JP2003218065A

JP2003218065A - 窒化物半導体素子の製造方法

Info

Publication number: JP2003218065A
Application number: JP2002329878A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Shono; 博文庄野; Tatsunori Toyoda; 達憲豊田
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: JP4244618B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分割端面の平滑性に優れ歩留まりの優れた窒化
物半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、基板(101)上に窒化物半導体(10
2)が形成された半導体ウエハー(100)を窒化物半導体素
子(110)に分割する窒化物半導体素子の製造方法であ
る。特に、前記半導体ウエハー(100)は第１及び第２の
主面を有し該第１の主面側から基板を露出させて島状窒
化物半導体を形成する工程と、少なくとも該第１の主面
側及び／又は第２の主面側の基板(101)に溝部(103)を形
成する工程と、該溝部(103)にブレイク・ライン(104)を
レーザー照射により形成する工程と、前記ブレイク・ラ
イン(104)に沿って半導体ウエハーを分離する工程とを
有することを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は紫外域から橙色まで
発光可能な発光ダイオードやレーザーダイオード、さら
には高温においても駆動可能な３-５族半導体素子の製
造方法に係わり、特に、基板上に窒化物半導体積層され
た半導体ウエハーから窒化物半導体素子を分割する製造
方法に関する。

【０００２】

【従来技術】今日、高エネルギーバンドギャップを有す
る窒化物半導体（Ｉｎ_XＧａ_YＡｌ_1- _X-YＮ、０≦Ｘ、０
≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を利用した半導体素子が種々開発さ
れつつある。窒化物半導体を利用したデバイス例とし
て、青色、緑色や紫外がそれぞれ発光可能な発光ダイオ
ードや青紫光が発光可能な半導体レーザが報告されてい
る。さらには高温においても安定駆動可能かつ機械的強
度が高い各種半導体素子などが挙げられる。

【０００３】通常、赤色、橙色、黄色などが発光可能な
ＬＥＤチップなどの半導体素子として利用されるＧａＡ
ｓ、ＧａＰやＩｎＧａＡｌＡｓなどの半導体材料が積層
された半導体ウエハーの場合は、半導体ウエハーからダ
イサーやダイヤモンドスクライバーによりチップ状に切
り出され形成される。ダイサーとは刃先をダイヤモンド
とする円盤の回転運動により半導体ウエハーをフルカッ
トするか、又は刃先巾よりも広い巾の溝を切り込んだ後
（ハーフカット）、外力によりカットする装置である。
一方、ダイヤモンドスクライバーとは同じく先端をダイ
ヤモンドとする針により半導体ウエハーに極めて細い線
（スクライブ・ライン）を例えば碁盤目状に引いた後、
外力によってカットする装置である。ＧａＰやＧａＡｓ
等のせん亜鉛構造の結晶は、へき開性が「１１０」方向
にある。そのため、この性質を利用してＧａＡｓ、Ｇａ
ＡｌＡｓ、ＧａＰなどの半導体ウエハーを比較的簡単に
所望形状に分離することができる。

【０００４】しかしながら、窒化物半導体を利用した半
導体素子は、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓやＧａＡｓ半導体基
板上に形成させたＧａＡｓＰ、ＧａＰやＩｎＧａＡｌＡ
ｓなどの半導体素子とは異なり単結晶を形成させること
が難しい。結晶性の良い窒化物半導体の単結晶膜を得る
ためには、ＭＯＣＶＤ法やＨＤＶＰＥ法などを用いサフ
ァイアやスピネル基板など上にバッファーを介して形成
させることが行われている。そのため、サファイア基板
などの上に形成された窒化物半導体層ごと所望の大きさ
に切断分離することによりＬＥＤチップなど半導体素子
を形成させなければならない。

【０００５】サファイアやスピネルなどに積層される窒
化物半導体はヘテロエピ構造である。窒化物半導体はサ
ファイア基板などとは格子定数不整が大きく熱膨張率も
異なる。また、サファイア基板は六方晶系という結晶構
造を有しており、その性質上へき開性を有していない。
さらに、サファイア、窒化物半導体ともモース硬度がほ
ぼ９と非常に硬い物質である。

【０００６】したがって、ダイヤモンドスクライバーの
みで切断することは困難であった。また、ダイサーでフ
ルカットすると、その切断面にクラック、チッピングが
発生しやすく綺麗に切断できなかった。また、場合によ
っては基板から窒化物半導体層が部分的に剥離する場合
があった。

