(57)【要約】【課題】多層窒化物半導体層にマイクロクラックが発生するのを抑制でき、且つ、多層窒化物半導体層と支持基板との接合信頼性を高めることができる半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】サファイア基板からなる透明結晶ウェハ１の一表面側にバッファ層２１、ｎ形窒化物半導体層２２、発光層２３、ｐ形窒化物半導体層２４の積層構造を有する多層窒化物半導体層２を結晶成長させた後、多層窒化物半導体層２を支持基板３の基礎となる支持ウェハ３０の一表面側に接合し、その後、透明結晶ウェハ１の他表面側から少なくとも多層窒化物半導体層２に到達する深さの切溝６を形成し、続いて、透明結晶ウェハ１の上記他表面側から光を照射することで透明結晶ウェハ１を多層窒化物半導体層２から剥離し、その後、切溝６に沿ってダイシングを行う。【選択図】      図１
2010109015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板の一表面側にｎ形窒化物半導体層およびｐ形窒化物半導体層を有する多層窒化物半導体層を備えた半導体発光素子の製造方法であって、結晶成長用の透明結晶ウェハの一表面側にｎ形窒化物半導体層およびｐ形窒化物半導体層を有する多層窒化物半導体層を結晶成長させる結晶成長工程と、結晶成長工程の後で多層窒化物半導体層を支持基板の基礎となる支持ウェハの一表面側に接合する接合工程と、接合工程の後で透明結晶ウェハの他表面側から少なくとも多層窒化物半導体層に到達する深さの切溝をスクライブレーンに対応する領域の中心線に沿って形成する切溝形成工程と、切溝形成工程の後で透明結晶ウェハの前記他表面側から光を照射することで透明結晶ウェハを多層窒化物半導体層から剥離する剥離工程と、剥離工程の後で切溝に沿ってダイシングを行うダイシング工程とを備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記切溝形成工程では、前記切溝を前記支持ウェハの途中まで到達する深さに形成すること特徴とする請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記切溝形成工程では、前記切溝をレーザ光によって形成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記剥離工程では、前記光を照射しない非照射領域を前記切溝に沿って且つ前記切溝に中心が一致するように前記切溝の幅よりも大きな幅で設けることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記剥離工程と前記ダイシング工程との間に、前記切溝の内面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、緑〜紫外領域の光を放射する半導体発光素子として、ＧａＮ系の窒化物半導体材料であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＢｕＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｕ≦１、且つ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｕ＝１）を利用した発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）が各所で研究開発され、青色発光ダイオードや紫外発光ダイオードなどの半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせて白色光を得るようにした小型で高効率かつ長寿命の固体光源（発光装置）についても研究開発が活発に行われている。
【０００３】
ところで、ＧａＮ系の窒化物半導体材料を利用した半導体発光素子の製造にあたっては、結晶成長用基板として、耐熱性、窒化物半導体材料との熱膨張率差などを考慮して透明結晶ウェハであるサファイアウェハを用いるのが一般的であるが、サファイアウェハは一般的に電気伝導性および熱伝導性が低く、しかも、硬質で、へき開性も低い。したがって、サファイアウェハの一部からなるサファイア基板を備えた半導体発光素子を実際にデバイスとして使用する場合には、形状設計（小型化、軽量化など）や、デバイス設計（回路設計、放熱設計、光学設計など）に制限が多い。特に大電流の投入を可能として１つの半導体発光素子（つまり、１チップ）から大きな光出力を得るには、高い放熱性を実現する設計が極めて重要である。このような状況に鑑みて、サファイアウェハを研磨して薄くしたり、あるいは、サファイアウェハの一表面側にバッファ層（例えば、低温成長したＧａＮ層）およびｎ形窒化物半導体層（例えば、ｎ形ＧａＮ層）およびｐ形窒化物半導体層（例えば、ｐ形ＧａＮ層）を有する多層窒化物半導体層を結晶成長した後、多層窒化物半導体層をシリコンウェハなどの支持ウェハに接合し、その後、サファイアウェハの他表面側から紫外光などのレーザ光を多層窒化物半導体層におけるサファイアウェハとの界面付近に照射して多層窒化物半導体層からサファイアウェハを剥離するようにした半導体発光素子の製造方法が各所で研究開発されている。
【０００４】
しかしながら、前者のサファイア基板を研磨して薄くするようにした半導体発光素子の製造方法では、サファイアウェハを薄くするほど多層窒化物半導体層とサファイアウェハとの熱膨張率差に起因した反りが大きくなり、多層窒化物半導体層やサファイアウェハにクラックが発生してしまうという問題がある。
