JP5123331B2

JP5123331B2 - 窒化物半導体チップの製造方法および窒化物半導体チップ

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Description

本発明は、一般式Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ_zＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表記される窒化物半導体の発光素子または電子デバイス素子の製造方法に関し、特に窒化物半導体基板上に作製された窒化物半導体素子の、結晶性を損なうこと無く、歩留まり良く所望のサイズに分割する方法および窒化物半導体チップを提供する。

従来、窒化物半導体は発光素子やハイパワーデバイスとして、利用または研究されている。例えば、発光素子の場合、その構成する組成を調整することにより、技術的には青色から橙色までの幅の広い発光素子として利用することができる。近年、その特性を利用して、青色発光ダイオードや緑色発光ダイオードの実用化がなされ、また、窒化物半導体レーザ素子として青紫色半導体レーザが開発されてきている。こうした窒化物半導体発光素子または窒化物半導体電子デバイス素子は、主にサファイア基板上に作製されている。近年、窒化物半導体レーザ素子等に関しては、発振寿命の観点から、窒化物半導体基板上に作製する傾向にある。

しかしながら、窒化物半導体基板上に窒化物半導体発光素子を成長する構成は、近年始まったばかりであり、産業上、如何にして窒化物半導体基板上に成長した窒化物半導体素子をチップ分割するかが課題であった。なぜならば、窒化物半導体基板は非常に硬いため、へき開方向以外では非常に割れにくく、割れたとしても切断面上にクラックやチッピングが発生しやすく、綺麗にチップ分割できなかったためである。

特許文献１では、窒化物半導体基板上部に活性層を含む窒化物半導体層を積層すると、窒化物半導体層と窒化物半導体基板のへき開面を一致させることができるので、窒化物半導体基板のへき開面であるＭ面｛１１−００｝で容易に切断することができることを紹介している。

特開平１１−４０４８号公報

ここで、窒化物半導体のへき開面であるＭ面は、（０００１）基板に対して３種存在し、同様に前記へき開面を得るためのへき開方向（＜１１−２０＞方向）も３種ある。

ところが、へき開方向ではない＜１−１００＞方向に沿って、通常の方法でチップ分割すると、スクライバーもしくはダイサーの、刃の押し合て方によって、３０度ずれた方向（＜１１−２０＞方向）に割れてしまうことがしばしばあった。また、通常の方法で、へき開方向の＜１１−２０＞方向に沿ってチップ分割しても、スクライバーもしくはダイサーの、刃の接触応力のかけ方によって、意図する方向とは異なる６０度ずれた方向にへき開されてしまうことがあった。

上記＜１１−２０＞方向のへき開性は、チップ分割する上で非常に有効な方向ではあるが、上記へき開方向はＣ面内で３種あり、互いのへき開方向が９０度で直交していないために、チップ分割の際の、刃の接触応力のかけ方（向き）によってチップ分割の形状が左右されていた。このことから、単に、通常のチップ分割方法で、窒化物半導体基板上に成長した窒化物半導体素子を、所望のチップ形状に、歩留まり良く分割することができなかった。

本発明は、塩素がドーピングされた窒化物半導体基板上に、ｐ型層とｎ型層によって挟まれた活性層を有する多層構造からなる窒化物半導体層を積層したウエハーを窒化物半導体チップに分割する窒化物半導体チップの製造方法であって、前記ウエハーの一方の面を構成する基板側に、幅広の第１の割り溝を所望のチップ形状に形成する工程と、前記ウエハーの他方の面を構成する結晶成長側であって前記第１の割り溝を形成する位置に相対向する位置に幅狭の第２の割り溝もしくは欠け溝を所望のチップ形状で形成する工程と、窒化物半導体結晶で構成された領域を、前記第１の割り溝の方からチップ分割する工程とからなることを特徴とする。

上記工程を具備することによって、成長膜も基板も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有することと、第１の割り溝が第２の割り溝よりも溝幅が広く、かつ、第１と第２の割り溝に分けて切断することにより、第２の割り溝によって割れた割れ線が、最短切断距離で割れるためには、第２の割り溝底部から該第２の割り溝底部下方の第１の割り溝の底部の何処かに到達するしかなく、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができる。

また、溝幅の狭い第２の割り溝を結晶成長側の面に形成したのは、光が前記結晶成長側の面から発せられるため、その発光面積を大きくするためである。第１の割り溝幅と第２の割り溝幅が異なる理由は、上述のように、割り溝幅の狭い第２の割り溝から割れた割れ線が、割り溝幅の広い第１の割り溝に到達するとき、前記割れ線が第２の割り溝直下から外れて斜め方向に割れたとしても、第１の割り溝幅が広いために、前記斜めに割れた割れ線が第１の割り溝底部に到達することができる。この様にして、チップ形状の不良率を減らすことができる。

本発明は、塩素がドーピングされた窒化物半導体基板上に、ｐ型層とｎ型層によって挟まれた活性層を有する多層構造からなる窒化物半導体層を積層したウエハーを窒化物半導体チップに分割する製造方法であって、前記ウエハーの一方の面を構成する基板側に、幅広の第１の割り溝を所望のチップ形状に形成する工程と、前記第１の割り溝の中に、幅狭の第３の割り溝もしくは欠け溝を所望のチップ形状で形成する工程と、窒化物半導体結晶で構成された領域を、前記第１の割り溝と前記第３の割り溝もしくは欠け溝とを用いてチップ分割する工程とからなることを特徴とする。

上記工程を具備することによって、成長膜も基板も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有することと、第３の割り溝を第１の割り溝底部のほぼ中央線に沿って形成し、かつ、第１と第３の割り溝に分けて切断することにより、第３の割り溝によって割れた割れ線が、第１の割り溝によって局部的に薄くなった部分で選択的に割れるため、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができる。また、割り溝を基板側に形成したのは、結晶成長側の発光面積を大きくするためである。

本発明は、塩素がドーピングされた窒化物半導体基板上に、ｐ型層とｎ型層によって挟まれた活性層を有する多層構造からなる窒化物半導体層を積層したウエハーにおいて、前記ウエハーの一方の面を構成する基板側に所望のチップ形状で第１の割り溝を線状に形成する工程と、前記ウエハーの他方の面を構成する結晶成長側であって前記第１の割り溝を形成する位置に相対向する位置に第２の割り溝を形成すると共に、前記第１の割り溝幅よりも第２の割り溝幅を狭くする工程と、前記第１の割り溝の線と合致する位置で、前記第１の割り溝底部中に新たに第３の割り溝を形成すると共に、前記第１の割り溝幅よりも第３の割り溝幅を狭くする工程と、前記第２の割り溝と前記第３の割り溝に沿って前記ウエハーをチップ状に分割する工程を具備してもよい。

本発明は、工程に少なくとも塩素を含有する窒化物半導体基板を用いることを特徴とする。このことにより、全く塩素をドーピングしていない窒化物半導体基板に比べて、容易に基板を分割することができる。

塩素がドーピングされた窒化物半導体基板は、塩素を全く含有していないそれらと比べて分割が容易であるため、切断距離が２００μｍ以下から分割することができる。

本発明は、少なくとも塩素がドーピングされた窒化物半導体基板において、前記塩素濃度が１×１０¹⁴／ｃｍ³以上であることが好ましい。このことにより、チップ分割が容易になる。

本発明は前記第２の割り溝底部の形成位置を、前記ウエハーの活性層位置よりも深く形成する工程を具備することが好ましい。このことにより、チップ分割の際、光を発する活性層に損傷を与えることなくチップ分割することができる。

本発明は、前記第２の割り溝底部を前記ウエハーの窒化物半導体層と窒化物半導体基板の界面に形成する工程、あるいは、前記第２の割り溝底部を前記界面よりも深く形成する工程を具備することが好ましい。

このことにより、チップ分割の際、光を発する活性層に損傷を与えることなくチップ分割することができると共に、第２の割り溝底部が塩素をドーピングした窒化物半導体基板中まで到達していることから、チップ分割は、塩素をドーピングした窒化物半導体基板そのものの分割であり、塩素を全くドーピングしていない窒化物半導体基板に比べて容易にチップ分割することができる。

本発明は、前記第１の割り溝、第２の割り溝、第３の割り溝の、溝形成方向が、窒化物半導体結晶の、＜１１−２０＞方向、＜１−１００＞方向、＜０００１＞方向、＜０−１１１＞方向、＜０１−１０＞方向から５７．６°の方向の、何れかであることが好ましい。このことにより、割り溝形成が容易になる。

本発明は、上記チップ分割によって分割されたときの端面が、窒化物半導体結晶の｛１−１００｝面、｛１１−２０｝面、｛０００１｝面、｛０−１１１｝面、｛０１―１２｝面の何れかであることを特徴とする。特に、窒化物半導体レーザダイオードを作製する場合のミラー端面は、｛１−１００｝面であることが好ましい。

本発明は、窒化物半導体発光ダイオードの所望のチップ形状が長方形であって、該長方形の長辺をＬ、短辺をＳとするとき、前記長辺Ｌと短辺Ｓの、方向の組み合わせが窒化物半導体結晶に関して、Ｌ＝＜１１−２０＞方向でＳ＝＜１−１００＞方向、Ｌ＝＜０００１＞方向でＳ＝＜２−１−１０＞方向、Ｌ＝＜０−１１１＞方向でＳ＝＜２−１−１０＞方向、Ｌ＝＜０００１＞方向でＳ＝＜０１−１０＞方向、の何れかの組み合わせであってもよい。

上記組み合わせを具備することによって、チップ分割の容易な方向を長辺として多く割り溝形成し、逆に、チップ分割の困難な方向を短辺として少なく溝形成することができる。このことにより、チップ分割によって発生する形状不良を抑制することができる。

本発明は、窒化物半導体発光ダイオードの所望のチップ形状が長方形であって、該長方形の長辺をＬ、短辺をＳとするとき、長辺と短辺との比（Ｌ／Ｓ）が１．０１以上４以下であってもよい。このことにより、てこの原理から、効率良く割り溝に力を加えることができ、チップ分割を容易にすることができる。特に、チップ分割の困難な短辺側に、上記てこの原理で効率良く割り溝に力を加えることができ、チップ分割を容易にすることができる。

本発明は、基板上に、ｐ型層とｎ型層によって挟まれた活性層を有する多層構造からなる窒化物半導体層を積層したウエハーを窒化物半導体チップに分割またはミラー端面を形成する製造方法であって、基板は塩素がドーピングされたＭ面（｛１−１００｝）窒化物半導体基板であり、分割する窒化物半導体チップの形状が長方形であって、該長方形の長辺をＬ、短辺をＳとするとき、長辺と短辺との比（Ｌ／Ｓ）が１．０１以上４以下であり、且つ、長辺Ｌの方向が窒化物半導体の＜０００１＞方向であり、短辺Ｓの方向が窒化物半導体の＜２−１−１０＞方向になるように、ウエハーに、幅広の第１の割り溝を形成する工程と、ウエハーに幅狭の第２の割り溝もしくは欠け溝を形成する工程と、幅広の第１の割り溝または第２の幅狭の割り溝もしくは欠け溝を用いて窒化物半導体結晶で構成された領域をチップ分割して長方形形状にする工程とからなることを特徴とする。

本発明は、塩素がドーピングされたＭ面（｛１−１００｝）窒化物半導体基板上に、ｐ型層とｎ型層によって挟まれた活性層を有する多層構造からなる窒化物半導体層を積層したウエハーをチップ分割することによって形成されるＭ面窒化物半導体チップであって、長方形の形状を有し、長方形の短辺Ｓの方向が窒化物半導体の＜２−１−１０＞方向であり、長方形の長辺Ｌの方向が窒化物半導体の＜０００１＞方向であり、長辺Ｌと短辺Ｓとの比が、１．０１以上４以下であることを特徴とする。

本発明は、前記窒化物半導体基板が、ＧａＮ基板であってもよい。

窒化物半導体を基板とする光を発する活性層を含む窒化物半導体ウエハーをチップ状に分割する際に、切断面、界面のクラック、チッピングの発生を防止し、窒化物半導体の結晶性を損なうことなく優れた発光性能を有する窒化物半導体チップを得ると共に、歩留良く所望の形とサイズに切断することができる。

（ａ）実施の形態１で示したチップ分割のための割り溝形成の図である。（ｂ）実施の形態１で示した第１の割り溝形成（基板側）の図である。（ｃ）実施の形態１で示した欠け溝の形成の一例である。（ｄ）実施の形態１で示した欠け溝の形成の一例である。実施の形態２で示したチップ分割のための割り溝形成の図である。実施の形態３で示したチップ分割のための割り溝形成の図である。実施の形態４で示したチップ分割のための割り溝形成の図である。実施の形態５で示したチップ分割のための割り溝形成の図である。（ａ）参考実施形態６で示した窒化物半導体発光ダイオードの構成図である。（ｂ）参考実施形態６で示したチップ分割のための割り溝形成の図である。（ｃ）参考実施形態６で示した窒化物半導体発光ダイオードのチップである。（ａ）参考実施形態７で示したチップ分割のための割り溝形成の図である。（ｂ）参考実施形態７で示した窒化物半導体発光ダイオードのチップである。（ａ）実施の形態１０で示したｎ型ＧａＮ基板の製造方法である。（ｂ）実施の形態１０で示した窒化物半導体レーザの構成図である。（ｃ）実施の形態１０で示した窒化物半導体レーザチップの｛１−１００｝断面図である。（ｄ）実施の形態１０で示した窒化物半導体レーザチップの｛１１−２０｝断面図である。（ａ）実施の形態１０で示した窒化物半導体レーザの、ウエハの表面図である。（ｂ）実施の形態１０で示した窒化物半導体レーザの、ウエハーの裏面図である。

一般に、窒化物半導体の結晶成長を行う方法としては、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピキシー法（以下、ＭＢＥ法）、ハイドライド気相成長法（以下、ＨＶＰＥ法）で行うのが通例であり、どの結晶成長方法を用いても良い。

以下に、基板としてＧａＮ基板を用い、成長方法としてＭＯＣＶＤ法を用いて製造した窒化物半導体発光ダイオードおよび窒化物半導体レーザダイオードの例について記述する。基板としては、窒化物半導体で構成されている基板であれば良く、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_zＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）基板であっても良い。また、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_zＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）基板の、窒素元素の内、約１０％程度以下（ただし、六方晶系であること）が、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂの他の元素に置換されていてもよい。特に、窒化物半導体レーザの場合、垂直横モードの単峰化のために、クラッド層よりも屈折率の低い層が該クラッド層の外側に接している必要があり、ＡｌＧａＮ基板を用いるのが最良である。また、以下の実施例では、窒化物半導体のＣ面｛０００１｝基板について記載しているが、窒化物半導体のＡ面｛１１−２０｝基板、窒化物半導体のＲ面｛１−１０２｝基板、窒化物半導体のＭ面｛１−１００｝基板を用いても良い。しかしながら、本発明によるチップ分割の効果が最も観られたのは、Ｃ面基板であった。また、完全なＣ面基板ではなくとも、Ｃ面から２度以下のオフ角度を有する基板であれば同一の効果が得られた。前記オフ角度は、Ａ面基板、Ｒ面基板、Ｍ面基板についても同様であった。

（実施の形態１）
本実施の形態１では、窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法とチップ分割について説明する。

図１（ａ）は、Ｃ面（０００１）ｎ型ＧａＮ基板１００、ｎ型ＧａＮバッファ層１０１、ｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ｎクラッド層１０２、活性層１０３、ｐ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ｎクラッド層１０４、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０５、ｎ型電極１０６、ｐ型電極１０７、第１の割り溝１０８、第２の割り溝１０９から構成されている。

以下に図１（ａ）の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法について説明する。
まず、ＨＶＰＥ法で種基板（例えば、サファイア基板）上に厚膜のＧａＮを積層し、その後、研磨でサファイア基板を剥ぎ取り、厚さ４００μｍ、大きさ２インチφのＣ面（０００１）ｎ型ＧａＮ基板１００を作製した。該ｎ型ＧａＮ基板のｎ型極性は、Ｓｉをドーピングすることによって得られ、該Ｓｉの濃度は、２×１０¹⁸／ｃｍ³であった。さらに、前記ｎ型ＧａＮ基板中に約１×１０¹⁴／ｃｍ³の塩素をドーピングしている。

