JP3532752B2

JP3532752B2 - 半導体デバイスの分離方法

Info

Publication number: JP3532752B2
Application number: JP01886898A
Authority: JP
Inventors: 雅裕山本; 英俊藤本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2004-05-31
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JPH11126763A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ上に形成さ
れた半導体デバイスをチップ単位に分離するための方法
に関し、特にサファイア等のへき開性の乏しい単結晶基
板を用いた際に適した半導体デバイスの分離方法に関す
る。

【０００２】また本発明は、サファイア基板等の上にII
I 族窒化物半導体層を積層した半導体デバイスに対して
研磨処理を施す工程を具備する半導体デバイスの分離方
法に関する。

【０００３】

【従来の技術】近年、青色から紫外域にかけての短波長
発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザデバイス（Ｌ
Ｄ）用の構成材料として、ＧａＮを始めとする窒化ガリ
ウム系化合物半導体が注目されている。この材料系を用
いたＬＥＤは、光の３原色の１つを担う青色発光のデバ
イスとして、ディスプレイを構成する上で必要なものと
なっている。また、青色半導体レーザデバイスは、その
発振波長が短いがゆえに高密度情報処理のための光源と
しての応用が期待されている。

【０００４】従来の窒化ガリウム系化合物半導体は、サ
ファイアを基板として成長が行われている。サファイア
はへき開性に乏しいため、デバイス分離（チップ単位へ
の分割）が困難であるという課題がある。このような課
題のもと、これまでに幾つかの提案がなされている。例
えば、特開平５−３１５６４６号公報では、結晶成長後
のウエハに対して、結晶側からダイシングによって溝を
入れ、その後に基板側を研磨し、更に先に入れた溝の部
分にスクライブラインを入れることによってデバイス分
離を行っている。

【０００５】この方法の応用として、特開平５−３４３
７４２号公報、特開平７−２７３０６９号公報、特開平
８−２２２８０７号公報等に開示の方法がある。これら
はいずれも正面及び裏面の両面に割り溝を形成すること
によってデバイス分離を行っている。また、別の方法と
しては特開平６−２８３７５８号公報に開示の方法があ
る。この方法では、サファイア基板を研磨した後、反っ
ているウエハを平面状に押さえつけた上でスクライブラ
インを入れ、反り返る力を利用してデバイス分離を行っ
ている。

【０００６】しかしながら、これらの方法はいずれも、
研磨したウエハを研磨治具から外すことによって応力を
解放せざるを得ない。そして、この応力解放時にウエハ
が意図しない方向で割れてしまうという問題点がある。

【０００７】また、基板にサファイアやＳｉＣのような
固いものを使用する場合、チップ化の際に必要以上の力
が働き、デバイスに必要以上の歪みが発生しデバイス性
能を悪化させる。本発明者らの実験によれば、特に基板
裏面が平坦化されていないとこの歪みは大きくなり、且
つ不均一で局所的に分散を持つようになり、デバイス性
能は大きく低下するのが判明している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、半導
体デバイスの下地基板としてサファイアを用いたウエハ
においては、サファイアがへき開性に乏しいため、サフ
ァイア基板を十分に研磨した後にスクライブを行って分
離する必要がある。この場合、研磨後のウエハを研磨治
具から外すことにより応力が解放され、ウエハが意図し
ない方向で割れてしまう問題がある。

【０００９】また、半導体デバイスの下地基板として用
いるサファイアやＳｉＣのような結晶基板は極めて強固
であり、これを平坦に研磨することは極めて難しく、こ
のことがデバイス性能を低下させる要因となるという問
題がある。

【００１０】本発明は、上記の事情を考慮して成された
もので、その目的とするところは、研磨後のウエハの応
力を解放することなくデバイス分離のためのスクライブ
を行うことができ、ウエハを決められた大きさに確実に
分離することのできる半導体デバイスの分離方法を提供
することにある。

【００１１】また、本発明の他の目的は、サファイアや
ＳｉＣ等の基板を平坦に研磨することができ、デバイス
性能の向上に寄与し得る研磨工程を具備する半導体デバ
イスの分離方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

（構成）本発明の第１の視点は、正面と裏面とを有する
ウエハの、前記正面上に形成された複数の半導体デバイ
スを分離する方法において前記ウエハを補助板を介して
研磨治具に固定する工程と、前記ウエハの前記正面が前
記補助板に面し且つ前記裏面が露出することと、前記研
磨治具に固定した状態で前記ウエハを前記裏面から研磨
し、前記ウエハを薄くする工程と、前記ウエハを研磨し
た後、前記補助板に固定した状態で前記ウエハの前記裏
面に、前記デバイスを分離するための分離パターンをス
クライブする工程と、前記分離パターンをスクライブし
た後、前記ウエハの前記裏面に粘着シートを接着する工
程と、前記ウエハを前記粘着シートと共に前記補助板か
ら剥離する工程と、前記ウエハを前記補助板から剥離し
た後、前記粘着シートに接着した状態で前記ウエハを分
離パターンに従って分離する工程と、を具備する。

【００１３】本発明の第２の視点は、第１の視点の方法
において、前記ウエハの前記裏面はサファイア基板によ
り規定され、前記半導体デバイスはIII 族窒化物半導体
層の積層構造を具備する。

