JP6982264B2 - 発光素子の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は発光素子の製造方法に関する。

従来から、サファイア基板とその上面に形成された半導体層とを有するウェハを準備した後に、サファイア基板の内部にレーザ光を照射することにより改質領域を形成し、ウェハの上面視において、改質領域を通る割断予定線に沿ってウェハを割断することにより、一枚のウェハから複数の発光素子を得ることが提案されている。

特開２０１３−０４２１１９号

特許文献１の発光素子の製造方法では、ウェハの上面視において予定される割断予定線は格子状となる。そのため、割断予定線に沿って改質領域から亀裂が伸展したとしても、その亀裂がウェハの割断により後に発光素子となる領域（以下「発光素子領域」という）の内側にまで達する可能性は低い。
一方、発光素子の上面視形状が六角形である場合、割断予定線の延長線上に発光素子領域が位置することになるため、改質領域から伸展する亀裂が発光素子領域の内側に達する可能性が高くなる。発光素子領域にまで達した亀裂は、ウェハを割断し、発光素子に個片化する工程において、発光素子の欠けなどが発生する要因となるため、歩留りの低下を引き起こす。

本開示は、改質領域から伸展する亀裂が改質領域の延長線上に存在する発光素子領域の内側にまで達することを抑制し、歩留りを向上させることができる発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態は以下の発明を含む。
サファイアからなる基板及び前記基板の上面に設けられた半導体構造を有するウェハを準備する工程と、
レーザ光を走査して、前記基板にレーザ光を照射し、上面視形状が六角形の発光素子に割断するための複数の改質領域を前記基板の内部に形成する工程と、
前記ウェハを前記改質領域に沿って割断して、複数の前記発光素子を得る工程とを含み、
複数の前記改質領域を形成する工程は、
前記六角形の辺のうち互いに平行な第１辺と第２辺に平行な第１方向に沿って複数の第１改質領域を形成する第１走査と、
前記六角形の辺のうち互いに平行な第３辺と第４辺に平行な第２方向に沿って複数の第２改質領域を形成する第２走査と、
前記六角形の辺のうち互いに平行な第５辺と第６辺に平行な第３方向に沿って複数の第３改質領域を形成する第３走査と、を含み
前記第１走査は、前記第１辺の一端から前記第１辺の他端に向かって、前記第１辺の一端側から前記第１辺の一端と前記第１辺の他端の間の第１位置まで前記レーザ光を走査する第１照射と、前記第１照射の後、前記第１辺の前記他端から前記第１位置に向かって、前記第１辺の前記他端側から前記第１辺の前記他端と前記第１辺の前記一端の間の第２位置まで前記レーザ光を走査する第２照射とを含む発光素子の製造方法。

本開示によれば、改質領域から伸展する亀裂が改質領域の延長線上に存在する発光素子領域の内側にまで達することを抑制し、歩留りを向上させることができる発光素子の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態の発光素子の製造方法に用いたウェハの平面図である。 図１Ａのウェハの一部の概略断面図である。 図１Ａのウェハにレーザ光を照射する工程を説明するための概略断面図である。 図１Ａのウェハにレーザ光を照射する工程を説明するための概略平面図である。 図１Ａのウェハにレーザ光を照射する工程を説明するための概略平面図である。 図１Ａのウェハにレーザ光を照射する工程を説明するための概略平面図である。 図１Ａのウェハにレーザ光を照射する工程を説明するための概略平面図である。 図１Ａのウェハにレーザ光を照射する工程を説明するための概略平面図である。 図１Ａのウェハにレーザ光を照射する工程を説明するための概略平面図である。 本発明の一実施形態の発光素子の製造方法によって製造された発光素子の概略斜視図である。 図３Ａの発光素子のＡ−Ａ’線概略断面図である。 本発明の一実施形態の発光素子の製造方法によって製造された発光素子の概略斜視図である。

以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。また、各図面が示す部材の大きさ及び位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。さらに、同一の名称、符号については、原則として同一又は同質の部材を示しており、重複した説明は適宜省略する。

