JPH05315646A - 窒化ガリウム系化合物半導体ウエハーの切断方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体ウエハーの切断方法Info
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- JPH05315646A JPH05315646A JP14355592A JP14355592A JPH05315646A JP H05315646 A JPH05315646 A JP H05315646A JP 14355592 A JP14355592 A JP 14355592A JP 14355592 A JP14355592 A JP 14355592A JP H05315646 A JPH05315646 A JP H05315646A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 サファイアを基板とする窒化ガリウム系化合
物半導体ウエハーをチップ状にカットするに際し、切断
面のクラック、チッピングの発生を防止し、窒化ガリウ
ム系化合物半導体の結晶性を損なうことなく、その上、
歩留良く所望の形、サイズに切断する方法を提供する。 【構成】 窒化ガリウム系化合物半導体層の上からダイ
サーにより窒化ガリウム系化合物半導体層の厚さよりも
深く溝を切り込むダイシング工程と、サファイア基板の
厚さを研磨により薄くする研磨工程と、ダイシング工程
で形成された溝の上からスクライバーによりスクライブ
ラインを入れるスクライブ工程と、スクライブ工程の
後、ウエハーをチップ状に分離する分離工程よりなる。
物半導体ウエハーをチップ状にカットするに際し、切断
面のクラック、チッピングの発生を防止し、窒化ガリウ
ム系化合物半導体の結晶性を損なうことなく、その上、
歩留良く所望の形、サイズに切断する方法を提供する。 【構成】 窒化ガリウム系化合物半導体層の上からダイ
サーにより窒化ガリウム系化合物半導体層の厚さよりも
深く溝を切り込むダイシング工程と、サファイア基板の
厚さを研磨により薄くする研磨工程と、ダイシング工程
で形成された溝の上からスクライバーによりスクライブ
ラインを入れるスクライブ工程と、スクライブ工程の
後、ウエハーをチップ状に分離する分離工程よりなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は青色発光ダイオード、青
色レーザーダイオード等の発光デバイスに使用される窒
化ガリウム系化合物半導体チップの製造方法に係り、特
に、サファイア基板上に積層された窒化ガリウム系化合
物半導体ウエハーをチップ状にする切断方法に関するも
のである。
色レーザーダイオード等の発光デバイスに使用される窒
化ガリウム系化合物半導体チップの製造方法に係り、特
に、サファイア基板上に積層された窒化ガリウム系化合
物半導体ウエハーをチップ状にする切断方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】一般に発光ダイオード、レーザダイオー
ド等の発光デバイスはステム上に発光源である半導体チ
ップが設置されている。その半導体チップを構成する材
料として、例えば赤色、橙色、黄色、緑色発光ダイオー
ドではＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ等が知られてい
る。青色ダイオード、青色レーザーダイオードについて
は、数々の半導体材料が研究されているが、未だ実験段
階であり実用化には至っていない。しかし、実用的な青
色発光材料として、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｌＮ等
の窒化ガリウム系化合物半導体が注目されている。
ド等の発光デバイスはステム上に発光源である半導体チ
ップが設置されている。その半導体チップを構成する材
料として、例えば赤色、橙色、黄色、緑色発光ダイオー
ドではＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ等が知られてい
る。青色ダイオード、青色レーザーダイオードについて
は、数々の半導体材料が研究されているが、未だ実験段
