JP2006245043A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法及び発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成されたIII族窒化物系化合物半導体素子チップのチップ分割面を傾斜面とする。
【解決手段】サファイア基板１０上にIII族窒化物系化合物半導体層から成る素子層３０を形成し、素子層が形成されている側の第２の面１２に第２の分離溝２２が形成される。基板１０の垂直面に対して傾斜した方向に分離予定面４６を設定し、基板１０の上から、レーザの照射による加工変質部が断続的に形成された破断線５１〜５ｎが多段的に形成される。第１の面１１上の分割線上に第１の分離溝２１がスクライビングで形成される。各段の加工変質部分の破断線間の間隔を６０μｍ以下とした。
【選択図】図１

Description

本発明は基板上に形成されたIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法及び発光素子に関する。本発明は、特に、分離されたチップの側面を傾斜面としたIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法及び発光素子に関する。

III族窒化物系化合物半導体素子を発光素子とする場合に、発光波長に対して透明度が高いサファイア基板を用いた発光素子が知られている。これらの発光素子においては、基板の厚さは出来るだけ厚い程、光の取り出し効率が高く、しかも基板の側面が発光領域の内側に傾斜している方が光の取り出し効率が高い。したがって、このような発光素子を製造する場合には、厚い基板のままで基板を垂直面に対して傾斜した方向に切断する技術が必要となる。しかしながら、厚い基板を斜め方向に切断する技術は知られていない。

一方、基板の側壁の一部を傾斜させる方法として、下記特許文献１、３に記載の方法が知られている。
特開２００４−２８９０４７ 特開２００２−２０５１８０ 特表２００４−５１４２８５

しかし、上記特許文献１の製造方法は、基板の裏面からレーザを照射して、Ｖ字形状に基板を溶解させる方法である。この方法によると、溶解面が不規則になり、ブラスト処理をして平滑面を形成しなければならないという問題がある。

また、特許文献２においては、パルスレーザを基板に照射して多光子吸収により、基板の厚さ方向に沿って複数段の改質領域を形成することで、チップへの分離を容易にすることが開示されている。しかしながら、特許文献２は、シリコン基板において用いた例であり、基板に対して垂直に分割する技術に過ぎない。

さらに、特許文献３は、レーザビームの断面におけるエネルギー密度分布を中心部が高く、周辺部を低したビームや、走査線方向に軸を有する菱形のビームを、走査線に沿って連続的スィープすることで、傾斜した側壁を得るようにしている。しかしながら、この加工方法は、レーザのエネルギー分布によってＶ字溝を形成して溶断する方法であるので、分割した側壁が鏡面におらず、この側壁からの光の出射率が向上しないという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するために成されたものであり、本発明の目的は、基板供給業者から供給された状態の厚さの厚い基板をそのまま用いて、薄く加工することなく、発光領域の内側に傾斜した側面を有する発光素子チップを容易に得ることである。

上記課題を解決するための請求項１の発明の構成は、基板上に形成されたIII族窒化物系化合物半導体素子を分離して個々のIII 族窒化物系化合物半導体素子とする製造方法において、基板の内部であって、基板に垂直な方向に対して傾斜した面であってチップに分割する分離予定面に沿ってパルスレーザを集光させて多光子吸収を発生させることにより、加工変質部分をこの分離予定面に沿って破断線状に形成し、加工変質部分は、分離予定面上において基板の厚さ方向に沿って、６０μｍ以下の間隔で多数の破断線として形成し、外力を加えることにより、分離予定面で基板をチップに分離して、分離されたチップの基板側面を傾斜させた面としたことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法である。

ここで、加工変質部分とは、レーザの焦点部において、レーザの多光子吸収により基板が変質した部分である。そして、破断線とは、この加工変質部分が不連続に配置された状態をいう。本発明は、分離予定面を基板に垂直な方向に対して傾斜した面とした上で、この分離予定面上において、パルスレーザを集光させて多光子吸収を発生させることにより、加工変質部分をこの分離予定面に沿って破断線状に多段階に形成し、その各段の破断線の間隔を６０μｍ以下としたことが特徴である。発光素子を形成する場合には、外部量子効率を向上させる観点からは分離予定面は１チップの内側に傾斜しているのが望ましい。また、外部量子効率の向上の観点からは、基板に垂直な面と分離予定面との成す角は１０°〜４５°が望ましい。基板は特に限定するものではないが、サファイア、ＳｉＣなどを用いることが可能である。

