JP4710148B2

JP4710148B2 - 窒化物半導体チップの製造方法

Info

Publication number: JP4710148B2
Application number: JP2001047864A
Authority: JP
Inventors: 英見武石; 英徳亀井; 修一品川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: JP2002252185A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子に利用される窒化物半導体チップの製造方法に関し、特に、窒化物半導体が積層された窒化物半導体ウエハをチップ状に切断し、分離する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子は、発光源となる半導体チップから構成されている。これら半導体チップの材料には、例えば赤色、黄色、緑色には、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＮ等が用いられ、青色には、ＡｌＧａＩｎＮ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅ等が用いられている。
【０００３】
このような半導体チップは、ダイサ（ダイシングソー）を用いて、ダイヤモンドのブレードによる回転運動により、半導体ウエハ上にチップの形状に合わせて溝を切り込んだ後、外力によってチップ状に切断、分離して得られる。また、ダイサだけでなく、スクライバを用いて、同様にダイヤモンド針の往復直線運動により半導体ウエハ上に罫書線をチップの形状に合わせて引いた後、外力によってチップ状に切断、分離することでも得られる。
【０００４】
例えば、ＧａＡｓやＧａＰ等のように、閃亜鉛鉱構造の結晶からなる基板の（００１）面は、＜１１０＞方向に劈開性があるため、この方向にスクライブすることによって、正方形または長方形のチップに容易に分離することができると共に、クラックや欠けのない奇麗なチップ断面を得ることができる。
【０００５】
ところが、ＡｌＧａＩｎＮ等の窒化物半導体の場合、基板として菱面体晶系のサファイア、六方晶系のＳｉＣやＧａＮが用いられており、それらの基板の硬度が非常に高いことに加え、基板の主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なるため、基板の劈開面だけを利用して正方形または長方形のチップに分離することはできない。したがって、無理に劈開方向でない方向にダイシングやスクライブを行っても、チップ分離を行う前にウエハの割れや欠けが発生し、基板上に窒化物半導体を積層したウエハをうまくチップ状に切断することは困難であった。
【０００６】
しかしながら、近年では、主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板を、長方形または正方形のチップに切断し、分離する工夫がなされるようになった。
【０００７】
以下に、これらのチップ分離方法について３つの従来の技術を示す。
【０００８】
第一の従来の技術は、特開平５−３１５６４６号公報に開示されている。
【０００９】
これは、サファイア基板上の窒化物半導体ウエハを切断する際に、窒化物半導体の上からダイサにより窒化物半導体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によりスクライブする工程と、スクライブ工程の後、ウエハをチップ状に分離するチップ分離工程とからなる方法である。この方法によれば、ウエハの切断面のクラックやチッピングの発生を防止し、窒化物半導体の結晶性を低下させずに、所望の形、サイズに切断できることが示されている。
【００１０】
第二の従来の技術は、特開平７−１６９７１５号公報に開示されている。
【００１１】
これは、サファイア基板上の窒化物半導体ウエハを切断する際に、予めサファイア基板の第一の主面上に第一の割り溝を形成しておき、その上に窒化物半導体を成長することで第一の割り溝上に結晶性の悪い窒化物半導体を形成させ、さらに、第一の割り溝が形成された位置と合致する位置で、新たにサファイア基板の第二の主面上に第二の割り溝を形成し、第一の割り溝および第二の割り溝に沿ってウエハをチップ状に分離する方法である。この方法では、結晶性の悪い窒化物半導体と割り溝が合致しており、この割り溝に沿って容易に割ることができるため、ウエハの切断面のクラック、チッピングの発生を防止し、所望の形、サイズに切断できることが示されている。
【００１２】
第三の従来の技術は、特開平１０−２５６１９３号公報に開示されている。
【００１３】
これは、第一の従来の技術と第二の従来の技術に示したサファイア基板だけでなく、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板等のように、硬度の高い基板を薄くし、基板のもう一方の面には、誘電体または他の非延性材料の層を成長させるか堆積させる。この被覆層材料および厚みを最適化した層上に罫書線を引くことにより、きれいな破断伝播を基板まで行うことができるため、基板を直接スクライブやダイシング等で割り溝を形成する場合に比較して、チップブレークに用いられる刃の寿命を延ばすことができると共に、割り溝幅を狭くできることが示されている。