次に、ＭＯＣＶＤ装置に、前記ｎ型ＧａＮ基板１００をセットし、１０５０℃の成長温度でｎ型ＧａＮバッファ層１０１を１μｍ形成した。このｎ型ＧａＮバッファ層は、種基板からｎ型ＧａＮ基板を剥ぎ取るときに生じた、ｎ型ＧａＮ基板の表面歪みの緩和、表面モフォロジーや表面凹凸の改善（平坦化）を目的に設けた層であり、無くても構わない。しかしながら、ＧａＮ基板に塩素をドーピングしている場合は、表面モフォロジーが悪化する傾向にあるため、本実施の形態のようにＧａＮバッファ層を設けた方が好ましい。

ｎ型ＧａＮバッファ層１０１を形成後、続けて２μｍ厚のｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ｎクラッド層１０２を形成した。本実施の形態では、Ｘ１＝０で作製した。次に、基板の温度を７００℃〜８００℃程度に下げ、３周期の、厚さ４ｎｍのＩｎ_0.35Ｇａ_0.65Ｎ井戸層と厚さ６ｎｍのＩｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎ障壁層より構成される活性層（多重量子井戸層）１０３を成長する。その際、ＳｉＨ₄は供給してもよいし、供給しなくてもよい。また、障壁層はＧａＮで構成されていても良い。

次に、基板温度を再び１０５０℃まで昇温して、厚み２０ｎｍのｐ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ｎクラッド層１０４を成長する。本実施の形態では、Ｘ２＝０．２で作製した。その後、０．２μｍの厚みのp型ＧａＮコンタクト層１０５を成長した。

本実施の形態の活性層１０３は、３周期からなる多重量子井戸構造を作製したが、その他の周期構造でも良く、井戸層のみの単一量子井戸構造でも良い。活性層はＩｎ_yＧａ_1-yＮから構成されていれば良く、所望の発光波長に応じてＩｎ組成を変化させればよい。

活性層が単一量子井戸で、発光波長が３７０ｎｍ以下の場合は、井戸層はＧａＮから構成されているのが好ましく、少なくとも極性を示す不純物がドープされていなければならない。活性層が多重量子井戸から構成されていて、発光波長が３７０ｎｍ以下の場合は、井戸層はＧａＮから構成されていて、障壁層は少なくともＡｌを含む窒化物半導体でなければならず、少なくとも井戸層もしくは障壁層の何れかに極性を有する不純物がドープされていなければならない。また、ｎ型クラッド層１０２とｐ型クラッド層１０４は、Ａｌを含む窒化物半導体から構成されていても良いし、構成されていなくとも良い。何故ならば、多重量子井戸構造のＡｌを含む窒化物半導体障壁層によって、十分キャリアが閉じ込められているからである。

上記活性層中の井戸層または障壁層の不純物は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｃ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｇの何れかが好ましい。

ｐ型ＧａＮコンタクト層１０５のｐ型不純物濃度は、ｐ型電極１０７の形成位置に向かって、ｐ型不純物濃度を多くした方が好ましい。このことによりｐ型電極形成によるコンタクト抵抗が低減する。また、ｐ型化不純物であるＭｇの活性化を妨げているｐ層中の残留水素を除去するために、ｐ型層成長中に微量の酸素を混入させてもよい。

この様にして、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０５を成長後、ＭＯＣＶＤ装置のリアクター内を全窒素キャリアガスとＮＨ₃に変えて、６０℃／分で温度を降下させた。基板温度が８５０℃に達した時点で、ＮＨ₃の供給量を停止して、５分間、前記基板温度で待機してから、室温まで降下させた。上記基板の保持温度は６５０℃から９００℃の間が好ましく、待機時間は、３分以上１５分以下が好ましかった。また、降下温度の到達速度は、３０℃／分以上が好ましい。

このようにして作製された成長膜をラマン測定によって評価した結果、前記手法により、従来、利用されているｐ型化アニールを行わなくとも、成長後すでにｐ型化の特性を示していた。また、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗も低減していた。ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙｉｏｎｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）測定を行った結果、残留水素濃度がｐ型ＧａＮコンタクト層１０５最表面近傍で３×１０¹⁸／ｃｍ³以下であった。

発明者らによる実験によると、成長膜を形成後、ＮＨ₃雰囲気中で基板温度を室温まで降下させたとき、残留水素濃度が成長膜最表面近傍で高かったことから、成長膜最表面近傍の残留水素濃度は、成長終了後のＮＨ₃雰囲気が原因であると考えられる。この残留水素は、ｐ型化不純物であるＭｇの活性化を妨げることが知られている。前記残留水素濃度は、５×１０¹⁹／ｃｍ³以下が好ましい。

この様にｐ型ＧａＮコンタクト層１０５成長後に、キャリアガスをＮ₂で置換し、ＮＨ₃の供給量を停止して所定の時間、成長温度を保持することによって、ｐ型化を促し、成長膜最表面近傍の残留水素濃度を下げ、コンタクト抵抗を低減できた。また、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗をさらに低減する方法として、成長膜最表面（ｐ型層の最表面）近傍をエッチングにより除去し、その除去面にｐ型電極を形成すると良い。成長膜最表面（ｐ型層の最表面）を除去する層厚は、１０ｎｍ以上が好ましく、特に上限値はないが、除去面近傍の残留水素濃度が５×１０¹⁹／ｃｍ³以下になることが好ましい。

次に、上記窒化物半導体発光ダイオード素子を形成したウエハーのチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。

まず、上記ウエハーのＧａＮ基板側を研磨機により研磨して、塩素ドーピングされたＧａＮ基板の厚さを１５０μｍにし、鏡面出しをする。ＧａＮ基板面を鏡面出しする（透明にする）のは、以下に述べる割り溝の形成位置を裏面側から容易に確認できるようにするためと、ｐ電極とｎ電極の形成位置の調整を容易にするためである。

次に、フッ酸もしくは熱燐酸を含む硫酸からなる混合溶液で、前記ウエハーをエッチング処理する。このエッチング処理は、研磨によって生じた表面歪み及び酸化膜を除去し、ｐ型、ｎ型電極のコンタクト抵抗の低減と電極剥離を防止するために行う。続いて、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０５上に、Ｐｄ（４ｎｍ）／Ｍｏ（３ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）の順に、透光性ｐ型電極１０７をリソグラフィー技術でパターン形成した後、微量の酸素を導入しながら、５００℃でＮ₂雰囲気中でアニールを行った。このことにより、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗の低抵抗化が得られた。上記ｐ型電極をパターン形成したのは、以下で述べる第２の割り溝を、電極の被覆されていない部分に形成するためである。

次に、ウエハーを裏返しにして、ＧａＮ基板側に、Ｔｉ（１５ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）によるｎ型電極１０６を、リソグラフィー技術でパターン形成する。この時、結晶成長側のｐ型電極パターンの形成位置と真反対側に、ｎ型電極パターンを形成し、且つ、割り溝を形成すべく互いの電極が被覆されていない領域を一致させる。

前記ウエハーをダイサーにセットし、該ウエハーのＧａＮ基板側に、深さ３０μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ３５０μｍの第１の割り溝１０８を、図１（ｂ）に示す格子形状で形成した。第１の割り溝は、ｎ型電極１０６が被覆されていない部分に形成することが好ましい。何故ならば、電極剥離の原因になるからである。

次に、ウエハーのＧａＮ基板側に粘着シートを貼付し、スクライバーのテーブル上にＧａＮ基板側を下にして張り付け、真空チャックで固定する。固定後、スクライバーのダイヤモンド針で、結晶成長側の面（ｐ型ＧａＮコンタクト層１０５表面）上に、ピッチ３５０μｍ、深さ０．１μｍ、線幅５μｍで一回スクライブする。次に、先程のスクライブ方向に対して垂直方向に、同様にしてスクライブする。この様にして３５０μｍ角のチップになるようにスクライブラインを入れ、第２の割り溝１０９を形成する。ただし、第２の割り溝１０９の形成位置は、前記第１の割り溝１０８の線幅のほぼ中央線と一致した位置とし、ダイシングの方向およびスクライブの方向は、窒化物半導体に対して＜１１−２０＞または＜１−１００＞方向である。また、第２の割り溝１０９も第１の割り溝１０８と同様に電極が被覆されていない位置に形成することが好ましい。

スクライブ後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、結晶成長側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは９８％以上であった。

本実施の形態で、歩留まり良く所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、塩素をドーピングした同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第１の割り溝と第２の割り溝を形成し、第２の割り溝は第１の割り溝幅よりも狭く構成したことによる。つまり、成長膜も基板も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有し、基板中に塩素がドーピングされているため分割が容易になったことと、第１の割り溝が第２の割り溝よりも溝幅が広く、かつ、第１と第２の割り溝に分けて切断したことによる。また、第２の割り溝によって割れた割れ線が、最短切断距離で割れるためには、第２の割り溝底部から該第２の割り溝底部下方の第１の割り溝の底部の何処かに到達するしかなく、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができるためである。

また、溝幅の狭い第２の割り溝を結晶成長側の面に形成したのは、光が前記結晶成長側の面から発せられるため、その発光面積を大きくするためである。

第１の割り溝幅と第２の割り溝幅が異なる理由は、上述のように、割り溝幅の狭い第２の割り溝から割れた割れ線が、割り溝幅の広い第１の割り溝に到達するとき、前記割れ線が第２の割り溝直下から外れて斜め方向に割れたとしても、第１の割り溝幅が広いために、前記斜めに割れた割れ線が第１の割り溝底部に到達することができる。この様にして、チップ形状の不良率を減らすことができる。

窒化物半導体基板中に塩素ドーピングした効果について調べたところ、少なくとも１×１０¹⁴／ｃｍ³以上の塩素濃度をドーピングすることによって、全く塩素をドーピングしていない窒化物半導体基板に比べて、容易に基板を分割することができた。また、ＨＶＰＥ法にて種基板（例えば、サファイア基板）上に塩素ドーピングを行った厚膜の窒化物半導体膜（例えば、３００μｍ）を形成したところ、同じ種基板上に塩素を全くドーピングしていない同じ厚膜の窒化物半導体膜と比べて、基板と厚膜との熱膨張係数差によって生じる反りの量が小さかった。

理由については、定かではないが、窒化物半導体基板を構成しているＩＩＩ族原子とＶ族原子との間の結合力を塩素によって弱められているのではないかと考えられる。素子チップの総膜厚は、殆どが基板で占められているため、素子分割を容易にする塩素ドーピングは非常に有効である。

本実施の形態では、第１の割り溝の形成にダイシングを使用したが、ウエットエッチングやドライエッチング等による化学的な方法で溝を形成しても良い。ドライエッチングであれば、例えば、反応性イオンエッチング法、イオンミリング法、集束イオンビーム法、ＥＣＲエッチング法等の手法を用いることができる。ウエットエッチングは、例えば、フッ酸、熱燐酸、熱燐酸と硫酸の混合溶液等がある。これらのエッチング法を利用することにより、溝形成による窒化物半導体表面や溝側面への損傷を抑えることができる。ただし、前記エッチングを行うためには、リソグラフィー技術によるマスク処理を行う必要がある。

物理的な溝形成方法としては、本実施の形態で紹介したダイシングによるハーフカットの他、スクライバー等を使用しても良い。しかしながら、第１の割り溝は、第２の割り溝幅よりも広くしなければならないため、スクライバーによる第１の割り溝形成は、あまり好ましいとはいえない。

また、本実施の形態では、第２の割り溝幅の形成にスクライブを使用したが、上記エッチング法、ダイシング等を使用しても構わない。しかしながら、第２の割り溝形成においては、スクライブが最も好ましい。なぜならば、溝幅を狭く、且つ迅速に、溝形成が可能であり、ダイシングやエッチングに比べて、ウエハー切断時に該ウエハーを削り取る面積が少ないので、単一ウエハーから多くのチップを得ることができるためである。

さらに、本実施の形態では、格子状にスクライブラインを形成したが、図１（ｃ）および（ｄ）に示すようにウエハーのエッジ部分にのみ、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、ウエハーの総膜厚が１５０μｍ以下、もしくは、第１の割り溝底部から第２の割り溝底部までの切断距離が１５０μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記総膜厚および切断距離は、基板中に塩素ドーピングされている場合の厚みである。

また、本実施の形態で、ＧａＮ基板を研磨して１５０μｍ程度まで薄くしたが、本発明者らによる実験によると、塩素ドーピングをしたＧａＮ基板の厚さは２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ以下が好ましかった。窒化物半導体中に塩素をドーピングすることによって分割が容易になったが、所望の方向に歩留まり良くへき開するためには、基板の厚みを薄くすることが好ましい。なぜならば、ＧａＮ基板の厚みは、通常、３００μｍ〜６００μｍであるのに対して、該ＧａＮ基板上に積層する発光層を含む窒化物半導体膜は数μｍ程度であり、その殆どがＧａＮ基板の厚みで占められているためである。

本実施の形態のように、第１の割り溝の溝幅中央位置と、第２の割り溝の溝幅中央位置とが一致した位置で、ウエハーをチップ状に分割することが最も好ましいが、ウエハーの厚み（ＧａＮ基板の厚み）が厚すぎると、前記位置からずれて割れてしまう傾向に有る。さらに、第１の割り溝と第２の割り溝とが合致していない位置では、割れにくい傾向にあることから、ウエハー（基板）を研磨して薄くする必要がある。

ＧａＮ基板の厚みの下限値は、特に問わないが、あまりにも薄すぎると、素子化のためのプロセス中にウエハーが割れるため、ＧａＮ基板の厚みの下限値は５０μｍ以上が望ましい。

また、塩素ドーピングされたＧａＮ基板全体を研磨して薄くする他に、部分的に塩素ドーピングされたＧａＮ基板を薄くする方法として、第１の割り溝の底部と第２の割り溝の底部との切断距離を短くしてもよい。このときの、前記切断距離は、塩素ドーピングされたＧａＮ基板の厚みと同様に、２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ以下、５０μｍ以上である。

（実施の形態２）
本実施の形態２では、第１の割り溝中に第３の割り溝を形成して、チップ分割する方法について説明する。

図２は、Ｃ面（０００１）ｎ型ＧａＮ基板２００、ｎ型ＧａＮバッファ層２０１、ｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ｎクラッド層２０２、活性層２０３、ｐ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ｎクラッド層２０４、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０５、ｎ型電極２０６、ｐ型電極２０７、第１の割り溝２０８、第３の割り溝２０９から構成されている。ＧａＮ基板２００は、塩素濃度を５×１０¹⁵／ｃｍ³ドーピングしている。

図２の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法については実施の形態１と同じである。
前記窒化物半導体発光ダイオード素子を形成したウエハーのチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。

まず、上記ウエハーのＧａＮ基板側を研磨機により研磨して、塩素ドーピングされたＧａＮ基板の厚さを２５０μｍにする。このとき、研磨面を鏡面にしても良いし、しなくとも良い。なぜならば、両面から割り溝を確認する必要がないからである。次に、フッ酸もしくは熱燐酸を含む硫酸からなる混合溶液で、前記ウエハーをエッチング処理する。このエッチング処理は、研磨によって生じた表面歪み及び酸化膜を除去し、ｐ型電極、ｎ型電極のコンタクト抵抗の低減と電極剥離を防止するために行う。

続いて、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０５上に、Ｐｄ（７ｎｍ）／Ａｕ（８０ｎｍ）の順に、透光性ｐ型電極２０７をウエハー全面に形成した後、微量の酸素を導入しながら、４５０℃でＮ₂雰囲気中でアニールを行った。このことにより、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗の低抵抗化が得られた。次に、ウエハーを裏返しにして、ＧａＮ基板側に、Ｔｉ（１５ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）によるｎ型電極２０６を、ウエハー全面に形成する。