また、請求項２の発明は、基板の第１の面において、分離予定面と第１の面との交線に沿って第１の分離溝を形成し、第１の分離溝に最も近い最上段の加工変質部分の破断線は、第１の分離溝に対して６０μｍ以下の間隔としたことを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法である。
破断線の形成と第１の分離溝の形成とは、どちらを先に実行しても良いが、第１の分離溝を形成する過程で、素子がチップに分割される恐れがあるので、第１の分離溝を先に形成しておいた方が良い。

また、請求項３の発明は、基板の第１の面とは反対側の第２の面において、分離予定面と第２の面との交線に沿って第２の分離溝を形成し、第２の分離溝に最も近い最下段の加工変質部分の破断線は、第２の分離溝に対して６０μｍ以下の間隔としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法である。
この発明においても、第２の分離溝を加工変質部分からなる破断線よりも先に形成しておいた方が望ましい。この場合にも、破断線が基板に形成されていると、第２の分離溝を形成する過程において、基板がチップに分割されてしまう恐れがあるので、第２の分離溝を先行させた方が望ましい。

請求項４の発明は、最下段の加工変質部分の破断線は、パルスレーザの複数回の走査により形成されることを特徴とする請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法である。

請求項５の発明は、最下段の加工変質部分の破断線は、パルスレーザの複数回の走査により形成されることを特徴とする請求項３に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法である。

請求項６の発明は、第１の面は基板の半導体層の成長面とは反対側の面であり、第１の分離溝は、スクライビングにより形成された溝であることを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法である。第１の分離溝の深さは、０．５μｍ〜１μｍが望ましい。

請求項７の発明は、第２の面は基板の半導体層の成長面であり、第２の分離溝はダイシングにより形成された溝であることを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法である。第２の分離溝の深さは、６μｍ〜１５μｍが望ましい。

請求項８の発明は、基板にIII族窒化物系化合物半導体を積層して成る発光素子において、基板の側面は、基板の内部であって、基板の垂直方向に対して傾斜したチップに分割する分離予定面に沿ってパルスレーザを集光させて多光子吸収を発生させることにより、加工変質部分がこの分離予定面に沿って複数段の破断線状に形成された後に、外力を加えることにより、分離された傾斜面を有することを特徴とする発光素子である。
ここにおいて、本発光素子は、基板の傾斜した側面から光を出力するものであるので、基板は発光波長に対して透明度の高い（光吸収の少ない）材料が用いられる。例えば、サファイア、ＳｉＣである。
基板の厚さは、２７０μｍ〜１０００μｍである。チップサイズとも関係するが、厚いと光取り出し効率が高くなるが、加工時間が長くなる。望ましくは、３００μｍ〜８００μｍ、さらに望ましくは、３５０μｍ〜６００μｍであり、最も望ましくは、４００μｍ〜５００μｍである。

請求項９の発明は、分離された基板は、III族窒化物系化合物半導体が積層されている側の面が広く、その反対側の面が狭くなる四角錐台を成し、前記傾斜面はその四角錐台の側面で構成されることを特徴とする請求項８に記載の発光素子である。
四角錐台とすることで、発光素子の光取り出し効率が向上する。側面と基板に垂直な面との成す角は１０°〜４５°が望ましい。

請求項１０の発明は、分離予定面と前記基板の何れか一方の面との交線に沿って形成された分離溝を有することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の発光素子である。
分離溝を基板の表面に有していると、分離溝とこの分離溝に最も近い破断線との間が分割起点となり、分割起点が形成され易くなる。

