JP7148816B2

JP7148816B2 - 発光素子の製造方法

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Publication number: JP7148816B2
Application number: JP2020138293A
Authority: JP
Inventors: 一樹山口; 直人井上; 将彰首藤
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2022-10-06
Anticipated expiration: 2040-08-18
Also published as: JP2021185594A

Description

本発明は、発光素子の製造方法に関する。

半導体発光素子は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、半導体発光素子は、初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下「ＬＥＤ」ともいう。）、レーザダイオード等の半導体発光素子は、各種の光源として利用され、更なる発光出力の向上及び発光効率の改善が求められている。

このような半導体発光素子は、サファイア基板などの上に半導体層をエピタキシャル成長させた後、分割することで得ることができる。半導体層が積層されたサファイア基板を分割する方法として、例えば特許文献１には、サファイア基板の裏面側からレーザ光を照射することでサファイア基板の内部に改質領域を形成し、その改質領域から亀裂を生じさせて、割断を行う方法が提案されている。また、サファイア基板を厚膜化すると、サファイア基板の内部に改質領域を１本設けるだけでは、割断が不十分となることがある。そこで、レーザ照射をさらに行って、改質領域をサファイア基板の厚み方向に２本又は３本以上設けて割断する方法が提案されている。

しかしながら、このような改質領域をサファイア基板の厚み方向に複数本設けると、レーザ光が集光される箇所が半導体層に近づき、レーザ光により半導体層を劣化させるおそれがある。かといって、改質領域を基板の厚み方向に１本設けるだけでは、上述の通り割断が不十分となってしまう。このように、サファイア基板の割断性と半導体層の劣化の抑制とは相反する関係にあり、これらを両立させることは困難である。

特開２００６－２４５０６２号公報

本発明は、従来のこのような問題点を解消するためになされたものである。本発明の目的は、基板の割断のし易さを向上させた発光素子の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法によれば、半導体構造を形成した基板の内部にレーザ光を集光させて複数の改質部を形成し、その後、前記基板を割断する発光素子の製造方法であって、予め設定された割断予定線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記割断予定線上に位置する複数の第一改質部と前記第一改質部から生じる亀裂とを形成させる第一照射を行う工程と、前記第一照射の後、上面視において前記割断予定線に平行であり前記基板の平面方向に所定量ずらした第一仮想線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記第一仮想線上に位置する複数の第二改質部を形成する第二照射を行う工程と、複数の前記第一改質部を起点として前記基板を割断することで前記第一改質部から生じる前記亀裂の伸展を促進させる工程とを含むことができる。

本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法により、割断予定線と異なる第一仮想線に沿って第二改質部を形成することで、第一改質部からの亀裂の伸展を促進させることができ、基板の割断を容易に行えるようにできる。

実施形態１に係る製造方法により得られる発光素子を示す概略断面図である。基板を発光素子に割断する様子を示す模式断面図である。基板に対するレーザ光の走査方向を示す模式平面図である。複数の割断予定線に沿って改質部を形成した状態を示す模式断面図である。図５Ａは比較例に係る方法で基板の同一箇所に複数回レーザ光を照射する様子を示す模式的平面図、図５Ｂは実施形態１に係る方法で走査毎に走査位置をずらして照射する様子を示す模式平面図である。図６Ａは図５Ａの基板の模式断面図、図６Ｂは図５Ｂの基板の模式断面図である。図７Ａは実施形態２に係る方法で基板上に照射されるレーザ光の照射パターンを示す模式平面図、図７Ｂは図７Ａの基板の断面図である。図８Ａは実施形態３に係る方法で基板上に照射されるレーザ光の照射パターンを示す模式平面図、図８Ｂは図８Ａの基板の模式断面図である。実施例１、２、及び比較例１、２に係る方法でレーザ光を走査して亀裂の長さを測定した結果を示すグラフである。実施例３～７、比較例３に係る方法でレーザ光のオフセット量を変化させた場合の亀裂長さを示すグラフである。図１１Ａは比較例３に係る方法でレーザ光を照射した基板の改質領域を示す平面写真、図１１Ｂは実施例４に係る方法でレーザ光を照射した基板の改質領域を示す平面写真、図１１Ｃは実施例６に係る方法でレーザ光を照射した基板の改質領域を示す平面写真、図１１Ｄは図１１Ａの基板断面を示す写真、図１１Ｅは図１１Ｂの基板断面を示す写真、図１１Ｆは図１１Ｃの基板断面を示す写真である。オリエンテーションフラット面を水平面と一致させた基板の模式平面図である。割断予定線に対して形成した複数の改質部と、割断予定線から＋方向、－方向にオフセットさせて形成した複数の改質部とを示す模式平面図である。図１４Ａは第一仮想線を割断予定線に対して左側に設定した例を示す模式斜視図、図１４Ｂは第一仮想線を割断予定線に対して右側に設定した例を示す模式斜視図である。図１５Ａは第一仮想線を割断予定線から＋５μｍずらした例の基板の表面を示す顕微鏡写真、図１５Ｂは第一仮想線を割断予定線から－５μｍずらした例の基板の表面を示す顕微鏡写真である。図１６Ａは２パス目を１パス目から＋方向にオフセットさせた例を示す模式斜視図、図１６Ｂは２パス目を１パス目から－方向にオフセットさせた例を示す模式斜視図である。図１７Ａは２パス目を１パス目から＋方向に５μｍオフセットさせた例を示す顕微鏡写真、図１７Ｂは２パス目を１パス目から＋方向に５μｍオフセットさせた例を示す顕微鏡写真、図１７Ｃは２パス目を１パス目から－方向に５μｍオフセットさせた例を示す顕微鏡写真、図１７Ｄは２パス目を１パス目から－方向に５μｍオフセットさせた例を示す顕微鏡写真である。図１８Ａは図１６Ａにおける基板の模式断面図、図１８Ｂは図１６Ｂにおける基板の模式断面図である。オリエンテーションフラット面を水平面から４５°傾斜させた基板の模式平面図である。図２０Ａは基板上を左右方向に沿って左から右にレーザ光を走査してパルス状に照射した場合の加工痕の形状を示す模式拡大平面図、図２０Ｂは図２０Ａの走査を行った基板の顕微鏡写真、図２０Ｃは基板上を左右方向に沿って右から左にレーザ光を走査してパルス状に照射した場合の加工痕の形状を示す模式拡大平面図、図２０Ｄは図２０Ｃの走査を行った基板の顕微鏡写真である。図２１Ａは左右方向においてレーザ光を走査させた後、上側にオフセットさせてレーザ光を走査させた場合に得られる亀裂の伸展を示す模式拡大平面図、図２１Ｂは左右方向においてレーザ光を走査させた後、下側にオフセットさせてレーザ光を走査させた場合に得られる亀裂の伸展を示す模式拡大平面図である。図５Ｂの基板を個片化して得られた発光素子を示す模式平面図である。レーザ光の照射位置を示す他の例を示す模式平面図である。図２３の基板を個片化して得られた発光素子を示す模式平面図である。個片化された発光素子の拡大写真である。