階であり実用化には至っていない。しかし、実用的な青
色発光材料として、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｌＮ等
の窒化ガリウム系化合物半導体が注目されている。
【０００３】従来、半導体材料が積層されたウエハーを
チップに切り出す方法としては一般にダイサー、または
スクライバーが使用されている。ダイサーとは通常ダイ
シングソーとも呼ばれ、刃先をダイヤモンドとする円盤
の回転運動により、ウエハーをフルカットするか、また
は刃先巾よりも広い巾の溝を切り込んだ後、外力によっ
てカットする装置である。一方、スクライバーとは同じ
く先端をダイヤモンドとする針の往復直線運動によりウ
エハーに極めて細いスクライブライン（罫書線）を、例
えば碁盤目状に引いた後、外力によってカットする装置
である。
チップに切り出す方法としては一般にダイサー、または
スクライバーが使用されている。ダイサーとは通常ダイ
シングソーとも呼ばれ、刃先をダイヤモンドとする円盤
の回転運動により、ウエハーをフルカットするか、また
は刃先巾よりも広い巾の溝を切り込んだ後、外力によっ
てカットする装置である。一方、スクライバーとは同じ
く先端をダイヤモンドとする針の往復直線運動によりウ
エハーに極めて細いスクライブライン（罫書線）を、例
えば碁盤目状に引いた後、外力によってカットする装置
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記ＧａＰ、ＧａＡｓ
等のせん亜鉛構造の結晶はへき開性が「１１０」方向に
あるため、この性質を利用してスクライバーで、この方
向にスクライブラインを入れることによりチップ状に簡
単に分離できる。しかしながら、窒化ガリウム系化合物
半導体はサファイア基板の上に積層されるいわゆるエテ
ロエピ構造であり、窒化ガリウム系化合物半導体とサフ
ァイアとは格子定数不整が大きい。さらに、サファイア
は六方晶系という結晶の性質上、へき開性を有していな
い。従ってスクライバーで切断することは不可能であっ
た。また、サファイア、窒化ガリウム系化合物半導体と
もモース硬度がほぼ９と非常に硬い物質であるため、ダ
イサーでフルカットすると、その切断面にクラック、チ
ッピングが発生しやすくなり、綺麗に切断できなかっ
た。
等のせん亜鉛構造の結晶はへき開性が「１１０」方向に
あるため、この性質を利用してスクライバーで、この方
向にスクライブラインを入れることによりチップ状に簡
単に分離できる。しかしながら、窒化ガリウム系化合物
半導体はサファイア基板の上に積層されるいわゆるエテ
ロエピ構造であり、窒化ガリウム系化合物半導体とサフ
ァイアとは格子定数不整が大きい。さらに、サファイア
は六方晶系という結晶の性質上、へき開性を有していな
い。従ってスクライバーで切断することは不可能であっ
た。また、サファイア、窒化ガリウム系化合物半導体と
もモース硬度がほぼ９と非常に硬い物質であるため、ダ
イサーでフルカットすると、その切断面にクラック、チ
ッピングが発生しやすくなり、綺麗に切断できなかっ
た。
【０００５】従って、本発明はサファイアを基板とする
窒化ガリウム系化合物半導体ウエハーをチップ状にカッ
トするに際し、切断面のクラック、チッピングの発生を
防止し、窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を損なう
ことなく、その上、歩留良く所望の形、サイズに切断す
る方法を提供することを目的とするものである。
窒化ガリウム系化合物半導体ウエハーをチップ状にカッ
トするに際し、切断面のクラック、チッピングの発生を
防止し、窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を損なう
ことなく、その上、歩留良く所望の形、サイズに切断す
る方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の切断方法は、サ
ファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体が積層さ
れたウエハーをチップ状に切断する方法であって、窒化
ガリウム系化合物半導体層の上からダイサーにより窒化
ガリウム系化合物半導体層の厚さよりも深く溝を切り込