この実施形態の発光素子の製造方法は、
サファイアからなる基板及び基板の上面に設けられた半導体構造を有するウェハを準備する工程と、
レーザ光を走査して、基板にレーザ光を照射し、上面視形状が六角形の発光素子に割断するための複数の改質領域を前記基板の内部に形成する工程と、
ウェハを改質領域に沿って割断して、複数の前記発光素子を得る工程とを含む。
さらに、複数の改質領域を形成する工程において、六角形の辺のうち互いに平行な第１辺と第２辺に平行な第１方向に沿って複数の第１改質領域を形成する第１走査において、第１辺の一端から第１辺の他端に向かって、第１辺の一端側から第１辺の一端と第１辺の他端の間の第１位置までレーザ光を走査する第１照射と、第１辺の他端から第１位置に向かって、第１辺の他端側から第１辺の他端と第１辺の前記一端の間の第２位置までレーザ光を走査する第２照射とを含む。
このような製造方法によって、改質領域から伸展する亀裂が、図１Ｄに示す発光素子領域６にまで伸展することを抑制できる。その結果、上面視形状が六角形である発光素子を歩留りよく製造することができる。
なお、発光素子の六角形形状は正六角形を含む。また、発光素子の六角形形状は、対抗する３組の辺のうち１組の辺の長さが、他の２組の辺の長さと異なる六角形でもよい。

（ウェハの準備）
図１Ａ及び１Ｂに示すように、サファイアからなる基板２と、基板２の上面に設けられた半導体構造３とを有するウェハ１０を準備する。ウェハ１０は、上面視が略円形状で、円弧の一部を平坦としたオリエンテーションフラット面ＯＬを側面に有する。ウェハ１０の主面は、Ｃ面、Ａ面及びＲ面のいずれでもよく、１度〜５度のオフ角を有していてもよい。ウェハ１０のサイズは、例えば、直径が５０ｍｍ〜１５０ｍｍのものが挙げられる。基板２の厚みは、例えば、５０μｍ〜５００μｍとすることができる。

半導体構造３は、基板２の上面側から順に、ｎ側半導体層と、活性層と、ｐ側半導体層とが積層されてなる。ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層には、例えば、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）などの窒化物半導体を用いることができる。ｎ側半導体層にはｎ電極が電気的に接続され、ｐ側半導体層にはｐ電極が電気的に接続されている。半導体構造３の厚みは、任意に設定することができる。

このようなウェハでは、複数の上面視形状が六角形の発光素子となる領域が、平面充填されるように配置されている。例えば、発光素子となる領域の上面視形状を１辺の長さが等しい正六角形とし、それらをハニカム状に配置されている。六角形の各辺は、上面視において、サファイア基板のａ面に沿ったものであることが好ましい。六方晶系の結晶構造を有するサファイア基板のａ面に沿って、改質領域を形成することにより、サファイア基板のｍ面に沿って改質領域を形成する場合に比較して、改質領域からの亀裂が伸展しにくい。その結果、発光素子領域６に向かって伸展する亀裂の伸展を効果的に抑制することができる。

（複数の改質領域の形成）
図１Ｃに示すように、準備したウェハ１０に対してレーザ光ＬＢを走査し、基板２内にレーザ光ＬＢを照射する。これによって、上面視形状が六角形の発光素子に割断するための複数の改質領域４１、４２、４３を、基板２の内部に形成することができる。
レーザ光の基板への照射は、ウェハ１０の半導体構造３側から行ってもよいが、図１Ｃに示すように、ウェハ１０の基板２側から行うことが好ましい。これにより、レーザ光が直接半導体構造３に照射され、損傷を受けることを抑制しつつ、基板２の内部に改質領域４１、４２、４３を形成することができる。なお、図１Ｃにおいては、基板２の内部における改質領域の形成を例示するために、改質領域４１、４２、４３それぞれを区別せずに示している。

レーザ光ＬＢの走査は、それぞれ、レーザ光をパルス駆動でウェハ１０に照射することが好ましい。この場合、レーザ光の出力は、例えば、０．５Ｗ〜５Ｗとすることができる。レーザ光の周波数は、例えば、５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚとすることができる。レーザ光のパルス幅は、例えば、３００ｆｓｅｃ〜１０００ｐｓｅｃとすることができる。レーザ光の波長は、５００ｎｍ〜１１００ｎｍとすることができる。具体的には、レーザ光は、中心波長を５３２ｎｍとするピコ秒レーザを用いることが挙げられる。レーザ光の照射走査速度は２０ｍｍ／ｓｅｃ〜２０００ｍｍ／ｓｅｃとすることができる。レーザ光のスポット径は、例えば、１μｍ〜１０μｍが挙げられる。レーザ光の焦点距離は、レーザ光を照射する側のサファイア基板の表面から、サファイア基板の厚み方向に、サファイア基板の厚みの２％〜５０％の位置が挙げられ、３％〜２０％の位置が好ましい。具体的には、基板の厚みが５０μｍ〜５００μｍの場合、レーザ光の焦点距離は、レーザ光を照射する側のサファイア基板の表面から１５μｍ〜２５０μｍの深さが挙げられ、３０μｍ〜１５０μｍの深さが好ましい。
レーザ光ＬＢの走査は、当該分野で公知のレーザ光の照射装置を利用することによって行うことができる。この場合、レーザ光の照射装置は、ウェハを載置したステージを移動させるもの、レーザ光源を移動させるもの、ステージとレーザ光源との双方を移動させるもののいずれを用いてもよい。

