JP2002329684A - 窒化物半導体チップ及びその製造方法 - 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
チップ及びその製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 基板１の主面上に窒化物半導体素子構造
が形成されたウエハーを、チップに分離する窒化物半導
体チップの製造方法であって、ウエハーを補強板２の主
面上に接着剤３または両面粘着シートで貼り付けた後、
スクライブのみでチップに分割し、補強板からチップを
剥がすことにより、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、窒化物半導体から
なる半導体チップ及びその製造方法に係わり、特に発光
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
化物半導体チップ及びその製造方法に関する。

【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、ダイサー（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、半導体ウェハー上に溝をチップの形
状に合わせて切り込んだのち、外力によってチップ状に
切断、分離して得られる。また、ダイサーだけでなく、
スクライバーを用いて、同様にダイヤモンド針の往復直
線運動により、半導体ウェハー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、ウェハーに対し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なっても、チップ分離を行
う前にウェハー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ェハーをうまくチップ状に分離する
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でも、長方形または正方形のチップ
にうまく分離する工夫がなされるようになった。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。

【０００７】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。

【０００８】これは、サファイア基板上の窒化物半導体
ウェハーを切断する際に、窒化物半導体の上からダイサ
ーにより、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
上からスクライバーによりスクライブする工程と、スク
ライブラインに沿ってウェハーを押し割ることによりチ
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、ウェハー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。

【０００９】第二の従来の技術は、特開平１０−１２５
９５８号公報に開示されている。

【００１０】これは、サファイア基板上の窒化物半導体
ウェハーを切断する際に、窒化物半導体層側から第一の
割り溝を線状に形成する工程と、ウェハーのサファイア
基板側から第一の割り溝の線と合致する位置で、第一の
割り溝の線幅よりも細い線幅で第二の割り溝を形成する
工程と、前記第一の割り溝と第二の割り溝に沿ってウェ
ハーをローラーで押さえることによりチップ状に分離す
るチップ分離工程、とからなる方法である。この方法で
は、劈開性を有していない基板でも、スクライブ、ダイ
シング、レーザ切断等の手法により、歩留りよく正確に
切断することができ、生産性が向上することが示されて
いる。

【００１１】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。

【００１２】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基板等にも適用できる方法であり、硬度の高い基
板を薄くする工程と、基板上に誘電体または他の非延性
材料の被覆層を付着する工程と、基板上に罫書線を引く
工程と、罫書線に沿って基板を破断する工程、とからな
る方法である。この方法では、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。

【００１３】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ェハーでも、長方形ま
たは正方形にチップ化することができるようになった。

【００１４】

【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ェハーのチップ分離方法を用いた
場合でも、以下のような問題が発生する。

【００１５】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、長方形や正方形のチップを得るため
に、ウェハーの窒化物半導体側および、または基板側に
割り溝を形成している。

【００１６】ところが、これらの方法を用いる場合、割
り溝を形成するだけではチップ分離することができない
ため、ウェハーの上からローラーで押さえて割るか、あ
るいは割り溝の上からスクライブした後にチップブレー
カー等で割る必要がある。

【００１７】このように、上記の何れの方法を用いて
も、チップ分離の際にウェハーに外力が加わるため、チ
ップの割れや欠けが発生し、チップの歩留りが低下する
と共に、チップサイズを小さくすることが困難となる。

【００１８】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、
チップの形状が不規則になるだけでなく、チップに割れ
や欠けが発生するため、第一および第二の従来の技術と
同様にチップの歩留りが低下すると共に、チップサイズ
を小さくすることが困難となる。

【００１９】また、第一から第三の従来の技術のチップ
分離方法の場合、前述のように最終的にウェハーを外力
によって割るには、チップ分離におけるチップ断面の割
れや欠けを抑制するために、ウェハーを研磨して薄くす
ることが望ましいが、薄いウェハーはスクライブやダイ
シング時において基板の劈開方向への割れや欠けが発生
し易くなるため、逆にチップの歩留りが低下する。

【００２０】そこで、本発明は、チップ分離におけるチ
ップの割れや欠けの発生を抑制しつつ、歩留り向上、チ
ップ小型化が可能な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、ウェハーを補強板に貼り付けて強固に固定してスク
ライブすることにより、チップ分離におけるチップの割
れや欠けを抑制できることを見出した。

【００２２】すなわち、本発明は、基板１の主面上に窒
化物半導体が積層されたウェハーをチップに分離する窒
化物半導体チップの製造方法であって、適度な厚さに調
整されたウェハーを補強板の主面上に貼り付けた（固定
した）状態で、ウェハーをスクライブのみでチップに分
割し、最終的に補強板からチップを剥がすようにしたも
のであり、スクライブ後に従来の技術のようなチップ分
離工程を有さない。

【００２３】この方法では、六方晶系等のチップ分離し
にくいウェハーでも、高い歩留りで正方形や長方形で、
且つサイズの小さいチップに分割することができると共
に、製造工程を簡素化することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、基板の
主面上に窒化物半導体素子構造が形成されたウェハーを
チップに分離する窒化物半導体チップの製造方法であっ
て、ウェハーを、補強板の主面上に接着剤，貼着剤，粘
着剤のいずれか一つでで貼り付ける工程と、前記ウェハ
ーをスクライブでチップに分割する工程と、前記補強板
から前記チップを剥がす工程とを有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、チップの割れ
や欠けを低減することができるため、高い歩留りで、且
つ小さいサイズで所望の形状にチップ分離することがで
きるという作用を有する。

