(57)【要約】【課題】劈開の起点となる位置の精度を向上させるともに、劈開を行う際の荷重を小さくして異物の発生を抑制し、歩留まりを向上させる半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、表面と裏面とを有する第１半導体層と、第１半導体層の表面に設けられた第２半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、第２半導体層を部分的に除去して、分割予定線上に残った第２半導体層を吸収層とする工程と、半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、半導体基板に曲げ応力を加えながら、吸収層にレーザ光を照射して吸収層を加熱することで、半導体基板を分割予定線で分割する工程とを含み、吸収層の幅は、溝部の幅より小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第１半導体層と、前記第１半導体層の表面に設けられた第２半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第２半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第２半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さいことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第１半導体層と、前記第１半導体層の表面に設けられた第２半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第２半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第２半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板の前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えることで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さいことを特徴とする製造方法。
【請求項３】
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第１半導体層を含む半導体基板を準備する工程と、
前記第１半導体層の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記溝部の内部に吸収層を選択的に形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項４】
前記レーザ光の集光スポットが、前記吸収層と重なることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記レーザ光は、前記半導体基板の裏面側から照射され、前記第１半導体基板では吸収されずに、前記吸収層で吸収されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第１半導体層と、前記第１半導体層の表面に設けられた第２半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第１半導体層の裏面にシートを接着する工程と、
前記第２半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第２半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記半導体基板の裏面側から前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さく、
前記レーザ光の集光スポットは、前記第１半導体層と前記シートとの界面と重なり、前記集光スポットにおいて、前記レーザ光は前記第１半導体層に吸収されて前記第１半導体層を加熱することを特徴とする製造方法。
【請求項７】
前記レーザ光は前記第１半導体層に吸収されず、前記レーザ光のレーザパワー密度が大きくなる前記集光スポットにおいて、前記第１半導体層に吸収されることを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記レーザ光は、パルスレーザ光であることを特徴とする請求項６または７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板の表面は、互いに平行な２つの受け刃で支えられ、前記半導体基板の裏面は、前記受け刃の間で押さえ刃により押されて、前記半導体基板に曲げ応力が加えられることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
