JP4279631B2 - 窒化物系半導体素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウエハー基板上に窒化物系半導体素子となる部位を多数形成したウエハーを、個々の素子へと分断する工程を有する、窒化物系半導体素子の製造方法に関する。

窒化物系半導体素子は、その素子構造の主要部分に窒化物系半導体を用いた素子であって、発光素子、受光素子、パワーデバイスなど、種々の素子が挙げられる。例えば、ＬＥＤ、ＬＤなどの発光素子の場合、発光層に用いられる窒化物系半導体の組成を選択することによって、青色〜紫外に至る短波長光を発光させることが可能である。

窒化物系半導体は、式Ａｌ_ａＩｎ_ｂＧａ_1-a-bＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で決定される３族窒化物からなる化合物半導体であって、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなど、任意の組成のものが例示される。

以下、「窒化物系半導体」を「ＧａＮ系」と略し、例えば「窒化物系半導体素子」であれば「ＧａＮ系素子」と呼んで、従来技術および本発明を説明する。

図４は、ＧａＮ系素子の一般的な製造プロセスを示す。同図（Ａ）におけるＸ１−Ｘ１断面を同図（Ｂ）に示す。ＧａＮ系素子の基本構造は、図４（Ｂ）に表れているように、結晶ウエハー基板１１上に、ｐ型、ｎ型、ｉ型などの必要な導電型のＧａＮ系結晶層１２を順次成長させてなる積層構造であって、分断後に素子となる部位には個々の素子に必要な構造（電極などの付帯部品）がさらに付与される。

結晶基板には、安価で入手し易く、かつ、ＧａＮ系結晶の成長温度に耐え得る点から、サファイア基板が用いられる場合が多い。

このプロセスにおいては、図４（Ａ）のように、サファイアウエハー基板１１の一方の面に、分断後に素子となる部位をマトリクス状の配置パターンにて多数形成し、分断用ツールによって個々の素子へと分断する方法が取られる。図４（Ａ）、（Ｂ）では、分断線ｄ１を太い破線で示している。このように、分断後に素子となる部位同士の間の、分断線ｄ１を設けるべき領域を分断シロと呼ぶ。

本明細書では、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すような、ウエハー基板上に素子となる部位が多数設けられてなる、分断前のウエハーサイズのものを「半導体ウエハー」と呼ぶ。

分断用ツールとしては、一般に、ダイサー、スクライバー、レーザー装置が挙げられる（特許文献１）。

ダイサーは、丸鋸の如き円板状のダイシングソーによって、半導体ウエハーをサイの目状に切断する装置である。ダイシングソーによる切り込みとしては、フルカットやハーフカットなど種々のパターンがある。

スクライバーは、先端をダイヤモンドとする針状工具またはレーザーによってケガキ線のような割溝を上記分断シロに沿って形成し、外力を作用させて割溝から亀裂を生じさせて素子へと割る装置である。割溝は、亀裂を誘発させるための切欠き溝であって、分断を意図する線をなぞって形成される。

レーザー装置は、一般には紫外線領域のレーザー光を照射し、割溝の形成を行うものである。

このうち、スクライバーを用いるスクライブ法には、以下の欠点がある。

レーザースクライブ：レーザーで昇華させた基板材料の残渣がこびりつき、光取出効率の低下や素子組立の歩留低下が生じていた。

機械的スクライブ：スクライブ跡がギザギザになり、素子を分離する際に、割れの方向が狙い通りとならないことがあった。

ところで、一般に、ＬＥＤの発光効率は、発光層での電気／光変換効率と、発光層で生じた光を素子の外側に取出す効率である光取出し効率の積として表される。近年、ＧａＮ系のＬＥＤでは発光層での電気／光変換効率の向上が進んだ結果、光取出し効率の向上が発光効率向上の鍵であるとして注目されている。このために、ＬＥＤの光取り出し面を粗面化して、素子外部に光が出易いようにすることが提案されている（特許文献１）。具体的には、特許文献１の「００２２」〜「００２５」段落に、粗面化のためにＧａＮ層の表面を破壊したり、ＧａＮ層上にマスクを形成した後に結晶を再成長することが例示されている。しかし、このような方法では、ＧａＮ層の破壊に伴い発光部が制限されたり、マスク形成や結晶再成長による工程の増加に伴い製造コストが上昇することが懸念される。

