JP7206550B2 - 発光素子の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子の製造方法に関する。
一般に、発光素子は、例えばサファイア基板の上に半導体層を形成したウェーハをダイシングすることによって得られる。ウェーハをダイシングする方法としては、例えば特許文献１に記載のように、基板内部にレーザ光を集光させて改質領域を形成し、この改質領域を起点にウェーハを割断する方法が知られている。このように割断されたサファイア基板の側面の形状は、サファイア基板の結晶面に依存する。また、サファイア基板の側面の形状は、その側面からの光の取り出し効率に影響する。
国際公開第２０１２／０２９７３５号
本発明は、割断されたサファイア基板の側面に凹凸を生じさせやすい発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、発光素子の製造方法は、第１面と、前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面に設けられた半導体層を含む素子部とを有するウェーハにおける前記第２面側から前記サファイア基板の内部にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、前記レーザ光照射工程の後に、前記ウェーハを複数の発光素子に分離する分離工程と、を備える。前記レーザ光照射工程は、前記サファイア基板のａ軸方向に平行な第１方向に沿って前記レーザ光を走査し、前記サファイア基板の内部に前記第１方向に沿って複数の第１改質部を形成する工程を複数回行い、前記第１方向に沿った複数の前記第１改質部を含む改質領域を前記第２面からの距離が異なる位置に第１間隔で複数形成する第１照射工程と、前記サファイア基板のｍ軸方向に平行な第２方向に沿って前記レーザ光を走査し、前記サファイア基板の内部に前記第２方向に沿って複数の第２改質部を形成する工程を複数回行い、前記第２方向に沿った複数の前記第２改質部を含む改質領域を前記第２面からの距離が異なる位置に前記第１間隔よりも短い第２間隔で複数形成する第２照射工程と、を有する。前記第２照射工程は、前記サファイア基板の厚さ方向において、前記第２面からの距離が第１距離の位置に第１の改質領域を形成する工程と、前記サファイア基板の厚さ方向において、前記第２面からの距離が前記第１距離よりも短い第２距離の位置であって、前記第１の改質領域から前記第１方向にずらした位置に第２の改質領域を形成する工程と、前記サファイア基板の厚さ方向において、前記第２面からの距離が前記第２距離よりも短い第３距離の位置であって、上面視において前記第１の改質領域と重なる位置に第３の改質領域を形成する工程と、を有する。前記第２照射工程において、複数の前記第２改質部を含む改質領域を、前記サファイア基板の厚さ方向における数が前記第１改質部を含む改質領域の数よりも多く形成する。前記分離工程において、複数の前記改質領域により前記ウェーハを複数の前記発光素子に分離する。
本発明によれば、割断されたサファイア基板の側面に凹凸を生じさせやすい発光素子の製造方法を提供できる。
本発明の実施形態のウェーハの模式平面図である。 本発明の実施形態のウェーハの模式断面図である。 本発明の実施形態の発光素子の製造方法における第１照射工程を示す模式断面図である。 本発明の実施形態の発光素子の製造方法における第１照射工程を示す模式平面図である。 本発明の実施形態の発光素子の製造方法における第１照射工程を示す模式断面図である。 本発明の実施形態の発光素子の製造方法における第２照射工程を示す模式断面図である。 本発明の実施形態の発光素子の製造方法における第２照射工程を示す模式平面図である。 本発明の実施形態の発光素子の製造方法における第２照射工程を示す模式断面図である。 本発明の実施形態の発光素子の製造方法における割断工程を示す模式平面図である。 本発明の実施形態の半導体素子の製造方法における割断工程を示す模式平面図である。 本発明の実施形態により製造された発光素子の側面を示す模式断面図である。 本発明の実施形態により製造された発光素子の側面を示す模式断面図である。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。
図１は、実施形態のウェーハＷの模式平面図である。図２は、ウェーハＷにおけるダイシングストリートＤが形成された部分の模式断面図である。
ウェーハＷは、サファイア基板１０と、素子部２０とを有する。サファイア基板１０は、第１面１１と、第１面１１とは反対側の第２面１２とを有する。サファイア基板１０の厚さは、例えば、５００μｍ以上１０００μｍ以下であり、具体的には７００μｍ程度である。
素子部２０は、サファイア基板１０の第１面１１に設けられている。素子部２０は、第１面１１に成長された半導体層を含む。半導体層は、例えば、ＡｌとＧａを含む窒化物半導体層である。半導体層は、光を発する活性層を含む。例えば、活性層からの光のピーク波長は４００ｎｍ以下であり、具体的には２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。例えば、活性層は深紫外光を発する。