【０００７】そのため窒化物半導体ウエハーは所望のチ
ップごとに分割する方法として特開平８−２７４３７１
号などに記載されているようにダイヤモンドスクライバ
ーやダイサーを組み合わせて使用する方法が考えられて
いる。具体的一例として、図５（Ａ）から図５（Ｄ）に
窒化物半導体素子を製造する工程を示す。図５（Ａ）
は、サファイア基板５０１上に窒化物半導体５０２が形
成された半導体ウエハー５００を示す。図５（Ｂ）はサ
ファイア基板５０１の下面側から窒化物半導体５０２に
達しない深さでダイサー（不示図）による溝部５０３を
形成する工程を示す。図５（Ｃ）は、溝部にダイヤモン
ドスクライバーでスクライブ・ライン５０４を形成する
工程を示す。図５（Ｄ）は、スクライブ工程の後、半導
体ウエハー５００をチップ状５１０に分離する分離工程
を示してある。これにより、切断面のクラック、チッピ
ングが発生することなく比較的綺麗に切断することがで
きるとされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、あらか
じめダイサーなどで半導体ウエハー５００の厚みを部分
的に薄くさせた溝部５０３を形成し、溝部５０３にダイ
ヤモンドスクライバーでスクライブ・ライン５０４を形
成させる場合、ダイヤモンドスクライバーの刃先が溝部
５０３の底に接触しなければならない。

【０００９】即ち、通常ダイサーの円盤幅よりもダイヤ
モンドスクライバーの刃先の方が大きい。そのため図６
の如く、ダイヤモンドスクライバーの刃先６０１が半導
体ウエハー５００に形成された溝部５０３の底面に届か
ない場合がある。この状態でスクライバーを駆動させる
と半導体ウエハーの平面では図７の如き、所望のスクラ
イブ・ライン７０３が形成されず歪んだスクライブ・ラ
イン７０４が形成される傾向にある。これらを防止する
目的でダイヤモンドスクライバーの刃先が溝部５０３の
底に接触するためにはダイサーで形成した溝部５０３の
幅を広くする必要がある。溝部５０３が広くなると半導
体ウエハーからの半導体素子の採り数が減少する。

【００１０】他方、溝の幅を狭くした場合は刃先が溝の
底に接触させるために溝部５０３の深さを浅くする必要
がある。溝部５０３を浅くすると半導体ウエハーの分離
部の厚みが厚くなり半導体ウエハーを正確に分離するこ
とが困難になる傾向がある。したがって、何れも正確に
より小さい窒化物半導体素子を形成することができない
という問題があった。

【００１１】より小さい窒化物半導体素子を正確に量産
性よく形成させることが望まれる今日においては上記切
断方法においては十分ではなく、優れた窒化物半導体素
子の製造方法が求められている。窒化物半導体の結晶性
を損傷することなく半導体ウエハーを正確にチップ状に
分離することができれば、半導体素子の電気特性等を向
上させることができる。しかも、１枚の半導体ウエハー
から多くの半導体素子を得ることができるため生産性を
も向上させられる。

【００１２】したがって、本発明は窒化物半導体ウエハ
ーをより小さいチップ状に分割するに際し、切断面のク
ラック、チッピングの発生をより少なくする。また、窒
化物半導体の結晶性を損なうことなく、かつ歩留りよく
所望の形、サイズに分離された窒化物半導体素子を量産
性良く形成することができる製造方法を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板１０１上
に窒化物半導体１０２が形成された半導体ウエハー１０
０を窒化物半導体素子１１０に分割する窒化物半導体素
子の製造方法である。特に、半導体ウエハー１００は第
１及び第２の主面を有し少なくとも第１の主面側及び／
又は第２の主面側の基板１０１に溝部１０３を形成する
工程と、溝部１０３にブレイク・ライン１０４をレーザ
ー照射により形成する工程と、ブレイク・ライン１０４
に沿って半導体ウエハーを分離する工程とを有する窒化
物半導体素子の製造方法である。

【００１４】本発明の請求項２に記載された窒化物半導
体素子の製造方法は、第１の主面１２１が基板１０１上
の一方にのみ窒化物半導体が形成された半導体ウエハー
１００の窒化物半導体積層側であり、第２の主面１１１
は半導体ウエハーを介して対向する基板露出面側であ
る。

【００１５】本発明の請求項３に記載された窒化物半導
体素子の製造方法は、ブレイク・ラインが基板１０１の
溝部底面に形成された凹部１０４である。

【００１６】本発明の請求項４に記載された窒化物半導
体素子の製造方法は、ブレイク・ラインが基板２０１内
部に形成された加工変質部２０４である。

【００１７】本発明の請求項５に記載された窒化物半導
体素子の製造方法は、ダイヤモンドスクライバー、ダイ
サー、エッチング装置、レーザー加工機から選択される
少なくとも１種によって溝部１０３を形成するものであ
る。