前記ウエハーをダイサーにセットし、ウエハーのＧａＮ基板側に、ＧａＮ基板の＜１−１００＞方向に沿って、深さ５０μｍ、線幅３０μｍ、ピッチ３５０μｍと、＜１１−２０＞方向（前記＜１−１００＞方向と垂直方向）に沿って、深さ５０μｍ、線幅３０μｍ、ピッチ３００μｍの、第１の割り溝２０８を、ｎ型電極２０６の上から形成した。

第１の割り溝は、電極剥離のことを考慮すると、ｎ型電極２０６が被覆されていない部分に形成することが好ましいが、本実施の形態では、第１の割り溝と第３の割り溝を同じ面に形成することから、溝位置合わせのための電極非被覆部を設ける必要が無い。そのため、素子プロセスの簡略化、単一ウエハーからのチップ数の増収、発光面積の拡大化を目的に、ｎ電極、ｐ電極共に、割り溝のための電極非被覆部を設けずに、ウエハー全面に電極形成を行っている。

次に、ウエハーの結晶成長側の面（ｐ型電極２０７）に粘着シートを貼付し、スクライバーのテーブル上にＧａＮ基板側を上にして張り付け、真空チャックで固定する。固定後、スクライバーのダイヤモンド針で、第１の割り溝底部のほぼ中央線に沿って、ピッチ３５０μｍ、深さ３μｍ、線幅５μｍを＜１−１００＞方向に一回スクライブする。次に、先程のスクライブ方向に対して垂直方向（＜１１−２０＞方向）に、ピッチ３００μｍ、深さ３μｍ、線幅５μｍで第１の割り溝底部のほぼ中央線に沿って一回スクライブする。この様にして３５０μｍ×３００μｍ角のチップになるようにスクライブラインを入れ、第３の割り溝２０９を形成する。

スクライブ後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、ＧａＮ基板側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ×３００μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは９２％以上であった。

本実施の形態で、歩留まり良く所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、塩素をドーピングした同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第１の割り溝と第３の割り溝を形成し、第３の割り溝を第１の割り溝中に構成したことによる。つまり、成長膜も基板も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有し、基板中に塩素がドーピングされているため分割が容易になったことと、第３の割り溝を第１の割り溝底部のほぼ中央線に沿って形成することにより、第３の割り溝によって割れた割れ線が、第１の割り溝によって局部的に薄くなった部分で選択的に割れるため、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができるためである。

また、割り溝を基板側に形成したのは、結晶成長側の発光面積を大きくするためである。

窒化物半導体基板中に塩素ドーピングした効果については、実施の形態１と同じである。

本実施の形態では、第１の割り溝の形成にダイシングを使用したが、ウエットエッチングやドライエッチング等による化学的な方法で溝を形成しても良い。ドライエッチングであれば、例えば、反応性イオンエッチング法、イオンミリング法、集束イオンビーム法、ＥＣＲエッチング法等の手法を用いることができる。ウエットエッチングは、例えば、フッ酸、熱燐酸、熱燐酸と硫酸の混合溶液等がある。ただし、エッチングを行うためには、リソグラフィー技術によるマスク処理を行う必要がある。

物理的な溝形成方法としては、本実施の形態で紹介したダイシングによるハーフカットの他、スクライブ等を使用しても良い。しかしながら、第１の割り溝は、第３の割り溝幅よりも広くしなければならないため、スクライブによる第１の割り溝形成は、あまり好ましいとはいえない。

また、本実施の形態では、第３の割り溝幅の形成にスクライブを使用したが、上記エッチング法、ダイシング等を使用しても構わない。しかしながら、第３の割り溝形成においては、スクライブが最も好ましい。さらに、本実施の形態では、格子状にスクライブラインを形成したが、図１（ｃ）に示すようにウエハーのエッジ部分にのみ、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、ウエハーの総膜厚が１５０μｍ以下、もしくは、第３の割り溝底部から結晶成長側の表面までの切断距離が、１５０μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記総膜厚および切断距離は、基板中に塩素ドーピングされている場合の厚みである。

本実施の形態のように、第１の割り溝中に第３の割り溝を形成して局部的に薄くなった溝部で、ウエハーをチップ分割するため、第３の割り溝底部から結晶成長側の表面までの切断距離が短いことが好ましい。前記切断距離は、塩素ドーピングを行ったＧａＮ基板の厚みと同様に、２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ以下である。前記切断距離の厚みの下限値は、特に問わないが、あまりにも薄すぎると、素子化のためのプロセス中にウエハーが割れるてしまうため、該切断距離の下限値は５０μｍ以上が望ましい。

また、本実施の形態で研磨した塩素をドーピングしたＧａＮ基板は、切断し易い該ＧａＮ基板の厚み２００μｍよりも厚くしている。このことにより、割り溝部以外では切断されにくいようにして、チップ分割時に生じる、クラッキングやチッピングが発生することを防止している。

（実施の形態３）
本実施の形態３では、第１の割り溝中に第３の割り溝を形成し、さらに前記第３割り溝の反対側に第２の割り溝を形成して、チップ分割する方法について説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。

図３は、Ｃ面（０００１）ｎ型ＧａＮ基板３００、ｎ型ＧａＮバッファ層３０１、ｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ｎクラッド層３０２、活性層３０３、ｐ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ｎクラッド層３０４、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０５、ｎ型電極３０６、ｐ型電極３０７、第１の割り溝３０８、第３の割り溝３０９、第２の割り溝３１０から構成されている。ＧａＮ基板３００中には塩素濃度１×１０¹⁶／ｃｍ³をドーピングしている。

図３の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法については実施の形態１と同じである。
前記窒化物半導体発光ダイオード素子を形成したウエハーのチップ分割について説明する。

まず、上記ウエハーのＧａＮ基板側を研磨機により研磨して、塩素ドーピングされたＧａＮ基板の厚さを２００μｍにし、鏡面出しをする。ＧａＮ基板面を鏡面出し（透明にする）するのは、以下に述べる割り溝の形成位置を裏面側から容易に確認できるようにするためと、ｐ電極とｎ電極の形成位置の調整を容易にするためである。

次に、フッ酸もしくは熱燐酸を含む硫酸からなる混合溶液で、前記ウエハーをエッチング処理する。このエッチング処理は、研磨によって生じた表面歪み及び酸化膜を除去し、ｐ型、ｎ型電極のコンタクト抵抗の低減と電極剥離を防止するために行う。続いて、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０５上に、Ｐｄ（３ｎｍ）／Ｔｉ（３ｎｍ）／Ａｕ（１２ｎｍ）の順に、透光性ｐ型電極３０７をリソグラフィー技術でパターン形成した後、微量の酸素を導入しながら、５００℃でＮ₂雰囲気中でアニールを行った。このことにより、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗の低抵抗化が得られた。上記ｐ型電極をパターン形成したのは、以下で述べる第２の割り溝を、電極の被覆されていない部分に形成するためである。

次に、ウエハーを裏返しにして、ＧａＮ基板側に、Ｍｏ（１５ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）によるｎ型電極３０６を、リソグラフィー技術でパターン形成する。この時、結晶成長側のｐ型電極パターンの形成位置と真反対側に、ｎ型電極パターンを形成し、且つ、割り溝を形成すべく互いの電極が被覆されていない領域を一致させる。

前記ウエハーをダイサーにセットし、該ウエハーのＧａＮ基板側に、＜１−１００＞方向に沿って、深さ２０μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ３５０μｍと、＜１１−２０＞方向（前記方向と垂直方向）に沿って、深さ２０μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ３４５μｍの、第１の割り溝３０８を形成した。第１の割り溝は、ｎ型電極３０６が被覆されていない部分に形成することが好ましい。何故ならば、電極剥離の原因になるからである。

次に、スクライバーのダイヤモンド針で、第１の割り溝底部のほぼ中央線に沿って、ピッチ３５０μｍ、深さ５μｍ、線幅５μｍを＜１−１００＞方向に一回スクライブする。次に、先程のスクライブ方向に対して垂直方向（＜１１−２０＞方向）に、ピッチ３４５μｍ、深さ５μｍ、線幅５μｍで第１の割り溝底部のほぼ中央線に沿って一回スクライブする。この様にして３５０μｍ×３４５μｍ角のチップになるようにスクライブラインを入れ、第３の割り溝３０９を形成する。

続いて、ウエハーのＧａＮ基板側に粘着シートを貼付し、スクライバーのテーブル上にＧａＮ基板側を下にして張り付け、真空チャックで固定する。固定後、スクライバーのダイヤモンド針で、結晶成長側の面（ｐ型ＧａＮコンタクト層３０５表面）上に、ピッチ３５０μｍ、深さ０．１μｍ、線幅５μｍを＜１−１００＞方向に一回スクライブする。次に、先程のスクライブ方向に対して垂直方向（＜１１−２０＞方向）に、一回スクライブする。この様にして３５０μｍ×３４５μｍ角のチップになるようにスクライブラインを入れ、第２の割り溝３１０を形成する。ただし、第２の割り溝３１０の形成位置は、前記第３の割り溝３０９とほぼ一致した位置とする。また、第２の割り溝３１０も第１の割り溝３０８と同様に電極が被覆されていない位置に形成することが好ましい。

スクライブ後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、ＧａＮ基板側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ×３４５μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは９８％以上であった。

本実施の形態で、歩留まり良く所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、塩素をドーピングした同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第３の割り溝を第１の割り溝中に作製し、加えて、第３の割り溝形成位置と反対側の位置に第２の割り溝を構成したことによる。このことにより、実施の形態１と実施の形態２の特徴を有し、所望のチップ形状に切断することができたためである。窒化物半導体基板中に塩素ドーピングした効果については、実施の形態１と同じである。

物理的な溝形成方法としては、本実施の形態で紹介したダイシングによるハーフカットの他、スクライブ等を使用しても良い。しかしながら、第１の割り溝は、第２と第３の割り溝幅よりも広くしなければならないため、スクライブによる第１の割り溝形成は、あまり好ましいとはいえない。

また、本実施の形態では、第２と第３の割り溝幅の形成にスクライバーを使用したが、上記エッチング法、ダイシング等を使用しても構わない。しかしながら、第１と第３の割り溝形成においては、スクライブが最も好ましい。

さらに、本実施の形態では、格子状にスクライブラインを形成したが、図１（ｃ）に示すようにウエハーのエッジ部分にのみ、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、ウエハーの総膜厚が１５０μｍ以下、もしくは、第２の割り溝底部から第３の割り溝底部までの切断距離が１５０μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記総膜厚および切断距離は、基板中に塩素ドーピングされている場合の厚みである。

また、本実施の形態で、塩素ドーピングしたＧａＮ基板を研磨して２００μｍ程度まで薄くしたが、実施の形態１で述べたように、チップ分割を容易にするためにはＧａＮ基板の厚さは２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ以下、５０μｍ以上が好ましかった。また、塩素ドーピングを行ったＧａＮ基板全体を研磨して薄くする他に、部分的に該ＧａＮ基板を薄くする方法として、実施の形態２のように、第２の割り溝の底部と第３の割り溝の底部との切断距離を短くしてもよい。このときの、前記切断距離は、塩素ドーピングを行ったＧａＮ基板の厚みと同様に、２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ以下、５０μｍ以上である。

（実施の形態４）
本実施の形態４は、実施の形態１の、第２の割り溝深さが、窒化物半導体発光層の位置より深く形成した場合のチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。

図４は、Ｃ面（０００１）ｎ型ＧａＮ基板４００、ｎ型ＧａＮバッファ層４０１、ｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ｎクラッド層４０２、活性層４０３、ｐ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ｎクラッド層４０４、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０５、ｎ型電極４０６、ｐ型電極４０７、第１の割り溝４０８、第２の割り溝４０９から構成されている。前記ＧａＮ基板４００は、塩素濃度２×１０¹⁷／ｃｍ³をドーピングしている。

図４の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法は、実施の形態１と同じである。
以下に、上記窒化物半導体発光ダイオード素子を形成したウエハーのチップ分割について説明する。

まず、上記ウエハーのＧａＮ基板側を研磨機により研磨して、塩素ドーピングされたＧａＮ基板の厚さを１００μｍにし、鏡面出しをする。次に、フッ酸もしくは熱燐酸を含む硫酸からなる混合溶液で、前記ウエハーをエッチング処理する。このエッチング処理は、研磨によって生じた表面歪み及び酸化膜を除去し、ｐ型、ｎ型電極のコンタクト抵抗の低減と電極剥離を防止するために行う。

次に、前記ウエハーをリソグラフィー法でマスク処理をし、結晶成長側の面（ｐ型ＧａＮコンタクト層）を上にして、反応性イオンエッチング装置にセットする。ドライエッチングによって、前記成長面上に、＜１−１００＞方向に沿って、深さ０．５μｍ、線幅１０μｍ、ピッチ３５０μｍと、＜１１−２０＞方向に沿って、深さ０．５μｍ、線幅１０μｍ、ピッチ２５０μｍの、第２の割り溝４０９を形成した。その後、マスクを取り除き、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０５上に、Ｐｄ（４ｎｍ）／Ａｕ（１０ｎｍ）の順で、透光性ｐ型電極４０７を形成する。このとき、リソグラフィー技術を用いてｐ電極部分をパターン形成した。

次に、前記ｐ電極形成を行ったウエハーを、微量の酸素を導入しながら、５５０℃でＮ₂雰囲気中でアニールを行った。このことにより、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗の低抵抗化が得られた。

次に、結晶成長側の面（ｐ型電極形成面）に粘着シートを貼付し、ダイサーのテーブル上にＧａＮ基板側を上にして張り付け、真空チャックで固定する。固定後、ダイサーで、ＧａＮ基板側の面上に、ピッチ３５０μｍ、深さ２０μｍ、線幅５０μｍと、ピッチ２５０μｍ、深さ２０μｍ、線幅５０μｍの、第１の割り溝４０８を、それぞれ＜１−１００＞方向と＜１１−２０＞方向に形成した。この様にして３５０μｍ×２５０μｍ角のチップになるようにダイシングラインを入れ、第１の割り溝４０８を形成する。ただし、第１の割り溝４０８の形成位置は、第１割り溝の線幅ほぼ中央に前記第２の割り溝４０９が一致するようにする。

ダイシング後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、ウエハーのＧａＮ基板側全面に、膜厚１５ｎｍのタングステン（Ｗ）／膜厚１５０ｎｍのアルミ（Ａｌ）によるｎ型電極４０６を形成する。その後、ＧａＮ基板側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ×２５０μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは９８％以上であった。

本実施の形態で、歩留まり良く所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、塩素をドーピングした同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第２の割り溝底部を窒化物半導体発光層位置よりも深く形成し、第２の割り溝は第１の割り溝幅よりも狭く構成したことによる。

つまり、成長膜も基板も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有し、基板中に塩素がドーピングされているため分割が容易になったことと、第２の割り溝底部が窒化物半導体発光層位置よりも深く、第１の割り溝が第２の割り溝よりも溝幅が広いことにより、第２の割り溝によって割れた割れ線が、最短切断距離で割れるためには、第２の割り溝底部から該第２の割り溝底部下方の第１の割り溝の底部の何処かに到達するしかなく、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができるためである。

また、第２の割り溝底部が、窒化物半導体発光層位置よりも深いため、チップ分割の際に、チッピング、クラッキングが発生したとしても、前記発光層を損傷することがなく、素子不良の発生率を低減することができる。溝幅の狭い第２の割り溝を結晶成長側の面に形成したのは、発光面積を大きくするためである。また、第１の割り溝幅と第２の割り溝幅が異なる理由は、実施の形態１と同様である。

しかしながら、第２の割り溝をエッチング法にて形成したため、プロセス工程が複雑になり、スクライブに比べて溝幅が大きく、単一ウエハー当たりのチップ摂取率が減少した。

本実施の形態では、第１の割り溝の形成にダイシングを使用したが、ウエットエッチングやドライエッチング等による化学的な方法で溝を形成しても良い。ドライエッチングであれば、例えば、反応性イオンエッチング法、イオンミリング法、集束イオンビーム法、ＥＣＲエッチング法等の手法を用いることができる。ウエットエッチングは、例えば、フッ酸、熱燐酸、熱燐酸と硫酸の混合溶液等がある。

