(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面およびその反対側の第２主面を有する基板の前記第１主面の側に半導体層が形成されたウェハを準備する工程と、
前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な第１改質領域を第１方向に沿って形成する第１照射工程と、
前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な第２改質領域を前記第１方向とは異なる第２方向に沿って形成する第２照射工程とを含み、
前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面から前記第１照射工程における集光点までの最小距離をＤｍｉｎ１、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面から前記第２照射工程における集光点までの最小距離をＤｍｉｎ２としたとき、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２であり、
前記第１改質領域を利用して前記ウェハを分断したときに形成される分断面の前記第１方向に平行で前記第１主面に直交する第１平面からの乖離量の最大値が、前記第２改質領域を利用して前記ウェハを分断したときに形成される分断面の前記第２方向に平行で前記第１主面に直交する第２平面からの乖離量の最大値より大きい、
ことを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項２】
前記基板がＣ面サファイア基板であり、前記第１方向が該Ｃ面サファイア基板のＡ軸に沿った方向であり、前記第２方向が該Ｃ面サファイア基板のＭ軸に沿った方向である、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体チップの製造方法。
【請求項３】
第１主面およびその反対側の第２主面を有する基板の前記第１主面の側に半導体層が形成されたウェハを準備する工程と、
前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な第１改質領域を第１方向に沿って形成する第１照射工程と、
前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な第２改質領域を前記第１方向とは異なる第２方向に沿って形成する第２照射工程とを含み、
前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面から前記第１照射工程における集光点までの最小距離をＤｍｉｎ１、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面から前記第２照射工程における集光点までの最小距離をＤｍｉｎ２としたとき、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２であり、
前記ウェハは前記半導体層が形成された側の面に前記第１方向に沿った第１素子分離溝と前記第２方向に沿った第２素子分離溝とを有し、前記Ｄｍｉｎ１は前記第１素子分離溝の底面から前記第１照射工程における集光点までの最小距離であり、前記Ｄｍｉｎ２は前記第２素子分離溝の底面から前記第２照射工程における集光点までの最小距離であり、前記第１素子分離溝の幅よりも前記第２素子分離溝の幅が広い、
ことを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項４】
前記第１照射工程では、前記Ｄｍｉｎ１が５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に調整される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体チップの製造方法。
【請求項５】
Ｄｍｉｎ１とＤｍｉｎ２の差が１０μｍ以上に調整される、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体チップの製造方法。
【請求項６】
前記半導体チップの平面形状は長辺および短辺を有する矩形であり、該短辺が前記第１方向に沿っている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体チップの製造方法。
【請求項７】
前記第１照射工程では、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面を基準とする集光点の深さを周期的に変化させる、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体チップの製造方法。
【請求項８】
前記第２照射工程では、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面を基準とする集光点の深さを周期的に変化させる、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体チップの製造方法。
【請求項９】
前記ウェハは、前記第１照射工程でレーザ光が照射される側とは反対側の表面上の該レーザ光が通過する部位に反射防止構造を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体チップの製造方法。
【請求項１０】