【００２５】請求項２に記載の発明は、基板の主面上に
窒化物半導体素子構造が形成されたウェハーをチップに
分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、ウェ
ハーを、補強板の主面上に、両面に接着性，貼着性，粘
着性の少なくとも一つの性質を有するシ−トを介して貼
り付ける工程と、ウェハーをスクライブのみでチップに
分割する工程と、シートからチップを剥がす工程と、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、チップの割れや欠けを低減することができるた
め、高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望の形状にチ
ップ分離することができ、さらにはチップの洗浄工程が
不要になるという作用を有する。

【００２６】請求項３に記載の発明は、ウェハーは予め
５０〜２００μｍの厚さに調整されていることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体チッ
プの製造方法であり、チップの割れや欠けをさらに低減
することができるという作用を有する。

【００２７】請求項４に記載の発明は、ウェハーを補強
板の主面上に貼り付ける工程において、ウェハーの窒化
物半導体素子構造が形成された面を貼り付けることを特
徴とする請求項１〜３に記載の窒化物半導体チップの製
造方法であり、ウェハーのスクライブ時における窒化物
半導体素子構造への物理的ダメージをなくし、窒化物半
導体素子構造の結晶性劣化をなくすことができるという
作用を有する。

【００２８】請求項５に記載の発明は、基板の主面上に
窒化物半導体素子構造が形成されたウェハーをチップに
分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、ウェ
ハーの窒化物半導体素子構造が形成された側を、研磨用
の治具に接着剤で貼り付ける工程と、ウェハーの基板側
を研磨する工程と、ウェハーが治具に接着した状態で、
ウェハーを、スクライブのみでチップに分割する工程
と、治具からチップを剥がす工程と、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、ウェハ
ーの研磨後に、研磨用の治具を補強板として利用するこ
とで、ウェハーを貼り替える作業を省略できるととも
に、チップの割れや欠けを低減することができるため、
高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望の形状にチップ
分離することができるという作用を有する。

【００２９】請求項６に記載の発明は、研磨工程でウェ
ハーを５０〜２００μｍの厚さに研磨することを特徴と
する請求項５に記載の窒化物半導体チップの製造方法で
あり、チップの割れや欠けをさらに低減することができ
るという作用を有する。

【００３０】請求項７に記載の発明は、基板は主面上に
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ことを特徴とする請求項１〜６に記
載の窒化物半導体チップの製造方法であり、従来の技術
ではチップ分離が困難であった基板を用いた場合におい
ても、チップの割れや欠けを低減することができるた
め、高い歩留まりでチップ分離することができるという
作用を有する。

【００３１】請求項８に記載の発明は、基板がサファイ
アからなることを特徴とする請求項１〜７に記載の窒化
物半導体チップの製造方法であり、サファイアからなる
基板上に窒化物半導体素子構造を形成したウェハーのス
クライブにおいて、チップの割れや欠けを低減すること
ができるため、高い歩留りで、且つ小さいサイズで所望
の形状にチップ分離することができるという作用を有す
る。

【００３２】請求項９に記載の発明は、基板が六方晶の
ＳｉＣからなることを特徴とする請求項１〜７に記載の
窒化物半導体チップの製造方法であり、六方晶のＳｉＣ
からなる基板上に窒化物半導体素子構造を形成したウェ
ハーのスクライブにおいて、チップの割れや欠けを低減
することができるため、高い歩留りで、且つ小さいサイ
ズで所望の形状にチップ分離することができるという作
用を有する。

【００３３】請求項１０に記載の発明は、基板が六方晶
の窒化物半導体からなることを特徴とする請求項１〜７
に記載の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素子構造
を形成したウェハーのスクライブにおいて、チップの割
れや欠けを低減することができるため、高い歩留りで、
且つ小さいサイズで所望の形状にチップ分離することが
できるという作用を有する。

【００３４】請求項１１に記載の発明は、基板が六方晶
のＧａＮからなることを特徴とする請求項１０に記載の
窒化物半導体チップの製造方法であり、六方晶のＧａＮ
からなる基板上に窒化物半導体素子構造を形成したウェ
ハーのスクライブにおいて、チップの割れや欠けを低減
することができるため、高い歩留りで、且つ小さいサイ
ズで所望の形状にチップ分離することができるという作
用を有する。

【００３５】請求項１２に記載の発明は、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
徴とする請求項１〜７に記載の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素子構造を形成した
ウェハーのスクライブにおいて、チップの割れや欠けを
低減することができ、高い歩留りで、且つ小さいサイズ
で所望の形状にチップ分離することができるという作用
を有する。

【００３６】請求項１３に記載の発明は、スクライブ方
向が、基板の劈開方向に一致する第１の方向と、第１の
方向に直交する第２の方向であることを特徴とする請求
項１〜１２に記載の窒化物半導体チップの製造方法であ
り、ウェハーのスクライブ時におけるチップの割れや欠
けをさらに低減することができるという作用を有する。