以下、図面に基づいて実施形態を詳細に説明する。ただ、以下に示す実施形態乃至実施例は、本発明の技術思想を具体化するための、発光素子の製造方法を例示するものであって、本発明は以下のものに限定されない。特に実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、本明細書において、層上等でいう「上」とは、必ずしも上面に接触して形成される場合に限られず、離間して上方に形成される場合も含んでおり、層と層の間に介在層が存在する場合も包含する意味で使用する。さらにまた、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。また以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。なお、本明細書において「備える」とは、別部材として備えるもの、一体の部材として構成するものの何れをも含む意味で使用する。
（発光素子１０）

まず、本発明の実施形態１に係る製造方法により得られる発光素子１０を図１の概略断面図に示す。図１に示す発光素子１０は、窒化物半導体素子の一例であるフェイスアップ型のＬＥＤである。以下、発光素子１０の詳細について説明する。

図１の発光素子１０では、対向する一対の主面を有する基板５０の一方の主面である第一主面５１上に、複数の窒化物半導体層が積層された半導体構造１１が形成されている。具体的に、発光素子１０は、基板５０の第一主面５１上に、ｎ型半導体層６と、活性領域８と、ｐ型半導体層７とを第一主面５１側から順に備える半導体構造１１が形成されている。ｎ型半導体層６上には、ｎ型半導体層６と電気的に接続されるｎ側パッド電極３Ａが形成されている。またｐ型半導体層７の上には、透光性導電層１３が形成されている。透光性導電層１３上には、ｐ型半導体層７と透光性導電層１３を介して電気的に接続されるｐ側パッド電極３Ｂが形成されている。さらに、絶縁性の保護膜１４により、半導体構造１１の表面と、ｎ側パッド電極３Ａ及びｐ側パッド電極３Ｂの表面とは被覆される。ｎ側パッド電極３Ａ及びｐ側パッド電極３Ｂの表面の一部は、保護膜１４から露出している。発光素子１０は、ｎ側パッド電極３Ａ及びｐ側パッド電極３Ｂを介して、外部より電力が供給されると、活性領域８から光を放出し、図１における電極形成面側から、主に光が取り出される。すなわち図１の発光素子１０では、ｎ側パッド電極３Ａ、ｐ側パッド電極３Ｂが設けられている面側が主な光取り出し面１８である。以下に発光素子１０の各構成要素に関して、具体的に説明する。
（基板５０）

基板５０は、半導体構造１１をエピタキシャル成長させることができる基板であれば、大きさや厚さ等は特に限定されない。半導体構造１１として窒化物半導体をエピタキシャル成長させる場合、基板５０としては、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイアからなる絶縁性基板を用いることができる。
（半導体構造１１）

半導体構造１１としては、一般式がＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）である窒化物半導体を用いることができる。半導体構造１１は、発光層である活性領域８を有し、この活性領域８は単一又は多重量子井戸構造とすることができる。活性領域８から放出される光のピーク波長は、３６０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲、好ましくは３８０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲とすることができる。ｎ型半導体層６は、ｎ型不純物としてＳｉ、Ｇｅなどを含有していてもよい。また、ｐ型半導体層７は、ｐ型不純物としてＭｇ、Ｚｎなどを含有していてもよい。不純物が含有された窒化物半導体層の不純物の濃度は、５×１０¹⁶／ｃｍ³以上５×１０²¹／ｃｍ³以下であることが好ましい。
（透光性導電層１３）

透光性導電層１３は、図１に示すように、ｐ型半導体層７上に形成される。ｐ型半導体層７上に透光性導電層１３を形成することにより、電流をｐ型半導体層７の比較的広い範囲に広げることができる。

透光性導電層１３は、例えばＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物とすることができる。具体的には、ＩＴＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂等、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎの酸化物を含む透光性導電層１３を形成することが望ましく、好ましくはＩＴＯを使用する。これにより、活性領域８からの光を透光させつつ当接する半導体構造に電流を拡散するのに良好なオーミック接触を得られる。
（電極３）

ｎ側パッド電極３Ａ及びｐ側パッド電極３Ｂは、それぞれｎ型半導体層６、ｐ型半導体層７と電気的に接続されている。ｎ側パッド電極３Ａ及びｐ側パッド電極３Ｂは、例えば、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金とすることができる。
（保護膜１４）

保護膜１４は、ｎ型半導体層６の上面及びｐ型半導体層７の上面を少なくとも被覆している。この保護膜１４は、ｎ型半導体層６の上面にｎ側開口部と、ｐ型半導体層７の上面にｐ側開口部と、を有している。また保護膜１４は、ｎ型半導体層６とｐ型半導体層７の側面も被覆している。特に、ｎ型半導体層６の側面、活性領域８の側面及びｐ型半導体層７の側面を連続的に被覆することで、リーク電流の発生を阻止している。保護膜１４の膜厚は、各半導体層を保護できれば良く、例えば１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下がより好ましい。
（発光素子の製造方法）

発光素子の製造方法では、まず、サファイアからなり、第一主面５１及び第二主面５２を有する基板５０を準備する。基板５０は、平面視形状が略円形状であり、周縁の一部にオリエンテーションフラット面ＯＦを有している。オリエンテーションフラット面ＯＦは、Ａ面又はＣ面であることが好ましい。なかでも、基板５０として、Ｃ面（０００１）を第一主面５１とし、オリエンテーションフラット面ＯＦをＡ面（１１－２０）とするサファイア基板を用いることが好ましい。基板５０の厚さは、例えば１００μｍ以上８００μｍ以下とすることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下とすることがさらに好ましい。

本発明は、上述の通り割断が困難なサファイア基板に対して好適に利用できる。以下の例では、基板５０としてサファイア基板を用いた例について説明する。
（半導体層形成工程）

基板５０の第一主面５１に半導体構造１１を形成する。半導体構造１１は、複数の半導体層を含む。半導体層の成長方法としては、特に限定されない。例えば、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、半導体の成長方法として知られている全ての方法を好適に用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤを用いることで半導体層を結晶性良く成長させることができるので好ましい。
（割断工程）

基板５０の第一主面５１上に半導体構造１１を成長させた後、例えば基板５０を１００μｍ以上３００μｍ以下程度になるように研磨する。その後、基板５０の内部にレーザ光を集光し部分的に脆化させることにより基板５０の一部を改質させる。断面視におけるレーザ光の走査パターンを図２の模式断面図に示す。図２に示すように、基板５０の第二主面５２側から、基板５０の内側にレーザ光ＬＢを照射する。レーザ光ＬＢを照射することで、照射された領域が改質し改質部２０が形成される。そして、この改質部２０を起点に基板５０の第一主面５１側や第二主面５２側に向かって亀裂ＣＲが生じる。レーザ光ＬＢを基板５０の面内で走査させ複数の改質部２０を形成することで、複数の改質部２０がライン状に形成された改質ライン２６が形成される。基板５０に応力を加えることで、改質部２０及び亀裂ＣＲを起点として基板５０が割断される。