前記ウェハは、前記第２照射工程でレーザ光が照射される側とは反対側の表面上の該レーザ光が通過する部位に反射防止構造を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム系ＬＥＤチップは、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどの窒化ガリウム系半導体層をＣ面サファイア基板の上にエピタキシャル成長法によって形成してなるウェハを分断してチップ化することにより製造される。サファイアは六方晶系の結晶構造を有することから、Ｃ面サファイア基板を含む半導体ウェハを分断して、平面形状が矩形の半導体チップを歩留まりよく得ることは容易ではない。通常、このような半導体ウェハの分断は、ダイヤモンドスクライバーやレーザスクライバーを用いてウェハの表面に溝を形成し、その溝を利用してブレーキングすることにより行われているが、サファイア基板の厚さ方向に対して傾斜を有する分断面が形成され易い。そこで、このように傾斜した分断面が形成されても、半導体層が素子として機能する部位で割れないようにするための半導体チップ製造方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
最近、サファイア基板を含むウェハの分断方法として、サファイア基板に対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、該集光点の位置に改質領域を形成することによりサファイア基板を破断させる方法（以下「内部集光法」とも呼ぶ）が開発され、普及しつつある（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９１５５１号
【特許文献２】特開２００３−３３８４６８号
【特許文献３】特開２００８−６４９２号
【特許文献４】国際公開第２００９／０２００３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体チップの平面形状は、典型的には矩形であり、上記の窒化ガリウム系ＬＥＤチップであれば、例えば、その一対の辺はＣ面サファイア基板の結晶構造におけるＡ軸に平行にされ、他の一対の辺は該結晶構造におけるＭ軸に平行にされうる。特許文献４に記載されているように、Ｃ面サファイア基板の割れ方には再現性の高い癖が認められる。すなわち、Ｍ軸に平行に改質領域を形成してそれを起点として分断すると、基板の主面に略直交する分断面が形成される。一方、Ａ軸に平行に改質領域を形成してそれを起点として分断すると、基板の主面に直交する面に対して傾斜した分断面が形成される。以下では、このように基板の主面に直交する面に対して傾斜した分断面が形成されることを「斜め割れ」と呼ぶことにする。
【０００６】
改質領域を起点とするサファイア基板の分断の際に生じる斜め割れによる不良は、改質領域を半導体層に近づけることによって低減することができるであろう。しかしながら、半導体層に余りに近い改質領域の形成に伴う発熱は、半導体層の著しい熱劣化を引き起こす。従って、斜め割れによる不良の発生と、半導体層の熱劣化による不良の発生の、両方を同時に抑えることができれば、内部集光法を用いて製造される半導体チップの歩留まりを向上させうると考えられる。
【０００７】
本発明は、本発明者による以上のような着想に基づいてなされたものであり、半導体チップの歩留まりの向上に有利な技術を提供することを主たる目的とする。
【０００８】
また、本発明は、一の側面において、ＬＥＤチップの出力の向上に有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の側面は、半導体チップの製造方法に係り、該製造方法は、第１主面およびその反対側の第２主面を有する基板の前記第１主面の側に半導体層が形成されたウェハを準備する工程と、前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な第１改質領域を第１方向に沿って形成する第１照射工程と、前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な第２改質領域を前記第１方向とは異なる第２方向に沿って形成する第２照射工程とを含み、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面から前記第１照射工程における集光点までの最小距離をＤｍｉｎ１、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面から前記第２照射工程における集光点までの最小距離をＤｍｉｎ２としたとき、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２であることを特徴とする。
【００１０】
前記第１の側面に係る製造方法は、前記第１改質領域を利用して前記ウェハを分断したときに形成される分断面の前記第１方向に平行で前記第１主面に直交する第１平面からの乖離量の最大値が、前記第２改質領域を利用して前記ウェハを分断したときに形成される分断面の前記第２方向に平行で前記第１主面に直交する第２平面からの乖離量の最大値より大きい場合に、好ましく用いられうる。例えば、前記基板がＣ面サファイア基板であり、前記第１方向が前記Ｃ面サファイア基板のＡ軸に沿う方向であり、前記第２方向が前記Ｃ面サファイア基板のＭ軸に沿う方向である場合である。前記第１の側面に係る製造方法は、また、前記第１方向に沿って形成される分断面に許容される理想的分断面からの乖離量よりも、前記第２方向に沿った分断に許容される同乖離量が大きい場合に、好ましく用いられうる。
【００１１】
前記第１の側面に係る製造方法において、前記ウェハは、前記半導体層が形成された側の面に、前記第１方向に沿った第１素子分離溝と前記第２方向に沿った第２素子分離溝とを有しうる。この場合には、前記Ｄｍｉｎ１は前記第１素子分離溝の底面から前記第１照射工程における集光点までの最小距離であり、前記Ｄｍｉｎ２は前記第２素子分離溝の底面から前記第２照射工程における集光点までの最小距離である。前記第１の側面に係る製造方法は、前記第１素子分離溝の幅よりも前記第２素子分離溝の幅が広い場合に、好ましく用いられうる。
【００１２】