前記押さえ刃は、前記レーザ光の光路中に配置されて、前記レーザ光を吸収しない材料からなり、または、前記押さえ刃は、前記レーザ光の光路外に配置されて、前記レーザ光を吸収する材料からなることを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記レーザ光の照射は、前記半導体基板の、前記半導体素子の形成されない周縁部のみに行なうことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体素子は、半導体レーザ、発光ダイオード、およびトランジスタからなる組から選択される素子であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１３】
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造装置であって、
前記半導体基板を載置する、互いに平行な２つの受け刃と、
前記半導体基板を押さえて曲げ応力を加える押さえ刃と、
前記半導体基板にレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記レーザ光を集光して、前記半導体基板と重なる集光スポットを形成するレンズと、
前記レーザ光源と前記半導体基板との相対位置を変えて、前記集光スポットの位置を調整する位置移動手段と、を含むことを特徴とする製造装置。
【請求項１４】
前記押さえ刃は、断面形状が三角形もしくは五角形であることを特徴とする請求項１３に記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法および製造装置に関し、特に、半導体基板を個々の半導体素子に分割する半導体素子の製造方法およびそのための製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を個々の半導体素子に分割する方法には、結晶方位に沿って半導体基板を割る、劈開を用いた方法が用いられてきた。このような劈開方法として、例えば、半導体基板の表面に、複数の半導体素子を形成する第１工程と、複数の半導体素子の間にエッチング等により劈開用の劈開溝を形成する第２工程と、劈開溝に沿って冶具を押し当てて、半導体基板を劈開させる第３工程とを備える方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、半導体基板に溝を形成し、溝内に光吸収材を付着させた後に光を照射し、光を吸収した光吸収材の体積膨張を利用して半導体基板を劈開する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８６９００号公報
【特許文献２】特許第３８１６１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、半導体基板にエッチングで形成した溝を用いて劈開するため、劈開を行うときの起点が定まりにくく、溝以外の位置から亀裂が進行することがあった。また、比較的大きな荷重で劈開用の冶具を押し当てる必要があり、劈開後に分割された基板同士が擦れて異物が発生し、半導体素子に異物が付着して歩留まりが低下するという問題もあった。
【０００５】
また、特許文献２に記載の方法では、溝内に光吸収材を付着させるための工程が必要となり、製造工程が複雑化するという問題があった。また、劈開後に残った光吸収材は、真空装置の汚染源となるため、光吸収材の除去工程がさらに必要になるという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、劈開の起点となる位置の精度を向上させるともに、劈開を行う際の荷重を小さくして異物の発生を抑制し、歩留まりを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第１半導体層と、前記第１半導体層の表面に設けられた第２半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第２半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第２半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さいことを特徴とする製造方法である。
【０００８】
本発明の第２の態様は、
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第１半導体層を含む半導体基板を準備する工程と、
前記第１半導体層の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記溝部の内部に吸収層を選択的に形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含むことを特徴とする製造方法である。