【０００５】
一方、後者の多層窒化物半導体層からサファイアウェハを剥離するようにした半導体発光素子の製造方法では、レーザ光を照射してサファイアウェハを剥離する剥離工程において、多層窒化物半導体層のＧａＮがＧａとＮとに分解されるので、ＧａＮの分解により発生したＮ２ガスのガス圧に起因した衝撃により多層窒化物半導体層にマイクロクラックが発生し、電流リークの一因となることが多く、歩留まりが低かった。
【０００６】
そこで、透明結晶ウェハと多層窒化物半導体層との界面に予め空隙を設けておき、剥離工程において発生する衝撃を緩和する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。ここで、上記特許文献１，２に記載された方法では、サファイアウェハの一表面側に多層窒化物半導体層の一部であり少なくともＧａＮ層からなるバッファ層を含む下地層をＭＯＶＰＥ法などにより結晶成長してから結晶成長を一旦終了し、その後、例えばフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して下地層およびサファイアウェハの上記一表面をパターニングすることによりサファイアウェハの上記一表面側に凹凸パターンを形成し、その後、上述の多層窒化物半導体層の他の部分を横方向エピタキシャル成長法（Epitaxial Lateral Overgrowth）により結晶成長することでサファイアウェハと多層窒化物半導体層との界面に空隙を形成し、その後、サファイアウェハの他表面側からレーザ光を照射することでサファイアウェハを剥離するにしている。また、上記特許文献３に記載された方法では、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してサファイアウェハの一表面に凹凸を形成してから、サファイアウェハの上記一表面側に多層窒化物半導体層を結晶成長し、その後、サファイアウェハの他表面側からレーザ光を照射することでサファイアウェハを剥離するにしている。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１，２に記載された方法では、結晶成長を２段階で行わなければならないので、製造時間が長くなるとともに製造コストが高くなり、しかも、１回目の結晶成長と２回目の結晶成長との間で、下地層が結晶成長されたサファイアウェハを真空中から大気中に取り出す必要があるので、多層窒化物半導体層への不要な不純物の混入などによる多層窒化物半導体層の品質低下の懸念がある。
【０００８】
また、上記特許文献３に記載された方法では、一表面側に凹凸が形成されたサファイアウェハの上記一表面側にバッファ層を含む多層窒化物半導体層を結晶成長するので、横方向エピタキシャル成長法とは結晶成長の性質が異なり、成長初期段階にサファイアウェハの凹凸が多層窒化物半導体層の結晶性に悪影響を与える可能性が高く、多層窒化物半導体層の結晶性が低くなる懸念がある。
【０００９】
これに対し、従来から、サファイアウェハの一表面側に多層窒化物半導体層を結晶成長した後で、多層窒化物半導体層の表面からサファイアウェハの上記一表面に達する溝を形成し、その後、多層窒化物半導体層の表面側にシリコンウェハなどの支持ウェハを接合し、その後、サファイアウェハの他表面側からレーザ光を照射してサファイアウェハを剥離するようにした半導体発光素子の製造方法が提案されている（例えば、特許文献４）。
【００１０】
ここで、上記特許文献４に記載された製造方法によれば、多層窒化物半導体層の結晶性を向上でき、且つ、サファイアウェハの剥離時に発生するＮ２ガスに起因した衝撃によりマイクロクラックが発生するのを防止することが可能となる。
【特許文献１】特許第３５１８４５５号公報
【特許文献２】特許第３７９５７６５号公報
【特許文献３】特許第３５２５０６１号公報
【特許文献４】特開２００７−２９９９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献４に記載の半導体発光素子の製造方法では、溝の形成時に生じる溝付近の微小な凹凸（加工時の汚れなど）が多層窒化物半導体層と支持ウェハとの接合力低下の原因となる懸念があり、剥離工程の後にダイシング工程を行うことにより得られる半導体発光素子において、多層窒化物半導体層と支持ウェハの一部からなる支持基板との接合信頼性が低くなる懸念があった。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、多層窒化物半導体層にマイクロクラックが発生するのを抑制でき、且つ、多層窒化物半導体層と支持基板との接合信頼性を高めることができる半導体発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、支持基板の一表面側にｎ形窒化物半導体層およびｐ形窒化物半導体層を有する多層窒化物半導体層を備えた半導体発光素子の製造方法であって、結晶成長用の透明結晶ウェハの一表面側にｎ形窒化物半導体層およびｐ形窒化物半導体層を有する多層窒化物半導体層を結晶成長させる結晶成長工程と、結晶成長工程の後で多層窒化物半導体層を支持基板の基礎となる支持ウェハの一表面側に接合する接合工程と、接合工程の後で透明結晶ウェハの他表面側から少なくとも多層窒化物半導体層に到達する深さの