レーザ光の走査は、図１Ｄに示すように、上面視形状が六角形の発光素子領域６を有する発光素子を形成するために、第１走査、第２走査及び第３走査の３種類の走査が行われる。なお、発光素子領域６とは、発光素子の６辺の内側の領域を意味する。第１走査、第２走査及び第３走査は、サファイア基板のｍ軸またはa軸に沿って行うのが好ましい。具体的には、図１Ｅに示すように、第１走査は、六角形の辺のうち互いに平行な第１辺１１と第２辺１２に平行な第１方向に沿って走査し、基板２内部に複数の第１改質領域４１を形成する。第２走査は、六角形の辺のうち互いに平行な第３辺１３と第４辺１４に平行な第２方向に沿って走査し、基板２内部に複数の第２改質領域４２を形成する。第３走査は、六角形の辺のうち互いに平行な第５辺１５と第６辺１６に平行な第３方向に沿って走査し、基板２内部に複数の第３改質領域４３を形成する。従って、改質領域４１、４２、４３は、上面視においてそれぞれがウェハ１０を割断する際の割断予定線と重なる。図１Ｅにおいて、第１方向は１ｓｔ、第２方向は２ｎｄ、第３方向は３ｒｄでそれぞれ示される方向である。また、図１Ｅにおいて、第１方向に沿う複数の辺は一様に第１辺１１や第２辺１２と示され、第２方向に沿う複数の辺は一様に第３辺１３や第４辺１４と示され、第３方向に沿う複数の辺は一様に第５辺１５や第６辺１６と示される。複数の発光素子の辺に亘って直線状に走査が行われる場合、発光素子の辺上を走査する際には改質領域が形成されるように、発光素子領域６上を走査する際には改質領域が形成されないように走査される。従って、１の走査だけを見ると、改質領域は破線状に形成されている。ウェハ１０を割断予定線に沿って割断することにより、ウェハの欠けなどを発生させることなく、所望の位置でウェハを割断することができ、上面視形状が六角形の複数の発光素子に歩留まりよく個片化できる。なお、図１Ｄにおいては、互いに平行な第１辺１１と第２辺１２、互いに平行な第３辺１３と第４辺１４及び互いに平行な第５辺１５と第６辺１６をそれぞれ特定して示している。

（第１走査Ｒ１）
第１走査Ｒ１は、図２Ａ及び２Ｂに示すように、第１照射ｒ１と、第２照射ｒ２とを含む。第１照射ｒ１は、第１辺１１の一端Ａから第１辺１１の他端Ｃに向かって、第１辺１１の一端Ａ側から第１辺１１の一端Ａと第１辺１１の他端Ｃとの間の第１位置Ｂまでレーザ光を走査する。第１照射の後、第２照射は、第１辺１１の他端Ｃから第１位置Ｂに向かって、第１辺１１の他端Ｃ側から第１辺１１の他端Ｃと第１辺１１の一端Ａの間の第２位置Ｄまでレーザ光を走査する。
これら第１照射ｒ１の始点及び第２照射ｒ２の始点は、六角形の頂点から離れた位置であってもよく、六角形の頂点としてもよい。
また、第１位置Ｂ及び第２位置Ｄは、六角形の頂点から離れた場所に位置する。第１位置Ｂ及び第２位置Ｄが頂点から離れた位置であることによって、第１位置Ｂ及び第２位置Ｄ付近の改質領域から伸展する亀裂が発光素子領域６の内側に達することを効果的に防止することができる。

第１走査Ｒ１における第１照射ｒ１と第２照射ｒ２は、それぞれ、異なる出力、周波数、パルス幅、波長、基板表面からの焦点距離を選択してもよいし、一部又は全部において同じ出力、周波数、パルス幅、波長、基板表面からの焦点距離を選択してもよい。なかでも、第１走査における第１照射と第２照射とは、一部又は全部において同じ出力、周波数、パルス幅、波長及び基板表面からの焦点距離を選択することが好ましい。