請求項１の発明では、基板に垂直な方向に対して傾斜した面であってチップに分割する分離予定面に沿ってパルスレーザを集光させて多光子吸収を発生させることにより、加工変質部分をこの分離予定面に沿って破断線状に多段階に形成し、それらの破断線の間隔を６０μｍ以下としているので、確実に傾斜した分離予定面に沿ってチップが分離される。破断線の間隔が６０μｍ以下の時に傾斜した分離予定面に沿って基板の分割が容易でかつ正確に行われることを確認した。また、多光子吸収により加工変質部分を形成しているので、分離されるチップ側面の荒れが小さい。また、基板は厚くとも、破断線の段数を増加させることで、チップへの分離が可能である。このようにして、側面の荒れが小さい厚い基板で側壁が傾斜した素子を得ることができる。この素子を発光素子とする場合には、基板の側面及び第１の面からの光取り出し効率が向上し、外部量子効率の高い発光素子を歩留り良く得ることが可能となる。

傾斜した分離予定面に沿った基板の分割が可能であるのは、加工変質部分が、溶融等により結晶の連続性を失ったため、結晶方位の影響を受けにくくなったからである。尚、走査線上に沿って断続的に形成された加工変質部分は、パルスレーザを基板面から厚さ方向に照射し、ウエハを所望の送り速度で移動することで極めて容易に実現できる。基板内部におけるレーザの焦点位置を水平方向と垂直方向に制御しながら、レーザを走査することで、傾斜した分離予定面上において多段の破断線を形成することが可能となる。この時、III族窒化物系化合物半導体層にレーザが照射されると、少なからず溶融や分解が生じるため、予め分割線（分離予定面と基板面との交線）付近のIII族窒化物系化合物半導体層を除去しておくことが望ましい。

また、請求項２の発明では、第１の分離溝と最上段の破断線との距離を６０μｍ以下とし、請求項３の発明では、第２の分離溝と最下段の破断線との距離を６０μｍ以下としている。分離予定面で基板が分割される時の分割は、第１の分離溝又は第２の分離溝から始まると考えられる。よって、この分割起点における分割が確実となり、この分割起点から分離予定面全体へと分割が波及するので、傾斜した分離予定面での分割が確実且つ正確に行われる。

また、請求項４の発明では、最上段の破断線を複数回のレーザ走査により形成し、請求項５の発明では、最下段の破断線を複数回のレーザ走査により形成したものである。正確に分離予定面に沿って基板を分割する時に、第１の分離溝と最上段の破断線との間、又は／及び、第２の分離溝と最下段の破断線との間で、最初に、分割が開始されることが重要である。この時、最上段又は最下段の破断線が複数回のレーザ走査により形成されているので、この破断線に沿った破断が確実に形成されている。したがって、上記の区間における基板の分割が極めて容易に実行されるので、チッピングがなく破断された分割予定面が美しく仕上がるという効果を奏する。素子を発光素子とする場合には、光の取り出し効率を向上させる側面を有した製造方法となる。

また、請求項６の発明では、第１の分離溝をスクライビングにより形成し、請求項７の発明では、第２の分離溝をダイシングにより形成したことを特徴とする。これにより基板の第１の面と第２の面の上の分割線を正確に得て、予定した領域のチップを正確に分割することができる。

請求項８の発明では、基板の側面は、傾斜面であり、且つ、レーザの多光子吸収により加工変質部分を形成して、分割された面であるので、面の荒れが少なく均一な分割面となる。このため、光の外部への取り出し効率を向上させることができる。

請求項９の発明では、分離された基板は、素子側の面が広い四角錐台を成し、傾斜面はその四角錐台の側面で構成される。この構造から発光層で発光した光は基板の側面及び基板の半導体の積層されていな側の面から容易に外部に出力することが可能となる。

請求項１０の発明は、分離予定面と基板の何れか一方の面との交線に沿って形成された分離溝を有する。よって、分離溝とこの分離溝に最も近い破断線との間が分割起点となり、分割起点が形成され易くなり、荒れの少ない面を得ることができるので、光の取り出し効率が向上する。

