JP2021184460A

JP2021184460A - 半導体素子の製造方法および半導体素子

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Publication number: JP2021184460A
Application number: JP2021075885A
Authority: JP
Inventors: 一樹山口; Kazuki Yamaguchi; 新隆住友; Arataka Sumitomo
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2041-04-28
Also published as: JP7186357B2

Abstract

【課題】基板を割断する際に基板の欠けを抑制できる半導体素子の製造方法および半導体素子を提供すること。【解決手段】半導体素子の製造方法は、第１面側から基板の内部にレーザ光を照射して、基板の内部に第１方向に沿って並ぶ複数の第１改質部を形成する第１照射工程と、第１改質部から第２方向にずれた位置に第１面側からレーザ光を照射して、複数の第１改質部の第２方向における隣の位置に第１方向に沿って並ぶ複数の第２改質部を形成する第２照射工程と、第１面側からレーザ光を第１方向に沿って照射して、第１改質部よりも第１面側であって、基板の厚さ方向において複数の第１改質部に重なる位置に第１方向に沿って並ぶ複数の第３改質部を形成する第３照射工程とを備える。第３改質部の第２方向における隣であって、且つ基板の厚さ方向において第２改質部に重なる位置には改質部を形成しない。【選択図】図５Ａ

Description

本発明は、半導体素子の製造方法および半導体素子に関する。

一般に、半導体素子は、基板の上に半導体層を形成したウェハをダイシングすることによって得られる。ウェハをダイシングする方法としては、基板内部にレーザ光を集光させて改質領域を形成し、この改質領域から伸展する亀裂を起点にウェハを分割する方法が知られている。例えば、特許文献１には、第１の直線および第２の直線に沿ったレーザビーム照射により、ダイシングストリート内で平行に並ぶ２列の改質領域を形成するレーザダイシング方法が記載されている。

特開２０１３−４８２０７号公報

特許文献１の方法では、２列の改質領域のそれぞれから基板の表面に達する亀裂が発生するため、基板を割断する際に基板に欠けが発生する懸念がある。

本発明は、基板を割断する際に基板の欠けを抑制できる半導体素子の製造方法および半導体素子を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、半導体素子の製造方法は、第１面と第２面とを有する基板の前記第１面に平行な第１方向に沿って前記第１面側から前記基板の内部にレーザ光を照射して、前記基板の内部に前記第１方向に沿って並ぶ複数の第１改質部と、前記第１改質部から少なくとも前記第１面に向けて伸びる亀裂とを形成する第１照射工程と、前記第１照射工程の後、前記第１改質部から、前記第１方向に交差し前記第１面に平行な第２方向にずれた位置に前記第１面側からレーザ光を照射して、前記複数の第１改質部の前記第２方向における隣の位置に前記第１方向に沿って並ぶ複数の第２改質部を形成する第２照射工程と、前記第２照射工程の後、前記第１面側からレーザ光を前記第１方向に沿って照射して、前記第１改質部よりも前記第１面側であって、前記基板の厚さ方向において前記複数の第１改質部に重なる位置に前記第１方向に沿って並ぶ複数の第３改質部を形成する第３照射工程と、前記第３照射工程の後、前記第２面側から前記基板を押圧部材で押圧して、前記基板を割断する工程と、を備える。前記第３改質部の前記第２方向における隣であって、且つ前記基板の厚さ方向において前記第２改質部に重なる位置には改質部を形成しない。

本発明の半導体素子の製造方法および半導体素子によれば、基板を割断する際に基板の欠けを抑制できる。

本発明の実施形態のウェハの模式平面図である。本発明の実施形態のウェハの模式断面図である。本発明の第１実施形態の半導体素子の製造方法における第１照射工程を示す模式断面図である。本発明の第１実施形態の半導体素子の製造方法における第１照射工程を示す模式平面図である。本発明の第１実施形態の半導体素子の製造方法における第２照射工程を示す模式断面図である。本発明の第１実施形態の半導体素子の製造方法における第２照射工程を示す模式平面図である。本発明の第１実施形態の半導体素子の製造方法における第３照射工程を示す模式断面図である。本発明の第１実施形態の半導体素子の製造方法における第３照射工程を示す模式平面図である。本発明の実施形態の半導体素子の製造方法における割断工程を示す模式断面図である。本発明の実施形態の半導体素子の製造方法における割断工程を示す模式平面図である。本発明の実施形態の半導体素子の製造方法における割断工程を示す模式平面図である。本発明の第２実施形態の半導体素子の製造方法におけるレーザ光の照射工程を示す模式断面図である。本発明の第３実施形態の半導体素子の製造方法におけるレーザ光の照射工程を示す模式断面図である。本発明の第４実施形態の半導体素子の製造方法におけるレーザ光の照射工程を示す模式断面図である。本発明の一実施形態により製造された半導体素子の模式断面図である。

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。

本発明の実施形態の半導体素子の製造方法は、ウェハを準備する工程と、レーザ光の照射工程と、ウェハを割断する工程とを備える。

図１は、実施形態のウェハＷの模式平面図である。図２は、ウェハＷにおけるダイシングストリートＤが形成された部分の模式断面図である。

ウェハＷは、基板１０と半導体層２０とを有する。基板１０は、第１面１１と、第１面１１とは反対側の第２面１２とを有する。半導体層２０は基板１０の第２面１２に設けられている。