第１走査Ｒ１における第１照射ｒ１と第２照射ｒ２は、例えば、発光素子の六角形の一辺の長さの８０％以下で行うことが挙げられ、７０％以下が好ましい。第１照射ｒ１と第２照射ｒ２を辺の長さの８０％以下で行うことにより、第１位置Ｂ及び第２位置Ｄ付近の改質領域から伸展する亀裂が発光素子領域６の内側に達することを防止しつつ、発光素子の製造に要する時間を短縮することが可能となる。

また、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第１走査における第１照射ｒ１の照射領域と第２照射ｒ２の照射領域とは、一部重ねることが好ましい。第１走査における第１照射ｒ１の照射領域と第２照射ｒ２の照射領域とを一部重ねる場合、第１位置Ｂと第２位置Ｄとの距離Ｑが、辺の長さの５％〜５０％の範囲とすることが挙げられる。第１照射ｒ１の照射領域と第２照射ｒ２の照射領域とを一部重ねることにより、サファイア基板内に局所的に改質領域が重なった領域を形成することができる。そのような、局所的に改質領域が重なった領域は、亀裂の伸展性が高く割れやすい領域となっている。従って、第１照射ｒ１の照射領域と第２照射ｒ２の照射領域とを一部重ねることによりサファイア基板内に局所的に改質領域が重なった領域を形成することで、後述するウェハの割断工程において、ウェハを容易に割断することが可能となる。なお、第１位置Ｂと第２位置Ｄとが完全に重なっていてもよい。
また、第１照射ｒ１の照射領域と第２照射ｒ２の照射領域とが重ならない場合においても、第１照射ｒ１による改質領域から伸びる亀裂と、第２照射ｒ２による改質領域から伸びる亀裂とが辺に沿って繋がる又は近接することで、後述するウェハの割断を歩留まり良く行うことが可能である。
なお、第１走査における第１照射と第２照射のように、向かい合わせる複数の照射は、１つの発光素子の六角形に対して、少なくとも第１辺１１において行う限り、第２辺１２、第３辺１３、第４辺１４、第５辺１５及び第６辺１６の１以上に対して行ってもよい。１つの六角形の発光素子において、複数の辺に対して向かい合わせる複数の照射を行うことで、発光素子領域の内側へ亀裂が達することをより低減することが可能である。

また、第１走査における第１照射と第２照射とは、複数の六角形の各辺のうち、改質領域を形成した際の亀裂が特に伸展しやすい方向に平行な辺のみに対して行ってもよい。このようにすることで、複数の六角形のすべての辺に対して向かい合わせる複数の照射を行う場合と比較して発光素子を製造するタクトタイムを短縮しつつ、効果的に発光素子領域６に亀裂が伸展することを防ぐことができる。亀裂の伸展しやすさは、サファイアの結晶性によるものであると考えられる。従って、例えば、オリエンテーションフラット面と平行にレーザ光を走査したときに特に亀裂が伸展しやすい場合、１つの六角形の各辺のうちオリエンテーションフラット面と平行な辺のみに対して、第１走査における第１照射と第２照射とを行うことが好ましい。

第２照射ｒ２は、第１照射ｒ１の後に行う限り、どのようなタイミングで行ってもよい。なかでも、第２照射ｒ２は、後述する第３走査Ｒ３の後に行うことが好ましい。これにより、第２照射ｒ２の始点付近の改質領域から伸展する亀裂が、第３走査Ｒ３による改質領域から伸展する亀裂と繋がりやすくなるため、第２照射ｒ２の始点付近の改質領域から伸展する亀裂が発光素子領域６の内側に達することを防ぐことができる。また、第２照射ｒ２は、後述する第３走査Ｒ３の後に行うのであれば、第２走査Ｒ２の前後のいずれに行ってもよい。
例えば、第２照射ｒ２を第２走査Ｒ２の後に行う場合は、図２Ｃに示すように、第２照射ｒ２は、第２走査Ｒ２の始点Ｅと重ならないように行うことが好ましい。この場合、第２照射ｒ２は、第２照射ｒ２の始点Ｃと第２走査Ｒ２の始点Ｅとの距離Ｐ１が２μｍ〜３０μｍの範囲で離れるように行うことが好ましい。第２照射ｒ２を、第２照射ｒ２の始点Ｃと第２走査Ｒ２の始点Ｅとの距離Ｐ１が２μｍ〜３０μｍの範囲で離れるように行うことにより、亀裂が発光素子領域６の内側に達することを抑制できるとともに、亀裂と他の改質領域からの亀裂とを精度よく繋げることができる。もしくは、第２照射ｒ２の始点Ｃと第２走査Ｒ２の始点Ｅとの距離Ｐ１を上述した２μｍ〜３０μｍの範囲とすることにより、後述する割断の際に亀裂と他の改質領域からの亀裂とが精度よく繋がる距離にまで近づけることができる。