図１に、本発明の概念を示す。サファイア基板１０の第２の面１２上にIII 族窒化物系化合物半導体から成る複数の層で形成された素子層３０が形成されている。この素子層３０の層構成は、本件発明と直接的には関係がないので説明を省略する。素子層３０が形成されている側とは反対側の面が第１の面１１となる。第１の面１１上には第１の分離溝２１が形成され、第２の面１２の上には第２の分離溝２２が形成される。この図では、第１の分離溝２１がスクライビングにより形成された溝であり、第２の分離溝２２がダイシングにより形成された溝で表現されているが、特に、それらに限定されるものではない。サファイア基板１０の第１の面１１側の第１の分離溝２１の上方からパルスレーザ４１がレンズ４０により集光されて、サファイア基板１０の所定位置に焦点が形成されるように照射される。このレーザ光の波長は、サファイア基板のバンドギャップエネルギーよりも小さいエネルギーを有する波長であって、サファイアによる基礎吸収が生じないように選択されている。また、レーザの出力は、サファイアにおいて非線形効果である多光子吸収が発生するレベルに選択されている。パルスレーザを照射することにより、サファイア基板の中の焦点領域には加工変質部分４２が形成される。基板１０の垂直線に対して１５°だけ傾斜した分離予定面４６上の加工変質部の形成予定位置の平面上の射影に沿って、レーザを走査する。平面図を示した図２に示されているように、基板の深さ方向（ｚ軸方向）の焦点位置を調整して、ｙ軸方向にレーザを走査し、次にｘ軸方向に走査する。これにより、加工変質領域が断続的に形成された１段の破断線が格子状に形成される。パルスレーザを走査することにより、加工変質部分は走査線上において断続的に形成される。次に、レーザの焦点のｚ軸方向の位置を調整し、且つ、ｘ軸及びｙ軸方向の走査線を図２に示すように調整して、レーザを走査する。これにより、他の段の破断線が形成される。これを繰り返すことにより、図１に示すように、基板１０の内部に多段の破断線が形成される。この破断線は、第１の面１１に最も近い側から第１段の破断線５１（最上段の破断線）、第２段の破断線５２、…最下段の破断線５ｎとしている。

通常は、サファイア基板１０のレーザ入射面側に最も遠い側の破断線から順に形成される。図１の例では、最下段である破断線５ｎから順次形成される。このように形成すると、後の破断線を形成する時に、先に形成された破断線の加工変質部でレーザが散乱されることがないので、後の破断線の形成を容易且つ正確に行うことができる。

本発明では、第１の分離溝２１と最上段（第１段）の破断線５１との間隔ｗ１を６０μｍ以下とし、第２の分離溝２２と最下段の破断線５ｎとの間隔ｗ２を６０μｍ以下とし、各段の破断線の間隔ｗ３を６０μｍ以下としたことが特徴である。このようにして各段の破断線を形成した後に、サファイア基板１０の第２の面１２から剪断力を加えて、各チップに分割する。この時、第１の分離溝２１と最上段の破断線５１との間隔が６０μｍ以下と短いために、この部分が、基板が分離予定面で分割される時の分割起点となり、現実の分割面は、第１の分離溝２１と第２の分離溝２２と各段の破断線５１〜５ｎを通る分割予定面４６となり、チッピングのないチップ分割が可能となる。サファイア基板１０には、１ｍｍ角のチップ（大出力ＬＥＤのような場合）の場合には、３５０〜６００μｍの厚さのものが用いられるが、このようにすれば、この厚さのサファイア基板でも傾斜した方向の分割予定面に沿って極めて正確にチップを分割することが可能となる。これらの破断線の間隔、最上段の破断線と第１の分離溝との間隔、最下段の破断線と第２の分離溝との間隔は、望ましくは、１０μｍ〜６０μｍであり、さらに、望ましくは、１０μｍ〜４０μｍである。これらの間隔が狭い程、傾斜した面に沿っての分割が容易であるが、レーザ走査に時間が係るので、下限値としては、１０μｍ位である。

特に、上記の例において、最上段の破断線５１を形成するのに、パルスレーザを複数回走査するのが良い。この場合には、第１の分離溝２１に最も接近した最上段の破断線５１が確実に形成されるために、第１の破断線５１と第１の分離溝２１との間の切断が確実となり、分割面の分割始動が容易に行われるので、正確な分割が可能となる。同様に、最下段の破断線５ｎを形成するのにレーザの走査を複数回行うことで、第２の分離溝２２と最下段の破断線５ｎとの間の分割を確実に行うことができ、分割始動を確実に発生させることができる。よって、最上段の破断線と最下段の破断線とを共に、複数回のレーザの走査により形成すれば、より効果の高いチップ分割が可能となる。

