JP2004260083A - ウェハの切断方法および発光素子アレイチップ - Google Patents

Abstract

【課題】スクライブ法やステルスダイシング法を用いてウェハを切断する際に、その切断面の傾きを制御し、目的の切断形状を得るためのウェハの切断方法を提供する
【解決手段】劈開しやすい（０ −１ １）面５がウェハ表面に垂直な面に対して３°〜１０°傾いたＧａＡｓウェハ１の表面に、アレイチップ９の発光点３を、発光点３の中心を結ぶ線がサブオリフラ（ＩＦ）に平行となるように配置し、レーザビーム６を、発光点３のサブオリフラ（ＩＦ）とは反対寄りの近傍の切断予定線４に沿って照射して、レーザビーム６によりＧａＡｓウェハ１内に破断のきっかけとなる変質層７を作る。次に、破断を起こさせる引っ張り応力を、切断線に対して垂直に、かつウェハ表面に平行に加えると、（０ −１ １）面５に沿って破断面８が成長し、３°〜１０°傾いた切断面を有するアレイチップ９が得られる。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶をスライスして製造されたウェハをチップの形状に加工する方法に関し、特に発光素子アレイチップの形状に加工する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光素子アレイチップ（以下、アレイチップという）を複数個接続して作られる発光装置として、電子写真式印字ヘッド（以下、プリンタヘッドという）が知られている。このプリンタヘッドは、解像度が６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）のものが製品化されているが、更に高精度の、解像度が１２００ｄｐｉのものについても開発が進んでいる。
【０００３】
図１は、従来のアレイチップの配列状態を示し、（ａ）は直線状配列の説明図、（ｂ）は千鳥状配列の説明図である。図１（ａ）に示すように、例えば解像度が６００ｄｐｉのプリンタヘッドの場合、複数個のアレイチップ２１は、各アレイチップ２１に直線状に配列されている複数の発光点２２が、同一配列間隔を保持したまま一直線状に連なるように、直線状に並べて接続することができる。
【０００４】
ところが、解像度がより高い、例えば１２００ｄｐｉのアレイチップ２３は、アレイチップ２１に比べて発光点２４の間隔が狭くなる（図１（ｂ）参照）。そこでアレイチップ２３についても、アレイチップ２１の直線状配列と同様に接続しようとすると、隣接するアレイチップ２３の発光点２４が同一間隔で配列されるようにするため、アレイチップ２３の両端に位置する発光点２４の極近傍を切断しなければならない。ダイシングに際し、このような切断を行うことは、技術的に非常に困難である。
【０００５】
そこで、このような切断を避けるために、アレイチップの一部が重なり合うように位置をずらして並べる、いわゆる千鳥掛けの状態となる千鳥配列を行うことが知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
これは、図１（ｂ）に示すように、アレイチップ２３の長さを、直線状配列を行う場合より長くした上で、奇数番目に当たるアレイチップ２３−１と偶数番目に当たるアレイチップ２３−２とを、向きを１８０度入れ換えて、両端が背中合わせになるように千鳥掛け状態に配置するものである。
【０００７】
この場合、各アレイチップ２３の発光点２４の中心を結ぶ直線は、１本の直線ではなく２本の平行な直線ａ，ｂとなるが、２本の直線ａ，ｂの線間距離は、できるだけ短く、かつ一定であることが望ましい。
【０００８】
この望ましい状態を作るため、発光素子アレイチップにおいて、発光点寄りの長辺の表面側エッジを鋭角に形成することが提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
図２は、上記の形態に係る発光素子アレイチップを示し、（ａ）はダイシングの説明図、（ｂ）は配列状態の説明図である。
【００１０】
図２（ａ）に示すように、ダイシングブレード１３は、ダイシングテープ１２上のアレイチップ１０のチップ表面に対し傾けて配置され、アレイチップ１０は、ダイシングブレード１３により発光点１１寄りの長辺の表面側エッジを切断され、切断後は、図２（ｂ）に示すように、隣接するチップ同士（１０−１，１０−２）が背中合わせに配置される。
【００１１】
上記構成を有することにより、重なり合って隣接するチップ同士の距離をできるだけ短く、かつ一定にする千鳥配列を行い、その上、ダイボンディングに要する時間を短縮することができる。また、ダイボンディング時にチップからはみ出す接着剤が、重なり合ったチップの隙間から這い上がることを防ぎ、チップ表面の発光点が汚染されることを防止できる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−２１６４４８号