（第２走査Ｒ２）
第２走査Ｒ２は、図２Ａ及び２Ｄに示すように、第１照射の後、第１照射の始点に向かって行うことが好ましい。これにより、すでに第１照射による改質領域から亀裂が延びているため、この亀裂と、第２走査Ｒ２による改質領域から伸びる亀裂とを繋げることができ、発光素子領域６の内側に亀裂が達することを抑制することができる。
第２走査Ｒ２は、第１照射の始点と重ならないように行うことが好ましい。これにより、第２走査Ｒ２を第１照射ｒ１の始点の手前で終えることができるために、第２走査Ｒ２の終点から付近の改質領域から伸びる亀裂が、発光素子領域６の内側に達することを効果的に抑制することができる。特に、第２走査Ｒ２を、第２走査Ｒ２の終点Ｆと第１照射ｒ１の始点との距離Ｐ２が２μｍ〜３０μｍの範囲となるように離れるように行うことが好ましい。これにより発光素子領域６の内側へ亀裂が達することを抑制することができ、第２走査Ｒ２の終点の亀裂と第１照射の始点の亀裂とが繋がりやすい距離とすることができる。なお、第２走査Ｒ２を第１照射ｒ１の手前で終える場合、第１照射ｒ１は、六角形の頂点を始点とすることが好ましい。また、第２走査Ｒ２の後、後述する第３走査Ｒ３を行う場合、第２走査Ｒ２は、六角形の頂点を始点とすることが好ましい。

第２走査Ｒ２における照射は、第１走査Ｒ１における第１照射ｒ１と第２照射ｒ２及び／又は第３走査Ｒ３における照射と、それぞれ、異なる出力、周波数、パルス幅、波長、基板表面からの焦点距離を選択してもよいし、一部又は全部において同じ出力、周波数、パルス幅、波長、基板表面からの焦点距離を選択してもよい。

（第３走査Ｒ３）
第３走査Ｒ３は、図２Ａ及び２Ｃに示すように、第２走査Ｒ２の後、第２走査Ｒ２の始点Ｅに向かって行うことが好ましい。この場合、第３走査Ｒ３は、第２走査Ｒ２の始点Ｅと重ならないように行うことが好ましい。上述した理由で、第３走査Ｒ３は、第３走査Ｒ３の終点Ｈと第２照射の始点Ｃとの距離Ｐ３が２μｍ〜３０μｍの範囲となるように離れるように行うことが好ましい。また、図２Ｄに示すように、第３走査Ｒ３の始点Ｇと第１照射ｒ１の始点Ａとを離隔させることが好ましい。第３走査Ｒ３の始点Ｇと第１照射ｒ１の始点Ａの距離Ｐ４は、上述した２μｍ〜３０μｍの範囲とすることが好ましい。

第３走査Ｒ３における照射は、第１走査Ｒ１における第１照射ｒ１と第２照射ｒ２及び／又は第２走査Ｒ２における照射と、それぞれ、異なる出力、周波数、パルス幅、波長、基板表面からの焦点距離を選択してもよいし、一部又は全部において同じ出力、周波数、パルス幅、波長、基板表面からの焦点距離を選択してもよい。なかでも、第１走査Ｒ１における第１照射ｒ１と第２照射ｒ２、第２走査Ｒ２における照射及び／又は第３走査Ｒ３における照射が、全部において同じ出力、周波数、パルス幅、波長、基板表面からの焦点距離を選択することが好ましい。