【００１８】本発明の請求項６に記載された窒化物半導
体素子の製造方法は、溝部４０３は第１の主面側４２１
の予め基板４０１が露出された表面に形成されたもので
ある。本発明の請求項７に記載された窒化物半導体素
子の製造方法は、溝部１０３の幅が１０μｍ以上３５μ
ｍ以下であり、溝部１０３の深さが３．７μｍ以上１０
０μｍ以下である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明者らは種々実験の結果、窒
化物半導体素子を製造する場合において半導体ウエハー
の特定箇所にレーザーを照射することにより、半導体特
性を損傷することなく量産性に優れた窒化物半導体素子
を製造することができることを見いだし本発明を成すに
到った。

【００２０】本発明の方法による分離端面がブレイクラ
インに沿って平坦に形成される理由は定かではないが溝
部形成に伴って溝部近傍に内部応力が生ずること及びそ
の内部応力とブレイクラインが切断端面形状に大きく関
係していると考えられる。

【００２１】即ち、ダイサーやダイヤモンドスクライバ
ーなどにより機械的に削りとられた溝部は、その溝部形
成時に内部応力が生ずる。特に、溝部の底面に沿ってダ
イヤモンドスクライバーによるスクライブ・ラインを形
成する工程においてはスクライバーの刃先にかかる加重
で溝部底以外にも広く歪みが増幅される。そのため、溝
部形成後にダイヤモンドスクライバーで分離させると半
導体ウエハー内に保持された応力によって所望通りの端
面が形成されず、より正確に窒化物半導体ウエハーが分
離できないと考えられる。

【００２２】本発明はダイサーにより生じた内部応力に
依存することなくレーザースクライバーにより分割に寄
与する局所的な応力を発生させる。これにより端面が綺
麗（平滑）であり量産性の良い窒化物半導体素子を製造
することができると考えられる。また、窒化物半導体素
子を分離されるためには半導体ウエハーの厚みが部分的
に薄い溝部を形成させる。その溝部よりも狭いブレイク
・ラインをレーザー照射により形成することで、極めて
細いブレイク・ラインを所望の深さまで深く形成するこ
とができ量産性の良い窒化物半導体素子を分離できるも
のである。以下、本発明の製造方法例について説明す
る。

【００２３】半導体ウエハーとして、ＬＤ（laser diod
e）となる構成の窒化物半導体層をスピネル基板上に形
成させた。具体的には、スピネル基板上に、ＧａＮのバ
ッファー層、ｎ型ＧａＮのコンタクト層、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎのクラッド層、ｎ型ＧａＮの光ガイド層、Ｓｉをドー
プしＩｎの組成を変化させた多重量子井戸構造となるＩ
ｎＧａＮの活性層、ｐ型ＡｌＧａＮのキャップ層、ｐ型
ＧａＮの光ガイド層、ｐ型ＡｌＧａＮのクラッド層及び
ｐ型ＧａＮのコンタクト層が積層されている。この半導
体ウエハーのスピネル基板側をウエットエッチングによ
り半導体ウエハー表面に溝部を縦横に形成させる。ＣＯ
2レーザーを溝部の底面に照射してスピネル基板内部に
加工変質部としてブレイク・ラインを溝部に沿って縦横
に形成させた。ブレイク・ラインに沿ってローラーによ
る加圧により窒化物半導体素子として分離させる。分離
された窒化物半導体素子は何れも端面が綺麗に形成され
ている。以下、本発明の工程に用いられる装置などにつ
いて詳述する。

【００２４】（窒化物半導体ウエハー）窒化物半導体ウ
エハーとしては、基板上に窒化物半導体層が形成された
ものである。窒化物半導体の基板としては、サファイ
ア、スピネル、炭化珪素、酸化亜鉛や窒化ガリウム単結
晶など種々のものが挙げられるが量産性よく結晶性の良
い窒化物半導体層を形成させるためにはサファイア基
板、スピネル基板などが好適に用いられる。サファイア
基板などは劈開性がなく極めて硬いため本発明が特に有
効に働くこととなる。

【００２５】窒化物半導体（Ｉｎ_XＧａ_YＡｌ_1-X-YＮ、
０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）はＭＯＣＶＤ法やＨＶＰ
Ｅ法などにより種々形成することができる。窒化物半導
体にＰＮ接合、ＰＩＮ接合、ＭＩＳ接合を形成させるこ
とにより半導体素子として利用することができる。半導
体の構造もホモ接合、ヘテロ接合やダブルへテロ接合な
ど種々選択することができる。また、半導体層を量子効
果が生じる程度の薄膜とした単一量子井戸構造や多重量
子井戸構造とすることもできる。

【００２６】窒化物半導体はバンドギャップが比較的大
きく熱に強いことから紫外から赤色系まで発光可能な発
光ダイオード、ＤＶＤなどに利用可能な短波長レーザー
などの発光素子、光センサーや比較的高起電力を有する
太陽電池などの受光素子、耐熱性を持つトランジスター
など種々の半導体素子として利用することができる。