【００１４】
このような方法により、硬度が高く、主面に直交する任意の二つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板を用いた窒化物半導体ウエハでも、所望の形状にチップ化することができるようになった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような窒化物半導体ウエハの切断方法を用いた場合でも、以下のような問題が発生する。
【００１６】
第一の従来の技術や第二の従来の技術に開示された方法では、サファイア基板のように、主面上のどの方向に対しても割れにくい基板を用いた場合は、所望の形状にチップ化することに対して特に問題はないが、ＧａＮ基板やＳｉＣ基板等のように、主面上の劈開方向に対して割れやすい基板を用いた場合は、ダイシングやスクライブの工程で、本来の基板の割り溝の方向とは異なる、基板の主面上における劈開方向への割れや欠けが頻発する。このような割れや欠けによって、ウエハは細かく分割され、長方形や正方形のチップ形状を切り出す際に無駄が生じ、チップの歩留りが低下する。
【００１７】
また、このように分割されたウエハは、別々にして再度ダイシングやスクライブをやり直す必要があり、大きな手間を要するため、チップの製造コストがかかる。
【００１８】
そして、第三の従来の技術に開示された方法では、罫書線の破断伝播によるチップ化により割り溝の幅の分だけ無駄が低減されるものの、罫書線に合わせて外力で押し割る際に罫書線上からずれて割れることが多く、チップ形状が不規則になるだけでなく、チップに割れや欠けが発生し、望ましくない。
【００１９】
そこで、本発明は、割れや欠けの発生を抑制しつつチップを作製することのできる窒化物半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明は、高い歩留りでチップサイズを小さくすることができる窒化物半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、発明者は、窒化物半導体チップの製造方法において、最初に基板の主面上における劈開方向と直交する方向に割り溝を形成することにより、割り溝の形成時における基板の劈開方向への割れや欠けを防止することができる点に着目した。
【００２２】
すなわち、本発明は、主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板の主面上に窒化物半導体が積層されたウエハを、正方形または長方形のチップに切断して分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、または窒化物半導体側と基板側が互いに合致する位置におけるこれらの両側に、基板の劈開方向と直交する方向に第一の割り溝を形成し、基板の劈開方向で且つ第一の割り溝と直交する方向に沿って割ってバーを形成し、バーを第一の割り溝に沿って割ってチップに分離するようにしたものである。
【００２３】
ここで、第一の割り溝は、スクライバによるスクライブ、ダイサやレーザ等によるハーフカットで形成することができる。
【００２４】
第一の割り溝を形成した後は、基板の劈開方向で且つ第一の割り溝と直交する方向に、チップの幅に合わせて等間隔で切断することにより、チップ状の割り溝の入った複数のバーを形成することができる。
【００２５】
このようなバーは、基板の劈開方向で且つ第一の割り溝と直交する方向に直接鋭い刃を押し当てて割るか、あるいはダイサやレーザ等で直接フルカットすることによって形成することができるが、より望ましくは、基板の劈開方向で且つ第一の割り溝と直交する方向に、第一の割り溝と同じ形成方法を用いて第二の割り溝を形成した後に、第二の割り溝に沿って、鋭い刃を押し当てて割るか、あるいはダイサやレーザ等でカットするのがよい。
【００２６】
また、バーは基板の劈開面に沿って形成されるため、断面形状が奇麗に仕上がり、ウエハの割れや欠けを従来の技術よりも大幅に低減することができる。
【００２７】
この後は、バー上に形成された、第一の割り溝に合わせて切断すればよく、最終的なチップの切断は、第一の割り溝に沿ってチップブレーク用の鋭い刃を押し当てるか、ダイサやレーザでカットすることによって行う。
【００２８】
このような手法を用いることによって、割れや欠けの少ない長方形または正方形状のチップを歩留りよく作製することができる。また、高い歩留りでチップサイズを小さくすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本願第１の発明は、主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板の主面上に窒化物半導体が積層されたウエハを、正方形または長方形のチップに切断して分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、または窒化物半導体側と基板側が互いに合致する位置におけるこれらの両側に、基板の劈開方向と直交する方向に第一の割り溝を形成し、基板の劈開方向で且つ第一の割り溝と直交する方向に沿って割ってバーを形成し、バーを第一の割り溝に沿って割ってチップに分離することを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、スクライブやダイシングによってウエハの主面上に割り溝を形成する際にウエハが基板の劈開方向に沿って細かく割れることを防止できるため、チップの歩留りを向上させることができるとともに、高い歩留りでチップサイズを小さくすることができるという作用を有する。