前記第１の側面に係る製造方法において、前記第１照射工程では、前記Ｄｍｉｎ１が５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に調整されうる。
【００１３】
前記第１の側面に係る製造方法において、Ｄｍｉｎ１とＤｍｉｎ２の差は１０μｍ以上に調整されうる。
【００１４】
前記第１の側面に係る製造方法において、前記半導体チップの平面形状は長辺および短辺を有する矩形でありうる。このとき、前記短辺が前記第１方向に沿いうる。
【００１５】
本発明の第２の側面は、半導体チップの製造方法に係り、該製造方法は、一方の主面およびその反対側の他方の主面を有する基板の前記一方の主面の側に半導体層が形成されたウェハを準備する工程と、前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な改質領域を１つの方向に沿って形成する照射工程を含み、前記照射工程では、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面を基準とする集光点の深さを周期的に変化させることを特徴とする。
【００１６】
前記第２の側面に係る製造方法において、集光点の深さ変化の周期は、前記１つの方向に沿って形成される半導体チップの側面の長さの、好ましくは２分の１以下、より好ましくは５分の１以下、特に好ましくは１０分の１以下である。また、前記第２の側面に係る製造方法において、１周期内での集光点の深さの変化幅（最大深さと最小深さとの差）は、前記ウェハの厚さの３分の１以上、さらには２分の１以上としうる。
【００１７】
本発明の第３の側面は、半導体チップの製造方法に係り、該製造方法は、一方の主面およびその反対側の他方の主面を有する基板の前記一方の主面の側に半導体層が形成されたウェハを準備する工程と、前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な改質領域を１つの方向に沿って形成する照射工程を含み、前記ウェハは、前記レーザ光が照射される側とは反対側の表面上の該レーザ光が通過する部位に反射防止構造を有することを特徴とする。
【００１８】
前記第３の側面に係る製造方法において、前記反射防止構造は反射防止膜またはモスアイ構造でありうる。また、前記第３の側面に係る製造方法では、前記照射工程において前記レーザ光を前記一方の主面に対して垂直でない方向から前記ウェハに対して照射しうる。
【００１９】
本発明の第４の側面は、ＬＥＤチップの製造方法に係り、該製造方法は、一方の主面およびその反対側の他方の主面を有するＣ面サファイア基板の前記一方の主面の側に窒化ガリウム系半導体層が形成されたウェハを準備する工程と、前記ウェハに対して前記Ｃ面サファイア基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な改質領域を前記Ｃ面サファイア基板のＡ軸方向に沿って形成する照射工程と、前記改質領域を利用して前記ウェハを分断する分割工程とを含み、前記照射工程においては前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面を基準とする集光点の深さを周期的に変化させ、それによって、前記分割工程で生じる分断面には前記集光点の深さ変化の周期に対応する周期で凹部と凸部が交互に配置された波型の凹凸面が含まれることを特徴とする。
【００２０】
前記第４の側面に係る製造方法において、前記ＬＥＤチップの平面形状は長辺および短辺を有する矩形でありうる。このとき、前記長辺が前記Ａ軸方向に沿いうる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の前記第１乃至第３の側面によれば、半導体チップの歩留まりの向上に有利な技術が提供される。
【００２２】
本発明の前記第４の側面によれば、ＬＥＤチップの出力の向上に有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るＬＥＤチップの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】準備工程で準備されるウェハの構造例を示す断面図である。
【図３】レーザ光の集光点と該レーザ光の照射によってウェハに形成される改質領域との関係を模式的に示す断面図である。
【図４】レーザ光照射装置を用いてウェハに対して第１方向に沿って第１改質領域を形成する第１照射工程を説明するための斜視図である。
【図５】レーザ光照射装置を用いてウェハに対して第２方向に沿って第２改質領域を形成する第２照射工程を説明するための斜視図である。
【図６】分割工程を経て得られる１つの半導体チップの構成を模式的に示す斜視図である。
【図７】斜め割れを模式的に説明するための断面図である。
【図８】集光点の深さを周期的に変更することを説明する図である。
【図９】ウェハにおける半導体チップの配置を説明するための図である。
【図１０】準備工程で準備されるウェハの構造例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造される半導体チップの典型例であるＬＥＤチップについて、その構成を模式的に示す断面図である。ＬＥＤチップ１００は、第１主面１２６およびその反対側の第２主面１２７を有する基板１２０’の第１主面１２６の側に半導体層１１０’が形成された構成を有する。基板１２０’はＣ面サファイア基板である。半導体層１１０’は、例えば、窒化ガリウム系半導体層であり、基板１２０’の第１主面１２６の上に順に形成された第１導電型層（例えば、ｎ型層）１１２’と、活性層１１４と、第２導電型層（例えば、ｐ型層）１１６とを含みうる。第２導電型層１１６の表面には上部電極１３２が形成されている。第２導電型層１１２’の一部露出した表面には、下部電極１３４が形成されている。チップの周囲に存在する段差１５０’は、後述する素子分離溝１５０の名残である。
