすることができるという作用を有する。

【００３０】本発明の請求項２に記載の発明は、主面上
において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす
角度が直角とは異なる基板の主面上に窒化物半導体が積
層されたウエハを、正方形または長方形のチップに切断
して分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、
ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、または窒化物
半導体側と基板側が互いに合致する位置におけるこれら
の両側に、基板の劈開方向と直交する方向に第一の割り
溝を形成し、ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、
または窒化物半導体側と基板側が互いに合致する位置に
おけるこれらの両側に、基板の劈開方向で且つ第一の割
り溝と直交する方向に第二の割り溝を形成し、第二の割
り溝に沿って割ってバーを形成し、次にバーを第一の割
り溝に沿って割ってチップに分離することを特徴とする
窒化物半導体チップの製造方法であり、ウエハの主面上
にスクライブやダイシングによって割り溝を形成する際
に、ウエハが基板の劈開方向に沿って細かく割れること
を防止できると同時に、基板の劈開方向で且つ第一の割
り溝と直交する方向に対するチップの割れや欠けをさら
に低減することができるため、チップの歩留りをさらに
向上させることができるとともに、さらに高い歩留りで
チップサイズを小さくすることができるという作用を有
する。

【００３１】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２記載の発明において、第一の割り溝の深さを第二の割
り溝の深さよりも深くすることを特徴とする窒化物半導
体チップの製造方法であり、主面上において基板の劈開
方向と直交する第一の割り溝の方向が第二の割り溝の方
向（劈開方向）に比較して割れ難い性質を利用すること
により、最初のウエハの形状を維持した状態で第一の割
り溝の深さを第二の割り溝の深さよりも深くすることが
できるので、バーからチップをより簡単に分離すること
ができるという作用を有する。

【００３２】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
２または３記載の発明において、第二の割り溝を形成す
る前に、基板を５０μｍ〜２００μｍの範囲の厚さまで
研磨することを特徴とする窒化物半導体チップの製造方
法であり、基板を５０μｍ〜２００μｍの厚さにまで薄
くしても第一の割り溝を形成する前の最初のウエハ形状
を維持することができるので、割れや欠けのない基板厚
の薄い大口径ウエハが作製でき、バーの形成およびチッ
プ分離がより簡単となり、チップの割れや欠けがよりい
っそう低減されて、チップの歩留りをさらに向上させる
ことができるという作用を有する。

【００３３】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１〜４の何れか一項に記載の発明において、基板が六方
晶の窒化物半導体からなり、（０００１）面を主面とす
ることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であ
り、六方晶の窒化物半導体からなる基板上に窒化物半導
体を積層したウエハの主面上にスクライブやダイシング
によって割り溝を形成する際に、ウエハが基板の劈開方
向に沿って細かく割れることが防止され、チップの歩留
りを向上させることができるとともに、高い歩留りでチ
ップサイズを小さくすることができるという作用を有す
る。

【００３４】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５記載の発明において、基板が六方晶のＧａＮからなる
ことを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であ
り、ＧａＮ基板上に窒化物半導体を積層したウエハの主
面上にスクライブやダイシングによって割り溝を形成す
る際に、ウエハが基板の劈開方向に沿って細かく割れる
ことが防止され、チップの歩留りを向上させることがで
きるとともに、高い歩留りでチップサイズを小さくする
ことができるいう作用を有する。

【００３５】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１〜４の何れか一項に記載の発明において、基板が立方
晶の半導体からなり、（１１１）面を主面とすることを
特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、立方
晶の半導体からなり（１１１）面を主面とする基板上に
窒化物半導体を積層したウエハの主面上に、スクライブ
やダイシングによって割り溝を形成する際に、ウエハが
基板の劈開方向に沿って細かく割れることが防止され、
チップの歩留りを向上させることができるとともに、高
い歩留りでチップサイズを小さくすることができるいう
作用を有する。

【００３６】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図３を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。

【００３７】図１は、主面に直交する任意の２つの劈開
面のなす角度が直角とは異なる基板上にｐｎ接合を有す
る窒化物半導体が積層されたウエハをチップ分離する工
程を連続して示す説明図である。

【００３８】図１において、Ａ−〜はウエハの主面
を示す平面図、Ｂ−〜はウエハの主面を拡大して示
す平面図、Ｃ−〜はウエハの断面図であり、この図
ではウエハの主面上においてオリフラ方向（Ａ−に示
すａ１方向）に垂直な方向（Ａ−に示すａ２方向）が
基板の劈開方向である。