【特許文献２】
特開２００１−２５０９８１
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図２（ａ）に示すように、これまでの技術においては、アレイチップ（発光素子アレイチップ）１０は、ダイシングブレードを傾けて配置することにより、鋭角のエッジを形成していた。
【００１４】
一方、発光素子の材料として用いられるＧａＡｓ，ＩｎＰもしくはＧａＰ等のウェハは、Ｓｉのウェハに比べて格段に高価である。故に、コストダウンを図るためには、１ウェハからのチップの取得数を向上させることが重要である。そのためには、チップの寸法を小さくするとともに、切断のために使われる切り代を少なくすることが必要となる。
【００１５】
現在のブレードダイシング法を用いて切断を行うと、切り代として最低３０μｍ程度の幅が必要となる。これに対し、ウェハの一部にキズ等の破断のきっかけとなる部分を作り、そこに応力を与えてウェハの切断を行う方法を用いると、切り代がほとんど必要なくなる。
【００１６】
現在、この破断のきっかけとなる部分を作り、そこに応力を与えてウェハの切断を行う方法として、ダイヤモンド圧子等で切断線上にキズをつけて切断する、いわゆるスクライブ法、および、レーザにてウェハ内に変質層を作って切断する、いわゆるステルスダイシング法が知られている。
【００１７】
しかし、スクライブ法およびステルスダイシング法を用いてウェハを切断する場合、破断面は一般的にウェハ表面に対し垂直に形成される。これは、破断を起こさせる引っ張り応力が、一般にウェハ表面に平行に発生するからである。つまり、この応力により最も大きな力を加えられる面である応力に対して垂直な面、言い方を変えると、ウェハ表面に対し垂直な面に沿って破断が発生することになる。
【００１８】
さらに、ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＰ等からなる化合物半導体ウェハについては、特定の結晶面に沿って破断が進む、いわゆる劈開現象が発生しやすい性質を持っている。これらのウェハにおいては、切断に劈開現象を利用するため、劈開を起こしやすい結晶面を、表面に垂直にかつオリフラに平行あるいは垂直に配置することが一般的である。
【００１９】
図３は、ＧａＡｓウェハの結晶面配置の一般的な例を示している。この例では、ウェハ表面は（１ ０ ０）面と平行になっており、オリフラ（ＯＦ）面は（０−１ −１）面に、サブオリフラ（ＩＦ）面は（０ −１ １）面と平行となっている。
【００２０】
このような結晶面配置のウェハの場合、劈開は（０ −１ −１）面および（０−１ １）面に沿って発生しやすい。
【００２１】
このため、スクライブ法やステルスダイシング法を利用して矩形チップの切断を行う場合、ウェハ上にオリフラ（ＯＦ）に平行になるようにチップを配置することにより、切断面と劈開を起こしやすい結晶面を一致させることが一般的である。こうすることにより、切断のための応力を小さくできるとともに、切断面の乱れを最小限にとどめることができるからである。
【００２２】
この場合、切断面はウェハ表面に対し垂直に形成される。その理由は、劈開を起こしやすい（０ −１ −１）面および（０ −１ １）面は、ウェハ表面の（１０ ０）面に対し垂直な位置にあるためである。
【００２３】
したがって、スクライブ法やステルスダイシング法を用いて図２に示すような鋭角なエッジを有するチップを形成することは、非常に難しいことが分かる。つまり、これまでダイシングの際にブレードを傾けて加工していたチップは、一般にスクライブ法やステルスダイシング法では切断できず、重要なコストダウンのための手法を放棄せざるを得ない状況であった。
【００２４】
本発明の目的は、スクライブ法やステルスダイシング法を用いてウェハを切断する際に、その切断面の傾きを制御し、目的の切断形状を得るためのウェハの切断方法、およびその方法を用いて得られる形状的に特徴のある発光素子アレイチップを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ウェハの一部に破断のきっかけとなる部分を作り、破断のきっかけとなる部分に応力を与えてウェハの切断を行う方法において、ウェハの結晶面に対するオフアングルを選び、ウェハの破断のきっかけとなる部分近傍にある劈開しやすい結晶面の傾きを制御することにより、破断によって作られる切断面の傾きを制御することを特徴とする。オフアングルは、３°〜１０°とすることが好ましい。
【００２６】