切溝をスクライブレーンに対応する領域の中心線に沿って形成する切溝形成工程と、切溝形成工程の後で透明結晶ウェハの前記他表面側から光を照射することで透明結晶ウェハを多層窒化物半導体層から剥離する剥離工程と、剥離工程の後で切溝に沿ってダイシングを行うダイシング工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、透明結晶ウェハの一表面側にｎ形窒化物半導体層およびｐ形窒化物半導体層を有する多層窒化物半導体層を結晶成長させた後で多層窒化物半導体層を支持ウェハの一表面側に接合してから、透明結晶ウェハの他表面側から少なくとも多層窒化物半導体層に到達する深さの切溝をスクライブレーンに対応する領域の中心線に沿って形成し、その後、透明結晶ウェハの他表面側から光を照射することで透明結晶ウェハを多層窒化物半導体層から剥離する剥離工程を行うので、剥離工程において光を照射することで多層窒化物半導体層の一部が分解するときに発生するＮ２ガスが切溝を通して放出されるから、多層窒化物半導体層にマイクロクラックが発生するのを抑制でき、しかも、多層窒化物半導体層を支持基板の基礎となる支持ウェハに接合してから切溝を形成していることにより、多層窒化物半導体層と支持基板との接合信頼性を高めることができる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記切溝形成工程では、前記切溝を前記支持ウェハの途中まで到達する深さに形成すること特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記ダイシング工程において前記支持ウェハに新たにダイシング溝を形成する過程を省略することが可能となり、前記ダイシング工程の簡略化を図れる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記切溝形成工程では、前記切溝をレーザ光によって形成することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記切溝をダイシングソーによって形成する場合に比べて、前記切溝を高速で形成することができるとともに、前記切溝の幅を狭くすることができて、１枚の前記支持ウェハから得られる半導体発光素子の収量の増加を図れ、半導体発光素子の低コスト化を図れる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記剥離工程では、前記光を照射しない非照射領域を前記切溝に沿って且つ前記切溝に中心が一致するように前記切溝の幅よりも大きな幅で設けることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記切溝形成工程において前記切溝付近に半導体発光素子の電流リークの原因となるリークパス要素が形成されていても当該リークパス要素が形成されている不要部位（非照射領域に対応する部分）を前記剥離工程において前記透明結晶ウェハとともに除去することができる。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記剥離工程と前記ダイシング工程との間に、前記切溝の内面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を備えることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、ダイシング工程後の半導体発光素子において前記多層窒化物半導体層の側面が露出するのを防止することが可能となり、前記多層窒化物半導体層の側面への異物などの付着による半導体発光素子の電流リークの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明では、多層窒化物半導体層にマイクロクラックが発生するのを抑制でき、且つ、多層窒化物半導体層と支持基板との接合信頼性を高めることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態における半導体発光素子Ａは、窒化物半導体材料を利用した発光ダイオードであり、図１（ｇ）に示すように、シリコン基板からなる支持基板３と、支持基板３の一表面側に接合されｐ形窒化物半導体層２４と発光層２３とｎ形窒化物半導体層２２との積層構造を有する多層窒化物半導体層２とを備え、ｎ形窒化物半導体層２２における支持基板３側とは反対の表面上に形成されたカソード電極４２と、ｐ形窒化物半導体層２４における支持基板３側の表面上に形成されたアノード電極４４とを備えている。
【００２５】
ここにおいて、上述の発光ダイオードは青色発光ダイオードであり、ｎ形窒化物半導体層２２をｎ形ドーパント（例えば、Ｓｉ）がドーピングされたｎ形ＧａＮ層により構成し、発光層２３をＧａＮ層からなる障壁層とＩｎＧａＮ層からなる井戸層とが交互に積層された単一量子井戸構造により構成し、ｐ形窒化物半導体層２４をｐ形ドーパント（例えば、Ｍｇ、Ｚｎなど）がドーピングされたｐ形ＡｌＧａＮ層２４ａと同様のｐ形ドーパントがドーピングされたｐ形ＧａＮ層２４ｂとで構成してある。なお、本実施形態では、ｎ形窒化物半導体層２２の厚さを２０００ｎｍ程度、発光層２３の厚さを５０ｎｍ程度、ｐ形窒化物半導体層２４の厚さを１００ｎｍ程度に設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、ｎ形窒化物半導体層２２、発光層２３、ｐ形窒化物半導体層２４それぞれの層構造も特に限定するものではなく、用途や仕様によって材料、組成、構造を適宜変更してもよく、例えば、例えば、ｎ形窒化物半導体層２２をｎ形ＧａＮ層と当該ｎ形ＧａＮ層よりもバンドギャップエネルギの大きなｎ形ＡｌＧａＮ層とで構成して、キャリアの閉じ込め効率を向上することで発光層２３における電子−正孔の再結合を促進して内部量子効率を高めるようにしてもよいし、発光層２３を単一量子井戸構造や単層構造としてもよい。