【００３７】請求項１４に記載の発明は、請求項１３に
記載の窒化物半導体チップの製造方法によって形成され
た窒化物半導体チップであり、スクライブにより形成さ
れた分割面の凹凸（粗さ）が、第１の方向のスクライブ
により形成された分割面よりも第２の方向のスクライブ
により形成された分割面の方が粗いことを特徴とする窒
化物半導体チップであり、四辺形のチップにおける４つ
のチップ分割面のうち、互いに対向する二つの分割面１
および分割面２の光の取り出し効率が他の二つの分割面
３および分割面４よりも高くなるという作用を有する。

【００３８】請求項１５記載の発明は、基板と、前記基
板上に設けられたｎ層と、前記ｎ層の上に設けられた発
光層と、前記発光層の上に設けられたｐ層と、前記ｎ層
と前記ｐ層上にそれぞれ設けられた電極とを有し、前記
ｎ層，前記発光層，前記ｐ層をそれぞれ窒化物半導体材
料を用いた窒化物半導体チップであって、各層が形成さ
れた主面と隣接する側面において、対向する第１の一対
の側面の表面粗さと、対向する第２の一対の側面の表面
粗さを異ならせたことを特徴とする窒化物半導体チップ
とすることで、素子の方向性を表面粗さによって測定可
能となるので、実装時や製造時に素子の方向性が容易に
判るので、実装性や生産性が向上する。

【００３９】以下、本発明の実施の形態について、図１
を用いて説明する。なお、この図面において同一の部材
には同一の符号を付している。

【００４０】図１は、本発明の一実施の形態における窒
化物半導体チップの製造方法を示す図である。

【００４１】図１において、Ａ−およびＡ−はウェ
ハーの窒化物半導体素子構造が形成された側の主面を示
す図、Ａ−〜はウェハーの窒化物半導体素子構造が
形成された側を補強板２の主面上に貼り付けた図、Ｂ−
〜Ｂ−およびＢ−はＡ−に示すａ１方向におけ
るウェハーの断面拡大図、Ｂ−はＡ−に示すａ２方
向（ａ２方向はａ１方向に垂直）におけるウェハーの断
面拡大図である。

【００４２】まず、Ｂ−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」と略称する。）
４、活性層５、ｐ型の窒化物半導体層（以下「ｐ層」と
略称する。）６が順次積層されたウェハーを準備する。

【００４３】次に、Ｂ−に示すように、ｎ層４上にｎ
電極８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６、活性層５、ｎ層４の一部、
をエッチングし、ｎ層４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蒸着を用いて、ｐ層６上に
ｐ電極７を、エッチングによって露出したｎ層４上にｎ
電極８を形成して、窒化物半導体素子構造を形成する。

【００４４】基板１としてｎ型の導電性基板を用いる場
合は、ｎ電極８は、必ずしもｎ層４上に形成する必要は
なく、窒化物半導体層を積層した面の反対側の基板１上
に形成してもよい。

【００４５】次に、Ａ−およびＢ−に示すように電
極が形成されたウェハーを窒化物半導体素子構造が形成
された側を接着面として補強板２に貼り付ける。

【００４６】ここで、補強板２は、硬くて平面度が高い
ものが望ましいが、ウェハーをスクライブする際の衝撃
等で割れない程度の硬さで、目視レベルで平面性が確認
できるものであれば良く、例えば、容易に入手可能なガ
ラス基板やＳｉ基板等を用いることができる。

【００４７】また、ウェハーを補強板２に貼り付けるた
めの接着剤３は、特に限定はないが、加熱により容易に
軟化する材質や、有機溶剤等に容易に溶解する材質から
なることが好ましく、半導体プロセスで用いられるワッ
クスやフォトレジスト等を用いることが望ましい。な
お、接着剤３の変わりに粘着剤，貼着剤を用いても同様
の効果を得ることができる。

【００４８】一方、接着剤３の代わりに両面に粘着性を
有する両面粘着シートを用いることもできる。両面粘着
シートとしては、特に限定はないが、加熱や紫外線照射
等により容易に粘着性が消失する粘着材料を片面若しく
は両面に備えた両面粘着シートを用いることで、チップ
分割後に加熱や紫外線照射することで容易にチップを両
面粘着シートから剥がすことができる。さらに、エキス
パンドが可能であるシートであれば、チップを実装する
際に、半導体用のシートにチップを貼り替える手間を省
くことができる。なお、両面粘着シートの代わりに、両
面貼着シート、両面接着シートを用いても良い。

【００４９】そして、上記の接着剤または両面粘着シー
トで、ウェハーを補強板に貼り付ける際には、ウェハー
をそのままの厚さで補強板２に貼り付けてもよいが、ウ
ェハーの基板側を予め２００μｍ以下の厚みまで研磨し
ておくと、チップ分割時におけるスクライブ回数を減ら
すことができると同時に、スクライブ時におけるチップ
の割れや欠けをさらに低減することができる。