【００３９】先ず、Ｃ−に示すように、基板１上にｎ
型の窒化物半導体層（以下、「ｎ層」という。）２、活
性層３、ｐ型の窒化物半導体層（以下、「ｐ層」とい
う。）４が順次に積層されたウエハを準備する。

【００４０】ｐ電極５とｎ電極６を窒化物半導体層側に
形成する場合は、Ｃ−（Ｂ−に示すａ−ａ’の断
面）に示すように、ｎ層（窒化物半導体）２上にｎ電極
６を形成するために、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング
装置）によるドライエッチングあるいはウェットエッチ
ングを用いて、ｐ層４、活性層３、ｎ層（窒化物半導
体）２をエッチングし、ｎ層（窒化物半導体）２の表面
の一部を露出させる。そして、フォトリソグラフィとウ
ェットエッチングを用いて、ｐ層４上にｐ電極５を、エ
ッチングによって露出したｎ層（窒化物半導体）２上に
ｎ電極６を形成する。

【００４１】このとき、ウエハ上に形成される正方形ま
たは長方形のチップパターン（Ｂ−）は、チップの各
辺がそれぞれａ１方向およびａ２方向（Ａ−）に平行
になるようにする。

【００４２】次に、エッチングで表面に露出したｎ層
（窒化物半導体）２上において、基板１の劈開方向に垂
直であるａ１方向で、尚かつ互いに隣接するチップとチ
ップの間に第一の割り溝を、ダイサやスクライバ等を用
いてウエハ全面またはウエハの一部（例えば、端部）
に、実線状または破線状に形成する。

【００４３】このとき、第一の割り溝の形成位置は、Ｂ
−およびＣ−（Ｂ−に示すｂ−ｂ’の断面）の
Ｄ、Ｅ、Ｆ等である。

【００４４】このように、ｐｎ接合を有するｎ層（窒化
物半導体）２に割り溝を形成する際には、エッチングに
よって表面を露出したｎ層（窒化物半導体）２上に割り
溝を形成することにより、割り溝形成時におけるｐｎ接
合界面の物理的なダメージをなくすことができるという
利点がある。

【００４５】また、基板１が透光性を有し、チップのパ
ターン（Ｂ−）が基板１側から確認できるときは、ウ
エハの基板１側に割り溝を形成してもよく、さらにウエ
ハの両側（ウエハのｎ層（窒化物半導体）２側と基板１
側で合致する位置）に割り溝を形成すれば、チップの割
れや欠けをさらに低減することができる。

【００４６】一方の電極をｎ層（窒化物半導体）２側
に、もう一方の電極を基板１側に形成する場合は、ウエ
ハの基板１側に割り溝を形成することにより、割り溝形
成時における窒化物半導体への物理的なダメージをなく
すことができる。

【００４７】第一の割り溝を形成した後は、ウエハ全体
を粘着シートに貼り付け、基板１の劈開方向であるａ２
方向で、尚かつ互いに隣接するチップとチップの間に第
二の割り溝を、ダイサやスクライバ等を用いてウエハ全
面またはウエハの一部（例えば、端部）に、実線状また
は破線状に形成する。

【００４８】このとき、第二の割り溝の形成位置は、Ｂ
−およびＣ−（Ｂ−に示すｃ−ｃ’の断面）の
Ｇ、Ｈ、Ｉ等である。

【００４９】ここで、割り溝の深さは、基板１の厚みの
５％以上が望ましく、５％よりも小さいとチップ分離時
に割れや欠けが発生し易くなる。

【００５０】また、割り溝の幅は、チップの収率を向上
させるために、できるだけ狭い方が望ましい。

【００５１】第二の割り溝を形成した後は、第二の割り
溝に沿ってチップブレーク用の刃等を用いて割ることに
より、Ｂ−およびＣ−（Ｂ−に示すｄ−ｄ’の断
面）のＪ、Ｋ等の複数のバーを形成する。

【００５２】なお、複数のバーを形成する方法として
は、第二の割り溝を形成してもよいが、基板１の劈開方
向であるａ２方向で、尚かつ互いに隣接するチップとチ
ップの間に直接チップブレーク用の刃を押し当てる等の
方法によって割ることもできる。但し、第二の割り溝を
形成した方が、バーの断面をより奇麗に形成することが
できる。