【００２６】
また、カソード電極４２は、ｎ形窒化物半導体層２２上のＮｉ膜と、当該Ｎｉ膜上のＴｉ膜と、当該Ｔｉ膜上のＡｕ膜とで構成してあるが、カソード電極４２の材料および層構造は一例であって特に限定するものではない。
【００２７】
また、アノード電極４４は、ｐ形窒化物半導体層２４における発光層２３側とは反対側の表面上のＰｄ膜と、当該Ｐｄ膜上のＡｕ膜とで構成してあるが、アノード電極４４の材料および層構造は一例であって特に限定するものではない。また、カソード電極４２およびアノード電極４４の形状は半導体発光素子Ａの設計に応じて適宜変更すればよいが、本実施形態では、ｎ形窒化物半導体層２２における発光層２３側とは反対側の表面でカソード電極４２が形成されていない部位が光取り出し面となるので、カソード電極４２の面積をｎ形窒化物半導体層２２の面積に比べて十分に小さくするのが望ましい。
【００２８】
支持基板３の材料としては、Ｓｉを採用しているが、特にＳｉに限定するものではない。支持基板３の材料としては、後述の透明結晶ウェハ１よりも熱伝導率の高い剛性材料であることが望ましく、例えば、Ｓｉ、Ｃｕ、ＣｕＷ、Ｇｅなどを採用すればよい。
【００２９】
また、上述の半導体発光素子Ａは、多層窒化物半導体層２の厚み方向の一面（ｎ形窒化物半導体層２２の表面）側にカソード電極４２が形成される一方で多層窒化物半導体層２の他面（ｐ形窒化物半導体層２４の表面）側にアノード電極４４が形成されており、多層窒化物半導体層２と支持基板３とが導電性材料からなる接合層５を介して接合されている。ここにおいて、接合層５の導電性材料としては、ＳｎＡｇＣｕ、ＡｕＳｎなどの鉛フリー半田を用いることが好ましいが、これに限らず、例えば、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕなどの金属またはこれらの金属の少なくとも１つを含む合金などを採用してもよい。なお、本実施形態では、接合層５の材料として導電性材料を採用しているが、例えば、多層窒化物半導体層２の上記一面側からｎ形窒化物半導体層２２の一部および発光層２３の一部をエッチングしてｐ形窒化物半導体層２４の一部の表面を露出させて、多層窒化物半導体層２の上記一面側にカソード電極４２およびアノード電極４４を形成するような構造の場合には、接合層５の材料は導電性材料に限らず樹脂を採用してもよい。接合層５の材料として、導電性材料、樹脂のいずれを採用するにしても、放熱性、接合強度などを考慮して適宜選択すればよい。
【００３０】
以下、本実施形態の半導体発光素子の製造方法について図１を参照しながら説明する。
【００３１】
まず、一表面が（０００１）面のサファイアウェハからなる透明結晶ウェハ１の上記一表面側にＧａＮ層からなるバッファ層２１、ｎ形ＧａＮ層からなるｎ形窒化物半導体層２２、ＧａＮ層からなる障壁層とＩｎＧａＮ層からなる井戸層とが交互に積層された単一量子井戸構造の発光層２３、ｐ形ＡｌＧａＮ層２４ａとｐ形ＧａＮ層２４ｂとからなるｐ形窒化物半導体層２４をＭＯＶＰＥ法によりエピタキシャル成長させる結晶成長工程を行うことにより、図１（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、バッファ層２１は、透明結晶ウェハ１とｎ形窒化物半導体層２２との格子不整合に起因してｎ形窒化物半導体層２２に発生する貫通転位を低減するとともにｎ形窒化物半導体層２２の残留歪みを低減するために設けたものであり、ＧａＮ層により構成してあるが、ＧａＮ層に限らず、例えば、ＡｌＮ層やＡｌＧａＮ層などにより構成してもよい。なお、本実施形態では、透明結晶ウェハ１の材料としてＡｌ２Ｏ３を採用しているが、Ａｌ２Ｏ３に限らず、例えば、ＳｉＣ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＧａＰ、ＧａＡｓなどを採用してもよい。また、結晶成長工程では、ＭＯＶＰＥ法に限らず、例えば、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）や、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、液相成長法（ＬＰＥ法）など他のエピタキシャル成長法を採用してもよい。
【００３２】
上述の結晶成長工程の後、ｐ形窒化物半導体層２４のｐ形ドーパントを活性化する（ここでは、ｐ形ドーパントに結合している水素を除去することでｐ形ドーパントを活性化する）ためにｐ形窒化物半導体層２４をアニールする活性化アニール工程を行う。ここにおいて、活性化アニール工程は、ランプアニール装置を用いてＮ２ガス雰囲気中において、所定温度（例えば、７５０℃）で、所定時間（例えば、５分間）のアニールを行う。
【００３３】