【００５０】ただし、ウェハー厚が５０μｍよりも薄い
場合は、ウェハーが応力で大きく反り返り、ウェハーを
補強板２に貼り付ける際に割れやすくなるため、ウェハ
ー厚を５０〜２００μｍとすることが望ましい。

【００５１】貼り付けるウェハーの面は、ウェハーの基
板１側を接着面とすることもできるが、ウェハーの窒化
物半導体素子構造が形成された側を接着面とすることが
望ましく、この場合は、ウェハーの基板１側をスクライ
ブすることになるので、窒化物半導体素子構造の結晶性
劣化を低減することができる。さらにこの場合、ウェハ
ーを補強板２に貼り付ける前に、スクライブするライン
と合致する位置で、ウェハーの窒化物半導体素子構造が
形成された側からダイサーでハーフカットして溝を形成
することにより、窒化物半導体素子構造の結晶性劣化を
さらに低減することができる。

【００５２】こうして、ウェハーが接着された補強板２
を、スクライバーのステージに貼り付けるか、または吸
着して固定させた後、ダイヤモンド針を用いて、図１の
Ｂ−やＢ−に示すように、チップとチップの間の位
置でスクライブする。

【００５３】先ず、図１のＡ−に示すように、一方向
（ａ１方向）にスクライブすることにより、ウェハーを
バー状に分割した後、次に、図１のＡ−に示すよう
に、前記スクライブラインに直交する方向（ａ２方向）
にスクライブすることにより、バーをチップに分割す
る。

【００５４】スクライブする一つのラインにおけるスク
ライブの回数は、スクライブのラインに沿ってウェハー
が完全に分割する回数に適宜調整することができ、基板
１の材質や厚みによって異なるが、１〜１０回程度であ
る。こうすれば、スクライブした時点ですでにウェハー
は補強板２に接着した状態で、スクライブした罫書線通
りに割れている。

【００５５】スクライブを行った後は、チップを補強板
２から剥がす前に、スクライブで発生した切り屑等をエ
アーガンで吹き飛ばす等の方法で取り除くことが好まし
い。なお、本実施の形態では、スクライブのみを用いる
ことで、単一の工程で生産性を向上させたが、スクライ
ブとレーザー公報などの他の工法を組み合わせても良
い。

【００５６】次に、補強板２に付着しているチップを剥
がす工程については、ウェハーの貼り付けに接着剤を用
いた場合は、チップが接着された補強板２を有機溶剤に
浸漬して接着剤を溶解する等により、補強板２から容易
にチップを剥がすことができる。

【００５７】ウェハーの貼り付けに両面粘着シートを用
いた場合は、補強板２に両面粘着シートを貼り付けたま
まシートからチップを剥がすこともできるし、予め補強
板２から両面粘着シートを剥がした後、シートからチッ
プを剥がすこともできる。

【００５８】チップをシートの粘着面から剥がす際に
は、最初にウェハーを加熱等で粘着性が消失する粘着材
料で接着しておくことにより、両面粘着シートを加熱す
ることにより容易にシートからチップを剥がすことがで
きる。

【００５９】また、両面粘着シートがエキスパンドが可
能なシートであれば、そのままチップの実装で用いるこ
ともできる。

【００６０】ところで、上述では、ウェハーの基板１を
研磨した方がチップの割れや欠けを低減できることを示
したが、ウェハーを研磨する際には、平坦性のよい基板
貼り付け用の治具に接着剤で貼り付けるため、研磨用の
治具がスクライバーに設置することができれば、研磨用
の治具をそのまま補強板２の代わりに用いることができ
る。

【００６１】そのためには、両面が共に平坦性のよい面
で、且つ厚みの小さい研磨用の治具を作製すればよい。

【００６２】こうして、上述の研磨用の治具を用いるこ
とで、ウェハー貼り付けの手間が省けるため、一連のチ
ップ分離工程が短縮できると共に、チップの割れや欠け
を低減することができる。

【００６３】また、このように改良した研磨用の治具を
用いて研磨した場合でも、基板厚を５０〜２００μｍに
することで、チップの割れや欠けをさらに低減すること
ができる。

【００６４】本発明では、基板１は、窒化物半導体が成
長できる基板であれば特に限定はなく、サファイア、Ｓ
ｉＣ、ＧａＮ等の六方晶系の基板や、Ｓｉ、ＧａＡｓ等
の立方晶の基板を用いることができるが、特に、基板１
の主面が、六方晶系の（０００１）面、または立方晶の
（１１１）面である場合、本発明の効果が顕著となる。

【００６５】六方晶系の（０００１）面、および立方晶
の（１１１）面を主面とする場合では、主面上において
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。このため、チップを正方形または長方形に分
割しようとする場合、少なくとも一方向は劈開面とは異
なる割れにくい方向に分割する必要があるが、補強板２
でウェハーがしっかりと固定されているため、スクライ
ブ時における割れや欠けの発生が少なく、奇麗にチップ
分離することができるとともに、小さいサイズでチップ
分離することができる。

【００６６】さらには、スクライブ方向を基板１の劈開
方向に一致する第１の方向と、第１の方向に直交する第
２の方向とすることで、チップの割れや欠けをさらに低
減することができる。

