(57)【要約】【課題】  素子分割工程においてレーザーを照射することによるサファイアウエハの変形を抑制することを図ったIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することである。【解決手段】  この製造方法は、半導体層形成工程と、素子分割工程と、を有する。素子分割工程は、積層ウエハＷ０を分割して複数の分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４とする第１の分割工程と、分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４をさらに分割する第２の分割工程と、を有する。第２の分割工程は、分割ウエハＷ１にレーザーを照射して複数の改質箇所Ｒ３、Ｒ４から成る列Ａ３、Ａ４を形成する第２のレーザー照射工程と、列Ａ３および列Ａ４に沿って分割ウエハＷ１を分割する第２のブレーキング工程と、を有する。第２のレーザー照射工程では、列Ａ４を列Ａ３と交差させて形成する。【選択図】図５
2015103674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
サファイアウエハの上にIII 族窒化物半導体層を形成して積層ウエハとする半導体層形成工程と、
前記積層ウエハを複数のIII 族窒化物半導体発光素子に分割する素子分割工程と、
を有し、
前記素子分割工程は、
前記積層ウエハを分割して複数の分割ウエハとする第１の分割工程と、
前記分割ウエハをさらに分割する第２の分割工程と、
を有し、
前記第１の分割工程は、
前記積層ウエハにレーザーを照射して前記積層ウエハに複数の改質箇所から成る第１の列および第２の列の少なくとも一方を形成する第１のレーザー照射工程と、
前記第１の列および前記第２の列の少なくとも一方に沿って前記積層ウエハから前記複数の分割ウエハを切り離す第１のブレーキング工程と、
を有し、
前記第２の分割工程は、
前記分割ウエハにレーザーを照射して前記分割ウエハに複数の改質箇所から成る第３の列および第４の列を形成する第２のレーザー照射工程と、
前記第３の列および前記第４の列に沿って前記分割ウエハを分割する第２のブレーキング工程と、
を有し、
前記第２のレーザー照射工程では、
前記第４の列を前記第３の列と交差させて形成すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１のレーザー照射工程では、
前記第１の列を形成するとともに前記第２の列を前記第１の列と交差させて形成し、
前記第１のブレーキング工程では、
前記第１の列および前記第２の列に沿って前記積層ウエハから前記複数の分割ウエハを切り離すこと
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１の分割工程では、
第１の分割面と第２の分割面と円弧面とを有する分割ウエハを作製し、
前記第２のレーザー照射工程では、
前記第１の分割面の上であって前記円弧面より前記第２の分割面に近い位置にレーザーの走査開始位置を設定すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第２のレーザー照射工程では、
前記第２の分割面に対して平行にレーザーを走査して前記第３の列を形成し、
前記第１の分割面に対して平行にレーザーを走査して前記第４の列を形成すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第２のレーザー照射工程では、
前記第３の列として前記分割ウエハのａ軸に平行な方向とｍ軸に平行な方向との一方の方向に形成し、
前記第４の列として前記分割ウエハのａ軸に平行な方向とｍ軸に平行な方向との他方の方向に形成すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１の分割工程では、
第１の分割面と第２の分割面と円弧面とを有する分割ウエハを作製し、
前記第２のレーザー照射工程では、
前記円弧面の上の位置にレーザーの走査開始位置を設定すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１の分割工程では、
前記積層ウエハを４分割して前記複数の分割ウエハとすること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記サファイアウエハとして直径が７５ｍｍ以上のものを用いること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記素子分割工程は、
前記第２の分割工程で分割ウエハを分割したものをさらに分割する第３の分割工程を有すること
を特徴とするIII 族窒化物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、サファイアウエハから発光素子を高い精度で分離するIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイアウエハを成長基板として用いる半導体発光素子の製造工程は、サファイアウエハの上に半導体層を成長させる半導体層成長工程と、サファイアウエハを分割して多数の発光素子とする素子分割工程と、を有することが一般的である。サファイアは、明瞭な劈開面を持たない。そのため、サファイアウエハを分割することはそれほど容易ではない。
【０００３】
素子分割工程において、サファイアウエハの内部にレーザーを集光した状態で照射し、サファイアウエハの内部に改質箇所の列を形成する技術が知られている（特許文献１の段落［０００２］等参照）。そして、その後のブレーキング工程では、その改質箇所の列に沿って素子を切り離す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０５９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、改質箇所は、レーザーの照射を受けて一旦溶融し、再度凝固した箇所である。そのため、改質箇所の構造は、その周囲のサファイアの結晶構造とは異なっている。ゆえに、レーザーの照射後の改質箇所の体積と、レーザーの照射前のその領域の体積とは、わずかに異なっている。このような体積変化が生じるため、サファイアウエハの内部では、改質箇所とその周囲のサファイア結晶との間で、応力が発生する。それにともなって、サファイアウエハは、やや変形する。
【０００６】
このように、サファイアウエハが変形すると、複数の半導体層を区画するストリートの位置と、レーザーを照射することにより形成される改質箇所の列の位置との間で、ずれが生じる。このずれにより、ストリートに沿って発光素子を分割することが困難な場合がある。この場合には、半導体層が割れるおそれがある。
【０００７】
また、レーザーを走査している最中であっても、既に形成された改質箇所が存在することにより、サファイアウエハがわずかに変形する。例えば、レーザーを走査する領域の前半部分にレーザーを走査したとする。このとき、前半部分に形成した改質箇所により、サファイアウエハが変形する。もちろん、その変形は、これからレーザーを走査しようとする後半部分にも伝わっている。そのため、特に後半部分では、狙い通りの位置からずれた位置にレーザーを照射してしまうおそれがある。その場合には、レーザーが半導体層の端部に照射されてしまうおそれがある。半導体層にレーザーの照射を受けた発光素子は、所望の明るさまたは電気特性を発揮できないことがある。これにより、歩留まりは低下する。