【００１４】本発明の第３の視点は、第１または第２の
視点の方法において、前記ウエハと前記補助板とが第１
接着剤を介して固定され、前記研磨治具と前記補助板と
が第２接着剤を介して固定される。

【００１５】本発明の第４の視点は、第３の視点の方法
において、前記ウエハを研磨する工程と、前記分離パタ
ーンをスクライブする工程との間に、前記ウエハを前記
補助板と共に前記研磨治具から剥離する工程を具備す
る。

【００１６】本発明の第５の視点は、第４の視点の方法
において、前記第１及び第２接着剤が第１及び第２ワッ
クスから実質的になり、前記第１ワックスは前記第２ワ
ックスより高い溶融温度を有することと、前記ウエハを
前記補助板と共に前記研磨治具から剥離する工程におい
て、前記第１及び第２ワックスが加熱されることと、を
具備する。

【００１７】本発明の第６の視点は、第４の視点の方法
において、前記第２接着剤がワックスから実質的にな
り、前記ウエハを前記補助板と共に前記研磨治具から剥
離する工程において、前記第２接着剤が前記研磨治具か
らの熱伝達により加熱される。

【００１８】本発明の第７の視点は、第４の視点の方法
において、前記第２接着剤がワックスから実質的にな
り、前記ウエハを前記補助板と共に前記研磨治具から剥
離する工程において、前記第２接着剤が薬品により溶解
される。

【００１９】本発明の第８の視点は、第３の視点の方法
において、前記ウエハの前記裏面に粘着シートを接着す
る工程が、前記ウエハが前記補助板を介して前記研磨治
具に固定された状態で行われる。

【００２０】本発明の第９の視点は、第８の視点の方法
において、前記第１及び第２接着剤が第１及び第２ワッ
クスから実質的になり、前記第１ワックスは前記第２ワ
ックスより低い溶融温度を有し、前記ウエハを前記補助
板から剥離する工程において、前記第１及び第２ワック
スが加熱される。

【００２１】本発明の第１０の視点は、第１または第２
の視点の方法において、前記半導体デバイスがレーザデ
バイスであり、前記ウエハの前記正面に、前記レーザデ
バイスを分離するための正面スクライブラインをスクラ
イブする工程を具備することと、前記正面スクライブラ
インが、前記レーザデバイスの発振器端面に沿って且つ
前記レーザデバイスの発光部をスキップして形成される
ことと、を具備する。なお、前記半導体デバイスがＬＥ
Ｄの場合は、前記正面スクライブラインをスキップする
ように形成する必要はない。

【００２２】本発明の第１１の視点は、第１０の視点の
方法において、前記正面スクライブラインをスクライブ
する工程が、前記ウエハを前記補助板を介して前記研磨
治具に固定する工程前に行われる。

【００２３】本発明の第１２の視点は、第１０の視点の
方法において、前記正面スクライブラインをスクライブ
する工程が、前記ウエハを前記補助板から剥離する工程
後に行われる。

【００２４】本発明の第１３の視点は、第１または第２
の視点の方法において、前記ウエハを前記裏面から研磨
する工程において、ｐＨ７以上の溶液を含む研磨剤が使
用される。

【００２５】本発明の第１４の視点は、第１または第２
の視点の方法において、前記半導体デバイスがレーザデ
バイスであり、前記レーザデバイスの発振器端面をｐＨ
７以上の溶液を含む研磨剤を使用して研磨する工程を具
備する。

【００２６】本発明の第１５の視点は、第１３または第
１４の視点の方法において、前記ｐＨ７以上の溶液が、
イソプロピルメチルフェノール、トリエタノールアミ
ン、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、
ジブチルヒドロキシトルエン、オキシベンゾン、アルキ
ルエーテル、硫酸エステルナトリウム、アルファオレフ
ィンスルホン酸ナトリウム、脂肪酸アルカノールアミ
ド、アルキルアミンオキシド、界面活性剤からなる群か
ら選択された少なくとも１つの材料を具備する。

【００２７】（作用）本発明によれば、ウエハを研磨後
もウエハを補助板に固定した状態でスクライブする。つ
まり、研磨後にスクライブするまではウエハを補助板か
ら分離させない。このため、応力の解放によりウエハが
意図しない方向で割れてしまう不都合を未然に防止する
ことができ、ウエハをスクライブラインに沿って確実に
分離することが可能となる。この効果は、特にサファイ
ア等のへき開性に乏しい単結晶基板を用いる際に極めて
有効である。

【００２８】更に、ウエハと補助板との接着及び補助板
と研磨治具との接着に、ワックスを用いることにより、
加熱温度及び方法を制御することで、ウエハと補助板と
の分離及び補助板と研磨治具との分離を必要な順番で行
うことが可能となる。

【００２９】また本発明によれば、ｐＨ７以上の溶液を
用いてサファイアやＳｉＣ等の基板裏面を研磨する。こ
の際、基板がこの溶液と反応するため、基板裏面をほぼ
原子オーダで平坦化することができる。この状態では、
基板とその上に形成する III族窒化物半導体層との格子
定数の違いからくる自然な歪みのみが存在することにな
り、歪みは基板全体で一定となり、デバイスの性能が低
下することはない。

