JPWO2013054917A1 - 半導体素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

ウエハから素子を切り出す際の位置決めが容易で、基板の劈開による剥がれや割れ等の損傷を抑制することができる半導体素子及びその製造方法を提供する。発光素子１０は、互いに反対側に位置する第１及び第２の主面１ａ、１ｂ、第１の主面１ａ及び劈開面に平行な方向に平行な第１の側面１ｃと、第１の側面１ｃと交差する第２の側面１ｄを有するＧａ2Ｏ3基板１１と、Ｇａ2Ｏ3基板１１の第１の主面１ａに形成されたＧａＮ系半導体層１２と、Ｇａ2Ｏ3基板１１の第２の主面１ｂと第２の側面１ｄとの角部に形成され、ダイシングブレードでＧａ2Ｏ3ウエハ基板１１を素子単位に分割する際の剥離を抑制する凹部としての段差部１５とを備える。

Description

本発明は、酸化ガリウムからなる基板を用いた半導体素子及びその製造方法に関する。

従来、ＧａＮ系半導体を用いた青色や短波長領域の発光素子が知られている。このような発光素子の下地基板として、例えばサファイア基板やＳｉＣ基板が用いられてきた。しかし、サファイア基板は、導電性を有しないため、発光素子の電極構造が水平型となる構造上の制約を有している。また、ＳｉＣ基板は、単結晶ウエハの結晶性が悪く、単結晶の垂直方向に貫通するいわゆるマイクロパイプ欠陥が存在するため、マイクロパイプ欠陥を避けてｎ型層及びｐ型層を形成して切り出さなければならない等という問題がある。

そこで、III−V族系化合物半導体の発光領域の全波長範囲、特に紫外領域で光透過性を有し、ＧａＮに対する格子不整合が比較的小さく、また良質なバルク単結晶が得られるという特性から、青色や短波長領域の発光素子材料としてＧａ₂Ｏ₃基板を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、このＧａ₂Ｏ₃基板、特にβ−Ｇａ₂Ｏ₃基板は、（１００）面に劈開性の極めて大なる特性を有しており、発光素子の製造工程においてウエハから素子をダイシング等によって切り出す際に基板が劈開方向に剥離してしまうため、素子化が難しいという問題がある。

このため、基板の劈開による剥離を防いで素子単位に分割する発光素子の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２には、酸化ガリウム（Ｇａ₂Ｏ₃）からなる基板上に発光素子を作り込んだ半導体ウエハを形成し、半導体ウエハの表方向からダイシングブレードで溝入れを行い、半導体ウエハの表裏を反転してダイシングブレードで溝入れを行って発光素子を個々に分割する第１の方法と、第１の厚さを有するダイシングブレードで半導体ウエハの表方向から溝入れを行い、第１の厚さよりも薄い第２の厚さを有するダイシングブレードで半導体ウエハの表方向から残りの部分を切断する第２の方法とが開示されている。

特開２００６−３１０７６５号公報 特開２００７−２３４９０２号公報

しかし、特許文献２に開示された第１の方法によると、表面に形成する溝と裏面に形成する溝との位置決めが難しいという問題がある。また、特許文献２に開示された第２の方法によると、ダイシングブレードが基板を抜け出るときに基板の劈開方向に沿って剥がれが生じやすいという問題がある。レーザで溝を形成した後、応力を加えて分割するダイシングスクライブでも同様の問題がある。

したがって、本発明の目的は、ウエハから素子を切り出す際の位置決めが容易で、基板の劈開による剥がれや割れ等の損傷を抑制することができる半導体素子及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、酸化ガリウムからなる基板であって、互いに反対側に位置する第１及び第２の主面と、前記第１の主面及び劈開面に平行な方向に平行な第１の側面と、前記第１の側面と交差する第２の側面とを有する基板と、前記基板の前記第１の主面に形成された半導体層と、前記基板の前記第１又は第２の主面と前記第２の側面との角部に形成され、前記基板を素子単位に分割する際の剥離を抑制する凹部とを備えた半導体素子を提供する。