むダイシング工程と、サファイア基板の厚さを研磨によ
り薄くする研磨工程と、ダイシング工程で形成された溝
の上からスクライバーによりサファイア基板にスクライ
ブラインを入れるスクライブ工程と、スクライブ工程の
後、ウエハーを押し割りチップ状に分離する分離工程よ
りなることを特徴とするものである。
ファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体が積層さ
れたウエハーをチップ状に切断する方法であって、窒化
ガリウム系化合物半導体層の上からダイサーにより窒化
ガリウム系化合物半導体層の厚さよりも深く溝を切り込
むダイシング工程と、サファイア基板の厚さを研磨によ
り薄くする研磨工程と、ダイシング工程で形成された溝
の上からスクライバーによりサファイア基板にスクライ
ブラインを入れるスクライブ工程と、スクライブ工程の
後、ウエハーを押し割りチップ状に分離する分離工程よ
りなることを特徴とするものである。
【０００７】図１は、本発明の切断方法においてスクラ
イブ工程までが終了した窒化ガリウム系化合物半導体ウ
エハーの構造を示す断面図であり、１はサファイア基
板、２は窒化ガリウム系化合物半導体層である。以下、
この図面を元に本発明を詳説する。
イブ工程までが終了した窒化ガリウム系化合物半導体ウ
エハーの構造を示す断面図であり、１はサファイア基
板、２は窒化ガリウム系化合物半導体層である。以下、
この図面を元に本発明を詳説する。
【０００８】通常、窒化ガリウム系化合物半導体ウエハ
ーの厚さは、サファイア基板１で通常４００〜８００μ
ｍ、その上に積層された窒化ガリウム系化合物半導体層
２が多くても数十μｍであり、そのほとんどが基板１の
厚さで占められている。ダイシング工程において、ダイ
シングは窒化ガリウム系化合物半導体を成長させたウエ
ハーの上から、カットラインに沿って、ダイヤモンドブ
レードされたダイシングソーで、積層された窒化ガリウ
ム系化合物半導体の厚さよりも深く溝３を切り込み、サ
ファイア基板にまで到達させる必要がある。なぜなら、
半導体層の膜厚以上に切り込まないとサファイア基板と
窒化ガリウム系化合物半導体の格子不整合によるストレ
スをなくすことが困難であるからである。図１の３はダ
イシングによって切り込まれた溝を示している。また、
ダイシング深さは、窒化ガリウム系化合物半導体表面か
らおよそ１００μｍ以下、さらに好ましくは窒化ガリウ
ム系化合物半導体層を超えてサファイア基板の厚さの５
％〜１０％の範囲に調整する方が好ましい。１００μｍ
よりも多く切り込むと、次の研磨工程において、サファ
イア基板にクラックが入って割れたり、基板部から大き
な欠けが生じる恐れがある。
ーの厚さは、サファイア基板１で通常４００〜８００μ
ｍ、その上に積層された窒化ガリウム系化合物半導体層
２が多くても数十μｍであり、そのほとんどが基板１の
厚さで占められている。ダイシング工程において、ダイ
シングは窒化ガリウム系化合物半導体を成長させたウエ
ハーの上から、カットラインに沿って、ダイヤモンドブ
レードされたダイシングソーで、積層された窒化ガリウ
ム系化合物半導体の厚さよりも深く溝３を切り込み、サ
ファイア基板にまで到達させる必要がある。なぜなら、
半導体層の膜厚以上に切り込まないとサファイア基板と
窒化ガリウム系化合物半導体の格子不整合によるストレ
スをなくすことが困難であるからである。図１の３はダ
イシングによって切り込まれた溝を示している。また、
ダイシング深さは、窒化ガリウム系化合物半導体表面か
らおよそ１００μｍ以下、さらに好ましくは窒化ガリウ
ム系化合物半導体層を超えてサファイア基板の厚さの５
％〜１０％の範囲に調整する方が好ましい。１００μｍ
よりも多く切り込むと、次の研磨工程において、サファ
イア基板にクラックが入って割れたり、基板部から大き
な欠けが生じる恐れがある。
【０００９】次の研磨工程はダイシング工程を終えたウ
エハーのサファイア基板１を研磨して、その基板の厚さ
を薄くする工程である。基板の厚さは５０〜３００μｍ
に調整することが好ましい。５０μｍよりも薄いと、ウ
エハー全体が割れ易くなったり、またウエハーに反りが
生じたりするため、次にスクライブすることが困難とな
る。また３００μｍよりも厚いとスクライブラインを深