破断のきっかけとなる部分は、レーザビームを照射することによりウェハ内に作られた結晶の変質層、あるいはダイヤモンド圧子でウェハ表面につけられたキズであることが好ましい。
【００２７】
ウェハは、化合物半導体ウェハであり、特にＧａＡｓウェハ、ＧａＰウェハ、ＩｎＡｓウェハまたはＩｎＰウェハであることが好ましい。
【００２８】
また、本発明は、上述のウェハの切断方法を用いて切断して得られる発光素子アレイチップであって、切断面が、ウェハ表面に垂直な面に対して傾いていることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
本発明では、ウェハの結晶方位を意図的に特定の方向に傾け、破断を起こしやすい結晶面を、目標とする傾斜した切断面に平行に配置する。
【００３１】
図４に（１ ０ ０）面に対し、ウェハ表面を傾けた例を示す。この例では、ウェハ表面の法線ベクトルは、（１ ０ ０）面の法線ベクトルに対し、（１ ０ ０）面の法線ベクトルと（１ −１ １）面の法線ベクトルを含む面に沿って、角度θだけ傾いた配置になっている。
【００３２】
このウェハに対して、ウェハ上にサブオリフラ（ＩＦ）に平行になるように矩形チップ要素を配置し、サブオリフラ（ＩＦ）に平行な切断予定線に沿って、ウェハ上に破断のきっかけとなる部分を作った後に、破断のための応力をウェハに与えると、破断面は、劈開しやすい結晶面である（０ −１ １）面に沿って成長していき、サブオリフラ（ＩＦ）に平行な切断予定線を通り角度θの傾きを持った切断面を得ることができる。
【００３３】
破断のきっかけとなる部分を作った後に、破断のための応力をウェハに与えてウェハを切断する方法には、ダイヤモンド圧子等で切断予定線上にキズをつけて切断する、いわゆるスクライブ法、およびレーザにより切断予定線に沿ってウェハ内に結晶の変質層を作ってウェハの強度を部分的に弱め、その部分で切断する、いわゆるステルスダイシング法が用いられる。
【００３４】
図５にステルスダイシング法を用いてウェハを切断する場合の例を示す。（ａ）は、破断のきっかけを作る説明図であり、（ｂ）は破断面が斜めに成長する様子を説明する図である。ここでは、千鳥配列の発光素子アレイの製造工程を実施例として説明する。なお、スクライブ法を用いた場合においても図５と同じように角度θだけ傾いた切断面が得られることは容易に推測できる。
【００３５】
まず、基板となるＧａＡｓウェハ１については、ウェハ表面の法線ベクトルを、（１ ０ ０）面の法線ベクトルに対し、（１ ０ ０）面の法線ベクトルと（１−１ １）面の法線ベクトルを含む面に沿って、角度θだけ傾いた配置にする。角度θを表すオフアングルを３°〜１０°とし、傾ける方向の法線ベクトルを示すｏｆｆ ｔｏｗａｒｄを（１ −１ １）とする。これは図４と基本的に同じである。
【００３６】
次に、図５（ａ）に示すように、ダイシングテープ２上のＧａＡｓウェハ１の表面に、アレイチップ９の発光点３を、発光点３の中心を結ぶ線がサブオリフラ（ＩＦ）と平行に、かつアレイチップ９のサブオリフラ（ＩＦ）の反対寄りのエッジに発光点を寄せる形で配置する。そしてレーザビーム６を切断予定線４に沿って照射して、レーザビーム６によりＧａＡｓウェハ１内に破断のきっかけとなる変質層７を作る。
【００３７】
次に、図５（ｂ）に示すように、破断を起こさせる引っ張り応力を、切断線に対して垂直に、かつウェハ表面に平行に加える。すると、変質層７が破断のきっかけとなって劈開しやすい（０ −１ １）面５に沿って破断面８が成長し、角度θだけ傾いた切断面を有するアレイチップ９が得られる
角度θを表すオフアングルをあまり小さくすると斜め切断の効果が薄くなる。また、オフアングルを大きすぎると、破断応力の（０ −１ １）面への分力が低下し、この面での破断が起こりにくくなる。このため、破断が（０ −１ １）面からずれて発生する可能性が高くなる。
【００３８】
こうすることにより、特許文献２で示された千鳥配列に最適な形状の発光素子アレイチップ、すなわち発光点寄りの長辺の表面側エッジが鋭角に形成され、千鳥配列のために２つのチップを背中合わせに配置したときに、接着剤がチップ間から這い上がらず、基板表面にある発光点を汚すことがない発光素子アレイチップを、スクライブ法やステルスダイシング法を用いて製造することができる。
【００３９】
また、エッジが鋭角に形成された発光素子アレイチップをスクライブ法やステルスダイシング法を用いて製造できるので、１ウェハからのチップの取得数を向上させることができ、チップの大幅なコストダウンを図ることができる。
【００４０】