【００３０】更に、一般に III族窒化物半導体はへき開
しずらいが、端面をｐＨ７以上の溶液で研磨することに
より、化学反応を含む研磨効果により原子層オーダで平
坦な面を得ることができる。これにより、例えば発振し
きい値の低い半導体レーザデバイスを得ることが可能と
なる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
を参照して説明する。（第１の実施の形態）図１（ａ）は、本発明の第１の実
施の形態に係る半導体デバイスの分離方法により分離さ
れる発光デバイス１０、即ち発光ダイオード若しくはレ
ーザダイオードの１つを拡大して示す断面図、図１
（ｂ）は同方法において、ウエハ１０３を研磨治具に固
定した状態を示す斜視図である。また、図２（ａ）〜
（ｄ）は同方法を工程順に示す図である。

【００３２】この方法においては、先ず、厚さ３３０μ
ｍ、直径２インチのサファイア基板１０１上に、発光デ
バイス１０の要部を構成するためのＧａＮ系半導体の積
層構造１０２を有するウエハ１０３を用意した。ここ
で、ＧａＮ系半導体は、下記の一般式により表すことが
できる。

【００３３】Ｉｎ_x Ａｌ_y Ｇａ_z Ｎ_u Ａｓ_v Ｐ_w （ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１；ｕ＋ｖ＋ｗ＝
１、０＜ｕ≦１、０≦ｖ，ｗ＜１）積層構造１０２は、周知の有機金属気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ法）を用いて、図１（ａ）図示のｎ型ＧａＮ層１
１、ＩｎＧａＮ発光層１２及びｐ型ＧａＮ層１３を合わ
せて約６μｍの厚さとなるように成長させて形成した。
そして、積層構造１０２を一部エッチングし、ｐｎ各々
の層上に電極パターン、即ちｐ側電極１４及びｎ側電極
１５を形成した。

【００３４】次に、図１（ｂ）図示のように、ウエハ１
０３を第１ワックス１０４により、平面性の高い基準板
である補助板１０５に接着し、更に、補助板１０５を第
２ワックス１０６により研磨機に接続する治具（研磨治
具）、例えばピストン１０７に接着した。この際、積層
構造１０２が配設されたウエハ１０３の正面が補助板１
０５に面し且つウエハ１０３の裏面が露出するようにし
た。第１及び第２ワックス１０４、１０６は共に蜜ロウ
を主成分とし、夫々約１２０℃、約６０℃の溶融温度を
有するものを選択した。なお、第１及び第２ワックス１
０４、１０６の主成分は蜜ロウに限定されるものではな
く、シェラック等、他の材料を主成分とすることができ
る。

【００３５】次に、図１（ｂ）図示の状態で、ウエハ１
０３を裏面から、サファイア基板１０１が厚さ８０μｍ
となるまで研磨した。研磨には、粗削りにダイヤモンド
パウダー、鏡面化にダイヤモンドスラリー、仕上げにコ
ロイダルシリカを用いた。この際、裏面の鏡面化及び仕
上げのために、後述する第３の実施の形態のように、ダ
イヤモンドスラリーとｐＨ７以上の溶液とを用いること
により、裏面を原子オーダまで鏡面化することができ
た。

【００３６】次に、ピストン１０７を約８０℃に加熱す
ることにより、熱伝達で第２ワックス１０６、第１ワッ
クス１０４を加熱した。第２ワックス１０６の溶融温度
は約６０℃と第１ワックス１０４の溶融温度約１２０℃
よりもかなり低いため、この加熱操作により、第２ワッ
クス１０６のみを溶かすことができた。これにより、図
２（ａ）図示のように、ウエハ１０３を補助板１０５に
固定した状態でピストン１０７から取り外した。

【００３７】次に、図２（ｂ）図示のように、補助板１
０５に固定されたウエハ１０３の裏面、即ちサファイア
基板１０１の裏面に、ウエハ１０３を各発光デバイス１
０毎に分割するための分離パターンをスクライブした。
この際、スクライブラインの深さは、ＧａＮ系材料から
なる積層構造１０２に達しない程度で且つなるべく深く
なるように設定した。ウエハ１０３を補助板１０５に固
定したことにより、深いスクライブラインを形成するこ
とが可能となった。なお、本実施の形態のように、サフ
ァイア基板１０１の残りの厚さが８０μｍ程度の場合、
スクライブラインの深さは２０μｍ以上で７０μｍ以下
であることが望ましい。

【００３８】次に、図２（ｃ）図示のように、ウエハ１
０３の裏面、即ち、サファイア基板１０１のスクライブ
した側に粘着シート１０８を貼り付けた。次に、補助板
１０５を約１２０℃に加熱して第１ワックス１０４を溶
かし、図２（ｄ）図示のように、ウエハ１０３を粘着シ
ート１０８と共に補助板１０５から取り外した。この際
の加熱温度は第１ワックス１０４が溶ける以上の温度で
あり、またシート１０８が溶ける以下の温度でなければ
ならない。即ち、本実施の形態では同温度は１２０℃以
上２００℃以下であることが必要条件となる。また、結
晶中の不純物の拡散やシート材の結晶との融合等が発生
するため、これらを防止する点からは同温度は低いこ
と、即ち１５０℃以下であることが望ましい。