【００３０】
本願第２の発明は、主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板の主面上に窒化物半導体が積層されたウエハを、正方形または長方形のチップに切断して分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、または窒化物半導体側と基板側が互いに合致する位置におけるこれらの両側に、基板の劈開方向と直交する方向に第一の割り溝を形成し、ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、または窒化物半導体側と基板側が互いに合致する位置におけるこれらの両側に、基板の劈開方向で且つ第一の割り溝と直交する方向に第二の割り溝を形成し、第二の割り溝に沿って割ってバーを形成し、次にバーを第一の割り溝に沿って割ってチップに分離することを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、ウエハの主面上にスクライブやダイシングによって割り溝を形成する際に、ウエハが基板の劈開方向に沿って細かく割れることを防止できると同時に、基板の劈開方向で且つ第一の割り溝と直交する方向に対するチップの割れや欠けをさらに低減することができるため、チップの歩留りをさらに向上させることができるとともに、さらに高い歩留りでチップサイズを小さくすることができるという作用を有する。
【００３１】
本願第３の発明は、第一の割り溝の深さを第二の割り溝の深さよりも深くすることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、主面上において基板の劈開方向と直交する第一の割り溝の方向が第二の割り溝の方向（劈開方向）に比較して割れ難い性質を利用することにより、最初のウエハの形状を維持した状態で第一の割り溝の深さを第二の割り溝の深さよりも深くすることができるので、バーからチップをより簡単に分離することができるという作用を有する。
【００３２】
本願第４の発明は、第二の割り溝を形成する前に、基板を５０μｍ〜２００μｍの範囲の厚さまで研磨することを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、基板を５０μｍ〜２００μｍの厚さにまで薄くしても第一の割り溝を形成する前の最初のウエハ形状を維持することができるので、割れや欠けのない基板厚の薄い大口径ウエハが作製でき、バーの形成およびチップ分離がより簡単となり、チップの割れや欠けがよりいっそう低減されて、チップの歩留りをさらに向上させることができるという作用を有する。
【００３３】
本願第５の発明は、基板が六方晶の窒化物半導体からなり、（０００１）面を主面とすることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、六方晶の窒化物半導体からなる基板上に窒化物半導体を積層したウエハの主面上にスクライブやダイシングによって割り溝を形成する際に、ウエハが基板の劈開方向に沿って細かく割れることが防止され、チップの歩留りを向上させることができるとともに、高い歩留りでチップサイズを小さくすることができるという作用を有する。
【００３４】
本願第６の発明は、基板が六方晶のＧａＮからなることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、ＧａＮ基板上に窒化物半導体を積層したウエハの主面上にスクライブやダイシングによって割り溝を形成する際に、ウエハが基板の劈開方向に沿って細かく割れることが防止され、チップの歩留りを向上させることができるとともに、高い歩留りでチップサイズを小さくすることができるという作用を有する。
【００３５】
本願第７の発明は、基板が立方晶の半導体からなり、（１１１）面を主面とすることを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法であり、立方晶の半導体からなり（１１１）面を主面とする基板上に窒化物半導体を積層したウエハの主面上に、スクライブやダイシングによって割り溝を形成する際に、ウエハが基板の劈開方向に沿って細かく割れることが防止され、チップの歩留りを向上させることができるとともに、高い歩留りでチップサイズを小さくすることができるという作用を有する。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００３７】
図１は、主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板上にｐｎ接合を有する窒化物半導体が積層されたウエハをチップ分離する工程を連続して示す説明図である。
【００３８】
図１において、Ａ−▲１▼〜▲５▼はウエハの主面を示す平面図、Ｂ−▲１▼〜▲５▼はウエハの主面を拡大して示す平面図、Ｃ−▲１▼〜▲５▼はウエハの断面図であり、この図ではウエハの主面上においてオリフラ方向（Ａ−▲１▼に示すａ１方向）に垂直な方向（Ａ−▲１▼に示すａ２方向）が基板の劈開方向である。