【０００９】
本発明の第３の態様は、
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第１半導体層と、前記第１半導体層の表面に設けられた第２半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第１半導体層の裏面にシートを接着する工程と、
前記第２半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第２半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加えながら、前記半導体基板の裏面側から前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱することで、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さく、
前記レーザ光の集光スポットは、前記第１半導体層と前記シートとの界面と重なり、前記集光スポットにおいて、前記レーザ光は前記第１半導体層に吸収されて前記第１半導体層を加熱することを特徴とする製造方法である。
【００１０】
本発明の第４の態様は、
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造装置であって、
前記半導体基板を載置する、互いに平行な２つの受け刃と、
前記半導体基板を押さえて曲げ応力を加える押さえ刃と、
前記半導体基板にレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記レーザ光を集光して、前記半導体基板と重なる集光スポットを形成するレンズと、
前記レーザ光源と前記半導体基板との相対位置を変えて、前記集光スポットの位置を調整する位置移動手段と、を含むことを特徴とする製造装置である。
【００１１】
本発明の第５の態様は、
半導体基板を分割予定線で分割する半導体素子の製造方法であって、
表面と裏面とを有する第１半導体層と、前記第１半導体層の表面に設けられた第２半導体層とを含む半導体基板を準備する工程と、
前記第２半導体層を部分的に除去して、前記分割予定線上に残った前記第２半導体層を吸収層とする工程と、
前記半導体基板の表面の分割予定線上に、溝部を形成する工程と、
前記半導体基板の前記吸収層にレーザ光を照射して前記吸収層を加熱する工程と、
前記半導体基板に曲げ応力を加え、前記半導体基板を前記分割予定線で分割する工程と、を含み、
前記吸収層の幅は、前記溝部の幅より小さいことを特徴とする製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる半導体素子の製造方法および製造装置では、半導体基板を分割する際の劈開の起点を精度よくコントロールし、高精度で分割線を制御できる。また、劈開に必要な荷重を小さくすることにより、劈開時の半導体基板同士の擦れによる異物の発生を防止し、半導体素子の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる半導体素子の製造装置の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態４にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図１３】本発明の実施の形態５にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【図１４】本発明の実施の形態５にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書の各図において、同一の符号は、同一または相当箇所を示す。また、本明細書において、「亀裂」とは、半導体基板の原子間の結合が断ち切られ、分離した部分の面と定義する。混同のおそれがない場合は、亀裂と半導体基板表面との交線も、亀裂と表記する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる半導体素子の製造装置の概略を示す斜視図である。製造装置１００は、レーザ光Ｌを半導体基板１に照射するためのレーザ照射手段４０を含む。レーザ照射手段４０は、レーザ光Ｌを出射するレーザ光源４２とミラー４３を含む。レーザ光源４２は、例えばＹＡＧパルスレーザからなる。
【００１６】
レーザ光源４２から出射されたレーザ光Ｌは、ミラー４３によって反射され、分割されるべき半導体基板１の方向に向かう。さらに、レーザ照射手段４０は、シリンドリカルレンズ４１１、４１２と対物レンズ４１３を含む。ミラー４３によって反射されたレーザ光Ｌは、シリンドリカルレンズ４１１に入射し、続いてシリンドリカルレンズ４１２を通過して、半導体基板１の方向にある対物レンズ４１３へ向かう。