上述の活性化アニール工程の後、多層窒化物半導体層２の表面側にアノード電極４４を形成する第１の電極形成工程を行うことにより、図１（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、アノード電極４４の形成にあたっては、フォトリソグラフィ技術を利用して、多層窒化物半導体層２の上記表面側におけるアノード電極４４の形成予定領域のみが露出するようにパターニングされたレジスト層（以下、第１のレジスト層と称する）を形成してから、例えば電子ビーム蒸着法などによりアノード電極４４を形成し、第１のレジスト層および当該第１のレジスト層上の不要膜を除去するリフトオフを行う。なお、最終的に形成する半導体発光素子Ａは、支持基板３の平面サイズ（つまり、チップサイズ）が１ｍｍ□で、アノード電極４４の平面視形状が、支持基板３よりも小さな正方形状であり、第１の電極形成工程が終了した段階では、透明結晶ウェハ１の上記一表面側の略全面に形成された多層窒化物半導体層２の表面に、所望の半導体発光素子Ａの数に対応するアノード電極４４が所定ピッチ（例えば、１ｍｍピッチ）で２次元アレイ状に配列されている。
【００３４】
次に、透明結晶ウェハ１の上記一表面側の多層窒化物半導体層２とシリコン基板からなる支持基板３の基礎となるシリコンウェハからなる支持ウェハ３０とを接合する接合工程を行ってから、透明結晶ウェハ１の他表面側から多層窒化物半導体層２の途中まで到達する所定深さ、所定幅の切溝６をスクライブレーンに対応する領域の中心線に沿って形成する形成する切溝形成工程を行うことにより、図１（ｃ）に示す構造を得る。
【００３５】
ここにおいて、接合工程では、多層窒化物半導体層２と支持ウェハ３０とを上述の導電性材料（例えば、ＳｎＡｇＣｕからなる鉛フリー半田など）からなる接合層５を介して接合する。具体的には、支持ウェハ３０と多層窒化物半導体層２との間にＳｎＡｇＣｕペーストからなる鉛フリー半田を介在させた後で、リフロー炉に投入し、Ｎ２ガス雰囲気中において所定温度（例えば、２７０℃）で所定時間（例えば、１０分）のリフローを行うことにより、支持ウェハ３０と多層窒化物半導体層２との接合が終了する。このリフローを行うことで鉛フリー半田に含まれている溶媒が抜けて鉛フリー半田が略均一に広がるので、接合力が高く且つ厚さが略均一（例えば、２０±５μｍ）な接合層５が得られる。なお、アノード電極の厚さは接合層５の厚さの均一性に殆ど影響しない程度に薄い。
【００３６】
切溝形成工程では、波長が３５５ｎｍ、周波数が１０ｋＨｚ、出力が５Ｗ、パルス幅が３０ｎｓｅｃのＴＨＧ−ＹＡＧレーザのレーザ光ＬＢを所定の走査速度（例えば、１ｍｍ／ｓ）で走査して（図１（ｄ）中の矢印Ｃはレーザ光ＬＢの走査方向を例示している）、所定深さが３５０μｍ、所定幅が４０μｍの切溝６を形成しているが、上記所定深さおよび上記所定幅は一例であって特に限定するものではない。なお、本実施形態における切溝形成工程では、透明結晶ウェハ１の上記他表面側から切溝６を形成するので、多層窒化物半導体層２側から溝を形成するような場合に比べて、レーザ光のエネルギを強めて透明結晶ウェハ１を溶融させる必要がある。したがって、レーザ光のエネルギを弱めて切溝６周辺部位への熱ダメージなどの熱影響や切溝６の幅の広がりを低減するために、透明結晶ウェハ１を多層窒化物半導体層２側とは反対側から研磨して１００ｎｍ程度の厚さにしておくことが望ましい。なお、透明結晶ウェハ１の厚さを１００ｎｍよりも薄くすると、ハンドリング性の低下や、透明結晶ウェハ１の反りに起因して多層窒化物半導体層２にクラックが生じる可能性がある。
【００３７】
ところで、切溝形成工程において、切溝６を形成するためのレーザとしてＴＨＧ−ＹＡＧレーザを用いているが、これらは、ＴＨＧ−ＹＡＧレーザが紫外レーザであるため、可視光レーザに比べて焦点の絞り径を小さくすることができ、加工面積の縮小化が可能であり、単位面積当たりのエネルギ密度が増加するからである。さらに、パルスレーザ光とすることで、サファイアウェハからなる透明結晶ウェハ１を加工するのに十分な単位面積当たりのエネルギ尖頭値が得られるからである。ここで、上述のＴＨＧ−ＹＡＧレーザは、出力が３Ｗ、周波数が１０ｋＨｚであるから、例えば、ビーム径をφ３０μｍとすれば、単位面積当たりのエネルギ尖頭値は、３／１００００／（π×０．００１５×０．００１５）≒４２Ｊ／ｃｍ２となる。また、パルスレーザ光とすることによって、半導体発光素子Ａへの熱影響を極力低減することが可能であり、パルス幅がより短い方が望ましい。要するに、切溝形成工程において用いるレーザは、ＴＨＧ−ＹＡＧレーザに限らず、出力が高く且つ波長の短いレーザを用いることが望ましく、より出力が高く、波長が短く、且つ、パルス幅も短いＫｒＦエキシマフェムト秒レーザ（波長：２４８ｎｍ、周波数：３５０ｋＨｚ、パルス幅：８００ｆｓ）などを用いてもよい。なお、切溝形成工程において形成する切溝６の深さは、少なくとも多層窒化物半導体層２に達する深さであればよい。
【００３８】
また、切溝形成工程では、レーザを利用して切溝６を形成しているが、レーザに限らず、ダイシングソーやドライエッチング装置などを利用して形成するようにしてもよい。ただし、上述のように、切溝６をレーザからのレーザ光によって形成するようにすれば、ガルバノミラーなどと組み合わせて任意の方向に高速で切溝６を形成することができるので、切溝６をダイシングソーやドライエッチング装置によって形成する場合に比べて、切溝６を高速で形成することができ、しかも、切溝６の幅を２０〜４０μｍ程度とすることができて幅を狭くできるので、１枚の支持ウェハ３０から得られる半導体発光素子Ａの収量の増加を図れ、半導体発光素子Ａの低コスト化を図れる。
