JP2010199423A - Semiconductor element and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子及びその製造方法に関し、特に、表面に２次元コードが形成された半導体素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a two-dimensional code formed on a surface and a manufacturing method thereof.
近年、半導体素子を半導体装置に組み込んだ後においてもその半導体素子の電気特性データ、結晶基板におけるアドレス情報又は製造条件などの製造情報を紐付けするために、半導体素子ごとに文字、数字若しくは記号又はこれらの組み合わせを用いて構成された識別情報がマーキングされている。このことは、例えば特許文献１に開示されている。
In recent years, even after incorporating a semiconductor element into a semiconductor device, in order to link manufacturing information such as electrical characteristic data of the semiconductor element, address information on the crystal substrate, or manufacturing conditions, letters, numbers or symbols or Identification information configured using these combinations is marked. This is disclosed in
また、特許文献１には、次に示すことも開示されている。半導体素子に桁数の多い文字を記入する際には、バーコード又は２次元コードなどを用いて半導体素子に記入すれば、マーキングに費やすスペースを最小限に抑えることができる。
このような半導体素子へ識別情報をマーキングさせる方法は、半導体素子がダイシング等により半導体ウェハから切り出される前の工程において、フォトエッチング工法等により電極又は回路パターンと共に半導体ウェハ上の半導体素子のそれぞれに形成される。 Such a method of marking identification information on a semiconductor element is formed on each of the semiconductor elements on the semiconductor wafer together with an electrode or a circuit pattern by a photoetching method or the like before the semiconductor element is cut out from the semiconductor wafer by dicing or the like. Is done.
また、半導体ウェハのうち半導体回路が形成される上面とは反対側の下面に対して識別情報をマーキングさせる場合には、レーザーマーキング方法などが使用される。 Further, when marking the identification information on the lower surface of the semiconductor wafer opposite to the upper surface on which the semiconductor circuit is formed, a laser marking method or the like is used.
ところで、２次元コードは、周知のとおり２色以上（たとえば白と黒）の単位セル（半導体素子の上面又は下面における形状が四角形）を構成要素とし、データコードの符号構成に応じてその単位セルが格子状のパターンに配置されたものである。 By the way, as is well known, a two-dimensional code includes unit cells of two or more colors (for example, white and black) (a shape on the upper or lower surface of a semiconductor element is a square) as a constituent element, and the unit cell according to the code configuration of the data code. Are arranged in a lattice pattern.
このような２次元コードを半導体素子上にフォトエッチング工法で作製する場合、高さが数μｍの凹部又は凸部が単位セルとなり、この凹部又は凸部が複数個集合して半導体素子の表面に格子状のパターンが形成され、その結果、２次元コードが形成されている。 When such a two-dimensional code is produced on a semiconductor element by a photoetching method, a concave or convex portion having a height of several μm becomes a unit cell, and a plurality of the concave or convex portions are assembled on the surface of the semiconductor element. A lattice-like pattern is formed, and as a result, a two-dimensional code is formed.
また、２次元コードを半導体素子上にレーザーマーキング方法で作製する場合、半導体素子の表面を高温で蒸散させることにより高さが数μｍの凹部又は凸部が形成され、この凹部又は凸部が複数個集合して二次元コードが形成されている。 Further, when a two-dimensional code is produced on a semiconductor element by a laser marking method, a concave or convex part having a height of several μm is formed by evaporating the surface of the semiconductor element at a high temperature, and there are a plurality of concave or convex parts. A two-dimensional code is formed by grouping.
従来における半導体素子への識別情報のマーキング方法について、具体的に半導体レーザー素子の場合を例にとって図１０〜１３を用いて説明する。 A conventional method for marking identification information on a semiconductor device will be described with reference to FIGS.
図１０は半導体レーザー素子の斜視図であり、図１１は図１０に示す半導体レーザー素子の平面図であり、図１２は図１０における２次元コードが拡大された場合の半導体レーザー素子の斜視図であり、図１３は半導体レーザー素子がダイシングされる前の半導体ウェハの斜視図である。 10 is a perspective view of the semiconductor laser device, FIG. 11 is a plan view of the semiconductor laser device shown in FIG. 10, and FIG. 12 is a perspective view of the semiconductor laser device when the two-dimensional code in FIG. 10 is enlarged. FIG. 13 is a perspective view of the semiconductor wafer before the semiconductor laser element is diced.