素子部２０は、さらに、半導体層に電気的に接続された電極や半導体層を覆う絶縁膜を含む。第１面１１は、例えば、サファイア結晶のｃ面である。なお、第１面１１は、ｃ面に対して半導体層を結晶性よく形成できる範囲で傾斜していても良い。
図１において、第１方向ａはサファイア基板１０のａ軸方向に平行な方向を表し、第２方向ｍはサファイア基板１０のｍ軸方向に平行な方向を表す。サファイア基板１０のオリエーテンションフラットＯＦは、ａ面である。
ウェーハＷには複数のダイシングストリートＤが、例えば、第１方向ａおよび第２方向ｍに沿うように格子状に形成されている。ダイシングストリートＤは、ウェーハＷの割断により個片化される複数の発光素子間の境界領域であり、ウェーハＷの割断の影響が素子部２０におよばない幅をもって設定されている領域である。また、ダイシングストリートＤは、後述する第１改質部や第２改質部をサファイア基板１０内に形成するためのレーザ光の走査領域でもある。
例えば、ダイシングストリートＤには素子部２０が形成されていない。ダイシングストリートＤによって、サファイア基板１０の第１面１１上で複数の素子部２０が分離している。なお、素子部２０は、ダイシングストリートＤで分離されず、サファイア基板１０の第１面１１の全面に形成されていてもよい。
実施形態による発光素子の製造方法は、ウェーハＷを準備する工程と、レーザ光照射工程と、分離工程とを備える。
［レーザ光照射工程］
レーザ光照射工程では、ウェーハＷにおける第２面１２側からサファイア基板１０の内部にレーザ光を照射する。レーザ光は、第２面１２側からサファイア基板１０の内部に照射されつつ、複数のダイシングストリートＤのそれぞれに沿って走査される。図１に示す第１方向ａおよび第２方向ｍのうち、まずは一方の方向に延びるダイシングストリートＤに沿ってレーザ光が走査され、この後、他方の方向に延びるダイシングストリートＤに沿ってレーザ光が走査される。
レーザ光は、例えばパルス状に出射される。レーザ光のパルス幅としては、１００ｆｓｅｃ以上８００ｐｓｅｃ以下が挙げられる。レーザ光源として、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、または、Ｎｄ：ＹＬＦレーザなどが用いられる。レーザ光の波長は、サファイア基板１０を透過する光の波長である。レーザ光は、例えば、５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する。レーザ光の出力は、例えば、０．１μＪ以上２０．０μＪ以下が好ましく、１．０μＪ以上１５．０μＪ以下がより好ましく、２．０μＪ以上１０．０μＪ以下がさらに好ましい。
レーザ光照射工程は、第１照射工程と第２照射工程とを有する。
＜第１照射工程＞
図３は、第１照射工程を示す模式断面図である。図３は、ダイシングストリートＤが形成された部分の模式断面図であり、第２方向ｍに沿った断面を表す。図３において第１方向ａは紙面を貫く方向である。
図４は、第１照射工程を示す模式平面図である。図４は、サファイア基板１０の第２面１２側から見たウェーハＷにおけるダイシングストリートＤが形成された部分の上面を表す。図４においては、複数の第１改質部ｒ１～ｒ４のうち、最も第２面１２側に位置する第１改質部ｒ４を示している。
図５は、第１照射工程を示す模式断面図である。図５は、ダイシングストリートＤが形成された部分の模式断面図であり、第１方向ａに沿った断面を表す。図５において第２方向ｍは紙面を貫く方向である。
第２面１２側からサファイア基板１０の内部に照射されたレーザ光は、サファイア基板１０の内部の所定の深さの位置において集光され、その位置にレーザ光のエネルギーが集中する。このレーザ光の照射部（集光部）に、レーザ光が照射されていない部分よりも脆化した第１改質部ｒ１～ｒ４がサファイア基板１０の内部に形成される。
サファイア基板１０の第１方向ａに沿ってレーザ光を走査し、サファイア基板１０の内部に第１方向ａに沿って複数の第１改質部を形成する工程を複数回行う。これにより、第１方向ａに沿った複数の第１改質部を含む改質領域を、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が異なる位置に第１間隔で複数形成する。
図５に示すように、例えば、第２面１２からの距離が異なる４つの位置に、それぞれ、複数の第１改質部ｒ１を含む改質領域Ｒ１と、複数の第１改質部ｒ２を含む改質領域Ｒ２と、複数の第１改質部ｒ３を含む改質領域Ｒ３と、複数の第１改質部ｒ４を含む改質領域Ｒ４が形成される。サファイア基板１０の厚さ方向において、４つの第１改質部ｒ１～ｒ４（改質領域Ｒ１～Ｒ４）が並ぶ。
まず、第２面１２からの距離が最も長い位置にレーザ光を断続的に照射しつつ第１方向ａに沿って走査し、第２面１２からの距離が最も長い位置に、第１方向ａに沿って並んだ複数の第１改質部ｒ１を含む改質領域Ｒ１を形成する。
改質領域Ｒ１を形成した後、第２面１２側から見た上面視において、改質領域Ｒ１と重なる位置にレーザ光を断続的に照射しつつ第１方向ａに沿って走査し、第１方向ａに沿って並んだ複数の第１改質部ｒ２を含む改質領域Ｒ２を形成する。第１改質部ｒ２は、上面視において第１改質部ｒ１に重なる。なお、第１改質部ｒ２は、上面視において、第１改質部ｒ１に完全に重なることに限らず、第１改質部ｒ２の一部が第１改質部ｒ１に重なっていてもよい。また、改質領域Ｒ２は、上面視において、改質領域Ｒ１に完全に重なることに限らず、改質領域Ｒ２の一部が改質領域Ｒ１に重なっていてもよい。