基板１０は、例えば、サファイア基板である。第１面１１は、例えば、サファイアのｃ面である。なお、第１面１１は、ｃ面に対して半導体層２０を結晶性よく形成できる範囲で傾斜していても良い。図１において、Ｘ方向およびＹ方向は、基板１０の第１面１１に対して平行な面内において互いに直交する２方向を表す。例えば、Ｘ方向はサファイアのｍ軸方向に沿い、Ｙ方向はサファイアのａ軸方向に沿う。

半導体層２０は、例えば、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ＜１）で表される窒化物半導体を含む。半導体層２０は、活性層を含む。活性層は、例えば、光を発する活性層である。活性層が発する光のピーク波長は、例えば、２８０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下である。活性層が発する光のピーク波長は、２８０ｎｍ以下または６５０ｎｍ以上の波長であってもよい。

ウェハＷには複数のダイシングストリートＤが例えば格子状に形成されている。ダイシングストリートＤは、ウェハＷの割断により個片化される複数の半導体素子間の境界領域であり、ウェハＷの割断の影響が半導体素子におよばない裕度（幅）をもって設定されている領域である。また、ダイシングストリートＤは、後述する改質部を基板１０内に形成するためのレーザ光の走査領域でもある。

例えば、ダイシングストリートＤには半導体層２０が形成されていない。ダイシングストリートＤによって、基板１０の第２面１２上で複数の半導体層２０が分離している。なお、半導体層２０は、ダイシングストリートＤで分離されず、基板１０の第２面１２の全面に形成されていてもよい。

実施形態の半導体素子の製造方法は、ウェハＷを準備する工程の後、レーザ光の照射工程を備える。

レーザ光は、第１面１１側から基板１０の内部に照射されつつ、複数のダイシングストリートＤのそれぞれに沿って走査される。図１に示すＸ方向およびＹ方向のうち、まずは一方の方向に延びるダイシングストリートＤに沿ってレーザ光が走査され、この後、他方の方向に延びるダイシングストリートＤに沿ってレーザ光が走査される。

レーザ光は、例えばパルス状に出射される。レーザ光のパルス幅としては、１００ｆｓｅｃ〜１０００ｐｓｅｃが挙げられる。レーザ光源として、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザ、または、Ｎｄ：ＹＬＦレーザなどが用いられる。レーザ光の波長は、基板１０を透過する光の波長である。レーザ光は、例えば、５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する。

レーザ光の照射工程は、第１照射工程と、第２照射工程と、第３照射工程とを備える。

［第１実施形態］
＜第１照射工程＞
図３Ａは、第１実施形態における第１照射工程を示す模式断面図である。
図３Ｂは、第１実施形態における第１照射工程を示す模式平面図である。

図３Ａおよび図３Ｂにおいて、レーザ光の走査方向を第１方向ｄ１とする。第１方向ｄ１は、基板１０の第１面１１に平行な方向である。図１に示すＸ方向に沿ってレーザ光を走査する際には第１方向ｄ１はＸ方向に平行となり、図１に示すＹ方向に沿ってレーザ光を走査する際には第１方向ｄ１はＹ方向に平行となる。第１方向ｄ１に交差する方向を第２方向ｄ２とする。例えば、第２方向ｄ２は第１方向ｄ１に直交する。

第１実施形態の第１照射工程において、第１方向ｄ１に沿って基板１０の第１面１１側から基板１０の内部にレーザ光を照射する。レーザ光は基板１０の内部の所定の深さの位置において集光され、その位置にレーザ光のエネルギーが集中する。このレーザ光の照射部（集光部）に、レーザ光照射を受けていない部分よりも脆化した改質部が形成される。また、例えば、改質部は、レーザ光照射を受けていない部分よりも光透過性が低い部分である。ここで、基板１０内において第１面１１側からレーザ光を照射する際に設定する位置と、実際に改質部が形成される位置は、ずれることがある。その場合、ずれる量を考慮してレーザ光を照射する位置を調整することができる。この第１照射工程により、第１改質部ａが形成される。また、第１改質部ａにはひずみが発生し、そのひずみが解放されることで第１改質部ａから亀裂ｃｒが発生する。第１改質部ａから基板１０の内部を少なくとも第１面１１に向けて伸びる亀裂ｃｒが形成される。第１改質部ａを形成するためのレーザ光の出力（パルスエネルギー）は、例えば、０．１μＪ以上２０．０μＪ以下が好ましく、１．０μＪ以上１５．０μＪ以下がより好ましく、２．０μＪ以上１０．０μＪ以下がさらに好ましい。

ダイシングストリートＤの範囲内において第１方向ｄ１に沿ってレーザ光を離散的に走査し、図３Ｂに示すように、基板１０の内部に第１方向ｄ１に沿って並ぶ複数の第１改質部ａが形成される。複数の第１改質部ａは、例えば、第１方向ｄ１に沿って離散的に形成される。または、第１方向ｄ１で隣り合う第１改質部ａの一部同士が接し（または重なり）、第１方向ｄ１に延びる連続したライン状に複数の第１改質部ａが形成されてもよい。