Si又は化合物からなる半導体ウェハは、一般的に、その結晶構造から特定の面に対して平行に規則正しく平坦に割れる劈開性を有している。この劈開性を利用して図１３の半導体ウェハ５１から図１０の半導体レーザー素子５２への個片化を行っており、劈開により形成された劈開面５３を反射面としている。また、劈開面５３には反射膜(薄膜)が蒸着されてコーティングされており、半導体レーザー素子５２はこの劈開面５３においてレーザー光が内部反射し合い共振するように設計されている。
ところで、半導体レーザー素子５２では、共振器長５４が長いほど半導体レーザー素子５２からの光出力を高めることができる。よって、半導体レーザー素子５２では、共振器長５４は長く、半導体レーザー素子５２の幅は狭く、且つ、半導体レーザー素子５２での発光効率を向上させるために半導体レーザー素子５２の厚みは薄く形成されている（例えば波長６５０ｎｍの赤色レーザー素子の大きさは、長さが約１ｍｍであり、幅が約０．３ｍｍであり、厚さが約０．１５ｍｍである）。そのため、図１０及び図１１に示すように、劈開面５３は半導体レーザー素子５２の短辺側端面（半導体レーザー素子５２の短手方向と平行な端面）５５と一致しており半導体レーザー素子５２は短辺方向に割れやすい構造である。さらに、前述のように半導体レーザー素子５２の共振器長５４は長い。そのため、半導体レーザー素子５２の長手方向における中央において、応力が発生し易いので非常に割れやすい。
A semiconductor wafer made of Si or a compound generally has a cleavage property that can be regularly and flatly broken in parallel to a specific surface from its crystal structure. Using this cleavage property, the semiconductor wafer 51 in FIG. 13 is separated into the
By the way, in the
図１２に示すように、２次元コード５６を構成する四角形の単位セル５８は、高さが数μｍである凹部または凸部が複数個集合して半導体素子の表面に格子状のパターンを形成しているが、単位セル５８の辺のうち半導体レーザー素子５２の短手方向と平行な辺は半導体レーザー素子５２の劈開面５３と平行である。なお、２次元コード５６は、半導体レーザー素子５２の表面の電極パターン５７内に形成されている。
このように従来の半導体素子は、劈開性を有している。また、従来の半導体素子の表面には２次元コードが形成されており、その２次元コードでは半導体素子の表面における形状が四角形である単位セルが集合して凹部又は凸部を形成しており、その単位セルを構成する辺のうち半導体素子の短手方向と平行な辺は半導体素子の劈開面と平行である。そのため、単位セルの集合により連続する段差の縁が劈開誘発部（劈開を誘発する部分）となり、機械的ストレス又は熱ストレスが少しでも従来の半導体素子に加えられればその段差の縁に沿ってクラックが生じやすい。 Thus, the conventional semiconductor element has a cleavage property. Further, a two-dimensional code is formed on the surface of the conventional semiconductor element, and in the two-dimensional code, unit cells having a quadrangular shape on the surface of the semiconductor element are gathered to form a concave portion or a convex portion, Of the sides constituting the unit cell, the side parallel to the short direction of the semiconductor element is parallel to the cleavage plane of the semiconductor element. Therefore, the edge of the continuous step due to the set of unit cells becomes a cleavage inducing portion (a portion that induces cleavage), and if any mechanical or thermal stress is applied to the conventional semiconductor element, a crack is generated along the edge of the step. Is likely to occur.
特に半導体素子の中でも半導体レーザー素子では共振器長が長いほど光出力を高めることができるため、半導体レーザー素子は細長く且つ厚みが薄い。よって、半導体レーザー素子は、短辺方向に割れやすい形状を有している。さらに、半導体レーザー素子は、劈開面で共振面を構成する必要があるため、より一層短辺方向に割れ易い構造となる。 In particular, among semiconductor elements, a semiconductor laser element has a longer resonator length and a higher light output. Therefore, the semiconductor laser element is elongated and thin. Therefore, the semiconductor laser element has a shape that is easily broken in the short side direction. Furthermore, since it is necessary for the semiconductor laser element to form a resonance surface with a cleavage plane, the semiconductor laser element has a structure that is more easily broken in the short side direction.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、表面に二次元コードが形成された半導体素子において機械的ストレス又は熱ストレスによるクラックの発生を防止することにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to prevent the occurrence of cracks due to mechanical stress or thermal stress in a semiconductor element having a two-dimensional code formed on the surface. .
本発明の半導体素子は、劈開性を有し、表面に２次元コードが形成されている。２次元コードは、表面における形状が四角形である単位セルが表面から突出する又は凹むように形成されたマトリックスコードであり、単位セルを構成する辺は半導体素子が有する劈開面に対して傾いている。 The semiconductor element of the present invention has a cleavage property, and a two-dimensional code is formed on the surface. The two-dimensional code is a matrix code formed such that a unit cell having a quadrangular shape on the surface protrudes or is recessed from the surface, and the sides constituting the unit cell are inclined with respect to the cleavage plane of the semiconductor element. .