１つの発光素子を構成する六角形の頂点は、第１走査Ｒ１における第１照射ｒ１、第２照射ｒ２、第２走査Ｒ２及び第３走査Ｒ３のいずれかの始点又は終点の一方のみで走査されていることが好ましく、特に、始点において走査されることが好ましい。これにより、六角形の頂点において、先に形成された改質領域から伸展する亀裂と、後に形成される改質領域から伸展する亀裂とが、繋がるようにできるため、亀裂が発光素子領域６の内側に達することを防止することができる。また、改質領域から伸展する亀裂は、レーザ光の進行方向によって伸展の具合が異なる傾向があり、走査開始側の始点に比較して走査終了側の終点の方が伸展しやすい傾向にある。そのため、終点を頂点から離隔させることにより、改質領域からの亀裂を、発光素子領域６の内側に伸展することを効果的に抑制できる。

なお、例えば、基板２が厚くなり割断が難しい場合には、基板２の厚み方向に複数の改質領域を形成してもよい。この場合には、基板２のレーザ光の照射面側から最も深い側に形成される改質領域の形成条件が改質領域から伸展する亀裂の伸展具合に影響しやすい。従って、基板２の厚み方向に複数の改質領域を形成する場合は、少なくとも基板２のレーザ光の照射面側から最も深い側に形成される改質領域について、上述したレーザ光照射の条件が満たされていればよい。
また、基板２に、複数回のレーザ光の照射を行う場合、複数回のレーザ光照射において基板２内の照射位置を同じ深さの位置に設定して行ってもよい。

（割断）
ウェハ１０をレーザ光照射によって形成された改質領域に沿って割断し、それぞれの上面視形状が六角形である複数の発光素子を得る。これによって、意図した割断予定線に沿って、平面視形状が六角形の発光素子を、割断予定線から逸れて割断されることなく、良好な歩留まりで製造することができる。
ウェハは、例えば、伸縮性シート等を利用して割断することが好ましい。つまり、ウェハを伸縮性シートに貼着し、伸縮性シートを伸張することにより、ウェハを割断することができる。また、ローラー及びノッチ等を使用したチップブレーカーを利用する方法でウェハを割断してもよい。

なお、本実施形態においては、半導体積層体の形成後、第１半導体層の露出溝形成後、レーザ光の照射前後、ウェハを割断する前等の任意の段階で、基板の半導体積層体が形成されていない面を研削及び／又は研磨してもよい。研削及び／又は研磨後の最終厚さが薄いほどウェハの割断時の半導体積層体等の損傷を低減することができ、六角形の発光素子を効率的に得ることができる。ただし、ウェハの最終厚さが薄くなりすぎると、ウェハ自体の反りが顕著となる。その結果、ウェハの割断が困難になる又はウェハ自体が破損することがある。従って、ウェハの研削及び／又は研磨は、例えば、ウェハの厚みが５０μｍ〜３００μｍとなるように行うことが好ましい。
ウェハの研削及び研磨は、当該分野で公知の方法のいかなる方法を利用してもよい。なかでも、ダイヤモンド等の砥粒を用いた研削及び研磨が好ましい。

〔発光素子〕
上述した方法によって得られる発光素子２０は、図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示すように、サファイアからなる基板２及びこの基板の上面に設けられた半導体構造３を備え、平面視形状が六角形の発光素子である。
半導体構造３は、基板２の上面側から順に、ｎ側半導体層３ａと、活性層３ｂと、ｐ側半導体層３ｃとが積層された、例えば、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）による半導体層を有する。ｎ側半導体層３ａにはｎ電極４が電気的に接続され、ｐ側半導体層３ｃにはｐ電極５が電気的に接続されている。なお、図３Ａにおいて、ｎ電極４とｐ電極５は省略されている。

図３Ａに示すように、この実施形態の発光素子におけるサファイアからなる基板２の側面には、改質領域が形成されている。改質領域が形成された部分は、基板２の側面のうち他の領域と比較して表面が粗くなっており、細かな凹凸が形成されている領域として確認できる。さらに、図３Ａに示すように、サファイアからなる基板２の一側面において、レーザ照射に起因する改質領域が形成された領域Ｓと、領域Ｓと領域Ｓの間に形成され領域Ｓと表面状態が異なる領域Ｍを含んでいてもよい。領域Ｍは、基板２の内部における第１照射ｒ１と第２照射ｒ２との重なりに起因して、レーザ光が集光された位置及びその周辺に改質領域が密に形成された部分である。例えば、領域Ｍの算術平均粗さは、領域Ｓの算術平均粗さよりも大きい。
さらに、図３Ａに示すように六角形の頂点の近傍に相当するサファイア基板の一側面には、レーザ光が照射されずに亀裂によって割断された、改質領域が存在しない領域Ｔを有する。従って、発光素子におけるサファイアからなる基板２は、領域Ｓに相当する帯状の領域と、領域Ｔに相当する領域がその側面に存在している。また、領域Ｔには、領域Ｓから伸びる亀裂が存在していてもよい。なお、領域Ｔは存在していなくてもよい。