【００２７】基板の厚さとしてはレーザー加工機の加工
精度や出力により種々選択することができるがレーザー
により大きい溝（深い溝）を形成させる場合はダイサー
に比べて時間が掛かること及び長時間の加熱による部分
的な破壊などの観点からレーザー加工による溝部などを
大きく形成させすぎないことが好ましい。

【００２８】また、ダイサーなどにより半導体ウエハー
に形成される溝部としては、歩留りよく所望の形、サイ
ズに量産性良く形成する観点から溝部の幅が３５μｍ以
下が好ましく３０μｍ以下がより好ましい。更に好まし
くは２５μｍ以下である。下限については特に制限はな
いがダイサーで形成する場合、あまり薄くし過ぎると刃
先がぶれるため溝部を細くかつ深く形成しがたい傾向に
ある。したがって、１０μｍ以上が好ましく、１５μｍ
以上がより好ましい。さらに、好ましくは２０μｍ以上
である。また、溝部の深さは半導体ウエハーの厚みにも
よるが量産性や分離のし易さから３．７μｍ以上が好ま
しく、より好ましくは４．５μｍ以上である。更に好ま
しくは５．２μｍ以上である。上限値は特に制限はない
が量産性を考慮して１００μｍ以下であることが望まし
い。同様に、溝部が幅３５μｍ以下深さ５．２μｍ以
上、より好ましくは幅３０μｍ以下深さ４．５μｍ、更
に好ましくは幅２５μｍ以下深さ３．７μｍ以上の範囲
においてはダイヤモンドスクライバーでは溝部に図６の
如く半導体ウエハーの分割に寄与するスクライブ・ライ
ンを形成することができないため本発明の効果が特に大
きい。

【００２９】なお、窒化物半導体ウエハーに単に溝を形
成する方法としては、ウエットエッチング、ドライエッ
チング、ダイサー、ダイヤモンドスクライバーやレーザ
ーの加工さらにはこれらの組合せにより形成することが
できる。しかしながら、ある程度の幅を持ち効率よく半
導体ウエハーの厚みを部分的に薄くさせるためにはダイ
サーを用いることが好ましい。特に、ダイサーを用いて
溝部を形成させた場合は、チップ状に分割した時の端面
の綺麗さ（平滑性）の差が顕著に出る傾向にある。即
ち、ダイサーを用いて溝部を形成させた後にレーザーを
用いて半導体ウエハーを分離したものと、ダイサーを用
いて溝部を形成させた後にダイヤモンドスクライバーに
より分離させたものとをそれぞれ比較するとレーザーに
より凹部を形成させたものの方が分離端面が綺麗に形成
される傾向にある。このような平滑性は、透光性絶縁層
であるサファイア基板を利用した光学設計をする場合に
は顕著な違いとなる場合がある。

【００３０】窒化物半導体が積層されたサファイア基板
を分離させる場合、切断端面を量産性良く切断させるた
めに窒化物半導体ウエハーの最も薄い分離部の厚みは１
００μｍ以下が好ましい。１００μｍ以下だとチッピン
グなどが少なく比較的容易に分離することができる。ま
た、基板の厚さの下限は特に問わないが、あまり薄くす
ると半導体ウエハー自体が割れやすく量産性が悪くなる
ため３０μｍ以上であることが好ましい。

【００３１】窒化物半導体層が単一量子井戸構造や多重
量子井戸構造などの薄膜を含む場合、レーザー照射によ
る半導体接合や半導体層の損傷を防ぐ目的で予めレーザ
ーが照射される窒化物半導体層をエッチングなどにより
予め除去することもできる。

【００３２】発光ダイオード用の窒化物半導体ウエハー
とする場合、基板で通常２００から５００μｍの厚みが
あり、ｐｎ接合を持つ窒化物半導体層で数μｍから数十
μｍの厚みがある。したがって、半導体ウエハーのほと
んどが基板の厚みで占められることとなる。レーザーに
よる加工を行いやすくするために基板の厚みを研磨によ
り薄くすることができる。このような研磨は、窒化物半
導体を形成させてから薄くしても良いし薄く研磨した基
板上に窒化物半導体を形成させることもできる。

【００３３】なお、レーザーが照射された窒化物半導体
ウエハーは、その焦点となる照射部が選択的に飛翔する
或いは微視的なマイクロ・クロックの集合である加工変
質部になると考えられる。また、本発明のブレイク・ラ
インは半導体ウエハーの溝部表面を除去しても良いし基
板の溝部よりも内部側に加工変質部を形成させても良
い。さらに、本発明は溝部近傍に形成されたレーザー加
工によるブレイク・ラインに加えて半導体ウエハーの総
膜厚の中心をレーザー加工させても良い。