レーザ光を基板５０の内部に集光させながら、個片化時に割断を予定している図３に示す複数の割断予定線ＰＣに沿って走査させる。上面視において、レーザ光ＬＢの走査は、図３に示すように、オリエンテーションフラット面ＯＦに対して略垂直な方向である１次方向と、オリエンテーションフラット面ＯＦに対して略平行な方向である２次方向と、にそれぞれ行う。例えば、レーザ光を１次方向に沿って走査した後、２次方向に沿って走査する。複数の割断予定線ＰＣに沿ってレーザ光を走査することで、図４に示す模式断面図のように、複数の割断予定線ＰＣに沿った改質部２０が形成される。そして、割断予定線ＰＣに沿って基板５０を割断して複数の発光素子に個片化する。

しかしながら、基板５０を厚膜化すると、上記の方法では亀裂ＣＲの伸展が不十分となり基板５０の割断が困難となることがある。そこで亀裂ＣＲの伸展を更に促進するため、レーザ光ＬＢの出力を上げることも考えられるが、レーザ光ＬＢの出力を上げすぎると、基板５０上に形成した半導体層が、レーザ光ＬＢによる熱などにより劣化することが懸念される。
［実施形態１］

そこで本発明者らは鋭意研究の結果、レーザ光ＬＢの照射位置を工夫することで、亀裂ＣＲの伸展を促進させることを見出し、本発明を成すに至った。具体的には、図５Ａに示すように、割断予定線ＰＣに沿ってレーザ光を照射させ第一改質部２１を形成するだけでなく、図５Ｂに示すように、割断予定線ＰＣから所定量ずらした第一仮想線ＶＬ１に沿ってレーザ光を照射させ基板５０の内部に第二改質部２２を形成する。ここで、断面視におけるレーザ光の照射位置を図６Ａ、図６Ｂの断面図に示す。図６Ａは図５Ａに対応する比較例の照射パターン、図６Ｂは図５Ｂに対応する実施形態１に係る照射パターンを、それぞれ示している。実施形態１に係るレーザ光の照射では、図６Ｂに示すように、割断予定線ＰＣと第一仮想線ＶＬ１とにおいて基板５０の厚み方向においてはほぼ同じ位置にレーザ光を照射しつつ、図５Ｂに示すように、割断予定線ＰＣと第一仮想線ＶＬ１とにレーザ光を照射させる。このようにすることで、割断予定線ＰＣに沿って形成された第一改質部２１からの亀裂ＣＲの伸展を促進させ、基板５０を効率良く割断することができる。

通常、改質部２０の形成時に生じるひずみが解放されることで、その改質部２０から亀裂が生じる。しかしながら、改質部２０が形成され亀裂がすでに生じている領域の近傍に新たに改質部２０を形成した場合、ひずみが解放される際に生じる力は、新たな亀裂の発生にはほとんど寄与せず、すでに生じている亀裂に対して主に働くと推測される。つまり、実施形態１においては、第二改質部２２を形成するときに生じたひずみが解放するときの力が、すでに形成された第一改質部２１からの亀裂ＣＲに対して働くことで亀裂ＣＲの伸展が促進されると推測される。

図６Ａに示す比較例に係る改質領域の幅Ｗ１に比べて、レーザ光の照射を割断予定線ＰＣからずらした位置に第二改質部２２が形成されることで、実施形態１では図６Ｂに示すように、最終的に形成される改質領域の幅Ｗ２が大きくなる。

このような基板５０の割断の工程を説明する。まず割断予定線ＰＣに沿ってレーザ光ＬＢを走査する第一照射を行い、基板５０の内部に割断予定線ＰＣ上に位置する複数の第一改質部２１と、第一改質部２１から生じる亀裂とを形成させる。そして第一照射に続いて、基板５０の上面視において割断予定線ＰＣに平行であり、基板５０の平面方向に所定量ずらした第一仮想線ＶＬ１に沿ってレーザ光を走査する第二照射を行う。これによって基板５０の内部に、第一仮想線ＶＬ１上に位置する複数の第二改質部２２を形成し、第一改質部２１から生じた亀裂の伸展を促進させる。その上で、複数の第一改質部２１を起点として基板５０を割断する。

ここで、第二照射におけるレーザ光の出力は、第一照射におけるレーザ光の出力以上とすることが好ましい。これにより、第二改質部２２の形成時に生じるひずみの解放による力をより大きくし、第一改質部２１からの亀裂の伸展を促進させやすくできる。

第一仮想線ＶＬ１は、割断予定線ＰＣから基板の平面方向に３μｍ以上７μｍ以下ずらした位置とすることが好ましい。第一仮想線ＶＬ１を割断予定線ＰＣから基板の平面方向にずらす量を３μｍ以上とすることにより、第一改質部２１からの亀裂の伸展を効率よく促進させることができる。第一仮想線ＶＬ１を割断予定線ＰＣから基板の平面方向にずらす量を７μｍ以下とすることにより、第一改質部２１からの亀裂ＣＲの伸展を促進させながら、第二改質部２２からの亀裂の発生を抑制することができる。

第二照射におけるレーザ光の集光位置は、基板の厚み方向において、第一照射におけるレーザ光の集光位置と同程度とすることが好ましい。これにより、前述した第二改質部２２による第一改質部２１からの亀裂ＣＲの伸展を促進させる作用を効果的に生じさせることができる。

レーザ光ＬＢには、パルスレーザを発生するレーザ、多光子吸収を起こさせることができる連続波レーザ等、種々のものを用いることができる。パルスレーザ光のパルス幅としては、１００ｆｓｅｃ～１０００ｐｓｅｃが挙げられる。また、レーザ光のピーク波長としてはサファイアからなる基板５０を透過可能なピーク波長を選択する。例えば、レーザ光のピーク波長は、３５０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲である。サファイアからなる基板５０を透過可能な波長のレーザとしては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、チタンサファイアレーザ、ＫＧＷレーザ等が挙げられる。レーザ光のレーザスポット径は、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下である。

図５Ｂに示す基板５０を割断予定線ＰＣに沿って割断して、個片化した発光素子１０の模式平面図を、図２２に示す。この図２２に示す発光素子１０は、図５Ｂにおける右下に位置する発光素子である。このように矩形状に個片化された発光素子１０は、発光素子１０の平面視における外縁を規定する四辺の一部に沿って第２改質部が形成されている。図２２においては矩形状の上辺及び左辺の隣り合う二辺に沿って第二改質部２２が形成されている。

また、図５Ｂの例では、基板５０を縦横に割断する割断予定線ＰＣのそれぞれに、各割断予定線ＰＣに沿って第一仮想線ＶＬ１にレーザ光を照射させ、第二改質部２２を形成する例を説明したが、本発明はこの構成に限らず、縦横に走査するレーザ光の内、縦横のいずれか一方のみに対して第二改質部２２を形成するようにしてもよい。このような例を図２３の模式平面図に示す。この例では、図において横方向に伸びる割断予定線ＰＣに沿って、第一仮想線ＶＬ１を設定し、割断予定線ＰＣおよび第一仮想線ＶＬ１にレーザ光を走査させ、第一改質部２１および第二改質部２２を形成している。そして、縦方向に伸びる割断予定線ＰＣ’については、割断予定線ＰＣ’にのみレーザ光を走査させて第一改質部２１のみを形成している。このようにレーザ光を走査した基板５０を割断して個片化された発光素子１０Ｂは、図２４の模式平面図に示すように、四辺の内、いずれか一辺（図２４において上辺）のみに沿って第二改質部２２が形成されている。

