(57)【要約】  第１の主面とその第１の主面に対向する第２の主面とを有し、第１の主面と第２の主面間の側面が粗面である透明基板と、透明基板の第１の主面上に配置され、窒化物半導体を積層してなる窒化物半導体層を有する半導体発光素子とを備える。
2008152945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と該第１の主面に対向する第２の主面とを有し、前記第１の主面と前記第２の主面間の側面が粗面である透明基板と、
前記透明基板の第１の主面上に配置され、窒化物半導体を積層してなる半導体発光素子と
を備えることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記半導体発光素子が、ｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層がこの順に積層された構造を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記透明基板の厚さが４０μｍ以上７００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記第１の主面と前記第２の主面の面積が異なり、前記透明基板の前記第１の主面に垂直方向の切断面がテーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記側面が、前記透明基板をダイシング工程により切断することによって生じた凹凸により粗面になっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
窒化物半導体層が形成された第１の主面と該第１の主面に対向する第２の主面とを有し、サファイアからなるウェハを複数のチップに分割する半導体発光装置の製造方法であって、
切断装置を準備するステップと、
前記ウェハを粘着テープに貼り付けるステップと、
前記ウェハが前記複数のチップに分割されるまで、前記切断装置によって前記第１の主面及び前記第２の主面の一方から他方まで前記ウェハを切断するステップと
を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記切断装置がレーザであり、前記ウェハを切断するステップが、前記第１の主面と前記第２の主面のうちの前記レーザに近い面と前記レーザとの中間地点に前記レーザの焦点を設定し、前記焦点が設定された前記レーザから出力されるビームによって前記レーザに近い面から前記レーザに近い面に対向する面まで前記ウェハを切断することを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記レーザの波長が、５３２ｎｍ、２６６ｎｍ及び３５５ｎｍのいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記切断装置がブレードを備え、前記ウェハを切断するステップが、前記ブレードによって前記第１の主面及び前記第２の主面の一方から他方まで前記ウェハを切断することを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ブレードが、レジン及びメタル内に複数のダイヤモンドを配置したレジン及びメタルブレードであることを特徴とする請求項９に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記切断装置が第１のブレード及び該第１のブレードより刃厚の薄い第２のブレードを備え、前記ウェハを切断するステップが、前記第１のブレードによって前記第１の主面及び前記第２の主面の一方から前記ウェハ中の中間地点まで溝を形成し、前記第２のブレードによって前記中間地点から前記第１の主面及び前記第２の主面の他方まで溝を形成して、前記ウェハを切断することを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２のブレードが、レジン及びメタル内に複数のダイヤモンドを配置したレジン及びメタルブレードであることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置に係り、特に窒化物半導体のウェハ上に形成された半導体発光素子を有する半導体発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）等に、III族窒化物半導体からなる半導体発光装置が使用されている。III族窒化物半導体の例としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等がある。代表的なIII族窒化物半導体は、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される。III族窒化物半導体を用いた半導体発光装置には、例えば、ｎ型ドーパントをドープしたIII族窒化物半導体層（ｎ型半導体層）、発光層（活性層）及びｐ型ドーパントをドープしたIII族窒化物半導体層（ｐ型半導体層）をこの順に積層した構造を有する半導体発光素子等がある。【０００３】
透明基板であるサファイア等のウェハ上に窒化物半導体を積層して、ウェハ上に複数の半導体発光装置が形成される。ウェハ状態での製造工程が終了した後、ウェハは複数のチップに分割され、透明基板上に窒化物半導体が積層された半導体発光装置が製造される。【０００４】
従来、ウェハを複数のチップに分割する場合は、ウェハの裏面を研磨してウェハの厚さを３５０μｍから１００μｍ程度に薄くした後、窒化物半導体が形成されたウェハの表面にダイヤモンドカッター等でスクライブラインを形成する。そして、裏面からスクライブラインに衝撃を加え、ブレークによりウェハをチップに分割していた（例えば、特許文献１参照。）。ここで「ブレーク」とは、ワリ（破断）、切断等の、ウェハを複数のチップに分割することをいう。