本発明のパルスレーザとしては、波長は紫外光が望ましい。また、パルス幅は１μsec 以下が良い。更に、レンズによる集光により、エネルギー密度は１０⁸Ｗ／ｃｍ²以上とすると良い。例えば、一辺３００〜５００μｍのチップに分離するには、破断線上における加工変質部分の間隔は、チップの一辺あたり５個以上、好ましくは１０〜３０個の加工変質部分が形成される間隔とすると良い。すなわち、加工変質分の間隔は１０μｍ〜１００μｍ間隔が望ましい。また、１ｍｍ角のチップであれば、一辺当たり１０〜１００個形成されるのが望ましい。

以下、本願発明の実施例を説明する。尚、本願発明は以下の説明内容に限定されるものではない。また、各図においては、本発明の本質を説明するため、極めて簡略化した図を用いるが、以下に説明する通り、各図に基づいて、本発明は通常のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法に適用できるものである。

図３は本発明の具体的な実施例の製造方法を説明するための工程図（サファイア基板の第１の面１１及び分離予定面４６に対して垂直な断面図）である。ａ面を主面とする厚さ約４４０μｍのサファイア基板１０上にIII族窒化物系化合物半導体層を積層して、約３０００個のｐｎダブルヘテロ接合構造の青色ＬＥＤ素子を形成した（図３．Ａ）。当該素子部分の積層構造については簡略化し１の符号３０で示す。電極を含まないで、III族窒化物系化合物半導体層の総膜厚は約５μｍである。まず、ダイヤモンドブレードを使用するダイサーによるダイシングによって、各格子内が１の青色ＬＥＤ素子となる格子枠状の分割線に沿って、幅約３０μｍの第２の分離溝２２を形成した（図３．Ｂ）。第２の分離溝２２により、素子層３０が除去されている。
次にダイヤモンドスクライバで、分割線４５に沿って第１の分離溝２１であるスクライブライン２３を所定の位置に形成した（図３．Ｃ）。

次に、サファイア基板１０をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に数値制御により位置決め可能で移動可能な基台の上に設置して、上方向からレーザをサファイア基板１０に照射して、基台をｘ軸、ｙ軸方向に移動させて、レーザをサファイア基板１０上で走査した。
レーザには、ＹＶＯ₄ レーザの第３次高調波（波長３５５ｎｍ）を用い、ビーム径約２０μｍ（直径）のレーザビームをレンズによってスポット径０．８μｍとなるように調整し、平均出力０．７６Ｗ、パルス周波数２０ｋＨｚ、パルス幅８ｎｓｅｃ 、光学効率１５％とした。この状態で、サファイア基板１０から成るウエハに粘着シート７０を張り付けて表面の素子を保護し、サファイア基板１０を送り速度２００ｍｍ／ｓｅｃ で分離予定面４６上の走査線の第１の面１１上の射影である分割線４５（図２）に沿って、ｙ軸方向に移動させながら、サファイア基板１０の内部に、断続的な加工変質部分（理論上は、加工変質部分は、１０μｍ間隔で形成される。スポット径の大きさで加工変質部分が形成されるとすると、０．８μｍの長さの加工変質部分が形成される）から成る最下段の破断線６０を形成した。これらのレーザ走査をｙ軸方向の他の分割線４５に関しても行い、ｙ軸方向の全ての走査を終了した後に、同様にｘ軸方向の分割線に沿ったレーザの走査を行った。尚、レーザの集光位置はサファイア基板１０の第２の分離溝２２の底から４０μｍの位置とした（図３．Ｄ）。

この最下段の破断線６０は、レーザの分割線４５に沿った走査を２回行うことにより形成された。次に、基台をｚ軸方向（レーザの照射側に）に４０μｍだけ移動させて、且つ、図２に示すように、次の段の破断線に対応した次の分割線４５を選択して、その線上において、ｙ軸、ｘ軸方向にレーザを照射して、次の段の破断線５９を形成した。この操作を繰り返し実行して、最上段の破断線５１までが形成された。この破断線５１は、サファイア基板１０の第１の面１１からの距離が４０μｍとなる位置に形成された。また、この最上段の破断線５１の形成は、レーザを２回走査することにより行われた。このようにして、破断線は、４４０μｍの厚さの基板の中に、間隔４０μｍで、１０段に形成された。