【００３９】
先ず、Ｃ−▲１▼に示すように、基板１上にｎ型の窒化物半導体層（以下、「ｎ層」という。）２、活性層３、ｐ型の窒化物半導体層（以下、「ｐ層」という。）４が順次に積層されたウエハを準備する。
【００４０】
ｐ電極５とｎ電極６を窒化物半導体層側に形成する場合は、Ｃ−▲２▼（Ｂ−▲２▼に示すａ−ａ’の断面）に示すように、ｎ層（窒化物半導体）２上にｎ電極６を形成するために、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング装置）によるドライエッチングあるいはウェットエッチングを用いて、ｐ層４、活性層３、ｎ層（窒化物半導体）２をエッチングし、ｎ層（窒化物半導体）２の表面の一部を露出させる。そして、フォトリソグラフィとウェットエッチングを用いて、ｐ層４上にｐ電極５を、エッチングによって露出したｎ層（窒化物半導体）２上にｎ電極６を形成する。
【００４１】
このとき、ウエハ上に形成される正方形または長方形のチップパターン（Ｂ−▲２▼）は、チップの各辺がそれぞれａ１方向およびａ２方向（Ａ−▲１▼）に平行になるようにする。
【００４２】
次に、エッチングで表面に露出したｎ層（窒化物半導体）２上において、基板１の劈開方向に垂直であるａ１方向で、尚かつ互いに隣接するチップとチップの間に第一の割り溝を、ダイサやスクライバ等を用いてウエハ全面またはウエハの一部（例えば、端部）に、実線状または破線状に形成する。
【００４３】
このとき、第一の割り溝の形成位置は、Ｂ−▲３▼およびＣ−▲３▼（Ｂ−▲３▼に示すｂ−ｂ’の断面）のＤ、Ｅ、Ｆ等である。
【００４４】
このように、ｐｎ接合を有するｎ層（窒化物半導体）２に割り溝を形成する際には、エッチングによって表面を露出したｎ層（窒化物半導体）２上に割り溝を形成することにより、割り溝形成時におけるｐｎ接合界面の物理的なダメージをなくすことができるという利点がある。
【００４５】
また、基板１が透光性を有し、チップのパターン（Ｂ−▲２▼）が基板１側から確認できるときは、ウエハの基板１側に割り溝を形成してもよく、さらにウエハの両側（ウエハのｎ層（窒化物半導体）２側と基板１側で合致する位置）に割り溝を形成すれば、チップの割れや欠けをさらに低減することができる。
【００４６】
一方の電極をｎ層（窒化物半導体）２側に、もう一方の電極を基板１側に形成する場合は、ウエハの基板１側に割り溝を形成することにより、割り溝形成時における窒化物半導体への物理的なダメージをなくすことができる。
【００４７】
第一の割り溝を形成した後は、ウエハ全体を粘着シートに貼り付け、基板１の劈開方向であるａ２方向で、尚かつ互いに隣接するチップとチップの間に第二の割り溝を、ダイサやスクライバ等を用いてウエハ全面またはウエハの一部（例えば、端部）に、実線状または破線状に形成する。
【００４８】
このとき、第二の割り溝の形成位置は、Ｂ−▲４▼およびＣ−▲４▼（Ｂ−▲４▼に示すｃ−ｃ’の断面）のＧ、Ｈ、Ｉ等である。
【００４９】
ここで、割り溝の深さは、基板１の厚みの５％以上が望ましく、５％よりも小さいとチップ分離時に割れや欠けが発生し易くなる。
【００５０】
また、割り溝の幅は、チップの収率を向上させるために、できるだけ狭い方が望ましい。
【００５１】
第二の割り溝を形成した後は、第二の割り溝に沿ってチップブレーク用の刃等を用いて割ることにより、Ｂ−▲５▼およびＣ−▲５▼（Ｂ−▲５▼に示すｄ−ｄ’の断面）のＪ、Ｋ等の複数のバーを形成する。
【００５２】
なお、複数のバーを形成する方法としては、第二の割り溝を形成してもよいが、基板１の劈開方向であるａ２方向で、尚かつ互いに隣接するチップとチップの間に直接チップブレーク用の刃を押し当てる等の方法によって割ることもできる。但し、第二の割り溝を形成した方が、バーの断面をより奇麗に形成することができる。
【００５３】
最後に、粘着シート上に形成された複数のバーにおいて、すでに形成された第一の割り溝の上から、チップブレーク用の刃等を押し当てて割ることにより、バーをチップ状に分離することができる。
【００５４】
このように、主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板上に、（ｐｎ接合を有する）窒化物半導体を積層したウエハをチップ分離する方法として、上述のような割り溝の形成方法を用いることにより、従来の技術よりもチップの歩留りを向上させることができ、高い歩留りでチップサイズを小さくすることができる。
【００５５】
【実施例】
以下に、本発明の窒化物半導体チップの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
（実施例１）
主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板の中で、六方晶の窒化物半導体であるＧａＮ基板上の窒化物半導体のチップ分離方法について示す。
【００５７】
先ず、厚さ３００μｍ、サイズ２インチφ、（０００１）面を主面としたＧａＮ基板を準備し、有機洗浄を行った。
【００５８】
次に、有機洗浄したＧａＮ基板をＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）装置内に挿入し、ＧａＮ基板上にＳｉドープＧａＮクラッド層、ＳｉドープＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ発光層、ＭｇドープＡｌＧａＮ層、ＭｇドープＡｌＧａＮコンタクト層を順次に積層した。