また、本発明の一態様は、上記目的を達成するため、酸化ガリウムからなる基板であって、互いに反対側に位置する第１及び第２の主面を有する基板を準備し、前記基板に複数の半導体素子を前記第１の主面及び前記基板の劈開面に平行な第１の方向と、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿ってマトリクス状に形成し、前記基板の前記半導体素子間であって前記第１及び第２の主面のうち一方の主面に前記第２の方向に沿う複数の凹部を形成し、前記第１及び第２の主面のうち他方の主面から前記複数の凹部に沿って前記基板を切断し、前記第１の方向に沿って前記基板を切断して前記複数の半導体素子を素子単位に分割する半導体素子の製造方法を提供する。

本発明によれば、ウエハから素子を切り出す際の位置決めが容易で、基板の劈開による剥がれや割れ等の損傷を抑制することができる。

図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の斜視図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線断面図である。 図１Ｃは、図１ＡのＢ方向矢視図である。 図２Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る半導体ウエハの斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａの半導体ウエハの発光素子の部分を示す部分断面図である。 図３は、ダイシングフレームに装着された状態を示す半導体ウエハの斜視図である。 図４は、図３に示す半導体ウエハの要部平面図である。 図５Ａは、第１の実施の形態に係るダイシング工程を示す要部断面図である。 図５Ｂは、図５Ａの平面図である。 図５Ｃは、第１の実施の形態に係るダイシング工程を示す要部断面図である。 図５Ｄは、図５Ｃの平面図である。 図５Ｅは、第１の実施の形態に係るダイシング工程を示す要部断面図である。 図５Ｆは、図５Ｅの平面図である。 図６Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の斜視図である。 図６Ｂは、図６ＡのＣ−Ｃ線断面図である。 図６Ｃは、図６ＡのＤ方向矢視図である。 図７Ａは、第２の実施の形態に係るダイシング工程を示す要部断面図である。 図７Ｂは、図７Ａの平面図である。 図７Ｃは、第２の実施の形態に係るダイシング工程を示す要部断面図である。 図７Ｄは、図７Ｃの平面図である。 図７Ｅは、第２の実施の形態に係るダイシング工程を示す要部断面図である。 図７Ｆは、図７Ｅの平面図である。 図８Ａは、実施例の写真である。 図８Ｂは、比較例の写真である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

［第１の実施の形態］
（第１の実施の形態の構成）
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の斜視図、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線断面図、図１Ｃは、図１ＡのＢ方向矢視図である。

この発光素子１０は、半導体素子の一例であり、酸化ガリウム（Ｇａ₂Ｏ₃）からなる基板であって、互いに反対側に位置する第１の主面１ａ及び第２の主面１ｂと、互いに交差する第１の側面１ｃ及び第２の側面１ｄとを有するＧａ₂Ｏ₃基板１１と、Ｇａ₂Ｏ₃基板１１の第１の主面１ａに図示しないＡｌＮバッファ層を介して形成されたＧａＮ系半導体層１２と、ＧａＮ系半導体層１２上に形成されたＡｕ等からなるｐ側電極１３と、Ｇａ₂Ｏ₃基板１１の第２の主面１ｂに形成されたＡｕ等からなるｎ側電極１４とを有する。第１の側面１ｃは、第１の主面１ａ及びＧａ₂Ｏ₃基板１１の劈開面に平行な方向（後述する分割予定ライン４ｘの方向）に平行な面である。

（Ｇａ₂Ｏ₃基板）
Ｇａ₂Ｏ₃基板１１は、第２の主面１ｂと第２の側面１ｄとの角部に、ダイシングブレードでＧａ₂Ｏ₃基板１１を素子単位に分割する際の剥がれや割れ等の損傷を抑制する凹部が形成されている。本実施の形態の凹部は、第２の主面１ｂと交差する面１１１ａ、及び第２の側面１ｄと交差する面１１１ｂから構成された段差部１５である。

本明細書において、Ｇａ₂Ｏ₃基板１１の「劈開面」は、（１００）面及び（００１）面である。また、本明細書において、角部に形成された「凹部」は、主面と側面との角そのものに形成された凹部だけでなく、角近傍に形成された凹部も含む意味で用いる。

本実施の形態では、Ｇａ₂Ｏ₃基板１１の第１の主面１ａ及び第２の主面１ｂの面方位を（１０１）又は（−２０１）面とし、第２の側面１ｄを（０１０）面としている。Ｇａ₂Ｏ₃基板１１は、例えば１００〜２００μｍの厚さを有する。