またこのようにして得られた発光素子１０の拡大写真を図２５に示す。図２５は、図２２に示す発光素子１０の外縁における上辺の一部を拡大した拡大写真である。ここでは基板５０としてサファイア基板を用いた。レーザ光には、パルス幅７００ｆｓのフェムト秒レーザを用いた。レーザ光の第一照射の出力は、０．１５Ｗとし、第二照射の出力を０．２５Ｗとした。第一照射と第二照射とのオフセット量は、６μｍとした。図２５は、基板５０を割断して発光素子１０を得て、サファイア基板の裏面側から見た光学顕微鏡写真（裏面側から照明光を当てた透過照明）を示している。また光学顕微鏡の焦点位置が、基板５０の内部の第二改質部２２の領域となるように設定している。図２５に示すように、第二改質部２２が外縁に沿って、外縁より内側に形成されている様子が確認できる。
［実施形態２］

実施形態１ではレーザ光を、基板５０の平行方向に照射位置を異ならせて２回走査させる例を説明した。ただ本発明は、レーザ光の走査回数を２回に限定せず、３回以上としてもよい。一例として、レーザ光を３回走査させる方法を実施形態２として、図７Ａの平面図及び図７Ｂの断面図に示す。これらの図に示すように、第二照射に続いて、基板５０の上面視において割断予定線ＰＣに対して第一仮想線ＶＬ１とは反対側に、基板５０の平面方向にずらした第二仮想線ＶＬ２に沿って、レーザ光を走査する。このような第三照射によって、基板５０の内部において、第二仮想線ＶＬ２上に位置する複数の第三改質部２３を形成し、第一改質部２１からの亀裂ＣＲの伸展を促進させる。この方法によれば、前述した実施形態１に比較して、第二改質部２２だけでなく、第三改質部２３の形成時に生じるひずみが解放する力が第一改質部２１からの亀裂ＣＲに対して働くことで、さらに亀裂ＣＲの伸展を促進させることができる。図６Ｂに示す実施形態１で最終的に形成される改質領域の幅Ｗ２よりも、実施形態２では図７Ｂに示すように、最終的に形成される改質領域の幅Ｗ３が大きくなる。なお、図７Ａ、７Ｂの例では説明のため第一仮想線ＶＬ１を割断予定線ＰＣの左側に、第二仮想線ＶＬ２を右側に配置した例を説明しているが、後述の通り第二仮想線ＶＬ２を割断予定線ＰＣに対して左右のいずれの側に配置するかは、サファイア基板の条件などによって適宜変更することが好ましい。

第三照射におけるレーザ光の出力は、第一照射におけるレーザ光の出力以上とすることが好ましい。これにより、第三改質部２３の形成時に生じるひずみの解放による力をより大きくし、第一改質部２１からの亀裂の伸展を促進させやすくできる。第二仮想線ＶＬ２は、割断予定線ＰＣから３μｍ以上７μｍ以下ずらした位置とすることが好ましい。第二仮想線ＶＬ２を割断予定線ＰＣから基板の平面方向にずらす量を３μｍ以上とすることにより、第一改質部２１からの亀裂の伸展を効率よく促進させることができる。第二仮想線ＶＬ２を、割断予定線ＰＣから基板の平面方向にずらす量を７μｍ以下とすることにより、第一改質部２１からの亀裂ＣＲの伸展を促進させながら、第三改質部２３からの亀裂の発生を抑制することができる。

同様に第一仮想線ＶＬ１も、割断予定線ＰＣから３μｍ以上７μｍ以下ずらした位置とすることが好ましい。第一仮想線ＶＬ１を割断予定線ＰＣから基板の平面方向にずらす量を３μｍ以上とすることにより、第一改質部２１からの亀裂の伸展を効率よく促進させることができる。第一仮想線ＶＬ１を割断予定線ＰＣから基板の平面方向にずらす量を７μｍ以下とすることにより、第一改質部２１からの亀裂ＣＲの伸展を促進させながら、第二改質部２２からの亀裂の発生を抑制することができる。

第三照射におけるレーザ光の集光位置は、基板５０の厚み方向において、第一照射におけるレーザ光の集光位置と同程度とすることが好ましい。これにより、前述した第三改質部２３による第一改質部２１からの亀裂ＣＲの伸展を促進させる作用を効果的に生じさせることができる。
［実施形態３］

実施形態１、２ではレーザ光ＬＢの照射条件を走査毎に変更せず一定で行う例を説明したが、本発明はこの構成に限定されず、走査毎にレーザ光の照射条件を変更してもよい。一例として、走査毎にレーザ光のピッチを変更する方法を実施形態３として、図８Ａの平面図及び図８Ｂの断面図に示す。ここで、レーザ光のピッチとは、レーザ光を走査しながら複数の集光位置に集光させたときの隣り合う集光位置間の距離である。図８Ａ、図８Ｂに示す方法では、最初に割断予定線ＰＣに沿って第一ピッチＰＨ１で走査する第一照射を行い、その後、割断予定線ＰＣの左右に第一ピッチＰＨ１よりも狭い第二ピッチＰＨ２で照射する第二照射と、第三ピッチＰＨ３で照射する第三照射を行う。言い換えれば、第一ピッチＰＨ１を、第二ピッチＰＨ２及び第三ピッチＰＨ３よりも広くして第一照射を行う。このような照射条件でレーザ光を走査することで、基板５０の割断性を向上できる。基板５０の割断性が向上される理由は、ピッチを狭くすることで第二改質部２２及び第三改質部２３がより密に形成され、第二改質部２２及び第三改質部２３の形成時に生じるひずみが解放されるときの力が増加し、第一改質部２１からの亀裂ＣＲの伸展がより促進されたためであると推測される。なお、図８Ａ、図８Ｂの例では第三照射を含めた例を説明したが、第三照射を含まない第一照射と第二照射のみの場合でも、第二照射の第二ピッチＰＨ２よりも第一照射の第一ピッチＰＨ１を広くすることで、基板５０の割断性を向上できる。

実施形態２、３において、第一仮想線ＶＬ１を基板の平面方向にずらす量やレーザ光を走査するときのピッチを第二照射と第三照射とでそれぞれ異ならせてもよい。
［実施例１、２；比較例１、２］

本発明の有効性を確認すべく、実施例１、２および比較例１、２でレーザ光の照射条件をそれぞれ変更して加工した基板５０を作製し、それぞれのレーザ光の照射条件による結果を評価した。実施例１、２および比較例１、２におけるレーザ光の照射条件を説明する。