物理的な溝形成方法としては、本実施の形態で紹介したダイシングによるハーフカットの他、スクライブ等を使用しても良い。しかしながら、第１の割り溝は、第２の割り溝幅よりも広くしなければならないため、スクライブによる第１の割り溝形成は、あまり好ましいとはいえない。

また、本実施の形態では、第２の割り溝幅の形成にドライエッチングを使用したが、ウエットエッチング法、ダイシング、スクライブ等を使用しても構わない。しかしながら、本実施の形態の、第２の割り溝は、ドライエッチング法またはウエットエッチング法が最も好ましい。なぜならば、これらのエッチング法を利用することにより、溝形成による、窒化物半導体発光層への損傷を抑えることができるためである。ただし、前記エッチングを行うためには、リソグラフィー技術によるマスク処理を行う必要がある。

また、本実施の形態で、塩素ドーピングしたＧａＮ基板を研磨して１００μｍ程度まで薄くしたが、実施の形態１で述べたように、チップ分割を容易にするためにはＧａＮ基板の厚さは２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ以下、５０μｍ以上が好ましかった。

また、塩素ドーピングを行ったＧａＮ基板全体を研磨して薄くする他に、部分的に該ＧａＮ基板を薄くする方法として、第１の割り溝の底部と第２の割り溝の底部との切断距離を短くしてもよい。このときの、前記切断距離は、塩素ドーピングを行ったＧａＮ基板の厚みと同様に、２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ以下、５０μｍ以上である本実施の形態の割り溝に加えて、第３の割り溝として、第１の割り溝中あるいは第２の割り溝中、もしくは、第１と第２の割り溝両方に、スクライブラインを形成してチップ分割しても良い。また、図１（ｃ）に示すように、第１の割り溝もしくは第２の割り溝のエッジ部分に、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、ウエハーの総膜厚が１５０μｍ以下、もしくは、第１の割り溝底部から第２の割り溝底部までの切断距離が１５０μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記総膜厚および切断距離は、基板中に塩素ドーピングされている場合の厚みである。

（実施の形態５）
本実施の形態５は、実施の形態４の、第２の割り溝深さが、窒化物半導体膜と窒化物半導体基板との界面位置より深く形成した場合のチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。

図５は、Ｃ面（０００１）ｎ型ＧａＮ基板５００、ｎ型ＧａＮバッファ層５０１、ｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ｎクラッド層５０２、活性層５０３、ｐ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ｎクラッド層５０４、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０５、ｎ型電極５０６、ｐ型電極５０７、第１の割り溝５０８、第２の割り溝５０９から構成されている。前記ＧａＮ基板５００は、塩素濃度１×１０¹⁸／ｃｍ³をドーピングしている。

図５の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法は、実施の形態１と同じである。
以下に、上記窒化物半導体発光ダイオード素子を形成したウエハーのチップ分割について説明する。

まず、上記ウエハーのＧａＮ基板側を研磨機により研磨して、塩素ドーピングされたＧａＮ基板の厚さを３００μｍにする。このとき、研磨面を鏡面にしても良いし、鏡面にしなくとも良い。次に、フッ酸もしくは熱燐酸を含む硫酸からなる混合溶液で、前記ウエハーをエッチング処理する。このエッチング処理は、研磨によって生じた表面歪み及び酸化膜を除去し、ｐ型、ｎ型電極のコンタクト抵抗の低減と電極剥離を防止するために行う。続いて、ウエハーを裏返しにして、ＧａＮ基板側に、Ｔｉ（１５ｎｍ）／Ｍｏ（１５０ｎｍ）によるｎ型電極５０６を、ウエハー全面に形成する。次に、ダイサーのテーブル上にＧａＮ基板側を上にして張り付け、真空チャックで固定する。固定後、ダイサーで、ＧａＮ基板側の面（ｎ電極形成面）上に、ピッチ３５０μｍ、深さ１００μｍ、線幅８０μｍと、ピッチ１５０μｍ、深さ１００μｍ、線幅８０μｍの、第１の割り溝５０８を、それぞれ＜１−１００＞方向と＜１１−２０＞方向に沿って形成した。この様にして３５０μｍ×１５０μｍ角のチップになるようにダイシングラインを入れ、第１の割り溝５０８を形成する。ダイシング後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから取り外し、前記ウエハーをリソグラフィー法でマスク処理を施す。

次に、結晶成長側の面を上にして（ｐ型ＧａＮコンタクト層側の面）、反応性イオンエッチング装置にセットする。ドライエッチングによって、前記結晶成長面上に、深さ４μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ３５０μｍと、深さ４μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ１５０μｍの、第２の割り溝５０９を、それぞれ＜１−１００＞方向と＜１１−２０＞方向に沿って形成した。ただし、第２の割り溝５０９の形成位置は、第１割り溝５０８の線幅のほぼ中央線上に前記第２の割り溝５０９が一致するようにする。

その後、マスクを取り除き、ｐ型ＧａＮコンタクト層５０５上に、Ｐｄ（２ｎｍ）／Ｎｉ（２ｎｍ）／Ａｕ（１０ｎｍ）の順に、リソグラフィー技術を用いて透光性ｐ型電極５０７をパターン形成する。次に、前記ｐ電極形成を行ったウエハーを、微量の酸素を導入しながら、６００℃でＮ₂雰囲気中でアニールを行った。このことにより、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗の低抵抗化が得られた。

次に、ウエハーを裏返しにして、ＧａＮ基板側に粘着シートを貼付し、結晶成長側の面から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ×１５０μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは９８％以上であった。しかしながら、第２の割り溝をエッチング法にて形成したため、プロセス工程が複雑になり、スクライブに比べて溝幅が大きく、単一ウエハー当たりのチップ摂取率が減少した。

本実施の形態で、歩留まり良く所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、塩素をドーピングした同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第１と第２の割り溝を形成し、前記第２の割り溝底部を窒化物半導体膜と前記基板との界面よりも深く形成し、第２の割り溝は第１の割り溝幅よりも狭く構成したことによる。つまり、成長膜も基板も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有し、基板中に塩素がドーピングされているため分割が容易になったことと、第２の割り溝底部が窒化物半導体膜と基板との界面よりも深く、第１の割り溝が第２の割り溝よりも溝幅が広いことにより、第２の割り溝によって割れた割れ線が、最短切断距離で割れるためには、第２の割り溝底部から該第２の割り溝底部下方の第１の割り溝の底部の何処かに到達するしかなく、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができるためである。溝幅の狭い第２の割り溝を結晶成長側の面に形成したのは、発光面積を大きくするためである。また、第１の割り溝幅と第２の割り溝幅が異なる理由は、実施の形態１と同様である。

さらに、第２の割り溝底部が、窒化物半導体膜と基板との界面よりも深いため、チップ分割の際に、チッピング、クラッキングが発生したとしても、前記発光層を損傷することがなく、素子不良の発生率を低減することができる。また、第２の割り溝底部が塩素をドーピングした窒化物半導体基板中まで達していることから、チップ分割は、塩素をドーピングした窒化物半導体基板そのものの分割であり、塩素を全くドーピングしていない窒化物半導体基板に比べて容易にチップ分割することができる。窒化物半導体基板中に塩素ドーピングした効果については、実施の形態１と同じである。

本実施の形態では、第１の割り溝の形成にダイシングを使用したが、ウエットエッチングやドライエッチング等による化学的な方法で溝を形成しても良い。ドライエッチングであれば、例えば、反応性イオンエッチング法、イオンミリング法、集束イオンビーム法、ＥＣＲエッチング法等の手法を用いることができる。ウエットエッチングは、例えば、フッ酸、熱燐酸、熱燐酸と硫酸の混合溶液等がある。物理的な溝形成方法としては、本実施の形態で紹介したダイシングによるハーフカットの他、スクライブ等を使用しても良い。しかしながら、第１の割り溝は、第２の割り溝幅よりも広くしなければならないため、スクライブによる第１の割り溝形成は、あまり好ましいとはいえない。

本実施の形態では、第１の割り溝と第２の割り溝を形成して局部的に薄くなった溝部で、ウエハーをチップ分割するため、第１の割り溝底部から第２の割り溝底部までの切断距離が短いことが好ましい。前記切断距離は、塩素ドーピングを行ったＧａＮ基板の厚みと同様に、２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ以下である。前記切断距離の厚みの下限値は、特に問わないが、あまりにも薄すぎると、素子化のためのプロセス中にウエハーが割れるてしまうため、該切断距離の下限値は５０μｍ以上が望ましい。

本実施の形態の割り溝に加えて、第３の割り溝として、第１の割り溝中あるいは第２の割り溝中、もしくは、第１と第２の割り溝両方に、スクライブラインを形成してチップ分割しても良い。また、図１（ｃ）に示すように、第１の割り溝もしくは第２の割り溝のエッジ部分に、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、ウエハーの総膜厚が１５０μｍ以下、もしくは、第1の割り溝底部から第２の割り溝底部までの切断距離が１５０μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記総膜厚および切断距離は、基板中に塩素ドーピングされている場合の厚みである。

（参考実施形態１）
本参考実施形態１は、実施の形態１の塩素ドーピングした窒化物半導体基板（研磨後の厚み１５０μｍ）を、塩素ドーピングを行っていない窒化物半導体基板（研磨後の厚み１００μｍ）に変更した以外は、実施の形態１と同じである。

本参考実施形態のチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。ウエハーのＧａＮ基板側を研磨機により研磨して、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板の厚さを１００μｍにする。

前記ウエハーをダイサーにより、ＧａＮ基板側に、深さ３０μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ３５０μｍの第1の割り溝１０８を、結晶成長側の面にスクライバーにより、ピッチ３５０μｍ、深さ０．１μｍ、線幅５μｍの第２の割り溝１０９を図１（ｂ）に示す格子形状で形成した。ただし、第２の割り溝１０９の形成位置は、前記第１の割り溝１０８の線幅のほぼ中央線と一致した位置とし、ダイシングの方向およびスクライブの方向は、窒化物半導体に対して＜１１−２０＞または＜１−１００＞方向である。

スクライブ後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、結晶成長側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは９２％以上であった。

本参考実施形態で、歩留まり９０％以上の、所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第１の割り溝と第２の割り溝を形成し、第２の割り溝は第１の割り溝幅よりも狭く構成したことによる。

つまり、成長膜も基板も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有することと、第１の割り溝が第２の割り溝よりも溝幅が広く、かつ、第１と第２の割り溝に分けて切断することにより、第２の割り溝によって割れた割れ線が、最短切断距離で割れるためには、第２の割り溝底部から該第２の割り溝底部下方の第１の割り溝の底部の何処かに到達するしかなく、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができるためである。溝幅の狭い第２の割り溝を結晶成長側の面に形成したのは、発光面積を大きくするためである。また、第１の割り溝幅と第２の割り溝幅が異なる理由は、実施の形態１と同様である。

実施の形態１と比べると、チップの歩留まりが低下しているのは、窒化物半導体基板中に塩素ドーピングしていないためだと考えられる。しかしながら、少なくとも２つ以上の割り溝を形成せずに、一度にチップ分割する従来に比べて、歩留まりは約１０％以上向上している。

本参考実施形態では、第１の割り溝の形成にダイシングを使用したが、ウエットエッチングやドライエッチング等による化学的な方法で溝を形成しても良い。ドライエッチングであれば、例えば、反応性イオンエッチング法、イオンミリング法、集束イオンビーム法、ＥＣＲエッチング法等の手法を用いることができる。ウエットエッチングは、例えば、フッ酸、熱燐酸、熱燐酸と硫酸の混合溶液等がある。ただし、前記エッチングを行うためには、リソグラフィー技術によるマスク処理を行う必要がある。

物理的な溝形成方法としては、本参考実施形態で紹介したダイシングによるハーフカットの他、スクライブ等を使用しても良い。しかしながら、第１の割り溝は、第２の割り溝幅よりも広くしなければならないため、スクライブによる第１の割り溝形成は、あまり好ましいとはいえない。また、本参考実施形態では、第２の割り溝幅の形成にスクライブを使用したが、上記エッチング法、ダイシング等を使用しても構わない。

本参考実施形態では、格子状にスクライブラインを形成したが、図１（ｃ）に示すようにウエハーのエッジ部分にのみ、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、ウエハーの総膜厚が１００μｍ以下、もしくは、第１の割り溝底部から第２の割り溝底部までの切断距離が１００μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記総膜厚は、窒化物半導体基板中に塩素ドーピングされていないときの値である。

塩素をドーピングしていない窒化物半導体基板は、塩素をドーピングした窒化物半導体基板に比べて、チップ分割が難しく、基板の厚みを薄くすることが好ましい。本発明者らによる実験によると、塩素ドーピングをしていない窒化物半導体基板の厚さは１５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以下が好ましかった。塩素ドーピングをしていない窒化物半導体基板の厚みの下限値は、特に問わないが、あまりにも薄すぎると、素子化のためのプロセス中にウエハーが割れるため、窒化物半導体基板の厚みの下限値は５０μｍ以上が望ましい。

また、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板全体を研磨して薄くする他に、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板を部分的に薄くする方法として、第１の割り溝の底部と第２の割り溝の底部との切断距離を短くしてもよい。このときの、前記切断距離は、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板の厚みと同様に、１５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以下、５０μｍ以上である。

（参考実施形態２）
本参考実施形態２は、実施の形態２の塩素ドーピングした窒化物半導体基板（研磨後の厚み２５０μｍ）を、塩素ドーピングを行っていない窒化物半導体基板（研磨後の厚み２００μｍ）に変更した以外は、実施の形態２と同じである。

本参考実施形態のチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。

ウエハーのＧａＮ基板側を研磨機により研磨して、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板の厚さを２００μｍにする。前記ウエハーをダイサーにより、ＧａＮ基板側に、＜１−１００＞方向に沿って、深さ５０μｍ、線幅３０μｍ、ピッチ３５０μｍと、＜１１−２０＞方向に沿って、深さ５０μｍ、線幅３０μｍ、ピッチ１００μｍの、第１の割り溝２０８を形成する。続いて、前記第２の割り溝底部のほぼ中央線に沿って、スクライバーにより、＜１−１００＞方向に沿って、ピッチ３５０μｍ、深さ３μｍ、線幅５μｍと、＜１１−２０＞方向に沿って、ピッチ１００μｍ、深さ３μｍ、線幅５μｍの、第３の割り溝２０９を形成した。ただし、第３の割り溝２０９の形成位置は、前記第１の割り溝２０８の底部上に、前記第１の割り溝線幅のほぼ中央線と一致した位置とする。

スクライブ後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、ＧａＮ基板側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ×１００μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは８９％以上であった。

本参考実施形態で、歩留まり８５％以上の、所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第１の割り溝と第３の割り溝を形成し、第３の割り溝を第１の割り溝中に構成したことによる。つまり、成長膜も基板も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有することと、第３の割り溝を第１の割り溝底部のほぼ中央線に沿って形成したことにより、第３の割り溝によって割れた割れ線が、第１の割り溝によって局部的に薄くなった部分で選択的に割れるため、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができるためである。割り溝を基板側の面に形成したのは、結晶成長側の発光面積を大きくするためである。また、第１の割り溝幅と第２の割り溝幅が異なる理由は、実施の形態１と同様である。

実施の形態２と比べると、チップの歩留まりが低下しているのは、窒化物半導体基板中に塩素ドーピングしていないためだと考えられる。しかしながら、少なくとも２つ以上の割り溝を形成せずに、一度にチップ分割する従来に比べて、歩留まりは約１０％以上向上している。窒化物半導体基板中に塩素ドーピングした効果については、実施の形態１と同じである。