【００６７】このように、基板１の劈開方向に一致する
第１の方向を分割面としたチップは、スクライブにより
形成された分割面の凹凸（粗さ）が、第１の方向のスク
ライブにより形成された分割面よりも第２の方向のスク
ライブにより形成された分割面の方が粗くなるという特
徴があり、四辺形のチップにおける４つのチップ分割面
のうち、互いに対向する２つの分割面１ａおよび分割面
２ａの光取出し効率が他の２つの分割面３ａおよび分割
面４ａよりも高い発光素子を作製することができ、この
ような素子は、発光強度に異方性をもたせることができ
る。

【００６８】以上のことから、補強板２にウェハーを接
着剤または両面粘着シートで貼り付けてウェハー上をス
クライブする方法を用いることにより、チップの割れや
欠けを低減し、高い歩留まりで、且つ小さいサイズでチ
ップを形成することができる。

【００６９】

【実施例】以下に、本発明の窒化物半導体チップおよび
その製造方法について、図面（図１）を参照しながら説
明する。

【００７０】（実施例１）従来の方法ではチップ分離が
困難であった基板を用いた窒化物半導体のチップ分離方
法について、具体例を説明する。

【００７１】基板１には、六方晶の窒化物半導体である
ＧａＮ基板を用いる。先ず、厚さ３００μｍで２インチ
φの（０００１）面を主面としたＧａＮ基板を準備し、
有機洗浄を行った。

【００７２】次に、ＧａＮ基板をＭＯＣＶＤ（有機金属
気相成長）装置内に挿入し、前記ＧａＮ基板の主面上
に、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ下地層、ノンドープｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層、ノンドープＩｎＧａＮ発光層、ノン
ドープＧａＮ中間層、Ｍｇド−プｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層、及びＭｇド−プｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層を順
次に積層した。

【００７３】このようにして形成した窒化物半導体の積
層膜の表面に、ＣＶＤによりＳｉＯ ₂からなる絶縁膜を
堆積させ、フォトリソグラフィとＲＩＥにより表面の一
部を露出させる絶縁膜からなるマスクを形成した後、塩
素系ガスを用いたＲＩＥにより、露出した表面から窒化
物半導体の積層膜を深さ方向にエッチングしてＳｉドー
プｎ型ＧａＮ下地層を露出させた。

【００７４】この後、マスクをウェットエッチングによ
り除去して、フォトリソグラフィおよび蒸着により、Ｍ
ｇド−プｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層の表面に白金と金
を積層してｐ電極を、露出させたＳｉドープｎ型ＧａＮ
下地層の表面にチタンと金を積層してｎ電極をそれぞれ
形成し、発光ダイオード素子構造を形成した。

【００７５】このようにして、基板１の主面上に窒化物
半導体素子構造を形成した。

【００７６】次に、厚さ１ｍｍで２．５インチφのＳｉ
基板からなる補強板２の上にウェハーを貼り付けるため
に、補強板２をホットプレートに載せ、１２０℃まで加
熱し、補強板２の中央に、スティック状の半導体用ワッ
クスを２インチφの大きさまで溶かしながら均等に引き
延ばし、ウェハーを、窒化物半導体素子構造が形成され
た側が接着面となるようにして、引き延ばしたワックス
上に載せ、ウェハーの上（ＧａＮ基板側）を押さえなが
ら、接着面のエアー抜きを行った。そして、補強板２に
貼り付けたウェハーを冷却する際に、表面の平坦な治具
等で軽く押さえつけることで、接着面の無駄なワックス
を排除すると共に、ウェハーからはみ出したワックスを
有機溶剤で拭き取った。

【００７７】このように補強板２に貼り付けることで補
強されたウェハーを、チップサイズ３００μｍ角でスク
ライブを行なった。

【００７８】まず、補強板２側をスクライバーのステー
ジに真空吸着によって貼り付け、スクライブする方向
と、ウェハーのオリフラ方向（ＧａＮ基板の＜１１−２
０＞方向）が平行になるようにした。

【００７９】そして、Ａ−の１０の位置（オリフラ方
向に平行）の位置にて計４回のスクライブを行い、スク
ライバーに付属の光学顕微鏡でウェハーが分割される様
子を確認した。

【００８０】１回目と２回目のスクライブでは、細いス
クライブラインが確認され、３回目のスクライブ時には
スクライブラインに沿った部分的なひび割れが確認でき
た。そして、４回目のスクライブ時には、スクライブラ
インに沿ってウェハーの端から端まで連続したひび割れ
が確認できた。すなわち、この時点でウェハーは完全に
スクライブラインで分割された。

【００８１】あとは、３００μｍ間隔で４回ずつウェハ
ー全面にスクライブを行ったあと、前記スクライブライ
ンに直交する方向（この場合は、ＧａＮ基板の劈開方
向）に、同様に３００μｍ間隔で４回ずつスクライブを
実施した。

【００８２】ウェハー面内をチップ形状にすべてスクラ
イブした後は、スクライブした面に軽くエアーガンでエ
アーを吹きかけ、スクライブで発生した細かな切り屑を
吹き飛ばした。

【００８３】次に、チップを補強板２に貼り付けたま
ま、アセトンの入ったビーカー内に入れ、洗浄を５分間
行った。なお、超音波を照射すると、短時間で補強板２
からチップを剥がすことができた。