（１０１）又は（−２０１）面を主面１ａ、１ｂとしたのは、以下の理由による。主面として劈開により平坦な表面が得られ、かつＧａＮ系半導体層がエピタキシャル成長しやすい（１００）面を用いることが多い。しかし、（１００）面は劈開面のため、分割時に主面１ａ、１ｂと水平な行方向にクラックが入るという問題がある。このため、主面１ａ、１ｂは、非劈開面でかつＧａＮ系半導体層がエピタキシャル成長しやすい面である（１０１）又は（−２０１）面を用いることにした。

このＧａ₂Ｏ₃基板１１は、β−Ｇａ₂Ｏ₃を基本とするが、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ及びＳｎからなる群から選ばれる１種以上を添加したＧａを主成分とした酸化物で構成してもよい。より具体的には、例えば（Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_(1-x-y)）₂Ｏ₃（ただし、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｘ＋ｙ＜１）で表わされるガリウム酸化物を用いることができる。

また、Ｇａ₂Ｏ₃基板１１は、酸素欠陥により、又はＳｉやＳｎ等の不純物がドーピングされることにより、ｎ型の導電型を有する。

上記のＧａ₂Ｏ₃基板１１は、例えばＥＦＧ（Edge-defined Film-fed Growth）法又はＦＺ（Floating Zone）法によって製造されたバルク状のＧａ₂Ｏ₃を所望の寸法に切り出し、その表面に機械的研磨又は化学的研磨を施し、さらに有機洗浄及び酸洗浄を行ったものを用いることができる。

（ＧａＮ系半導体層）
ＧａＮ系半導体層１２は、ＡｌＮバッファ層上に形成されたＳｉドープのｎ型ＧａＮ層と、ｎ型ＧａＮ層上に形成され、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子井戸構造を有する活性層としてのＭＱＷ（Multiple-Quantum Well）層と、ＭＱＷ層上に形成されたＭｇドープのｐ型ＧａＮ層とを備えて構成されている。ＧａＮ系半導体層におけるＧａＮ系は、ＧａとＮを構成要素に含むことを示す。

（第１の実施の形態の製造方法）
次に、発光素子１０の製造方法の一例について図２〜図５を参照して説明する。図２Ａは、第１の実施の形態に係る半導体ウエハの斜視図、図２Ｂは、図２Ａの半導体ウエハの発光素子の部分を示す部分断面図である。

（１）Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板の準備
酸化ガリウム（Ｇａ₂Ｏ₃）からなる基板であって、互いに反対側に位置し面方位を（１０１）又は（−２０１）面とする第１及び第２の主面１ａ、１ｂを有する円盤状のＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を準備する。

（２）発光素子の形成
Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０に複数の発光素子１０を互いに直交する行方向ｘ及び列方向ｙにマトリクス状に形成する。ここで、行方向ｘは、第１の主面１ａ及びＧａ₂Ｏ₃基板１１の劈開面に平行な方向である。列方向ｙは、第１の主面１ａに平行であるが、Ｇａ₂Ｏ₃基板１１の劈開面に平行でない方向である。ＭＯＣＶＤ（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法等を用いて、Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の第１の主面１ａ上にＡｌＮバッファ層を形成し、ＡｌＮバッファ層上にＧａＮ系半導体層１２をエピタキシャル成長させて形成する。そして、ＧａＮ系半導体層１２上にｐ側電極１３を形成し、Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の第２の主面１ｂ上にｎ側電極１４を形成する。

（３）半導体ウエハのダイシングフレームへの装着
図３は、ダイシングフレームに装着された状態を示す半導体ウエハの斜視図である。環状のダイシングフレーム２の裏面にダイシングテープ３を貼着し、半導体ウエハ１の第１の主面１ａをダイシングテープ３上に貼着する。

図４は、半導体ウエハ１の要部平面図である。発光素子１０間に分割予定ライン４ｘ、４ｙが互いに直交するように設定されている。分割予定ライン４ｘを行方向ｘに一致させ、分割予定ライン４ｙを列方向ｙに一致させている。