【特許文献１】特許第３４４９２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、サファイア等のウェハの表面にスクライブラインを形成した後、ウェハから透明基板上に形成された窒化物半導体を含むチップにブレークする場合、透明基板の側面（切断面）は鏡面になる。そのため、透明基板上に形成された半導体発光素子の活性層で生成されて透明基板に入射した光が、透明基板の側面で反射されて透明基板から外部に出力されにくいという問題があった。【０００６】
また、サファイアのような硬いウェハの一方の面のみにスクライブラインを形成してウェハから各チップにブレークする場合、衝撃の加わる具合により割れる方向が一定でなく、スクライブラインを形成しなかった面の切断箇所付近にクラックが発生する場合もある。そのため、チップ表面に割れや欠け（チッピング）が生じてチップの形状がばらつき、半導体発光装置の歩留まりが低下するという問題が生じていた。【０００７】
上記問題点を鑑み、本発明は、透明基板上の半導体発光素子から透明基板に入射した光を透明基板の外部に効率良く出力でき、ウェハをチップに分割する場合における切断箇所でのクラックの発生を抑制可能な半導体発光装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、第１の主面とその第１の主面に対向する第２の主面とを有し、第１の主面と第２の主面間の側面が粗面である透明基板と、透明基板の第１の主面上に配置され、窒化物半導体を積層してなる半導体発光素子とを備える半導体発光装置が提供される。【０００９】
本発明の他の態様によれば、窒化物半導体層が形成された第１の主面とその第１の主面に対向する第２の主面とを有し、サファイアからなるウェハを複数のチップに分割する半導体発光装置の製造方法であって、切断装置を準備するステップと、ウェハを粘着テープに貼り付けるステップと、ウェハが複数のチップに分割されるまで、切断装置によって第１の主面及び第２の主面の一方から他方までウェハを切断するステップとを含む半導体発光装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透明基板上の半導体発光素子から透明基板に入射した光を透明基板の外部に効率良く出力でき、ウェハをチップに分割する場合における切断箇所でのクラックの発生を抑制可能な半導体発光装置及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の構成例を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の活性層の構造例を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の活性層の結晶成長におけるガスフローパターン図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法の例を説明するための工程断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法の他の例を説明するための工程断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法の他の例を説明するための工程断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の構成例を示す模式図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の構成例を示す模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の構成例を示す模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の構成例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法と関連技術により製造される半導体発光装置の特性を示す表である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法と関連技術の製造方法により製造される半導体発光装置の特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法による基板の切断面の画像データである。
【図１５】関連技術の製造方法による基板の切断面の画像データである。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法による基板の切断面の画像データである。
【図１７】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法による基板の切断面の画像データである。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法の例を説明するための工程断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法で使用するレーザのビーム幅を説明するための模式図である。
【図２０】デフォーカス量とカーフ幅の関係を示す表である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法によるチップの切断面の画像データである。
【図２２】関連技術の製造方法によるチップの切断面の画像データである。