このほか、基板の表側（発光層が形成された側）から光を取出すように実装する場合には基板の他方の面に反射層を設けたり（特許文献２および３）、基板の裏側から光を取出す場合（フリップチップ実装）には基板の他方の面に無反射膜を設けたりするといったアイデアが出されている。
特開平１１−２７４５６８号公報 特許第３４１２６５３号公報 特開平１０−２７０７５４号公報 特開平１１−８４１４号公報

本発明の課題は、上述した種々の欠点のうち、スクライブ法に係る欠点を軽減することであり、好ましくは、スクライブ法に係る欠点を軽減すると同時に発光素子としたときに光取り出し効率が向上し得るような窒化物系半導体素子の製造方法を提供することである。

本発明は以下の特徴を有する。
（１）ウエハー基板の一方の面上に窒化物系半導体からなる積層体が形成されるとともに、分断後に素子となる部位に個々の素子に必要な構造を付与されてなり、分断後に素子となる部位同士の間には分断シロが設けられている半導体ウエハーを準備する工程と、
上記ウエハー基板の他方の面に対し、上記分断シロに沿ってスクライバーで割溝を形成する工程と、
上記割溝において上記半導体ウエハーを個々の素子へと分断する工程と、
を有する、窒化物系半導体素子の製造方法において、
上記分断する工程の前に、上記割溝の内部斜面をドライエッチングによって平滑化する工程を備え、
上記平滑化する工程におけるドライエッチングによって上記割溝以外の上記他方の面が粗面化されるように、上記割溝以外の上記他方の面にマスクを形成する、
ことを特徴とする、窒化物系半導体素子の製造方法。
（２）上記粗面化により形成された凹凸の高低差が５０〜２００００ｎｍである、上記（１）記載の製造方法。
（３）上記スクライバーが、レーザースクライブ装置である、上記（１）または（２）記載の製造方法。
（４）上記マスクが、非マスク部が分散しているマスクである、上記（１）〜（３）記載の製造方法。
（５）上記マスクが、厚さにむらがあるマスクである、上記（１）〜（３）記載の製造方法。
（６）上記マスクが、材料組成に分布があるマスクである、上記（１）〜（３）記載の製造方法。
（７）上記マスクが、ドーム状のマスクである、上記（１）〜（３）記載の製造方法。

本発明の製造方法によりスクライブ法に係る割溝形成に係る欠点を軽減することができ、好ましくは、スクライブ法に係る欠点を軽減すると同時にＧａＮ系素子における光取り出し効率を向上させ得る。

本発明の製造方法においては、まず、ウエハー基板の一方の面上に窒化物系半導体からなる積層体を形成し、分断後に素子となる部位に個々の素子に必要な構造を付与する。

「ウエハー基板」は、ＧａＮ系結晶がエピタキシャル成長し得る結晶基板であればよく、材料としては、例えば、サファイア（Ｃ面、Ａ面、Ｒ面）、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ、スピネル、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＮＧＯなどが挙げられる。

図１は、本発明の製造方法を模式的に表しており、同図（Ａ）から同図（Ｃ）への矢印は、工程の進行を示している。ここで、ウエハー基板１１の一方の面上に配置される、「窒化物系半導体からなる積層体」の構造は、ＧａＮ系素子の基本的な構造であればよい。図１（Ｃ）は分断された後のＧａＮ系素子（素子）１０を例示している。図面では積層体１２の詳細な構成を省略して示しているが、その構成例としては、コンタクト層（一般的には基板側がｎ型）、クラッド層、発光層、クラッド層、上部電極形成用のコンタクト層（一般的にはｐ型）を有する積層構造が挙げられる。コンタクト層はクラッド層と兼用してもよく、発光層は、多重量子井戸構造のような積層構造となっていてもよい。また、必要に応じてさらなるＧａＮ系結晶層が加えられてもよい。「ウエハー基板の一方の面」とは、ウエハー基板のうち、上記積層体１２が形成される面をさす。当該「ウエハー基板の一方の面」に対向する面を「ウエハー基板の他方の面」とする。図１においては、ウエハー基板１１のうち、紙面上方の面が「一方の面」であり、紙面下方の面が「他方の面」である。