【００３９】このようにして粘着シート１０８に貼り付
けたウエハ１０３は、補助板１０５から取り外した時点
で割れやすくなっており、シート１０８の伸長により簡
単にデバイス分離を行なうことができた。なお、この
際、必ずしも全ての箇所でデバイス分離が行えるとは限
らないことから、予め、せん断応力をかけることによっ
て完全にデバイス分離を行っておくことが望ましい。

【００４０】このように本実施の形態によれば、ウエハ
１０３を補助板１０５に接着し、更に補助板１０５をピ
ストン１０７に接着した状態でウエハの研磨を行う。研
磨後、補助板１０５をピストン１０７から取り外し、ウ
エハ１０３を補助板１０５に接着した状態でスクライブ
を行う。これにより、応力の解放によりウエハ１０３が
意図しない方向で割れてしまう不都合を未然に防止する
ことができ、製品の歩留まりの向上をはかることができ
る。実験によれば、従来の方法では５０〜６０％の歩留
まりであったのに対し、本実施の形態の方法では９０％
以上の歩留まりを得ることができた。

【００４１】また本実施の形態では、へき開性の乏しい
サファイア基板上に半導体デバイスを形成したウエハを
効率良く分離することができことから、半導体レーザデ
バイス等に必要な鏡面の共振器端面を形成することも可
能となる。更に、この共振器端面を後述する第３の実施
の形態で説明するダイヤモンドスラリーとｐＨ７以上の
溶液とを用いて研磨することにより、端面の平坦性をよ
り向上させることも可能である。

【００４２】なお、本実施の形態では、第１及び第２ワ
ックス１０４、１０６として別の材質のものを用いた
が、同じ材質のワックスを用いることも可能である。こ
の場合、図１（ｂ）から図２（ａ）における第２ワック
ス１０６を溶かす工程では注意が必要である。例えば、
第２ワックス１０６の厚さを厚めにすること、補助板１
０５の厚さを厚めにすること、補助板１０５を熱伝導率
の低いものにすること、等の１つまたは複数の変更を行
なう。

【００４３】例えば、望ましくは第２ワックス１０６の
厚さを２０μｍ以上、補助板１０５の厚さを５ｍｍ以上
に設定する。これより薄いものを用いると、第２ワック
ス１０６が溶ける際に第１ワックス１０４も溶けてしま
う。このような厚めのワックスと厚めの補助板とを用い
る場合、アセトン等の薬品で一方のワックスを溶かすこ
ともできる。即ち、第２ワックス１０６と第１ワックス
１０４との間に液面が来るようにしてピストン１０７側
からアセトンに浸すことにより、第２ワックス１０６の
みを溶かすことができる。

【００４４】また、ピストンを熱板上に乗せる等して一
方向からの加熱を施すことも可能である。この場合、第
２ワックス１０６が溶け且つ第１ワックス１０４が溶け
ない程度の時間に亘って加熱を行なう。例えば、第１及
び第２ワックス１０４、１０６として８０℃で溶けるワ
ックスを用いた場合は９０℃で１分程度、１５０℃で溶
けるワックスを用いた場合は１６０℃で５分から１０分
程度の加熱に止めることが望ましい。

【００４５】第１及び第２ワックス１０４、１０６とし
て８０℃程度で溶けるワックスを用いた場合、８０℃〜
９０℃程度の水にピストン１０７から補助板１０５まで
が触れるように浸すことも可能である。このように加熱
された水を用いた場合、処理後にアルコール等でウエハ
１０３の表面を洗浄することが望ましい。更に、刃先の
鋭い加熱材を用いることによって、第２ワックス１０６
のみを部分加熱することによってピストン１０７と補助
板１０５とを分離することも可能である。

【００４６】また、ワックスによらず、真空チャックに
よりピストン１０７と補助板１０５とを固定することが
可能である。この場合、第１ワックス１０４の融点のみ
を重要視すればよく、作業が行いやすいという点で優れ
ている。

【００４７】（第２の実施の形態）図３（ａ）〜（ｃ）
は本発明の第２の実施の形態に係る半導体デバイスの分
離方法を工程順に示す図である。

【００４８】この方法においては、先ず、厚さ３００μ
ｍ、１辺が１インチの４角形のサファイア基板２０１の
上に、発光デバイスの要部を構成するためのＧａＮ系半
導体の積層構造２０２を有するウエハ２０３を用意し
た。積層構造２０２は、周知の有機金属気相成長法（Ｍ
ＯＣＶＤ法）を用いて、図１（ａ）図示のｎ型ＧａＮ層
１１、ＩｎＧａＮ発光層１２及びｐ型ＧａＮ層１３を合
わせて約１０μｍの厚さとなるように成長させて形成し
た。そして、積層構造２０２を一部エッチングし、ｐｎ
各々の層上に電極パターン、即ちｐ側電極１４及びｎ側
電極１５を形成した。

【００４９】次に、図３（ａ）図示のように、ウエハ２
０３を第１ワックス２０４により、平面性の高い基準板
である補助板２０５に接着し、更に、補助板２０５を第
２ワックス２０６により研磨機に接続する治具（研磨治
具）、例えばピストン２０７に接着した。この際、積層
構造２０２が配設されたウエハ２０３の正面が補助板２
０５に面し且つウエハ２０３の裏面が露出するようにし
た。第１及び第２ワックス２０４、２０６は、夫々約６
０℃、約１５０℃の溶融温度を有するものを選択した。