【００５３】最後に、粘着シート上に形成された複数の
バーにおいて、すでに形成された第一の割り溝の上か
ら、チップブレーク用の刃等を押し当てて割ることによ
り、バーをチップ状に分離することができる。

【００５４】このように、主面上において、該主面に直
交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる
基板上に、（ｐｎ接合を有する）窒化物半導体を積層し
たウエハをチップ分離する方法として、上述のような割
り溝の形成方法を用いることにより、従来の技術よりも
チップの歩留りを向上させることができ、高い歩留りで
チップサイズを小さくすることができる。

【００５５】

【実施例】以下に、本発明の窒化物半導体チップの製造
方法について、図面を参照しながら説明する。

【００５６】（実施例１）主面上において、該主面に直
交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる
基板の中で、六方晶の窒化物半導体であるＧａＮ基板上
の窒化物半導体のチップ分離方法について示す。

【００５７】先ず、厚さ３００μｍ、サイズ２インチ
φ、（０００１）面を主面としたＧａＮ基板を準備し、
有機洗浄を行った。

【００５８】次に、有機洗浄したＧａＮ基板をＭＯＣＶ
Ｄ（有機金属気相成長）装置内に挿入し、ＧａＮ基板上
にＳｉドープＧａＮクラッド層、ＳｉドープＡｌＧａＮ
層、ＩｎＧａＮ発光層、ＭｇドープＡｌＧａＮ層、Ｍｇ
ドープＡｌＧａＮコンタクト層を順次に積層した。

【００５９】このようにして形成した窒化物半導体の表
面に、蒸着法によりニッケルと金をウエハ全面に積層し
た後、フォトリソグラフィとウェットエッチングにより
透光性電極を形成した。

【００６０】この後、透光性電極と露出したｐ型クラッ
ドの上に、ＣＶＤによりＳｉＯ₂からなる絶縁膜（図示
せず）を堆積させ、フォトリソグラフィとＲＩＥにより
透光性電極を覆うと同時にｐ層の表面の一部を露出させ
る絶縁膜からなるマスクを形成した。

【００６１】次に、上記のマスクを用いて、塩素系ガス
を用いたＲＩＥにより、ｎ層の表面を露出させた。

【００６２】この後、一旦、絶縁膜をウエットエッチン
グにより除去して、蒸着およびフォトリソグラフィによ
り、透光性電極の表面上の一部と露出させたｎ層の表面
の一部とにチタンと金を積層してそれぞれｐ電極５とｎ
電極６とし、発光ダイオードを形成した。

【００６３】図２は、本発明の実施例１に係るウエハに
第一の割り溝を形成した状態を示す説明図である。

【００６４】先ず、図２に示すように、ウエハの主面上
において、ウエハの劈開方向と直交する方向である＜１
−１００＞方向とダイサの刃７の方向が一致するよう
に、窒化物半導体層を上向きにしてウエハをセッティン
グし、ダイサによるハーフカットによって、割り溝の間
隔Ｗ１が３００μｍ、割り溝幅Ｗ２が５０μｍ、深さが
３０μｍの第一の割り溝を、ウエハの全面に形成した。

【００６５】ここで、第一の割り溝は、図１のＢ−お
よびＣ−のＤ、Ｅ、Ｆ等の位置で形成する。

【００６６】このようにして、ウエハの一方向に対する
複数の割り溝の形成が終了し、従来の技術ではＧａＮ基
板やＳｉＣ基板を用いたウエハをダイシングまたはスク
ライブする際に劈開方向に対して発生していた割れや欠
けが全く見られず、ウエハは最初の２インチφの原形を
維持することができた。また、露出したｎ層（窒化物半
導体）２上に割り溝を形成することにより、ｐｎ接合界
面の物理的なダメージをなくすことができた。

【００６７】第一の割り溝を形成する方法は、ダイサを
用いる他に、レーザによるハーフカットを行ってもよい
し、スクライバによるスクライブを行ってもよい。

【００６８】また、この例のようにｐ電極５とｎ電極６
が窒化物半導体層側に形成されている場合において、Ｇ
ａＮ基板側が研磨によって透光性を有し、チップのパタ
ーン（図１のＢ−）がＧａＮ基板側から確認できる場
合は、ウエハのＧａＮ基板側に割り溝を形成してもよ
く、さらにウエハの両側（ウエハの窒化物半導体層側と
ＧａＮ基板側で合致する位置）に割り溝を形成すれば、
チップの割れや欠けをさらに低減することができる。