【００８４】こうすることにより、チップは全てビーカ
ーの底に沈殿し、補補強板２からチップを完全に剥がす
ことができると共に、チップに付着したワックスを除去
することができた。あとは、アセトンで３回置換した
後、濾紙でチップだけを集め、濾紙ごと乾燥炉にて乾燥
させた。

【００８５】このようにして得られたチップを光学顕微
鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、
奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対
する歩留りは９０％以上が得られた。

【００８６】（実施例２）実施例１と同様の方法によ
り、厚さ３００μｍで２インチφのＧａＮからなる基板
１の主面上に窒化物半導体素子構造が形成されたウェハ
ーを準備した。

【００８７】次に、直径１００ｍｍφのセラミック製の
研磨用治具をホットプレートで１２０℃まで加熱し、半
導体用のワックスを用いて、ウェハーの窒化物半導体素
子構造が形成された側を接着面としてウェハー全面を、
研磨用治具に接着した。そして、ウェハー全面を２ｋｇ
／ｃｍ²の圧力で押さえ、無駄なワックスを除去すると
ともに、研磨用治具およびウェハーを冷却した。

【００８８】冷却後、研磨用治具を研削機に装着し、Ｇ
ａＮ基板側からウェハー厚が１６０μｍなるまで研削し
た後、ラッピング装置で、ダイヤモンド研粒によって、
さらに１５０μｍ厚になるまで鏡面研磨した。

【００８９】次に、研磨用治具をホットプレートで１２
０℃に加熱し、ワックスを軟化させた後、ウェハーを取
り外し、アセトンで洗浄することにより付着しているワ
ックスを除去した。

【００９０】このようにして、基板１の主面上に窒化物
半導体素子構造が形成された厚さ１５０μｍのウェハー
を準備した。

【００９１】以後は、実施例１と同様の方法で、ウェハ
ーを補強板２に貼り付けた。

【００９２】このように補強板２に貼り付けることで補
強されたウェハーを、チップサイズ３００μｍ角でスク
ライブを行なった。

【００９３】まず、補強板２側をスクライバーのステー
ジに真空吸着によって貼り付け、スクライブする方向
と、ウェハーのオリフラ方向（ＧａＮ基板の＜１１−２
０＞方向）が平行になるようにした。

【００９４】そして、Ａ−の１０の位置（オリフラ方
向に平行）の位置にて計２回のスクライブを行い、スク
ライバーに付属の光学顕微鏡でウェハーが分割される様
子を確認した。

【００９５】１回目のスクライブではスクライブライン
に沿った部分的なひび割れが確認できた。そして、２回
目のスクライブでは、スクライブラインに沿ってウェハ
ーの端から端まで連続したひび割れが確認できた。すな
わち、この時点でウェハーは完全にスクライブラインで
分割された。ウェハーを薄くすることにより、実施例１
に比較して少ないスクライブ回数でウェハーが分割され
ることが確認された。

【００９６】あとは、３００μｍ間隔で２回ずつウェハ
ー全面にスクライブを行ったあと、前記スクライブライ
ンに直交する方向（この場合は、ＧａＮ基板の劈開方
向）に、同様に３００μｍ間隔で２回ずつスクライブを
実施した。

【００９７】この後、実施例１と同様の方法により、補
強板２からチップを剥がした。

【００９８】このようにして得られたチップを光学顕微
鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、
奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対
する歩留りは９８％以上が得られた。

【００９９】（実施例３）チップサイズを２５０μｍ角
とした以外は、実施例２と同様の方法で窒化物半導体チ
ップを作製した。

【０１００】得られたチップを光学顕微鏡にて確認した
ところ、チップの割れや欠けが少なく、奇麗なチップ断
面であった。２インチφのウェハーに対する歩留りは９
５％以上が得られた。

【０１０１】（実施例４）ウェハーを補強板２に貼り付
ける際に両面粘着シートを用いた以外は、実施例２と同
様の方法で窒化物半導体チップを作製した。

【０１０２】先ず、実施例２と同様の方法で、基板１の
主面上に窒化物半導体素子構造が形成された厚さ１５０
μｍのウェハーを準備した。

【０１０３】次に、約２．２インチφに整形した両面粘
着シートを準備した。両面粘着シートとしては、両面の
内片面にだけ加熱により粘着性を消失する特性を持つ粘
着材が塗布されたものを用いた。

【０１０４】ウェハーの貼り付けは以下の要領で行っ
た。厚さ１ｍｍで２．５インチφのＳｉ基板からなる補
強板２の上に、両面粘着シートの片面を皺が生じないよ
うに張り付けた後、両面粘着シートのもう一方の面に準
備したウェハーを貼り付けた。

【０１０５】この時、ウェハーを貼り付ける側に、加熱
により粘着性を消失する特性を持つ粘着面がくるように
した。接着力を確保するため、表面の平坦な治具等で軽
く押し付けた。

【０１０６】このように補強板２に貼り付けることで補
強されたウェハーを、チップサイズ３００μｍ角でスク
ライブを行なった。

【０１０７】まず、補強板２側をスクライバーのステー
ジに真空吸着によって貼り付け、スクライブする方向
と、ウェハーのオリフラ方向（ＧａＮ基板の＜１１−２
０＞方向）が平行になるようにした。