改質領域Ｒ２を形成した後、第２面１２側から見た上面視において、改質領域Ｒ２と重なる位置にレーザ光を断続的に照射しつつ第１方向ａに沿って走査し、第１方向ａに沿って並んだ複数の第１改質部ｒ３を含む改質領域Ｒ３を形成する。第１改質部ｒ３は、上面視において第１改質部ｒ２に重なる。なお、第１改質部ｒ３は、上面視において、第１改質部ｒ２に完全に重なることに限らず、第１改質部ｒ３の一部が第１改質部ｒ２に重なっていてもよい。また、改質領域Ｒ３は、上面視において、改質領域Ｒ２に完全に重なることに限らず、改質領域Ｒ３の一部が改質領域Ｒ２に重なっていてもよい。
改質領域Ｒ３を形成した後、第２面１２側から見た上面視において、改質領域Ｒ３と重なる位置にレーザ光を断続的に照射しつつ第１方向ａに沿って走査し、第１方向ａに沿って並んだ複数の第１改質部ｒ４を含む改質領域Ｒ４を形成する。第１改質部ｒ４は、上面視において第１改質部ｒ３に重なる。なお、第１改質部ｒ４は、上面視において、第１改質部ｒ３に完全に重なることに限らず、第１改質部ｒ４の一部が第１改質部ｒ３に重なっていてもよい。また、改質領域Ｒ４は、上面視において、改質領域Ｒ３に完全に重なることに限らず、改質領域Ｒ４の一部が改質領域Ｒ３に重なっていてもよい。
図３および図４において、割断予定線Ｌを１点鎖線で表す。割断予定線Ｌは仮想的な線である。レーザ照射工程の後の分離工程の際に、押圧部材を割断予定線Ｌに沿ってウェーハＷに押し当てウェーハＷを押圧することで、この場合、第１方向ａに沿ってウェーハＷは割断される。押圧部材は、例えば、第１面１１側から割断予定線Ｌに沿って押し当てる。
第１改質部ｒ１の少なくとも一部、第１改質部ｒ２の少なくとも一部、第１改質部ｒ３の少なくとも一部、および第１改質部ｒ４の少なくとも一部が、割断予定線Ｌに重なる。
改質領域Ｒ１～Ｒ４のそれぞれを形成するときの第１方向ａに沿ったレーザ光の照射間隔は、例えば８μｍ以上１５μｍ以下である。
第１照射工程において、１つの第１改質部を複数回のレーザ光の照射により形成する。例えば、同じ位置に対する３回のレーザ光の照射により、１つの第１改質部ｒ１を形成する。第１改質部ｒ１を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第１方向ａに沿って行う走査を、３回繰り返す。第１方向ａに沿ってレーザ光を３回走査することにより、３回のレーザ光の照射によって形成された複数の第１改質部ｒ１を含む改質領域Ｒ１が形成される。
１つの第１改質部ｒ２も、同じ位置に対する例えば３回のレーザ光の照射により形成する。第１改質部ｒ２を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第１方向ａに沿って行う走査を、３回繰り返す。第１方向ａに沿ってレーザ光を３回走査することにより、３回のレーザ光の照射によって形成された複数の第１改質部ｒ２を含む改質領域Ｒ２が形成される。
１つの第１改質部ｒ３も、同じ位置に対する例えば３回のレーザ光の照射により形成する。第１改質部ｒ３を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第１方向ａに沿って行う走査を、３回繰り返す。第１方向ａに沿ってレーザ光を３回走査することにより、３回のレーザ光の照射によって形成された複数の第１改質部ｒ３を含む改質領域Ｒ３が形成される。
１つの第１改質部ｒ４も、同じ位置に対する例えば３回のレーザ光の照射により形成する。第１改質部ｒ４を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第１方向ａに沿って行う走査を、３回繰り返す。第１方向ａに沿ってレーザ光を３回走査することにより、３回のレーザ光の照射によって形成された複数の第１改質部ｒ４を含む改質領域Ｒ４が形成される。
以上説明した第１照射工程は、図１に示す第１方向ａに延びる複数のダイシングストリートＤのそれぞれに対して行われる。
次に、第２照射工程について説明する。なお、第１照射工程と第２照射工程は、どちらを先に行ってもよい。
＜第２照射工程＞
図６は、第２照射工程を示す模式断面図である。図６は、ダイシングストリートＤが形成された部分の模式断面図であり、第１方向ａに沿った断面を表す。図６において第２方向ｍは紙面を貫く方向である。
図７は、第２照射工程を示す模式平面図である。図７は、サファイア基板１０の第２面１２側から見たウェーハＷにおける、ダイシングストリートＤが形成された部分の上面を表す。
図８は、第２照射工程を示す模式断面図である。図８は、ダイシングストリートＤが形成された部分の模式断面図であり、第２方向ｍに沿った断面を表す。図８において第１方向ａは紙面を貫く方向である。
第２照射工程においても、第２面１２側からサファイア基板１０の内部に照射されたレーザ光は、サファイア基板１０の内部の所定の深さの位置において集光され、その位置にレーザ光のエネルギーが集中する。このレーザ光の照射部（集光部）に、レーザ光が照射されていない部分よりも脆化した第２改質部ｒ１１～ｒ１７がサファイア基板１０の内部に形成される。