【図２３】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法の他の例を説明するための工程断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。【００１３】
又、以下に示す第１及び第２の実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。【００１４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置は、図１に示すように、第１の主面１１１とその第１の主面１１１に対向する第２の主面１１２とを有し、第１の主面１１１と第２の主面１１２間の側面が粗面である透明基板１と、透明基板１の第１の主面１１１上に配置され、窒化物半導体を積層してなる窒化物半導体層３０を有する半導体発光素子とを備える。図２（ａ）〜図２（ｂ）に示すように、透明基板１の側面１０１は、後述するように、ウェハを切断してチップ化するためのダイシング工程により生じた凹凸により粗面になっている。図２（ａ）は図１に示した半導体発光装置の斜視図であり、図２（ｂ）は透明基板１の側面１０１を拡大したＳＥＭ写真である（倍率は約６０００倍）。【００１５】
図１に示した窒化物半導体層３０は、ｎ型ドーパントがドープされたｎ型半導体層２と、ｎ型半導体層上に配置された活性層３と、活性層３上に配置されたｐ型半導体層４とを備える半導体発光素子である。【００１６】
透明基板１には、例えば窒化物半導体からなる基板等が採用可能である。具体的には、サファイア透明を透明基板１に使用できる。透明基板１の厚みは４０μｍ〜７００μｍ程度であり、好ましくは３５０μｍ程度である。【００１７】
ｎ型半導体層２、活性層３及びｐ型半導体層４にはそれぞれIII族窒化物半導体が採用可能である。ｎ型半導体層２は電子を活性層３に供給し、ｐ型半導体層４は正孔を活性層３に供給する。供給された電子及び正孔が活性層３で再結合することにより、光が発生する。【００１８】
ｎ型半導体層２は、ｎ型ドーパントであるシリコン（Ｓｉ）等をドープした膜厚０．２〜５μｍ程度のIII族窒化物半導体、例えばＧａＮ層等が採用可能である。ｐ型半導体層４は、ｐ型ドーパントをドープした膜厚０．０５〜１μｍ程度のIII族窒化物半導体、例えばＧａＮ層等が採用可能である。ｐ型ドーパントとしては、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、カルシウム（Ｃａ）、ベリリウム（Ｂｅ）、炭素（Ｃ）等が使用可能である。【００１９】
活性層３は、井戸層３２を井戸層３２よりもバンドギャップの大きなバリア層３１でサンドイッチ状に挟んだ量子井戸構造を有する。また、活性層３は、井戸層をバリア層でサンドイッチ状に挟んだ量子井戸構造を単位構造とし、この単位構造をｎ回積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造としてもよい（ｎ：２以上の整数）。ＭＱＷ構造にした場合、活性層３は、例えば図３に示すように、第１バリア層３１１〜第ｎバリア層３１ｎ及び最終バリア層３１０でそれぞれ挟まれた第１井戸層３２１〜第ｎ井戸層３２ｎを有する。具体的には、第１井戸層３２１は第１バリア層３１１と第２バリア層３１２の間に配置され、図示を省略する第２井戸層は第２バリア層３１２と第３バリア層（不図示）の間に配置される。そして、第ｎ井戸層３２ｎは第ｎバリア層３１ｎと最終バリア層３１０の間に配置される。活性層３の第１バリア層３１１は、ｎ型半導体層２上に配置され、活性層３の最終バリア層３１０上にｐ型半導体層４が配置される。【００２０】
以下において、ＭＱＷ構造の場合に活性層３が有する第１バリア層３１１〜第ｎバリア層３１ｎ及び最終バリア層３１０を総称して「バリア層３１」という。また、活性層３に含まれるすべての井戸層を総称して「井戸層３２」という。バリア層３１は、例えばＧａＮ膜からなり、井戸層３２は、例えば窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）膜からなる。なお、井戸層３２におけるインジウム（Ｉｎ）の組成比率は、発生させたい光の波長に応じて適宜設定される。また、バリア層３１として、井戸層３２よりもＩｎの組成比が小さいＩｎＧａＮ膜を採用してもよい。【００２１】
図１に示す半導体発光装置は、ｎ型半導体層２に電圧を印加するｎ側電極５０と、ｐ型半導体層４に電圧を印加するｐ側電極４０を更に備える。図１に示すように、ｐ型半導体層４、活性層３及びｎ型半導体層２の一部領域をメサエッチングして露出させたｎ型半導体層２の表面に、ｎ側電極５０が配置される。ｐ側電極４０は、ｐ型半導体層４上に配置される。ｎ側電極５０は、例えばアルミニウム（Ａｌ）膜からなり、ｐ側電極４０は、例えばチタン（Ｔｉ）膜やニッケル（Ｎｉ）膜、又はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜等の透明電極、或いはパラジウム（Ｐｄ）−金（Ａｕ）合金膜からなる。そして、ｎ側電極５０はｎ型半導体層２に、ｐ側電極４０はｐ型半導体層４に、それぞれオーミック接続される。【００２２】
以下に、図１に示した半導体発光装置の製造方法の例を説明する。なお、以下に述べる半導体発光装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。【００２３】