【００３４】（レーザー加工機）本発明に用いられるレ
ーザー加工機としては、ブレイク・ラインとなる凹部、
加工変質部などが形成可能なものであればよい。具体的
には、ＹＡＧレーザー、ＣＯ₂レーザーやエキシマ・レ
ーザーなどが好適に用いられる。特に、ＹＡＧレーザー
は熱の変質が少なくブレイク・ラインを形成することが
できる。また、ＣＯ₂レーザーはパワーを挙げることが
できるため切断能力に優れる。

【００３５】レーザー加工機によって照射されるレーザ
ーはレンズなどの光学系により所望により種々に焦点を
調節させることができる。したがって、レーザー照射に
より半導体ウエハーの任意の焦点に窒化物半導体を損傷
させることなく凹部、加工変質部などを形成させること
ができる。また、レーザーの照射面は、フィルターを通
すことなどにより真円状、楕円状や矩形状など所望の形
状に調節させることもできる。

【００３６】レーザー加工機によるブレイク・ラインの
形成にはレーザー照射装置自体を移動させても良いし照
射されるレーザーのみミラーなどで走査して形成させる
こともできる。さらには、半導体ウエハーを保持するス
テージを上下、左右、９０度回転など種々駆動させるこ
とにより所望のブレイク・ラインを形成することもでき
る。以下、本発明の実施例について詳述するが実施例の
みに限定されるものでないことは言うまでもない。

【００３７】

【実施例】（実施例１）厚さ２００μｍであり洗浄され
たサファイアを基板１０１としてＭＯＣＶＤ法を利用し
て窒化物半導体を積層させ窒化物半導体ウエハーを形成
させた。窒化物半導体は基板を分割した後に発光素子１
１０として働くよう多層膜として成膜させた。まず、５
１０℃において原料ガスとしてＮＨ₃（アンモニア）ガ
ス、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス及びキャリアガ
スである水素ガスを流すことにより厚さ約２００オング
ストロームのバッファー層を形成させた。

【００３８】次に、ＴＭＧガスの流入を止めた後、反応
装置の温度を１０５０℃に挙げ再びＮＨ₃（アンモニ
ア）ガス、ＴＭＧガス、ドーパントガスとしてＳｉＨ₄
（シラン）ガス、キャリアガスとして水素ガスを流すこ
とによりｎ型コンタクト層として働く厚さ約４μｍのＧ
ａＮ層を形成させた。

【００３９】活性層は、一旦、キャリアガスのみとさせ
反応装置の温度を８００℃に保持し後、原料ガスとして
ＮＨ₃（アンモニア）ガス、ＴＭＧガス、ＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）及びキャリアガスとして水素ガスを
流すことにより厚さ約３ｎｍのアンドープＩｎＧａＮ層
を堆積させた。

【００４０】活性層上にクラッド層を形成させるため原
料ガスの流入を停止し反応装置の温度を１０５０℃に保
持した後、原料ガスとしてＮＨ₃（アンモニア）ガス、
ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガス、ＴＭＧガス、
ドーパントガスとしてＣｐ₂Ｍｇ（シクロペンタジエル
マグシウム）ガス及びキャリアガスとして、水素ガスを
流しｐ型クラッド層として厚さ約０．１μｍのＧａＡｌ
Ｎ層を形成させた。

【００４１】最後に、反応装置の温度を１０５０℃に維
持し原料ガスとしてＮＨ3（アンモニア）ガス、ＴＭＧ
ガス、ドーパントガスとしてＣｐ2Ｍｇガス及びキャリ
アガスとして水素ガスを流しｐ型コンタクト層として厚
さ約０．５μｍのＧａＮ層を形成させた（なお、ｐ型窒
化物半導体層は４００℃以上でアニール処理してあ
る。）。

【００４２】半導体ウエハーに、ＲＩＥ（Reactive Ion
Etching）によって窒化物半導体表面側から溝部が形成
されるサファイア基板との境界面が露出するまでエッチ
ングさせ複数の島状窒化物半導体層が形成された半導体
ウエハーを用いる。なお、エッチング時にｐｎ各半導体
が露出するようマスクを形成させエッチング後除去させ
てある。また、ｐｎ各半導体層には、電極１２０がスパ
ッタリング法により形成されている（図１（Ａ））。