本参考実施形態では、第１の割り溝の形成にダイシングを使用したが、ウエットエッチングやドライエッチング等による化学的な方法で溝を形成しても良い。ドライエッチングであれば、例えば、反応性イオンエッチング法、イオンミリング法、集束イオンビーム法、ＥＣＲエッチング法等の手法を用いることができる。ウエットエッチングは、例えば、フッ酸、熱燐酸、熱燐酸と硫酸の混合溶液等がある。ただし、エッチングを行うためには、リソグラフィー技術によるマスク処理を行う必要がある。

物理的な溝形成方法としては、本参考実施形態で紹介したダイシングによるハーフカットの他、スクライブ等を使用しても良い。しかしながら、第１の割り溝は、第２の割り溝幅よりも広くしなければならないため、スクライブによる第１の割り溝形成は、あまり好ましいとはいえない。また、本参考実施形態では、第３の割り溝幅の形成にスクライブを使用したが、上記エッチング法、ダイシング等を使用しても構わない。しかしながら、第３の割り溝形成においては、スクライブが最も好ましい。

本参考実施形態では、格子状にスクライブラインを形成したが、図１（ｃ）に示すようにウエハーのエッジ部分にのみ、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、ウエハーの総膜厚が１００μｍ以下、もしくは、第３の割り溝底部から結晶成長側の表面までの切断距離が、１００μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記総膜厚および切断距離は、基板中に塩素ドーピングされていない場合の厚みである。

塩素をドーピングしていない窒化物半導体基板は、塩素をドーピングした窒化物半導体基板に比べて、チップ分割が難しく、基板の厚みを薄くすることが好ましい。本発明者らによる実験によると、塩素ドーピングをしていない窒化物半導体基板の厚さは１５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以下、５０μｍ以上である。

本参考実施形態のように、第１の割り溝中に第３の割り溝を形成して局部的に薄くなった溝部で、ウエハーをチップ分割するため、第３の割り溝底部から結晶成長側の表面までの切断距離が短いことが好ましい。前記切断距離は、塩素ドーピングを行っていない窒化物半導体基板の厚みと同様に、１５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以下である。前記切断距離の厚みの下限値は、特に問わないが、あまりにも薄すぎると、素子化のためのプロセス中にウエハーが割れるてしまうため、該切断距離の下限値は５０μｍ以上が望ましい。

また、本参考実施形態で研磨した塩素をドーピングしていないＧａＮ基板は、切断し易い窒化物半導体基板の厚み１５０μｍよりも厚くしている。このことにより、割り溝部以外では切断されにくいようにして、チップ分割時に生じる、クラッキングやチッピングが発生することを防止している。

（参考実施形態３）
本参考実施形態３は、実施の形態３の塩素ドーピングした窒化物半導体基板（研磨後の厚み２００μｍ）を、塩素ドーピングを行っていない窒化物半導体基板（研磨後の厚み１５０μｍ）に変更した以外は、実施の形態３と同じである。

本参考実施形態のチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。ウエハーのＧａＮ基板側を研磨機により研磨して、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板の厚さを１５０μｍにする。前記ウエハーをダイサーにより、ＧａＮ基板側に、＜１−１００＞方向に沿って、深さ２０μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ４００μｍと、＜１１−２０＞方向に沿って、深さ２０μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ１００μｍの、第１の割り溝３０８を形成した。

続いて、前記第１の割り溝底部上のほぼ中央線に沿って、スクライバーにより、＜１−１００＞方向に、ピッチ４００μｍ、深さ５μｍ、線幅５μｍと、＜１１−２０＞方向に、ピッチ１００μｍ、深さ５μｍ、線幅５μｍの、第３の割り溝３０９を形成した。さらに、結晶成長側の面に、＜１−１００＞方向に沿って、ピッチ４００μｍ、深さ０．１μｍ、線幅５μｍと、＜１１−２０＞方向に沿って、ピッチ１００μｍ、深さ０．１μｍ、線幅５μｍの、第２の割り溝３１０を形成した。ただし、第３の割り溝３０９の形成位置は、前記第１の割り溝３０８の底部上に前記第１の割り溝線幅のほぼ中央線と一致した位置に形成し、第２の割り溝３１０の形成位置は、前記第３の割り溝３０９とほぼ一致した位置に形成する。

スクライブ後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、ＧａＮ基板側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから４００μｍ×１００μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは９２％以上であった。

本参考実施形態で、歩留まり９０％以上の、所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第３の割り溝を第１の割り溝中に作製し、加えて、第３の割り溝形成位置と反対側の位置に第２の割り溝を構成したことによる。このことにより、参考実施形態１と参考実施形態２の特徴を有し、所望のチップ形状に切断することができるためである。実施の形態３と比べると、チップの歩留まりが低下しているのは、窒化物半導体基板中に塩素ドーピングしていないためだと考えられる。しかしながら、少なくとも２つ以上の割り溝を形成せずに、一度にチップ分割する従来に比べて、歩留まりは約１０％以上向上している。

物理的な溝形成方法としては、本参考実施形態で紹介したダイシングによるハーフカットの他、スクライブ等を使用しても良い。しかしながら、第１の割り溝は、第２と第３の割り溝幅よりも広くしなければならないため、スクライブによる第１の割り溝形成は、あまり好ましいとはいえない。

また、本参考実施形態では、第２と第３の割り溝幅の形成にスクライブを使用したが、上記エッチング法、ダイシング等を使用しても構わない。しかしながら、第２と第３の割り溝形成においては、スクライブが最も好ましい。

本参考実施形態では、格子状にスクライブラインを形成したが、図１（ｃ）に示すようにウエハーのエッジ部分にのみ、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、ウエハーの総膜厚が１００μｍ以下、もしくは、第２の割り溝底部から第３の割り溝底部までの切断距離が、１００μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記総膜厚および切断距離は、基板中に塩素ドーピングされていない場合の厚みである。

塩素をドーピングしていない窒化物半導体基板は、塩素をドーピングした窒化物半導体基板に比べて、チップ分割が難しく、基板の厚みを薄くすることが好ましい。参考実施形態１で述べたように、チップ分割を容易にするためにはＧａＮ基板の厚さは１５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以下、５０μｍ以上が好ましかった。

また、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板全体を研磨して薄くする他に、部分的に該ＧａＮ基板を薄くする方法として、参考実施形態２のように、第２の割り溝の底部と第３の割り溝の底部との切断距離を短くしてもよい。このときの、前記切断距離は、塩素ドーピングを行っていないＧａＮ基板の厚みと同様に、１５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以下、５０μｍ以上である。

（参考実施形態４）
本参考実施形態４は、実施の形態４の塩素ドーピングした窒化物半導体基板（研磨後の厚み１００μｍ）を、塩素ドーピングを行っていない窒化物半導体基板（研磨後の厚み８０μｍ）に変更した以外は、実施の形態４と同じである。

本参考実施形態のチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。ウエハーのＧａＮ基板側を研磨機により研磨して、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板の厚さを８０μｍにする。

前記ウエハーをドライエッチングによって、結晶成長側に、＜１−１００＞方向に沿って、深さ１μｍ、線幅１０μｍ、ピッチ３５０μｍと、＜１１−２０＞方向に沿って、深さ１μｍ、線幅１０μｍ、ピッチ３３０μｍの、第２の割り溝４０９を形成した。続いて、ＧａＮ基板側の面にダイサーにより、＜１−１００＞方向に沿って、ピッチ３５０μｍ、深さ１０μｍ、線幅５０μｍと、＜１１−２０＞方向に沿って、ピッチ３３０μｍ、深さ１０μｍ、線幅５０μｍの、第１の割り溝４０８を形成した。ただし、第１の割り溝４０８の形成位置は、第１割り溝の線幅ほぼ中央に前記第２の割り溝４０９が一致するようにする。

ダイシング後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、結晶成長側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ×３３０μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは９２％以上であった。

本参考実施形態で、歩留まり９０％以上の、所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第１と第２の割り溝を形成し、第２の割り溝底部を窒化物半導体発光層位置よりも深く形成し、第２の割り溝は第１の割り溝幅よりも狭く構成したことによる。

つまり、成長膜も基板も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有することと、第２の割り溝底部が窒化物半導体発光層位置よりも深く、第１の割り溝が第２の割り溝よりも溝幅が広いことにより、第２の割り溝によって割れた割れ線が、最短切断距離で割れるためには、第２の割り溝底部から該第２の割り溝底部下方の第１の割り溝の底部の何処かに到達するしかなく、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができるためである。

また、第２の割り溝底部が、窒化物半導体発光層位置よりも深いため、チップ分割の際に、チッピング、クラッキングが発生したとしても、前記発光層を損傷することがなく、素子不良の発生率を低減することができる。しかしながら、第２の割り溝をエッチング法にて形成したため、プロセス工程が複雑になり、スクライブに比べて溝幅が大きく、単一ウエハー当たりのチップ摂取率が減少した。溝幅の狭い第２の割り溝を結晶成長側の面に形成したのは、発光面積を大きくするためである。

また、第１の割り溝幅と第２の割り溝幅が異なる理由は、実施の形態１と同様である。実施の形態４と比べると、チップの歩留まりが低下しているのは、窒化物半導体基板中に塩素ドーピングをしていないためだと考えられる。しかしながら、少なくとも２つ以上の割り溝を形成せずに、一度にチップ分割する従来に比べて、歩留まりは約１０％以上向上している。

本参考実施形態では、第１の割り溝の形成にダイシングを使用したが、ウエットエッチングやドライエッチング等による化学的な方法で溝を形成しても良い。ドライエッチングであれば、例えば、反応性イオンエッチング法、イオンミリング法、集束イオンビーム法、ＥＣＲエッチング法等の手法を用いることができる。ウエットエッチングは、例えば、フッ酸、熱燐酸、熱燐酸と硫酸の混合溶液等がある。

物理的な溝形成方法としては、本参考実施形態で紹介したダイシングによるハーフカットの他、スクライブ等を使用しても良い。しかしながら、第１の割り溝は、第２の割り溝幅よりも広くしなければならないため、スクライブによる第１の割り溝形成は、あまり好ましいとはいえない。

また、本参考実施形態では、第２の割り溝幅の形成にドライエッチングを使用したが、ウエットエッチング法、ダイシング、スクライブ等を使用しても構わない。しかしながら、本参考実施形態の、第２の割り溝は、ドライエッチング法またはウエットエッチング法が最も好ましい。なぜならば、これらのエッチング法を利用することにより、溝形成による窒化物半導体発光層への損傷を抑えることができるためである。ただし、前記エッチング法を行うためには、リソグラフィー技術によるマスク処理を行う必要がある。

また、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板全体を研磨して薄くする他に、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板を部分的に薄くする方法として、第１の割り溝の底部と第２の割り溝の底部との切断距離を短くしてもよい。このときの前記切断距離は、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板の厚みと同様に、１５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以下、５０μｍ以上である。

本参考実施形態の割り溝に加えて、第３の割り溝として、第１の割り溝中あるいは第２の割り溝中、もしくは、第１と第２の割り溝両方に、スクライブラインを形成してチップ分割しても良い。また、図１（ｃ）に示すように、第１の割り溝もしくは第２の割り溝のエッジ部分に、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、ウエハーの総膜厚が１００μｍ以下、もしくは、第１の割り溝底部から第２の割り溝底部までの切断距離が１００μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記総膜厚は、窒化物半導体基板中に塩素ドーピングされていないときの値である。

（参考実施形態５）
本参考実施形態５は、実施の形態５の塩素ドーピングした窒化物半導体基板（研磨後の厚み３００μｍ）を、塩素ドーピングを行っていない窒化物半導体基板（研磨後の厚み２５０μｍ）に変更した以外は、実施の形態５と同じである。

本参考実施形態のチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。ウエハーのＧａＮ基板側を研磨機により研磨して、塩素ドーピングされていないＧａＮ基板の厚さを２５０μｍにする。前記ウエハーをドライエッチングによって、結晶成長側の面に、＜１−１００＞方向に沿って、深さ５μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ３５０μｍと、＜１１−２０＞方向に沿って、深さ５μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ３４０μｍの、第２の割り溝５０９を形成した。

続いて、ＧａＮ基板側の面にダイサーにより、＜１−１００＞方向に沿って、ピッチ３５０μｍ、深さ１００μｍ、線幅８０μｍと、＜１１−２０＞方向に沿って、ピッチ３４０μｍ、深さ１００μｍ、線幅８０μｍの、第１の割り溝５０８を形成した。ただし、第１の割り溝５０８の形成位置は、第１割り溝の線幅ほぼ中央に前記第２の割り溝５０９が一致するようにする。

ダイシング後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、結晶成長面側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ×３４０μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは９２％以上であった。しかしながら、第２の割り溝をエッチング法によって形成したため、プロセス工程が複雑になり、スクライブに比べて溝幅が大きく、単一ウエハー当たりのチップ摂取率が減少した。

本参考実施形態で、歩留まり９０％以上の、所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第１と第２の割り溝を形成し、第２の割り溝底部を窒化物半導体膜と前記基板との界面よりも深く形成し、第２の割り溝は第１の割り溝幅よりも狭く構成したことによる。

つまり、成長膜も基板も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有することと、第２の割り溝底部が窒化物半導体膜と基板との界面よりも深く、第１の割り溝が第２の割り溝よりも溝幅が広いことにより、第２の割り溝によって割れた割れ線が、最短切断距離で割れるためには、第２の割り溝底部から該第２の割り溝底部下方の第１の割り溝の底部の何処かに到達するしかなく、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができるためである。

また、第２の割り溝底部が、窒化物半導体膜と基板との界面よりも深いため、チップ分割の際に、チッピング、クラッキングが発生したとしても、前記発光層を損傷することがなく、素子不良の発生率を低減することができる。溝幅の狭い第２の割り溝を結晶成長側の面に形成したのは、発光面積を大きくするためである。また、第１の割り溝幅と第２の割り溝幅が異なる理由は、実施の形態１と同様である。

実施の形態５と比べると、チップの歩留まりが低下しているのは、窒化物半導体基板中に塩素ドーピングしていないためだと考えられる。しかしながら、少なくとも２つ以上の割り溝を形成せずに、一度にチップ分割する従来に比べて、歩留まりは約１０％以上向上している。

また、本参考実施形態では、第２の割り溝幅の形成にドライエッチングを使用したが、ウエットエッチング法、ダイシング、スクライブ等を使用しても構わない。しかしながら、本参考実施形態の、第２の割り溝は、ドライエッチング法またはウエットエッチング法が最も好ましい。なぜならば、これらのエッチング法を利用することにより、溝形成による、窒化物半導体発光層への損傷を抑えることができるためである。ただし、前記エッチング法を行うためには、リソグラフィー技術によるマスク処理を行う必要がある。

本参考実施形態では、第１の割り溝と第２の割り溝を形成して局部的に薄くなった溝部で、ウエハーをチップ分割するため、第１の割り溝底部から第２の割り溝底部までの切断距離が短いことが好ましい。前記切断距離は、塩素ドーピングを行っていないＧａＮ基板の厚みと同様に、１５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以下である。前記切断距離の厚みの下限値は、特に問わないが、あまりにも薄すぎると、素子化のためのプロセス中にウエハーが割れるてしまうため、該切断距離の下限値は５０μｍ以上が望ましい。

また、本参考実施形態で研磨した塩素をドーピングしたＧａＮ基板は、切断し易い該ＧａＮ基板の厚み１５０μｍよりも厚くしている。このことにより、割り溝部以外では切断されにくいようにして、チップ分割時に生じる、クラッキングやチッピングが発生することを防止している。

本参考実施形態の割り溝に加えて、第３の割り溝として、第１の割り溝中あるいは第２の割り溝中、もしくは、第１と第２の割り溝両方に、スクライブラインを形成してチップ分割しても良い。また、図１（ｂ）に示すように、第１の割り溝もしくは第２の割り溝のエッジ部分に、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、ウエハーの総膜厚が１００μｍ以下、もしくは、第１の割り溝底部から第２の割り溝底部までの切断距離が１００μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記総膜厚は、窒化物半導体基板中に塩素ドーピングされていないときの値である。

（参考実施形態６）
本参考実施形態６は、サファイア種基板上に塩素ドーピングした厚膜の窒化物半導体膜上に結晶成長した窒化物半導体発光ダイオードのチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、サファイア種基板側に対する反対側を指すものとする。