【００１７】
レーザ光源４２から出射され、シリンドリカルレンズ４１１に入射する前のレーザ光Ｌの、進行方向に垂直な断面の形状（ＸＹ平面での形状）は、真円である。シリンドリカルレンズ４１１の焦点距離はｆＣ１であり、シリンドリカルレンズ４１２の焦点距離はｆＣ２である（｜ｆＣ１｜＞｜ｆＣ２｜）。ここでは、レンズが凹レンズである場合に焦点距離が負であると定義する。
【００１８】
シリンドリカルレンズ４１１、４１２を、レンズ間距離Ｄｃが、ＤＣ＝ｆＣ１＋ｆＣ２となるように配置すると、レーザ光Ｌは、平行光束となり、その進行方向に垂直な断面は、短径が長径の１／ｅ倍（ここでｅ＝｜ｆＣ１｜）の楕円形状となる。
【００１９】
実施の形態１にかかる製造装置１００では、この短径がＹ軸に平行になり、かつ長径がＸ軸に平行になるようにシリンドリカルレンズ４１１、４１２を配置する。本明細書では、ｅを楕円比と呼ぶ場合がある。なお、シリンドリカルレンズ４１１、４１２がない場合、レーザ光Ｌの進行方向に垂直な断面（ＸＹ平面）の形状は真円のままであり、この場合を楕円比ｅ＝１と解することができる。
【００２０】
シリンドリカルレンズ４１２を通過した光は、次に対物レンズ４１３に入射し、集光スポットＬ１に集光される。集光スポットＬ１は、上述のようにシリンドリカルレンズ４１１、４１２を設置した場合、長径がＹ軸に平行であり、かつ長径が短径のｅ倍である楕円形状となる。集光スポットＬ１を楕円形状とすることにより、楕円の長軸方向に沿った亀裂が形成されやすくなる。
【００２１】
製造装置１００は、シリンドリカルレンズ４１１、４１２と対物レンズ４１３を一体的に保持する鏡筒（図示せず）を有することが好ましい。ミラー４３は、ミラーホルダ（図示せず）によって保持されることが好ましい。レーザ光Ｌの位置とレーザ光線方向の両方を調整するため、製造装置１００は、ミラー４３とミラーホルダの組を複数有することが好ましい。ここでは製造装置１００がミラー４３を含む構成について説明したが、ミラー４３がなく、レーザ光源４２からのレーザ光Ｌが直接シリンドリカルレンズ４１１に入射する構成であってもよい。
【００２２】
また、製造装置１００は、２つの受け刃３２と、押さえ刃３１とを有し、半導体基板１は、受け刃３２の上に載置され、受け刃３２と押さえ刃３１との間に配置される。ここで理解を容易にするため、半導体基板１の表面に対して鉛直な方向をＺ軸（鉛直方向上向きを正とする）とし、互いに直交するＸ軸およびＹ軸は半導体基板１の表面内に含まれるものとする。受け刃３２は、長手方向がＹ軸に平行な角柱形状である。２つの受け刃３２は、同一の形状であり、Ｙ軸方向には同一の位置に、Ｘ軸方向には互いに離れて、平行に配置される。
【００２３】
一方、押さえ刃３１は、長手方向がＹ軸に平行に配置され、下側に刃として機能する辺または面を有する。ＸＺ平面における断面は、ほぼ三角柱の形状である。押さえ刃３１は、Ｘ軸方向位置が、２つの受け刃３２のＸ軸方向の位置の間となるように配置される。このようにして、２つの受け刃３２と押さえ刃３１との間に半導体基板１を配置し、押さえ刃３１を上向きに押さえることにより、押さえ刃を荷重点、受け刃を支持点として半導体基板１の３点曲げを行い、半導体基板１に下側が山となる機械的曲げを与えることができる。
【００２４】
さらに、製造装置１００は、レーザ光Ｌを所望の位置に照射し、半導体基板１を所望の位置で分割するための位置決め手段（図示せず）を含む。位置決め手段は、受け刃３２を支持する受け刃ステージ+（図示せず）を含む。受け刃ステージは、２つの受け刃３２の間の間隔を調整する機構を有することが好ましい。さらに、位置決め手段は、例えば押さえ刃３１をＺ軸方向に移動させる押さえ刃ステージ（図示せず）を含むことが好ましい。半導体基板１の材料、大きさ等の条件に応じて製造条件は変化するため、押さえ刃ステージは、さらに、押さえ刃３１のＸ軸の周りの回転（押さえ刃３１の傾斜）を調整する機構（図示せず）を有することが好ましい。
【００２５】
さらに、製造装置１００の位置決め手段は、例えば半導体基板１のＸ軸、Ｙ軸方向の移動、およびＺ軸周りの回転を行うためのワークステージ（図示せず）を含む。具体的には、半導体基板１にシート２０を貼り付けた後、シート２０（および半導体基板１）はリングに貼り付けられる。このリングはワークステージに取り付けられ、ワークステージはリングのＸＹ軸方向の移動およびＺ軸周りの回転を行う。受け刃ステージ、押さえ刃ステージおよびワークステージは、生産効率を向上させるために、電動ステージであることが好ましい。
【００２６】
製造装置１００は、レーザ照射手段４０および押さえ刃ステージを支持する上部ユニット支持材（図示せず）を含んでもよい。受け刃ステージ、ワークステージおよび上部ユニット支持材は、ベース（図示せず）の上に固定される。