ウエハー基板１１の一方の面上に窒化物系半導体からなる積層体１２を形成する方法は特に限定されず、ＨＶＰＥ法、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法などといった公知の方法を適宜取り入れることができる。ウエハー基板１１の上に高品質なＧａＮ系結晶層１２を成長させるために必要となる手法、構造、技術などは適宜用いてよい。例えば、ウエハー基板（結晶基板）１１とＧａＮ系結晶層１２との間にバッファ層（特に、ＧａＮ系低温成長バッファ層；図示せず）を介在させる技術、結晶基板面にＳｉＯ_２マスクパターンや凹凸を形成し、ＧａＮ系結晶をラテラル成長やファセット成長させて転位密度を低下させる技術などが挙げられる。

「分断後に素子となる部位に個々の素子に必要な構造を付与」するとは、積層体１２にＧａＮ系素子に必要な構造（電極等）を設けることを意味する。そのような構造を設ける方法は公知である。「分断後に素子となる部位」を以下、素子部ともいう。

「分断後に素子となる部位同士の間に分断シロを設ける」とは、隣り合う上述の素子部の間に、分断のための領域を見込むことを意味し、素子部を形成する際に分断のための領域を予め確保しておくことと同義である。分断シロは、帯状であってもよいし、それ以外の形状であってもよい。

次に、ウエハー基板１１の他方の面に対し、および／または窒化物系半導体からなる積層体に対し、上記分断シロに沿ってスクライバーで割溝を形成する。ウエハー基板１１の「他方の面」の意味は上述のとおりである。図１（Ａ）には、ウエハー基板１１の他方の面に対して割溝３を形成したウエハー１が記載されている。割溝３の形成は、ウエハー基板１１の他方の面ではなく、窒化物系半導体からなる積層体１２の面（紙面上方の面）であってもよいし、両方の面であってもよい。

ウエハー基板１１等に割溝３を形成するために用いるスクライバーの種類や割溝３の形成方法は特に問わない。スクライブ法としては、レーザースクライブ、機械的スクライブが例示される。上述したように、機械的スクライブによる場合は、割溝３の内部斜面がギザギザ状になっている。レーザースクライブの場合はレーザーで昇華させた基板材料の残渣が割溝３の内部斜面等にこびりついて白濁部を形成し易い（図示せず）。このような欠点は、後述のドライエッチングによって軽減される。

本発明の製造方法では、上記割溝３の内部斜面をドライエッチングによって平滑化する。ドライエッチングは、装置チャンバー内でプラズマ（放電）を発生させ、チャンバー内部で生成したイオンやラジカルを利用する、処理対象物の加工である。本発明においては、ドライエッチングを割溝３の内部斜面の平滑化に適用する。ドライエッチングにはＣｌ_２ガスやＢＣｌ_３など塩素系のガスや、ＣＦ_４などのフッ素系ガスを用いることができるが、その他ガスを用いるなど、割溝３の内部斜面の平滑化が可能な種々の方法を採ることができる。多くの場合、ドライエッチングに先立ち、ウエハー基板１１のうちエッチングされることを所望しない部分にマスク２が施される。マスク２の好ましい態様はまとめて後述するが、本発明においてはマスクの存在は必須ではない。

割溝３の内部斜面を平滑化するとは、ドライエッチングを施すことにより、割溝３の内部斜面における微細な凹凸を低減することをいう（図１（Ｂ））。上記のように、割溝３に白濁部が認められる場合であっても、このようなドライエッチングを施せば当該白濁部をなくすことが可能になる。

割溝３の内部斜面をドライエッチングで平滑化することにより、ウエハー１の分断に際して分断シロを外れて不所望な亀裂が走ったり、素子表面を流れるリーク電流が発生したり、割溝３の内部斜面等にこびりついた基板材料の残渣（白濁部）によって光が吸収される、といった不具合が生じ難くなるという効果が得られる。

本発明の方法では、上述のように平滑化した内部斜面をもつ割溝３において、ウエハー１を個々の素子１０へと分断する（図１（Ｃ））。この分断の技術自体は、ローラーによるブレーキングなど、従来公知の技術を用いてよい。

次に、上述のドライエッチングに先立ってウエハー基板１１にマスク２を形成することについて説明する。上述のように、マスク２の存在は必須ではなく、その種類も問わないものであるが、本発明の好ましい態様においては、ドライエッチングに先立って形成されるマスク２をドライエッチング後にも除去せずに、別の作用、特に光取り出し効率の向上に期するように取り扱う。