くしなければならないため、細かいチップができにくく
なり、またチップ分離が困難になる傾向がある。研磨さ
れた基板のさらに好ましい厚さとしては１００〜２００
μｍである。また、研磨工程はダイシング工程の前に行
っても構わないが、ダイシング工程の際、ウエハーが割
れやすくなるので注意を要する。
エハーのサファイア基板１を研磨して、その基板の厚さ
を薄くする工程である。基板の厚さは５０〜３００μｍ
に調整することが好ましい。５０μｍよりも薄いと、ウ
エハー全体が割れ易くなったり、またウエハーに反りが
生じたりするため、次にスクライブすることが困難とな
る。また３００μｍよりも厚いとスクライブラインを深
くしなければならないため、細かいチップができにくく
なり、またチップ分離が困難になる傾向がある。研磨さ
れた基板のさらに好ましい厚さとしては１００〜２００
μｍである。また、研磨工程はダイシング工程の前に行
っても構わないが、ダイシング工程の際、ウエハーが割
れやすくなるので注意を要する。
【００１０】次のスクライブ工程は、ダイシング工程に
より露出したサファイア基板面の溝に、クライバーによ
りスクライブライン（罫書線）４を入れる工程である。
前の研磨工程により基板の厚さを薄くしているため、ス
クライブライン４を入れることによってほとんどチップ
状に分離することができる。スクライブラインの深さは
特に規定するものではないが、基板の厚さの５％以上で
あることが好ましい。一方前記したようにＧａＡｓ等の
材料の場合、材料自体にへき開性を有しているため、例
えば５００μｍ角以下のサイズのチップを得る場合にお
いても、スクライブラインの深さ（即ち、スクライブの
深さ）は通常ウエハー全体の厚みに対しせいぜい１％以
下、多くても数％しか入れる必要はなく、それで十分切
断できる。しかしながら、サファイアはへき開性を有し
ていないため、スクライブの深さを基板の厚みより５％
以上深くする方が切断面がほぼ平面状となり好ましく切
断できる。
より露出したサファイア基板面の溝に、クライバーによ
りスクライブライン（罫書線）４を入れる工程である。
前の研磨工程により基板の厚さを薄くしているため、ス
クライブライン４を入れることによってほとんどチップ
状に分離することができる。スクライブラインの深さは
特に規定するものではないが、基板の厚さの５％以上で
あることが好ましい。一方前記したようにＧａＡｓ等の
材料の場合、材料自体にへき開性を有しているため、例
えば５００μｍ角以下のサイズのチップを得る場合にお
いても、スクライブラインの深さ（即ち、スクライブの
深さ）は通常ウエハー全体の厚みに対しせいぜい１％以
下、多くても数％しか入れる必要はなく、それで十分切
断できる。しかしながら、サファイアはへき開性を有し
ていないため、スクライブの深さを基板の厚みより５％
以上深くする方が切断面がほぼ平面状となり好ましく切
断できる。
【００１１】さらに分離工程は、スクライブ工程の後、
ウエハーをチップ状に分離する工程であって、例えば押
し割ることによって簡単に分離でき、通常サファイア基
板面側から押し割る。
ウエハーをチップ状に分離する工程であって、例えば押
し割ることによって簡単に分離でき、通常サファイア基
板面側から押し割る。
【００１２】
【作用】本発明の切断方法において、サファイア基板上
に窒化ガリウム系化合物半導体層が形成されたウエハー
を、まずダイサーで窒化ガリウム系化合物半導体層の厚
みよりも深く切り込むことにより、サファイア基板と窒
化ガリウム系化合物半導体層との格子不整合に起因する
窒化ガリウム系化合物半導体層のクラック、チッピング
を防止することができる。次に、サファイア基板を研磨
して薄くすることにより、へき開性のないサファイア基
板でもスクライブで綺麗に切断できるようになる。スク
ライブはダイシングに比して、切断時間を例えば１０分
の１以下に短縮できるという優れた利点がある。さら
に、スクライバーによって、ダイサーで形成された溝の
上からスクライブラインを入れることにより、窒化ガリ
ウム系化合物半導体ウエハーを簡単にチップ状に切断で
きる。
に窒化ガリウム系化合物半導体層が形成されたウエハー
を、まずダイサーで窒化ガリウム系化合物半導体層の厚
みよりも深く切り込むことにより、サファイア基板と窒
化ガリウム系化合物半導体層との格子不整合に起因する