このような構成では、単位セルを構成する辺は劈開面に対して平行ではない。よって、機械的なストレス又は熱ストレスが半導体素子に加わっても、単位セルを構成する辺に沿ってクラックが半導体素子に発生することを防止できる。 In such a configuration, the sides constituting the unit cell are not parallel to the cleavage plane. Therefore, even when mechanical stress or thermal stress is applied to the semiconductor element, it is possible to prevent the semiconductor element from being cracked along the sides constituting the unit cell.
なお、本発明の半導体素子には、劈開性を有しているが、半導体ウェハを劈開することにより形成された半導体素子だけでなく、ダイシングブレードなどを用いて半導体ウェハをダイシングして形成された半導体素子も含まれる。 Although the semiconductor element of the present invention has cleavage properties, it is formed by dicing the semiconductor wafer using a dicing blade or the like as well as the semiconductor element formed by cleaving the semiconductor wafer. Semiconductor elements are also included.
また、劈開面は、一般に、結晶物質（本願では、半導体素子）がそれに沿って裂ける面であると定義されている。つまり、「劈開面」には、劈開により割れた面だけでなく、劈開したときにはこの面に沿って劈開されると予測される面も含まれている。 In addition, the cleavage plane is generally defined as a plane along which a crystalline material (in this application, a semiconductor element) is torn. That is, the “cleavage surface” includes not only a surface that is cracked by cleavage, but also a surface that is predicted to be cleaved along this surface when the surface is cleaved.
また、本明細書において、「半導体素子（又は半導体レーザー素子）の表面」は、半導体素子（又は半導体レーザー素子）の上面であっても良く、半導体素子（又は半導体レーザー素子）の下面であっても良い。ここで、半導体素子（又は半導体レーザー素子）の上面は半導体回路が形成されている面であり、半導体素子（又は半導体レーザー素子）の下面は上面とは反対側の面である。 In the present specification, the “surface of the semiconductor element (or semiconductor laser element)” may be the upper surface of the semiconductor element (or semiconductor laser element) or the lower surface of the semiconductor element (or semiconductor laser element). Also good. Here, the upper surface of the semiconductor element (or semiconductor laser element) is a surface on which a semiconductor circuit is formed, and the lower surface of the semiconductor element (or semiconductor laser element) is a surface opposite to the upper surface.
後述の好ましい実施形態では、２次元コードは、電気特性及び製造情報の少なくとも一方がコード化されたものである。 In a preferred embodiment described later, the two-dimensional code is obtained by coding at least one of electrical characteristics and manufacturing information.
本発明の半導体素子では、単位セルを構成する辺は劈開面に対して２°以上傾いていることが好ましい。これにより、機械的なストレス又は熱ストレスが半導体素子に加わっても、単位セルを構成する辺に沿ってクラックが半導体素子に発生することを確実に防止できる。 In the semiconductor element of the present invention, it is preferable that the sides constituting the unit cell are inclined by 2 ° or more with respect to the cleavage plane. Thereby, even if mechanical stress or thermal stress is applied to the semiconductor element, it is possible to reliably prevent cracks from being generated in the semiconductor element along the sides constituting the unit cell.
後述の好ましい実施形態では、半導体素子は半導体レーザー素子であり、劈開面は半導体レーザー素子の共振器を構成する反射面である。 In a preferred embodiment described later, the semiconductor element is a semiconductor laser element, and the cleavage plane is a reflecting surface constituting a resonator of the semiconductor laser element.
本発明の半導体素子の製造方法は、複数の素子領域が互いに隣り合うように形成された半導体ウェハを準備する工程（ａ）と、半導体ウェハの表面のうち素子領域内に位置する部分に半導体ウェハの表面における形状が四角形である単位セルを半導体ウェハの表面から突出させる又は凹ませることにより２次元コードを形成する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後に半導体ウェハを個片化する工程（ｃ）とを備えている。半導体ウェハは劈開性を有しており、工程（ｂ）では単位セルを構成する辺を半導体ウェハが有する劈開面に対して傾ける。 The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step (a) of preparing a semiconductor wafer formed so that a plurality of device regions are adjacent to each other, and a portion of the surface of the semiconductor wafer that is located in the device region. A step (b) of forming a two-dimensional code by projecting or denting a unit cell having a quadrangular shape on the surface of the semiconductor wafer from the surface of the semiconductor wafer, and a step of separating the semiconductor wafer after the step (b) ( c). The semiconductor wafer has a cleavage property, and in step (b), the sides constituting the unit cell are inclined with respect to the cleavage plane of the semiconductor wafer.