【００４３】こうして形成された窒化物半導体ウエハー
１００のサファイア基板１０１を１００μｍまで研磨し
た後、半導体ウエハー１００のサファイア基板面１１１
が上になるように水平方向に自由駆動可能なテーブル上
に真空チャックを用いて固定させた。ブレード回転数３
０，０００ｒｐｍ、切断速度３ｍｍ／ｓｅｃでステージ
を移動させることによりサファイア基板１０１の底面に
幅約３０μｍ、深さ約１５μｍの溝を縦横に形成し溝部
１０３とさせる。溝部１０３は、窒化物半導体ウエハー
１００のサファイア基板露出面側１１１から見るとエッ
チング面１３０と略平行に形成されておりそれぞれがそ
の後に窒化物半導体素子となる３００μｍ角の大きさに
形成させてある（図１（Ｂ））。

【００４４】次に、ダイサーの刃先など駆動部のみレー
ザー（３５６ｎｍ）が照射可能なＹＡＧレーザー照射装
置と入れ替えた（不示図）。窒化物半導体ウエハー１０
０の固定は維持したままレーザーの焦点を窒化物半導体
ウエハーの溝部１０３底面に結ばれるようレーザーの光
学系を調節させる。調節したレーザー光線を１６Ｊ／ｃ
ｍ2で照射させながらステージを移動させることにより
溝部１０３の底面に沿って深さ約３μｍの更なる溝とし
ての凹部１０４をブレイク・ラインとして形成する（図
１（Ｃ））。

【００４５】ブレイク・ラインに沿って、ローラー（不
示図）により荷重をかけ、窒化物半導体ウエハー１００
を切断分離することができる。分離された窒化物半導体
素子１１０の端面はいずれもチッピングやクラックのな
い窒化物半導体素子を形成することができる（図１
（Ｄ））。

【００４６】こうして形成された窒化物半導体素子であ
るＬＥＤチップに電力を供給したところいずれも発光可
能であると共に切断端面にはクラックやチッピングが生
じているものはほとんどなかった。また、発生していた
チッピングも極めて小さいものであり、歩留りは９８％
以上であった。

【００４７】これにより、ブレイク・ラインの形成をレ
ーザーで行うため、ダイヤモンドスクライバーを利用し
たものと異なりカッターの消耗、劣化による加工精度の
バラツキ、刃先交換のために発生するコストを低減する
ことができる。製造歩留りを高め、形状のバラツキが低
減できる。特に、切り代を小さくし、半導体素子の採り
数を向上させることが可能となる。

【００４８】（実施例２）実施例１のレーザー照射装置
における焦点深さをレーザーの光学系を調整させて深く
させた以外は実施例１と同様にしてブレイク・ラインを
形成させた。形成されたブレイク・ラインは基板２０１
の表面となる溝部２０３に凹部は形成されていないが基
板２０１内部に加工変質部として形成されている（図２
（Ｃ））。

【００４９】ブレイク・ラインの形成を溝部２０３底面
でなく基板２０１内面に形成させても実施例１のＬＥＤ
チップとほぼ同様の歩留りを形成することができる。

【００５０】（実施例３）厚さ１５０μｍであり洗浄さ
れたサファイアを基板３０１としてＭＯＣＶＤ法を利用
して窒化物半導体を積層させ窒化物半導体ウエハー３０
０を形成させた。窒化物半導体は基板上に多層膜として
成膜させた。まず、５１０℃において原料ガスとしてＮ
Ｈ₃（アンモニア）ガス、ＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム）ガス及びキャリアガスである水素ガスを流すことに
より厚さ約２００オングストロームのバッファー層を形
成させた。

【００５１】次に、ＴＭＧガスの流入を止めた後、反応
装置の温度を１０５０℃に挙げ再びＮＨ₃（アンモニ
ア）ガス、ＴＭＧガス、ドーパントガスとしてＳｉＨ₄
（シラン）ガス、キャリアガスとして水素ガスを流すこ
とによりｎ型コンタクト層として働く厚さ約４μｍのＧ
ａＮ層を形成させた。

【００５２】活性層は、一旦、キャリアガスのみとさせ
反応装置の温度を８００℃に保持し後、原料ガスとして
ＮＨ₃（アンモニア）ガス、ＴＭＧガス、ＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）及びキャリアガスとして水素ガスを
流すことにより厚さ約３ｎｍのアンドープＩｎＧａＮ層
を堆積させた。

【００５３】活性層上にクラッド層を形成させるため原
料ガスの流入を停止し反応装置の温度を１０５０℃に保
持した後、原料ガスとしてＮＨ₃（アンモニア）ガス、
ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガス、ＴＭＧガス、
ドーパントガスとしてＣｐ₂Ｍｇ（シクロペンタジエル
マグシウム）ガス及びキャリアガスとして、水素ガスを
流しｐ型クラッド層として厚さ約０．１μｍのＧａＡｌ
Ｎ層を形成させた。