＜第２照射工程＞
図４Ａは、第１実施形態における第２照射工程を示す模式断面図である。
図４Ｂは、第１実施形態における第２照射工程を示す模式平面図である。

第１照射工程の後、第２照射工程が行われる。第２照射工程において、第１改質部ａから第２方向ｄ２にずれた位置に第１面１１側からレーザ光を照射する。この第２照射工程により、基板１０の内部に第２改質部ｂが形成される。

第２改質部ｂを形成するときのレーザ光の基板１０の厚さ方向における照射位置は、第１改質部ａを形成するときのレーザ光の基板１０の厚さ方向における照射位置とほぼ同じ位置である。したがって、第２改質部ｂの基板１０の厚さ方向における位置は、第１改質部ａの基板１０の厚さ方向における位置とほぼ同じである。ここで言うほぼ同じとは、１０μｍ以下のずれが許容でき、５μｍ以下のずれが好ましい。第１改質部ａと第２改質部ｂとは、ダイシングストリートＤの範囲内において第２方向ｄ２で隣り合っている。ここで、「第１改質部ａと第２改質部ｂとは、ダイシングストリートＤの範囲内において第２方向ｄ２で隣り合っている」とは、第１改質部ａと第２改質部ｂの少なくとも一部が第２方向ｄ２において隣り合っていればよい。例えば、第１改質部ａと第２改質部ｂは第２方向ｄ２において離れている。または、第１改質部ａの一部と、第２改質部ｂの一部とが第２方向ｄ２において接するまたは重なってもよい。第１改質部ａの一部と第２改質部ｂの一部とが重なる場合、改質部が形成されている領域のうち第１改質部ａの一部と第２改質部ｂの一部とが重なっている領域の強度が、改質部が形成されている領域のうち第１改質部ａの一部と第２改質部ｂの一部とが重なっていない領域の強度よりも高くなる可能性がある。従って、第１改質部ａと第２改質部ｂは第２方向ｄ２において離れている場合、基板１０の内部において、改質部同士が重ならず改質部が密に形成されないため、後述するウェハＷの割断工程において、ウェハＷを割断するために必要な力を小さくすることができる。第１改質部ａと第２改質部ｂは第２方向ｄ２において離れている場合、第１改質部ａと第２改質部ｂの最短距離は０．１μｍ以上２μｍ以下が好ましい。

第１改質部ａから第２方向ｄ２にずれた位置において第１方向ｄ１に沿ってレーザ光を離散的に走査する。図４Ｂに示すように、第１方向ｄ１に沿って並ぶ複数の第１改質部ａの第２方向ｄ２における隣の位置に、第１方向ｄ１に沿って並ぶ複数の改質部ｂが形成される。

複数の第１改質部ａが第１方向ｄ１に沿って離散的に形成される場合、それぞれの第１改質部ａの第１方向ｄ１の位置に合わせて、複数の第２改質部ｂも第１方向ｄ１に沿って離散的に形成されてもよい。または、第１方向ｄ１で隣り合う第１改質部ａの一部同士が接し（または重なり）、第１方向ｄ１に延びる連続したライン状に複数の第１改質部ａが形成される場合、複数の第２改質部ｂも、第１方向ｄ１で隣り合う一部同士が接し（または重なり）、第１方向ｄ１に延びる連続したライン状に形成されてもよい。複数の第１改質部ａと複数の第２改質部ｂは、いずれか一方が第１方向ｄ１に延びる連続したライン状に形成されてもよい。

第１改質部ａの第２方向ｄ２における隣に第２改質部ｂを形成することで、第１改質部ａから生じた亀裂ｃｒの伸展を促進することができる。亀裂は、改質部の形成時に生じるひずみが解放されることにより、その改質部から生じる。また、改質部が形成され亀裂がすでに生じている領域の近傍に新たに改質部を形成した場合、ひずみが解放される際に生じる力は、新たに形成した改質部から新たに生じる亀裂の他に、すでに生じている亀裂に対しても働くと推測される。つまり、第２改質部ｂを形成するときに生じたひずみが解放されるときの力が、すでに形成された第１改質部ａから伸びた亀裂に対して働くことで、第１改質部ａから基板１０の第１面１１に向けて伸びる亀裂の伸展が促進されると推測される。第２改質部ｂを形成するためのレーザ光の出力は、例えば、０．１μＪ以上２０．０μＪ以下が好ましく、１．０μＪ以上１５．０μＪ以下がより好ましく、２．０μＪ以上１０．０μＪ以下がさらに好ましい。

＜第３照射工程＞
図５Ａは、第１実施形態における第３照射工程を示す模式断面図である。
図５Ｂは、第１実施形態における第３照射工程を示す模式平面図である。

第２照射工程の後、第３照射工程が行われる。第３照射工程において、基板１０の第１面１１側からレーザ光を第１方向ｄ１に沿って照射する。この第３照射工程により、基板１０の内部に第３改質部ｃが形成される。第３改質部ｃを形成するときのレーザ光の基板１０の厚さ方向における照射位置は、第１改質部ａを形成するときのレーザ光の基板１０の厚さ方向における照射位置よりも第１面１１に近い。したがって、第３改質部ｃの基板１０の厚さ方向における位置は、第１改質部ａの基板１０の厚さ方向における位置よりも第１面１１に近い。さらに、第３改質部ｃは、基板１０の厚さ方向において第１改質部ａに重なる位置に形成される。第１改質部ａと第３改質部ｃとは、基板１０の厚さ方向において離れている。