【００５０】次に、図３（ａ）図示の状態で、ウエハ２
０３を裏面から、サファイア基板２０１が厚さ４０μｍ
となるまで鏡面研磨した。次に、図３（ｂ）図示のよう
に、ウエハ２０３を補助板２０５を介してピストン２０
７に固定したまま、ウエハ２０３の裏面、即ちサファイ
ア基板２０１の裏面に、ウエハ２０３を各発光デバイス
毎に分割するための分離パターンをスクライブした。本
実施の形態においては、サファイア基板２０１の残りの
厚さが４０μｍ程度であるため、スクライブラインの深
さは１μｍ程度の浅いものでもデバイスの分割を行なう
ことができる。

【００５１】次に、図３（ｃ）図示のようにサファイア
基板２０１のスクライブした面上に粘着シート２０８を
貼り付けた。この後、第１及び第２ワックス２０４、２
０６を約７０℃〜約１００℃の温度に加熱し、第１ワッ
クス２０４を溶かすことにより、ウエハ２０３を補助板
２０５から取り外した。

【００５２】このようにして粘着シート２０８に貼り付
けたウエハ２０３は、補助板２０５から取り外した時点
で割れやすくなっており、シート２０８の伸長により簡
単にデバイス分離を行なうことができた。この方法にお
いては、基板２０１を４０μｍまで研磨する点ではウエ
ハ２０３の有効部分がやや低下するが、分離工程におい
て有効チップの数が増える。実験によれば、本実施の形
態の方法により９０％以上の製品の歩留まりを実現する
ことができた。

【００５３】上述の如く第１及び第２の実施の形態は、
発光ダイオード、半導体レーザデバイス等の種々の半導
体デバイスに同様に適用することができる。なお、第１
及び第２の実施の形態においては、主面をＣ面（（００
０１）面）とするサファイア基板を用いて、Ａ軸（〈１
１-2０〉軸）と、それに垂直なＭ軸（〈１０-1０〉軸）
とにスクライブラインを形成したが、本発明の趣旨はこ
れにこだわるものではない。例えば、Ａ面（（１１-2
０）面）を主面とするサファイア基板を用い、Ｒ軸
（〈１０-1２〉軸）と、それに垂直な方向にスクライブ
ラインを形成することも可能である。或いは、サファイ
ア基板とその上に積層したＧａＮ系材料とがＭ面で面の
一致を見ることができるため、Ｍ面が出るようにできる
Ｃ軸方向と、それに垂直な方向とにスクライブラインを
形成することも可能である。更に、Ｒ面の基板を用いた
場合には、Ｍ面及びＡ面にスクライブラインを形成する
ことができる。このようなスクライブを行った半導体レ
ーザデバイスにおいては、サファイアのＭ面、Ａ面いず
れの面を共振器端面として用いることも可能である。更
には、Ｎ面（（１０-1３）面）の基板を用いることも可
能である。この場合には、Ｒ軸やＭ軸にスクライブライ
ンを形成することが望ましく、いずれの面を用いても反
射損失の小さい共振器端面を形成することが可能であ
る。

【００５４】また、第１及び第２の実施の形態では、サ
ファイア基板上のＧａＮ系材料の場合についてのみ説明
を行ったが、これら実施の形態は、サファイア基板上に
Ｓｉ膜等を形成したＳＯＳ（Silicon On Sapphire ）デ
バイス等にも適用することができる。また、これら実施
の形態は、サファイア基板に限らず、へき開性の乏しい
材料であるスピネル、石英等の単結晶基板や、更に、単
結晶基板以外のへき開性の乏しい基板に適用することが
できる。

【００５５】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態に係る研磨方法について、図４（ａ）、
（ｂ）、図５及び図６を参照して説明する。この研磨方
法は、本発明の第１及び第２の実施の形態において、ウ
エハの裏面を研磨する際に使用することができる。

【００５６】図４（ａ）において、ダイヤモンドスラリ
ーを用いて裏面を研磨されたサファイア基板４１ａ上に
ＧａＮ系半導体層４２ａが配設される。サファイア基板
４１ａは平坦化されておらず、歪みがＧａＮ系半導体層
４２ａ中に不均一に存在している。

【００５７】図４（ｂ）において、ダイヤモンドスラリ
ー及びｐＨ７以上の溶液を用いて裏面が鏡面研磨された
サファイア基板４１ｂ上にＧａＮ系半導体層４２ｂが配
設される。サファイア基板４１ｂは平坦化され、歪みが
ＧａＮ系半導体層４２ｂ中に均一に存在している。

【００５８】図５は、図１（ａ）図示の構造を有する、
図４（ａ）、（ｂ）に夫々対応するレーザダイオードの
サンプルＳＡ、ＳＢについて、電流（Ｉ）−光出力
（Ｌ）特性を調べた結果を示す。図５に示されるよう
に、図４（ｂ）に対応する鏡面研磨後のサンプルの方が
しきい値が低いのが分かった。