【００５４】最後に、反応装置の温度を１０５０℃に維
持し原料ガスとしてＮＨ₃（アンモニア）ガス、ＴＭＧ
ガス、ドーパントガスとしてＣｐ₂Ｍｇガス及びキャリ
アガスとして水素ガスを流しｐ型コンタクト層として厚
さ約０．５μｍのＧａＮ層を形成させた（図３
（Ａ））。（なお、ｐ型窒化物半導体層は４００℃以上
でアニール処理してある。）形成させた半導体ウエハー
３００を窒化物半導体が形成された表面３２１を上にし
て水平方向に自由移動可能なステージ上に真空チャック
を用いて固定させた。ダイサー（不示図）によりブレー
ド回転数３０，０００ｒｐｍ、切断速度３ｍｍ／ｓｅｃ
で窒化物半導体積層面側３２１から基板３０１まで半導
体ウエハー３００の主面に縦横の溝部３０３を形成させ
る。ダイサーにより形成された溝部３０３は、幅２５μ
ｍであり溝部３０３の底面と窒化物半導体が形成されて
いないサファイア基板露出面側３１１との間隔が、５０
μｍでほぼ均一になるように形成させる（図３
（Ｂ））。

【００５５】次に、ダイサーの刃先など駆動部のみレー
ザー（３５６ｎｍ）が照射可能なＹＡＧレーザー照射装
置と入れ替えた（不示図）。窒化物半導体ウエハー３０
０の固定は維持したままレーザーの光学系を調節して形
成された溝部３０３底面に焦点が合うようにさせる。調
節したレーザー光線を１６Ｊ／ｃｍ2で照射させながら
ステージを移動させることにより溝部３０３に沿って深
さ約３μｍの凹部３０４をブレイク・ラインとして形成
する（図３（Ｃ））。

【００５６】ブレイク・ラインに沿って、ローラー（不
示図）により荷重を作用させ、窒化物半導体ウエハー３
００を切断分離することができる。分離された窒化物半
導体素子３１０の端面はいずれもチッピングやクラック
のほぼない窒化物半導体素子を形成することができる
（図３（Ｄ））。こうして形成された窒化物半導体の切
断端面にはクラックやチッピングが生じているものはほ
とんどなかった。

【００５７】（実施例４）実施例１と同様にして形成さ
せた半導体ウエハー４００のサファイア基板４０１をさ
らに８０μｍまで研磨して鏡面仕上げされている。この
半導体ウエハー４００を窒化物半導体積層側４２１を上
にして実施例３と同様のステージ（不示図）に固定配置
させた（図４（Ａ））。

【００５８】実施例４においては予めエッチングされた
エッチング面４３０に沿ってダイサーにより窒化物半導
体積層面側４２１から幅約２５μｍ、深さ約１０μｍの
溝部４０３を形成させる（図４（Ｂ））。

【００５９】次に、ダイサーの刃先など駆動部のみレー
ザー（３５６ｎｍ）が照射可能なＹＡＧレーザー照射装
置と入れ替えた（不示図）。窒化物半導体ウエハー４０
０の固定は維持したままレーザーの光学系を調節して形
成された溝部４０３底面に焦点が合うようにさせる。調
節したレーザー光線を１６Ｊ／ｃｍ2で照射させながら
ステージを移動させることにより溝部４０３に沿って深
さ約３μｍの凹部４０４をブレイク・ラインとして形成
する（図４（Ｃ））。

【００６０】ブレイク・ラインに沿って、ローラー（不
示図）により荷重を作用させ、窒化物半導体ウエハー４
００を切断分離することができる。分離された端面はい
ずれもチッピングやクラックのほとんどない窒化物半導
体素子４１０を形成することができる（図４（Ｄ））。

【００６１】分離された窒化物半導体素子であるＬＥＤ
チップ４１０に通電させたところ何れも発光可能であ
り、その端面を調べたところチッピングやクラックが生
じているものはほとんどなかった。歩留りは９８％以上
であった。

【００６２】（実施例５）実施例１のＹＡＧレーザーの
照射の代わりにエキシマ・レーザーを用いた以外は実施
例１と同様にして半導体ウエハーを分離してＬＥＤチッ
プを形成させた。実施例１と同様、形成されたＬＥＤチ
ップの分離端面はいずれも発光可能でありチッピングや
クラックのない綺麗な面を有している。

【００６３】（比較例１）レーザー加工の代わりに溝部
に沿ってダイヤモンドスクライバーにより繰り返し３回
スクライブした以外は実施例１と同様にして半導体ウエ
ハーを分離させた。比較例１の分離された窒化物半導体
素子は部分的にクラックやチッピングが生じていた。ま
た、図７の如き歪んだスクライブ・ラインが形成され約
７５％の歩留りであった。