【００２６】
図２〜図５を参照しながらＬＥＤチップ１００の製造方法を説明する。ＬＥＤチップ１００の製造方法は、ウェハ２００を準備する準備工程と、レーザ光照射装置を用いてウェハ２００に対して第１方向に沿って第１改質領域１２２ａを形成する第１照射工程と、レーザ光照射装置を用いてウェハ２００に対して第２方向に沿って第２改質領域１２２ｂを形成する第２照射工程と、第１改質領域１２２ａおよび第２改質領域１２２ｂを利用してウェハを分断することによってウェハ２００を複数のＬＥＤチップ１００に分割する分割工程とを含む。ここで、第１方向と第２方向とは異なる方向であればよいが、典型的には、相互に直交する方向である。
【００２７】
準備工程で準備されるウェハ２００の構成を図２に示す。ウェハ２００は、第１主面１２６およびその反対側の第２主面１２７を有する基板１２０の第１主面１２６の側に半導体層１１０が形成された構造を有する。ここで、基板１２０を分割したものが前述の基板１２０’であり、半導体層１１０を分割したものが前述の半導体層１１０’であり、第１導電型層１１２を分割したものが第１導電型層１１２’である。
【００２８】
ウェハ２００に含まれる基板１２０はジャスト基板またはオフアングル付きの基板でありうる。後者の場合のオフ角は０〜±１０°でありうる。基板１２０の形状およびサイズに特段の限定はなく、例えば、直径２インチ〜６インチの円盤状でありうるし、あるいは、５０ｍｍ〜１５０ｍｍ角の板状でありうる。基板１２０の厚さは、後述の分割工程に供される段階において０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ、好ましくは０．０８ｍｍ〜０．２ｍｍである。通常、Ｃ面サファイア基板を用いた窒化ガリウム系ＬＥＤチップの製造では、０．４〜１．５ｍｍの厚さで供給されるＣ面サファイア基板を用いて窒化ガリウム系半導体層のエピタキシャル成長工程と電極形成工程が行われ、その後、内部集光法を用いてウェハを破断する直前（レーザ光を照射する工程の直前）に、サファイア基板の裏面にグラインディングおよびラッピングが施され、その厚さが上記範囲内に減じられる。
【００２９】
第１導電型層１１２、活性層１１４および第２導電型層１１６を含む半導体層１１０はエピタキシャル成長法により基板１２０上に形成されている。窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル成長にはＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法、スパッタ法などの気相法が用いられる。半導体層１１０の厚さは通常３μｍ〜１５μｍであり、好ましくは４μｍ〜１０μｍである。第２導電型１１６の表面には上部電極１３２が形成され、また、エッチングにより形成された第１導電型層１１２の一部露出面には、下部電極１３４が形成されている。
【００３０】
ウェハ２００には、また、素子分離溝１５０が形成されている。素子分離溝１５０は、例えばエッチングによって、少なくとも第１導電型層１１２に達する深さに形成されている。素子分離溝１５０の底には、基板１２０が露出していてもよいし、露出していなくてもよい。後述の第１照射工程および第２照射工程において照射されるレーザ光を反射または散乱させてウェハ２００の内部に拡げないように、素子分離溝１５０の底は第１主面１２６に平行に形成されている。
【００３１】
素子分離溝１５０の幅は、後述の分割工程に供される段階における基板１２０の厚さが０．１ｍｍの場合であれば、斜め割れが生じない方向については２５μｍ程度まで狭くしうる。該段階における基板１２０の厚さが小さいほど、素子分離溝１５０の幅を狭いものとしうる。素子分離溝１５０の幅に上限はないが、必要以上に広くすると、機能部位である活性層１１４および電極１３４の形成に利用される領域が狭くなるためＬＥＤチップ１００の製造コストが上昇する。
【００３２】
通常、ウェハ２００の第１主面は、電極１３２、１３４の表面を除いて透光性の絶縁保護膜（図示せず）で被覆されている。
【００３３】
基板１２０の第２主面１２７のうち、後述の第１照射工程および第２照射工程において照射されるレーザ光が通過する部分は、該レーザ光を強く散乱させないよう、ラッピングおよび／またはポリッシングにより形成される鏡面となっている。鏡面である代わりに、後述のモスアイ構造を有する凹凸面であってもよい。該第２の主面１２７全体がポリッシングにより平滑性の高い鏡面とされている場合、該第１照射工程および第２照射工程におけるレーザ光の集光点の深さ制御が容易になる他、該第２主面１２７上に必要に応じて形成される金属反射膜または誘電体反射膜の反射率が高くなる。
【００３４】
第１照射工程では、図４に例示するように、ウェハ２００に対してその内部に集光点（図６のＦ１）を合わせてレーザ光を照射し、ウェハ２００の分断に利用可能な第１改質領域（図６の１２２ａ）を第１方向２２に沿って形成する。ここで、第１方向２２は任意の方向であってよいが、一例では、ウェハ２００を構成している基板１２０のＡ軸（サファイアのＡ軸）に平行な方向としうる。ウェハ２００が厚い場合には、追加的なレーザ光の照射によって第１改質領域１２２ａに沿った追加的な改質領域を、該第１改質領域よりも半導体層１２０から離れた位置に形成しうる。
【００３５】
第２照射工程では、図５に例示するように、ウェハ２００に対してその内部に集光点（図６のＦ２）を合わせてレーザ光を照射し、ウェハ２００の分断に利用可能な第２改質領域（図６の１２２ｂ）を第２方向２４に沿って形成する。ここで、第２方向２４は前記第１の方向２２と異なる任意の方向としうるが、一例では、ウェハ２００を構成している基板１２０のＭ軸（サファイアのＭ軸）に平行な方向としうる。ウェハ２００が厚い場合には、追加的なレーザ光の照射によって第２改質領域１２２ｂに沿った追加的な改質領域を、該第２改質領域よりも半導体層１２０から離れた位置に形成しうる。