第１の好ましい態様として、スクライバーで割溝３を形成するのがウエハー基板１１の他方の面であって、ドライエッチングに先立ち、ウエハー基板１１の他方の面に反射膜を用いてマスクを形成する態様を挙げることができる。ここで、反射とは、基板内の光が、基板内外の境界面で折り返し、再びもとの基板中の異なった方向に進むことを意味する。「反射膜」とは、基板内外の境界面で、光がより反射しやすくなる膜をいう。図２は、本発明の製造方法により得られる素子の一例を表す。この素子１０は、基板１１の他方の面を下にしてステム台４に固定されている。この場合、光の取出しは窒化物系半導体からなる積層体１２側、即ち、紙面上方である。ドライエッチングに先立ち形成したマスク２が反射膜として残存することで、基板１１の他方の面での光の反射が強くなり、より効率よく光を積層体１２側から取出すことができる。そのような反射膜には、金属膜、誘電体膜、またそれらの積層構造等が挙げられ、これらを任意に用いることができる。以下、金属膜と誘電体膜について説明する。

マスク２としての反射膜の典型例は金属膜であり、耐エッチング製、反射率が高い点から、好ましい金属としては、Ｒｈ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｕ等から選ばれる少なくとも１種が挙げられ、より反射率が高い点からＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｄ等がより好ましい。

なお、耐エッチング性と高い反射率とを両立させるため、多層構造を有する反射膜を構成してもよい。また、耐エッチング性を高めるためには反射膜を厚くすることが好ましい（例；２０〜１００００ｎｍ）。例えば、反射率を高めるためにＡｌやＡｇを用いたり、耐エッチング性を高めるために厚いＡｕ膜（厚さ、１０〜１００００ｎｍ程度）を用いるＡｌ／Ａｕ、Ａｇ／Ａｕ構造、さらには、Ａｌ／Ｒｈ／Ａｕ、Ａｌ/Ｐｔ／Ａｕなどさまざまな組み合わせにしてもよい。ウエハー基板１１の他方の面に接する第一層を高反射材料とせずに、接着力の強い材料で構成してもよい。その場合、接着力の強い材料の厚みを薄くすることによって光の吸収を最小限に抑えることができる。例えば、接着力の強い材料としてＮｉ、Ｔｉ、Ｃｒなどを使用する場合、その厚みを１０ｎｍ程度とし、その上に反射膜であるＡｌ，Ａｇ，Ｒｈなどを配置してもよい。この場合の構造はＴｉ／Ａｌ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｌ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌなどさまざまな組み合わせがある。このようにドライエッチングによる平滑化の際にマスクとして機能するならば、ここで記載したもの以外であっても、種々の組み合わせを選ぶことができる。

マスク２としての反射膜は、誘電体膜であってもよい。誘電体膜は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＮ_ｘ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯなどの酸化物やＭｇＦ_２、ＬｉＦなどのフッ化物など種々あるが、それらを２層重ね合わせたものや、多層にした膜構造（誘電体多層膜）が例示される。すぐれた反射膜を得るための誘電体膜の構成は周知である（例えば、上記特許文献３参照）。ただし、誘電体膜が単に反射膜として作用すればよいのではなく、ドライエッチングのマスクとなり得る材料である必要がある。そのためには、ドライエッチングで使用するガスに対し、耐エッチング性があることが好ましいが、膜厚を厚くして（例；０．１〜１０μｍ）、ドライエッチングによっても膜が残存するようにしてもよい。また、上述のように高反射性と耐エッチング性とを別々に機能させる多層構造としてもよいし、マスク２としての反射膜が誘電体膜と前述した金属膜とを組合わせたものであってもよい。

上述のようにマスク２を反射膜で構成する場合、当該マスク２の外表面にダイボンド材としてハンダ層を設けてなるのが好ましい。マスク２の外表面とはマスク２のうちウエハー基板１１と接する面と対向する面であり、図２では、紙面下方のステム台４と接している面である。マスク２の外表面にダイボンド材としてハンダ層を設けてなるとは、マスク２のうち少なくとも外表面がハンダであればよいという意味であり、マスク２全体がハンダで構成されていてもよい。このような構成にすれば、図２に示すようにステム台４へ素子１０を固定するに際して、マスク２とステム台４とを金属接合させることで強固な固定を容易に達成し得る。このような構成により、マスク層２はドライエッチングのマスクのみならず、高反射層としての光取り出し効率の向上、ステム台４への固定用金属といった機能をも有することになる。ここで、ハンダとは、Ａｕ−Ｓｎ合金、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｐｂ−Ｓｎ等が挙げられる（特許文献４参照）。