サファイア基板１０の第２方向ｍに沿ってレーザ光を走査し、サファイア基板１０の内部に第２方向ｍに沿って複数の第２改質部を形成する工程を複数回行う。これにより、第２方向ｍに沿った複数の第２改質部を含む改質領域を、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が異なる位置に第２間隔で複数形成する。
第２照射工程で形成する複数の改質領域のサファイア基板１０の厚さ方向における数は、第１照射工程で形成する複数の改質領域のサファイア基板１０の厚さ方向における数よりも多い。
図８に示すように、例えば、第２面１２からの距離が異なる７つの位置にそれぞれ改質領域を形成する。改質領域として、例えば、複数の第２改質部ｒ１５を含む第５の改質領域Ｒ１５と、複数の第２改質部ｒ１１を含む第１の改質領域Ｒ１１と、複数の第２改質部ｒ１２を含む第２の改質領域Ｒ１２と、複数の第２改質部ｒ１３を含む第３の改質領域Ｒ１３と、複数の第２改質部ｒ１６を含む第６の改質領域Ｒ１６と、複数の第２改質部ｒ１７を含む第７の改質領域Ｒ１７と、複数の第２改質部ｒ１４を含む第４の改質領域Ｒ１４とが形成される。サファイア基板１０の厚さ方向において、７つの第２改質部ｒ１１～ｒ１７（改質領域Ｒ１１～Ｒ１７）が並ぶ。
まず、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が最も長い第５距離ｄ５（図６参照）の位置にレーザ光を断続的に照射しつつ第２方向ｍに沿って走査する。そして、第２面１２からの距離が第５距離ｄ５の位置に、第２方向ｍに沿って並んだ複数の第２改質部ｒ１５を含む第５の改質領域Ｒ１５を形成する。
第５の改質領域Ｒ１５を形成した後、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が第５距離ｄ５よりも短い第１距離ｄ１の位置であって、且つ第５の改質領域Ｒ１５から第１方向ａにずらした位置に、レーザ光を断続的に照射しつつ第２方向ｍに沿って走査し、第２方向ｍに沿って並んだ複数の第２改質部ｒ１１を含む第１の改質領域Ｒ１１を形成する。
第１の改質領域Ｒ１１を形成した後、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が第１距離ｄ１よりも短い第２距離ｄ２の位置であって、且つ第１の改質領域Ｒ１１から第１方向ａにずらした位置に、レーザ光を断続的に照射しつつ第２方向ｍに沿って走査し、第２方向ｍに沿って並んだ複数の第２改質部ｒ１２を含む第２の改質領域Ｒ１２を形成する。第２の改質領域Ｒ１２は、第５の改質領域Ｒ１５からも第１方向ａにずれた位置にある。第１方向ａにおいて、第５の改質領域Ｒ１５を基準にして、第１の改質領域Ｒ１１と第２の改質領域Ｒ１２は互いに逆方向にずれている。第１方向ａにおいて、第１の改質領域Ｒ１１と第２の改質領域Ｒ１２との間の距離は、例えば、５μｍ以上１５μｍ以下である。第１の改質領域Ｒ１１と第２の改質領域Ｒ１２との間の距離を５μｍ以上とすることで、サファイア基板１０の側面に形成される凸をより大きくすることできる。第１の改質領域Ｒ１１と第２の改質領域Ｒ１２との間の距離を１５μｍ以下とすることで、第１の改質領域Ｒ１１と第２の改質領域Ｒ１２との間の亀裂がつながりやすくし、意図してない亀裂の伸展を抑制することができる。
第２の改質領域Ｒ１２を形成した後、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が第２距離ｄ２よりも短い第３距離ｄ３の位置であって、且つ第２面１２側から見た上面視において、第１の改質領域Ｒ１１と重なる位置に、レーザ光を断続的に照射しつつ第２方向ｍに沿って走査し、第２方向ｍに沿って並んだ複数の第２改質部ｒ１３を含む第３の改質領域Ｒ１３を形成する。第２改質部ｒ１３は、第２改質部ｒ１２から第１方向ａにずれ、上面視において第２改質部ｒ１１に重なる。なお、第２改質部ｒ１３は、上面視において、第２改質部ｒ１１に完全に重なることに限らず、第２改質部ｒ１３の一部が第２改質部ｒ１１に重なっていてもよい。
第３の改質領域Ｒ１３を形成した後、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が第３距離ｄ３よりも短い第６距離ｄ６の位置であって、且つ第２面１２側から見た上面視において、第２の改質領域Ｒ１２と重なる位置に、レーザ光を断続的に照射しつつ第２方向ｍに沿って走査し、第２方向ｍに沿って並んだ複数の第２改質部ｒ１６を含む第６の改質領域Ｒ１６を形成する。第２改質部ｒ１６は、第２改質部ｒ１３から第１方向ａにずれ、上面視において第２改質部ｒ１２に重なる。なお、第２改質部ｒ１６は、上面視において、第２改質部ｒ１２に完全に重なることに限らず、第２改質部ｒ１６の一部が第２改質部ｒ１２に重なっていてもよい。