このような方法に従って半導体素子を作製すると、機械的なストレス又は熱ストレスが半導体素子に加わっても、単位セルを構成する辺に沿って半導体素子にクラックが発生することを防止できる。 When a semiconductor element is manufactured according to such a method, even if mechanical stress or thermal stress is applied to the semiconductor element, it is possible to prevent a crack from being generated in the semiconductor element along the side constituting the unit cell.
なお、本発明の半導体素子の製造方法における工程（ｃ）では、半導体ウェハを劈開してもよく、ダイシングブレードなどを用いて半導体ウェハを個片化しても良い。 In the step (c) in the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention, the semiconductor wafer may be cleaved, or the semiconductor wafer may be separated into pieces using a dicing blade or the like.
後述の好ましい実施形態では、フォトエッチング方法を用いて２次元コードを作製する。具体的には、工程（ｂ）は、半導体ウェハの表面のうち素子領域内に位置する部分の一部分をフォトエッチングさせるフォトエッチング工程を有している。フォトエッチング工程では、開口が形成されたフォトマスクを半導体ウェハの表面上に形成し、開口の縁は劈開面に対して傾いている。 In a preferred embodiment described later, a two-dimensional code is produced using a photoetching method. Specifically, the step (b) includes a photoetching step of photoetching a part of the surface of the semiconductor wafer located in the element region. In the photoetching process, a photomask having openings is formed on the surface of the semiconductor wafer, and the edges of the openings are inclined with respect to the cleavage plane.
後述の別の好ましい実施形態では、レーザーマーキング方法を用いて２次元コードを作製する。具体的には、工程（ｂ）は、半導体ウェハの表面のうち素子領域内に位置する部分の一部分にレーザー光を照射するレーザーマーキング工程を有している。レーザーマーキング工程では、レーザー光が照射される部分の縁が劈開面に対して傾くようにレーザー光を照射する。 In another preferred embodiment described below, a two-dimensional code is produced using a laser marking method. Specifically, the step (b) includes a laser marking step of irradiating a part of the surface of the semiconductor wafer located in the element region with laser light. In the laser marking process, the laser beam is irradiated so that the edge of the portion irradiated with the laser beam is inclined with respect to the cleavage plane.
なお、２次元コードを作製する方法は、フォトエッチング方法及びレーザーマーキング方法に限定されない。 Note that the method for producing the two-dimensional code is not limited to the photoetching method and the laser marking method.
本発明では、機械的なストレス又は熱ストレスが半導体素子に加わっても、２次元コードの単位セルを構成する辺に沿って半導体素子にクラックが発生することを防止できる。 According to the present invention, even when mechanical stress or thermal stress is applied to the semiconductor element, it is possible to prevent the semiconductor element from being cracked along the side constituting the unit cell of the two-dimensional code.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下に示す実施形態では、半導体素子として半導体レーザー素子を例に挙げているが、イメージセンサーに設けられる半導体素子であっても良く、劈開性を有していればよい。また、以下に示す実施形態では、半導体ウェハの劈開により半導体素子を形成するとしているが、ダイシングブレードなどを用いて半導体ウェハを個片化することにより半導体素子を形成しても良い。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiment described below, a semiconductor laser element is taken as an example of the semiconductor element. However, a semiconductor element provided in an image sensor may be used as long as it has a cleavage property. In the embodiment described below, the semiconductor element is formed by cleaving the semiconductor wafer. However, the semiconductor element may be formed by dividing the semiconductor wafer into pieces using a dicing blade or the like.
図１は、本実施形態に係る半導体レーザー素子の斜視図であり、図２は図１に示す半導体レーザー素子の平面図であり、図３は図１に示す半導体レーザー素子において２次元コードを拡大した場合の半導体レーザー素子の斜視図であり、図４は半導体レーザー素子が個片化される前の半導体ウェハの斜視図である。なお、図３において、半導体レーザー素子全体を図示するために、半導体レーザー素子の長手方向を半導体レーザー素子の短手方向よりも縮めて図示している。 1 is a perspective view of the semiconductor laser device according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of the semiconductor laser device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a two-dimensional code in the semiconductor laser device shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view of the semiconductor wafer before the semiconductor laser elements are separated into pieces. In FIG. 3, in order to illustrate the entire semiconductor laser element, the longitudinal direction of the semiconductor laser element is shown smaller than the short direction of the semiconductor laser element.