【００３９】
上述の切溝形成工程の後、透明結晶ウェハ１の他表面側から光を照射することで透明結晶ウェハ１を多層窒化物半導体層２から剥離する剥離工程（ウェハリフトオフ工程）を行い、その後、多層窒化物半導体層２における支持ウェハ３０側とは反対側の表面にカソード電極４２を形成する第２の電極形成工程を行ってから、ダイシングシート（粘着性樹脂テープ）８に支持ウェハ３０を貼り付けた後で、切溝６に沿って支持ウェハ３０の厚みの半分程度の深さに達するダイシング溝７を形成するダイシング溝形成工程を行うことにより、図１（ｅ）に示す構造を得る。ここにおいて、剥離工程では、透明結晶ウェハの上記他表面側から紫外光からなるレーザ光ＬＢを照射することで、透明結晶ウェハ１と多層窒化物半導体層２との界面付近のバッファ層２１のＧａＮをＧａとＮとに分解される（アブレーション）。このとき、Ｎ２ガスが発生するが、当該Ｎ２ガスが切溝６を通して放出される（外部へ逃げる）ので、Ｎ２ガスのガス圧に起因して上記界面に近いｎ形窒化物半導体層２２にマイクロクラックが発生するのを抑制することが可能となる（言い換えれば、ウェハリフトオフ工程の低衝撃化を図れる）。さらに、多層窒化物半導体層２が強固な接合層５および支持ウェハ３０に保持されていることによっても、マイクロクラックの発生が抑制される。また、透明結晶ウェハ１を剥離した後、多層窒化物半導体層２の表面や切溝６の内面に残留したＧａは、例えば、塩酸溶液（例えば、濃度が５０％の塩酸）に１分程度、浸漬することにより除去することができる。なお、透明結晶ウェハ１が剥離できない場合でも、分解したＧａは、融点が３０℃程度の金属なので、ホットプレートなどを利用して界面付近のＧａを溶融させる（支持ウェハ３０をホットプレート上に載置して上記Ｇａを溶融させる）ことにより、透明結晶ウェハ１を容易に剥離することが可能である。
【００４０】
ところで、剥離工程では、透明結晶ウェハ１の上記他表面側から照射する光として、可視光に比べてフォトンエネルギの大きな紫外光からなるレーザ光ＬＢを採用しており、照射エネルギは、０．８Ｊ／ｃｍ２程度で十分である。
【００４１】
剥離工程では、紫外光を照射するレーザとして、レーザ光の波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いているが、ＫｒＦレーザに限らず、例えば、波長が３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ、波長が１９３ｎｍのＡｒＦレーザ、波長が１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザ、波長が３５５ｎｍの３倍波ＹＡＧレーザ、波長が２６６ｎｍの４倍波ＹＡＧレーザ、波長が２１３ｎｍの５倍波ＹＡＧレーザなどを用いてもよく、透明結晶ウェハ１や多層窒化物半導体層２の材料、厚さなどに応じて適宜選択すればよい。
【００４２】
また、第２の電極形成工程では、カソード電極４２の形成予定領域が開口されたレジスト層（以下、第２のレジスト層と称する）をフォトリソグラフィ技術を利用して形成してから、電子ビーム蒸着法などによりカソード電極４２を形成し、続いて、第２のレジスト層および当該第２のレジスト層上の不要膜を有機溶剤（例えば、アセトンなど）を用いて除去すればよい（リフトオフすればよい）。
【００４３】
上述のダイシング溝形成工程の後、図１（ｆ）に示すように一般的なブレーキング装置９を利用して個々の半導体発光素子Ａに分割する分割工程を行ってから、ダイシングシート８を引き伸ばすエキスパンド工程を行い、続いて各半導体発光素子Ａをピックアップして図１（ｇ）に示すように個々の半導体発光素子Ａを得ればよい。なお、本実施形態では、ダイシング溝形成工程と分割工程とで切溝６に沿ってダイシングを行うダイシング工程を構成している。
【００４４】
以上説明した本実施形態の半導体発光素子Ａの製造方法によれば、透明結晶ウェハ１の上記一表面側に多層窒化物半導体層２を結晶成長させた後で多層窒化物半導体層２を支持ウェハ３０の上記一表面側に接合してから、透明結晶ウェハ１の上記他表面側から少なくとも多層窒化物半導体層２に到達する深さの切溝６をスクライブレーンに対応する領域の中心線に沿って形成し、その後、透明結晶ウェハ１の上記他表面側からレーザ光ＬＢを照射することで透明結晶ウェハ１を多層窒化物半導体層２から剥離する剥離工程を行うので、剥離工程においてレーザ光ＬＢを照射することで多層窒化物半導体層２の一部が分解するときに発生するＮ２ガスが切溝６を通して放出されるから、多層窒化物半導体層２にマイクロクラックが発生するのを抑制でき、しかも、多層窒化物半導体層２を支持基板３の基礎となる支持ウェハ３０に接合してから切溝６を形成していることにより、多層窒化物半導体層２と支持基板３との接合信頼性を高めることができる。
【００４５】
（実施形態２）
本実施形態の半導体発光素子Ａ（図１（ｇ）参照）の製造方法は実施形態１と略同じなので、特徴となる工程についてのみ図２を参照しながら説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