（４）ダイシング工程
図５Ａ、図５Ｃ、図５Ｅは、第１の実施の形態に係るダイシング工程を示す要部断面図、図５Ｂは、図５Ａの平面図、図５Ｄは、図５Ｃの平面図、図５Ｆは、図５Ｅの平面図である。

図５Ａ、図５Ｂに示すように、半導体ウエハ１の第１の主面１ａをダイシングテープ３上に貼着する。幅Ｗ₁の第１のダイシングブレード５Ａを用いてＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の第２の主面１ｂの劈開面に平行でない分割予定ライン４ｙ上に溝１１１を形成する。第１のダイシングブレード５Ａの幅Ｗ₁としては、例えば、２５〜５５μｍが好ましく、３５〜４５μｍがより好ましい。本実施の形態では、第１のダイシングブレード５Ａの幅Ｗ₁を４０μｍとする。溝１１１の深さｄは、例えば、２０〜５０μｍが好ましく、３０〜４０μｍがより好ましい。本実施の形態では、溝１１１の深さｄを３５μｍとする。

次に、半導体ウエハ１をダイシングテープ３から剥がして、新たなダイシングテープ３をダイシングフレーム２に貼着し、半導体ウエハ１を上下反転して第２の主面１ｂをその新たなダイシングテープ３上に貼着する。

次に、図５Ｃ、図５Ｄに示すように、第１のダイシングブレード５Ａの幅Ｗ₁よりも狭い幅Ｗ₂の第２のダイシングブレード５Ｂを用いてＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の第１の主面１ａ側から分割予定ライン４ｙに沿ってＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の残部の厚さ全てを切断する。図５Ｃ、図５Ｄ中、符号１１２は、切断面である。切断は、溝１１１の中心に第２のダイシングブレード５Ｂの中心を一致させて行う。第２のダイシングブレード５Ｂの幅Ｗ₂としては、例えば、１０〜３０μｍが好ましく、１５〜２５μｍがより好ましい。本実施の形態では、第２のダイシングブレード５Ｂの幅Ｗ₂を２０μｍとする。第１及び第２のダイシングブレード５Ａ、５Ｂは、薄肉円盤状を有し、例えば、ダイヤモンド砥粒を砥粒層に有するダイヤモンドブレードを用いる。

次に、図５Ｅ、図５Ｆに示すように、第２のダイシングブレード５Ｂを用いてＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の第１の主面１ａ側から劈開面に平行な分割予定ライン４ｘに沿ってＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の厚さ全てを切断して素子単位に分割する。図５Ｅ、図５Ｆ中、符号１１２は、切断面である。素子単位の分割によって矩形のＧａ₂Ｏ₃基板１１が形成され、図１に示す発光素子１０が形成される。図１において、面１１１ａ、１１１ｂは、第１のダイシングブレード５Ａによって形成された面である。第１の側面１ｃ及び第２の側面１ｄは、第２のダイシングブレード５Ｂによって形成された面である。

なお、分割予定ライン４ｘ上を垂直方向に切断する場合は、劈開方向に沿ったＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の斜め割れに注意することが求められる。これらのＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の斜め割れを防ぐために、次のような工程で切断を行うことが好ましい。

まず、１００℃に設定されたホットプレート上で板ガラスの表面にワックスを塗り、Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を板ガラスの上に固定する。次に、一体となった板ガラスとＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０をダイシングテープに固定する。次に、第２のダイシングブレード５ＢでＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を分割予定ライン４ｘから垂直方向に切断する。