窒化ガリウム系化合物半導体層のクラック、チッピング
を防止することができる。次に、サファイア基板を研磨
して薄くすることにより、へき開性のないサファイア基
板でもスクライブで綺麗に切断できるようになる。スク
ライブはダイシングに比して、切断時間を例えば１０分
の１以下に短縮できるという優れた利点がある。さら
に、スクライバーによって、ダイサーで形成された溝の
上からスクライブラインを入れることにより、窒化ガリ
ウム系化合物半導体ウエハーを簡単にチップ状に切断で
きる。
【００１３】
【実施例】以下本発明の切断方法を実施例で説明する。
【００１４】［実施例１］ 厚さ４５０μｍ、大きさ
２インチφのサファイア基板上に、ｎ型ＧａＮ層とｐ型
ＧａＮ層を合わせて５μｍの厚みで成長させた発光ダイ
オード用のＧａＮエピタキシャルウエハーを、ブレード
回転数３０,０００ｒｐｍ、切断速度０．３ｍｍ/secの
条件で、ダイヤモンドブレードにて、所定のカットライ
ン（３５０μｍ角）上を２０μｍの深さでダイシングす
る。
２インチφのサファイア基板上に、ｎ型ＧａＮ層とｐ型
ＧａＮ層を合わせて５μｍの厚みで成長させた発光ダイ
オード用のＧａＮエピタキシャルウエハーを、ブレード
回転数３０,０００ｒｐｍ、切断速度０．３ｍｍ/secの
条件で、ダイヤモンドブレードにて、所定のカットライ
ン（３５０μｍ角）上を２０μｍの深さでダイシングす
る。
【００１５】 ダイシングを終えたウエハーのサファ
イア基板面側を研磨器により研磨してサファイア基板の
厚さを１５０μｍにする。
イア基板面側を研磨器により研磨してサファイア基板の
厚さを１５０μｍにする。
【００１６】 次に、基板側に粘着テープを貼付し、
スクライバーのテーブル上に張り付け、真空チャックで
固定する。テーブルはｘ軸（左右）、ｙ軸（前後）に動
き、１８０度水平に回転可能な構造となっている。固定
後、スクライバーのダイヤモンド刃でダイシングの跡を
スクライブしてラインを引く。ダイヤモンド刃が設けら
れたバーはｚ軸（上下）、ｙ軸（前後）方向に移動可能
な構造となっている。ダイヤモンド刃の刃先への加重は
１００ｇとし、スクライブラインの深さを深くするた
め、同一のラインを２回スクライブすることにより深さ
１０μｍとする。
スクライバーのテーブル上に張り付け、真空チャックで
固定する。テーブルはｘ軸（左右）、ｙ軸（前後）に動
き、１８０度水平に回転可能な構造となっている。固定
後、スクライバーのダイヤモンド刃でダイシングの跡を
スクライブしてラインを引く。ダイヤモンド刃が設けら
れたバーはｚ軸（上下）、ｙ軸（前後）方向に移動可能
な構造となっている。ダイヤモンド刃の刃先への加重は
１００ｇとし、スクライブラインの深さを深くするた
め、同一のラインを２回スクライブすることにより深さ
１０μｍとする。
【００１７】 スクライブラインを引いたＧａＮウエ
ハーをテーブルから剥し取り、サファイア基板側からロ
ーラーにより圧力を加えて、押し割ることにより３５０
μｍ角のＧａＮチップを得た。
ハーをテーブルから剥し取り、サファイア基板側からロ
ーラーにより圧力を加えて、押し割ることにより３５０
μｍ角のＧａＮチップを得た。
【００１８】このようにして得られたＧａＮチップより
外形不良によるものを取り除いたところ、歩留は９５％
以上であった。
外形不良によるものを取り除いたところ、歩留は９５％
以上であった。
【００１９】［比較例１］実施例１と同一の厚さ４５５
μｍのＧａＮエピタキシャルウエハーをダイサーを用
い、同じくブレード回転数３０,０００ｒｐｍ、切断速
度０．３ｍｍ／ｓｅｃの条件で、３５０μｍ角のチップ
にフルカットしたところ、切断線に対し無数のクラック
が生じ、歩留は２０％以下であった。
μｍのＧａＮエピタキシャルウエハーをダイサーを用
い、同じくブレード回転数３０,０００ｒｐｍ、切断速
度０．３ｍｍ／ｓｅｃの条件で、３５０μｍ角のチップ
にフルカットしたところ、切断線に対し無数のクラック
が生じ、歩留は２０％以下であった。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の切断方法に
よると、クラック、チッピング等を発生させず、窒化ガ
リウム系化合物半導体ウエハーを歩留良く切断できる。
また、本発明はダイサーで溝を切り込むだけであるの