製造方法としては、良く知られた有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等で透明基板１上にＧａＮを成長させる。例えば、サファイア基板等の透明基板１をサーマルクリーニングした後、例えばＧａＮ膜或いはＡｌＮ膜からなるバッファ層を介して、基板温度を１０００°Ｃ程度に設定して、透明基板１上にｎ型半導体層２として、Ｓｉを３×１０18原子／ｃｍ3程度の濃度でドープしたＧａＮ膜を１〜５μｍ程度成長させる。このとき、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）及びシラン（ＳＨ4）を原料ガスとして供給して、ｎ型半導体層２を形成する。【００２４】
次に、例えばＧａＮ膜からなるバリア層３１とＩｎＧａＮ膜からなる井戸層３２を交互に積層して、ｎ型半導体層２上に活性層３を形成する。具体的には、活性層３を形成する際の基板温度及び原料ガスの流量を調整しながら、バリア層３１と井戸層３２を交互に連続して成長させ、バリア層３１と井戸層３２が積層してなる活性層３が形成される。活性層３がＭＱＷ構造の場合は、基板温度及び原料ガスの流量を調節することによって井戸層３２及び井戸層３２よりバンドギャップが大きいバリア層３１を積層する工程を単位工程とし、この単位工程をｎ回、例えば８回程度繰り返して、バリア層３１と井戸層３２が交互に積層された積層構造を得る。【００２５】
図４に、バリア層３１と井戸層３２を積層する例を示す。図４に示す基板温度Ｔａでバリア層３１が形成され、基板温度Ｔｂで井戸層３２が形成される。即ち、基板温度がＴａに設定された時刻ｔ１０〜ｔ１１において第１バリア層３１１が形成される。次いで、時刻ｔ１１〜ｔ１２において基板温度Ｔｂになるまで基板温度が下げられる。そして時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３において、基板温度Ｔｂで第１井戸層３２１が形成される。その後、時刻ｔ１３〜ｔ２０において基板温度Ｔａになるまで基板温度が上げられ、第２バリア層３１２が形成される。その後も同様にして、バリア層３１と井戸層３２がそれぞれ基板温度Ｔａと基板温度Ｔｂで交互に形成される。そして、時刻ｔｎ０〜ｔｎ１において第ｎバリア層３１ｎが形成され、時刻ｔｎ１〜ｔｎ２において基板温度Ｔｂになるまで基板温度が下げられ、時刻ｔｎ２〜時刻ｔｎ３において第ｎ井戸層３２ｎが形成される。そして、時刻ｔｎ３〜ｔｅ０において基板温度Ｔａになるまで基板温度が上げられ、時刻ｔｅ０〜ｔｅ１において最終バリア層３１０が形成されて活性層３が完成する。なお、基板温度の昇温時や降温時では、バリア層３１或いは井戸層３２を成長させることも、成長を中断することもできる。【００２６】
バリア層３１を形成する場合は、原料ガスとして、例えばＴＭＧガス及びＮＨ3ガスを成膜用の処理装置に供給する。一方、井戸層３２を形成する場合は、原料ガスとして、例えばＴＭＧガス、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガス、及びＮＨ3ガスを処理装置に供給する。なお、ＴＭＧガスはＧａ原子の原料ガス、ＴＭＩガスはＩｎ原子の原料ガス、ＮＨ3ガスは窒素原子の原料ガスとして供給される。【００２７】
次いで、基板温度を８００℃〜１０００℃程度にして、活性層３上に、ｐ型ドーパントをドープしたｐ型半導体層４を０．０５〜１μｍ程度形成する。ｐ型半導体層４は、例えばｐ型ドーパントとしてＭｇを３×１０19原子／ｃｍ3程度の濃度でドープしたＧａＮ層等が採用可能である。Ｍｇをドープする場合は、ＴＭＧガス、ＮＨ3ガス及びビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）ガスを原料ガスとして供給して、ｐ型半導体層４を形成する。【００２８】
そして、ｐ型半導体層４〜ｎ型半導体層２の途中までを反応性イオンエッチング等によりメサエッチングして除去し、ｎ型半導体層２の表面を露出させる。その後、露出したｎ型半導体層２の表面にｎ側電極５０を蒸着により形成し、ｐ型半導体層４上にｐ側電極４０を蒸着により形成して、図１に示した半導体発光装置の半導体発光素子が完成する。【００２９】
次に、図５（ａ）〜図５（ｃ）を参照して、上記の半導体発光素子が複数形成されたウェハ２０を、切断装置を用いてチップに分割して図１に示した半導体発光装置を製造する方法を説明する。以下に説明する本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法は、窒化物半導体層３０が形成された第１の主面とその第１の主面に対向する第２の主面とを有し、サファイアからなるウェハ２０を複数のチップに分割する半導体発光装置の製造方法であって、切断装置を準備するステップと、ウェハ２０を粘着テープ１０に貼り付けるステップと、ウェハ２０がチップ２０１とチップ２０２に分割されるまで、切断装置によって第１の主面及び第２の主面の一方から他方までウェハ２０を切断するステップとを含む。図５（ａ）〜図５（ｃ）に示した製造方法は、ブレードを備えるダイサーを切断装置として用いて、ウェハ２０が複数のチップに分割されるまで、ウェハの対向する第１の主面と第２の主面の一方から他方まで切断するダイシング工程である。【００３０】
ウェハ２０の第１の主面上には図１に示した窒化物半導体層３０が積層され、半導体発光素子が形成されている。ここでは、ダイサーによって第１の主面から第２の主面に向けてウェハを切断する場合を例示的に説明する。つまり、第１の主面を切断開始面とし、第２の主面を切断終了面として、ウェハ２０がチップ２０１とチップ２０２に分割されるまでダイシング工程を実施することにより、ウェハ２０が複数の図１に示した半導体発光装置に切断される。チップ２０１及びチップ２０２は、それぞれが図１に示した半導体発光装置である。【００３１】
先ず、図５（ａ）に示すように、ウェハ２０の第２の主面を、テープ基材１１と粘着剤１２を積層してなる粘着テープ１０の粘着剤１２側に貼り付ける。【００３２】