基板５０には、第一主面５１上に半導体構造１１が形成された厚み１８５μｍのサファイア基板を用いた。そして、基板５０の厚み方向におけるレーザ光の走査位置を第一照射と第二照射で同じとした比較例１と、レーザ光の走査位置を第一照射と第二照射で異ならせた実施例１と、により基板５０を加工した。また、基板５０の厚み方向におけるレーザ光の走査位置を第一照射、第二照射、及び第三照射で同じとした比較例２と、レーザ光の走査位置を第一照射、第二照射、及び第三照射でそれぞれ異ならせた実施例２と、により基板５０を加工した。実施例１では、第二照射の走査位置を、基板５０の厚み方向においては第一照射と同じとしつつ、基板５０の平面方向において第一照射の走査位置に対して３μｍずらした。また、実施例２では、第二照射及び第三照射の走査位置を、基板５０の厚み方向においては第一照射と同じとしつつ、基板５０の平面方向において第一照射の走査位置に対してそれぞれ３μｍずらした。なお、実施例１、２および比較例１、２において、走査位置以外のレーザ光の照射条件は同じに設定し、レーザ光の出力は０．６Ｗ、デフォーカス量は約３９μｍとしている。またレーザ光はパルス駆動で照射し、ピッチは約６μｍである。

そして、比較例１、２と実施例１、２とにおける基板５０に生じる亀裂の長さを測定し比較した。これらの実施例１、２及び比較例１，２の測定結果を図９に示す。

図９の測定結果から、基板５０の厚み方向におけるレーザ光の走査位置を第一照射と第二照射とで基板５０の平面方向にずらすことで、レーザ光の走査位置を同じとした場合に比べて亀裂を長くできることが確認できる。すなわち基板５０を割断しやすくなることが確認された。レーザ光の走査を２回行った実施例１と比較例１とでは、実施例１の方が比較例１と比べ亀裂を１５μｍ程度長く伸展できることができた。またレーザ光の走査を３回行った実施例２と比較例２とでは、実施例２の方が比較例２と比べ亀裂を２０μｍ程度長く伸展させることができた。加えて、実施例１と実施例２の比較から、２回の走査よりも３回の走査の方が、より亀裂を伸展させる効果が大きいことも確認された。また、比較例１、２では、レーザ光を同じ走査位置に複数回照射しているため、実施例１、２よりも割断予定線ＰＣ上に複数の改質部２０が密に形成されている。このような状態の基板５０を割断予定線ＰＣに沿って割断する場合、基板５０の割断により大きな力が必要になる傾向がある。実施例１、２においては、割断予定線ＰＣ上には第一改質部２１のみが設けられているため、比較例１、２に比べて基板５０の割断に必要な力は小さくなる。実施例１によれば、基板５０の割断に必要な力を大きくすることなく、改質部２０からの亀裂の伸展を促進させることができるため、基板５０を容易に割断することができると考えられる。また実施例２によれば、実施例１よりも改質部２０からの亀裂の伸展を促進させることができるため、基板５０の割断に必要な力を大きくすることなく、基板５０をさらに容易に割断することができると考えられる。
［実施例３～７；比較例３］

さらに、実施例３～７および比較例３でレーザ光の照射条件をそれぞれ変更して加工した基板５０を作製し、それぞれのレーザ光の照射条件による結果を評価した。実施例３～７および比較例３におけるレーザ光の照射条件を説明する。

上述した実施例１、２および比較例１、２と同様に、基板５０には、第一主面５１上に半導体構造１１が形成された厚み１８５μｍのサファイア基板を用いた。そして、第二照射及び第三照射の走査位置を第一照射の走査位置に対して基板５０の平面方向にずらした量であるオフセット量ｄ１、ｄ２を実施例３～７および比較例３でそれぞれ異ならせて試験を行った。この結果を図１０、図１１Ａ～図１１Ｆに示す。なお、実施例３～７および比較例３において第二照射におけるオフセット量ｄ１と第三照射におけるオフセット量ｄ２は同じとした。オフセット量ｄ１、ｄ２を、０μｍとした例を比較例３、１μｍとした例を実施例３、３μｍとした例を実施例４、５μｍとした例を実施例５、７μｍとした例を実施例６、１０μｍとした例を実施例７とした。そして、基板５０の断面における亀裂長さをそれぞれ測定した。また比較例３、実施例４、および実施例６については、平面視におけるレーザ光による改質領域と、基板５０の断面の光学顕微鏡写真を観察した。

レーザ加工機の照射条件は、レーザ光の出力を０．６Ｗ、デフォーカス量を３９μｍ、送り速度を６００ｍｍ／ｓに設定した。レーザ照射はレーザ光をパルス駆動させながら走査することにより行った。

比較例３、実施例４、実施例６のそれぞれについて、図１１Ａ～図１１Ｃに基板５０の内部に形成された改質領域の平面写真を示している。図１１Ｄ～図１１Ｆに基板５０の断面写真を示している。この内、図１１Ａ、図１１Ｄが比較例３、図１１Ｂ、図１１Ｅが実施例４、図１１Ｃ、図１１Ｆが実施例６を、それぞれ示している。

図１０は、オフセット量ｄ１、ｄ２を変更することによる亀裂長さの変化を確認するためのグラフである。また表１に、比較例３、実施例３～７におけるそれぞれのオフセット量ｄ１、ｄ２の条件と亀裂長さの測定結果を示す。図１０に示すように、オフセット量ｄ１、ｄ２が１μｍ以上１０μｍ以下の範囲で変更した実施例３～７では、オフセット量ｄ１、ｄ２がゼロ、つまりオフセットさせていない比較例３に比べて亀裂の長さを延伸させる効果が確認された。また、オフセット量ｄ１、ｄ２を３μｍ以上７μｍ以下とすることで、亀裂を比較例３に比べて効率よく伸展させることができることが確認できた。

図１１Ｄに示すように、比較例３では亀裂の長さが短く、基板５０の表面まで達していないことが判る。一方、図１１Ｅ、図１１Ｆに示す実施例４、６ではいずれも亀裂が基板５０の表面（第一主面５１及び第二主面５２）まで伸展していることが判る。このことから、オフセット量ｄ１、ｄ２を３μｍ以上とすることで、亀裂の伸展を促進させる効果が得られることが確認された。一方、図１１Ｆに示す実施例６では亀裂が若干蛇行して伸展されているが、図１１Ｅに示す実施例４では亀裂が略直線状に伸展されている。このことから、オフセット量ｄ１、ｄ２を７μｍ以下とすることで亀裂の蛇行を抑制できることが確認された。以上から、第二、三照射における照射位置を第一照射における照射位置から平面方向にずらすオフセット量は、３μｍ以上７μｍ以下とすることがより好ましいといえる。

次に、第一照射、第二照射、第三照射におけるレーザ光のピッチを変更し、ピッチを変更することによる第一改質部２１からの亀裂の伸展のしやすさを検討した。第一照射におけるレーザ光は割断予定線ＰＣに沿って走査し、割断予定線ＰＣはサファイアからなる基板５０のｍ軸方向に沿うように設定した。基板５０の厚みは１５０μｍである。第二照射及び第三照射における走査は、それぞれ第一照射に対して５μｍオフセットした位置とした。また、レーザ光の周波数は７５ｋＨｚ、デフォーカスは２０μｍとした。第一照射におけるピッチを４μｍとし、第二照射及び第三照射におけるピッチを２μｍ、３μｍ、４μｍと変更した。そして、それぞれの条件に対して、レーザ光のパルスエネルギーを１．８μＪ、２μＪ、２．２μＪ、２．４μＪと変更し亀裂の伸展のしやすさを検討した。なお、それぞれの条件において、第一照射、第二照射、第三照射に使用するレーザ光のパルスエネルギーは同じとした。表２にそれぞれの条件における亀裂の伸展を検証した結果を示す。なお、表２で[％]を付して表している値は、基板の断面写真を観察し、亀裂が基板の厚み方向においてどの程度伸展していたかを表す値である。例えば、１００％としている条件は、亀裂が基板５０の第一主面５１及び第二主面５２にまで達していたことを意味する。