また、図３Ｃに示すように、この実施形態の発光素子の他の例として、サファイアからなる基板２の一側面において、領域Ｓと、領域Ｓと領域Ｓの間にあり表面状態が異なる領域Ｖを含んでいてもよい。領域Ｖは、改質領域が一部途切れているように見える領域である。例えば、改質領域が密に形成されたことにより、その領域にサファイアの欠けが発生し、結果的に改質領域が領域Ｖにより一部途切れているように見える。このようなサファイアの欠けは、発光素子の歩留まり低下の要因となるような、大きな欠けにはならない。なお、改質領域が一部途切れているように見える別の要因として、第１照射ｒ１により形成された改質領域により、第２照射ｒ２のレーザ光ＬＢの集光位置が基板２の内部でずれ、第２照射ｒ２による改質領域が形成されにくくなることが考えられる。その結果、領域Ｖには、改質領域が形成されていないことがある。領域Ｖには、領域Ｓから伸びる亀裂が存在していてもよい。例えば、領域Ｖの算術平均粗さは、領域Ｓの算術平均粗さよりも小さい。

＜実施例＞
図１Ａに示すように、サファイアからなる基板２のＣ面上に窒化物半導体からなる半導体構造３が形成されたウェハ１０を準備する。基板２は、直径が４インチのものを用い、研磨後のウェハ１０の厚みを２００μｍとした。その後、半導体構造の一部をエッチング除去して第１半導体層に接続した第１電極、第２半導体層に接続した第２電極をそれぞれ形成した。
次いで、得られたウェハを伸縮性シートの上に貼着し、図１Ｃに示すように、基板２の内部に、レーザ光ＬＢを照射した。レーザ光ＬＢの走査は、第１走査、第２走査及び第３走査を行った。レーザ光ＬＢの第１走査、第２走査及び第３走査のそれぞれはサファイア基板のｍ軸に沿うように行った。さらに、レーザ光ＬＢの走査は、第１方向に沿って第１走査を行うことで改質領域４１を形成し、第２方向に沿って第２走査を行うことで改質領域４２を形成し、第３方向に沿って第３走査を行うことで改質領域４３を形成することで、発光素子領域６の上面視形状が六角形になるように行った。ここでの改質領域の形成は、レーザ光の照射を、第１走査における第１照射、第２走査、第３走査、第１走査における第２照射の順で行った。また、第１走査における第１照射と第１走査における第２照射は、平面視でウェハ３のオリエンテーションフラット面と平行な方向に行った。第１走査、第２走査及び第３走査のそれぞれのレーザ光の照射は、ウェハ１０における半導体積層体が設けられていない側の面から２回行った。２回それぞれの集光位置の設定は、基板２の下面側から２５μｍの深さの位置に設定して行った。また、レーザ光の照射は、出力を０．１８Ｗ、走査速度を４００ｍｍ／ｓ、周波数を５０ｋＨｚ、パルス幅を５００ｐｓｅｃ、波長を５３２ｎｍ、スポット径を１μｍ〜２μｍ程度で行った。なお、第１走査は、第１照射の終点と第２照射の終点とが一致するように行った。

続いて、基板２のレーザ光照射側から金属製の球体でウェハ１０を押圧することで、ウェハ１０を改質領域４１、４２、４３に沿って割断し、平面視形状が正六角形の発光素子を製造した。
このような一連の工程によって得られた発光素子の歩留まりを評価した。
比較例として、第１走査において第１照射と第２照射とを行わず、第１走査を発光素子の一辺に相当する領域に連続的にレーザ光照射した以外は、上記と同様の条件でレーザ光照射を行って、平面視形状が正六角形の発光素子を製造した。