本実施形態では、実施形態１にて説明した接合工程と切溝形成工程との間に、透明結晶ウェハ１を上記一表面側から研磨して薄くする研磨工程と、研磨工程の後でダイシングシート（粘着性樹脂テープ）８に支持ウェハ３０を貼り付ける貼付工程とを行い、切溝形成工程において、切溝６を支持ウェハ３０の途中まで到達する深さに形成することにより、図２（ａ）に示す構造を得るようにしている。なお、本実施形態では、研磨工程において透明結晶ウェハ１の厚さを１００μｍとし、切溝６の深さを２５０μｍ、切溝６の幅を３０μｍとしているが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。
【００４７】
上述の切溝形成工程の後、実施形態１と同様に透明結晶ウェハ１の上記他表面側からレーザ光ＬＢを照射して走査する（図２（ｂ）中の矢印Ｃはレーザ光ＬＢの走査方向の一例を示している）ことで透明結晶ウェハ１を剥離する剥離工程を行うことにより、図２（ｂ）に示す構造を得る。
【００４８】
しかして、本実施形態の半導体発光素子Ａの製造方法によれば、実施形態１にて説明したダイシング工程において支持ウェハ３０に実施形態１で説明したダイシング溝７を新たに形成する過程を省略することが可能となり、ダイシング工程の簡略化を図れる。
【００４９】
（実施形態３）
本実施形態の半導体発光素子Ａ（図１（ｇ）参照）の製造方法は実施形態１と略同じなので、特徴となる工程についてのみ図３を参照しながら説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
本実施形態では、実施形態１にて説明した接合工程と切溝形成工程との間に、透明結晶ウェハ１を上記一表面側から研磨して薄くする研磨工程を行い、切溝形成工程において、切溝６を支持ウェハ３０に達する深さに形成することにより、図３（ａ）に示す構造を得るようにしている。なお、本実施形態では、研磨工程において透明結晶ウェハ１の厚さを１００μｍとしてあるが、この数値は一例であって特に限定するものではない。
【００５１】
また、切溝形成工程後の剥離工程では、図３（ｂ）および図４に示すように、レーザ光ＬＢを照射する光照射領域Ｅ２を各半導体発光素子Ａそれぞれの素子形成領域Ｅ１ごとに設け、レーザ光ＬＢを照射しない非照射領域Ｓ１を切溝６に沿って且つ切溝６に中心が一致するように切溝６の幅よりも大きな幅で設けるようにしている。
【００５２】
ここにおいて、剥離工程では、図４に示すようなレーザ処理システムを用いて透明結晶ウェハ１の上記他表面側からレーザ光ＬＢを照射する。このレーザ処理システムは、ＫｒＦエキシマレーザよりなるレーザ（図示せず）からのレーザ光ＬＢを、加工点でのレーザ光ＬＢのエネルギ密度を調整するためのアテネータ（光学減衰器）５１、レーザ光ＬＢの照射領域を成形（レーザ光ＬＢのプロファイルを調整）するとともにレーザ光ＬＢのエネルギ分布が略均一な部分（ビーム品質がよい部分）だけを利用するための結像マスク５２、レーザ光ＬＢを反射して進行方向を変える固定ミラー５３、レーザ光ＬＢを集光する固定集光レンズ５４などにより構成される光学系を利用して透明結晶ウェハ１の上記他表面側から照射する。また、このレーザ処理システムは、支持ウェハ３０が載置される加工ステージ６２を４軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θ軸方向）に移動可能とする４軸加工テーブル６１と、４軸加工テーブル６１を制御する適宜のプログラムが搭載されたマイクロコンピュータなどからなる制御装置（図示せず）とを備えており、加工ステージ６２がステップ状の動作に対応可能となっている。
【００５３】
ここで、剥離工程について更に説明すれば、１つの半導体発光素子Ａの素子形成領域Ｅ１に応じて当該素子形成領域Ｅ１よりもやや大きく設定した光照射領域Ｅ２にレーザ光ＬＢを照射する第１の過程と、半導体発光素子Ａの配列ピッチ（本実施形態では、アノード電極４４の配列ピッチに等しい）と同じ距離だけ加工ステージ６２を移動させる第２の過程とを繰り返し、全ての光照射領域Ｅ２にレーザ光ＬＢを照射する。この際、図４に示すように、スクライブレーンの中心に切溝６があるので、切溝６と光照射領域Ｅ２とが重ならないように光照射領域Ｅ２を設定する。
【００５４】
上述の第１の過程と第２の過程とを繰り返すことで全ての光照射領域Ｅ２にレーザ光ＬＢを照射した後、支持ウェハ３０をホットプレートに載置して加熱し透明結晶ウェハ１を剥離することで図３（ｃ）に示す構造を得る。ここで、多層窒化物半導体層２において非照射領域Ｓ１に対応する部分の面積は多層窒化物半導体層２全体の面積に比べて非常に小さいので、透明結晶ウェハ１を剥離することができる。なお、多層窒化物半導体層２において非照射領域Ｓ１に対応する部分は透明結晶ウェハ１に残留するか、あるいはＮ２ガスのガス圧で粉砕されているので、透明結晶ウェハ１を多層窒化物半導体層２から容易に剥離することができる。また、切溝６の周部において非照射領域Ｓ１に対応する部分は透明結晶ウェハ１とともに除去される。
【００５５】
透明結晶ウェハ１を剥離した後、多層窒化物半導体層２の表面に残留している金属Ｇａ８１や切溝６内のダスト（粉砕されたＧａＮなど）８２を、例えば、塩酸溶液（例えば、濃度が５０％の塩酸）によって除去することにより、図３（ｄ）に示す構造を得る。
【００５６】
ところで、切溝形成工程においてレーザ光ＬＢを照射した際の熱に起因して導電性材料からなる接合層５の一部が蒸発して切溝６の内面に付着物として残留していた場合、半導体発光素子Ａの駆動時に多層窒化物半導体層２の側面の上記付着物がリークパス要素となって電流リークや短絡が発生する懸念がある。