上記の結果から、第二照射及び第三照射におけるピッチを広くするに従い、亀裂の伸展に必要なパルスエネルギーが大きくなることが分かる。このことから、第二照射及び第三照射におけるレーザ光のピッチを、第一照射におけるレーザ光のピッチより狭くすることで、より小さいパルスエネルギーで亀裂を十分に伸展させることができることが分かる。亀裂の伸展に必要なパルスエネルギーを小さくできることで、レーザ照射による半導体層へのダメージを軽減することができる。
［実施形態４］

第二照射においてレーザ光を走査する第一仮想線ＶＬ１を、割断予定線ＰＣに対して左右どちら側に設定するかは、サファイアからなる基板５０の平面視における、オリエンテーションフラット面ＯＦと、割断予定線ＰＣとの位置関係によって異なる。例えば図１２に示すように、基板５０のオリエンテーションフラット面ＯＦを手前側に置いた姿勢で、平面視において、オリエンテーションフラット面ＯＦ（Ａ面）と平行なｍ軸方向に割断予定線ＰＣを設定し基板５０を割断する場合を考える。ここで、以下の説明では便宜上、基板５０のオリエンテーションフラット面ＯＦを手前側に配置したときの手前を下とし、その下を基準として基板５０に対して上下及び左右を規定して説明する。なお、基板５０を回転させ、オリエンテーションフラット面ＯＦの位置が変更された場合であっても、基板５０を回転させる前に規定した上下及び左右を適用する。図１２においては、オリエンテーションフラット面ＯＦを手前側に配置したときのオリエンテーションフラット面ＯＦを水平とし、オリエンテーションフラット面ＯＦの平面視における角度を水平面と一致するという意味で０°とする。

図１３は、レーザ照射により基板５０に複数の改質部２０が形成された模式平面図である。図１３において、１パス目を割断予定線ＰＣとし、２パス目の第一仮想線ＶＬ１を上側の＋方向である第一仮想線ＶＬ１＋に設定するか、下側の－方向である第一仮想線ＶＬ１－に設定するかを、亀裂の伸展により生じる基板５０の表面における蛇行の違いに基づき検討する。

図１４Ａ、図１４Ｂの斜視図に基づいて説明する。図１４Ａは、２パス目となる第一仮想線ＶＬ１＋を、割断予定線ＰＣに対して左側に設定した例である。また、図１４Ｂは、２パス目となる第一仮想線ＶＬ１－を、割断予定線ＰＣに対して右側に設定した例である。いずれの場合も、第２照射を行うことで生じる２パス目から１パス目に向かう亀裂の伸展方向はほとんど同じとなるため、蛇行の程度は変わらない。基板５０の表面の平面視における顕微鏡写真の一例を、２パス目の第一仮想線ＶＬ１を割断予定線ＰＣから＋５μｍオフセットさせた例を図１５Ａに、－５μｍオフセットさせた例を図１５Ｂに、それぞれ示す。これらの図に示すように、基板５０をｍ軸方向に割断する場合において、第一仮想線ＶＬ１を割断予定線ＰＣからいずれの方向にずらしても、基板５０の表面に生じる蛇行の程度はほぼ変わらなかった。

以上、基板５０をｍ軸方向に割断する例について説明した。次に基板５０をａ軸方向に割断する例について、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ～図１７Ｄ、図１８Ａ、図１８Ｂに基づいて説明する。図１６Ａは、２パス目となる第一仮想線ＶＬ１を１パス目から左側の＋方向にオフセットさせた例の模式斜視図を示している。図１６Ｂは、２パス目となる第一仮想線ＶＬ１を１パス目から右側の－方向にオフセットさせた例の模式斜視図を示している。また図１７Ａ、図１７Ｂは、それぞれ２パス目を１パス目から＋方向に５μｍオフセットさせた例の平面視における顕微鏡写真を示している。図１７Ｃ、図１７Ｄは、それぞれ２パス目を１パス目から－方向に５μｍオフセットさせた例の顕微鏡写真を示している。さらに、図１８Ａは、図１６Ａの基板５０の模式断面図を示しており、図１８Ｂは、図１６Ｂの基板５０の模式断面図を示している。

基板５０をｍ軸方向に割断する場合においては、基板５０は基板５０の厚み方向に対して略垂直な方向に割断される。そのため、第一仮想線ＶＬ１を割断予定線ＰＣに対して上側、下側のいずれの場合でも基板５０の表面に生じる蛇行の程度は略同じであったと考えられる。これに対して、基板５０をａ軸方向に割断する場合においては、基板５０はサファイアの結晶面の影響で基板５０の厚み方向に対して斜めに割断される傾向がある。そのため、図１６Ａに示す比較例のように、２パス目となる第一仮想線ＶＬ１を＋方向にオフセットして第二改質部２２を形成すると、図１８Ａに示すように、１パス目で形成した第一改質部２１からの亀裂に起因して、第二改質部２２からの亀裂が第一改質部２１からの亀裂と繋がってしまうおそれがある。このような場合、図１７Ａ、図１７Ｂに示す比較例においては、基板５０の表面において亀裂の蛇行が発生する。例えば、図１７Ａ、図１７Ｂにおける下側で亀裂が直線状ではなく曲線状に形成されている部分が蛇行している部分である。

一方で、実施形態４を説明するための図１６Ｂ、図１８Ｂに示すように、２パス目となる第一仮想線ＶＬ１を－方向にオフセットして第二改質部２２を形成すると、１パス目で形成した第一改質部２１から斜め方向に伸展する亀裂が第二改質部２２からの亀裂に対して与える影響が低減する。例えば、図１８Ｂに示すように、第一改質部２１からの亀裂が、基板５０の第二主面５２側に伸展する際、第二改質部２２が形成された領域上を通過することなく伸展する。これにより、前述したように、第二改質部２２からの亀裂が第一改質部２１からの亀裂と繋がることが抑制されるため、基板５０の表面における亀裂の蛇行を抑制することができる。この結果、図１７Ｃ、図１７Ｄに示すように、基板５０の表面における亀裂の蛇行が抑制される。以上のことから、オリエンテーションフラット面ＯＦを手前側に置いた姿勢で、オリエンテーションフラット面ＯＦ（Ａ面）と垂直な方向（ａ軸）に設定された割断予定線ＰＣに対して第一照射を行う。その後、第一仮想線ＶＬ１を、割断予定線ＰＣよりも右側のオリエンテーションフラット面ＯＦと垂直な方向に設定して第二照射を行うことが好ましい。これによって、基板５０を割断する際の基板５０の表面における亀裂が蛇行する事態を抑制することができる。
［実施形態５］