第３照射工程において、第１方向ｄ１に沿ってレーザ光を離散的に走査し、基板１０の内部における第１改質部ａよりも第１面１１側であって、且つ基板１０の厚さ方向において複数の第１改質部ａに重なる位置に、第１方向ｄ１に沿って並ぶ複数の第３改質部ｃが形成される。

複数の第１改質部ａが第１方向ｄ１に沿って離散的に形成される場合、複数の第３改質部ｃも第１方向ｄ１に沿って離散的に形成されてもよい。または、第１方向ｄ１で隣り合う第１改質部ａの一部同士が接し（または重なり）、第１方向ｄ１に延びる連続したライン状に複数の第１改質部ａが形成される場合、複数の第３改質部ｃも、第１方向ｄ１で隣り合う一部同士が接し（または重なり）、第１方向ｄ１に延びる連続したライン状に形成されてもよい。また、複数の第１改質部ａと複数の第３改質部ｃは、いずれか一方が第１方向ｄ１に延びる連続したライン状に形成されてもよい。

第３改質部ｃが形成されることでひずみが生じ、そのひずみが解放されることで第３改質部ｃから亀裂ｃｒが発生する。第３改質部ｃは、基板１０の厚さ方向において第１改質部ａに重なる位置にある。そのため、第３改質部ｃから第２面１２に向けて伸びる亀裂ｃｒがある場合、その亀裂ｃｒは第１改質部ａから第１面１１に向けて伸展していた亀裂ｃｒとつながることができる。

第３改質部ｃから第１面１１に向けて伸びる亀裂ｃｒは、第１面１１に達する。または、第３改質部ｃから第１面１１に向けて伸びる亀裂ｃｒは、第１面１１に近い位置まで達する。いずれにしても、第３改質部ｃから第１面１１に向けて伸展する亀裂ｃｒは、第３改質部ｃよりも第１面１１から遠い位置（第２面１２に近い位置）にある第２改質部ｂから第１面１１に向けて伸展する亀裂ｃｒよりも、第１面１１に近い位置まで達する。第２改質部ｂから伸展する亀裂は第１面１１に達しない、もしくは、達しにくい。

以上説明した第１照射工程、第２照射工程、および第３照射工程は、図１に示す複数のダイシングストリートＤのそれぞれに対して行われる。

＜ウェハＷの割断工程＞
第３照射工程の後、ウェハＷを割断する工程が行われる。
図６は、ウェハＷの割断工程を示す模式断面図である。

ウェハＷにおける半導体層２０が形成された側の面がシート３０に接着される。そして、シート３０を介して第２面１２側から基板１０を押圧部材４０で押圧する。押圧部材４０は、例えば、ダイシングストリートＤに沿って延びるブレード形状の部材であり、この押圧部材４０の押圧力を第２面１２側から受けた基板１０は、第３改質部ｃから伸展し第１面１１に達するまたは第１面１１の近くに達する亀裂を起点として割れ始める。すなわち、第１面１１に開口する断面Ｖ字状の溝１５がダイシングストリートＤに沿って形成され、この溝１５が第２面１２まで到達し、ウェハＷは割断される。なお、ウェハＷの割断は、第３改質部ｃから伸展し第１面１１に達するまたは第１面１１の近くに達する亀裂を起点として割れ始める方法であれば、他の方法であってもよい。

例えば、まずＸ方向に沿って延びるダイシングストリートＤに沿ってウェハＷを割断し、図７Ａに示すように、ウェハＷをＸ方向に延びる複数のバー５０に分離する。

この後、Ｙ方向に沿って延びるダイシングストリートＤに沿ってバー５０を割断し、図７Ｂに示すように、ウェハＷは複数の半導体素子１に個片化される。なお、先にＹ方向に沿った割断を行い、その後、Ｘ方向に沿った割断を行ってもよい。

個片化された個々の半導体素子１の側面には、前述した改質部ａ、ｃが、改質部が形成されない部分よりも表面粗さが大きい領域として露出する。

以上説明した第１実施形態によれば、第１改質部ａの隣に第２改質部ｂを形成することで、第１改質部ａから生じた亀裂の第１面１１に向けた伸展を促進することができる。これにより、厚い基板１０においても割断しやすくなる。基板１０の厚さは、例えば、１００μｍ以上１５００μｍ以下であり、好ましくは１５０μｍ以上１２００μｍ以下であり、より好ましくは３００μｍ以上１０００μｍ以下である。

１本のダイシングストリートＤの範囲内の第２方向ｄ２における第１改質部ａと第２改質部ｂの中心間の距離は、第２改質部ｂを形成するときに生じたひずみが解放されるときの力が、すでに形成されている第１改質部ａから伸びた亀裂に対して働き、第１改質部ａから基板１０の第１面１１に向けて伸びる亀裂を伸展させることが可能な範囲内に設定される。例えば、第１改質部ａと第２改質部ｂの第２方向ｄ２における中心間の距離は、２μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。