【００６９】一方、ｐ電極５またはｎ電極６をＧａＮ基
板側に形成する場合は、ウエハのＧａＮ基板側に割り溝
を形成することにより、割り溝形成時における窒化物半
導体への物理的ダメージをなくすことができる。

【００７０】こうして第一の割り溝を形成した後は、こ
の例の場合、ウエハのＧａＮ基板側を、伸縮性のある粘
着シート８（図３）に貼り付け、Ｏリングを用いて粘着
シート８を固定用リング９（図３）に固定した。そし
て、固定用リング９をダイサのテーブルに設置し、ウエ
ハ部分を真空チャックで固定した。

【００７１】次に、図１のＢ−およびＣ−のＧ、
Ｈ、Ｉ等の位置で、ＧａＮ基板の劈開方向である＜１１
−２０＞方向にチップブレーク用の鋭い刃を押し当てて
割ることにより、幅が３００μｍのバーをウエハ全面に
形成した。

【００７２】ここで、最初に形成した第一の割り溝の方
向を＜１−１００＞としたが、ａ面に平行な方向であれ
ばよく、＜１−１００＞の他に、＜１０−１０＞、＜０
１−１０＞、＜−１１００＞、＜−１０１０＞、＜０−
１１０＞の何れの方向を用いてもよい。

【００７３】また、バーを形成するためのウエハの劈開
方向は、ｍ面に平行な方向で、＜１１−２０＞、＜２−
１−１０＞、＜１−２１０＞、＜−１−１２０＞、＜−
２１１０＞、＜−１２−１０＞のうち、第一の割り溝方
向に直交する方向であれば、何れの方向を用いてもよ
い。

【００７４】このようにして形成されたバーの断面とＧ
ａＮ基板の劈開面は一致しているため、バーの断面形状
は非常に奇麗であり、且つクラックや欠けが従来の技術
よりも低減されている。

【００７５】そして最後に、チップブレーク用の刃を第
一の割り溝に合わせて押し割り、固定用リング９をダイ
サのテーブルからはずした後に、粘着シート８を均等に
引き延ばすことにより、３００μｍ角のチップを得た。

【００７６】このようにして得られた３００μｍ角チッ
プは割れや欠け等が少なく、２インチφのウエハに対し
て９０％以上という高い歩留りであった。

【００７７】また、このような手法において、割り溝の
間隔Ｗ１を２５０μｍに小さくした場合も、スクライブ
およびダイシング工程の途中でウエハの割れや欠けが発
生することが少なく、３００μｍ角チップと同様にチッ
プ分離を行うことができ、得られたサイズの小さな２５
０μｍ角のチップも、２インチφのウエハに対して８０
％以上という高い歩留りであった。

【００７８】この結果より、本発明のチップ分離方法を
用いることによって、チップの歩留りを向上させること
ができた。さらには、チップサイズを２５０μｍまで小
さくしても高い歩留りを得ることができた。

【００７９】（比較例１）ＧａＮ基板上に窒化物半導体
を積層した実施例１と同等のウエハを準備し、最初にウ
エハの劈開方向である＜１１−２０＞方向に、実施例１
と同様の方法を用いて、割り溝の間隔Ｗ１が３００μ
ｍ、割り溝幅Ｗ２が５０μｍ、深さが３０μｍ、図１の
Ｂ−およびＣ−のＤ、Ｅ、Ｆ等の位置で、ウエハの
窒化物半導体層側に形成した。

【００８０】すると、第一の割り溝を形成する途中にお
いて、＜１１−２０＞方向に対して複数の割れや欠けが
発生した。

【００８１】また、第一の割り溝をウエハのＧａＮ基板
側に形成しても同様なウエハ割れが発生した。

【００８２】これらの割れた複数枚のウエハについて
は、実施例１と同様の方法で、ウエハのＧａＮ基板側を
１枚づつ粘着シート８に貼り付けた後、ダイサを用いて
第一の割り溝方向に直交する＜１−１００＞方向にフル
カットを行い、幅が３００μｍのバーを形成した。但
し、このときも、バーの断面に割れや欠けが発生した。