図６（ａ）は、Ｃ面サファイア種基板１０、ｎ型ＧａＮ膜２０、誘電体膜３０、塩素ドーピングしたｎ型ＧａＮ厚膜４０、ｎ型ＧａＮバッファ層６０１、ｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ｎクラッド層６０２、活性層６０３、ｐ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ｎクラッド層６０４、ｐ型ＧａＮコンタクト層６０５から構成されている。

以下に図６（ａ）の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法について説明する。
まず、ＭＯＣＶＤ法でＣ面サファイア種基板１０（厚み４２０μｍ）上に厚み１μｍのｎ型ＧａＮ膜２０を積層し、ＭＯＣＶＤ装置から取り出す。次に、スパッタリング法もしくは、ＣＶＤ法を用いて、厚み１００ｎｍの誘電体膜を形成し、リソグラフィー技術により、マスク幅７μｍ、ピッチ１０μｍのストライプ形状に加工する。前記種基板は、窒化物半導体以外であれば良く、本参考実施形態のサファイア以外に、ＳｉＣ、スピネル、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、Ａ面サファイア、Ｒ面サファイア、Ｍ面サファイアを使用しても良い。また、前記誘電体膜は、例えば、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ_x、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃である。本参考実施形態の誘電体膜３０は、ＳｉＯ₂を使用した。

次に、ＨＶＰＥ装置に前記ウエハーをセットし、塩素濃度２×１０¹⁹／ｃｍ³、Ｓｉ濃度２×１０¹⁸／ｃｍ³をドーピングしながら、厚み２００μｍのｎ型ＧａＮ厚膜４０を形成した。ここで、本発明の明細書で言うところの厚膜とは、２０μｍ以上の膜厚を指すものとする。

前記ＧａＮ厚膜４０を積層したウエハーを、再びＭＯＣＶＤ装置にセットし、実施の形態１と同様の成長条件で、図６（ａ）に示す窒化物半導体発光ダイオードを作製した。

次に、上記窒化物半導体発光ダイオード素子を形成したウエハーのチップ分割について説明する。

図６（ｂ）は、第１の割り溝６０８と第２の割り溝６０９の構成を示している。
本参考実施形態の、図６中の窒化物半導体膜６００は、ｎ型ＧａＮ膜２０、誘電体膜３０、塩素ドーピングしたｎ型ＧａＮ厚膜４０の総称であるが、塩素ドーピングしたｎ型ＧａＮ厚膜４０のみ、またはｎ型ＧａＮ膜２０と塩素ドーピングされたｎ型ＧａＮ厚膜４０から構成されていても良い。ｎ型電極６０６は、第１の割り溝６０８を形成した後、サファイア種基板１０の全面にＴｉ／Ａｇを蒸着している。

まず、上記ウエハーのサファイア種基板を研磨機により研磨して、厚さを２５０μｍにし、鏡面出しをする。研磨によって薄くした種基板の厚みは、好ましくは、２５０μｍ以下である。

続いて、ｐ型ＧａＮコンタクト層６０５上に、Ｐｄ（３ｎｍ）／Ｍｏ（３ｎｍ）／Ａｕ（１０ｎｍ）の順に、透光性ｐ型電極６０７をリソグラフィー技術でパターン形成した後、微量の酸素を導入しながら、３５０℃でＮ₂雰囲気中でアニールを行った。このことにより、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗の低抵抗化が得られた。上記ｐ型電極をパターン形成したのは、以下で述べる第２の割り溝を、電極の被覆されていない部分に形成するためである。

前記ウエハーをダイサーにセットし、該ウエハーのサファイア種基板側に、深さ２８０μｍ、線幅１００μｍ、ピッチ３５０μｍの第１の割り溝６０８を、図１（ｂ）に示す格子形状で形成した。第１の割り溝底部は、塩素ドーピングを行った窒化物半導体膜６００（ｎ型ＧａＮ厚膜４０）まで到達するように形成されている。第１の割り溝６０８の溝幅は、誘電体膜３０のピッチ幅１０μｍに比べて、十分大きいため、図６（ａ）の破線５０、破線５１のどちらの位置で形成しても同じである。第１の割り溝幅が誘電体膜のマスク幅と同等か、それよりも狭い場合は、第１の割り溝の形成位置を、誘電体マスク位置上（破線５１）に形成することが好ましい。なぜならば、誘電体マスク直上に被覆した窒化物半導体膜は、選択成長により前記マスク直上で会合して成長するため、ボイド等が発生し易く、チップ分割が容易になるためである。

次に、サファイア種基板側に、Ｔｉ（１５ｎｍ）／Ａｇ（１５０ｎｍ）によるｎ型電極６０６を形成する。このとき、第１の割り溝中に電極が蒸着されるようにする。また、サファイア種基板上に蒸着されたｎ型電極は、反射率の高いＡｇで覆われているため、発光層から発せられた光を反射させて、効率良くｐ電極側から光を取り出すことができる。

続いて、ウエハーのサファイア種基板側に粘着シートを貼付し、スクライバーのテーブル上にサファイア種基板側を下にして張り付け、真空チャックで固定する。固定後、スクライバーのダイヤモンド針で、結晶成長側（ｐ型ＧａＮコンタクト層６０５表面）の面上に、ピッチ３５０μｍ、深さ１μｍ、線幅５μｍで一回スクライブする。次に、先程のスクライブ方向に対して垂直方向に、同様にしてスクライブする。この様にして３５０μｍ角のチップになるようにスクライブラインを入れ、第２の割り溝６０９を形成する。ただし、第２の割り溝６０９の形成位置は、前記第１の割り溝６０８の線幅のほぼ中央線と一致した位置とし、ダイシングの方向およびスクライブの方向は、窒化物半導体に対して＜１１−２０＞または＜１−１００＞方向である。また、第２の割り溝６０９は、電極が被覆されていない位置に形成することが好ましい。

スクライブ後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、ＧａＮ基板側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ角のチップを多数得た。図６（ｃ）に得られたチップの形状を示す。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは８５％以上であった。

本参考実施形態で、８５％以上の、所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、塩素をドーピングした同系の窒化物半導体基板上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第１の割り溝底部が塩素ドーピングされた窒化物半導体膜６００まで到達するように形成し、第２の割り溝は第１の割り溝幅よりも狭く構成したことによる。

つまり、成長膜も窒化物半導体膜６００も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有し、窒化物半導体膜６００中に塩素がドーピングされているため分割が容易になったことと、第１の割り溝が第２の割り溝よりも溝幅が広く、かつ、第１と第２の割り溝に分けて切断することにより、第２の割り溝によって割れた割れ線が、最短切断距離で割れるためには、第２の割り溝底部から該第２の割り溝底部下方の第１の割り溝の底部の何処かに到達するしかなく、しかも、第１の割り溝領域以外は、窒化物半導体とは異なる種基板であるため、へき開が異なり、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができるためである。また、溝幅の狭い第２の割り溝を結晶成長側の面に形成したのは、発光面積を大きくするためである。第１の割り溝幅と第２の割り溝幅が異なる理由は、実施の形態１と同様である。

次に、窒化物半導体膜６００中に塩素ドーピングした効果について調べたところ、ＨＶＰＥ法にて種基板（例えば、サファイア基板）上に塩素ドーピングを行った厚膜の窒化物半導体膜（例えば、３００μｍ）を形成したところ、同じ種基板上に塩素を全くドーピングしていない同じ厚膜の窒化物半導体膜と比べて、基板と厚膜との熱膨張係数差によって生じる反りの量が小さかった。

塩素をドーピングしていない従来の厚膜の窒化物半導体膜を種基板上に積層した場合、互いの熱膨張係数差によって、ウエハー自体が反りかえり、ダイサーまたはスクライバーの、刃の接触応力のかけ方や方向によって、粉々に割れてしまうことがしばしばあった。しかしながら、本参考実施形態のように塩素をドーピングした厚膜の窒化物半導体膜を種基板上に成長した場合は、ウエハー自体の反りが小さく、前記刃の接触応力もしくは方向によって粉々に割れることは無かった。

上記理由については、定かではないが、窒化物半導体基板を構成しているＩＩＩ族原子とＶ族原子との間の結合力を塩素によって弱められているのではないかと考えられる。

本参考実施形態の構成で塩素ドーピングのみを行わなかった場合、上記塩素ドーピングによる効果で述べたように、第１の割り溝を形成する段階で粉々に割れることがしばしば観うけられた。しかしながら、割れずに第１の割り溝を形成できた場合、チップ断面等にチッピングやクラッキングが無く、所望の形状にチップ分割することができた。従って、塩素ドーピングせずに本参考実施形態を用いた場合、チップの歩留まりは塩素ドーピングしたものに比べて低いものの、塩素ドーピングされた場合と同様に、チップ形状は良好である。

また、本参考実施形態では、第２の割り溝幅の形成にスクライブを使用したが、上記エッチング法、ダイシング等を使用しても構わない。しかしながら、第２の割り溝形成においては、スクライブが最も好ましい。なぜならば、溝幅を狭く、且つ迅速に、溝形成が可能であり、ダイシングやエッチングに比べて、ウエハー切断時に該ウエハーを削り取る面積が少ないので、単一ウエハーから多くのチップを得ることができるためである。さらに、本参考実施形態では、格子状にスクライブラインを形成したが、図１（ｃ）に示すようにウエハーのエッジ部分にのみ、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、第１の割り溝底部から第２割り溝底部までの切断距離が、１５０μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記切断距離は、窒化物半導体厚膜中に塩素ドーピングされている場合の厚みである。

また、本参考実施形態で、サファイア種基板を研磨して２５０μｍ程度まで薄くしたが、本発明者らによる実験によると、サファイア種基板の厚さは２５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは２００μｍ以下が好ましかった。

本参考実施形態の特徴は、第１の割り溝底部が塩素ドーピングされた窒化物半導体膜６００まで到達していることと、第１の割り溝底部と第２の割り溝底部との切断距離を短くしていることである。前記切断距離は、２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ以下、５０μｍ以上である。

本参考実施形態は、上記特徴を包含していれば、実施の形態２と３の、チップ分割方法を用いても構わない。

（参考実施形態７）
本参考実施形態７は、参考実施形態６の、第２の割り溝をエッチング法によって形成した以外は、参考実施形態６と同様である。

窒化物半導体発光ダイオード構造とその製造方法は、参考実施形態６（図６（ａ））と同様である。ただし、ｎ型ＧａＮ厚膜４０は、塩素濃度５×１０²⁰／ｃｍ³、Ｓｉ濃度１×１０¹⁸／ｃｍ³をドーピングしながら、厚み１５０μｍ成長した。

次に、上記窒化物半導体発光ダイオード素子を形成したウエハーのチップ分割について説明する。ここで、結晶成長側とは、サファイア種基板側に対する反対側を指すものとする。

図７（ａ）と図７（ｂ）は、割り溝の構成とチップ形状をそれぞれ示している。本参考実施形態の、図７中の窒化物半導体膜７００は、ｎ型ＧａＮ膜２０、誘電体膜３０、塩素ドーピングしたｎ型ＧａＮ厚膜４０の総称であるが、塩素ドーピングしたｎ型厚膜４０のみ、またはｎ型ＧａＮ膜２０と塩素ドーピングされたｎ型ＧａＮ厚膜４０から構成されていても良い。

まず、上記ウエハーのサファイア種基板を研磨機により研磨して、厚さを１５０μｍにし、鏡面出しをする。

次に、前記ウエハーをリソグラフィー法でマスク処理をし、結晶成長側の面を上にして（ｐ型ＧａＮコンタクト層）、反応性イオンエッチング装置にセットする。ドライエッチングによって、前記成長面上に、深さ３μｍ、線幅５０μｍ、ピッチ３５０μｍの第２の割り溝７０９を、図１（ｂ）に示す格子形状で形成した。その後、マスクを取り除き、ｐ型ＧａＮコンタクト層７０５上に、リソグラフィー技術を用いてＰｄ（２ｎｍ）／Ａｕ（１０ｎｍ）の順に、透光性ｐ型電極７０７をパターン形成する。次に、前記ｐ電極形成を行ったウエハーを、微量の酸素を導入しながら、６５０℃でＮ₂雰囲気中でアニールを行った。

このことにより、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗の低抵抗化が得られた。次に、再び、リソグラフィー技術によりマスク処理を行って、第２の割り溝底部に、Ｔｉ（４ｎｍ）／Ａｕ（１０ｎｍ）によるｎ型透光性電極７０６を形成する。または、ｎ型透光性電極７０６を参考実施形態６のように、第１の割り溝を覆うように形成しても良い。この場合、ｎ型電極は、透光性にする必要は無く、むしろ、反射率が高くなるようにＡｕの替わりにＡｌ等を厚く積むことが好ましい。

次に、ウエハーを裏返して、サファイア種基板上に、光反射率の高い、ＡｌもしくはＡｇを全面に蒸着する。これは、発光層から発せられる光をｐ電極側から効率良く放射させるためである。

前記ウエハーをダイサーにセットし、該ウエハーのサファイア種基板側に、深さ１５０μｍ、線幅１００μｍ、ピッチ３５０μｍの第１の割り溝７０８を、図１（ｂ）に示す格子形状で形成した。ただし、第１の割り溝７０８の形成位置は、第１割り溝の線幅ほぼ中央に前記第２の割り溝７０９が一致するようにし、ダイシングの方向およびドライエッチングの溝方向は、窒化物半導体に対して＜１１−２０＞または＜１−１００＞方向である。また、第１の割り溝底部は、種基板１０と窒化物半導体膜７００との間の界面に達するように形成されている。

第１の割り溝７０８の溝幅は、誘電体膜３０のピッチ幅１０μｍに比べて、十分大きいため、図６（ａ）の破線５０、破線５１のどちらの位置で形成しても同じである。第１の割り溝幅が誘電体膜のマスク幅と同等か、それよりも狭い場合は、第１の割り溝形成位置を、誘電体マスク位置（破線５１）に形成することが好ましい。なぜならば、誘電体マスク直上に被覆した窒化物半導体膜は、選択成長により前記マスク直上で会合して成長するため、ボイド等が発生し易く、チップ分割が容易になるためである。

ダイシング後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、結晶成長側から軽くローラーで押し当てる事により、２インチφのウエハーから３５０μｍ角のチップを多数得た。チップの切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは８５％以上であった。

本参考実施形態で、８５％以上の、所望の形状でチップ分割できたのは、発光層を含む窒化物半導体膜を、塩素をドーピングした同系の窒化物半導体膜７００上に形成し、且つ、一度に切断することなく、第１の割り溝底部が塩素ドーピングされた窒化物半導体膜７００まで到達するように形成し、第２の割り溝底部を窒化物半導体発光層７０３位置よりも深く形成し、第２の割り溝は第１の割り溝幅よりも狭く構成したことによる。

つまり、成長膜も窒化物半導体膜７００も同系の窒化物半導体であることから、同一のへき開特性を有し、基板中に塩素がドーピングされているため分割が容易になったことと、第２の割り溝底部が窒化物半導体発光層位置よりも深く、第１の割り溝が第２の割り溝よりも溝幅が広いことにより、第２の割り溝によって割れた割れ線が、最短切断距離で割れるためには、第２の割り溝底部から該第２の割り溝底部下方の第１の割り溝の底部の何処かに到達するしかなく、しかも、第１の割り溝領域以外は、窒化物半導体とは異なる種基板であるためへき開が異なり、意図せぬ方向にへき開されることを防止し、所望のチップ形状に切断することができるためである。また、第２の割り溝底部が、窒化物半導体発光層位置よりも深いため、チップ分割の際に、チッピング、クラッキングが発生したとしても、前記発光層を損傷することがなく、素子不良の発生率を低減することができる。溝幅の狭い第２の割り溝を結晶成長側の面に形成したのは、発光面積を大きくするためである。また、第１の割り溝幅と第２の割り溝幅が異なる理由は、実施の形態１と同様である。