第３改質部ｃの第２方向ｄ２における隣であって、且つ基板１０の厚さ方向において第２改質部ｂに重なる位置には改質部を形成しない。１本のダイシングストリートＤの範囲内において、第３改質部ｃの第２方向ｄ２における隣には改質部がない。第３改質部ｃの第２方向ｄ２における隣であって、基板１０の厚さ方向において第１改質部ａから第２改質部ｂまでの範囲内に重なる位置には改質部がない。

このため、第３改質部ｃから第１面１１に達するまたは第１面１１の近くに達する亀裂の第２方向ｄ２における隣の位置には、第１面１１に達するまたは第１面１１の近くに達する亀裂が形成されにくい。第２改質部ｂからの亀裂は、第３改質部ｃからの亀裂よりも第１面１１の近くに達しない。１本のダイシングストリートＤの範囲内において、第１面１１に達するまたは第１面１１の近くに達する亀裂を第３改質部ｃから伸展する亀裂に制限し、第１面１１側からの割れ始めに寄与する亀裂の数を少なくすることができる。例えば、第１面１１側からの割れ始めに寄与する亀裂を第３改質部ｃから伸展する１本の亀裂に制限することができる。これにより、第１面１１に向けて伸展する亀裂を容易に形成しつつも、基板１０が第１面１１側から割れ始める際の基板１０の欠けが抑制される。

第３照射工程の後、改質部が形成できる条件で第１面１１側からレーザ光を照射する第４照射工程を備えることもできる。第４照射工程は、第３改質部ｃと同じ位置にレーザ光を照射する工程である。この第４照射工程により、第３改質部ｃから第１面１１に向けて伸びる亀裂の伸展を促進させ、第１面１１に亀裂を達しやすくできる。亀裂が第１面１１に達することで基板１０は第１面１１側から割れやすくなる。この場合でも、第３改質部ｃの第２方向ｄ２における隣には改質部が形成されないため、１本のダイシングストリートＤの範囲内で第１面１１に達する亀裂は第３改質部ｃから伸展する亀裂に制限することができ、基板１０の欠けを抑制できる。改質部が形成できる条件とは、例えば、第３照射工程と同じ条件である。第３改質部ｃと同じ位置には、第４照射工程によって第３改質部ｃに一部または全部がさらに改質されない場合があり、一部または全部がさらに改質される場合がある。また、第３改質部ｃに加え、新たな改質部が形成される場合がある。

基板１０の第２面１２には半導体層２０が設けられているので、レーザ光の照射による半導体層２０の熱ダメージを抑制するため、第１照射工程におけるレーザ光の照射位置は第２面１２から所定距離（半導体層２０が熱ダメージを受けない距離）以上離れた位置にすることが好ましい。

また、押圧部材４０により第２面１２側から押圧力を与えて、割れ始めるのは第１面１１側からなので、第３改質部ｃが第１面１１に近いと第３改質部ｃからの亀裂が第１面１１に達しやすくなり、割断しやすくなる。

したがって、図５Ａに示すように、第１改質部ａから第２面１２までの距離ｓ１が、第３改質部ｃから第１面１１までの距離ｓ２よりも大きくなるように、第１改質部ａおよび第３改質部ｃを形成することが好ましい。基板１０の厚みが３００μｍ以上１０００μｍ以下の場合において、距離ｓ１の大きさは例えば１００μｍ以上３００μｍ以下であり、距離ｓ２の大きさは例えば５０μｍ以上２００μｍ以下である。ただし、基板１０の厚みが３００μｍ以下の場合においても、第１改質部ａから第２面１２までの距離ｓ１が、第３改質部ｃから第１面１１までの距離ｓ２よりも大きくなるように、第１改質部ａおよび第３改質部ｃを形成することが好ましい。

［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態の半導体素子の製造方法におけるレーザ光の照射工程を示す模式断面図である。

本実施形態では、第３照射工程の前に、第１照射工程と第２照射工程とを繰り返して、第２方向ｄ２で隣り合う第１改質部と第２改質部との対を、基板１０の厚さ方向において複数対形成する。

最も第２面１２に近い位置に、第２方向ｄ２において隣り合う第１改質部ａ１と第２改質部ｂ１の第１対が形成される。第１対よりも第１面１１に近い位置に、第２方向ｄ２において隣り合う第１改質部ａ２と第２改質部ｂ２の第２対が形成される。第２対よりも第１面１１に近い位置に、第２方向ｄ２において隣り合う第１改質部ａ３と第２改質部ｂ３の第３対が形成される。第３対よりも第１面１１に近い位置に、第２方向ｄ２において隣り合う第１改質部ａ４と第２改質部ｂ４の第４対が形成される。各対は、第１実施形態の第１改質部ａおよび第２改質部ｂと同様、第１方向ｄ１に沿って並んでいる。

第３改質部ｃは、第４対の第１改質部ａ４よりも第１面１１に近い位置に形成される。第３改質部ｃおよび第１改質部ａ１〜ａ４は基板１０の厚さ方向において重なり、第３改質部ｃの中心および第１改質部ａ１〜ａ４の各中心は、基板１０の厚さ方向において同一線（図８において仮想的に１点鎖線で表す）上に位置する。