第２の好ましい態様として、スクライバーで割溝３を形成するのがウエハー基板１１の他方の面であって、ドライエッチングに先立ち、ウエハー基板１１の他方の面に誘電体の無反射膜を用いてマスク２を形成する態様を挙げることができる。ここで、誘電体の無反射膜とは、ウエハー基板１１の屈折率とその上にくる媒質（例；空気）の屈折率との間の屈折率を持つ材料からなる膜である。誘電体の無反射膜の膜厚ｔについては、ＧａＮ系素子の発光波長をλとし、λにおける当該無反射膜の屈折率をｎとしたとき、ｔ＝α・λ／４ｎ（但し、αは自然数）なる関係を満たすように膜厚ｔを設定することが好ましい。図３は、本発明の製造方法により得られる素子の一例を表す。この素子１０は、基板１１の他方の面を上にしてステム台４に固定される、所謂フリップチップ実装がなされている。この場合、光の取出しは基板１１の他方の面、即ち、紙面上方である。ドライエッチングに先立ち形成したマスク２が無反射膜として基板１１の他方の面に残存することで、基板１１の他方の面での光の反射が弱くなり、より効率よく光を基板１１の他方の面から取出すことができる。そのような無反射膜になる誘電体は、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２等が挙げられ、これらを任意に用いることができる。すぐれた無反射膜を得るための誘電体の構成は周知である。ただし、誘電体が単に無反射膜として作用すればよいのではなく、ドライエッチングのマスクたり得るべきであることは上述の反射膜における場合と同様である。

次に、本発明の別の好ましい態様として、割溝を形成するのがウエハー基板の他方の面であり、割溝以外のウエハー基板の他方の面が割溝のエッチングにて同時に粗面化されるように、割溝以外のウエハー基板の他方の面にマスクを形成する態様について説明する。ウエハー基板１１を粗面化すると、ウエハー基板１１とそれら周囲の媒質（空気）との界面の全反射による素子１０の内部への光の閉じ込めが少なくなり、既に参照した図３のようなフリップチップ実装に供した場合に、結果として光取り出し効率が向上し得る。したがって、ウエハー基板１１の他方の面を「粗面化する」とは、当該他方の面の表面平滑性を低減させる手段を講じることを意味する。この態様においては、割溝３の内部斜面の平滑化と、基板の他方の面のうち割溝以外の部分の粗面化とを同時に行うことが特徴である。このとき、粗面化により形成された凹凸の高低差が５０〜２００００ｎｍであることが好ましく、１００〜５０００ｎｍであることがより好ましい。これは、ＧａＮ系発光素子の発光波長と同程度（より詳しくは、波長の１／４程度）の凹凸に相当する。上記のような基板１１の他方の面の粗面化と割溝３の内部斜面の平滑化とを同時に行うには、ウエハー基板１１の他方の面に形成するマスクとして以下（い）〜（に）のようなマスクを用いればよい。

（い）非マスク部が分散しているマスク
この場合のマスク２は、ドライエッチングの保護マスクであると同時に、パターニング用のマスクをも兼ねる。「非マスク部」とは、マスク２における、割溝３に対応する部分以外の開口部を意味する。開口部においてはエッチングが進行するため、開口部以外のエッチングが進行し難い部分が並存することで、エッチングレートが不均一化するので、粗面化が達成される。

（ろ）厚さにむらがあるマスク
マスクの厚みを不均一化することで、エッチングされる程度がウエハー基板１１の他方の面内で異なるようになる。マスクの厚みを不均一化させる手段としては、マスクとしてフォトレジストを用い、かつ、レジスト形成時に露光量を部分的に変化させることが挙げられる。

（は）材料組成に分布があるマスク、
マスク２の材料の耐エッチング性をマスク面内で不均一にしたり、異種材料の重ね合わせでマスクを構成するに際して当該材料をマスク面内で不均一になるようにすることで、ウエハー基板１１の他方の面内のエッチングレートを不均一にし得る。そのような重ね合わせとしては、樹脂／樹脂であっても、樹脂／金属であっても、またその他のいかなる組合せでもよい。