参考実施形態６で述べたように、塩素をドーピングした厚膜の窒化物半導体膜７００を種基板上に成長した場合は、ウエハー自体の反りが小さく、前記刃の接触応力もしくは方向によって粉々に割れることは無かった。

塩素ドーピングされなかった場合の本参考実施形態の効果についても参考実施形態６と同様である。

本参考実施形態では、第１の割り溝の形成にダイシングを使用したが、ウエットエッチングやドライエッチング等による化学的な方法で溝を形成しても良い。ドライエッチングであれば、例えば、反応性イオンエッチング法、イオンミリング法、集束イオンビーム法、ＥＣＲエッチング法等の手法を用いることができる。ウエットエッチングは、例えば、フッ酸、熱燐酸、熱燐酸と硫酸の混合溶液等がある。物理的な溝形成方法としては、本参考実施形態で紹介したダイシングによるハーフカットの他、スクライブ等を使用しても良い。しかしながら、第１の割り溝は、第２の割り溝幅よりも広くしなければならないため、スクライブによる第１の割り溝形成は、あまり好ましいとはいえない。

また、本参考実施形態では、第２の割り溝幅の形成にドライエッチングを使用したが、ウエットエッチング法、ダイシング、スクライブ等を使用しても構わない。しかしながら、本参考実施形態の第２の割り溝は、ドライエッチング法またはウエットエッチング法が最も好ましい。なぜならば、これらのエッチング法を利用することにより、溝形成による窒化物半導体発光層への損傷を抑えることができるためである。ただし、前記エッチング法を行うためには、リソグラフィー技術によるマスク処理を行う必要がある。

さらに、図１（ｃ）に示すように割り溝の中のエッジ部分にのみ、一対の欠け溝を形成して素子分割しても良い。この場合、第１の割り溝底部から第２割り溝底部までの切断距離が、１５０μｍ以下であることが好ましい。ただし、前記切断距離は、窒化物半導体厚膜中に塩素ドーピングされている場合の厚みである。

また、本参考実施形態で、サファイア種基板を研磨して１５０μｍ程度まで薄くしたが、本発明者らによる実験によると、サファイア種基板の厚さは２５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは２００μｍ以下が好ましかった。

本参考実施形態の特徴は、第１の割り溝底部が塩素ドーピングされた窒化物半導体膜まで達していること、第２の割り溝底部が窒化物半導体発光層よりも下方に位置すること、第１の割り溝底部と第２の割り溝底部との切断距離を短くしていることである。前記切断距離は、２００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ以下、５０μｍ以上である。

本参考実施形態は、上記特徴を包含していれば、実施の形態４のチップ分割方法を用いても構わない。

（実施の形態６）
本実施の形態６は、実施の形態１から５までにおいて、Ｃ面窒化物半導体基板を用いた場合の、割り溝形成方向とチップ形状について述べる。ただし、下記で述べる方向は、窒化物半導体に対する方位である。

チップ分割の容易性を考慮した場合、割り溝の形成方向は、＜１１−２０＞方向が好ましく、次に＜１−１００＞方向である。前記方向から、±５°程度までずれていても良い。前記＜１１−２０＞方向に沿って割り溝を形成し、分割してできる端面は｛１−１００｝面である。また、前記＜１−１００＞方向に沿って割り溝を形成し、分割してできる端面は、｛１１−２０｝面である。

これらの方向の組み合わせによって形成されるチップ形状は、正方形、長方形、正三角形、菱形、平行四辺形、台形、正六角形がある。割り溝の形成方向が、少なくとも＜１１−２０＞方向を含むように、上記チップ形状に分割することが好ましい。例えば、割り溝の形成方向が＜１１−２０＞方向のみで構成された、正三角形、菱形、台形、正六角形の、チップ形状の場合、チップ分割が容易な方向であるため、チップ分割の歩留まりは良好である。上記チップ形状の内、長方形を選択した場合、長方形の長辺Ｌと短辺Ｓの比が、Ｌ／Ｓ＝１．０１〜４が好ましい。さらに好ましくは、前記長方形の短辺の方向が＜１−１００＞方向で、長辺の方向が＜１１−２０＞方向である。これは、チップ分割の容易な＜１１−２０＞方向を、多く割り溝形成し、逆に、前記方向と比べてチップ分割の困難な＜１−１００＞方向を少なく溝形成するためである。

また、上記方位関係に則して、チップ分割の困難な方向を短辺に溝形成して分割する場合、Ｌ／Ｓ比が１よりも大きいため、てこの原理から、効率良くチップ分割の困難な割り溝に力を加えることができ、チップ分割を容易にすることができる。例えば、Ｌ／Ｓ比が４の場合、通常のチップ分割時の、４倍の力で割ることができる。上記Ｌ／Ｓ比の上限を４にしているのは、チップを発光ダイオードのステム上にパッケージする際に、配置しにくいためである。従って、チップ分割を目的とする場合は、Ｌ／Ｓが４よりも大きくなってもかまわない。

（実施の形態７）
本実施の形態７は、実施の形態１から５までにおいて、Ｍ面窒化物半導体基板を用いた場合の、割り溝形成方向とチップ形状について述べる。ただし、下記で述べる方向は、窒化物半導体に対する方位である。

チップ分割の容易性を考慮した場合、割り溝の形成方向は、＜０００１＞方向が好ましく、次に＜２−１−１０＞方向である。前記方向から、±５°程度までずれていても良い。前記＜０００１＞方向に沿って割り溝を形成し、分割してできる端面は｛２−１−１０｝面である。また、前記＜２−１−１０＞方向に沿って割り溝を形成し、分割してできる端面は、｛０００１｝面である。

これらの方向の組み合わせによって形成されるチップ形状は、正方形と長方形がある。
上記チップ形状の内、長方形を選択した場合、長方形の長辺Ｌと短辺Ｓの比が、Ｌ／Ｓ＝１．０１〜４が好ましい。さらに好ましくは、前記長方形の短辺の方向が＜２−１−１０＞方向で、長辺の方向が＜０００１＞方向である。これは、チップ分割の容易な＜０００１＞方向を、多く割り溝形成し、逆に、前記方向と比べてチップ分割の困難な＜２−１−１０＞方向を少なく溝形成するためである。

（実施の形態８）
本実施の形態８は、実施の形態１から５までにおいて、Ｒ面窒化物半導体基板を用いた場合の、割り溝形成方向とチップ形状について述べる。ただし、下記で述べる方向は、窒化物半導体に対する方位である。

チップ分割の容易性を考慮した場合、割り溝の形成方向は、＜０−１１１＞方向が好ましく、次に＜２−１−１０＞方向である。前記方向から、±５°程度までずれていても良い。前記＜０−１１１＞方向に沿って割り溝を形成し、分割してできる端面は｛２−１−１０｝面である。また、前記＜２−１−１０＞方向に沿って割り溝を形成し、分割してできる端面は、｛０−１１１｝面である。

これらの方向の組み合わせによって形成されるチップ形状は、正方形と長方形がある。
上記チップ形状の内、長方形を選択した場合、長方形の長辺Ｌと短辺Ｓの比が、Ｌ／Ｓ＝１．０１〜４が好ましい。さらに好ましくは、前記長方形の短辺の方向が＜２−１−１０＞方向で、長辺の方向が＜０−１１１＞方向である。これは、チップ分割の容易な＜０−１１１＞方向を、多く割り溝形成し、逆に、前記方向と比べてチップ分割の困難な＜２−１−１０＞方向を少なく溝形成するためである。

（実施の形態９）
本実施の形態９は、実施の形態１から５までにおいて、Ａ面窒化物半導体基板を用いた場合の、割り溝形成方向とチップ形状について述べる。ただし、下記で述べる方向は、窒化物半導体に対する方位である。

チップ分割の容易性を考慮した場合、割り溝の形成方向は、＜０００１＞方向もしくは、＜０１−１０＞方向から５７．６°の方向が好ましく、次に＜０１−１０＞方向である。前記方向から、±５°程度までずれていても良い。前記＜０００１＞方向に沿って割り溝を形成し、分割してできる端面は｛０１−１０｝面である。また、前記＜０１−１０＞方向から５７．６°の方向に沿って割り溝を形成し、分割してできる端面は、｛０１−１２｝面である。また、前記＜０１−１０＞方向に沿って割り溝を形成し、分割してできる端面は、｛０００１｝面である。

これらの方向の組み合わせによって形成されるチップ形状は、正方形、長方形、三角形、平行四辺形、台形がある。割り溝の形成方向が、少なくとも＜０００１＞方向もしくは＜０１−１０＞方向から５７．６°の方向を含むように、上記チップ形状に分割することが好ましい。

上記チップ形状の内、＜０００１＞方向と＜０１−１０＞方向から５７．６°の方向を含むように、三角形形状もしくは平行四辺形形状にチップ分割した場合、共に、チップ分割が容易な方向であるため、チップ分割の歩留まりは良好である。上記チップ形状の内、＜０１−１０＞方向と＜０１−１０＞方向から５７．６°の方向を含むように、平行四辺形形状にチップ分割した場合、前記平行四辺形の短辺の方向が＜０１−１０＞方向で、長辺の方向が＜０１−１０＞方向から５７．６°の方向である。これは、チップ分割の容易な＜０１−１０＞方向から５７．６°の方向を、多く割り溝形成し、逆に、前記方向と比べてチップ分割の困難な＜０１−１０＞方向を少なく溝形成するためである。

また、上記チップ形状の内、長方形を選択した場合、長方形の長辺Ｌと短辺Ｓの比が、Ｌ／Ｓ＝１．０１〜４が好ましい。さらに好ましくは、前記長方形の短辺の方向が＜０１−１０＞方向で、長辺の方向が＜０００１＞方向である。これは、チップ分割の容易な＜０００１＞方向を、多く割り溝形成し、逆に、前記方向と比べてチップ分割の困難な＜０１−１０＞方向を少なく溝形成するためである。また、前記長方形形状の方位関係に則して、チップ分割の困難な方向を短辺に溝形成して分割する場合、Ｌ／Ｓ比が１よりも大きいため、てこの原理から、効率良くチップ分割の困難な割り溝に力を加えることができ、チップ分割を容易にすることができる。例えば、Ｌ／Ｓ比が４の場合、通常のチップ分割時の、４倍の力で割ることができる。上記Ｌ／Ｓ比の上限を４にしているのは、チップを発光ダイオードのステム上にパッケージする際に、配置しにくいためである。従って、チップ分割を目的とする場合は、Ｌ／Ｓが４よりも大きくなってもかまわない。

（実施の形態１０）
本実施の形態では、窒化物半導体レーザ素子を用いて、該素子の端面形成とチップ分割について説明する。

まず、ｎ型ＧａＮ基板８００の製造方法について説明する。
図８（ａ）は、種基板１１、ｎ型ＧａＮ基板８００から構成されていて、ｎ型ＧａＮ基板８００は、低温バッファ層１５、ｎ型ＧａＮ膜２１、誘電体膜３１、塩素ドーピングされたｎ型ＧａＮ厚膜４１から構成されている。

ＭＯＣＶＤ法で種基板１１上に低温バッファ層１５を５５０℃で積層する。次に、１０５０℃の成長温度でＳｉをドーピングしながら、１μｍからなるｎ型ＧａＮ膜２１を作製する。ｎ型ＧａＮ膜２１を作製後、ＭＯＣＶＤ装置から、前記ウエハーを取りだし、スパッター法、ＣＶＤ法もしくはＥＢ蒸着法を用いて誘電体膜３１を１００ｎｍ形成し、リソグラフィー技術で、前記誘電体膜３１を周期的なストライプ状パターンに加工する。前記ストライプ形状は、ｎ型ＧａＮ膜２１に対して＜１−１００＞方向にストライプを形成して、前記方向に対して垂直方向の＜１１−２０＞方向にストライプ幅５μｍ、ピッチ１０μｍの周期的ストライプ状パターンを形成した。続いて、前記ストライプ形状に加工した誘電体膜３１の付いたウエハーをＨＶＰＥ装置中にセットし、成長温度１１００℃、Ｓｉ濃度３×１０¹⁸／ｃｍ³、塩素濃度１×１０¹⁷／ｃｍ³をドーピングしながら、３５０μｍの塩素ドーピングされたｎ型ＧａＮ厚膜４１を積層する。

上記製造方法によってｎ型ＧａＮ厚膜４１を形成後、ウエハーをＨＶＰＥ装置から取り出し、研磨機で前記種基板１１を剥ぎ取り、ｎ型ＧａＮ基板８００を作製した。ｎ型ＧａＮ基板８００は、低温バッファ層１５を含んでいても良いし、含んでいなくとも良い。同様に、ｎ型ＧａＮ基板８００は、誘電体膜３１を含んでいても良いし、含んでいなくとも良い。また、窒化物半導体レーザ素子構造を作製後に、該種基板を削除してもよい。

上記ｎ型ＧａＮ基板８００の製造方法において、種基板は、Ｃ面サファイア、Ｍ面サファイア、Ａ面サファイア、Ｒ面サファイア、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、スピネル、Ｓｉ、Ｇｅの何れかを用いれば良い。低温バッファ層１５は、４５０℃から６００℃の成長温度で形成した低温ＧａＮバッファ層、低温ＡｌＮバッファ層、低温Ａｌ_xＧａ_1-xＮバッファ層（０＜ｘ＜１）、低温Ｉｎ_yＧａ_1-yＮバッファ層（０＜ｙ≦１）の何れかを用いれば良い。誘電体膜３１は、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＮ_x膜、ＴｉＯ₂膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜の何れかであれば良い。ｎ型ＧａＮ膜２１は、ｎ型Ａｌ_zＧａ_1-zＮ膜（０＜ｚ＜１）で有っても良い。

塩素ドーピングされたｎ型ＧａＮ厚膜４１は、塩素ドーピングされたｎ型Ａｌ_wＧａ_1-wＮ厚膜（０＜ｗ≦１）であっても良い。塩素濃度は上記実施の形態と同様に１×１０¹⁴／ｃｍ³以上ドーピングされていれば良く、厚膜は２０μｍ以上あれば良い。

上記ｎ型ＧａＮ基板８００の製造方法において、特に、種基板がＳｉの場合は以下のようにして製造する。

まず、ＭＯＣＶＤ法でＳｉ種基板１１（厚み４００μｍ）上に厚み１μｍのｎ型ＡｌＧａＮ膜２１を積層し、ＭＯＣＶＤ装置から取り出す。ただし、図８（ａ）に示した低温バッファ層１５は、積層しない方がよい。また、本発明者らの知見によると、前記ｎ型ＡｌＧａＮ膜２１は、少なくとも１０００℃以上の高い温度で成長し、少なくともＡｌを含む窒化物半導体膜でなければならなかった。前記条件以外だと、Ｓｉ種基板上に窒化物半導体が膜成長しなかった。

次に、上記製造方法と同様に、誘電体膜３１を形成し、リソグラフィー技術により、ストライプ状に加工する。続いて、ＨＶＰＥ装置に前記ウエハーをセットし、塩素とＳｉをドーピングしながら、ｎ型ＧａＮ厚膜４１を形成する。塩素濃度は上記実施の形態と同様に１×１０¹⁴／ｃｍ³以上ドーピングされていれば良く、厚膜は２０μｍ以上あれば良い。上記製造方法と同様の方法を必要とする種基板は、６Ｈ−ＳｉＣ種基板、４Ｈ−ＳｉＣ種基板、３Ｃ−ＳｉＣ種基板である。

次に、上記ｎ型ＧａＮ基板８００を用いて、窒化物半導体レーザ素子の製造方法について説明する。

図８（ｂ）は、窒化物半導体レーザ構造を示しており、ｎ型ＧａＮ基板８００、ｎ型ＧａＮバッファ層８０１、ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎクラッド層８０２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層８０３、活性層８０４、ｐ型Ａｌ_0.26Ｇａ_0.8Ｎキャリアブロック層８０５、ｐ型ＧａＮ光ガイド層８０６、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎクラッド層８０７、ｐ型ＧａＮコンタクト層８０８から構成されている。