【００３６】
図３は、レーザ光の集光点Ｆと、該レーザ光の照射によってウェハ２００に形成される改質領域１２２との関係を模式的に示している。内部集光法では集光点から見てレーザ光が入射する側に改質領域が形成されるので、集光点Ｆを基板１２０の内部に設定してレーザ光を基板１２０の第２主面１２７の側から照射した場合には、図３に示すように、集光点Ｆを第１主面１２６側の端とする改質領域１２２が基板１２０の内部に形成される。基板の厚さ方向の広がりが約２０μｍの改質領域を形成することにより、厚さ１００μｍのＣ面サファイア基板を分断しうる。改質領域の形成時に集光点では著しい発熱が起こり、その温度は数千度にも達する。発生した熱の一部は半導体層１１０に伝播し、熱劣化によるＬＥＤチップの歩留まり低下（不良の増加）の原因となる。
【００３７】
以下では、ウェハ２００の内部における集光点Ｆの位置は、該ウェハの半導体層１１０が形成された側の表面の位置を基準として説明される。従って、ウェハ２００が素子分離溝１５０を有する場合には、素子分離溝１５０の底面の位置が基準となる。図３において、Ｄｍｉｎは、素子分離溝１５０の底面から集光点Ｆまでの最小距離を意味している。この距離が一定である場合には、当該距離は常に最小距離である。上述のように、内部集光法では集光点から見てレーザ光が入射する側に改質領域が形成されるので、基板１２０の第２主面１２７の側からレーザ光をウェハ２００に照射した場合には、素子分離溝１５０の底面から集光点Ｆまでの距離は、該底面から改質領域１２２までの距離と略等しくなる。
【００３８】
分割工程では、第１方向２２に沿って形成された第１改質領域１２２ａと第２方向２４に沿って形成された第２改質領域１２２ｂとを利用して、ブレーキング装置によってウェハ２００を分断することによって、ウェハ２００を複数のＬＥＤチップ１００に分割する。
【００３９】
図６は、分割工程を経て得られる１つのＬＥＤチップ１００の構成を模式的に示す斜視図である。ＬＥＤチップ１００の形状は略直方体であり、第１方向（ここではＡ軸）に沿った一対（２つ）の側面１０１と、第２方向（ここではＭ軸）に沿った一対（２つ）の側面１０２とを有する。側面１０１には、集光点Ｆ１に対応する深さに第１改質領域１２２ａが形成され、側面１０２には、集光点Ｆ２に対応する深さに第２改質領域１２２ｂが形成されている。この例では、第１照射工程における素子分離溝１５０の底面から集光点Ｆ１までの最小距離Ｄｍｉｎ１が、第２照射工程における素子分離溝１５０の底面から集光点Ｆ２までの最小距離Ｄｍｉｎ２よりも小さい（Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２）。なお、便宜上、図６では集光点Ｆ１、Ｆ２がそれぞれ改質領域１２２ａ、１２２ｂの中央付近に位置するように描かれているが、実際には、基板１２０に対しレーザ光を上方（第２主面１２７側）から入射させた場合には、集光点Ｆ１、Ｆ２の位置はそれぞれ改質領域１２２ａ、１２２ｂの下端となり、反対に、下方（第１主面１２６側）から入射させた場合には、集光点Ｆ１、Ｆ２の位置はそれぞれ改質領域１２２ａ、１２２ｂの上端となる。
【００４０】
第１改質領域１２２ａの形成に伴う発熱に起因する半導体層１１０の劣化を抑えるために、図８に例示するように集光点Ｆ１の深さを周期的に変化させることができる。同様に、第２改質領域１２２ｂの形成に伴う発熱による半導体層１１０の劣化を抑えるために、同図に例示するように集光点Ｆ２の深さを周期的に変化させることができる。この場合、集光点の深さ変化の周期は、集光点Ｆ１については、第１改質領域１２２ａに沿って形成されるＬＥＤチップの側面１０１の長さ（図８の例ではＡ軸方向の長さ）の、好ましくは２分の１以下、より好ましくは５分の１以下、特に好ましくは１０分の１以下である。また、集光点Ｆ２については、第２改質領域１２２ｂに沿って形成されるＬＥＤチップの側面１０２の長さ（図８の例ではＭ軸方向の長さ）の、好ましくは２分の１以下、より好ましくは５分の１以下、特に好ましくは１０分の１以下である。ＬＥＤチップ１００の側面１０１、１０２上における集光点Ｆ１、Ｆ２それぞれの軌跡は図８の例では矩形波状であるが、限定されるものではなく、正弦波状、三角波状、のこぎり波状、台形波状などであってもよい。１周期内での集光点の深さの変化幅（最大深さと最小深さとの差）は、ウェハの厚さの３分の１以上、さらには２分の１以上としうる。
【００４１】
Ｃ面サファイア基板に対してＡ軸に沿って改質領域を形成してそれを起点として該基板を分断すると、図７（ａ）に模式的に示すように、該基板の主面に直交する平面に対して傾斜した分断面が形成される傾向が認められる。一方、Ｃ面サファイア基板に対してＭ軸に沿って改質領域を形成してそれを起点として該基板を分断すると、図７（ｂ）に模式的に示すように、該基板の主面にほぼ直交する分断面が形成される傾向が認められる。即ち、Ａ軸に沿った改質領域およびＭ軸に沿った改質領域を同一条件で形成した場合において、Ａ軸に沿ってウェハを分断したときに形成される分断面の理想的分断面（Ａ軸に平行で第１主面１２６に直交する平面）からの乖離量７０１の最大値は、Ｍ軸に沿ってウェハを分断したときに形成される分断面の理想的分断面（Ｍ軸に平行で第１主面１２６に直交する平面）からの乖離量７０２の最大値より大きい。
【００４２】
ここで、乖離量の最大値が大きいことは、前述の斜め割れの程度が高いこと、即ち、半導体層が素子機能部において割れた不良チップが発生する確率が高いことを意味する。このような不良チップの発生を抑えるためには、素子分離溝の底面からレーザ光の集光点までの距離を小さくすることが好ましい。しかしながら、この距離を小さくするにつれて、改質領域の形成時に発生する熱に起因する半導体層の劣化は著しいものとなりうる。
【００４３】