第６の改質領域Ｒ１６を形成した後、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が第６距離ｄ６よりも短い第７距離ｄ７の位置であって、且つ第２面１２側から見た上面視において、第３の改質領域Ｒ１３と重なる位置に、レーザ光を断続的に照射しつつ第２方向ｍに沿って走査し、第２方向ｍに沿って並んだ複数の第２改質部ｒ１７を含む第７の改質領域Ｒ１７を形成する。第２改質部ｒ１７は、第２改質部ｒ１６から第１方向ａにずれ、上面視において第２改質部ｒ１３に重なる。なお、第２改質部ｒ１７は、上面視において、第２改質部ｒ１３に完全に重なることに限らず、第２改質部ｒ１７の一部が第２改質部ｒ１３に重なっていてもよい。
第７の改質領域Ｒ１７を形成した後、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が第７距離ｄ７よりも短い第４距離ｄ４の位置であって、且つ第７の改質領域Ｒ１７から第１方向ａにずらした位置に、レーザ光を断続的に照射しつつ第２方向ｍに沿って走査し、第２方向ｍに沿って並んだ複数の第２改質部ｒ１４を含む第４の改質領域Ｒ１４を形成する。第２改質部ｒ１４は、上面視において第２改質部ｒ１５と重なる。なお、第２改質部ｒ１４は、上面視において、第２改質部ｒ１５に完全に重なることに限らず、第１改質部ｒ１４の一部が第１改質部ｒ１５に重なっていてもよい。
図６および図７において、割断予定線Ｌを１点鎖線で表す。割断予定線Ｌは仮想的な線である。レーザ照射工程の後の分離工程の際に、押圧部材を割断予定線Ｌに沿ってウェーハＷに押し当てウェーハＷを押圧することで、この場合、第２方向ｍに沿ってウェーハＷは割断される。
第２面１２からの距離が最も短い第４距離ｄ４の位置にある第４の改質領域Ｒ１４と、第２面１２からの距離が最も長い第５距離ｄ５の位置にある第５の改質領域Ｒ１５は、割断予定線Ｌ上に位置する。第４の改質領域Ｒ１４を形成する第２改質部ｒ１４の少なくとも一部、および第５の改質領域Ｒ１５を形成する第２改質部ｒ１５の少なくとも一部が、割断予定線Ｌに重なる。
第２改質部ｒ１１を含む第１の改質領域Ｒ１１、第２改質部ｒ１２を含む第２の改質領域Ｒ１２、第２改質部ｒ１３を含む第３の改質領域Ｒ１３、第２改質部ｒ１６を含む第６の改質領域Ｒ１６、および第２改質部ｒ１７を含む第７の改質領域Ｒ１７は、割断予定線Ｌと重ならない位置に形成される。
図６に示すように、複数の改質領域Ｒ１１～Ｒ１４は、３列に分かれてサファイア基板１０の厚さ方向に並ぶ。サファイア基板１０の厚さ方向において、第２面１２からの距離が最も短い第４距離ｄ４の位置に形成された第２改質部ｒ１４を含む第４の改質領域Ｒ１４と、第２面１２からの距離が最も長い第５距離ｄ５の位置に形成された第２改質部ｒ１５を含む第５の改質領域Ｒ１５は、前述の３列のうちの中央の列に位置し、割断予定線Ｌ上に位置する。
第２改質部ｒ１１を含む第１の改質領域Ｒ１１、第２改質部ｒ１３を含む第３の改質領域Ｒ１３、および第２改質部ｒ１７を含む第７の改質領域Ｒ１７は、前記３列のうちの一方の端の列（例えば図６において左端の列）に位置する。第２改質部ｒ１２を含む第２の改質領域Ｒ１２および第２改質部ｒ１６を含む第６の改質領域Ｒ１６は、前記３列のうちの他方の端の列（例えば図６において右端の列）に位置する。
割断予定線Ｌ上に位置しない第２改質部ｒ１１、ｒ１２、ｒ１３、ｒ１６、ｒ１７のうち、サファイア基板１０の厚さ方向において重ならない関係にある第２改質部同士は、第１方向ａにおいて、割断予定線Ｌを基準にして互いに逆方向にずれている。
第２照射工程において、改質領域Ｒ１１～Ｒ１７のそれぞれを形成するときのレーザ光の第２方向ｍに沿った照射間隔は、例えば６μｍ以上１２μｍ以下である。
第２照射工程で形成する複数の改質領域Ｒ１１～Ｒ１７は、第１照射工程で形成する複数の改質領域Ｒ１～Ｒ４間のサファイア基板１０の厚さ方向における第１間隔よりも短い第２間隔で、第２面１２からの距離が異なる位置に形成される。図６において、第２間隔は、第５距離ｄ５と第１距離ｄ１の差、第１距離ｄ１と第２距離ｄ２の差、第２距離ｄ２と第３距離ｄ３の差、第３距離ｄ３と第６距離ｄ６の差、第６距離ｄ６と第７距離ｄ７の差、および第７距離ｄ７と第４距離ｄ４の差に相当する。例えば、第１間隔は１２０μｍ以上２００μｍ以下であり、第２間隔は６０μｍ以上１２０μｍ以下である。
第２照射工程においても第１照射工程と同様に、１つの第２改質部を複数回のレーザ光の照射により形成する。ただし、第２照射工程において１つの第２改質部を形成するときのレーザ光の照射回数は、第１照射工程において１つの第１改質部を形成するときのレーザ光の照射回数よりも少なくする。
例えば、同じ位置に対する２回のレーザ光の照射により、１つの第２改質部ｒ１５を形成する。第２改質部ｒ１５を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第２方向ｍに沿って行う走査を、２回繰り返す。第２方向ｍに沿ってレーザ光を２回走査することにより、２回のレーザ光の照射によって形成された複数の第２改質部ｒ１５を含む第５の改質領域Ｒ１５が形成される。
１つの第２改質部ｒ１１も、同じ位置に対する例えば２回のレーザ光の照射により形成する。第２改質部ｒ１１を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第２方向ｍに沿って行う走査を、２回繰り返す。第２方向ｍに沿ってレーザ光を２回走査することにより、２回のレーザ光の照射によって形成された複数の第２改質部ｒ１１を含む第１の改質領域Ｒ１１が形成される。