【００５９】
このようにして形成した窒化物半導体の表面に、蒸着法によりニッケルと金をウエハ全面に積層した後、フォトリソグラフィとウェットエッチングにより透光性電極を形成した。
【００６０】
この後、透光性電極と露出したｐ型クラッドの上に、ＣＶＤによりＳｉＯ₂からなる絶縁膜（図示せず）を堆積させ、フォトリソグラフィとＲＩＥにより透光性電極を覆うと同時にｐ層の表面の一部を露出させる絶縁膜からなるマスクを形成した。
【００６１】
次に、上記のマスクを用いて、塩素系ガスを用いたＲＩＥにより、ｎ層の表面を露出させた。
【００６２】
この後、一旦、絶縁膜をウエットエッチングにより除去して、蒸着およびフォトリソグラフィにより、透光性電極の表面上の一部と露出させたｎ層の表面の一部とにチタンと金を積層してそれぞれｐ電極５とｎ電極６とし、発光ダイオードを形成した。
【００６３】
図２は、本発明の実施例１に係るウエハに第一の割り溝を形成した状態を示す説明図である。
【００６４】
先ず、図２に示すように、ウエハの主面上において、ウエハの劈開方向と直交する方向である＜１−１００＞方向とダイサの刃７の方向が一致するように、窒化物半導体層を上向きにしてウエハをセッティングし、ダイサによるハーフカットによって、割り溝の間隔Ｗ１が３００μｍ、割り溝幅Ｗ２が５０μｍ、深さが３０μｍの第一の割り溝を、ウエハの全面に形成した。
【００６５】
ここで、第一の割り溝は、図１のＢ−▲３▼およびＣ−▲３▼のＤ、Ｅ、Ｆ等の位置で形成する。
【００６６】
このようにして、ウエハの一方向に対する複数の割り溝の形成が終了し、従来の技術ではＧａＮ基板やＳｉＣ基板を用いたウエハをダイシングまたはスクライブする際に劈開方向に対して発生していた割れや欠けが全く見られず、ウエハは最初の２インチφの原形を維持することができた。また、露出したｎ層（窒化物半導体）２上に割り溝を形成することにより、ｐｎ接合界面の物理的なダメージをなくすことができた。
【００６７】
第一の割り溝を形成する方法は、ダイサを用いる他に、レーザによるハーフカットを行ってもよいし、スクライバによるスクライブを行ってもよい。
【００６８】
また、この例のようにｐ電極５とｎ電極６が窒化物半導体層側に形成されている場合において、ＧａＮ基板側が研磨によって透光性を有し、チップのパターン（図１のＢ−▲２▼）がＧａＮ基板側から確認できる場合は、ウエハのＧａＮ基板側に割り溝を形成してもよく、さらにウエハの両側（ウエハの窒化物半導体層側とＧａＮ基板側で合致する位置）に割り溝を形成すれば、チップの割れや欠けをさらに低減することができる。
【００６９】
一方、ｐ電極５またはｎ電極６をＧａＮ基板側に形成する場合は、ウエハのＧａＮ基板側に割り溝を形成することにより、割り溝形成時における窒化物半導体への物理的ダメージをなくすことができる。
【００７０】
こうして第一の割り溝を形成した後は、この例の場合、ウエハのＧａＮ基板側を、伸縮性のある粘着シート８（図３）に貼り付け、Ｏリングを用いて粘着シート８を固定用リング９（図３）に固定した。そして、固定用リング９をダイサのテーブルに設置し、ウエハ部分を真空チャックで固定した。
【００７１】
次に、図１のＢ−▲４▼およびＣ−▲４▼のＧ、Ｈ、Ｉ等の位置で、ＧａＮ基板の劈開方向である＜１１−２０＞方向にチップブレーク用の鋭い刃を押し当てて割ることにより、幅が３００μｍのバーをウエハ全面に形成した。
【００７２】
ここで、最初に形成した第一の割り溝の方向を＜１−１００＞としたが、ａ面に平行な方向であればよく、＜１−１００＞の他に、＜１０−１０＞、＜０１−１０＞、＜−１１００＞、＜−１０１０＞、＜０−１１０＞の何れの方向を用いてもよい。
【００７３】
また、バーを形成するためのウエハの劈開方向は、ｍ面に平行な方向で、＜１１−２０＞、＜２−１−１０＞、＜１−２１０＞、＜−１−１２０＞、＜−２１１０＞、＜−１２−１０＞のうち、第一の割り溝方向に直交する方向であれば、何れの方向を用いてもよい。
【００７４】
このようにして形成されたバーの断面とＧａＮ基板の劈開面は一致しているため、バーの断面形状は非常に奇麗であり、且つクラックや欠けが従来の技術よりも低減されている。
【００７５】
そして最後に、チップブレーク用の刃を第一の割り溝に合わせて押し割り、固定用リング９をダイサのテーブルからはずした後に、粘着シート８を均等に引き延ばすことにより、３００μｍ角のチップを得た。
【００７６】
このようにして得られた３００μｍ角チップは割れや欠け等が少なく、２インチφのウエハに対して９０％以上という高い歩留りであった。
【００７７】
また、このような手法において、割り溝の間隔Ｗ１を２５０μｍに小さくした場合も、スクライブおよびダイシング工程の途中でウエハの割れや欠けが発生することが少なく、３００μｍ角チップと同様にチップ分離を行うことができ、得られたサイズの小さな２５０μｍ角のチップも、２インチφのウエハに対して８０％以上という高い歩留りであった。
【００７８】
この結果より、本発明のチップ分離方法を用いることによって、チップの歩留りを向上させることができた。さらには、チップサイズを２５０μｍまで小さくしても高い歩留りを得ることができた。
【００７９】
（比較例１）