【００２７】
以上の説明では、半導体基板１と集光点Ｌ１との間の相対的な位置を変える手段として、半導体基板１を移動させるワークステージを挙げたが、実施の形態１にかかる製造装置１００はこれに限定されるものではなく、例えばガルバノスキャンミラーなど、集光点Ｌ１の位置を調整できる公知の光学系を用いるものであっても良い。
【００２８】
次に、図２〜６を用いて、製造装置１００を用いた半導体素子の製造方法について説明する。理解を容易にするために、図２では、図１と上下が逆になっている。
【００２９】
まず、図２に示すように、表面と裏面とを有する半導体基板１の裏面に、シート２０が貼り付けられている。半導体基板１の表面上には、１つ以上の半導体素子が形成されており、半導体基板１は、分割予定線１４に沿って半導体素子毎に分割される。
【００３０】
図２の工程では、シート２０が裏面に貼り付けられた半導体基板１は、押さえ刃３１と２つの受け刃３２との間に置かれている。ここで理解を容易にするため、半導体基板１の表面に対して鉛直な方向をＺ軸（鉛直方向下向きを正とする）とし、半導体基板１の表面内の互いに直交する２軸をＸ軸およびＹ軸とする。受け刃３２は、長手方向がＹ軸に平行な角柱形状である。２つの受け刃３２は、同一の形状であり、Ｘ軸方向には同一の位置に、Ｙ軸方向には互いに離れて、平行に配置される。
【００３１】
半導体基板１は、半導体素子が形成された素子形成領域１ｂと、その周囲の耳部１ａとを有する。素子形成領域１ｂでは、基板層１１の上にエピタキシャル層１２ｂが形成されている。一方、耳部１ａでも基板層１１の上にエピタキシャル層１２ａが形成されているが、図２から分かるように、エピタキシャル層１２ａのＸ軸方向の幅は、エピタキシャル層１２ｂのＸ軸方向の幅より小さくなっている。なお、本明細書において、エピタキシャル層１２ａや溝部の「幅」は、Ｘ軸方向の長さをいうものとする。
【００３２】
基板層１１は、材料として特に制限はないが、例えば、ＩｎＰ（リン化インジウム）、Ｓｉ（シリコン）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）から形成される。一方、エピタキシャル層１２は、例えばＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウムヒ素リン）やＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ素）から形成される。エピタキシャル層１２がＩｎＧａＡｓＰやＩｎＧａＡｓからなる層であれば、基板層１１の全体にエピタキシャル層１２を形成した後に、耳部（半導体素子を形成しない周辺部）１ａのエピタキシャル層１２をウエットエッチングもしくはドライエッチングすることにより、所望の幅のエピタキシャル層１２ａとすればよい。これにより、工程数を増加させずに、耳部１ａのエピタキシャル層１２ａを形成できる。
【００３３】
溝部１３は、例えばドライエッチングおよびウエットエッチングの、いずれか一方もしくは両方を用いて形成しても良い。図２では、ＸＺ平面における断面形状はＶ字形としたが、五角形形状でもよい。特に、Ｚ軸方向の先端に角部がある形状が好ましい。押さえ刃３１による曲げ応力が先端に集中し、半導体基板１の分割が分割予定線１４から外れることを防止できるからである。
【００３４】
半導体基板１は、シート基材２１とシート粘着層２２からなるシート２０のシート粘着層２２に貼り付けられ、固定されている。レーザ光Ｌには、例えば、ＹＡＧパルスレーザ光が用いられるが、このような光を選択した場合、波長が１０６４ｎｍであれば、レーザ光Ｌは基板層１１を透過し、エピタキシャル層１２に吸収される。
【００３５】
シート２０のシート基材２１の材料は、例えばポリ塩化ビニルである。ポリ塩化ビニルは、１０６４ｎｍの波長の光を透過し、かつ分割後にシート基材２１から半導体基板１を剥離して回収する際に変形または伸長させることが容易なため、シート基材２１の材料として好ましい。
【００３６】
図２から分かるように、レーザ光Ｌは、押さえ刃３１を通って半導体基板１に照射される。従って、押さえ刃３１は、レーザ光Ｌを透過する材料からなる必要がある。押さえ刃３１の材料は、ガラスまたはアクリルであることが好ましい。押さえ刃３１の材料としてガラスを用いた場合は、耐久性に優れ、例えば曲げ荷重に対して変形しにくく、傷付きにくいという利点がある。アクリルを用いた場合は、容易に加工できるという利点がある。
【００３７】
図３は、図２を異なる方向から見た場合の半導体基板１の斜視図であり、２つの受け刃３２は省略されている。また、図４は、図３の半導体基板１に荷重を加えた場合の、Ａ−Ａ方向に見た断面図であり、上下（Ｚ軸方向）は、図３と反対になっている。
【００３８】