ゆえに、第１方向２２がサファイアのＡ軸に平行であり、第２方向２４がサファイアのＭ軸に平行である場合には、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２とすることが望ましい。ここで、Ｄｍｉｎ１は第１方向に沿って第１改質領域１２２ａを形成する際の、ウェハ２００の半導体層１１０が形成された側の表面からレーザ光の集光点Ｆ１までの最小距離であり、Ｄｍｉｎ２は第２方向に沿って第２改質領域１２２ｂを形成する際の、ウェハ２００の半導体層１１０が形成された側の表面からレーザ光の集光点Ｆ２までの最小距離である。Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２とすることにより、第１改質領域１２２ａを起点とするウェハ２００の斜め割れに起因した不良チップの発生を抑えつつ、第２改質領域１２２ｂの形成時の発熱に起因する不良チップの発生を抑えることができる。改質領域形成時の発熱に起因する不良チップとは、該発熱による半導体層の熱劣化のために素子特性（例えば発光効率）が低下した不良チップである。Ｄｍｉｎ１とＤｍｉｎ２の差は１０μｍ以上、さらには２０μｍ以上に調整されうる。
【００４４】
第１照射工程および第２照射工程において、レーザ光をウェハ２００に対し半導体層１１０が形成された側とは反対側から照射する場合に、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２という条件を採用するにあたっては、Ｄｍｉｎ１は５μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内に調整され、Ｄｍｉｎ２は４０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上に調整されうる。集光点の深さは、分割工程に供される段階においてウェハ内部に分断に利用可能な改質領域が存在するように決定されればよいので、例えば該段階におけるウェハ２００の厚さが１００μｍの場合であれば、Ｄｍｉｎ２は好ましくは８０μｍ以下の範囲内で調整されうる。Ｄｍｉｎ２がある一定値を超えた範囲では、第２改質領域の形成にともなう半導体層の熱劣化の程度がＤｍｉｎ２に実質的に依存しなくなることがありうる。その場合はＤｍｉｎ２を該範囲内の最小値に設定してもよい。
【００４５】
第１照射工程および第２照射工程においてレーザ光をウェハ２００に対し半導体層１１０が形成された側から照射する場合に、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２という条件を採用するにあたっては、Ｄｍｉｎ１は２５μｍ以上７０μｍ以下の範囲内に調整され、Ｄｍｉｎ２は６０μｍ以上に調整されうる。例えば分割工程に供される段階におけるウェハ２００の厚さが１００μｍの場合であれば、Ｄｍｉｎ２は好ましくは９５μｍ以下の範囲内で調整されうる。
【００４６】
レーザ光をウェハ２００に対しいずれの側から照射するにせよ、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２という条件を採用するにあたり、集光点Ｆ１およびＦ２の位置は基板１２０の内部とすることが、レーザ光の照射による半導体層１１０の熱劣化に起因する不良チップの発生を抑えるうえで好ましい。
【００４７】
Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２という条件は、図８に示す例のように、集光点の深さを周期的に変化させる場合においても採用しうる。
【００４８】
ＬＥＤチップ１００の上面を長方形（長辺および短辺を有する矩形）とする場合に、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２という条件を採用するにあたっては、第１方向に沿った辺が短辺となり、第２方向に沿った辺が長辺となるように、ウェハ上にＬＥＤチップを配置することが好ましい。したがって、第１方向がサファイアのＡ軸方向、第２方向がサファイアのＭ軸方向である場合には、図９に示すチップ配置Ｃ１を採用することが好ましい。その理由は、第１改質領域１２２ａの形成に伴う半導体層１１０の熱劣化の度合が、第２改質領域１２２ｂの形成に伴うそれよりも大であるため、第１改質領域１２２ａの方向（第１方向）を短辺に沿わせた方が、１つのＬＥＤチップ１００に含まれる半導体層１１０の熱劣化した部分の量が少なくなるからである。このようなチップ配置による効果は、該長辺の長さの該短辺の長さに対する比率が大きくなるにつれて顕著となる。例えば、該比率が２以上のときである。
【００４９】
Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２という条件の採用により歩留まりの改善効果が得られるのは、基板がＣ面サファイア基板であり、かつ、第１方向、第２方向がそれぞれＡ軸、Ｍ軸に平行である場合だけに限らない。次のような場合においては、基板が特定方向に斜め割れする傾向を有さなくても、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２という条件の採用が有利となる。それは、第１方向に沿って形成される分断面に許容される理想的分断面からの乖離量（図７参照）よりも、第２方向に沿った分断に許容される同乖離量が大きい場合である。具体例としては、第１方向に沿った素子分離溝よりも第２方向に沿った素子分離溝を幅広に形成する場合がある。素子分離溝の幅を第１方向と第２方向とでこのように相違させると同時に、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２とすることにより、半導体層が素子機能部において割れた不良チップの発生を抑制しつつ、第２改質領域の形成に伴う半導体層の熱劣化を軽減しうる。半導体チップの上面形状が長方形であるときには、さらに、該長方形の短辺を第１方向に沿わせ、長辺を第２方向に沿わせることにより、熱劣化による不良チップの発生をより効果的に抑制しうるであろう。