比較例及び実施例それぞれにおけるウェハ内の任意の１００の発光素子領域において、発光素子領域の内側へ亀裂が達しているものをカウントした。その結果、比較例における、発光素子領域の内側へ亀裂が達したものの割合は９２％であった。それに対して、実施例では、発光素子領域の内側へ亀裂が達したものの割合は１８％であった。
実施例において、比較例と比較して発光素子領域の内側へ亀裂が達した割合が大きく減少した理由として、サファイア基板における、亀裂が伸展しやすい方向が、第１走査における第１照射及び第１走査における第２照射を行った辺の方向に沿っていたためであると考えられる。つまり、実施例においては、平面視でウェハ３のオリエンテーションフラット面と平行な方向が、サファイア基板における亀裂が伸展しやすい方向に沿っており、平面視でウェハ３のオリエンテーションフラット面と平行な方向に第１走査における第１照射及び第１走査における第２照射を行ったことにより、発光素子領域の内側に亀裂が達する割合が大きく低減したと考えられる。

２ 基板
３ 半導体構造
３ａ ｎ側半導体層
３ｂ 活性層
３ｃ ｐ側半導体層
４ ｎ電極
５ ｐ電極
６ 発光素子領域
１０ ウェハ
１１ 第１辺
１２ 第２辺
１３ 第３辺
１４ 第４辺
１５ 第５辺
１６ 第６辺
２０ 発光素子
４１ 第１改質領域
４２ 第２改質領域
４３ 第３改質領域
Ａ （第１照射の）一端（始点）
Ｂ 第１位置
Ｃ （第２照射の）他端（始点）
Ｄ 第２位置
Ｅ （第２走査の）始点
Ｆ （第２走査の）終点
Ｇ （第３走査の）始点
Ｈ （第３走査の）終点
ＬＢ レーザ光
ＯＬ オリエンテーションフラット面
Ｒ１ 第１走査
Ｒ２ 第２走査
Ｒ３ 第３走査
ｒ１ 第１照射
ｒ２ 第２照射

Claims (12)

1. サファイアからなる基板及び前記基板の上面に設けられた半導体構造を有するウェハを準備する工程と、
   レーザ光を走査して、前記基板に前記レーザ光を照射し、上面視形状が六角形の発光素子に割断するための複数の改質領域を前記基板の内部に形成する工程と、
   前記ウェハを前記改質領域に沿って割断して、複数の前記発光素子を得る工程とを含み、
   複数の前記改質領域を形成する工程は、
   前記六角形の辺のうち互いに平行な第１辺と第２辺に平行な第１方向に沿って複数の第１改質領域を形成する第１走査と、
   前記六角形の辺のうち互いに平行な第３辺と第４辺に平行な第２方向に沿って複数の第２改質領域を形成する第２走査と、
   前記六角形の辺のうち互いに平行な第５辺と第６辺に平行な第３方向に沿って複数の第３改質領域を形成する第３走査とを含み、
   前記第１走査は、前記第１辺の一端から前記第１辺の他端に向かって、前記第１辺の一端側から前記第１辺の一端と前記第１辺の他端の間の第１位置まで前記レーザ光を走査する第１照射と、前記第１照射の後、前記第１辺の前記他端から前記第１位置に向かって、前記第１辺の前記他端側から前記第１辺の前記他端と前記第１辺の前記一端の間の第２位置まで前記レーザ光を走査する第２照射とを含む発光素子の製造方法。
2. 前記第１照射の照射領域と前記第２照射の照射領域とを、一部重ねる請求項１に記載の発光素子の製造方法。
3. 前記第１照射の後、前記第１照射の始点に向かって前記第２走査を行う請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
4. 前記第２走査を、前記第１照射の始点と重ならないように行う請求項３に記載の発光素子の製造方法。
5. 前記第２走査を、前記第２走査の終点と前記第１照射の始点との距離が２μｍから３０μｍの範囲となるように行う請求項３または４に記載の発光素子の製造方法。
6. 前記第２走査の後、前記第２走査の始点に向かって前記第３走査を行う請求項３〜５のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
7. 前記第３走査を、前記第２走査の始点と重ならないように行う請求項６に記載の発光素子の製造方法。
8. 前記第３走査を、前記第３走査の終点と前記第２照射の始点との距離が２μｍから３０μｍの範囲となるように行う請求項６または７に記載の発光素子の製造方法。
9. 前記第２照射は、前記第３走査の後に行う請求項６〜８のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
10. 前記第２照射を、前記第２走査の始点と重ならないように行う請求項９に記載の発光素子の製造方法。
11. 前記第２照射を、前記第２照射の始点と前記第２走査の始点との距離が２μｍから３０μｍの範囲となるように行う請求項９または１０に記載の発光素子の製造方法。
12. 前記レーザ光の照射を前記基板側から行う請求項１〜１１のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。
    

Images