また、Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の劈開方向に沿った斜め割れを防ぐためには、第２のダイシングブレード５Ｂの砥粒の粒子径が大きい方が好ましい。表１は、第２のダイシングブレード５Ｂのダイヤモンド砥粒のメディアン径ごとの、Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を切断したときの斜め割れの発生の有無を示す。ここで、メディアン径は、砥粒の粒度分布において累積高さ５０％点の粒子径である。表１は、第２のダイシングブレード５Ｂの砥粒の粒子径が大きい場合にＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の劈開方向に沿った斜め割れが発生しないことを示している。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（ａ）Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を劈開面に平行でない方向（分割予定ライン４ｙの方向）に沿ってダイシングブレードで切断する場合、ダイシングブレードが基板から抜け出るときに剥がれが起こりやすい。本実施の形態によれば、第２のダイシングブレード５ＢでＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を切断する場合、第２のダイシングブレード５Ｂが抜け出る側の第２の主面１ｂに溝１１１が形成されているため、切断による剥がれが発生し難い。また、Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０とＧａ₂Ｏ₃系半導体層１２をダイシングブレードで一度に切断すると、劈開方向に沿って平行に割れが発生しやすい。本実施の形態によれば、Ｇａ₂Ｏ₃系半導体層１２をダイシングしないようにしているので、割れ等を抑制することができる。したがって、Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の劈開による剥がれや割れ等の損傷を抑制して素子単位に分割することができ、基板の劈開による剥がれや割れ等の損傷を抑制した発光素子１０を提供することができる。
（ｂ）電極の面積が比較的小さいｎ側電極１４を形成した第２の主面１ｂに溝１１１を形成しているので、第１の主面１ａに溝を形成する場合と比べて基板への発光素子の実装密度が向上する。
（ｃ）第１のダイシングブレード５Ａを第２のダイシングブレード５Ｂの幅よりも広い幅のものを用いているので、第２のダイシングブレード５Ｂの位置決めを容易に行うことができる。したがって、ウエハから素子をダイシングによって切り出す際の切断位置の位置決めが容易になる。

［第２の実施の形態］
（第２の実施の形態の構成）
図６Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の斜視図、図６Ｂは、図６ＡのＣ−Ｃ線断面図、図６Ｃは、図６ＡのＤ方向矢視図である。

第１の実施の形態では、凹部として第２の主面１ｂと第２の側面１ｄとの角部に段差部１５を形成したが、本実施の形態は、凹部として第２の主面１ｂと第２の側面１ｄとの角部に溝１１１を形成したものである。本実施の形態の発光素子１０は、第１の実施の形態と同様に、第１の主面１ａ、第２の主面１ｂ、第１の側面１ｃ及び第２の側面１ｄを有するＧａ₂Ｏ₃基板１１と、Ｇａ₂Ｏ₃基板１１の第１の主面１ａに図示しないＡｌＮバッファ層を介して形成されたＧａＮ系半導体層１２と、ＧａＮ系半導体層１２上に形成されたｐ側電極１３と、Ｇａ₂Ｏ₃基板１１の第２の主面１ｂに形成されたｎ側電極１４とを有する。

溝１１１は、第２の側面１ｄから５〜２０μｍ程度離れて形成されている。なお、溝１１１は、第２の側面１ｄからの距離が５μｍ未満でもよい。

（第２の実施の形態の製造方法）
第１の実施の形態では、半導体ウエハ１の第２の主面１ｂ上の発光素子１０間に１つの溝１１１を形成したが、本実施の形態では、間隔ｓを設けて２つの溝１１１を形成した点が第１の実施の形態と異なる。

本実施の形態は、第１の実施の形態と同様に、Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を準備し、Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０に複数の発光素子１０を行方向ｘ及び列方向ｙにマトリクス状に形成する。次に、第１の実施の形態と同様に、環状のダイシングフレーム２の裏面にダイシングテープ３を貼着し、半導体ウエハ１の第１の主面１ａをダイシングテープ３上に貼着する。

図７Ａ、図７Ｃ、図７Ｅは、第２の実施の形態に係るダイシング工程を示す要部断面図、図７Ｂは、図７Ａの平面図、図７Ｄは、図７Ｃの平面図、図７Ｆは、図７Ｅの平面図である。

図７Ａ、図７Ｂに示すように、半導体ウエハ１の第１の主面１ａをダイシングテープ３上に貼着する。幅Ｗ₂の第２のダイシングブレード５Ｂを用いてＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の第２の主面１ｂの分割予定ライン４ｙを中心に間隔ｓを設けて２つの溝１１１を形成する。第２のダイシングブレード５Ｂの幅Ｗ₂としては、例えば、１０〜３０μｍが好ましく、１５〜２５μｍがより好ましい。本実施の形態では、第２のダイシングブレード５Ｂの幅Ｗ₂を２０μｍとする。間隔ｓは、例えば、２０〜４０μｍが好ましく、２５〜３５μｍがより好ましい。本実施の形態では、間隔ｓを３０μｍとする。溝１１１の深さｄは、例えば、２０〜５０μｍが好ましく、３０〜４０μｍがより好ましい。本実施の形態では、溝１１１の深さｄを３５μｍとする。