【００８３】最後に、チップブレーク用の刃を第一の割
り溝に合わせて押し割り、３００μｍ角のチップとし
た。

【００８４】このようにして得られた３００μｍ角チッ
プの歩留りは、２インチφウエハに対して約７０％まで
低下した。

【００８５】また、サイズの小さい２５０μｍ角のチッ
プの歩留りは、２インチφウエハに対して約５０％まで
低下した。

【００８６】一方、第一の割り溝をＧａＮ基板のａ面ま
たはｍ面に平行な方向以外の方向に形成した場合は、バ
ーを形成する方向（第一の割り溝に直交する方向）が劈
開方向とは異なるため、先ずバーを形成する時点でバー
の断面に割れや欠けが生じると共に、第一の割り溝に沿
ってチップブレイクする際にもチップの断面に割れや欠
けが頻発し、チップの歩留りはさらに低下した。

【００８７】それに加え、チップの切断に劈開方向を利
用しないことにより、ウエハの切断面をフルカットする
必要があり、スクライバやダイサの刃の消耗が著しく、
コストがかかるため、望ましくない。

【００８８】（実施例２）次に、ＧａＮ基板上に窒化物
半導体を積層した実施例１と同等のウエハを準備し、以
下に示す方法でチップ分離を行った。

【００８９】先ず、実施例１と全く同じ方法を用い、第
一の割り溝を、図１のＢ−およびＣ−のＤ、Ｅ、Ｆ
等の位置で＜１−１００＞方向に形成した後、ウエハの
ＧａＮ基板側を粘着シート８に貼り付けた。

【００９０】図３は、本発明の実施例２に係るウエハか
らバー状に形成した説明図である。

【００９１】図３に示すように、主面上において、ウエ
ハの劈開方向で且つ第一の割り溝に直交する＜１１−２
０＞方向とダイサの刃７の方向が一致するように、窒化
物半導体層を上向きにしてウエハをセッティングし、第
一の割り溝形成時と同様にダイサによるハーフカットに
より、割り溝の間隔Ｗ１が３００μｍ、割り溝幅Ｗ２が
５０μｍ、深さが３０μｍで、図１のＢ−およびＣ−
のＧ、Ｈ、Ｉ等の位置で第二の割り溝を形成した。

【００９２】そして、チップブレーク用の刃を第二の割
り溝上から押しあてることにより、＜１１−２０＞方向
に切断された細長いバー１０が粘着シート８に密着した
形で形成できた。

【００９３】また、ダイサによって第二の割り溝を形成
した後に、第二の割り溝の上からスクライバでスクライ
ブを行うことで、さらに簡単にバーを形成することがで
きた。

【００９４】図１におけるｐ電極５とｎ電極６がｎ層
（窒化物半導体）２側に形成されている場合において、
基板１が透光性を有し、チップパターンが基板１側から
確認できる場合は、ウエハの基板１側に第一および第二
の割り溝を形成してもよい。さらに、ウエハの両側（ウ
エハのｎ層（窒化物半導体）２側と基板１側で合致する
位置）に第一および第二の割り溝を形成すれば、チップ
の割れや欠けをさらに低減することができる。

【００９５】一方の電極をｎ層（窒化物半導体）２側
に、もう一方の電極を基板１側に形成する場合は、ウエ
ハの基板１側に第一および第二の割り溝を形成すること
により、割り溝形成時における窒化物半導体への物理的
なダメージをなくすことができる。

【００９６】また、第一の割り溝は＜１−１００＞の他
に、＜１０−１０＞、＜０１−１０＞、＜−１１００
＞、＜−１０１０＞、＜０−１１０＞の何れの方向を用
いてもよいし、第二の割り溝を形成するためのウエハの
劈開方向は、ｍ面に平行な方向で、＜１１−２０＞、＜
２−１−１０＞、＜１−２１０＞、＜−１−１２０＞、
＜−２１１０＞、＜−１２−１０＞のうち、第一の割り
溝方向に直交する方向であれば、何れの方向を用いても
よい。

【００９７】実施例１では、第二の割り溝を形成しなく
とも、ウエハの劈開面に沿ってバーを形成することがで
きたが、第二の割り溝を形成した場合は、バーを形成す
る際に、断面のチップの割れや欠けをさらに低減するこ
とができた。

【００９８】最後は、チップブレーク用の刃を第一の割
り溝に合わせて押し割り、チップ分離を行った。

【００９９】このようにして得られた３００μｍ角のチ
ップの歩留りは９５％以上まで向上した。また、２５０
μｍ角のチップの歩留りも、２インチφのウエハに対し
て９０％以上まで向上した。