次に、ブレーキングにより、スクライブライン２３を分割面の発生位置としてクラックを拡大させて素子を分離した（図３．Ｅ）。

このようにして、図４に示すように、四角錐台の形状をしたチップを得ることができた。基板１０の第１の面１１に垂直な面に対する傾斜角１５度の４つの側面８０を有した四角錐台となった。顕微鏡により側壁の形状を調べたが、チッピングのない良好な面が得られているのが確認された。

次に、レーザの走査速度以外は上記と同一条件として、レーザの走査速度だけを変化させて、分割面の顕微鏡写真を撮影した。走査速度が２ｍｍ／ｓｅｃ〜１０ｍｍ／ｓｅｃの時、破断線はサファイア基板が溶解して、熱加工のようになった。また、走査速度が２０ｍｍ／ｓｅｃ〜１００ｍｍ／ｓｅｃの時、破断線は不規則な割れを含む状態となった。また、走査速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃ〜３００ｍｍ／ｓｅｃの時、破断線は、加工変質領域が規則正しく直線上に整列したものとなった。以上のことを、レーザの平均出力を０．２８Ｗ、０．４４Ｗ、０．６３Ｗ、０．７６Ｗ（ 上記の実験）、０．８１Ｗと変化させて実行した。０．２８Ｗの時は、破断線がほとんど形成されなかった。０．４４Ｗの時は走査速度が２ｍｍ／ｓｅｃ〜１０ｍｍ／ｓｅｃの時に破断線が形成されたが、走査速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃ以上となるとほとんど形成されなかった。０．６３Ｗと０．８１Ｗの時は、上記した０．７６Ｗの時と同様な結果が得られた。したがって、レーザの平均出力は、０．６３Ｗ〜０．８１Ｗが望ましく、レーザの走査速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃ〜３００ｍｍ／ｓｅｃが望ましいことが分かった。

次に、レーザの平均出力と走査速度を上記したように最良な結果が得られる条件である０．７６Ｗ、２００ｍｍ／ｓｅｃとして、レーザパルスの周波数を１５ｋＨｚ〜３５ｋＨｚの範囲で変化させて破断線を形成して、同様に、分割面の顕微鏡写真を測定した。パルス周波数が３０ｋＨｚと、３５ｋＨｚの場合には、破断線は、微小クラックの形成がところどころ消滅するような不安定なものとなった。しかし、パルス周期が１５ｋＨｚ〜２５ｋＨｚの時には、微小クラックは破断線に沿って均一に安定して形成された。この結果から、パルスレーザの周波数は、１５ｋＨｚ〜２５ｋＨｚが望ましいことが分かる。

以上の実験結果から、パルスレーザの平均出力は０．６３Ｗ〜０．８１Ｗ、走査速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃ〜３００ｍｍ／ｓｅｃ 、周波数は１５ｋＨｚ〜２５ｋＨｚが望ましいことが分かる。すなわち、１ｍｍ当たり５０〜１７０パルスのレーザの照射割合が良い。間隔では、６μｍ〜２０μｍ間隔が望ましい。最も望ましい、加工変質部分の間隔は７μｍ〜１５μｍである。

また、上記の実施例では、サファイア基板１０の第１の面１１上に第１の分離溝２１を形成したが、上記の実施例と同一条件にして、この分離溝２１（スクライビングライン２３）を形成せずに、レーザの照射のみによって、サファイア基板１０の内部に断続的な加工変質領域から成る破断線を形成して、チップ分割を行った。傾斜した分離予定面に沿ったチップの分割は、いずれも、正確に実行できた。しかし、幾分、分離溝２１を形成した場合の方が、チップの歩留りは高かった。

また、破断線を形成するときに、複数回の走査を行う破断線を変化させた。すなわち、最上段の破断線のみ２回のレーザ走査で行った場合、第２段の破断線のみ２回のレーザ走査で行った場合、最下段の破断線のみ２回のレーザ走査で行った場合の分割面の顕微鏡写真を得た。最上段の破断線を形成する時のみレーザを２回走査する時が、最も、良好な分割面が得られた。すなわち、スクライビングライン２３に最も近い破断線を形成するのに、レーザを複数回走査することで、スクライビングライン２３と最上段の破断線との間の分割が確実に行われ、分割面を形成する分割起点が確実に立ち上がり、これが原因となって、チッピングのないチップ分割が可能になったものと思われる。