【０１０８】そして、Ａ−の１０の位置（オリフラ方
向に平行）の位置にて計３回のスクライブを行い、スク
ライバーに付属の光学顕微鏡でウェハーが分割される様
子を確認した。

【０１０９】１回目のスクライブでは、細いスクライブ
ラインが確認され、２回目のスクライブ時にはスクライ
ブラインに沿った部分的なひび割れが確認できた。そし
て、３回目のスクライブ時には、スクライブラインに沿
ってウェハーの端から端まで連続したひび割れが確認で
きた。すなわち、この時点でウェハーは完全にスクライ
ブラインで分割された。

【０１１０】あとは、３００μｍ間隔で３回ずつウェハ
ー全面にスクライブを行ったあと、前記スクライブライ
ンに直交する方向（この場合は、ＧａＮ基板の劈開方
向）に、同様に３００μｍ間隔で３回ずつスクライブを
実施した。

【０１１１】ウェハー面内をチップ形状にすべてスクラ
イブした後は、スクライブした面に軽くエアーガンでエ
アーを吹きかけ、スクライブで発生した細かな切り屑を
吹き飛ばした。

【０１１２】次に、分割されたチップが接着されたまま
で、補強板２を、表面温度が約１１０℃に保持されたホ
ットプレート上に２０秒間載せた後、取り上げて冷却し
た。

【０１１３】冷却後、スクライブされた時点のままでチ
ップが補強板２に配列している状態で、補強板２のチッ
プが載っている面に、弱い粘着性と伸縮性を有する片面
粘着シートを被せて軽く押さえ付けた。こうすることに
より、チップを片面粘着シートに移し取ることができ
た。

【０１１４】チップは、片面粘着シートをエキスパンド
することにより、容易に一個ずつ取り上げることができ
た。

【０１１５】このようにして得られたチップを光学顕微
鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、
奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対
する歩留りは９５％以上が得られた。

【０１１６】（実施例５）チップサイズを２５０μｍ角
とした以外は、実施例４と同様の方法で窒化物半導体チ
ップを作製した。

【０１１７】得られたチップを光学顕微鏡にて確認した
ところ、チップの割れや欠けが少なく、奇麗なチップ断
面であった。２インチφのウェハーに対する歩留りは９
０％以上が得られた。

【０１１８】（実施例６）実施例１と同様の方法によ
り、厚さ３００μｍで２インチφのＧａＮからなる基板
１の主面上に窒化物半導体素子構造が形成されたウェハ
ーを準備した。

【０１１９】次に、厚さ５ｍｍ、直径１００ｍｍφ、か
つ両面が高精度の平坦性を有する（面内精度±５μｍ以
内）のセラミック製の研磨用治具を、ホットプレートで
１２０℃まで加熱し、半導体用のワックスを用いて、ウ
ェハーの窒化物半導体素子構造が形成された側を接着面
としてウェハー全面を、研磨用治具に接着した。そし
て、基板全面を２ｋｇ／ｃｍ²の圧力で押さえ、無駄な
ワックスを除去するとともに、研磨用治具およびウェハ
ーを冷却した。

【０１２０】そして、研磨用治具を研削機に装着し、Ｇ
ａＮ基板を１６０μｍ厚まで研削した後、ラッピング装
置で、ダイヤモンド研粒によって、さらに１５０μｍ厚
まで鏡面研磨した。

【０１２１】このようにして得られたウェハーを、研磨
用治具に貼り付けたまま、スクライバーのステージに真
空吸着で固定した。

【０１２２】そして、実施例１と同様の方法でウェハー
のＧａＮ基板側をスクライブし、チップサイズが３００
μｍ角のチップに分割した。分割に必要なスクライブ回
数は実施例２の場合と同様に一ラインにつき２回であっ
た。

【０１２３】最後は、チップが貼り付いたままで研磨用
治具をアセトンの入ったビーカーに入れ、洗浄を５分間
行った。なお、超音波を照射することで、短時間で研磨
用治具からチップを剥がすことができた。

【０１２４】そして、研磨用治具から剥がれたチップ
は、実施例１と同様の方法で乾燥した。

【０１２５】このようにして得られたチップを光学顕微
鏡にて確認したところ、チップの割れや欠けが少なく、
奇麗なチップ断面であった。２インチφのウェハーに対
する歩留りは９８％以上が得られた。

【０１２６】また、研磨用治具を補強板２の代わりに用
いることで、補強板２にウェハーを貼り付ける手間が省
け、ウェハーの一連のチップ分離工程を短縮することが
できた。

【０１２７】（実施例７）チップサイズを２５０μｍ角
とした以外は、実施例６と同様の方法で窒化物半導体チ
ップを作製した。

【０１２８】得られたチップを光学顕微鏡にて確認した
ところ、チップの割れや欠けが少なく、奇麗なチップ断
面であった。２インチφのウェハーに対する歩留りは９
５％以上が得られた。