１つの第２改質部ｒ１２も、同じ位置に対する例えば２回のレーザ光の照射により形成する。第２改質部ｒ１２を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第２方向ｍに沿って行う走査を、２回繰り返す。第２方向ｍに沿ってレーザ光を２回走査することにより、２回のレーザ光の照射によって形成された複数の第２改質部ｒ１２を含む第２の改質領域Ｒ１２が形成される。
１つの第２改質部ｒ１３も、同じ位置に対する例えば２回のレーザ光の照射により形成する。第２改質部ｒ１３を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第２方向ｍに沿って行う走査を、２回繰り返す。第２方向ｍに沿ってレーザ光を２回走査することにより、２回のレーザ光の照射によって形成された複数の第２改質部ｒ１３を含む第３の改質領域Ｒ１３が形成される。
１つの第２改質部ｒ１６も、同じ位置に対する例えば２回のレーザ光の照射により形成する。第２改質部ｒ１６を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第２方向ｍに沿って行う走査を、２回繰り返す。第２方向ｍに沿ってレーザ光を２回走査することにより、２回のレーザ光の照射によって形成された複数の第２改質部ｒ１６を含む第６の改質領域Ｒ１６が形成される。
１つの第２改質部ｒ１７も、同じ位置に対する例えば２回のレーザ光の照射により形成する。第２改質部ｒ１７を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第２方向ｍに沿って行う走査を、２回繰り返す。第２方向ｍに沿ってレーザ光を２回走査することにより、２回のレーザ光の照射によって形成された複数の第２改質部ｒ１７を含む第７の改質領域Ｒ１７が形成される。
１つの第２改質部ｒ１４も、同じ位置に対する例えば２回のレーザ光の照射により形成する。第２改質部ｒ１４を形成する位置に１回ずつレーザ光を照射しつつ、第２方向ｍに沿って行う走査を、２回繰り返す。第２方向ｍに沿ってレーザ光を２回走査することにより、２回のレーザ光の照射によって形成された複数の第２改質部ｒ１４を含む第４の改質領域Ｒ１４が形成される。
以上説明した第２照射工程は、図１に示す第２方向ｍに延びる複数のダイシングストリートＤのそれぞれに対して行われる。
１つのウェーハＷにおいて、第２照射工程において第２面１２からの距離が異なる位置（深さ）に形成される改質領域Ｒ１１～Ｒ１７の数は、第１照射工程において第２面１２からの距離が異なる位置（深さ）に形成される改質領域Ｒ１～Ｒ４の数よりも多い。本実施形態では、第２照射工程で７つの改質領域を形成し、第１照射工程で４つの改質領域を形成している。第１照射工程における改質領域Ｒ１～Ｒ４の数と、第２照射工程における改質領域Ｒ１１～Ｒ１７の数との差は、例えば、２以上である。
第１照射工程および第２照射工程によって形成された各改質部にはひずみが発生し、そのひずみが解放されることで各改質部から亀裂が発生する。各改質部から発生した亀裂は、サファイア基板１０の厚さ方向において改質部間でつながるようにサファイア基板１０内を伸展する。改質部から発生した亀裂は、サファイア基板１０の第１面１１及び第２面１２に達していてもよい。
［分離工程］
レーザ光照射工程の後、ウェーハＷを複数の発光素子に分離する分離工程が行われる。例えば、ダイシングストリートＤに沿って延びるブレード形状の押圧部材を用いて割断予定線Ｌに沿ってウェーハＷを押圧する。押圧部材による押圧力を受けたサファイア基板１０は、改質部から伸展する亀裂を起点として割断される。押圧部材は、例えば、第１面１１側から割断予定線Ｌに沿って押し当てる。
例えば、まず第２方向ｍに沿って延びるダイシングストリートＤに沿ってウェーハＷを割断し、図９Ａに示すように、ウェーハＷを第２方向ｍに延びる複数の分離部５０に分離する。
この後、第１方向ａに沿って延びるダイシングストリートＤに沿って分離部５０を割断し、図９Ｂに示すように、ウェーハＷは複数の発光素子１に個片化される。なお、先に第１方向ａに沿った割断を行い、その後、第２方向ｍに沿った割断を行ってもよい。
個片化された個々の発光素子１の側面には、前述した改質部が、改質部が形成されない部分よりも表面粗さが大きい領域として露出する。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態により製造された発光素子１の側面を示す模式断面図である。
図１０Ａは第２方向ｍに沿った断面を表し、図１０Ａにおいて第１方向ａは紙面を貫く方向である。すなわち、図１０Ａに示すサファイア基板１０の第１側面１３は、第１方向ａに沿った割断によって形成される。
図１０Ｂは第１方向ａに沿った断面を表し、図１０Ｂにおいて第２方向ｍは紙面を貫く方向である。すなわち、図１０Ｂに示すサファイア基板１０の第２側面１４は、第２方向ｍに沿った割断によって形成される。