【０１００】この結果より、本発明のチップ分離方法を
用いることによって、チップの歩留りを向上させること
ができた。さらには、チップサイズを２５０μｍまで小
さくしても高い歩留りを得ることができた。

【０１０１】なお、第一の割り溝はＧａＮ基板の劈開方
向とは異なるため、第二の割り溝の深さよりも深く形成
しても、割り溝形成時にウエハが割れることはなかっ
た。

【０１０２】したがって、第一の割り溝の深さを第二の
割り溝の深さよりも深く形成することで、バーからチッ
プをより簡単に分離することができる。

【０１０３】（実施例３）次に、ＧａＮ基板上に窒化物
半導体を積層した実施例１と同等のウエハを準備し、Ｇ
ａＮ基板の研磨を取り入れたチップ分離方法について以
下に示す。

【０１０４】先ず、ウエハのＧａＮ基板側を研削機によ
って研磨することにより、ウエハ厚みを１００μｍまで
薄くした。

【０１０５】そして、実施例１の図２に示したように、
ＧａＮ基板の主面上における劈開方向と直交する＜１−
１００＞方向（ＧａＮ基板のオリフラ方向）とダイサの
刃７の方向が一致するように、ウエハを窒化物半導体層
側が上向きになるようにウエハをセッティングし、ダイ
サによるハーフカットにより、割り溝の間隔Ｗ１が３０
０μｍ、割り溝幅Ｗ２が３０μｍ、深さが１０μｍの第
一の割り溝を図１のＢ−およびＣ−のＤ、Ｅ、Ｆ等
の位置に形成した。

【０１０６】このようにして、ウエハの一方向の複数の
割り溝の形成が終了し、従来はＧａＮ基板やＳｉＣ基板
においてダイシングまたはスクライブ時に発生していた
ウエハの割れや欠けが全く見られず、ウエハは、厚みを
１００μｍまで薄くしたにもかかわらず、第一の割り溝
を形成後も最初の２インチφの原形を維持することがで
きた。

【０１０７】ここで、第一の割り溝を形成した後で、Ｇ
ａＮ基板を１００μｍの厚さまで研磨しても、研磨時の
ウエハ割れは発生しないことを確認している。

【０１０８】第一の割り溝を形成後は、実施例１および
実施例２と同様に、ウエハのＧａＮ基板側を粘着シート
８に貼り付け、実施例２の図３に示したように、ウエハ
をＧａＮ基板の劈開方向で且つ第一の割り溝に直交する
＜１１−２０＞方向とダイサの刃７の方向が一致するよ
うにウエハをセッティングし、同様にダイサによるハー
フカットにより、割り溝の間隔Ｗ１が３００μｍ、割り
溝幅Ｗ２が３０μｍ、深さが１０μｍの第二の割り溝を
図１のＢ−およびＣ−のＧ、Ｈ、Ｉ等の位置に形成
した。

【０１０９】次に、チップブレーク用の刃を第二の割り
溝上から押しあてることにより、＜１１−２０＞方向に
切断された細長いバー１０が粘着シート８に密着した形
で形成された。このとき、バー１０の断面の割れや欠け
は、実施例２に比較して、さらに低減されていることを
確認した。

【０１１０】そして、チップブレーク用の刃を第一の割
り溝に合わせて押し割り、３００μｍ角のチップを得
た。このときも、チップの断面の割れや欠けは、実施例
２に比較して、さらに低減されていることを確認した。

【０１１１】このようにして得られたチップは割れや欠
け等が少なく、３００μｍ角および２５０μｍ角の何れ
のチップにおいても、２インチφのウエハに対して９５
％以上という高い歩留りであった。

【０１１２】この結果より、少なくとも第二の割り溝を
形成する前にＧａＮ基板側を研磨して薄くすることによ
り、バーおよびチップの断面をより奇麗に仕上げること
ができ、チップの歩留りをさらに向上させることができ
た。

【０１１３】また、窒化物半導体ウエハにサファイア基
板を用いた場合は、サファイア基板を研磨して薄くする
ことにより、ウエハがサファイアの劈開方向に対して割
れ易くなり、実施例１や実施例２に記載のチップ分離方
法がチップの歩留りを向上させるために有効な手段とな
る。