第２改質部ｂ１〜ｂ４は基板１０の厚さ方向において重なり、第２改質部ｂ１〜ｂ４の各中心は同一線（図８において仮想的に１点鎖線で表す）上に位置する。

同じ深さへの第１照射工程および第２照射工程は続けて行われ、また、深い改質部ほど先に形成される。すなわち、第１照射工程と第２照射工程が交互に繰り返され、第１改質部ａ１、第２改質部ｂ１、第１改質部ａ２、第２改質部ｂ２、第１改質部ａ３、第２改質部ｂ３、第１改質部ａ４、第２改質部ｂ４の順に形成される。この後、第３照射工程により、第３改質部ｃを形成する。

第２実施形態においても、第３改質部ｃの第２方向ｄ２における隣であって、且つ基板１０の厚さ方向において第２改質部ｂ１〜ｂ４に重なる位置には改質部を形成しない。

第２実施形態によれば、第１改質部ａ１〜ａ４と第２改質部ｂ１〜ｂ４の対を、基板１０の厚さ方向において複数対形成することで、厚い基板１０でも基板１０の厚さ方向に亀裂を伸展させやすく、容易に割断することが可能となる。また、第３改質部ｃの第２方向ｄ２における隣であって、且つ基板１０の厚さ方向において第２改質部ｂ１〜ｂ４に重なる位置に改質部を形成しないことで、基板１０が第１面１１側から割れ始める際の基板１０の欠けが抑制される。

第１面１１側から基板１０の内部に照射されるレーザ光の出力を基板１０の厚さ方向において一定とした場合、第１面１１から遠い位置ほど基板１０内における吸収などによりレーザ光の集光部のエネルギーが低くなりやすい。その結果、第１改質部ａ１〜ａ４と第２改質部ｂ１〜ｂ４の複数対において、第１面１１から遠い（第２面１２に近い）対ほど改質部のサイズが小さくなりやすい。したがって、図８に示すように、第１面１１から遠い対ほど、第１改質部ａ１〜ａ４と第２改質部ｂ１〜ｂ４の第２方向ｄ２の離隔距離が大きくなる。すなわち、第１面１１から遠い対ほど、第２改質部ｂ１〜ｂ４が隣の第１改質部ａ１〜ａ４の亀裂の伸展促進に与える影響が弱くなりやすい。第２実施形態において、第３改質部ｃに最も近い第１改質部と第２改質部の対の間の第２方向ｄ２における最短距離は、０．１μｍ以上２μｍ以下が好ましい。また、第１面１１に最も遠い第１改質部と第２改質部の対の第２方向ｄ２における最短距離は、０．１μｍ以上６μｍ以下が好ましい。このような、第１面１１に最も遠い第１改質部と第２改質部の対の間の第２方向ｄ２の距離の範囲にすることで、第２改質部が隣の第１改質部の亀裂の伸展促進に影響を与えやすくすることができる。

［第３実施形態］
図９は、本発明の第３実施形態の半導体素子の製造方法におけるレーザ光の照射工程を示す模式断面図である。図９において各改質部の第２方向ｄ２における中心を通り、基板１０の厚さ方向に沿って延びる線を仮想的に１点鎖線で表す。

第３実施形態は、以下の点で図８に示す第２実施形態と異なる。すなわち、第３実施形態においては、第１改質部ａ１〜ａ４と第２改質部ｂ１〜ｂ４の複数対において、第２面１２に近い対ほど、第１改質部ａ１〜ａ４の中心と、第２改質部ｂ１〜ｂ４の中心との第２方向ｄ２における距離が小さい。

第３実施形態では、第２改質部ｂ１〜ｂ４を形成する第２照射工程において、第２改質部ｂ１〜ｂ４のサイズが小さくなりやすい第１面１１から遠い位置ほど、レーザ光の照射位置（集光位置）を第１改質部ａ１〜ａ４に近づける。第１面１１側から基板１０の内部に照射されるレーザ光の出力は基板１０の厚さ方向において一定とする。これにより、第１改質部ａ１〜ａ４と第２改質部ｂ１〜ｂ４の第２方向ｄ２の離隔距離の基板１０の厚さ方向の位置によるばらつきが小さくなり、第１面１１から遠い第２改質部において隣の第１改質部の亀裂の伸展促進に与える影響が弱くなるのを抑制できる。

［第４実施形態］
図１０は、本発明の第４実施形態の半導体素子の製造方法におけるレーザ光の照射工程を示す模式断面図である。図１０において各改質部の第２方向ｄ２における中心を通り、基板１０の厚さ方向に沿って延びる線を仮想的に１点鎖線で表す。

第４実施形態は、第１改質部ａ１〜ａ４と第２改質部ｂ１〜ｂ４の複数対において第２面１２に近い対ほどレーザ光の出力を高くして、第１改質部ａ１〜ａ４および第２改質部ｂ１〜ｂ４を形成すること以外は、第２実施形態と同じである。