ＧａＮ基板上に窒化物半導体を積層した実施例１と同等のウエハを準備し、最初にウエハの劈開方向である＜１１−２０＞方向に、実施例１と同様の方法を用いて、割り溝の間隔Ｗ１が３００μｍ、割り溝幅Ｗ２が５０μｍ、深さが３０μｍ、図１のＢ−▲３▼およびＣ−▲３▼のＤ、Ｅ、Ｆ等の位置で、ウエハの窒化物半導体層側に形成した。
【００８０】
すると、第一の割り溝を形成する途中において、＜１１−２０＞方向に対して複数の割れや欠けが発生した。
【００８１】
また、第一の割り溝をウエハのＧａＮ基板側に形成しても同様なウエハ割れが発生した。
【００８２】
これらの割れた複数枚のウエハについては、実施例１と同様の方法で、ウエハのＧａＮ基板側を１枚づつ粘着シート８に貼り付けた後、ダイサを用いて第一の割り溝方向に直交する＜１−１００＞方向にフルカットを行い、幅が３００μｍのバーを形成した。但し、このときも、バーの断面に割れや欠けが発生した。
【００８３】
最後に、チップブレーク用の刃を第一の割り溝に合わせて押し割り、３００μｍ角のチップとした。
【００８４】
このようにして得られた３００μｍ角チップの歩留りは、２インチφウエハに対して約７０％まで低下した。
【００８５】
また、サイズの小さい２５０μｍ角のチップの歩留りは、２インチφウエハに対して約５０％まで低下した。
【００８６】
一方、第一の割り溝をＧａＮ基板のａ面またはｍ面に平行な方向以外の方向に形成した場合は、バーを形成する方向（第一の割り溝に直交する方向）が劈開方向とは異なるため、先ずバーを形成する時点でバーの断面に割れや欠けが生じると共に、第一の割り溝に沿ってチップブレイクする際にもチップの断面に割れや欠けが頻発し、チップの歩留りはさらに低下した。
【００８７】
それに加え、チップの切断に劈開方向を利用しないことにより、ウエハの切断面をフルカットする必要があり、スクライバやダイサの刃の消耗が著しく、コストがかかるため、望ましくない。
【００８８】
（実施例２）
次に、ＧａＮ基板上に窒化物半導体を積層した実施例１と同等のウエハを準備し、以下に示す方法でチップ分離を行った。
【００８９】
先ず、実施例１と全く同じ方法を用い、第一の割り溝を、図１のＢ−▲３▼およびＣ−▲３▼のＤ、Ｅ、Ｆ等の位置で＜１−１００＞方向に形成した後、ウエハのＧａＮ基板側を粘着シート８に貼り付けた。
【００９０】
図３は、本発明の実施例２に係るウエハからバー状に形成した説明図である。
【００９１】
図３に示すように、主面上において、ウエハの劈開方向で且つ第一の割り溝に直交する＜１１−２０＞方向とダイサの刃７の方向が一致するように、窒化物半導体層を上向きにしてウエハをセッティングし、第一の割り溝形成時と同様にダイサによるハーフカットにより、割り溝の間隔Ｗ１が３００μｍ、割り溝幅Ｗ２が５０μｍ、深さが３０μｍで、図１のＢ−▲４▼およびＣ−▲４▼のＧ、Ｈ、Ｉ等の位置で第二の割り溝を形成した。
【００９２】
そして、チップブレーク用の刃を第二の割り溝上から押しあてることにより、＜１１−２０＞方向に切断された細長いバー１０が粘着シート８に密着した形で形成できた。
【００９３】
また、ダイサによって第二の割り溝を形成した後に、第二の割り溝の上からスクライバでスクライブを行うことで、さらに簡単にバーを形成することができた。
【００９４】
図１におけるｐ電極５とｎ電極６がｎ層（窒化物半導体）２側に形成されている場合において、基板１が透光性を有し、チップパターンが基板１側から確認できる場合は、ウエハの基板１側に第一および第二の割り溝を形成してもよい。さらに、ウエハの両側（ウエハのｎ層（窒化物半導体）２側と基板１側で合致する位置）に第一および第二の割り溝を形成すれば、チップの割れや欠けをさらに低減することができる。
【００９５】
一方の電極をｎ層（窒化物半導体）２側に、もう一方の電極を基板１側に形成する場合は、ウエハの基板１側に第一および第二の割り溝を形成することにより、割り溝形成時における窒化物半導体への物理的なダメージをなくすことができる。
【００９６】
また、第一の割り溝は＜１−１００＞の他に、＜１０−１０＞、＜０１−１０＞、＜−１１００＞、＜−１０１０＞、＜０−１１０＞の何れの方向を用いてもよいし、第二の割り溝を形成するためのウエハの劈開方向は、ｍ面に平行な方向で、＜１１−２０＞、＜２−１−１０＞、＜１−２１０＞、＜−１−１２０＞、＜−２１１０＞、＜−１２−１０＞のうち、第一の割り溝方向に直交する方向であれば、何れの方向を用いてもよい。
【００９７】
実施例１では、第二の割り溝を形成しなくとも、ウエハの劈開面に沿ってバーを形成することができたが、第二の割り溝を形成した場合は、バーを形成する際に、断面のチップの割れや欠けをさらに低減することができた。
【００９８】
最後は、チップブレーク用の刃を第一の割り溝に合わせて押し割り、チップ分離を行った。
【００９９】
このようにして得られた３００μｍ角のチップの歩留りは９５％以上まで向上した。また、２５０μｍ角のチップの歩留りも、２インチφのウエハに対して９０％以上まで向上した。
【０１００】
この結果より、本発明のチップ分離方法を用いることによって、チップの歩留りを向上させることができた。さらには、チップサイズを２５０μｍまで小さくしても高い歩留りを得ることができた。
【０１０１】
なお、第一の割り溝はＧａＮ基板の劈開方向とは異なるため、第二の割り溝の深さよりも深く形成しても、割り溝形成時にウエハが割れることはなかった。