次に、半導体ウエハ１をダイシングテープ３から剥がして、新たなダイシングテープ３をダイシングフレーム２に貼着し、半導体ウエハ１を上下反転して第２の主面１ｂをその新たなダイシングテープ３上に貼着する。

次に、図７Ｃ、図７Ｄに示すように、間隔ｓよりも狭い幅Ｗ₂の第２のダイシングブレード５Ｂを用いてＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の第１の主面１ａ側から分割予定ライン４ｙに沿ってＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の厚さ全てを切断する。図７Ｃ、図７Ｄ中、符号１１２は、切断面である。切断は、溝１１１間の中心に第２のダイシングブレード５Ｂの中心を一致させて行う。なお、溝用のダイシングブレードと切断用のダイシングブレードで異なるものを用いてもよい。

次に、図７Ｅ、図７Ｆに示すように、第２のダイシングブレード５Ｂを用いてＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の第１の主面１ａ側から分割予定ライン４ｘに沿ってＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の厚さ全てを切断して素子単位に分割する。図７Ｅ、図７Ｆ中、符号１１２は、切断面である。素子単位の分割によって矩形のＧａ₂Ｏ₃基板１１が形成され、図６に示す発光素子１０が形成される。図６において、溝１１１、第１の側面１ｃ及び第２の側面１ｄは、第２のダイシングブレード５Ｂによって形成された面である。

（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、第２のダイシングブレード５Ｂでウエハ基板１１０を切断する場合、ダイシングブレード５Ｂがウエハ基板１１０から抜け出る側の第２の主面１ｂに分割予定ラインを挟んで一対の溝１１１が形成されているため、基板の剥がれが溝１１１から内側に及ばない。また、ＧａＮ系半導体層１２をダイシングしないようにしているので、割れ等を抑制することができる。したがって、Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の劈開による剥がれや割れ等の損傷を抑制して素子単位に分割することができ、基板の劈開による剥がれや割れ等の損傷を抑制した発光素子１０を提供することができる。

［変形例１］
第１の実施の形態では、溝１１１を形成した後、ダイシングブレードを用いてＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を切断したが、レーザを用いてＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を切断してもよい。すなわち、分割予定ライン４ｙ上にダイシングブレードで溝１１１を形成し、分割予定ライン４ｙに沿ってＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の残部の厚さ全てをレーザで切断する。次に、分割予定ライン４ｘに沿ってＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の厚さ全てをレーザで切断して素子単位に分割する。

［変形例２］
第１の実施の形態では、溝１１１を形成した後、ダイシングブレードを用いてＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を切断したが、一部のダイシングスクライブを採用してもよい。すなわち、分割予定ライン４ｙ上にダイシングブレードで溝１１１を形成し、分割予定ライン４ｙに沿ってＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の残部の厚さ全てをダイシングブレードで切断する。次に、分割予定ライン４ｘ上にスクライブにより溝を形成し、応力を加えてブレイキングしＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０を素子単位に分割する。

図８は、第２の主面１ｂ側から見た半導体ウエハ１の要部を示し、図８Ａは、実施例の写真であり、図８Ｂは、比較例の写真である。図８Ａに示す領域Ｃは、第１の実施の形態に対応する実施例によるものであり、幅４０μｍのダイシングブレードでＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０に溝１１１を形成した後、幅２０μｍのダイシングブレードでＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の残りの厚さを切断した場合を示す。図８Ａから領域Ｃには、ほとんど剥がれが生じていないことが分かる。

図８Ｂに示す領域Ｄは、比較例によるものであり、溝を形成せずに幅２０μｍのダイシングブレードでＧａ₂Ｏ₃ウエハ基板１１０の全ての厚さを１回で切断した場合を示す。図８Ｂから領域Ｄには、ダイシングブレードが抜け出た側の主面に剥がれ１１３が生じていることが分かる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形可能である。例えば、上記実施の形態で説明した製造方法のステップの入れ替え、追加、削除等は発明の要旨を変更しない範囲で可能である。