前記ｎ型ＧａＮ基板８００の塩素濃度および、Ｓｉ濃度は塩素ドープｎ型ＧａＮ厚膜４１と同じである。次に、ＭＯＣＶＤ装置に、前記ｎ型ＧａＮ基板８００をセットし、１０５０℃の成長温度でｎ型ＧａＮバッファ層８０１を１μｍ形成した。このｎ型ＧａＮバッファ層８０１は、種基板１１からｎ型ＧａＮ基板８００を剥ぎ取るときに生じた、ｎ型ＧａＮ基板８００の表面歪みの緩和、表面モフォロジーや表面凹凸の改善（平坦化）を目的に設けた層であり、無くても構わない。しかしながら、ｎ型ＧａＮ厚膜４１に塩素をドーピングしている場合は、表面モフォロジーが悪化する傾向にあるため、本実施の形態のようにｎ型ＧａＮバッファ層８０１を設けた方が好ましい。また、ｎ型ＧａＮバッファ層８０１は、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮバッファ層（０＜ｘ≦０．３）であっても良い。

次に、１．０μｍの厚さのn型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎクラッド層８０２を成長する。さらに、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層８０３を成長する。ｎ型ＧａＮ光ガイド層８０３成長後、基板の温度を７００℃〜８００℃程度に下げ、複数の、厚さ４ｎｍのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎ_0.26Ｇａ_0.74Ｎ障壁層より構成される活性層８０４（多重量子井戸構造。本実施の形態の活性層は、３周期の障壁層と井戸層を形成し、その後、障壁層を成長している。）を成長する。その際、Ｓｉをドーピングしてもよいし、ドーピングしなくてもよい。

次に、基板温度を再び１０５０℃まで昇温して、２０ｎｍの厚みのｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなるキャリアブロック層８０５を成長する。この際、Ｍｇをドーピングしても良いし、ドーピングしなくても良い。また、該キャリアブロック層がなくても特に大きな支障は生じない。

その後、Ｍｇをドーピングしながら０．１μｍの厚さのp型ＧａＮ光ガイド層８０６を成長する。更に、Ｍｇをドーピングしながら０．５μｍの厚さのp型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎよりなるクラッド層８０７を成長する。最後に、Ｍｇをドーピングしながら０．１μｍの厚みのp型ＧａＮよりなるコンタクト層８０８を成長した。

この様にして、ｐ型ＧａＮコンタクト層８０８を成長後、ＭＯＣＶＤ装置のリアクター内を全窒素キャリアガスとＮＨ₃に変えて、６０℃／分で温度を降下させた。基板温度が８５０℃に達した時点で、ＮＨ₃の供給量を停止して、５分間、前記基板温度で待機してから、室温まで降下させた。上記基板の保持温度は６５０℃から９００℃の間が好ましく、待機時間は、３分以上１５分以下が好ましかった。また、降下温度の到達速度は、３０℃／分以上が好ましい。このようにして作製された成長膜をラマン測定によって評価した結果、前記手法により、従来、利用されているｐ型化アニールを行わなくとも、成長後すでにｐ型化の特性を示していた。また、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗も低減していた。ＳＩＭＳ測定を行った結果、残留水素濃度がｐ型ＧａＮコンタクト層８０８最表面近傍で３×１０¹⁸／ｃｍ³以下であった。

この様にｐ型ＧａＮコンタクト層８０８成長後に、キャリアガスをＮ₂で置換し、ＮＨ₃の供給量を停止して所定の時間、成長温度を保持することによって、ｐ型化を促し、成長膜最表面近傍の残留水素濃度を下げ、コンタクト抵抗を低減できた。また、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗をさらに低減する方法として、成長膜最表面（ｐ型層の最表面）近傍をエッチングにより除去し、その除去面にｐ型電極を形成すると良い。成長膜最表面（ｐ型層の最表面）を除去する層厚は、１０ｎｍ以上が好ましく、特に上限値はないが、除去面近傍の残留水素濃度が５×１０¹⁹／ｃｍ³以下になることが好ましい。

本実施の形態の活性層８０４は、３周期からなる多重量子井戸構造を作製したが、その他の周期構造でも良く、井戸層のみの単一量子井戸構造でも良い。活性層はＩｎ_yＧａ_1-yＮ（０＜ｙ≦１）から構成されていれば良く、所望のレーザ発振波長に応じてＩｎ組成を変化させればよい。

ｐ型ＧａＮコンタクト層８０８のｐ型不純物濃度は、ｐ型電極の形成位置に向かって、ｐ型不純物濃度を多くした方が好ましい。このことによりｐ型電極形成によるコンタクト抵抗が低減する。また、ｐ型化不純物であるＭｇの活性化を妨げているｐ層中の残留水素を除去するために、ｐ型層成長中に微量の酸素を混入させてもよい。

以下に、上記窒化物半導体レーザ素子を形成したウエハーのチップ分割について図８（ｃ）、（ｄ）及び図９（ａ）、（ｂ）で説明する。ここで、結晶成長側とは、基板側に対する反対側を指すものとする。

次に、反応性イオンエッチング装置を用いて、p型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎクラッド層８０７をｐ型ＧａＮ光ガイド層８０６の手前まで掘り下げて、リッジストライプ構造を形成して（リッジ部８２０）、屈折率導波型レーザダイオードを作製する。リッジのストライプ方向は、窒化物半導体の＜１−１００＞方向に形成した（図９（ａ）、（ｂ））。

次に、実施の形態４と同様に、結晶成長側の面（ｐ型ＧａＮコンタクト層）に、反応性イオンエッチング法を用いて、割り溝の底部が活性層８０４の形成位置よりも下方にくるように、深さ１μｍ、線幅１０μｍ、ピッチ３００μｍの第２の割り溝８１３を形成した（図９（ａ））。前記第２の割り溝は、ストライプ方向と同方向の＜１−１００＞方向に沿って形成された。

次に、ＳｉＯ₂絶縁膜８０９を蒸着し、リッジ部８２０のｐ型ＧａＮコンタクト層８０８の最表面を露出させ、該露出部分（２μｍ幅）を被覆するように、Ｐｄ（１０ｎｍ）／Ｍｏ（１０ｎｍ）／Ａｕ（１５０ｎｍ）を順に蒸着させてｐ型電極８１０を形成する。前記ｐ型電極８１０を形成した後、微量の酸素を導入しながら、４５０℃のＮ₂雰囲気中でアニールを行った。このことにより、ｐ型電極形成によるコンタクト抵抗の低抵抗化が得られた。

続いて、ウエハーを裏返しにして、ＧａＮ基板側に、Ｔｉ（１５ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）によるｎ型電極８１１を、リソグラフィー技術でパターン形成する。パターン形成するのは、ＧａＮ基板側から第２の割り溝８１３の形成位置を確認するためである。

次に、結晶成長側の面に粘着シートを貼付し、ダイサーのテーブル上にＧａＮ基板側を上にして張り付け、真空チャックで固定する。割り溝の形成位置を図９（ｂ）に示す。固定後、ダイサーで、ＧａＮ基板側の面上に、ピッチ３００μｍ、深さ２０μｍ、線幅５０μｍの第１の割り溝８１２を形成する。ただし、第１の割り溝８１２の形成位置は、前記第２の割り溝８１３の線幅ほぼ中央に第１の割り溝８１２の線幅のほぼ中央が一致するようにし、割り溝方向は、窒化物半導体に対して＜１−１００＞方向である。

次に、第１の割り溝８１２の方向に対して垂直の＜１１−２０＞方向に、ピッチ５００μｍ、深さ２０μｍ、線幅３０μｍの第１の割り溝８１４を、ダイシングで形成する。

ダイシング後、ウエハーをダイサー装置から取りだし、続いて、スクライバーのテーブル上にＧａＮ基板側を上にして張り付け、真空チャックで固定する。固定後、スクライバーのダイヤモンド針で、第１の割り溝８１４底部上のほぼ中央線に沿って、ピッチ５００μｍ、深さ３μｍ、線幅５μｍで一回スクライブする。この様にして第３の割り溝８１５を形成する。ただし、前記スクライブの方向は、窒化物半導体に対して＜１１−２０＞方向である。

スクライブ後、真空チャックを解放し、ウエハーをテーブルから外し取り、ブレーキング装置で軽くＧａＮ基板側から第３の割り溝８１５に沿ってへき開し、レーザ素子のミラー端面を形成する（図８（ｃ））。続いて、第１の割り溝８１２の方向に沿って上記同様に、チップ分割を行う（図８（ｄ））。

このようにして、２インチφのウエハーからレーザ素子チップを多数得た。チップのミラー端面や切断面にクラック、チッピング等が発生しておらず、外形不良の無い物を取り出した所、歩留まりは９５％以上であった。

レーザ素子のミラー端面をへき開で形成する場合は、本実施の形態のように、窒化物半導体のへき開面である｛１−１００｝面をミラー端面にするように、＜１１−２０＞方向に沿って割り溝を形成するのが望ましい。また、実施の形態２、参考実施形態２のように、結晶成長側の面に割り溝を形成せずに、基板側のみに割り溝を形成すると、活性層付近のミラー端面をより一層急峻にすることができる。

また、参考実施形態６でかつ実施の形態２の分割方法、あるいは参考実施形態６でかつ参考実施形態２の分割方法を用いても良い。

一方、レーザ素子のミラー端面をエッチングで形成する場合は、実施の形態４、５、および参考実施形態４、５または７の手法で形成することが望ましい。何故ならば、ミラー端面形成とチップ分割のための割り溝形成を同時に形成することができるからである。

レーザ素子のミラー端面形成を除くチップ分割を行う場合は、実施の形態１から５および参考実施形態１から７の何れかを用いれば良い。

本実施の形態で得られる効果は上記実施の形態と同様である。
また、本実施の形態では基板側から、ｎ型層、発光層、p型層の順に結晶成長したが、逆にｐ型層、発光層、ｎ型層の順に結晶成長させても良い。以上により、窒化物半導体レーザ素子のミラー端面形成とチップ分割が歩留まり良く得ることができる。

１０サファイア種基板、１１種基板、１５低温バッファ層、２０，２１ｎ型ＧａＮ膜、３０，３１誘電体膜、４０，４１塩素ドーピングされたｎ型ＧａＮ厚膜、６００，７００窒化物半導体膜、１００，２００，３００，４００，５００，８００ｎ型ＧａＮ基板、１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２，７０２ｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ｎクラッド層、１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３，７０３，８０４活性層、１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４，７０４ｐ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ｎクラッド層、１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６，７０６，８１１ｎ型電極、１０７，２０７，３０７，４０７，５０７，６０７，７０７，８１０ｐ型電極、１０８，２０８，３０８，４０８，５０８，６０８，７０８第１の割り溝、１０９，３１０，４０９，５０９，６０９，７０９第２の割り溝、２０９，３０９第３の割り溝、８０２ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎクラッド層、８０３ｎ型ＧａＮ光ガイド層、８０５ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎキャリアブロック層、８０６ｐ型ＧａＮ光ガイド層、８０７ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎクラッド層、８０８ｐ型ＧａＮコンタクト層、８０９ＳｉＯ₂絶縁膜、８１２第１の割り溝、８１３第２の割り溝、８１４第１の割り溝、８１５第３の割り溝。

Claims

塩素がドーピングされた窒化物半導体基板上に、ｐ型層とｎ型層によって挟まれた活性層を有する多層構造からなる窒化物半導体層を積層したウエハーを窒化物半導体チップに分割する窒化物半導体チップの製造方法であって、
前記ウエハーの一方の面を構成する基板側に、幅広の第１の割り溝を所望のチップ形状に形成する工程と、
前記ウエハーの他方の面を構成する結晶成長側であって前記第１の割り溝を形成する位置に相対向する位置に幅狭の第２の割り溝もしくは欠け溝を所望のチップ形状で形成する工程と、
窒化物半導体結晶で構成された領域を、前記第１の割り溝の方からチップ分割する工程とからなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法。
前記第２の割り溝の底部の形成位置を、前記ウエハーの活性層位置よりも深く形成する工程を具備することを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記第２の割り溝の底部を前記ウエハーの窒化物半導体層と窒化物半導体基板の界面に達する深さに形成する工程、あるいは、前記第２の割り溝の底部を前記界面よりも深く形成する工程を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記第１の割り溝の底部と前記第２の割り溝の底部との距離を１５０μｍ以下にする工程を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記第１の割り溝の中に、幅狭の第３の割り溝もしくは欠け溝を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記第２の割り溝の底部と前記第３の割り溝の底部との距離を１５０μｍ以下にする工程を具備することを特徴とする請求項５に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記第１の割り溝、前記第２の割り溝、前記第３の割り溝の、溝形成方向が、窒化物半導体層の、＜１１−２０＞方向、＜１−１００＞方向、＜０００１＞方向、＜０−１１１＞方向、＜０１−１０＞方向から５７．６°の方向の、何れかであることを特徴とする請求項５または６に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
塩素がドーピングされた窒化物半導体基板上に、ｐ型層とｎ型層によって挟まれた活性層を有する多層構造からなる窒化物半導体層を積層したウエハーを窒化物半導体チップに分割する製造方法であって、
前記ウエハーの一方の面を構成する基板側に、幅広の第１の割り溝を所望のチップ形状に形成する工程と、
前記第１の割り溝の中に、幅狭の第３の割り溝もしくは欠け溝を所望のチップ形状で形成する工程と、
窒化物半導体結晶で構成された領域を、前記第１の割り溝と前記第３の割り溝もしくは欠け溝とを用いてチップ分割する工程とからなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法。
チップ分割によって分割されたときの端面が、前記窒化物半導体層の｛１−１００｝面、｛１１−２０｝面、｛０００１｝面、｛０−１１１｝面、｛０１―１２｝面の何れかであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の窒化物半導体チップの製造方法。
基板上に、ｐ型層とｎ型層によって挟まれた活性層を有する多層構造からなる窒化物半導体層を積層したウエハーを窒化物半導体チップに分割またはミラー端面を形成する製造方法であって、
前記基板は塩素がドーピングされたＭ面（｛１−１００｝）窒化物半導体基板であり、
分割する窒化物半導体チップの形状が長方形であって、該長方形の長辺をＬ、短辺をＳとするとき、長辺と短辺との比（Ｌ／Ｓ）が１．０１以上４以下であり、且つ、長辺Ｌの方向が窒化物半導体の＜０００１＞方向であり、短辺Ｓの方向が窒化物半導体の＜２−１−１０＞方向になるように、前記ウエハーに、幅広の第１の割り溝を形成する工程と、
前記ウエハーに幅狭の第２の割り溝もしくは欠け溝を形成する工程と、
前記第１の割り溝または前記第２の割り溝もしくは欠け溝を用いて窒化物半導体結晶で構成された領域をチップ分割して長方形形状にする工程とからなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法。
前記ウエハーの一方の面上に前記第１の割り溝を所望のチップ形状に形成し、前記ウエハーの他方の面上に前記第２の割り溝もしくは欠け溝を所望のチップ形状で形成することを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記第１の割り溝を基板側に形成し、前記第２の割り溝もしくは欠け溝を結晶成長側に形成し、前記第２の割り溝の方からチップ分割することを特徴とする請求項１１に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記第１の割り溝と、前記第２の割り溝もしくは欠け溝を前記ウエハーの一方の面側に形成することを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記第１の割り溝の中に、幅狭の第３の割り溝もしくは欠け溝を形成することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の窒化物半導体チップの製造方法。
塩素がドーピングされたＭ面（｛１−１００｝）窒化物半導体基板上に、ｐ型層とｎ型層によって挟まれた活性層を有する多層構造からなる窒化物半導体層を積層したウエハーをチップ分割することによって形成されるＭ面窒化物半導体チップであって、
長方形の形状を有し、
前記長方形の短辺Ｓの方向が窒化物半導体の＜２−１−１０＞方向であり、
前記長方形の長辺Ｌの方向が窒化物半導体の＜０００１＞方向であり、
前記長辺Ｌと短辺Ｓとの比が、１．０１以上４以下であるあることを特徴とするＭ面窒化物半導体チップ。