【０１０２】
したがって、第一の割り溝の深さを第二の割り溝の深さよりも深く形成することで、バーからチップをより簡単に分離することができる。
【０１０３】
（実施例３）
次に、ＧａＮ基板上に窒化物半導体を積層した実施例１と同等のウエハを準備し、ＧａＮ基板の研磨を取り入れたチップ分離方法について以下に示す。
【０１０４】
先ず、ウエハのＧａＮ基板側を研削機によって研磨することにより、ウエハ厚みを１００μｍまで薄くした。
【０１０５】
そして、実施例１の図２に示したように、ＧａＮ基板の主面上における劈開方向と直交する＜１−１００＞方向（ＧａＮ基板のオリフラ方向）とダイサの刃７の方向が一致するように、ウエハを窒化物半導体層側が上向きになるようにウエハをセッティングし、ダイサによるハーフカットにより、割り溝の間隔Ｗ１が３００μｍ、割り溝幅Ｗ２が３０μｍ、深さが１０μｍの第一の割り溝を図１のＢ−▲３▼およびＣ−▲３▼のＤ、Ｅ、Ｆ等の位置に形成した。
【０１０６】
このようにして、ウエハの一方向の複数の割り溝の形成が終了し、従来はＧａＮ基板やＳｉＣ基板においてダイシングまたはスクライブ時に発生していたウエハの割れや欠けが全く見られず、ウエハは、厚みを１００μｍまで薄くしたにもかかわらず、第一の割り溝を形成後も最初の２インチφの原形を維持することができた。
【０１０７】
ここで、第一の割り溝を形成した後で、ＧａＮ基板を１００μｍの厚さまで研磨しても、研磨時のウエハ割れは発生しないことを確認している。
【０１０８】
第一の割り溝を形成後は、実施例１および実施例２と同様に、ウエハのＧａＮ基板側を粘着シート８に貼り付け、実施例２の図３に示したように、ウエハをＧａＮ基板の劈開方向で且つ第一の割り溝に直交する＜１１−２０＞方向とダイサの刃７の方向が一致するようにウエハをセッティングし、同様にダイサによるハーフカットにより、割り溝の間隔Ｗ１が３００μｍ、割り溝幅Ｗ２が３０μｍ、深さが１０μｍの第二の割り溝を図１のＢ−▲４▼およびＣ−▲４▼のＧ、Ｈ、Ｉ等の位置に形成した。
【０１０９】
次に、チップブレーク用の刃を第二の割り溝上から押しあてることにより、＜１１−２０＞方向に切断された細長いバー１０が粘着シート８に密着した形で形成された。このとき、バー１０の断面の割れや欠けは、実施例２に比較して、さらに低減されていることを確認した。
【０１１０】
そして、チップブレーク用の刃を第一の割り溝に合わせて押し割り、３００μｍ角のチップを得た。このときも、チップの断面の割れや欠けは、実施例２に比較して、さらに低減されていることを確認した。
【０１１１】
このようにして得られたチップは割れや欠け等が少なく、３００μｍ角および２５０μｍ角の何れのチップにおいても、２インチφのウエハに対して９５％以上という高い歩留りであった。
【０１１２】
この結果より、少なくとも第二の割り溝を形成する前にＧａＮ基板側を研磨して薄くすることにより、バーおよびチップの断面をより奇麗に仕上げることができ、チップの歩留りをさらに向上させることができた。
【０１１３】
また、窒化物半導体ウエハにサファイア基板を用いた場合は、サファイア基板を研磨して薄くすることにより、ウエハがサファイアの劈開方向に対して割れ易くなり、実施例１や実施例２に記載のチップ分離方法がチップの歩留りを向上させるために有効な手段となる。
【０１１４】
ところで、研磨によってＧａＮ基板厚を２００μｍ以下とすることで、チップ分離の歩留りをさらに高めることができるが、ＧａＮ基板厚を５０μｍ以下にすると、研磨時のウエハ割れが頻発した。
【０１１５】
特に、２インチφのＧａＮ基板の場合は、ＧａＮ基板厚が８０〜１５０μｍの範囲でさらにチップの歩留りが高くなった。
【０１１６】
（比較例２）
実施例１〜実施例３と同等のウエハを準備し、ウエハのＧａＮ基板側を研削機によって研磨することにより、ウエハ厚みを１００μｍまで薄くした。
【０１１７】
次に、ＧａＮ基板の主面上における劈開方向である＜１１−２０＞方向に、割り溝の間隔Ｗ１が３００μｍ、割り溝幅Ｗ２が３０μｍ、深さが１０μｍで、図１のＢ−▲３▼およびＣ−▲３▼のＤ、Ｅ、Ｆ等の位置で、ウエハの窒化物半導体層側に第一の割り溝を形成したところ、第一の割り溝を形成する途中において、＜１１−２０＞方向に対して複数の割れや欠けが頻発した。
【０１１８】
また、第一の割り溝をウエハのＧａＮ基板側に形成しても同様なウエハ割れが頻発した。
【０１１９】
これらの割れた複数枚のウエハについては、実施例１〜実施例３と同様の方法で、ウエハのＧａＮ基板側を１枚づつ粘着シート８に貼り付けた後、ダイサを用いて第一の割り溝方向に直交する＜１−１００＞方向にフルカットを行い、幅が３００μｍのバーを形成した。但し、このときも、バーの断面に割れや欠けが発生した。
【０１２０】
最後に、チップブレーク用の刃を第一の割り溝に合わせて押し割り、３００μｍ角のチップとした。
【０１２１】
このようにして得られた３００μｍ角チップの歩留りは、２インチφウエハに対して５０％以下であった。
【０１２２】
また、サイズの小さい２５０μｍ角のチップの歩留りは２インチφウエハに対して４０％以下まで低下した。
【０１２３】
一方、１００μｍの厚さまで研磨したウエハにおいて、第一の割り溝をＧａＮ基板のａ面またはｍ面に平行な方向以外の方向に形成した場合は、バーを形成する方向（第一の割り溝に直交する方向）が劈開方向とは異なるため、バーを形成する時点で、バーの断面に割れや欠けが頻発した。