【００５９】図６は、図４（ａ）、（ｂ）図示の基板４
１ａ、４１ｂの裏面の粗さを調べた結果を示す。ダイヤ
モンドスラリーのみを用いて研磨した基板４１ａの平均
粗さＲａは数百ｎｍであった。ダイヤモンドスラリーと
ｐＨ７以上の溶液（イソプロピルメチルフェノール、ト
リエタノールアミン、プロピレングリコールを混ぜた溶
液）とを用いて研磨した基板４１ｂの平均粗さＲａは１
ｎｍ程度であった。即ち、ダイヤモンドスラリーのみを
用いた場合に比して、本実施の形態のようにダイヤモン
ドスラリーとｐＨ７以上の溶液とを用いた場合、平均粗
さＲａが１／１００となり、原子層オーダで平面となる
ことが分かった。

【００６０】なお、ｐＨ７以上の溶液としては、上記の
混合液に限るものではなく、イソプロピルメチルフェノ
ール、トリエタノールアミン、プロピレングリコール、
ポリエチレングリコール、ジブチルヒドロキシトルエ
ン、オキシベンゾン、アルキルエーテル、硫酸エステル
ナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウ
ム、脂肪酸アルカノールアミド、アルキルアミンオキシ
ド、界面活性剤の中から選ばれた少なくとも１種類を用
いればよい。また、基板はサファイアに限るものではな
く、III 族窒化物半導体が成長可能なものであればよ
く、ＳｉＣを用いることも可能である。

【００６１】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態に係る研磨方法について、図７（ａ）、
（ｂ）を参照して説明する。この研磨方法は、本発明の
第１及び第２の実施の形態において、例えば半導体デバ
イスがレーザデバイスである場合、これらの共振器端面
を研磨する際に使用することができる。この研磨方法
は、通常、ウエハを各半導体デバイス毎に分割した後に
実施される。

【００６２】図７（ａ）はＧａＮ系レーザデバイスにお
ける従来のＬＤストライプ（メサストライプ、電極スト
ライプ等）７１を示す。この場合、ストライプ７１の端
面、即ち共振器端面はＧａＮかサファイア基板の〈１１
-2０〉に対し垂直となる。

【００６３】図７（ｂ）はＧａＮ系レーザデバイスにお
ける本実施の形態のＬＤストライプ７２を示す。ストラ
イプ７２の端面、即ち共振器端面は、第３の実施の形態
の裏面研磨で使用された、ダイヤモンドスラリーとｐＨ
７以上の溶液とにより鏡面研磨される。

【００６４】本実施の形態の場合、ストライプ方向はＧ
ａＮ若しくはサファイアの結晶方位によらずに作成でき
る。このため、結晶方位によらずストライプ方向と直交
する方向に端面を形成することができ、ストライプを所
定の結晶方位に合わせる必要がない。これにより、所定
の結晶方位からのストライプ方向のずれにより端面がス
トライプ方向と直交する方向からずれるのを防止でき、
デバイスの歩留まり向上させることができる。

【００６５】（第５の実施の形態）図８は、本発明の第
５の実施の形態に係る半導体レーザデバイス８０を示す
断面図である。

【００６６】サファイア基板８１上に、アンドープＧａ
Ｎバッファ層８２及びｎ型ＧａＮコンタクト層８３を介
して、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層８４、活性領域８５〜
８７、及びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層８８が積層され
る。活性領域８５〜８７は、ｎ側ＧａＮ光ガイド層８
５、ｐ側ＧａＮ光ガイド層８７間にＩｎＧａＮ系材料か
らなる量子井戸活性層８６を挟んだ構造をなす。ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層８８上には、低抵抗ｐ型ＧａＮ層８
９、ｎ型電流ブロック層９０が積層され、電流ブロック
層９０に３ミクロン幅のストライプ状の開口部が形成さ
れる。この開口部内及び電流ブロック層９０上には、ｐ
型ＧａＮコンタクト層９１が積層される。

【００６７】上記の積層構造の一部はｐ型ＧａＮコンタ
クト層９１からｎ型ＧａＮコンタクト層８３が露出する
までエッチング除去され、露出したｎ型ＧａＮコンタク
ト層８３上にはｎ側電極９２が配設される。更に、ｐ型
ＧａＮコンタクト層９１上にはｐ側電極９３が配設され
る。

【００６８】上記のような構造のレーザデバイス８０が
複数形成されたウエハを、例えば第１の実施の形態の分
離方法に従って処理し、デバイス単位即ちチップ単位に
分離した。次に、各々のチップの端面（共振器端面）が
ストライプ方向と直交する面となるように、ダイヤモン
ドスラリーとｐＨ７以上の溶液とを用いて研磨した。ｐ
Ｈ７以上の溶液は、第３の実施の形態で裏面研磨に使用
した溶液と同様である。

【００６９】このようにして得られたレーザデバイスの
しきい値は１ｋＡ／ｃｍ² であり、これはチップ端面を
へき開のみで形成した場合の１／２以下となっていた。
つまり、へき開で共振器端面を形成するよりも、ｐＨ７
以上の溶液を用いた研磨により共振器端面を形成した方
が良好な結果が得られた。

【００７０】（第６の実施の形態）次に、本発明の第６
の実施の形態に係る方法について、図９（ａ）、（ｂ）
を参照して説明する。この方法は、本発明の第１及び第
２の実施の形態において、例えば半導体デバイスが図８
図示のようなレーザデバイスである場合、これらの共振
器端面をへき開面として形成しやすくする方法に関す
る。