次に、図５（ｂ）に示すように、ダイサーの有する第１のブレード１００により、第１の主面から第２の主面まで、チップ２０１とチップ２０２に分割されるまでウェハ２０が切断される。つまり、ウェハ２０はフルカットされ、第１のブレード１００の先端は粘着テープ１０に達する。【００３３】
次いで、図５（ｃ）に示すように、粘着テープ１０が拡張（エキスバンド）され、図１に示した半導体発光装置としてチップ２０１とチップ２０２を取得できる。【００３４】
第１のブレード１００の刃厚は、例えば５０〜２００μｍ程度であり、第１のブレード１００には、レジン及びメタル内に複数のダイヤモンドを配置したレジン及びメタルブレード等が採用可能である。レジン及びメタルブレードは透明基板１に採用可能なサファイア基板より硬度が低いが、ダイヤモンドの粒径、集中度（配置）を設定することによりサファイア基板を切断できる。メタルブレードのボンド材はメタルであり、レジンブレードのボンド材は熱硬化性樹脂（フェノールレジン等）である。【００３５】
粘着テープ１０のテープ基材１１は、例えば硬質ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が採用可能である。また、粘着剤１２の厚みは５〜１０μｍ程度が好ましい。粘着剤１２が厚すぎると、貼り付けたウェハ２０が動きやすいためである。【００３６】
上記では、ウェハ２０の第１の主面から第２の主面までを第１のブレード１００によってフルカットする例を説明したが、第２の主面から第１の主面までを第１のブレード１００によってフルカットしてもよいことは勿論である。【００３７】
また、ウェハから各チップをブレークする方法ではウェハの厚みを１００μｍ程度、例えば８０μｍにする必要があるが、図５（ａ）〜図５（ｃ）を参照して説明したウェハの分割方法によれば、厚みが３５０μｍ程度であってもウェハ２０をフルカットできる。そのため、ウェハ２０を薄くする工程を省略できる。更に、ウェハからチップにブレークするための衝撃を加える必要がないため、製造工程を短縮することができる。【００３８】
次に、第１のブレード及びその第１のブレードより刃厚の薄い第２のブレードを備えるダイサーを切断装置として用いて、ウェハ２０をチップに分割するダイシング工程の例を説明する。具体的には、ウェハ２０の第１の主面又は第２の主面の一方を切断開始面、他方を切断終了面として、第１のブレードによって切断開始面からウェハ２０中の中間地点まで溝を形成する。そして、ウェハ２０が複数のチップ（半導体発光装置）に分割されるまで、第２のブレードによって中間地点から切断終了面まで溝を形成してウェハ２０を切断する。【００３９】
図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照して、第１のブレード及び第２のブレードを備えるダイサーを用いたウェハ切断方法の詳細を説明する。ここでは、第１の主面から第２の主面に向けてウェハ２０を切断する例を説明する。つまり、第１の主面を切断開始面とし、第２の主面を切断終了面として、ウェハ２０が複数のチップに切断される。【００４０】
先ず、図６（ａ）に示すように、第１の主面上に窒化物半導体層３０が形成された分割対象のウェハ２０の第２の主面を、テープ基材１１と粘着剤１２を積層してなる粘着テープ１０の粘着剤１２側に貼り付ける。【００４１】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１のブレード１００により、第１の主面からウェハ２０の厚さ方向の途中まで溝を形成する。【００４２】
次いで、図６（ｃ）に示すように、第１のブレード１００より刃厚の薄い第２のブレード１１０により、チップ２０１とチップ２０２に分割されるまで、ウェハ２０の第１のブレード１００により形成された溝の底部から第２の主面まで溝を形成する。つまり、ウェハ２０はフルカットされ、第２のブレード１１０の先端は粘着テープ１０に達する。【００４３】
次いで、図６（ｄ）に示すように、粘着テープ１０が拡張（エキスバンド）され、図１に示した半導体発光装置としてチップ２０１とチップ２０２を取得できる。【００４４】
第１のブレード１００の刃厚は、例えば５０〜２００μｍ程度である。第２のブレード１１０の刃厚は、例えば２０〜１００μｍ程度であり、第１のブレード１００より薄い刃厚が選択される。第１のブレード１００、第２のブレード１１０には、例えばレジン及びメタル内に複数のダイヤモンドを配置したレジン及びメタルブレード等が採用可能である。【００４５】
第２のブレード１１０によってウェハ２０のフルカットの最終段階を行うため、図６（ｃ）に示すように、第２のブレード１１０が第２の主面に達する時点ではウェハ２０に形成される溝の側面が第２のブレード１１０に接触しない。そのため、チッピングの少ない、良好な形状のチップが取得可能である。ウェハ２０の厚みが３５０μｍ程度の場合は、例えば３００μｍ程度の深さの溝を第１のブレード１００で形成し、残りの５０μｍ程度を第２のブレード１１０で削ってウェハ２０を切断することが好ましい。【００４６】
図６（ｄ）に示すように、チップ２０１及びチップ２０２の透明基板１の第１の主面に垂直方向の切断面はテーパ形状になるが、このテーパ形状は第１のブレード１００の先端部の形状に依存する。例えばテーパ形状の傾斜をきつくしたい場合は、第１のブレード１００の先端部の断面形状を小さいアール或いはＶ字形状にし、テーパ形状の傾斜を緩くしたい場合は、第１のブレード１００の先端部の断面形状を大きいアールにする。【００４７】
上記では、ウェハ２０の第１の主面から第２の主面までを第１のブレード１００及び第２のブレード１１０によってフルカットする例を説明したが、第２の主面から第１の主面までをフルカットしてもよいことは勿論である。図７（ａ）〜図７（ｄ）に、第２の主面を切断開始面とし、第１の主面を切断終了面として、第２の主面から第１の主面に向けてウェハ２０を切断する例を示す。【００４８】