【０１２４】
さらには、第一の割り溝に沿ってチップブレイクする際にもチップの断面に割れや欠けが頻発し、チップの歩留りはさらに低下した。
【０１２５】
（実施例４）
立方晶の半導体からなる基板の一例として、厚みが３００μｍ、サイズ２インチφのＳｉ（１１１）基板の主面上に窒化物半導体が積層されたウエハのチップ分離方法について、以下に示す。
【０１２６】
先ず、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法により、Ｓｉ基板上にＳｉＣの薄膜を形成したものを基板として用いた。さらに、ＭＯＣＶＤ装置内にＳｉ基板を挿入し、高温でＡｌＮバッファ層を成長した後、ＳｉドープＧａＮクラッド層、ＳｉドープＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ発光層、ＭｇドープＡｌＧａＮ層、ＭｇドープＡｌＧａＮコンタクト層を順次に積層し、さらに実施例１と同様の手順でｐ電極５およびｎ電極６を形成した。
【０１２７】
このようにして得られたウエハに対し、Ｓｉ（１１１）基板の劈開方向に垂直な方向である＜１１０＞方向に第一の割り溝を、Ｓｉ（１１１）基板の劈開方向である＜１−１０＞方向に第二の割り溝を、割り溝の間隔Ｗ１が３００μｍ、割り溝幅Ｗ２が５０μｍ、深さが３０μｍ、実施例１〜実施例３の位置および割り方でチップ分離を行った。
【０１２８】
ここで、第一の割り溝の方向は、Ｓｉ（１１１）基板の劈開方向に垂直な方向であればよく、＜１１０＞、＜０１１＞、＜１０１＞の何れの方向でもよい。
【０１２９】
また、第二の割り溝の方向は、Ｓｉ（１１１）基板の劈開方向であればよく、＜１−１０＞、＜０１−１＞、＜１０−１＞のうち、第一の割り溝の方向に垂直であればよい。
【０１３０】
こうして得られた３００μｍ角チップの歩留りは、２インチφウエハに対して約９５％まで得られ、２５０μｍ角のチップで約９０％まで得られた。
【０１３１】
この結果より、立方晶の半導体からなり、（１１１）面を主面とするＳｉ基板上に窒化物半導体を積層したウエハにおいても、チップの歩留りを向上させることができるとともに、高い歩留りでチップサイズを２５０μｍと小さくすることができた。
【０１３２】
ここでは、窒化物半導体の例として、発光ダイオードのチップ分離方法を説明したが、半導体レーザのチップ分離にも適用することができる。但し、この場合は、第一の割り溝の方向を半導体レーザの共振器方向とする。
【０１３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ウエハの主面上に割り溝を形成する際にウエハが基板の劈開方向に沿って細かく割れることを防止できるため、チップの歩留りを向上させることができるとともに、高い歩留りでチップサイズを小さくすることができるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板上にｐｎ接合を有する窒化物半導体が積層されたウエハをチップ分離する工程を連続して示す説明図
【図２】本発明の実施例１に係るウエハに第一の割り溝を形成した状態を示す説明図
【図３】本発明の実施例２に係るウエハからバー状に形成した説明図
【符号の説明】
１基板
２ｎ層（窒化物半導体）
３活性層
４ｐ層
５ｐ電極
６ｎ電極
７ダイサの刃
８粘着シート
９固定用リング
１０バー

Claims

主面上において、該主面に直交する任意の２つの劈開面のなす角度が直角とは異なる基板の前記主面上に窒化物半導体が積層されたウエハを、正方形または長方形のチップに切断して分離する窒化物半導体チップの製造方法であって、
前記ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、または窒化物半導体側と基板側が互いに合致する位置におけるこれらの両側に、前記基板の劈開方向と直交する方向に第一の割り溝を形成し、
その後前記ウエハの窒化物半導体側もしくは基板側、または窒化物半導体側と基板側が互いに合致する位置におけるこれらの両側に、前記基板の劈開方向で且つ前記第一の割り溝と直交する方向に第二の割り溝を形成し、
前記第二の割り溝に沿って割ってバーを形成し、
次に前記バーを前記第一の割り溝に沿って割ってチップに分離することを特徴とする窒化物半導体チップの製造方法。
前記第一の割り溝の深さを前記第二の割り溝の深さよりも深くすることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記第二の割り溝を形成する前に、前記基板を５０μｍ〜２００μｍの範囲の厚さまで研磨することを特徴とする請求項１または２記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記基板が六方晶の窒化物半導体からなり、（０００１）面を主面とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記基板が六方晶のＧａＮからなることを特徴とする請求項４記載の窒化物半導体チップの製造方法。
前記基板が立方晶の半導体からなり、（１１１）面を主面とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の窒化物半導体チップの製造方法。