【００７１】ＧａＮ系半導体に代表される六方晶半導体
では、へき開面が作りにくいため、図８図示のレーザデ
バイス８０においては、反射鏡等を形成するのは非常に
困難である。この問題に対応するため、本実施の形態に
おいては、ＧａＮ系半導体積層構造が形成されたウエハ
の正面に、レーザデバイス８０を分離するための正面ス
クライブラインを形成する。

【００７２】図９（ａ）、（ｂ）は、本発明の第６の実
施の形態に係る半導体デバイスの分離方法において、複
数のレーザデバイス８０を分離する前のウエハの状態を
示す平面図及び断面図である。

【００７３】サファイア基板８１上には、ＧａＮ系半導
体積層構造５１が配設される。ＧａＮ系半導体積層構造
５１には、複数のレーザデバイス８０のストライプ即ち
共振器に対応してストライプ状に複数の凸部５２及び凹
部５３が形成される。凸部５２及び凹部５３には、ｐ側
電極９３及びｎ側電極９２が配設される。凸部５２に
は、発光部５４が形成され、これは図８の電流ブロック
層９０の開口部により規定される電流通路下の活性領域
８５〜８７の部分に対応する。

【００７４】ウエハの正面側から、ＧａＮ系半導体積層
構造５１を貫通してサファイア基板８１に至るように、
レーザデバイス８０を分離するためのスクライブライン
（正面パターン）５５が形成される。スクライブライン
５５は、共振器端面に沿って即ちレーザビームの発振方
向と直交する方向に沿って且つ発光部５４をスキップし
て形成される。

【００７５】スクライブライン（正面パターン）５５
は、第１及び第２の実施の形態において、ウエハ１０
３、２０３を補助板１０５、２０５に接着する前に形成
することができる。この工程を加えることにより、粘着
シート１０８、２０８の伸長によりデバイス分離を行な
う際、スクライブライン（正面パターン）５５に誘導さ
れてレーザデバイス８０の共振器端面がへき開面により
形成することができる。

【００７６】これに代え、スクライブライン（正面パタ
ーン）５５は、第１及び第２の実施の形態において、ウ
エハ１０３、２０３を補助板１０５、２０５から剥離
し、粘着シート１０８、２０８に接着した状態で形成す
ることができる。この場合、スクライブライン５５を形
成する際の応力により、各レーザデバイス８０毎の分離
を行なうことができる。また、この場合、透明な基板を
通して裏面のスクライブラインを参照しながらスクライ
ブライン（正面パターン）５５を形成することができる
ため、正面及び裏面のスクライブラインの整合が行ない
やすくなる。

【００７７】なお、半導体デバイスがＬＥＤの場合も、
デバイスの分離に正面スクライブラインを利用すること
ができる。但し、この場合、正面スクライブラインをス
キップするように形成する必要はない。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、へ
き開性の乏しい基板上に半導体デバイスを形成したウエ
ハであっても、研磨後のウエハの応力を解放することな
くデバイス分離のためのスクライブを行うことができ、
ウエハを決められた大きさに確実に分離することが可能
となる。

【００７９】また本発明によれば、半導体デバイスの研
磨に際してｐＨ７以上の溶液を用いることにより、サフ
ァイアやＳｉＣ等の基板裏面の平坦化や結晶方位に依存
しないデバイス端面の形成を行うことができ、これによ
りデバイス性能の向上に寄与することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る半
導体デバイスの分離方法により分離される発光デバイス
の１つを拡大して示す断面図、（ｂ）は同方法におい
て、ウエハを研磨治具に固定した状態を示す斜視図。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態
に係る半導体デバイスの分離方法を工程順に示す図。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施の形態に
係る半導体デバイスの分離方法を工程順に示す図。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、従来の裏面研磨方法と、本
発明の第３の実施の形態に係る裏面研磨方法とを夫々採
用した場合のウエハを示す図。

【図５】図４（ａ）、（ｂ）に夫々対応するレーザダイ
オードのサンプルＳＡ、ＳＢにおけるＩ−Ｌ特性を示す
図。

【図６】図４（ａ）、（ｂ）に夫々対応する基板裏面の
平均粗さを示す図。

【図７】（ａ）、（ｂ）は、従来の端面研磨方法と、本
発明の第４の実施の形態に係る端面研磨方法とを夫々採
用した場合の半導体レーザデバイスを示す図。

【図８】本発明の第５の実施の形態に係る半導体レーザ
デバイスを示す断面図。

【図９】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第６の実施の形態
に係る半導体デバイスの分離方法において、複数のレー
ザデバイスを分離する前のウエハの状態を示す平面図及
び断面図。

【符号の説明】

１０…発光デバイス１１…ｎ型ＧａＮ層１２…ＩｎＧａＮ発光層１３…ｐ型ＧａＮ層１４…ｐ側電極１５…ｎ側電極４１…サファイア基板４２…ＧａＮ系半導体層５４…発光部５５…スクライブライン（正面パターン）７１、７２…ＬＤストライプ８０…レーザデバイス１０１、２０１…サファイア基板１０２、２０２…積層構造１０３、２０３…ウエハ１０４、２０４…第１ワックス１０５、２０５…補助板１０６、２０６…第２ワックス１０７、２０７…ピストン（研磨治具）１０８、２０８…粘着シート