発光素子１は、いわゆるフェイスダウン実装タイプの素子であり、サファイア基板１０の第１面１１に設けられた素子部２０を配線基板に対向させ、サファイア基板１０の第２面１２を配線基板の上方に向けた状態で配線基板に実装される。発光素子１の平面形状は四角形であり、サファイア基板１０の第１方向ａに沿う一対の第１側面１３および第２方向ｍに沿う一対の第２側面１４を有する。フェイスダウン実装された発光素子１からの光はサファイア基板１０側に向かい、主にサファイア基板１０の第１側面１３及び第２側面１４から取り出される。
例えば、素子部２０は深紫外光を発光し、サファイア基板１０の厚さは７００μｍであり、第１側面１３および第２側面１４は空気に接している。素子部２０からの光は、主にサファイア基板１０の第１側面１３および第２側面１４から外部に取り出される。このような発光素子１において、第１側面１３および第２側面１４に凹凸を形成することで光取り出し効率を高くすることができる。また、深紫外光のような比較的波長の短い光は、サファイア基板１０の第１側面１３および第２側面１４と空気との界面から取り出されにくい傾向がある。サファイア基板１０の厚さを、例えば５００μｍ以上１０００μｍ以下と比較的厚くすることで、第１側面１３および第２側面１４の表面積を増加させることで光取り出し効率を高くすることができる。
サファイア基板１０のａ軸方向に沿って割断する場合は、サファイア基板１０の裂開性により結晶面に沿って斜め方向（第１面１１及び第２面１２に対して傾斜した方向）に割れやすい。そのため、ａ軸方向に平行な第１方向ａに沿った割断によって形成される第１側面１３は、図１０Ａに示すように、凹凸形状に形成される。
一方、サファイア基板１０のｍ軸方向に沿う割断は、サファイア基板１０の裂開性がない結晶方向での割断になる。そのため、参照例として、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が異なる６つの位置に改質領域をそれぞれ第２方向ｍに沿って形成し、且つ６つの改質領域を割断予定線Ｌ上に位置させた場合には、割断予定線Ｌ上でサファイア基板１０の厚さ方向に並ぶ改質領域をつなぐように直線上に亀裂が伸展する。その結果、第２方向ｍに沿った割断によって形成されたサファイア基板１０の側面は、第１面１１及び第２面１２に対してほぼ垂直になる。
本実施形態によれば、第２方向ｍに沿った第２照射工程において、図６に示すように、割断予定線Ｌを基準にして、第１方向ａに沿って互いに逆方向に位置がずれた関係にある第２改質部を形成する。これにより、第２改質部間をつなぐように伸展する亀裂が、割断予定線Ｌに沿うような直線状にならず、斜めに割断予定線Ｌを横切りつつジグザクに形成される。そのような亀裂を起点に割断された割断面には凹凸が形成される。すなわち、図１０Ｂに示すように、ｍ軸方向に平行な第２方向ｍに沿った割断によって形成される第２側面１４を凹凸形状に形成することができる。
第２照射工程において第２面１２からの距離が異なる位置に形成する改質領域Ｒ１１～Ｒ１７間の第２間隔を、第１照射工程において第２面１２からの距離が異なる位置に形成する改質領域Ｒ１～Ｒ４間の第１間隔よりも短くし、また、改質領域Ｒ１１～Ｒ１７の数を改質領域Ｒ１～Ｒ４の数よりも多くしている。これにより、第２側面１４に形成される凸の数を増やすことができる。サファイア基板１０の側面における凸の数をより多くすることで光取り出し効率を高くすることができる。
サファイア基板１０の厚さ方向における両端に位置する改質領域、すなわち、第２面１２に最も近い第４の改質領域Ｒ１４と、第１面１１に最も近い第５の改質領域Ｒ１５は、割断予定線Ｌ上に位置させている。これにより、第１面１１側と第２面１２側において割断予定線Ｌからずれた位置に亀裂が伸展することを抑制し、割断時に第１面１１側と第２面１２側で生じるサファイア基板１０の欠けを抑制することができる。
裂開性がある第１方向ａに沿った割断を行うための改質領域Ｒ１～Ｒ４を形成する第１照射工程においては、改質領域Ｒ１～Ｒ４の数を第２照射工程で形成する改質領域Ｒ１１～Ｒ１７の数よりも少なくし、且つ改質領域Ｒ１～Ｒ４間の第１間隔を改質領域Ｒ１１～Ｒ１７間の第２間隔よりも大きくしている。これにより、第１方向ａに沿った割断の際、サファイア基板１０の結晶面に沿って斜めに割れる面の領域を大きくすることができる。このため、１つの凸形状が大きい第１側面１３を形成しやすく、光取り出し効率のよりいっそうの向上が可能となる。
第１照射工程では改質領域Ｒ１～Ｒ４間の第１間隔を、第２照射工程における改質領域Ｒ１１～Ｒ１７間の第２間隔よりも広げている。そのため、第１照射工程では、第２照射工程に比べて、改質領域Ｒ１～Ｒ４の間をつなぐような亀裂が形成されにくい傾向にある。そこで、第１照射工程では、第２照射工程に比べて、１つの改質部を形成するときのレーザ光の照射回数を多くすることで、１つの改質部から伸展する亀裂を伸展させやすくし、改質領域Ｒ１～Ｒ４の間をつなぐ亀裂を形成しやすくしている。これにより、改質領域Ｒ１～Ｒ４間の間隔が比較的広くても割断しやすくできる。