【０１２９】以上の実施例により得られたチップは、チ
ップの４つの分割面のうち、基板１の劈開方向に一致す
る互いに対向する２つの分割面の凹凸（粗さ）を、他の
分割面の凹凸（粗さ）よりも小さくすることができるた
め、チップの分割面からの光取出し効率に異方性をもた
せることができた。

【０１３０】なお、ここでは、窒化物半導体素子の例と
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、受光素子、電子デバイス等のチップ分離
にも適用することができる。

【０１３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、窒化物
半導体素子構造が形成されたウェハーをチップに分離す
る際に、チップの割れや欠けを抑制することができるた
め、チップの歩留りを向上することができるとともに、
チップサイズを小型化することができるという効果が得
られる。また、製造工程を簡素化することができるとい
う効果も得られる。これらにより、窒化物半導体素子の
製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における窒化物半導体チ
ップの製造方法を示す図

【符号の説明】

１ 基板 １ａ，２ａ，３ａ，４ａ 分割面 ２ 補強板 ３ 接着剤 ４ ｎ層 ５ 活性層 ６ ｐ層 ７ ｐ電極 ８ ｎ電極 ９、１０、１１、１２、１３、１４ スクライブライン
の形成位置

───────────────────────────────────────────────────── 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 CA33 CA34 CA40 CA46 CA47 CA65 CA74 CA76 CA82 CA92

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の主面上に窒化物半導体素子構造が形
   成されたウェハーをチップに分離する窒化物半導体チッ
   プの製造方法であって、前記ウェハーを補強板の主面上
   に接着剤，貼着剤，粘着剤のいずれか一つでで貼り付け
   る工程と、前記ウェハーをスクライブでチップに分割す
   る工程と、前記補強板から前記チップを剥がす工程とを
   有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】基板の主面上に窒化物半導体素子構造が形
   成されたウェハーをチップに分離する窒化物半導体チッ
   プの製造方法であって、前記ウェハーを、補強板の主面
   上に、両面に接着性，貼着性，粘着性の少なくとも一つ
   の性質を有するシ−トを介して貼り付ける工程と、前記
   ウェハーをスクライブのみでチップに分割する工程と、
   前記シートから前記チップを剥がす工程と、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。
3. 【請求項３】前記ウェハーは予め５０〜２００μｍの厚
   さに調整されていることを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
4. 【請求項４】前記ウェハーを前記補強板の主面上に貼り
   付ける工程において、前記ウェハーの前記窒化物半導体
   素子構造が形成された面を貼り付けることを特徴とする
   請求項１〜３に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
5. 【請求項５】基板の主面上に窒化物半導体素子構造が形
   成されたウェハーをチップに分離する窒化物半導体チッ
   プの製造方法であって、前記ウェハーの窒化物半導体素
   子構造が形成された側を、研磨用の治具に接着剤で貼り
   付ける工程と、前記ウェハーの前記基板側を研磨する工
   程と、前記ウェハーが前記治具に接着した状態で、前記
   ウェハーをスクライブのみでチップに分割する工程と、
   前記治具から前記チップを剥がす工程と、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。
6. 【請求項６】前記研磨工程でウェハーを５０〜２００μ
   ｍの厚さに研磨することを特徴とする請求項５に記載の
   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こ
   とを特徴とする請求項１〜６に記載の窒化物半導体チッ
   プの製造方法。
8. 【請求項８】前記基板がサファイアからなることを特徴
   とする請求項１〜７に記載の窒化物半導体チップの製造
   方法。
9. 【請求項９】前記基板が六方晶のＳｉＣからなることを
   特徴とする請求項１〜７に記載の窒化物半導体チップの
   製造方法。
10. 【請求項１０】前記基板が六方晶の窒化物半導体からな
    ることを特徴とする請求項１〜７に記載の窒化物半導体
    チップの製造方法。
11. 【請求項１１】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１０に記載の窒化物半導体チップの
    製造方法。
12. 【請求項１２】前記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請求項１〜
    ７に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
13. 【請求項１３】前記スクライブ方向が前記基板の劈開方
    向に一致する第１の方向と、前記第１の方向に直交する
    第２の方向であることを特徴とする請求項１〜１２に記
    載の窒化物半導体チップの製造方法。
14. 【請求項１４】請求項１３に記載の窒化物半導体チップ
    の製造方法によって形成された窒化物半導体チップであ
    り、前記スクライブにより形成された分割面の凹凸（粗
    さ）が、前記第１の方向のスクライブにより形成された
    分割面よりも前記第２の方向のスクライブにより形成さ
    れた分割面の方が粗いことを特徴とする窒化物半導体チ
    ップ。
15. 【請求項１５】基板と、前記基板上に設けられたｎ層
    と、前記ｎ層の上に設けられた発光層と、前記発光層の
    上に設けられたｐ層と、前記ｎ層と前記ｐ層上にそれぞ
    れ設けられた電極とを有し、前記ｎ層，前記発光層，前
    記ｐ層をそれぞれ窒化物半導体材料を用いた窒化物半導
    体チップであって、各層が形成された主面と隣接する側
    面において、対向する第１の一対の側面の表面粗さと、
    対向する第２の一対の側面の表面粗さを異ならせたこと
    を特徴とする窒化物半導体チップ。