また、上記実施の形態では、発光素子として垂直型について説明したが、本発明は水平型にも適用可能である。

また、上記実施の形態では、半導体素子として発光素子について説明したが、本発明は、レーザ、トランジスタ等の半導体素子にも適用可能である。

また、上記実施の形態では、分割予定ラインを直交するように設定したが、斜め方向に交差するように設定してもよい。この場合、菱形状の半導体素子が形成される。

また、上記実施の形態では、電極面積の小さい側の第２の主面１ｂに溝１１１を形成したが、電極面積の大きい側の第１の主面１ａに溝１１１を形成してもよい。

また、上記実施の形態では、劈開面に平行でない分割予定ライン４ｙに沿った切断においては基板に溝を形成してから基板の残りの厚さを切断し、劈開面に平行な分割予定ライン４ｘに沿った切断においては基板に溝を形成せずに基板の厚さ全てを切断したが、分割予定ライン４ｘに沿った切断においても基板に溝を形成してから基板の残りの厚さを切断してよい。

ウエハから素子を切り出す際の位置決めが容易で、基板の劈開による剥がれや割れ等の損傷を抑制することができる半導体素子及びその製造方法を提供する。

１…半導体ウエハ、１ａ…第１の主面、１ｂ…第２の主面、１ｃ…第１の側面、１ｄ…第２の側面、２…ダイシングフレーム、３…ダイシングテープ、４ｘ，４ｙ…分割予定ライン、５Ａ…第１のダイシングブレード、５Ｂ…第２のダイシングブレード、１０…発光素子、１１…Ｇａ₂Ｏ₃基板、１２…ＧａＮ系半導体層、１３…ｐ側電極、１４…ｎ側電極、１５…段差部、１１０…Ｇａ₂Ｏ₃ウエハ基板、１１１…溝、１１１ａ，１１１ｂ…面、１１２…切断面、１１３…剥がれ、ｄ…深さ、ｓ…間隔、Ｗ₁，Ｗ₂…幅、ｘ…行方向、ｙ…列方向

Claims (10)

1. 酸化ガリウムからなる基板であって、互いに反対側に位置する第１及び第２の主面と、前記第１の主面及び劈開面に平行な方向に平行な第１の側面と、前記第１の側面と交差する第２の側面とを有する基板と、
   前記基板の前記第１の主面に形成された半導体層と、
   前記基板の前記第１又は第２の主面と前記第２の側面との角部に形成され、前記基板を素子単位に分割する際の剥離を抑制する凹部とを備えた半導体素子。
2. 前記劈開面は、（１００）面である請求項１に記載の半導体素子。
3. 前記凹部は、前記主面と交差する面、及び前記側面と交差する面からなる段差部によって構成された請求項１又は２に記載の半導体素子。
4. 前記凹部は、溝によって構成された請求項１又は２に記載の半導体素子。
5. 前記半導体層は、前記基板の前記第１の主面の一部に形成された請求項１又は２に記載の半導体素子。
6. 前記第１及び第２の主面は、（１０１）又は（−２０１）面である請求項１又は２に記載の半導体素子。
7. 酸化ガリウムからなる基板であって、互いに反対側に位置する第１及び第２の主面を有する基板を準備し、
   前記基板に複数の半導体素子を前記第１の主面及び前記基板の劈開面に平行な第１の方向と、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿ってマトリクス状に形成し、
   前記基板の前記半導体素子間であって前記第１及び第２の主面のうち一方の主面に前記第２の方向に沿う複数の凹部を形成し、
   前記第１及び第２の主面のうち他方の主面から前記複数の凹部に沿って前記基板を切断し、
   前記第１の方向に沿って前記基板を切断して前記複数の半導体素子を素子単位に分割する半導体素子の製造方法。
8. 前記劈開面は、（１００）面である請求項７に記載の半導体素子の製造方法。
9. 前記複数の凹部の形成は、第１の幅を有する第１のダイシングブレードを用いて複数の溝を形成し、
   前記複数の凹部に沿う前記基板の切断は、前記第１の幅よりも小さい第２の幅を有する第２のダイシングブレードを用いて前記溝の箇所で前記基板を切断する請求項７又は８に記載の半導体素子の製造方法。
10. 前記複数の凹部の形成は、それぞれの前記半導体素子間に２本の溝を形成し、
    前記複数の凹部に沿う前記基板の切断は、前記２本の溝間で前記基板を切断する請求項７に記載の半導体素子の製造方法。