【０１１４】ところで、研磨によってＧａＮ基板厚を２
００μｍ以下とすることで、チップ分離の歩留りをさら
に高めることができるが、ＧａＮ基板厚を５０μｍ以下
にすると、研磨時のウエハ割れが頻発した。

【０１１５】特に、２インチφのＧａＮ基板の場合は、
ＧａＮ基板厚が８０〜１５０μｍの範囲でさらにチップ
の歩留りが高くなった。

【０１１６】（比較例２）実施例１〜実施例３と同等の
ウエハを準備し、ウエハのＧａＮ基板側を研削機によっ
て研磨することにより、ウエハ厚みを１００μｍまで薄
くした。

【０１１７】次に、ＧａＮ基板の主面上における劈開方
向である＜１１−２０＞方向に、割り溝の間隔Ｗ１が３
００μｍ、割り溝幅Ｗ２が３０μｍ、深さが１０μｍ
で、図１のＢ−およびＣ−のＤ、Ｅ、Ｆ等の位置
で、ウエハの窒化物半導体層側に第一の割り溝を形成し
たところ、第一の割り溝を形成する途中において、＜１
１−２０＞方向に対して複数の割れや欠けが頻発した。

【０１１８】また、第一の割り溝をウエハのＧａＮ基板
側に形成しても同様なウエハ割れが頻発した。

【０１１９】これらの割れた複数枚のウエハについて
は、実施例１〜実施例３と同様の方法で、ウエハのＧａ
Ｎ基板側を１枚づつ粘着シート８に貼り付けた後、ダイ
サを用いて第一の割り溝方向に直交する＜１−１００＞
方向にフルカットを行い、幅が３００μｍのバーを形成
した。但し、このときも、バーの断面に割れや欠けが発
生した。

【０１２０】最後に、チップブレーク用の刃を第一の割
り溝に合わせて押し割り、３００μｍ角のチップとし
た。

【０１２１】このようにして得られた３００μｍ角チッ
プの歩留りは、２インチφウエハに対して５０％以下で
あった。

【０１２２】また、サイズの小さい２５０μｍ角のチッ
プの歩留りは２インチφウエハに対して４０％以下まで
低下した。

【０１２３】一方、１００μｍの厚さまで研磨したウエ
ハにおいて、第一の割り溝をＧａＮ基板のａ面またはｍ
面に平行な方向以外の方向に形成した場合は、バーを形
成する方向（第一の割り溝に直交する方向）が劈開方向
とは異なるため、バーを形成する時点で、バーの断面に
割れや欠けが頻発した。

【０１２４】さらには、第一の割り溝に沿ってチップブ
レイクする際にもチップの断面に割れや欠けが頻発し、
チップの歩留りはさらに低下した。

【０１２５】（実施例４）立方晶の半導体からなる基板
の一例として、厚みが３００μｍ、サイズ２インチφの
Ｓｉ（１１１）基板の主面上に窒化物半導体が積層され
たウエハのチップ分離方法について、以下に示す。

【０１２６】先ず、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法に
より、Ｓｉ基板上にＳｉＣの薄膜を形成したものを基板
として用いた。さらに、ＭＯＣＶＤ装置内にＳｉ基板を
挿入し、高温でＡｌＮバッファ層を成長した後、Ｓｉド
ープＧａＮクラッド層、ＳｉドープＡｌＧａＮ層、Ｉｎ
ＧａＮ発光層、ＭｇドープＡｌＧａＮ層、ＭｇドープＡ
ｌＧａＮコンタクト層を順次に積層し、さらに実施例１
と同様の手順でｐ電極５およびｎ電極６を形成した。

【０１２７】このようにして得られたウエハに対し、Ｓ
ｉ（１１１）基板の劈開方向に垂直な方向である＜１１
０＞方向に第一の割り溝を、Ｓｉ（１１１）基板の劈開
方向である＜１−１０＞方向に第二の割り溝を、割り溝
の間隔Ｗ１が３００μｍ、割り溝幅Ｗ２が５０μｍ、深
さが３０μｍ、実施例１〜実施例３の位置および割り方
でチップ分離を行った。

【０１２８】ここで、第一の割り溝の方向は、Ｓｉ（１
１１）基板の劈開方向に垂直な方向であればよく、＜１
１０＞、＜０１１＞、＜１０１＞の何れの方向でもよ
い。

【０１２９】また、第二の割り溝の方向は、Ｓｉ（１１
１）基板の劈開方向であればよく、＜１−１０＞、＜０
１−１＞、＜１０−１＞のうち、第一の割り溝の方向に
垂直であればよい。