先ず、図７（ａ）に示すように、窒化物半導体層３０が形成された第１の主面を、テープ基材１１と粘着剤１２を積層してなる粘着テープ１０の粘着剤１２側に貼り付ける。【００４９】
次に、図７（ｂ）に示すように、第１のブレード１００により、第２の主面からウェハ２０の厚さ方向の途中まで溝を形成する。【００５０】
次いで、図７（ｃ）に示すように、第１のブレード１００より刃厚の薄い第２のブレード１１０により、チップ２０１とチップ２０２に分割されるまで、ウェハ２０の第１のブレード１００により形成された溝の底部から第１の主面まで溝を形成する。【００５１】
次いで、図７（ｄ）に示すように、粘着テープ１０が拡張（エキスバンド）され、半導体発光装置としてチップ２０１とチップ２０２を取得できる。【００５２】
以上に説明したウェハ切断方法によれば、フルカットによりウェハ２０を分割することができる。そのため、スクライブラインを形成した後にウェハから各チップをブレークする方法と異なり、切断箇所付近でのクラックの発生を抑制でき、チップ表面の形状がばらつかないため、半導体発光装置の歩留まりを向上できる。更に、刃厚の異なる２つのブレードを使用することにより、チッピングが抑制された良好な形状のチップを取得することができる。【００５３】
図６（ａ）〜図６（ｄ）或いは図７（ａ）〜図７（ｄ）を参照して説明した方法によっても、ウェハがダイサーによってフルカットされるため、透明基板１の側面は、ダイシング工程において切断することにより生じた凹凸により図２（ｂ）に示すような粗面になる。そのため、半導体発光素子の活性層３から透明基板１に入射した光は透明基板１の側面で反射されずに透明基板から外部に出力されやすくなり、半導体発光装置の出力効率を改善できる。【００５４】
既に述べたように、第１のブレード１００の先端部の形状等に依存して、半導体発光装置の側面はテーパ形状になる。図８に、図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照して説明した方法、つまりウェハ２０の第１の主面を切断開始面、第２の主面の切断終了面として製造された半導体発光装置の例を示す。図８に示すように、半導体発光装置の第１主面側の面積が第２主面側より小さくなり、第１の主面に垂直方向の半導体発光装置の側面（切断面）がテーパ形状になる。【００５５】
又、図９に、図７（ａ）〜図７（ｄ）を参照して説明した方法、つまりウェハ２０の第２の主面を切断開始面、第１の主面の切断終了面として製造された半導体発光装置の例を示す。図９に示すように、半導体発光装置の第１主面側の面積が第２主面側より大きくなり、第１の主面に垂直方向の側面（切断面）がテーパ形状になる。【００５６】
なお、図８及び図９に示した例では、側面のテーパ形状が曲線であるが、直線になるようにテーパ形状を形成してもよい。図１０に、ウェハ２０の第１の主面を切断開始面、第２の主面を切断終了面とし、側面のテーパ形状が直線になるように製造された半導体発光装置の例を示す。又、図１１に、ウェハ２０の第２の主面を切断開始面、第１の主面を切断終了面とし、側面のテーパ形状が直線になるように製造された半導体発光装置の例を示す。【００５７】
＜実施例＞
図５（ａ）〜図５（ｃ）を参照して説明したウェハ切断方法、つまり１つのブレードを用いたダイサーによってウェハを切断する方法（以下において「フルカット切断」という。）、図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照して説明したウェハ切断方法、つまり刃厚の異なる２つのブレードを用いたダイサーにより第１の主面から第２の主面までウェハを切断する方法（以下において「第１テーパ型切断」という。）、図７（ａ）〜図７（ｄ）を参照して説明したウェハ切断方法、つまり刃厚の異なる２つのブレードを用いたダイサーにより第２の主面から第１の主面までウェハを切断する方法（以下において「第２テーパ型切断」という。）、及びウェハから各チップをブレークする方法（以下において「スクライバ切断」という。）の各方法によりウェハを切断して製造された半導体発光装置の特性、及び形状の比較を以下に示す。【００５８】
図１２に、「フルカット切断」、「第１テーパ型切断」、「第２テーパ型切断」及び「スクライバ切断」の各方法で製造された半導体発光素子のチップ厚と発光される光の出力を比較した表を示す。図１２の「サファイア厚さ」の欄はサファイアからなる透明基板の厚みを示し、「出力比」の欄はサファイア厚さが４０μｍのウェハをスクライバで切断した場合の半導体発光素子の出力を１として示している。【００５９】
図１３に、図１２に示した特性をグラフ化した結果を示す。図１３において、黒丸印は「フルカット切断」、黒三角印は「第１テーパ型切断」、黒四角印は「第２テーパ型切断」、ひし形印は「スクライバ切断」のデータである。【００６０】
図１２、図１３に示したように、いずれの切断方法によっても、サファイア厚さを厚くすると出力が増大する。サファイア厚さは６０μｍ以上が好ましく、大きな出力を得るためには３５０μｍ程度であるとより好ましい。「スクライバ切断」で切断できるサファイア厚さは８０μｍ程度が限界であるため、図５〜図７を参照して説明したブレードによりウェハをフルカットする方法が、ウェハから各チップをブレークする方法に比べて有利である。【００６１】