ここで、参照例として、サファイア基板１０の厚さ方向において第２面１２からの距離が異なる６つの位置に改質領域をそれぞれ第１方向ａおよび第２方向ｍに沿って形成し、且つ６つの改質領域を第１方向ａおよび第２方向ｍの両方向において割断予定線Ｌ上に位置させてウェーハＷの割断を行った。また、参照例では、第１照射工程および第２照射工程において、第１方向ａおよび第２方向ｍに沿ってサファイア基板１０の厚さ方向に形成する改質領域間の間隔を同じとし、すべての改質領域を割断予定線Ｌに沿って形成した。このような参照例で得られた発光素子に比べて、前述した本実施形態によってウェーハＷの割断により得られた発光素子１の出力を平均で８％向上することができた。本実施形態によれば、割断されたサファイア基板１０の側面に凹凸を生じさせ、光取り出し効率を向上させた発光素子を得ることができる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものである。
１…発光素子、１０…サファイア基板、１１…第１面、１２…第２面、１３…第１側面、１４…第２側面、２０…素子部、ｒ１～ｒ４…第１改質部、ｒ１１～ｒ１７…第２改質部、Ｌ…割断予定線、Ｄ…ダイシングストリート、Ｗ…ウェーハ

Claims (6)

  1. 第１面と、前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面に設けられた半導体層を含む素子部とを有するウェーハにおける前記第２面側から前記サファイア基板の内部にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、
    前記レーザ光照射工程の後に、前記ウェーハを複数の発光素子に分離する分離工程と、
    を備え、
    前記レーザ光照射工程は、
    前記サファイア基板のａ軸方向に平行な第１方向に沿って前記レーザ光を走査し、前記サファイア基板の内部に前記第１方向に沿って複数の第１改質部を形成する工程を複数回行い、前記第１方向に沿った複数の前記第１改質部を含む改質領域を前記第２面からの距離が異なる位置に第１間隔で複数形成する第１照射工程と、
    前記サファイア基板のｍ軸方向に平行な第２方向に沿って前記レーザ光を走査し、前記サファイア基板の内部に前記第２方向に沿って複数の第２改質部を形成する工程を複数回行い、前記第２方向に沿った複数の前記第２改質部を含む改質領域を前記第２面からの距離が異なる位置に前記第１間隔よりも短い第２間隔で複数形成する第２照射工程と、
    を有し、
    前記第２照射工程は、
    前記サファイア基板の厚さ方向において、前記第２面からの距離が第１距離の位置に第１の改質領域を形成する工程と、
    前記サファイア基板の厚さ方向において、前記第２面からの距離が前記第１距離よりも短い第２距離の位置であって、前記第１の改質領域から前記第１方向にずらした位置に第２の改質領域を形成する工程と、
    前記サファイア基板の厚さ方向において、前記第２面からの距離が前記第２距離よりも短い第３距離の位置であって、上面視において前記第１の改質領域と重なる位置に第３の改質領域を形成する工程と、を有し、
    前記第２照射工程において、複数の前記第２改質部を含む改質領域を、前記サファイア基板の厚さ方向における数が前記第１改質部を含む改質領域の数よりも多く形成し、
    前記分離工程において、複数の前記改質領域により前記ウェーハを複数の前記発光素子に分離する発光素子の製造方法。
  2. 前記サファイア基板の厚さ方向に並んだ複数の前記第２改質部を含む改質領域のうち、前記第２面からの距離が最も短い第４距離の位置に形成された第４の改質領域と、前記第２面からの距離が最も長い第５距離の位置に形成された第５の改質領域とは、前記第２方向に沿った割断予定線上に形成され、
    前記サファイア基板の厚さ方向において、前記第４の改質領域と前記第５の改質領域との間に形成された前記第１の改質領域、前記第２の改質領域、及び前記第３の改質領域は、上面視において、前記割断予定線と重ならない位置に形成され、
    前記分離工程において、前記割断予定線に沿って前記ウェーハを押圧することで前記ウェーハを複数の前記発光素子に分離する請求項１に記載の発光素子の製造方法。
  3. １つの前記第１改質部を複数回の前記レーザ光の照射により形成し、１つの前記第２改質部を複数回の前記レーザ光の照射により形成し、
    １つの前記第１改質部を形成するときの前記レーザ光の照射回数は、１つの前記第２改質部を形成するときの前記レーザ光の照射回数よりも多い請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
  4. 前記サファイア基板の厚さは、５００μｍ以上１０００μｍ以下である請求項１～３のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
  5. 前記第１間隔は、１２０μｍ以上２００μｍ以下であり、
    前記第２間隔は、６０μｍ以上１２０μｍ以下である請求項１～４のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
  6. 前記第１改質部を含む改質領域の数と、前記第２改質部を含む改質領域の数との差は、２以上である請求項１～５のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
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