【００５７】
しかしながら、本実施形態の半導体発光素子Ａの製造方法によれば、切溝形成工程において切溝６付近に半導体発光素子Ａの電流リークの原因となるリークパス要素が形成されていても当該リークパス要素が形成されている不要部位（非照射領域Ｓ１に対応する部分）を剥離工程において透明結晶ウェハ１とともに除去することができる。
【００５８】
なお、図４において、切溝６と光照射領域Ｅ２との間の距離Ｄを１０〜３０μｍ程度の範囲で設定することが望ましい。距離Ｄが１０μｍよりも短い場合には、加工ステージ６２の位置ずれの影響でレーザ光ＬＢが切溝６の位置に照射される可能性があり、照射される位置がずれる可能性があり、３０μｍよりも長い場合には発生したＮ２ガス圧力の緩和効果が得られなくなる可能性がある（距離Ｄが短いほど非照射領域Ｓ１のＧａＮはＮ２ガス圧力によって切溝６側に押し出されやすくなり、押し出されたＧａＮのダスト８２は塩酸溶液によってエッチング除去できる）。また、一実施例として、素子形成領域Ｅ１を９３０μｍ□、スクライブレーンの幅を７０μｍ、光照射領域Ｅ２を９５０μｍ□、切溝６の幅を３０μｍ、距離Ｄ＝１０μｍとした場合、透明結晶ウェハ１および上記不要部位を狙い通りに除去することができた。
【００５９】
（実施形態４）
本実施形態の半導体発光素子Ａ（図１（ｇ）参照）の製造方法は実施形態３と略同じなので、特徴となる工程についてのみ図６を参照しながら説明する。なお、実施形態３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
本実施形態では、切溝形成工程において切溝６を接合層５に達する深さに形成しており、剥離工程を行うことによって図６（ａ）に示す構造を得てから、ダイシング工程を行う前に切溝６の内面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜７１（図６（ｄ）参照）を形成する絶縁膜形成工程を行う。
【００６１】
ここにおいて、絶縁膜形成工程では、多層窒化物半導体層２の表面側に絶縁膜７１の形成予定領域が開口されたレジスト層（以下、第３のレジスト層と称する）７１をフォトリソグラフィ技術を利用して形成することにより図６（ｂ）に示す構造を得てから、電子ビーム蒸着法などにより所定膜厚（例えば、１００ｎｍ程度）のシリコン酸化膜からなる絶縁膜７１を形成し、続いて、第３のレジスト層および当該第３のレジスト層上の不要な絶縁膜７１を有機溶剤（例えば、アセトンなど）を用いた超音波洗浄により除去すればよい（リフトオフすればよい）。
【００６２】
ところで、剥離工程の後にダイシング溝形成工程において例えばレーザ光を照射してダイシング溝７を形成した場合、レーザ光を照射した際の熱に起因して導電性材料からなる接合層５の一部が蒸発してダイシング溝７の内面に付着物として残留していると、半導体発光素子Ａの駆動時に多層窒化物半導体層２の側面の上記付着物がリークパス要素となって電流リークや短絡が発生する懸念がある。
【００６３】
しかしながら、本実施形態の半導体発光素子Ａの製造方法によれば、切溝形成工程において露出した多層窒化物半導体層２の側面がダイシング工程前に絶縁膜７１により被覆されているので、ダイシング溝形成工程において多層窒化物半導体層２の側面に絶縁膜７１が残るようにダイシング溝７の幅を設定することにより、ダイシング工程後の半導体発光素子Ａにおいて多層窒化物半導体層２の側面が絶縁膜７１により被覆され上記側面が露出するのを防止することが可能となり、多層窒化物半導体層２の側面への異物などの付着による半導体発光素子Ａの電流リークの発生を防止することができる。なお、絶縁膜７１は、シリコン酸化膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜などでもよい。
【００６４】
ところで、上記各実施形態では、半導体発光素子Ａとして、可視光発光ダイオードを例示したが、可視光発光ダイオードに限らず、紫外発光ダイオードや赤外発光ダイオードでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施形態１の半導体発光素子の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図２】実施形態２の半導体発光素子の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図３】実施形態３の半導体発光素子の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】同上の半導体発光素子の製造方法の説明図である。
【図５】同上の半導体発光素子の製造方法の説明図である。
【図６】実施形態４の半導体発光素子の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  透明結晶ウェハ
２  多層窒化物半導体層
３  支持基板
５  接合層
６  切溝
７  ダイシング溝
２１  バッファ層
２２  ｎ形窒化物半導体層
２３  発光層
２４  ｐ形窒化物半導体層
４２  カソード電極
４４  アノード電極
Ａ  半導体発光素子
ＬＢ  レーザ光
【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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