第１面１１から遠い位置ほど、レーザ光の集光部のエネルギーが低くなりやすく、第１改質部ａ１〜ａ４から亀裂を伸展させるエネルギー、および第２改質部ｂ１〜ｂ４が隣の第１改質部ａ１〜ａ４の亀裂の伸展を促進させるエネルギーが不足しやすい。そこで、第４実施形態では、第１面１１から遠い位置ほどレーザ光の出力を大きくして、第１改質部ａ１〜ａ４および第２改質部ｂ１〜ｂ４を形成する。これにより、第１面１１から遠い位置における亀裂の伸展不足を抑制できる。

図８〜図１０に示す第２〜第４実施形態において、例えば、基板１０の厚さは７００μｍであり、第１改質部ａ１および第２改質部ｂ１を第１面１１からの距離が５５０μｍの位置に形成し、第１改質部ａ２および第２改質部ｂ２を第１面１１からの距離が４２０μｍの位置に形成し、第１改質部ａ３および第２改質部ｂ３を第１面１１からの距離が３００μｍの位置に形成し、第１改質部ａ４および第２改質部ｂ４を第１面１１からの距離が２１０μｍの位置に形成し、第３改質部ｃを第１面１１からの距離が１２０μｍの位置に形成する。ここで、基板内１０において第１面１１側からレーザ光を照射する際に設定する位置と、実際に改質部が形成される位置は、ずれることがある。その場合、ずれる量を考慮してレーザ光を照射する位置を調整することができる。

第２実施形態および第３実施形態において、第１改質部ａ１〜ａ４、第２改質部ｂ１〜ｂ４、および第３改質部ｃを形成するためのレーザ光の出力は、例えば、６．０μＪである。

第４実施形態において、例えば、第３改質部ｃを形成するためのレーザ光の出力は６．０μＪであり、第１改質部ａ４および第２改質部ｂ４を形成するためのレーザ光の出力は７．０μＪであり、第１改質部ａ３および第２改質部ｂ３を形成するためのレーザ光の出力は８．０μＪであり、第１改質部ａ２および第２改質部ｂ２を形成するためのレーザ光の出力は９．０μＪであり、第１改質部ａ１および第２改質部ｂ１を形成するためのレーザ光の出力は１０．０μＪである。

第２実施形態および第４実施形態において、第１改質部ａ１と第２改質部ｂ１との第２方向ｄ２における中心間距離、第１改質部ａ２と第２改質部ｂ２との第２方向ｄ２における中心間距離、第１改質部ａ３と第２改質部ｂ３との第２方向ｄ２における中心間距離、および第１改質部ａ４と第２改質部ｂ４との第２方向ｄ２における中心間距離は、例えば、６．０μｍである。

第３実施形態において、例えば、第１改質部ａ１と第２改質部ｂ１との第２方向ｄ２における中心間距離は４．０μｍであり、第１改質部ａ２と第２改質部ｂ２との第２方向ｄ２における中心間距離は４．５μｍであり、第１改質部ａ３と第２改質部ｂ３との第２方向ｄ２における中心間距離は５．０μｍであり、第１改質部ａ４と第２改質部ｂ４との第２方向ｄ２における中心間距離は５．５μｍである。

図８〜図１０に示す第２〜第４実施形態においても、第３照射工程の後、第３改質部ｃに重なる位置に、第１面１１側からレーザ光を照射する第４照射工程を備えることもできる。

また、第２〜第４実施形態においては、第１改質部ａ１〜ａ４のうち最も第２面１２に近い第１改質部ａ１から第２面１２までの距離が、第３改質部ｃから第１面１１までの距離よりも大きくなるように、第１改質部ａ１〜ａ４および第３改質部ｃを形成することで、レーザ光照射による半導体層２０への熱ダメージを抑制でき、第３改質部ｃから第１面１１に亀裂を達しやすくして割断を容易にすることができる。

第２〜第４実施形態において、第１改質部ａ１〜ａ４と第２改質部ｂ１〜ｂ４の対は、４対示したが、２対、３対、または５対以上、基板１０の厚さ方向に重ねてもよい。

また、第１〜第４実施形態においては、第３改質部ｃと第１面１１との間には他の改質部が形成されないことが好ましい。また、第３改質部ｃと第１改質部ａ及び第２改質部ｂの間には他の改質部が形成されないことが好ましい。

図１１において、本発明の一実施形態により製造された半導体素子１の断面図を示す。図１１に示す半導体素子１には、基板１０の第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１２と、第２面１２に形成された半導体層２０と、半導体層２０に形成された第１電極５１及び第２電極５２が示されている。また、半導体層２０は第１半導体層２０１と、活性層２０２と、第３半導体層２０３とを第２面１２側から順に備える。活性層２０２は、換言すると第２半導体層２０２である。第１半導体層２０１は例えばｎ型であり、第３半導体層２０３は例えばｐ型である。第１電極５１は第１半導体層２０１に接続するように形成されており、第２電極５２は第３半導体層２０３に接続するように形成されている。基板１０の側面には、改質部ａが露出している第１領域および、改質部ｃが露出している第２領域がある。例えば、基板１０において、改質部は、改質部が形成されていない部分よりも光透過性が低い部分である。第１領域は、第１面１１及び第２面１２から離れた位置で、第１面１１に平行な第１方向（図１１において紙面を貫く方向）に沿って延びる。第２領域は、第１領域と第１面１１の間であって第１面１１から離れた位置で、前記第１方向に沿って延びる。基板１０の側面のうち第１領域と第２領域が形成されていない部分は、比較的表面粗さが小さい平坦領域であり、第１領域および第２領域の表面粗さは、平坦領域の表面粗さよりも大きい。基板１０の側面の表面粗さは、例えば、レーザ顕微鏡により測定することができる。例えば、第１領域および第２領域の表面粗さは、Ｒｚが３μｍ以上７μｍ以下である。例えば、平坦領域の表面粗さは、Ｒｚが０．１μｍ以上２．５μｍ以下である。また、基板１０の一方の側面の改質部ａの隣には基板１０内部に改質部ｂが形成されており、複数の改質部ｂは、基板１０の内部であって、第１領域から、第１方向に交差し第１面１１に平行な第２方向にずれた位置に、第１方向に沿って並ぶ。基板１０の他方の側面の改質部ａの隣には基板１０内に改質部ｂが形成されていない。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものである。