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−166750（ＪＰ，Ａ) 特開平６−275717（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−3182（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−152060（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/301 H01L 21/304 H01L 27/12 H01L 33/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】正面と裏面とを有するウエハの、前記正面
側に形成された複数の半導体デバイスを分離する方法に
おいて前記ウエハを補助板を介して研磨治具に固定する
工程と、前記ウエハの前記正面が前記補助板に対向し且
つ前記裏面が露出することと、前記研磨治具に固定した状態で前記ウエハを前記裏面か
ら研磨し、前記ウエハを薄くする工程と、前記ウエハを研磨した後、前記補助板に固定した状態で
前記ウエハの前記裏面に、前記デバイスを分離するため
の分離パターンを、前記ウエハの厚さを一部残すような
深さでスクライブする工程と、前記分離パターンをスクライブした後、前記ウエハの前
記裏面に粘着シートを接着する工程と、前記ウエハを前記粘着シートと共に前記補助板から剥離
する工程と、前記ウエハを前記補助板から剥離した後、前記粘着シー
トに接着した状態で前記ウエハを分離パターンに従って
前記デバイスに分割する工程と、を具備することを特徴とする半導体デバイスの分離方
法。
【請求項２】正面と裏面とを有するウエハの、前記正面
側に形成された複数の半導体デバイスを分離する方法で
あって、ここで、前記ウエハの前記裏面はサファイア基
板により規定され、前記半導体デバイスはIII 族窒化物
半導体層の積層構造を具備する方法において、前記ウエハを補助板を介して研磨治具に固定する工程
と、前記ウエハの前記正面が前記補助板に対向し且つ前
記裏面が露出することと、前記研磨治具に固定した状態で前記ウエハを前記裏面か
ら研磨し、前記ウエハを薄くする工程と、前記ウエハを研磨した後、前記補助板に固定した状態で
前記ウエハの前記裏面に、前記デバイスを分離するため
の分離パターンを、前記積層構造に達しないような深さ
でスクライブする工程と、前記分離パターンをスクライブした後、前記ウエハの前
記裏面に粘着シートを接着する工程と、前記ウエハを前記粘着シートと共に前記補助板から剥離
する工程と、前記ウエハを前記補助板から剥離した後、前記粘着シー
トに接着した状態で前記ウエハを分離パターンに従って
前記デバイスに分割する工程と、を具備することを特徴とする半導体デバイスの分離方
法。
【請求項３】前記半導体デバイスがレーザデバイスであ
り、前記ウエハの前記正面に、前記レーザデバイスを分
離するための正面スクライブラインをスクライブする工
程を具備することと、前記正面スクライブラインが、前
記レーザデバイスの発振器端面に沿って且つ前記レーザ
デバイスの発光部をスキップして形成されることと、を
具備することを特徴とする請求項１または２に記載の半
導体デバイスの分離方法。
【請求項４】前記ウエハを前記裏面から研磨する工程に
おいて、ｐＨ７以上の溶液を含む研磨剤が使用されるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の半導体デバイ
スの分離方法。
【請求項５】前記ウエハと前記補助板とが第１接着剤を
介して固定され、前記研磨治具と前記補助板とが第２接
着剤を介して固定されることを特徴とする請求項１また
は２に記載の半導体デバイスの分離方法。
【請求項６】前記ウエハを研磨する工程と、前記分離パ
ターンをスクライブする工程との間に、前記ウエハを前
記補助板と共に前記研磨治具から剥離する工程を具備す
ることを特徴とする請求項５に記載の半導体デバイスの
分離方法。
【請求項７】前記第１及び第２接着剤が第１及び第２ワ
ックスから実質的になり、前記第１ワックスは前記第２
ワックスより高い溶融温度を有することと、前記ウエハ
を前記補助板と共に前記研磨治具から剥離する工程にお
いて、前記第１及び第２ワックスが加熱されることと、
を具備することを特徴とする請求項６に記載の半導体デ
バイスの分離方法。
【請求項８】前記第２接着剤がワックスから実質的にな
り、前記ウエハを前記補助板と共に前記研磨治具から剥
離する工程において、前記第２接着剤が前記研磨治具か
らの熱伝達により加熱されることを特徴とする請求項６
に記載の半導体デバイスの分離方法。
【請求項９】前記第２接着剤がワックスから実質的にな
り、前記ウエハを前記補助板と共に前記研磨治具から剥
離する工程において、前記第２接着剤が薬品により溶解
されることを特徴とする請求項６に記載の半導体デバイ
スの分離方法。
【請求項１０】前記ウエハの前記裏面に粘着シートを接
着する工程が、前記ウエハが前記補助板を介して前記研
磨治具に固定された状態で行われることを特徴とする請
求項５に記載の半導体デバイスの分離方法。
【請求項１１】前記第１及び第２接着剤が第１及び第２
ワックスから実質的になり、前記第１ワックスは前記第
２ワックスより低い溶融温度を有し、前記ウエハを前記
補助板から剥離する工程において、前記第１及び第２ワ
ックスが加熱されることを特徴とする請求項１０に記載
の半導体デバイスの分離方法。