【００６４】

【発明の効果】本発明は半導体ウエハーの基板に達する
溝部を形成し、その溝部にレーザー照射によるブレイク
・ラインを形成する。これにより刃先消耗等による加工
精度の劣化を引き起こすことなく、より幅が狭くかつ深
い溝部に、加工バラツキのない高精度のブレイク・ライ
ン形成を可能にし、容易にかつ正確にブレイク・ライン
に沿って窒化物半導体素子を分割することが可能とな
る。そのため、形状の揃った製品供給、及び製品歩留り
の向上が可能となる。

【００６５】また、レーザー照射により半導体ウエハー
に対して非接触でブレイク・ラインを形成することによ
り、従来のようなスクライブ・カッターの劣化、交換に
より発生していた加工コストの低減が可能となる。

【００６６】さらに、半導体層面側から基板に達する溝
部を、あらかじめ窒化物半導体が除去された半導体ウエ
ハーに形成することで、溝部形成による半導体への損傷
がなく信頼性の高い素子を製造することが可能となる。

【００６７】窒化物半導体積層面側の凹部をレーザー照
射により形成することで、より幅の狭い溝部を形成する
ことですむ。このため半導体ウエハーからの窒化物半導
体素子の採り数を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例１における半導体ウエ
ハーの分離方法を示した模式的部分断面図である。

【図２】図2は本発明の実施例２における半導体ウエ
ハーの分離方法を示した模式的部分断面図である。

【図３】図３は本発明の実施例３における半導体ウエ
ハーの分離方法を示した模式的部分断面図である。

【図４】図４は本発明の実施例４における半導体ウエ
ハーの分離方法を示した模式的部分断面図である。

【図５】図５は本発明と比較のために示す窒化物半導
体ウエハーの切断方法を示した模式的部分断面図であ
る。

【図６】図６は窒化物半導体ウエハーをダイヤモンド
スクライバーにより切断する時の模式的部分断面図であ
る。

【図７】図７は本発明と比較のために示す窒化物半導
体ウエハーのスクライブライン形成時に生じる歪みを示
した模式的部分平面図である。

【符号の説明】

１００、２００、３００、４００、７００・・・半導体
ウエハー１０１、２０１、３０１、４０１・・・基板１０２、２０２、４０２・・・島状窒化物半導体１０３、２０３、３０３、４０３・・・基板表面に形成
された溝部１０４、３０４、４０４・・・溝部底面に形成した凹部
によるブレイク・ライン２０４・・・基板内部に形成した加工変質部によるブレ
イク・ライン３０２・・・窒化物半導体１１０、２１０、３１０、４１０・・・窒化物半導体素
子１１１、３１１、４１１・・・基板露出面側１２０、２２０、４２０・・・電極１２１、３２１、４２１・・・窒化物半導体積層側１３０、４３０・・・エッチング面５００、６００・・・半導体ウエハー５０１・・・基板５０２・・・窒化物半導体層５０３、６０３・・・サファイア基板に形成した溝部５０４、６０４・・・溝部底面に形成したスクライブ・
ライン５１０・・・窒化物半導体素子６０１・・・ダイヤモンドスクライバーの刃先７０３・・・正常に形成されたスクライブ・ライン７０４・・・歪んで形成されたスクライブ・ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板(101)上に窒化物半導体(102)が形成さ
れた半導体ウエハー(100)を窒化物半導体素子(110)に分
割する窒化物半導体素子の製造方法であって、前記半導体ウエハー(100)は第１及び第２の主面を有し
該第１の主面側から基板を露出させて島状窒化物半導体
を形成する工程と、少なくとも該第１の主面側及び／又
は第２の主面側の基板(101)に溝部(103)を形成する工程
と、該溝部(103)にブレイク・ライン(104)をレーザー照射に
より形成する工程と、前記ブレイク・ライン(104)に沿って半導体ウエハーを
分離する工程とを有することを特徴とする窒化物半導体
素子の製造方法。
【請求項２】前記第１の主面(121)は基板(101)上の一方
にのみ窒化物半導体が形成された半導体ウエハー(100)
の窒化物半導体積層側であり、前記第２の主面(111)は
半導体ウエハーを介して対向する基板露出面側である請
求項１記載に記載された窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項３】前記ブレイク・ラインは基板(101)の溝部
底面に形成された凹部(104)である請求項１に記載され
た窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項４】前記ブレイク・ラインは基板(201)内部に
形成された加工変質部(204)である請求項１に記載され
た窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項５】ダイヤモンドスクライバー、ダイサー、エ
ッチング装置、レーザー加工機から選択される少なくと
も１種によって前記溝部(103)を形成する請求項１に記
載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項６】前記溝部(103)の幅が１０μｍ以上３５μ
ｍ以下であり、前記溝部(103)の深さが３．７μｍ以上
１００μｍ以下である請求項１に記載の窒化物半導体素
子の製造方法。