なお、最上段の破断線と第１の分割溝との距離は６０μｍ以下１０μｍ以上が望ましく、さらに望ましくは、２０μｍ〜５０μｍであることが分かった。同様に、最下段の破断線と第２の分割溝との距離（第２の分割溝を形成しない場合には第２の面との距離）は６０μｍ以下１０μ以上が望ましく、さらに望ましくは、２０μｍ〜５０μｍであることが分かった。同様に、各段の破断線の間隔は１５°に傾斜した分離予定面の場合には、１０μｍ〜６０μｍが望ましく、より望ましくは、１０μｍ〜４０μｍである。

本発明は、III 族窒化物系化合物半導体素子の基板の側壁を傾斜面とする製造方法に用いることができる。これにより、本半導体素子を、特に、フリップチップ（フェースダウン）型で基板側から光を出力する発光素子とした場合に、光の取り出し効率の高い発光素子を得ることができる。ワイヤーボンディング（フェースアップ）型の場合であっても、光取り出し効率は向上するので、発光素子に用いる場合に、有効な発明である。

本発明の製造方法の概念を示した断面的説明図。 同本発明の製造方法の概念を示した平面的説明図。 本発明の具体的な実施例１に係るIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法を示し、分離予定面と基板の第１の面とに垂直な断面における断面図。 実施例１により製造された発光素子の構造を示す斜視図。

１０…サファイア基板
１１…第１の面
１２…第２の面
２１…第１の分離溝
２２…第２の分離溝
４５…分割線
２３…スクライブライン
８０…側面

Claims (10)

1. III族窒化物系化合物半導体が積層された基板を分離して個々のIII 族窒化物系化合物半導体素子とする製造方法において、
   前記基板の内部であって、基板に垂直な方向に対して傾斜した面であってチップに分割する分離予定面に沿ってパルスレーザを集光させて多光子吸収を発生させることにより、加工変質部分をこの分離予定面に沿って破断線状に形成し、
   前記加工変質部分は、前記分離予定面上において前記基板の厚さ方向に沿って、６０μｍ以下の間隔で多数の破断線として形成し、
   外力を加えることにより、前記分離予定面で前記基板をチップに分離して、分離されたチップの基板側面を傾斜させた面とすることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
2. 前記基板の第１の面において、前記分離予定面と第１の面との交線に沿って第１の分離溝を形成し、
   前記第１の分離溝に最も近い最上段の加工変質部分の破断線は、前記第１の分離溝に対して６０μｍ以下の間隔としたことを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
3. 前記基板の前記第１の面とは反対側の第２の面において、前記分離予定面と第２の面との交線に沿って第２の分離溝を形成し、
   前記第２の分離溝に最も近い最下段の加工変質部分の破断線は、前記第２の分離溝に対して６０μｍ以下の間隔としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
4. 前記最上段の加工変質部分の破断線は、前記パルスレーザの複数回の走査により形成されることを特徴とする請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
5. 前記最下段の加工変質部分の破断線は、前記パルスレーザの複数回の走査により形成されることを特徴とする請求項３に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
6. 前記第１の面は前記基板の半導体層の成長面とは反対側の面であり、前記第１の分離溝は、スクライビングにより形成された溝であることを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
7. 前記第２の面は前記基板の半導体層の成長面であり、前記第２の分離溝はダイシングにより形成された溝であることを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
8. 基板にIII族窒化物系化合物半導体を積層して成る発光素子において、
   前記基板の側面は、前記基板の内部であって、前記基板の垂直方向に対して傾斜したチップに分割する分離予定面に沿ってパルスレーザを集光させて多光子吸収を発生させることにより、加工変質部分がこの分離予定面に沿って複数段の破断線状に形成された後に、外力を加えることにより、分離された傾斜面を有することを特徴とする発光素子。
9. 分離された基板は、III族窒化物系化合物半導体が積層されている側の面が広く、その反対側の面が狭くなる四角錐台を成し、前記傾斜面はその四角錐台の側面で構成されることを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
10. 前記分離予定面と前記基板の何れか一方の面との交線に沿って形成された分離溝を有することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の発光素子。