【００５０】
好ましい一例では、Ｃ面ＧａＮ基板を用いた半導体チップを製造するにあたり、第１方向（Ａ軸方向またはＭ軸方向）に沿った素子分離溝の幅を１０μ〜２０μｍ、第１方向に直交する第２方向に沿った素子分離溝の幅を２５〜４０μｍに形成するとともに、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２とすることができる。Ｃ面ＧａＮ基板では、Ａ軸に沿った分断面が形成されるように基板を分断するときと、Ｍ軸に沿った分断面が形成されるように基板を分断するときとで、形成される分断面の傾斜に殆ど違いがない。
【００５１】
以下では、その他の好適な実施形態について説明する。
【００５２】
改質領域の形成に伴う半導体層１１０の熱劣化は、図１０に示す例のように、素子分離溝１５０の表面に反射防止構造ＡＲを設けることによって抑制されうる。この反射防止構造ＡＲは、半導体層１１０が形成された側とは反対側からウェハ２００の内部に入射したレーザ光のうち、改質領域の形成過程で消費されない余剰成分（集光点でウェハに吸収されない成分）を、素子分離溝の底面を通して速やかにウェハの外部に放出させる働きをする。それによって、該余剰成分がウェハ内部を伝播して電極等に達し、そこで吸収されることにより生じる発熱に起因する素子の劣化が防止される。レーザ光を半導体層が形成された側からウェハに入射させる場合には、基板の第２主面上の該レーザ光が通過する部位に同様の反射防止構造を設けることにより、同様の効果を得ることができる。
【００５３】
反射防止構造ＡＲは、例えば、単層もしくは多層構造の反射防止膜（光学薄膜）である。この反射防止膜はウェハ表面を保護するための保護膜を兼用しうる。あるいは、反射防止構造ＡＲはモスアイ構造でありうる。モスアイ構造とは入射光の波長よりも短い微細構造パターンを用いた反射抑制構造として知られているものであり、その反射抑制原理や具体的構造については例えば特開２００６−３８９２８号公報を参照しうる。一般的には、円錐形や四角錐形などの錐形体の突起を規則的に配列したサブミクロンスケールの凹凸パターンが用いられ、入射する光に対する屈折率を連続的に変化させ、屈折率の不連続界面を消失させるという原理によって反射を抑制するものである。モスアイ構造は、素子分離溝の底面に露出する半導体層または基板の表面を加工することにより、あるいは、該底面上に形成する絶縁保護膜の表面を加工することにより形成しうる。
【００５４】
上記の反射防止構造が特に有用となるのは、Ｃ面サファイア基板などの特定方向に斜め割れを生じやすい基板の内部に、改質領域を形成するためのレーザ光をその斜め割れにより生じる分断面と平行となるように入射させる場合である。なぜなら、基板の主面に垂直でない方向からレーザ光をウェハに入射させることから、反射防止構造を設けないと、ウェハ内部に留まるレーザ光の余剰成分が基板内部をその主面に平行な方向に伝播しやすいからである。このような場合に反射防止構造として用いる反射防止膜の設計にあたっては、当該反射防止膜に対するレーザ光の入射角度を考慮すべきである。
【００５５】
図８に示す例において、集光点Ｆ１の深さを周期的に変化させて形成される第１改質領域１２２ａを起点として、ウェハ２００が斜め割れすることにより生じる分断面（ＬＥＤチップ１００の側面１０１）は、図示は省略されているが、集光点の深さ変化の周期に対応する周期で凹部と凸部が交互に配置された波型の凹凸面を含むものとなる。この凹凸面では全反射が抑制されるので、活性層１１４で生じる光はこの凹凸面から効率よくＬＥＤチップ１００の外部に放出されることになる。したがって、このＬＥＤチップ１００は、図８の図示とは逆に、基板のＡ軸方向を長方形状のチップ上面の長辺に沿わせる（図９のチップ配置Ｃ２を採用する）ことによって、光取出し効率の増加による出力向上を図ることができる。
【００５６】
本発明の実施形態に係る半導体チップの製造方法には、次の（１）〜（１９）に記載の方法が含まれる。
（１）第１主面およびその反対側の第２主面を有する基板の前記第１主面の側に半導体層が形成されたウェハを準備する工程と、前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な第１改質領域を第１方向に沿って形成する第１照射工程と、前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な第２改質領域を前記第１方向とは異なる第２方向に沿って形成する第２照射工程とを含み、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面から前記第１照射工程における集光点までの最小距離をＤｍｉｎ１、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面から前記第２照射工程における集光点までの最小距離をＤｍｉｎ２としたとき、Ｄｍｉｎ１＜Ｄｍｉｎ２である、半導体チップの製造方法。
（２）前記第１改質領域を利用して前記ウェハを分断したときに形成される分断面の前記第１方向に平行で前記第１主面に直交する第１平面からの乖離量の最大値が、前記第２改質領域を利用して前記ウェハを分断したときに形成される分断面の前記第２方向に平行で前記第１主面に直交する第２平面からの乖離量の最大値より大きい、前記（１）に記載の製造方法。
（３）前記基板がＣ面サファイア基板であり、前記第１方向が該Ｃ面サファイア基板のＡ軸に沿った方向であり、前記第２方向が該Ｃ面サファイア基板のＭ軸に沿った方向である、前記（２）に記載の製造方法。