例えば、チップ寸法が５．６ｍｍ×０．２ｍｍの寸法の発光素子アレイチップを製造することを考えてみる。通常のブレードダイシング法を用いて切り代０．０３ｍｍで製造した場合と、スクライブ法やステルスダイシング法を用いて製造した場合の１チップの専有面積を比較すると、スクライブ法やステルスダイシング法を用いて製造したチップの方が１３．５％も少ないことが分かる。これがそのままコストダウンにつながるため、配線ルールを詰めるといったリスクを負わずに大幅なコストダウンを図ることができる。
【００４１】
一方、オリフラ（ＯＦ）に平行な切断予定線を切断して、角度θだけ傾いた切断面を得る場合には、ウェハ表面の法線ベクトルを、（１ ０ ０）面の法線ベクトルに対し、（１ ０ ０）面の法線ベクトルと（１ −１ −１）面の法線ベクトルを含む面に沿って、角度θだけ傾いた配置にすればよい。つまりｏｆｆ ｔｏｗａｒｄを（１ −１ −１）とすることにより実現される。この場合、破断面は、劈開しやすい（０ −１ −１）面に沿って成長する。
【００４２】
このように、ウェハの結晶面からの傾きをあらかじめ決めておくことにより、必要な切断面を任意な角度に傾けることができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態では、ウェハにＧａＡｓウェハを用いたが、ＧａＡｓウェハ以外の他の化合物半導体ウェハを用いることができることは言うまでもない。例えば、ＧａＰウェハ、ＩｎＡｓウェハまたはＩｎＰウェハを用いることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、劈開性のあるウェハについて、スクライブ法やステルスダイシング法を用いて、任意な角度の傾斜で切断することができる。また、傾斜した切断面を有するチップをスクライブ法やステルスダイシング法を用いて製造できるので、１ウェハからのチップの取得数を向上させることができ、チップの大幅なコストダウンを図ることができる。
【００４５】
また、本発明の切断方法によって得られる発光素子アレイチップは、切断面が傾斜しているので、千鳥配列のために２つのチップを背中合わせに配置したときに、接着剤がチップ間から這い上がらず、基板表面にある発光点を汚すことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の発光素子アレイチップの直線状配列および千鳥状配列を説明する図である。
【図２】従来の発光素子アレイチップの切断法および配列状態を説明する図である。
【図３】ＧａＡｓウェハの結晶面配置の一般的な例を示す図である。
【図４】（１ ０ ０）面に対し、ウェハ表面を傾けた例を示す図である。
【図５】ステルスダイシング法を用いてウェハを切断する場合の例を示す図である。
【符号の説明】
１ ＧａＡｓウェハ
２，１２ ダイシングテープ
３，１１，２２，２４ 発光点
４ 切断予定線
５ （０ −１ １）面
６ レーザビーム
７ 変質層
８ 破断面
９，１０，２１，２３ アレイチップ
１３ ダイシングブレード

Claims (9)

1. ウェハの一部に破断のきっかけとなる部分を作り、破断のきっかけとなる部分に応力を与えてウェハの切断を行う方法において、
   ウェハの結晶面に対するオフアングルを選び、ウェハの前記破断のきっかけとなる部分近傍にある劈開しやすい結晶面の傾きを制御することにより、破断によって作られる切断面の傾きを制御することを特徴とするウェハの切断方法。
2. 前記オフアングルを、３°〜１０°とすることを特徴とする請求項１に記載のウェハの切断方法。
3. 前記破断のきっかけとなる部分は、ウェハ内に作られた結晶の変質層であることを特徴とする請求項１または２に記載のウェハの切断方法。
4. 前記変質層は、レーザビームを照射することにより作られることを特徴とする請求項３に記載のウェハの切断方法。
5. 前記破断のきっかけとなる部分は、ウェハ表面につけられたキズであることを特徴とする請求項１または２に記載のウェハの切断方法。
6. 前記キズは、ダイヤモンド圧子でつけられることを特徴とする請求項５に記載のウェハの切断方法。
7. 前記ウェハは、化合物半導体ウェハであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のウェハの切断方法。
8. 前記化合物半導体ウェハは、ＧａＡｓウェハ、ＧａＰウェハ、ＩｎＡｓウェハまたはＩｎＰウェハであることを特徴とする請求項７に記載のウェハの切断方法。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のウェハの切断方法を用いて切断して得られる発光素子アレイチップであって、
   前記切断面が、ウェハ表面に垂直な面に対して傾いていることを特徴とする発光素子アレイチップ。

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