（に）ドーム状のマスク、
マスク２として、熱処理により形状を丸くしたドーム状のレジストを用いる。レジストの「形状が丸い」とはレジスト層の角が丸いことを意味する。レジスト層の「角」とは、ウエハー基板１１と接していない側の角を意味する。そのようなレジストを形成するには、レジストを形成する際のベーキングの温度を硬化温度近くまで上げればよい。そのことにより、レジスト材料の粘性が高まり、ダレを生ぜしめる（角を丸くする）ことができる。このように、形状を丸くしたレジストを用いドライエッチングすることにより、ウエハー基板１１の他方の面にドーム状の丸い凸部（図示せず）を形成することができる。ウエハー基板１１の他方の面に、このような凸部が形成されることにより、光取出し効率の向上が期待される。

本明細書ではスクライブ法によって割溝を形成した後に割溝をドライエッチングによって平滑化することを中心に記載したが、スクライブ法を用いずにドライエッチングによって割溝を形成してもよい。その場合、上述したマスクを用いて光取り出し効率の向上を図ったり、ドライエッチングにおいてウエハー基板の他方の面を同時に粗面化してもよいことは既に述べたとおりである。

実施例１
直径２インチのＣ面サファイアウエハー基板１１を、ＭＯＶＰＥ装置に装着し、水素雰囲気下で１１００℃まで昇温し、サーマルエッチングを行った。その後、温度を３３０℃まで下げ、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（以下ＴＭＧとも表記する）およびトリメチルアルミニウムを用いて、Ｎ原料としてアンモニアを流しながら、厚さ２０ｎｍのＡｌＧａＮ低温バッファ層を成長させた。続いて１０００℃に昇温し、原料としてＴＭＧ、アンモニアを流し、アンドープのＧａＮ結晶層を２μｍ成長させた後、ＳｉＨ_４を流し、Ｓｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層を３μｍ成長させた。続いて、温度を８００℃に低下させた後、Ｓｉを５×１０^１７ｃｍ^-3添加したＧａＮ障壁層（厚さ１０ｎｍ）と、ＩｎＧａＮ井戸層（発光波長３８０ｎｍ、Ｉｎ組成は０．０３、厚さ３ｎｍ）とのペアを、６周期からなる発光層を作製した。成長温度を１０００℃にして、厚さ３０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、厚さ１５０ｎｍのｐ型ＧａＮコンタクト層を順に成長した。その後加熱を停止し、ＴＭＧ、ＮＨ_３の供給を停止して室温まで自然冷却した。このようにして発光波長３８０ｎｍの近紫外ＬＥＤウエハーを得た。

続いてこのウエハーのｐ層・発光層を除去した後にあらわれたｎ層表面および、ｐ層表面にｎ・ｐ電極をそれぞれ形成した。その後、基板を９０μｍの厚さに研磨した後、サファイア基板面（下面）にレーザースクライブ装置により割溝３を形成した。この割溝部にはレーザースクライブの際に昇華した材料が白濁状態で盛り上がって付着していた。続いて、サファイア基板面全面にレジストを塗布後、露光、現像し、割溝部のみが覆われるようにパターンニングを行った。続いてサンプルを蒸着機に挿入し、Ａｌ−５０ｎｍ／Ｔｉ−５０ｎｍ／Ａｕ−１０００ｎｍからなる反射膜２を蒸着した。

続いて蒸着機からサンプルを取り出し、リフトオフにて割溝３部分が露出するようにレジストを剥離した。続いて、このサンプルをＲＩＥ装置にてエッチングを行った。その結果、割溝３に固着していた白濁部が除去され、割溝３の凹凸がなくなり滑らかになった。このようにして得た半導体ウエハー１を、ブレ−キング装置にて素子１０に分割したところ、きれいな矩形に分割することができた。また、この素子１０をステム台４にＡｕＳｎを用いてダイボンドした後、ワイヤーボンディングにより通電可能な状態とし、素子特性を測ったところ、３８０ｎｍ−５ｍＷの素子特性を示した。このようにして得たサンプルの９９．８％は、接着強度が８０ｇ以上であった。ここで、接着強度とは、ダイボンドしたチップを横から押してダイボンド部分を剥がすための強さである。

比較例１
上記ＲＩＥにてエッチング工程を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして素子１０を得た。この素子１０をステム台４にＡｕＳｎを用いてダイボンドして得られるサンプルのうち、上述の接着強度が８０ｇ以上であるサンプルは全体の９５％にすぎなかった。この原因を調査した結果、割溝３に固着した白濁部の盛り上がりによる組み立て不良であることがわかった。その後、ワイヤーボンディングにより通電可能な状態とし、素子特性を測ったところ、３８０ｎｍ−４．５ｍＷの素子特性を示した。この出力の低下は白濁部による光吸収の影響であると考えられる。