１…半導体素子、１０…基板、１１…第１面、１２…第２面、２０…半導体層、３０…シート、４０…押圧部材、ａ,ａ１〜ａ４…第１改質部、ｂ,ｂ１〜ｂ４…第２改質部、ｃ…第３改質部、Ｄ…ダイシングストリート、Ｗ…ウェハ、５１…第１電極、５２…第２電極

Claims

第１面と第２面とを有する基板の前記第１面に平行な第１方向に沿って前記第１面側から前記基板の内部にレーザ光を照射して、前記基板の内部に前記第１方向に沿って並ぶ複数の第１改質部と、前記第１改質部から少なくとも前記第１面に向けて伸びる亀裂とを形成する第１照射工程と、
前記第１照射工程の後、前記第１改質部から、前記第１方向に交差し前記第１面に平行な第２方向にずれた位置に前記第１面側からレーザ光を照射して、前記複数の第１改質部の前記第２方向における隣の位置に前記第１方向に沿って並ぶ複数の第２改質部を形成する第２照射工程と、
前記第２照射工程の後、前記第１面側からレーザ光を前記第１方向に沿って照射して、前記第１改質部よりも前記第１面側であって、前記基板の厚さ方向において前記複数の第１改質部に重なる位置に前記第１方向に沿って並ぶ複数の第３改質部を形成する第３照射工程と、
前記第３照射工程の後、前記第２面側から前記基板を押圧部材で押圧して、前記基板を割断する工程と、
を備え、
前記第３改質部の前記第２方向における隣であって、且つ前記基板の厚さ方向において前記第２改質部に重なる位置には改質部を形成しない半導体素子の製造方法。
前記第３照射工程の後、前記第３改質部と同じ位置に前記第１面側からレーザ光を照射する第４照射工程を備える請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
前記第１照射工程の前に、前記基板と、前記第２面に設けられた半導体層とを有するウェハを準備する工程を備える請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
前記第１改質部から前記第２面までの距離が、前記第３改質部から前記第１面までの距離よりも大きくなるように前記第１改質部および前記第３改質部を形成する請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
前記第３照射工程の前に、前記第１照射工程と前記第２照射工程を繰り返して、前記第２方向で隣り合う前記第１改質部と前記第２改質部との対を、前記基板の厚さ方向において複数対形成する請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方法。
前記複数対において前記第２面に近い対ほど前記第１改質部の中心と前記第２改質部の中心との前記第２方向における距離が小さい請求項５に記載の半導体素子の製造方法。
前記複数対において前記第２面に近い対ほどレーザ光の出力を高くして前記第１改質部および前記第２改質部を形成する請求項５または６に記載の半導体素子の製造方法。
前記複数対の前記第１改質部と前記第２改質部は、第１の対の前記第１改質部と前記第２改質部と、前記第１の対の前記第１改質部と前記第２改質部よりも第２面に近い第２の対の前記第１改質部と前記第２改質部と、を含み、
前記複数対の前記第１改質部と前記第２改質部に、１００ｆｓｅｃ〜１０００ｐｓｅｃのパルス幅でレーザ光を照射し、
前記第１の対の前記第１改質部と前記第２改質部に照射されるレーザ光の出力は、７μJのパルスエネルギーであり、
前記第２の対の前記第１改質部と前記第２改質部に照射されるレーザ光の出力は、前記第１の対の前記第１改質部と前記第２改質部に照射されるレーザ光の出力よりも高く、８μJのパルスエネルギーである、請求項７に記載の半導体素子の製造方法。
第１面と、第２面と、少なくとも１つの側面と、を有する基板と、
前記第２面に形成された半導体層と、
を備え、
前記基板の前記少なくとも１つの側面は、
１以上の平坦領域と、
前記第１面及び前記第２面から離れた位置で、前記第１面に平行な第１方向に沿って延びる、前記平坦領域よりも表面粗さが大きい第１領域と、
前記第１領域と前記第１面の間であって前記第１面から離れた位置で、前記第１面に平行な第１方向に沿って延びる、前記平坦領域よりも表面粗さが大きい第２領域と、を有し、
前記基板は、前記基板の内部であって、前記第１領域から、前記第１方向に交差し前記第１面に平行な第２方向にずれた位置に、前記第１方向に沿って並ぶ複数の改質部を有する、半導体素子。