また、図１２、図１３から、サファイア厚さが同等である場合は、ブレードによりウェハをフルカットする方法の方が、ウェハから各チップをブレークする方法に比べて大きな出力が得られることが分かる。これは、ブレードによりウェハをフルカットして得られる半導体発光装置の側面が粗面であり、ウェハから各チップをブレークする方法で得られる半導体発光装置の側面が鏡面であることによる。つまり、ウェハをダイサーによってフルカットすることにより、透明基板１の側面に、ダイシング工程において切断することによる凹凸が生じて、図２（ｂ）に示すように粗面になる。そのため、半導体発光素子の活性層３で生成されて透明基板１に入射した光が透明基板１の側面で反射されずに、側面から外部に出力されやすく、出力が向上する。【００６２】
図１４（ａ）に、「フルカット切断」によりサファイア厚さ３５０μｍのウェハを切断した場合のチップの切断面を示す。図１４（ｂ）は図１１（ａ）の一部を拡大（約６０００倍）したＳＥＭ写真である。【００６３】
図１５（ａ）に、「スクライバ切断」によりサファイア厚さ８０μｍのウェハを切断した場合のチップの切断面を示す。図１５に示すように、スクライブラインとして表面に形成された溝の切断面には凹凸があるが、その溝より深い部分の切断面では凹凸が小さく、鏡面になっている。図１５（ｂ）は図１５（ａ）の鏡面の一部を拡大（約６０００倍）したＳＥＭ写真である。【００６４】
図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）に示すように、「スクライバ切断」によるチップの切断面はすべらかな鏡面が大部分であるのに対し、「フルカット切断」によるチップの切断面は全体が粗面である。そのため、「スクライバ切断」による場合は、半導体発光素子の活性層で生成されてサファイア基板に入射した光がチップの切断面で反射されてサファイア基板から出力されにくいのに対し、「フルカット切断」による場合は、チップの切断面が粗面であるために、サファイア基板に入射した光がチップの側面（切断面）から外部に出力されて、出力が大きくなる。ブレード表面に配置されたダイヤモンドの粒径を調整することにより、チップ切断面の粗さを調整することができる。【００６５】
図１６に、「第１テーパ型切断」によりサファイア厚さ３５０μｍのウェハを切断した場合のチップの切断面を示す。図１６に示すように、「第１テーパ型切断」によれば、第２の主面側の方が第１の主面側よりチップ幅が広くなる。【００６６】
図１７は、「第２テーパ型切断」によりサファイア厚さ３５０μｍのウェハを切断した場合のチップの切断面を示す。図１４に示すように、「第２テーパ型切断」によれば、第１の主面側の方が第２の主面側よりチップ幅が広くなる。【００６７】
以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置は、ウェハをダイサーによってフルカットすることにより、図２（ｂ）に示すように透明基板１の側面が、ダイシング工程において切断することにより生じた凹凸により粗面になっている。そのため、図１に示した半導体発光装置では、透明基板１上に形成された窒化物半導体層３０の活性層３で生成され透明基板１に入射した光が、透明基板１の側面で反射されずに外部に出力されやすく、効率良く光を出力できる。更に、本発明の第１の実施形態に係る製造方法によれば、ウェハ２０をチップに分割して半導体発光装置を製造する場合に、切断箇所でのクラックの発生を抑制できる。【００６８】
（第２の実施形態）
図１８（ａ）〜図１８（ｃ）を参照して、切断装置としてレーザを使用し、第１の主面から第２の主面に向けてウェハ２０を切断する本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を説明する。つまり、切断装置としてレーザを使用する点が、切断装置としてブレードを備えるダイサーを使用する第１の実施形態に係る製造方法と異なる。ここでは、第１の主面を切断開始面とし、第２の主面を切断終了面として、ウェハ２０が複数のチップに切断される例を説明する。なお、後述するように第２の主面を切断開始面とし、第１の主面を切断終了面として、ウェハ２０を切断することもできる。【００６９】
先ず、図１８（ａ）に示すように、第１の主面上に窒化物半導体層３０が形成された分割対象のウェハ２０の第２の主面を、テープ基材１１と粘着剤１２を積層してなる粘着テープ１０の粘着剤１２側に貼り付ける。【００７０】
次に、図１８（ｂ）に示すように、第１の主面と第２の主面のうちのレーザに近い面、即ち切断を開始する第１の主面とレーザとの中間地点Ｐにレーザの焦点を設定する。以下において、中間地点Ｐと第１の主面との距離の値を「デフォーカス量」という。デフォーカス量と、レーザのビームによってウェハ２０がエッチングされて形成される溝の幅（カーフ幅）との間には相関があり、カーフ幅が所望の値になるようにデフォーカス量が設定される。デフォーカス量の設定値については後述する。【００７１】
次いで、図１８（ｃ）に示すように、図１８（ｂ）で説明したように焦点が設定されたレーザから出力されるビームによって第１の主面から第２の主面までウェハ２０がフルカットされ、それぞれに窒化物半導体層３０が形成されたチップ２０１及びチップ２０２を得る。【００７２】
図１９に示すように、レーザの焦点におけるビーム幅Ｄ０、入射ビーム径Ｄin、焦点距離Ｆとする場合、ビーム幅Ｄ０は以下の式（１）によって表される：
Ｄ０＝４×Ｆ×λ／（π×Ｄin）  ・・・（１）
式（１）でλはレーザ波長である。レーザとして、レーザ波長λ＝５３２ｎｍのＹＡＧ（yttrium-aluminum-garnet）レーザ等が採用可能であるが、レーザ波長λが２６６ｎｍ或いは３５５ｎｍであってもよい。【００７３】
例えば、レーザの仕様がＦ＝１．５ｃｍ、λ＝５３２ｎｍ、Ｄin＝５．９８μｍである場合、ビーム幅Ｄ０＝５．９８μｍである。つまり、理論上は焦点でのビーム幅は約６μｍであり、第１の主面上にレーザの焦点を設定した場合は、カーフ幅も同様に約６μｍになる。【００７４】