【０１３０】こうして得られた３００μｍ角チップの歩
留りは、２インチφウエハに対して約９５％まで得ら
れ、２５０μｍ角のチップで約９０％まで得られた。

【０１３１】この結果より、立方晶の半導体からなり、
（１１１）面を主面とするＳｉ基板上に窒化物半導体を
積層したウエハにおいても、チップの歩留りを向上させ
ることができるとともに、高い歩留りでチップサイズを
２５０μｍと小さくすることができた。

【０１３２】ここでは、窒化物半導体の例として、発光
ダイオードのチップ分離方法を説明したが、半導体レー
ザのチップ分離にも適用することができる。但し、この
場合は、第一の割り溝の方向を半導体レーザの共振器方
向とする。

【０１３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ウエハ
の主面上に割り溝を形成する際にウエハが基板の劈開方
向に沿って細かく割れることを防止できるため、チップ
の歩留りを向上させることができるとともに、高い歩留
りでチップサイズを小さくすることができるという有効
な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度
が直角とは異なる基板上にｐｎ接合を有する窒化物半導
体が積層されたウエハをチップ分離する工程を連続して
示す説明図

【図２】本発明の実施例１に係るウエハに第一の割り溝
を形成した状態を示す説明図

【図３】本発明の実施例２に係るウエハからバー状に形
成した説明図

【符号の説明】

１ 基板 ２ ｎ層（窒化物半導体） ３ 活性層 ４ ｐ層 ５ ｐ電極 ６ ｎ電極 ７ ダイサの刃 ８ 粘着シート ９ 固定用リング １０ バー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 品川 修一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA41 CA04 CA34 CA40 CA65 CA74 CA75 CA76 5F073 CA07 CA17 CB02 DA22 DA25 DA31 DA34

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主面上において、該主面に直交する任意の
   ２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板の前記主
   面上に窒化物半導体が積層されたウエハを、正方形また
   は長方形のチップに切断して分離する窒化物半導体チッ
   プの製造方法であって、 前記ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、または窒
   化物半導体側と基板側が互いに合致する位置におけるこ
   れらの両側に、前記基板の劈開方向と直交する方向に第
   一の割り溝を形成し、 前記基板の劈開方向で且つ前記第一の割り溝と直交する
   方向に沿って割ってバーを形成し、 前記バーを前記第一の割り溝に沿って割ってチップに分
   離することを特徴とする窒化物半導体チップの製造方
   法。
2. 【請求項２】主面上において、該主面に直交する任意の
   ２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板の前記主
   面上に窒化物半導体が積層されたウエハを、正方形また
   は長方形のチップに切断して分離する窒化物半導体チッ
   プの製造方法であって、 前記ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、または窒
   化物半導体側と基板側が互いに合致する位置におけるこ
   れらの両側に、前記基板の劈開方向と直交する方向に第
   一の割り溝を形成し、 前記ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、または窒
   化物半導体側と基板側が互いに合致する位置におけるこ
   れらの両側に、前記基板の劈開方向で且つ前記第一の割
   り溝と直交する方向に第二の割り溝を形成し、 前記第二の割り溝に沿って割ってバーを形成し、 次に前記バーを前記第一の割り溝に沿って割ってチップ
   に分離することを特徴とする窒化物半導体チップの製造
   方法。
3. 【請求項３】前記第一の割り溝の深さを前記第二の割り
   溝の深さよりも深くすることを特徴とする請求項２記載
   の窒化物半導体チップの製造方法。
4. 【請求項４】前記第二の割り溝を形成する前に、前記基
   板を５０μｍ〜２００μｍの範囲の厚さまで研磨するこ
   とを特徴とする請求項２または３記載の窒化物半導体チ
   ップの製造方法。
5. 【請求項５】前記基板が六方晶の窒化物半導体からな
   り、（０００１）面を主面とすることを特徴とする請求
   項１〜４の何れか一項に記載の窒化物半導体チップの製
   造方法。
6. 【請求項６】前記基板が六方晶のＧａＮからなることを
   特徴とする請求項５記載の窒化物半導体チップの製造方
   法。
7. 【請求項７】前記基板が立方晶の半導体からなり、（１
   １１）面を主面とすることを特徴とする請求項１〜４の
   何れか一項に記載の窒化物半導体チップの製造方法。