本実施形態に係る半導体レーザー素子２は、図４に示す半導体ウェハ１を劈開することにより形成されている。一般に、半導体レーザー素子では、共振器長が長ければ半導体レーザー素子からの出力を大きくすることができ、その厚みが薄ければ半導体レーザー素子における発光効率を向上させることができる，と言われている。そこで、本実施形態では、半導体レーザー素子２は、共振器長４が長く、幅が狭く、且つ、厚みが薄くなるように、形成されている。具体的には、半導体レーザー素子２の長手方向を共振器長方向とし、よって、半導体レーザー素子２の短手方向における端面５，５（別の言い方をすると、半導体レーザー素子２の短手方向と平行な劈開面３，３）をそれぞれ共振器の端面としている。このような共振器の端面は、半導体レーザー素子２の短手方向における端面５，５の表面に反射膜が蒸着されており、これにより、半導体レーザー素子２ではレーザー光が内部反射し合って共振するように設計されている。
The
本実施形態に係る半導体レーザー素子２の表面には電極パターン７が形成されており、電極パターン７内には２次元コード６が形成されている。２次元コード６には、例えば、半導体レーザー素子２の電気特性、劈開される前に半導体レーザー素子２が半導体ウェハ１のどこに位置していたかというアドレス情報、又は、半導体レーザー素子２の製造条件などがコード化されている。このように、半導体レーザー素子２の表面には２次元コード６が形成されているので、１次元コード（例えばバーコード）を半導体レーザー素子の表面に形成する場合に比べて半導体レーザー素子２の表面における印字面積を拡大させることなくコード化される情報量を増やすことができる。以下では、本実施形態における２次元コード６について詳細に説明する。
An
本実施形態における２次元コード６は、マトリックスコードである。具体的には、２次元コード６では、半導体レーザー素子２の表面における形状が四角形である単位セル８，８，…が互いに隣接しており、複数の単位セル８，８，…のうちの一部の単位セル８の上面は半導体レーザー素子２の上面と面一であるが、残りの単位セル８，８，…の上面は半導体レーザー素子２の上面から凹んでいる（その深さは数μｍ）。互いに異なる半導体レーザー素子２では２次元コード６における凹状の単位セル（上面が半導体レーザー素子２の上面から凹むように形成された単位セル）８の配置が互いに異なるので、半導体レーザー素子２を区別することができ、よって、半導体レーザー素子２のトレーサビリティを確保することができる。
The two-
このような２次元コード６では、図２に示すように、各単位セル８を構成する辺が半導体レーザ素子２の劈開面３に対して傾いている。詳細には、各単位セル８の外形は、半導体レーザー素子２の長手方向（共振器長方向）と平行な一対の辺と、半導体レーザー素子２の短手方向（共振器長方向に垂直な方向）と平行な一対の辺とにより、規定されている。そのうち、半導体レーザー素子２の長手方向と平行な辺は劈開面３に対して垂直な方向よりも傾いており、半導体レーザー素子２の短手方向と平行な辺は劈開面３に対して傾いている。このように、各単位セル８には、劈開面３に対して平行な辺が存在しない。よって、半導体レーザー素子２には、劈開誘発部が存在しない。従って、各単位セル８を構成する辺を起点として、特に、凹状の単位セル８を構成する辺を起点として、半導体レーザー素子２にクラックが発生することを抑制できる。これにより、半導体レーザー素子２に機械的ストレス又は熱ストレスが加えられた場合であっても、半導体レーザー素子２にクラックが発生することを抑制できる。
In such a two-
図５は、本実施形態に係る半導体レーザー素子２の製造方法を示す工程図である。
FIG. 5 is a process diagram showing a method for manufacturing the
本実施形態に係る半導体レーザー素子２の作製方法は、まず、ステップＳ１０１においてダイシングラインにより素子領域が区画された半導体ウェハを用意し（工程（ａ））、次に、ステップＳ１０２において半導体ウェハの表面のうち各素子領域内に位置する部分に２次元コードを作製し（工程（ｂ））、その後、ステップＳ１０３において半導体ウェハをダイシングするというものである。ステップＳ１０２における２次元コードの作製方法としては、例えば、フォトエッチングによる作製方法とレーザーマーキングによる作製方法とを挙げることができる。以下では、まず、フォトエッチングによる２次元コードの作製方法を示す。
In the manufacturing method of the
図６は、フォトエッチングにより２次元コードを作製する工程を説明する斜視図であり、図６には、半導体ウェハの一部分を図示している。 FIG. 6 is a perspective view for explaining a process of producing a two-dimensional code by photoetching. FIG. 6 shows a part of a semiconductor wafer.