図４では、半導体基板１およびシート２０は、Ｚ軸方向に押し刃３１によって押されて、受け刃３２に押し付けられることにより、曲げ荷重が加えられている。この状態でレーザ光Ｌをレンズ４０で集光して、基板層１１側からエピタキシャル層１２ａに照射することにより、レーザ光Ｌは、基板層１１を透過してエピタキシャル層１２ａに吸収される。
【００３９】
エピタキシャル層１２ａはレーザ光Ｌを吸収することにより、急激に加熱され膨張する。またエピタキシャル層１２ａ近傍の基板層１１も急激に加熱され膨張する。これにより基板層１１に亀裂１５が生じる。この際レーザ光Ｌは、集光スポットＬ１においても、Ｘ軸方向に一定のスポット径Ｌ２の幅を持つ。ここでは、レーザ光Ｌをレンズで集光した焦点でのビームの直径をスポット径とよぶ。一方、レーザ光Ｌの照射位置には、通常ズレが生じる。このためエピタキシャル層１２ａのＸ軸方向の幅を、スポット径Ｌ２と、想定される照射位置ズレとの合計より小さくすることで、亀裂１５のＸ軸方向の位置精度を向上させることができる。
【００４０】
図４に示すように、レーザ光Ｌの集光スポットＬ１内のエピタキシャル層１２およびその周辺の基板層１１において生じた亀裂１５は、溝部１３によって誘導されて進行し、劈開により半導体基板１を分割する。
【００４１】
このときの押さえ刃３１による、亀裂１５が生じるために必要な曲げ荷重は、溝部１３のみ設けられレーザ光Ｌが照射されない場合に比べて小さくなる。
【００４２】
図５、６は、図４の半導体基板１を、裏面から軸方向に見た場合の概略図である。図５に示すように、エピタキシャル層１２ａの、亀裂１５の進行方向に対して垂直な方向（Ｘ軸方向）の幅は、溝部１３の、亀裂１５の進行方向に対して垂直な方向（Ｘ軸方向）の幅と比較して、小さいことが望ましい。このような条件では亀裂１５が、エピタキシャル層１２ａ内で中心から離れた位置に生じた場合でも、溝部１３を通過することで、亀裂１５を分割予定線１４に近づけることができる。
【００４３】
これに対して、図６に示すように、エピタキシャル層１２の、亀裂の進行方向に対して垂直な方向の幅が、溝部１３の亀裂の、進行方向に対して垂直な方向の幅に比べて大きい場合は、亀裂１５がエピタキシャル層１２で中心から離れた位置に生じた場合には、亀裂１５は溝部１３によって誘導されずに、分割予定線１４から大きくずれてしまう。
【００４４】
このように、本発明の実施の形態１にかかる半導体素子の製造方法では、レーザ光Ｌと荷重との双方を用いるため、従来より小さな荷重で半導体基板の分割が可能となる。また、エピタキシャル層１２ａを形成することにより、レーザ光Ｌのスポット径Ｌ２の拡がりや、レーザ光Ｌの照射位置のずれがあっても、予定した分割予定線１４近傍での分割が可能となる。
【００４５】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる半導体素子の製造方法について、図７〜９を参照しながら説明する。図７〜９は、本実施の形態２にかかる製造方法において、基板層１１に荷重を加えた場合の、Ａ−Ａ方向（図３参照）に対応する断面図である。図７〜９中、図４と同一符合は、同一または相当箇所を示す。
【００４６】
実施の形態２において、レーザ光Ｌの集光スポットＬ１は、基板層１１とシート２０との界面とし、界面におけるＸ軸方向のスポット径はＬ２となる。ここで、基板層１１はレーザ光Ｌに対して透明であるが、レーザ光Ｌのレーザパワー密度Ｐがある閾値Ｐｔｈを超えると、基板層１１において多光子吸収が発生する。
【００４７】
実施の形態２では、レーザ光Ｌのレーザパワー密度Ｐを、閾値Ｐｔｈより大きい値に設定することにより、集光スポットＬ１近傍の基板層１１で多光子吸収を発生させる。多光子吸収によるエネルギー吸収量は、照射されるレーザ光Ｌのエネルギー密度のｎ乗に比例し（ｎは光子の数）する。例えば、２光子吸収の場合、エネルギー吸収量は、レーザ光Ｌのエネルギー密度の２乗に比例する。
【００４８】
レーザ光Ｌのレーザパワー密度Ｐを大きくするため、本実施の形態２では、レーザ光源（図示せず）に、光共振器のＱ値を高速で変化させて、高出力のパルス発振を達成する機能を有するＱスイッチ素子（図示せず）が設けられている。これにより、尖頭値の高いＱスイッチレーザ光が出射する。Ｑスイッチレーザ光のパルス幅は、１パルスあたりのエネルギーが十分大きくなるように、１μｓ以下であることが好ましい。
【００４９】
レーザ光Ｌのレーザパラメータ（レーザ光Ｌがパルスレーザであれば、パルス幅、繰返し周波数、パルスエネルギー、ピーク出力など）は、基板層１１を気化（または熱分解）させることができる値に設定される。
【００５０】
図８に示すように、レーザ光Ｌの照射により基板層１１の一部が気化されることによって、シート２０と基板層１１との間に気体が閉じ込められ、基板層１１に対してシート２０と逆方向（Ｚ軸のプラス方向）に荷重が生じる。
【００５１】