実施形態４では、図１２に示したようにオリエンテーションフラット面ＯＦと水平面がなす角度が０°となる姿勢に置いた状態で、基板５０のｍ軸方向及びａ軸方向に割断する場合に、好ましい第一仮想線ＶＬ１の設定について検討した。実施形態５では、図１９に示すように、基板５０をオリエンテーションフラット面ＯＦと水平面との間の角度が４５°となる姿勢に置いた状態で、上下方向及び左右方向に割断する場合に、好ましい第一仮想線ＶＬ１の設定について検討する。

図１９に示すように基板５０をオリエンテーションフラット面ＯＦを水平面に対して４５°傾斜させた姿勢で、レーザ光を左右方向に走査させて形成される複数の改質部２０を模式的に示す平面図を図２０Ａ、図２０Ｃに示す。図２０Ａは、パルス駆動されたレーザ光を図中の矢印が示す左側から右側に進行する方向に走査した状態を示している。図２０Ｃは、パルス駆動されたレーザ光を、図中の矢印が示す右側から左側に進行する方向に走査した状態を示している。また、図２０Ｂは図２０Ａで示した走査を行った基板の顕微鏡写真であり、図２０Ｄは図２０Ｃで示した走査を行った基板の顕微鏡写真を示している。これらの図に示すように、レーザ光を走査させると、改質部２０から伸展する複数の亀裂のうち、レーザ光の進行方向に対して反対側に形成され、走査線に一番近い亀裂が最も伸展される傾向があることが分かる。図２０Ａにおいて、改質部２０から伸展する複数の亀裂（直線）のうち最も伸展する亀裂の長さを他の亀裂よりも長く示している。このような傾向は、基板５０のｍ軸方向やａ軸方向に沿ってレーザ光を走査していないことに起因するものであると推測される。したがって、割断予定線ＰＣに沿って第一改質部２１を形成した後、第一改質部２１からの亀裂の伸展を考慮して、第一仮想線ＶＬ１の位置およびレーザ光の走査方向を設定した第二照射を行うことが好ましい。

図２１Ａの模式平面図に、１パス目で割断予定線ＰＣに沿って右側から左側に向かってレーザ光を走査させた後、２パス目でその割断予定線ＰＣに対して上側にオフセットさせた第一仮想線ＶＬ１に沿って左側から右側に向かってレーザ光を走査させた場合における亀裂の伸展を示す。図２１Ａに示すようなレーザ光の走査を行った場合、２パス目で形成した第二改質部２２からの亀裂のうち他の亀裂よりも長く伸展する亀裂が、１パス目で形成した第一改質部２１からの亀裂のうち他の亀裂よりも長く伸展する亀裂と近接して形成される。そのため、第一改質部２１と第二改質部２２からの亀裂同士がつながり、基板５０の表面に形成される亀裂が蛇行し易くなる。

次に、図２１Ｂの模式平面図に、１パス目で割断予定線ＰＣに沿って右側から左側に向かってレーザ光を走査させた後、２パス目でその割断予定線ＰＣの下側にオフセットさせた第一仮想線ＶＬ１に沿って左側から右側に向かってレーザ光を走査させた場合における亀裂の伸展を示す。図２１Ｂに示すようなレーザ光の走査を行った場合、２パス目で形成した第二改質部２２からの亀裂のうち他の亀裂よりも長い亀裂の伸展方向が、１パス目で形成した第一改質部２１からの亀裂のうち他の亀裂よりも長い亀裂の伸展方向とは反対方向になる。図２０Ｃにおいて、改質部２０から伸展する複数の亀裂（直線）のうち最も伸展する亀裂の長さを他の亀裂よりも長く示している。そのため、第一改質部２１および第二改質部２２からの亀裂のうち他の亀裂よりも長い亀裂同士がつながり難くなる。このような亀裂同士のつながりを抑制することで、基板５０の表面に形成される亀裂が蛇行することを抑制することができる。

以上のことから、オリエンテーションフラット面ＯＦを手前側に配置した姿勢から、反時計回りに４５°回転させた姿勢の基板５０においては、まず左右方向に設定された割断予定線ＰＣに対して、レーザ光を右側から左側に向かう第一進行方向に走査して第一照射を行う。その後、第一仮想線ＶＬ１を、割断予定線ＰＣよりも下側に設定し、かつレーザ光を左側から右側に向かう第二進行方向に走査させる第二照射を行うことが好ましい。

また、以上は基板５０を左右方向に沿って割断する場合を説明したが、上下方向に沿って割断する場合も、同様に第一改質部２１からの亀裂を考慮した第二照射を行うことが好ましい。すなわち、基板５０のオリエンテーションフラット面ＯＦを手前側に置いた姿勢から、反時計回りに４５°回転させた姿勢の基板５０においては、まず上下方向に設定された割断予定線ＰＣに対して、レーザ光を下側から上側に向かう第一進行方向に走査して第一照射を行う。その後、第一仮想線ＶＬ１を、割断予定線ＰＣよりも右側に設定し、かつレーザ光を上側から下側に向かう第二進行方向に走査させる前記第二照射を行う。このようにすることで、上記と同様、１パス目と２パス目で形成された改質部から伸びた亀裂同士のつながりを抑制し、基板５０の表面に形成される亀裂が蛇行することを抑制することができる。

また、以上の例では１パス目の第一進行方向を右側から左側に向かう方向とする場合を説明したが、第一進行方向を左側から右側に向かう方向としてもよい。この場合には、第一仮想線ＶＬ１を割断予定線ＰＣよりも上側に設定し、かつレーザ光を右側から左側に向かう第二進行方向に設定した第二照射を行えばよい。さらにまた、以上の例では１パス目の第一進行方向を下側から上側に向かう方向とする場合を説明したが、第一進行方向を上側から下側に向かう方向としてもよい。この場合には、第一仮想線ＶＬ１を割断予定線ＰＣよりも左側に設定し、かつレーザ光を下側から上側に向かう第二進行方向に設定した第二照射を行えばよい。このような場合であっても、上記と同様、１パス目と２パス目で形成された改質部から伸びた亀裂同士のつながりを抑制し、基板５０の表面に形成される亀裂が蛇行することを抑制することができる。

３…電極
３Ａ…ｎ側パッド電極
３Ｂ…ｐ側パッド電極
６…ｎ型半導体層
７…ｐ型半導体層
８…活性領域
１０、１０Ｂ…発光素子
１１…半導体構造
１３…透光性導電層
１４…保護膜
１８…光取り出し面
２０…改質部
２１…第一改質部
２２…第二改質部
２３…第三改質部
２６…改質ライン
５０…基板
５１…第一主面
５２…第二主面
ＬＢ…レーザ光
ＣＲ…亀裂
ＯＦ…オリエンテーションフラット面
ＰＣ、ＰＣ’…割断予定線
ＰＨ１…第一ピッチ
ＰＨ２…第二ピッチ
ＰＨ３…第三ピッチ
ＶＬ１、ＶＬ１＋、ＶＬ１－…第一仮想線
ＶＬ２…第二仮想線
ｄ１…第二照射におけるオフセット量
ｄ２…第三照射におけるオフセット量