フォトエッチングにより２次元コード６を作製するときには、まず、公知の方法に従って半導体ウェハ１１の表面上にフォトマスク２０を形成する。このとき、図６に示すように、フォトマスク２０には、半導体ウェハ１１の表面のうち各素子領域１２の一部分を露出する開口２１が形成されており、開口２１の縁２１ａは、半導体ウェハ１１の劈開面１３に対して傾いている。詳細には、開口２１の縁２１ａのうち半導体レーザー素子２の短手方向となる方向と平行な縁は、劈開面１３に対して傾いている。また、開口２１の縁２１ａのうち半導体レーザー素子２の長手方向となる方向と平行な縁は、劈開面１３に対して垂直な方向から傾いている。このようなフォトマスク２０をマスクとして半導体ウェハ１１の表面をフォトエッチングさせると、半導体ウェハ１１の表面のうち開口２１により露出された部分がフォトエッチングされ、これにより、２次元コード６が作製される。従って、作製された２次元コード６では、各単位セル８を構成する辺は劈開面３に対して傾いている。
When producing the two-
このとき、フォトマスク２０には、開口２１だけでなく電極パターン７を形成するための開口も形成されていることが好ましい。これにより、１回のフォトエッチングにより、２次元コード６だけでなく電極パターン７も形成することができる。よって、半導体レーザー素子２の作製時間の長時間化を防止することができる。
At this time, it is preferable that not only the
図７は、レーザーマーキングにより２次元コードを作製する工程を説明する上面図であり、図７には、半導体ウェハの一部分を図示している。 FIG. 7 is a top view for explaining a process of producing a two-dimensional code by laser marking. FIG. 7 shows a part of a semiconductor wafer.
レーザーマーキングにより２次元コード６を作製するときには、半導体ウェハ１１の表面のうち各素子領域１２内に位置する部分の一部分（図７に示す斜線領域）に高エネルギーレーザー光を照射する。このとき、図７に示すように、高エネルギーレーザー光が照射される部分の縁２５ａが半導体ウェハ１１の劈開面１３に対して傾くように、高エネルギーレーザー光を照射する。詳細には、半導体レーザー素子２の短手方向に高エネルギーレーザー光を照射するときには、劈開面１３に対して傾く方向に沿って高エネルギーレーザー光を照射する。また、半導体レーザー素子２の長手方向に高エネルギーレーザー光を照射するときには、劈開面１３に対して垂直な方向から傾く方向に沿って高エネルギーレーザー光を照射する。このような高エネルギーレーザー光の照射により、高エネルギーレーザー光を照射された部分が高温となって飛散し、２次元コード６が作製される。従って、作製された２次元コード６では、各単位セル８を構成する辺は劈開面３に対して傾いている。
When the two-
このとき、使用するレーザーとしては、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、ルビーレーザー、半導体レーザー、ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ガラスレーザー、エキシマレーザー、色素レーザー、窒素レーザー、アルゴンレーザー又は炭酸ガスレーザー等を一般的に使用することができる。レーザー光の発振の方法は、連続発振であって良くパルス発振であっても良い。 At this time, as a laser to be used, He-Cd laser, He-Ne laser, ruby laser, semiconductor laser, YAG laser, Nd: glass laser, excimer laser, dye laser, nitrogen laser, argon laser, carbon dioxide gas laser, etc. Can generally be used. The laser light oscillation method may be continuous oscillation or pulse oscillation.
また、レーザーマーキングにより２次元コードを作製するときには、電極パターン７を形成した後に高エネルギーレーザー光を照射することが好ましい。
Moreover, when producing a two-dimensional code by laser marking, it is preferable to irradiate a high energy laser beam after forming the
以上説明したように、本実施形態では、２次元コード６の各単位セル８を構成する辺は劈開面３に対して傾いている。よって、半導体レーザー素子２に機械的ストレス又は熱ストレスなどのストレスが付加された場合であっても、各単位セル８を構成する辺を起点とするクラックが半導体レーザー素子２に生じることを抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the sides constituting each
本願発明者らは、次に示す実験を行って、２次元コード６の各単位セル８を構成する辺のうち半導体レーザー素子２の短手方向と平行な辺が劈開面３から傾斜する角度（傾斜角度）９を最適化した。図８はその実験に使用したプレス試験機を模式的に示す断面図である。
（実験方法）
まず、赤色レーザー素子（長さが１．５２ｍｍであり、幅が０．２５ｍｍであり、厚さが０．１ｍｍである）を用意した。その後、ＹＡＧレーザーを用いてこの赤色レーザー素子の表面の中央に２次元コードをマーキングした。マーキングされた２次元コードの大きさは、半導体レーザー素子の表面における四角形の１辺が０．１８ｍｍであり、その深さが約３μｍであった。また、傾斜角度を１〜５°で変化させ、傾斜角度が互いに異なるサンプルを作製した。
The inventors of the present application conducted the following experiment, and among the sides constituting each
(experimental method)
First, a red laser element (having a length of 1.52 mm, a width of 0.25 mm, and a thickness of 0.1 mm) was prepared. Thereafter, a two-dimensional code was marked at the center of the surface of the red laser element using a YAG laser. As for the size of the marked two-dimensional code, one side of a square on the surface of the semiconductor laser element was 0.18 mm, and the depth was about 3 μm. Moreover, the inclination angle was changed by 1 to 5 °, and samples with different inclination angles were produced.