図２０に、上記仕様のレーザでのデフォーカス量とカーブ幅の関係を示す。図２０に示すように、例えばデフォーカス量を１μｍに設定した場合、カーフ幅は９μｍになる。【００７５】
通常、レーザによってウェハを切断する際に生じる物体（デブリ）が切断中の溝の側面に付着するが、カーフ幅が狭い場合にデブリが溝を埋めてしまい、ウェハの切断を困難にする場合がある。そのため、デブリによって溝が埋められない程度のカーフ幅になるように、例えばカーフ幅が１０μｍ程度になるようにデフォーカス量を設定することが好ましい。【００７６】
図２１に、上記に説明した方法によって切断された厚さ８０μｍのチップの切断面を示す。図２１に示すように、チップの切断面全体にレーザによる切断による凹凸が生じている。【００７７】
比較のため、図２２に、スクライブラインを形成した後にウェハからチップにブレークした場合のチップの切断面を示す。図２２は、２０μｍの深さまでレーザで溝を形成した後、厚さ８０μｍのチップを切断した例である。図２２に示すように、レーザにより形成された溝の切断面には凹凸があるが、その溝より深い部分の切断面の凹凸は小さく、切断面が鏡面になっている。【００７８】
上記では、ウェハ２０の第１の主面から第２の主面までをレーザによってフルカットする例を説明したが、第２の主面から第１の主面までをレーザによってフルカットしてもよいことは勿論である。この場合、所望のカーフ幅になるように適当なデフォーカス量を設定して、切断開始面になる第２の主面とレーザとの間にレーザの焦点を設定する。具体的な方法を、図２３（ａ）〜図２３（ｃ）を参照して以下に説明する。【００７９】
先ず、図２３（ａ）に示すように、ウェハ２０の第１の主面を、粘着テープ１０の粘着剤１２側に貼り付ける。【００８０】
次に、図２３（ｂ）に示すように、切断を開始する第２の主面とレーザとの中間地点Ｐにレーザの焦点を設定する。中間地点Ｐと第２の主面との距離であるデフォーカス量は、カーフ幅が所望の値になるように設定される。【００８１】
次いで、図２３（ｃ）に示すように、図２３（ｂ）で説明したように焦点が設定されたレーザから出力されるビームによって第２の主面から第１の主面までウェハ２０がフルカットされ、それぞれに窒化物半導体層３０が形成されたチップ２０１及びチップ２０２を得る。【００８２】
以上に説明した本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法によれば、フルカットによりウェハ２０を分割することができる。そのため、スクライブラインを形成した後にウェハから各チップをブレークする方法と異なり、切断箇所付近でのクラックの発生を抑制でき、チップ表面の形状がばらつかないため、半導体発光装置の歩留まりを向上できる。【００８３】
また、ウェハから各チップをブレークする方法ではウェハの厚みを１００μｍ程度、例えば８０μｍにする必要があるが、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法によれば、ウェハの厚みが３５０μｍ程度であってもウェハ２０をフルカットできる。そのため、ウェハ２０を薄くする工程を省略できる。更に、ウェハからチップにブレークするための衝撃を加える必要がないため、製造工程を短縮することができる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。【００８４】
以上に説明したように、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法によれば、ウェハをレーザによってフルカットすることにより、半導体発光素子の活性層３で生成され透明基板１に入射した光を効率良く出力できる半導体発光装置を、切断箇所でのクラックの発生を抑制してウェハ２０から分割できる。【００８５】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１及び第２の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。【００８６】
既に述べた実施の形態の説明においては、半導体発光素子が活性層３をｎ型半導体層２とｐ型半導体層４とでサンドイッチ状に挟んだ量子井戸構造を有する例を示したが、発光素子がｎ型半導体層とｐ型半導体層とが直接接合するｐｎ接合等の他の構造を有してもよい。また、サファイアのウェハ上に窒化物半導体を積層した例を示したが、それ以外の半導体層や構造であってもウェハがブレークしにくい場合にも、上記のスクライブ方法を適用できる。【００８７】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用の可能性】
【００８８】
本発明の半導体発光装置及びその製造方法は、半導体基板上に配置された半導体層を含む発光装置を製造する製造業を含む半導体産業や電子機器産業に利用可能である。
【図１】
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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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２３】
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【図２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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