Claims

半導体構造を形成した基板の内部にレーザ光を集光させて複数の改質部を形成し、その後、前記基板を割断する発光素子の製造方法であって、
予め設定された割断予定線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記割断予定線上に位置する複数の第一改質部と、前記第一改質部から生じる亀裂とを形成させる第一照射を行う工程と、
前記第一照射の後、上面視において前記割断予定線に平行であり前記基板の平面方向に所定量ずらした第一仮想線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記第一仮想線上に位置する複数の第二改質部を形成することで前記第一改質部から生じる前記亀裂の伸展を促進させる第二照射を行う工程と、
複数の前記第一改質部を起点として前記基板を割断する工程と、
を含み、
前記第二照射におけるレーザ光のピッチを、前記第一照射におけるレーザ光のピッチよりも狭くしてなる発光素子の製造方法。
請求項１に記載の発光素子の製造方法であって、
前記第二照射におけるレーザ光の出力を、前記第一照射におけるレーザ光の出力以上としてなる発光素子の製造方法。
半導体構造を形成した基板の内部にレーザ光を集光させて複数の改質部を形成し、その後、前記基板を割断する発光素子の製造方法であって、
予め設定された割断予定線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記割断予定線上に位置する複数の第一改質部と、前記第一改質部から生じる亀裂とを形成させる第一照射を行う工程と、
前記第一照射の後、上面視において前記割断予定線に平行であり前記基板の平面方向に所定量ずらした第一仮想線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記第一仮想線上に位置する複数の第二改質部を形成することで前記第一改質部から生じる前記亀裂の伸展を促進させる第二照射を行う工程と、
複数の前記第一改質部を起点として前記基板を割断する工程と、
を含み、
前記第二照射におけるレーザ光の出力を、前記第一照射におけるレーザ光の出力より大きくしてなる発光素子の製造方法。
請求項１～３のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法であって、
前記基板は、サファイアからなる発光素子の製造方法。
半導体構造を形成した基板の内部にレーザ光を集光させて複数の改質部を形成し、その後、前記基板を割断する発光素子の製造方法であって、
予め設定された割断予定線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記割断予定線上に位置する複数の第一改質部と、前記第一改質部から生じる亀裂とを形成させる第一照射を行う工程と、
前記第一照射の後、上面視において前記割断予定線に平行であり前記基板の平面方向に所定量ずらした第一仮想線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記第一仮想線上に位置する複数の第二改質部を形成することで前記第一改質部から生じる前記亀裂の伸展を促進させる第二照射を行う工程と、
複数の前記第一改質部を起点として前記基板を割断する工程と、
を含み、
前記基板は、サファイアからなり、
前記基板は、平面視形状が略円形状であり、周縁の一部に前記基板のＡ面に平行なオリエンテーションフラット面を有しており、
平面視において、前記オリエンテーションフラット面を手前側に配置した状態における前記手前を下とし、前記下を基準として前記基板に対して上下及び左右を規定したとき、
前記オリエンテーションフラット面を手前側に配置した姿勢から、反時計回りに４５°回転させた姿勢で、左右方向に設定された前記割断予定線に対して、レーザ光を右側から左側に向かう第一進行方向に走査して前記第一照射を行った後、
前記第一仮想線を、前記割断予定線よりも下側に設定し、かつレーザ光を左側から右側に向かう第二進行方向に走査させる前記第二照射を行う発光素子の製造方法。
半導体構造を形成した基板の内部にレーザ光を集光させて複数の改質部を形成し、その後、前記基板を割断する発光素子の製造方法であって、
予め設定された割断予定線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記割断予定線上に位置する複数の第一改質部と、前記第一改質部から生じる亀裂とを形成させる第一照射を行う工程と、
前記第一照射の後、上面視において前記割断予定線に平行であり前記基板の平面方向に所定量ずらした第一仮想線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記第一仮想線上に位置する複数の第二改質部を形成することで前記第一改質部から生じる前記亀裂の伸展を促進させる第二照射を行う工程と、
複数の前記第一改質部を起点として前記基板を割断する工程と、
を含み、
前記基板は、サファイアからなり、
前記基板は、平面視形状が略円形状であり、周縁の一部に前記基板のＡ面に平行なオリエンテーションフラット面を有しており、
平面視において、前記オリエンテーションフラット面を手前側に配置した状態における前記手前を下とし、前記下を基準として前記基板に対して上下及び左右を規定したとき、
前記オリエンテーションフラット面を手前側に配置した姿勢から、反時計回りに４５°回転させた姿勢で、上下方向に設定された前記割断予定線に対して、レーザ光を下側から上側に向かう第一進行方向に走査して前記第一照射を行った後、
前記第一仮想線を、前記割断予定線よりも右側に設定し、かつレーザ光を上側から下側に向かう第二進行方向に走査させる前記第二照射を行う発光素子の製造方法。
請求項４に記載の発光素子の製造方法であって、
前記基板は、平面視形状が略円形状であり、周縁の一部に前記基板のＡ面に平行なオリエンテーションフラット面を有しており、
平面視において、前記オリエンテーションフラット面を手前側に配置した状態における前記手前を下とし、前記下を基準として前記基板に対して上下及び左右を規定したとき、
前記オリエンテーションフラット面を手前側に配置した姿勢で、前記オリエンテーションフラット面と垂直な方向に設定された割断予定線に対して前記第一照射を行った後、前記第一仮想線を、前記割断予定線よりも右側の前記オリエンテーションフラット面と垂直な方向に設定して前記第二照射を行う発光素子の製造方法。
請求項１～７のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法であって、
前記第一仮想線は、前記割断予定線から３μｍ以上７μｍ以下ずらした位置としてなる発光素子の製造方法。
請求項１～８のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法であって、
前記基板の厚み方向において、前記第二照射におけるレーザ光の集光位置を、前記第一照射におけるレーザ光の集光位置と同じとしてなる発光素子の製造方法。
請求項１～９のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法であって、さらに、
前記第二照射の後であって前記基板を割断する工程の前に、上面視において前記割断予定線に対して前記第一仮想線とは反対側に前記基板の平面方向に所定量ずらした第二仮想線に沿ってレーザ光を走査し、前記基板の内部に前記第二仮想線上に位置する複数の第三改質部を形成する第三照射を行う工程を含む発光素子の製造方法。
請求項１０に記載の発光素子の製造方法であって、
前記第三照射におけるレーザ光の出力を、前記第一照射におけるレーザ光の出力以上としてなる発光素子の製造方法。
請求項１０又は１１に記載の発光素子の製造方法であって、
前記第二仮想線は、前記割断予定線から３μｍ以上７μｍ以下ずらした位置としてなる発光素子の製造方法。
請求項１０～１２のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法であって、
前記基板の厚み方向において、前記第三照射におけるレーザ光の集光位置を、前記第一照射におけるレーザ光の集光位置と同じとしてなる発光素子の製造方法。
請求項１～１３のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法であって、
前記基板の厚さを、１００μｍ以上３００μｍ以下としてなる発光素子の製造方法。