また、レーザ光Ｌのうち多光子吸収によって吸収されなかった光は、エピタキシャル層１２ａに到達し吸収される。これによりエピタキシャル層１２ａおよびその付近の基板層１１は一部が気化する。この結果、図９に示すようにエピタキシャル層１２およびその付近の基板層１１から亀裂１５が生じ基板層１１が分割される。
【００５２】
このように、実施の形態２にかかる製造方法では、基板の分割に押し刃３１からの荷重だけでなく基板層１１とシート２０の間に生じた気体からの圧力も加わるため、押し刃３１に負荷する荷重を小さくすることができる。
【００５３】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３にかかる半導体素子の製造方法に用いる製造装置２００の斜視図であり、図１、２と同一符合は、同一または相当箇所を示す。製造装置２００では、押さえ刃３１は、レーザ光Ｌの光路を避けて配置される。なお、押さえ刃３１の形状をわかりやすく表示させるため、図の上下は反転させている。
【００５４】
製造装置２００では、押さえ刃３１がレーザ光の光路から外れるため、押さえ刃３１の材料は、レーザ光を吸収する物でも良く、例えば加工が容易な金属等の材料を選択できる。押さえ刃３１の材料を金属にすることには、耐久性に優れ、加工も容易であるという利点がある。
【００５５】
また、押さえは３１の材料を固い金属とすることで、押さえ刃３１の形状を底辺が台形の四角柱（図２参照）から三角柱に変更することができる。これにより基板層１１にかかる押さえ刃３１からの応力を分割予定線１４付近に集中させることができ、応力分散によって亀裂が分割予定線１４から外れることを防止することができる。
【００５６】
実施の形態４．
図１１は、半導体基板１の斜視図であり、２つの受け刃３２は省略されている。また、図１２は、図１１の基板層１１に荷重を加えた場合の、Ｂ−Ｂ方向に見た断面図であり、Ｙ軸方向は、図１１と反対になっている。
【００５７】
実施の形態４では、エピタキシャル層１２ｃを溝部１３の内部に形成している。具体的には、ウエットエッチングまたはドライエッチングあるいはその両方を用いて、基板層１１に溝部１３を形成した後に、溝部１３以外の部分に保護膜（図示せず）を形成する。この状態で、エピタキシャル層１２を成長させることにより、エピタキシャル層１２ｃを溝部１３の内部に選択的に形成することができる。
【００５８】
実施の形態４では、エピタキシャル層１２を溝部１３内部に選択的に形成し、レーザ光Ｌを溝部１３の底部に集光させることにより、溝部１３の内部でレーザ光Ｌの吸収が最も大きくなる。これにより、溝部１３の内部が亀裂１５の起点となり、亀裂１５の起点の位置精度を向上させることができる。
【００５９】
実施の形態５．
図１３、１４は、本発明の実施の形態５にかかる製造装置を用いた半導体素子の製造方法の概略図である。図１３、１４は、図３のＡ−Ａ方向と同一方向に見た場合の断面図である。図４と同一符合は、同一または同等箇所を示し、また、３３は押さえ板を示す。
【００６０】
実施の形態５の製造方法では、図１３に示すように、レーザ光Ｌを照射する際には曲げ荷重を加えず、シート２０の表面を押さえ板３３で押さえて、加熱による蒸発圧を内部に閉じ込めるのみとしている。これにより亀裂はレーザ光の照射部付近のみで発生するが、基板を分割するほどには進展しない。
【００６１】
続いて、図１４に示すように、押さえ刃３１を用いて
シート２０の表面に曲げ荷重を加えることにより、基板１を分割する。このようにレーザ光を照射する工程と、曲げ荷重を加える工程を分けることで、押さえ刃３１の材料は、レーザ光を吸収する材料でも良く、例えば加工が容易な金属等の材料を選択できる。また、押さえ刃３１の材料に金属等を用いることで、押さえ刃３１の先端の形状も、先鋭な形状とすることができり。これにより、曲げ荷重により基板１に与える応力を、限定された狭い範囲に集中させることができる。また、曲げ荷重を徐々に加えることにより、端面の平坦性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  半導体基板、１ａ耳部、１ｂ  素子部、１１  基板層、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  エピタキシャル層、１３  溝部、１４  分割予定線、１５  亀裂、２０  シート、２１  シート基材、２２  シート粘着層、３１  押さえ刃、３２  受け刃、３３  押さえ板、４０  レンズ、４１１、４１２  シリンドリカルレンズ、４１３  対物レンズ、４２  レーザ光源、４３  ミラー、１００、２００  製造装置、Ｌ  レーザ光、Ｌ１  集光スポット、Ｌ２  スポット径。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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