次に、図８に示すプレス試験機を用いて、上記の方法で作製されたサンプルに０．５Ｎの荷重を加えた。具体的には、サンプル３０の両端を支持台３３で支えた後、荷重計３２が０．５Ｎとなるまで荷重針３１からサンプル３０へ荷重を与えた。その後、金属顕微鏡（倍率は１０倍）を用いて、サンプル３０の表面にクラックが発生しているか否かを確認した。なお、サンプル数（傾斜角度が互いに同じであるサンプルの個数）は３個であった。
（結果）
結果を図９に示す。なお、図９における「クラックの発生状況」おいて、「○」は全てのサンプルにおいてクラックの発生を確認されなかったことを意味し、「△」は一部のサンプルにおいてクラックの発生が確認されたことを意味し、「×」は全てのサンプルにおいてクラックの発生が確認されたことを意味する。
Next, a load of 0.5 N was applied to the sample produced by the above method using the press tester shown in FIG. Specifically, after both ends of the
(result)
The results are shown in FIG. In FIG. 9, “◯” means that cracks were not confirmed in all samples, and “△” indicates that cracks were confirmed in some samples. "X" means that the occurrence of cracks was confirmed in all samples.
図９に示すように、傾斜角度が２°未満であれば、サンプルの表面にクラックが発生することが分かった。これにより、傾斜角度が２°以上となるように２次元コードを形成することが好ましい，と言える。また、傾斜角度が９０°であれば、単位セル８が半導体レーザー素子の表面上で９０°回転することになるため、単位セル８を構成する辺のうち半導体レーザー素子２の短手方向と平行な辺が劈開面３と平行になる。そのため、傾斜角度は、０°よりも大きく９０°未満であればよく、２°以上９０°未満であることが好ましい。
As shown in FIG. 9, it was found that if the tilt angle was less than 2 °, cracks occurred on the surface of the sample. Thus, it can be said that it is preferable to form the two-dimensional code so that the inclination angle is 2 ° or more. Further, if the tilt angle is 90 °, the
なお、本実施形態では、単位セル８を構成する辺のうち半導体レーザー素子２の短手方向と平行な辺が劈開面３に対して傾いていればよい。つまり、本実施形態では、単位セル８を構成する辺のうち半導体レーザー素子２の長手方向と平行な辺は、劈開面３に対して垂直であっても良い。そのため、フォトエッチングにより２次元コードを作製する場合には、開口２１の縁２１ａのうち半導体レーザー素子２の長手方向となる方向と平行な縁は、劈開面１３に対して垂直であっても良い。また、レーザーマーキングにより２次元コードを作製する場合には、劈開面１３に対して垂直な方向に高エネルギーレーザー光を照射しても良い。このようにして単位セル８を形成すると、半導体レーザー素子２の表面における単位セル８の各頂点の角度は９０°ではなく、互いに向かい合う１対の頂点の角度は９０°よりも大きく、互いに向かい合う別の一対の頂点の角度は９０°よりも小さい。
In the present embodiment, it is only necessary that the side parallel to the short direction of the
また、本実施形態では、単位セル８として、上面が半導体レーザー素子の上面と面一である単位セルと凹状の単位セルとを例に挙げたが、凸状の単位セル、つまり、上面が半導体レーザー素子の上面よりも突出している単位セルであっても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、２次元コードの作製方法は、フォトエッチング方法及びレーザーマーキング方法以外の方法であっても良い。 In this embodiment, the method for producing the two-dimensional code may be a method other than the photoetching method and the laser marking method.
本発明に係る半導体素子およびその製造方法は劈開性を有する半導体素子、例えば光ディスクに使用される半導体レーザー素子に利用可能である。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention can be used for a semiconductor device having a cleavage property, for example, a semiconductor laser device used for an optical disk.