（４）前記ウェハは前記半導体層が形成された側の面に前記第１方向に沿った第１素子分離溝と前記第２方向に沿った第２素子分離溝とを有し、前記Ｄｍｉｎ１は前記第１素子分離溝の底面から前記第１照射工程における集光点までの最小距離であり、前記Ｄｍｉｎ２は前記第２素子分離溝の底面から前記第２照射工程における集光点までの最小距離であり、前記第１素子分離溝の幅よりも前記第２素子分離溝の幅が広い、前記（１）に記載の製造方法。
（５）前記第１照射工程では、前記Ｄｍｉｎ１が５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に調整される、前記（１）〜（４）のいずれかの製造方法。
（６）Ｄｍｉｎ１とＤｍｉｎ２の差が１０μｍ以上に調整される、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の製造方法。
（７）前記半導体チップの平面形状は長辺および短辺を有する矩形であり、該短辺が前記第１方向に沿っている、前記（１）〜（６）のいずれかの製造方法。
（８）前記第１照射工程では、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面を基準とする集光点の深さを周期的に変化させる、前記（１）〜（７）のいずれかに記載の製造方法。
（９）前記第２照射工程では、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面を基準とする集光点の深さを周期的に変化させる、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の製造方法。
（１０）前記ウェハは、前記第１照射工程でレーザ光が照射される側とは反対側の表面上の該レーザ光が通過する部位に反射防止構造を有する、前記（１）〜（９）のいずれかに記載の製造方法。
（１１）前記ウェハは、前記第２照射工程でレーザ光が照射される側とは反対側の表面上の該レーザ光が通過する部位に反射防止構造を有する、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の製造方法。
（１２）一方の主面およびその反対側の他方の主面を有する基板の前記一方の主面の側に半導体層が形成されたウェハを準備する工程と、前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な改質領域を１つの方向に沿って形成する照射工程を含み、前記照射工程では、前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面を基準とする集光点の深さを周期的に変化させる、半導体チップの製造方法。
（１３）前記集光点の深さ変化の周期は、前記１つの方向に沿って形成される半導体チップの側面の長さの２分の１以下である、前記（１２）に記載の製造方法。
（１４）前記集光点の深さの１周期内での変化幅は、前記ウェハの厚さの３分の１以上である、前記（１２）または（１３）に記載の製造方法。
（１５）一方の主面およびその反対側の他方の主面を有する基板の前記一方の主面の側に半導体層が形成されたウェハを準備する工程と、前記ウェハに対してその内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な改質領域を１つの方向に沿って形成する照射工程を含み、前記ウェハは、前記レーザ光が照射される側とは反対側の表面上の該レーザ光が通過する部位に反射防止構造を有する、半導体チップの製造方法。
（１６）前記反射防止構造は反射防止膜またはモスアイ構造である、前記（１５）に記載の製造方法。
（１７）前記照射工程において前記レーザ光を前記第一方の主面に対して垂直でない方向から前記ウェハに対して照射する、前記（１５）または（１６）に記載の製造方法。
（１８）一方の主面およびその反対側の他方の主面を有するＣ面サファイア基板の前記一方の主面の側に窒化ガリウム系半導体層が形成されたウェハを準備する工程と、前記ウェハに対して前記Ｃ面サファイア基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ウェハの分断に利用可能な改質領域を前記Ｃ面サファイア基板のＡ軸方向に沿って形成する照射工程と、前記改質領域を利用して前記ウェハを分断する分割工程とを含み、前記照射工程においては前記ウェハの前記半導体層が形成された側の表面を基準とする集光点の深さを周期的に変化させ、それによって、前記分割工程で生じる分断面には前記集光点の深さ変化の周期に対応する周期で凹部と凸部が交互に配置された波型の凹凸面が含まれる、ＬＥＤチップの製造方法。
（１９）前記ＬＥＤチップの平面形状は長辺および短辺を有する矩形であり、前記長辺が前記Ａ軸方向に沿っている、前記（１８）に記載の製造方法。
【符号の説明】
【００５７】
２２  第１方向
２４  第２方向
１００  ＬＥＤチップ
１０１、１０２  側面
１１０、１１０’  半導体層
１１２、１１２’  第１導電型層
１１４  活性層
１１６  第２導電型層
１２０、１２０’  基板
１２２  改質領域
１２２ａ  第１改質領域
１２２ｂ  第２改質領域
１２６  第１主面
１２７  第２主面
１３２、１３４  電極
１５０  素子分離溝
２００  ウェハ
Ｆ  集光点
Ｆ１  第１集光点
Ｆ２  第２集光点
ＡＲ  反射防止構造
１１００  チャック
【図１】
0005569867.tif 000002
【図２】
0005569867.tif 000003
【図３】
0005569867.tif 000004
【図４】
0005569867.tif 000005
【図５】
0005569867.tif 000006
【図６】
0005569867.tif 000007
【図７】
0005569867.tif 000008
【図８】
0005569867.tif 000009
【図９】
0005569867.tif 000010
【図１０】
0005569867.tif 000011