実施例２
上述の割溝形成をダイヤモンドスクライブで行ったこと以外は実施例１と同様にしてサンプルを得た。このサンプルをＲＩＥ装置にてエッチングを行なった後、ブレ−キング装置にて素子１０に分割したところ、きれいな矩形に分割することが出来た。また、この素子１０をステム台４にＡｕＳｎを用いてダイボンドした後、ワイヤーボンディングにより通電可能な状態とし、素子特性を測ったところ、３８０ｎｍ−５ｍＷの素子特性を示した。

比較例２
実施例２のうちＲＩＥにてエッチング工程を行わなかったこと以外は実施例２と同じとした。このサンプルをブレ−キング装置にて素子１０に分割したところ、チッピングが多発し、チッピングが発光部まで達したものが全体の約２０％も存在していた。

実施例３
上述の製造方法において、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕからなる反射膜２を設ける代わりに、厚さ６６．９ｎｍのＳｉＯ_２（誘電体膜）を設け、その上にレジストマスクを配置したこと以外は実施例１と同様にして素子１０を得た。
ＲＩＥエッチングおよびレジストの剥離後、ＧａＮ系発光面が下、サファイア基板側が上面になるようにフリップチップ実装に供した。その後、素子特性を測ったところ、３８０ｎｍ−７ｍＷの素子特性を示した。

比較例３
上述の誘電体膜を形成しなかったこと以外は実施例３と同じようにして素子を得た。得られた素子特性を測ったところ、３８０ｎｍ−５ｍＷの素子特性を示した。

実施例４
実施例１の製造方法を次のように変更した。サファイア基板面にレジストを塗布した後、露光を行い、割溝３の部分に塗付されたレジストが除去されて、それ以外のところのレジストが直径１０μｍの円状になるようにした。なお、この円状に残るレジストはその隣合うレジストの中心位置が２０μｍの間隔になるような配置とした。円状のレジストの厚みは６μｍとした。このレジストを現像した後、ハードベーキングを行い、レジスト角部が丸くなるような処理を施した。この断面形状はドーム状であった。
続いて、ＲＩＥに設置後、レジストが完全になくなる程度にエッチングを行った。このサンプルを観察したところ、サファイア基板面にドーム状の凹凸が多数形成されていた。この素子をＧａＮ系発光面が下、サファイア基板側が上面になるようにフリップチップ実装を行ない、素子特性を測ったところ、３８０ｎｍ−７ｍＷの素子特性を示した。

本発明による製造方法を模式的に表す。 本発明の製造方法により得られる素子の一例を表す。 本発明の製造方法により得られる素子の一例を表す。 ＧａＮ系素子の一般的な量産プロセスの一例を示す図である。図４（Ｂ）は、同図（Ａ）のＸ１−Ｘ１断面を示す断面図である。

符号の説明

１ 半導体ウエハー
１０ 素子
１１ ウエハー基板
１２ 積層体
２ マスク
３ 割溝
４ ステム台

Claims (7)

1. ウエハー基板の一方の面上に窒化物系半導体からなる積層体が形成されるとともに、分断後に素子となる部位に個々の素子に必要な構造を付与されてなり、分断後に素子となる部位同士の間には分断シロが設けられている半導体ウエハーを準備する工程と、
   上記ウエハー基板の他方の面に対し、上記分断シロに沿ってスクライバーで割溝を形成する工程と、
   上記割溝において上記半導体ウエハーを個々の素子へと分断する工程と、
   を有する、窒化物系半導体素子の製造方法において、
   上記分断する工程の前に、上記割溝の内部斜面をドライエッチングによって平滑化する工程を備え、
   上記平滑化する工程におけるドライエッチングによって上記割溝以外の上記他方の面が粗面化されるように、上記割溝以外の上記他方の面にマスクを形成する、
   ことを特徴とする、窒化物系半導体素子の製造方法。
2. 上記粗面化により形成された凹凸の高低差が５０〜２００００ｎｍである、請求項１に記載の製造方法。
3. 上記スクライバーが、レーザースクライブ装置である、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 上記マスクが、非マスク部が分散しているマスクである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
5. 上記マスクが、厚さにむらがあるマスクである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
6. 上記マスクが、材料組成に分布があるマスクである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
7. 上記マスクが、ドーム状のマスクである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。

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