で、ダイサーのみで完全に切断するのと比較して、切断
時間が非常に短く、ダイヤモンドブレードの損傷も少な
くてすむという利点がある。
よると、クラック、チッピング等を発生させず、窒化ガ
リウム系化合物半導体ウエハーを歩留良く切断できる。
また、本発明はダイサーで溝を切り込むだけであるの
で、ダイサーのみで完全に切断するのと比較して、切断
時間が非常に短く、ダイヤモンドブレードの損傷も少な
くてすむという利点がある。
【図１】 本発明の切断方法による窒化ガリウム系化合
物半導体ウエハーの一構造を示す断面図。
物半導体ウエハーの一構造を示す断面図。
【符号の説明】 １・・・・・・サファイア基板 ２・・・・・・窒化ガリウム系化合物半導体層 ３・・・・・・溝 ４・・・・・・スクライブライン
Claims (1)
- 【請求項１】 サファイア基板上に窒化ガリウム系化合
物半導体が積層されたウエハーをチップ状に切断する方
法において、 窒化ガリウム系化合物半導体層の上からダイサーにより
窒化ガリウム系化合物半導体層の厚さよりも深く溝を切
り込むダイシング工程と、 サファイア基板の厚さを研磨により薄くする研磨工程
と、 ダイシング工程で形成された溝の上からスクライバーに
よりサファイア基板にスクライブラインを入れるスクラ
イブ工程と、 スクライブ工程の後、ウエハーをチップ状に分離する分
離工程よりなることを特徴とする窒化ガリウム系化合物
半導体ウエハーの切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14355592A JP2765644B2 (ja) | 1992-05-09 | 1992-05-09 | 窒化ガリウム系化合物半導体ウエハーの切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14355592A JP2765644B2 (ja) | 1992-05-09 | 1992-05-09 | 窒化ガリウム系化合物半導体ウエハーの切断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315646A true JPH05315646A (ja) | 1993-11-26 |
| JP2765644B2 JP2765644B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=15341468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14355592A Expired - Fee Related JP2765644B2 (ja) | 1992-05-09 | 1992-05-09 | 窒化ガリウム系化合物半導体ウエハーの切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2765644B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5627109A (en) * | 1994-09-16 | 1997-05-06 | Sassa; Michinari | Method of manufacturing a semiconductor device that uses a sapphire substrate |
| US6420731B1 (en) | 1999-07-01 | 2002-07-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light emitting diode and manufacturing method thereof |
| US6583032B1 (en) | 1999-11-05 | 2003-06-24 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor chips |
| US6830946B2 (en) | 2001-02-01 | 2004-12-14 | Sony Corporation | Device transfer method and panel |
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