１ 半導体ウェハ
２ 半導体レーザー素子
３ 劈開面
４ 共振器長
５ 半導体レーザー素子の短手方向における端面
６ ２次元コード
７ 電極パターン
８ 単位セル
１１ 半導体ウェハ
１２ 素子領域
１３ 劈開面
２０ フォトマスク
２１ 開口
２１ａ 縁
２５ａ レーザー光の照射により除去される部分の縁
1 Semiconductor wafer
2 Semiconductor laser element
3 cleavage plane
4 Resonator length
5 End face of semiconductor laser element in short direction
6 Two-dimensional code
7 Electrode pattern
8 unit cells
11 Semiconductor wafer
12 Element area
13 cleavage plane
20 Photomask
21 opening
21a rim
25a Edge of part removed by laser light irradiation
Claims (7)
前記２次元コードは、前記表面における形状が四角形である単位セルが前記表面から突出する又は凹むように形成されたマトリックスコードであり、
前記単位セルを構成する辺は、当該半導体素子が有する劈開面に対して傾いていることを特徴とする半導体素子。 A semiconductor element having a cleavage property and having a two-dimensional code formed on the surface,
The two-dimensional code is a matrix code formed so that a unit cell having a quadrangular shape on the surface protrudes or is recessed from the surface,
A side of the unit cell is inclined with respect to a cleavage plane of the semiconductor element.
前記２次元コードは、電気特性及び製造情報の少なくとも一方がコード化されたものであることを特徴とする半導体素子。 The semiconductor device according to claim 1,
The two-dimensional code is a semiconductor element in which at least one of electrical characteristics and manufacturing information is coded.
前記単位セルを構成する辺は、前記劈開面に対して２°以上傾いていることを特徴とする半導体素子。 The semiconductor element according to claim 1 or 2,
A side of the unit cell is inclined by 2 ° or more with respect to the cleavage plane.
半導体レーザー素子であり、
前記劈開面は、前記半導体レーザー素子の共振器を構成する反射面であることを特徴とする半導体素子。 A semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
A semiconductor laser element,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the cleavage plane is a reflection surface constituting a resonator of the semiconductor laser device.
前記半導体ウェハの表面のうち前記素子領域内に位置する部分に、前記表面における形状が四角形である単位セルを前記表面から突出させる又は凹ませることにより２次元コードを形成する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記半導体ウェハを個片化する工程（ｃ）とを備え、
前記半導体ウェハは、劈開性を有しており、
前記工程（ｂ）では、前記単位セルを構成する辺を前記半導体ウェハが有する劈開面に対して傾けることを特徴とする半導体素子の製造方法。 Preparing a semiconductor wafer formed so that a plurality of element regions are adjacent to each other;
Forming a two-dimensional code by projecting or denting a unit cell having a quadrangular shape on the surface of the surface of the semiconductor wafer located in the element region;
A step (c) of separating the semiconductor wafer after the step (b);
The semiconductor wafer has a cleavage property,
In the step (b), the side constituting the unit cell is inclined with respect to the cleavage plane of the semiconductor wafer.
前記工程（ｂ）は、前記半導体ウェハの前記表面のうち前記素子領域内に位置する部分の一部分をフォトエッチングさせるフォトエッチング工程を有しており、
前記フォトエッチング工程では、開口が形成されたフォトマスクを前記半導体ウェハの前記表面上に形成し、前記開口の縁は前記劈開面に対して傾いていることを特徴とする半導体素子の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5,
The step (b) includes a photoetching step of photoetching a part of a portion of the surface of the semiconductor wafer located in the element region,
In the photoetching step, a photomask having an opening formed is formed on the surface of the semiconductor wafer, and an edge of the opening is inclined with respect to the cleavage plane.
前記工程（ｂ）は、前記半導体ウェハの前記表面のうち前記素子領域内に位置する部分の一部分にレーザー光を照射するレーザーマーキング工程を有しており、
前記レーザーマーキング工程では、前記レーザー光が照射される部分の縁が前記劈開面に対して傾くように前記レーザー光を照射することを特徴とする半導体素子の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5,
The step (b) includes a laser marking step of irradiating a part of a portion located in the element region of the surface of the semiconductor wafer with a laser beam,
In the laser marking step, the laser light is irradiated so that an edge of a portion irradiated with the laser light is inclined with respect to the cleavage plane.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009044538A JP2010199423A (en) | 2009-02-26 | 2009-02-26 | Semiconductor element and method of manufacturing the same |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011254056A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical semiconductor device |
| KR20130118236A (en) | 2012-04-19 | 2013-10-29 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Substrate treatment apparatus, substrate treatment method and storage medium |
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2009
- 2009-02-26 JP JP2009044538A patent/JP2010199423A/en active Pending
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