【０００８】
本発明者らは、発光素子の切り出しに際して、レーザーの照射により生じるサファイアウエハの変形を抑制するという課題を発見した。もちろん、特許文献１のレーザー加工方法では、サファイアウエハに変形が生じるのを抑制することは困難である。
【０００９】
本発明は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題は、素子分割工程においてレーザーを照射することによるサファイアウエハの変形を抑制することを図ったIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法は、サファイアウエハの上にIII 族窒化物半導体層を形成して積層ウエハとする半導体層形成工程と、積層ウエハを複数のIII 族窒化物半導体発光素子に分割する素子分割工程と、を有する。素子分割工程は、積層ウエハを分割して複数の分割ウエハとする第１の分割工程と、分割ウエハをさらに分割する第２の分割工程と、を有する。第１の分割工程は、積層ウエハにレーザーを照射して積層ウエハに複数の改質箇所から成る第１の列および第２の列の少なくとも一方を形成する第１のレーザー照射工程と、第１の列および第２の列の少なくとも一方に沿って積層ウエハから複数の分割ウエハを切り離す第１のブレーキング工程と、を有する。第２の分割工程は、分割ウエハにレーザーを照射して分割ウエハに複数の改質箇所から成る第３の列および第４の列を形成する第２のレーザー照射工程と、第３の列および第４の列に沿って分割ウエハを分割する第２のブレーキング工程と、を有する。第２のレーザー照射工程では、第４の列を第３の列と交差させて形成する。
【００１１】
このIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法では、サファイアウエハに複数の改質箇所を形成して、高い精度で発光素子を切り出すことができる。そのため、歩留まりを向上させることができる。また、発光素子の切り代を小さく設計することができる。そのため、１枚のウエハからより多くの発光素子を製造することができる。また、切り代を狭くする代わりに、半導体層の一片の長さを長くとるように設計してもよい。この場合には、発光素子の発光面積が従来の発光素子に比べて広い。すなわち、明るい発光素子を製造することができる。
【００１２】
第２の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、第１のレーザー照射工程では、第１の列を形成するとともに第２の列を第１の列と交差させて形成する。第１のブレーキング工程では、第１の列および第２の列に沿って積層ウエハから複数の分割ウエハを切り離す。
【００１３】
第３の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、第１の分割工程では、第１の分割面と第２の分割面と円弧面とを有する分割ウエハを作製する。そして、第２のレーザー照射工程では、第１の分割面の上であって円弧面より第２の分割面に近い位置にレーザーの走査開始位置を設定する。
【００１４】
第４の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、第２のレーザー照射工程では、第２の分割面に対して平行にレーザーを走査して第３の列を形成し、第１の分割面に対して平行にレーザーを走査して第４の列を形成する。
【００１５】
第５の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、第２のレーザー照射工程では、第３の列として分割ウエハのａ軸に平行な方向とｍ軸に平行な方向との一方の方向に形成し、第４の列として分割ウエハのａ軸に平行な方向とｍ軸に平行な方向との他方の方向に形成する。
【００１６】
第６の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、第１の分割工程では、第１の分割面と第２の分割面と円弧面とを有する分割ウエハを作製し、第２のレーザー照射工程では、円弧面の上の位置にレーザーの走査開始位置を設定する。
【００１７】
第７の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、第１の分割工程では、積層ウエハを４分割して複数の分割ウエハとする。
【００１８】
第８の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法では、サファイアウエハとして直径が７５ｍｍ以上のものを用いる。
【００１９】
第９の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法では、素子分割工程は、第２の分割工程で分割ウエハを分割したものをさらに分割する第３の分割工程を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、素子分割工程においてレーザーを照射することによるサファイアウエハの変形を抑制することを図ったIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る発光素子を例示する平面図である。
【図２】図１のII-II 断面を示す断面図である。
【図３】実施形態に係るサファイアウエハ（第１のレーザー照射前）を示す平面図である。
【図４】実施形態に係るサファイアウエハ（第１のレーザー照射後）を示す平面図である。
【図５】実施形態に係る分割ウエハ（第２のレーザー照射前）を示す平面図である。
【図６】実施形態に係る分割ウエハ（第２のレーザー照射の途中）を示す平面図である。
【図７】実施形態に係る分割ウエハ（第２のレーザー照射の後）を示す平面図である。
【図８】実施形態の変形例に係る分割ウエハ（第２のレーザー照射前）を示す平面図である。
【図９】実施形態の変形例に係る分割ウエハ（第２のレーザー照射の途中）を示す平面図である。
【図１０】分割ウエハのずれ量を示す概念図である。
【図１１】実施形態に係る発光素子の製造方法により製作された分割ウエハ（第２のレーザー照射後）のずれ量の頻度分布を示すグラフである。
【図１２】実施形態の変形例に係る発光素子の製造方法により製作された分割ウエハ（第２のレーザー照射後）のずれ量の頻度分布を示すグラフである。
【図１３】実施形態の変形例に係る発光素子を例示する概略構成図である。
【図１４】実施形態の変形例に係るサファイアウエハの改質箇所の列の形成方法を例示する図（その１）である。
【図１５】実施形態の変形例に係るサファイアウエハの改質箇所の列の形成方法を例示する図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、具体的な実施形態について、半導体発光素子を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。また、後述する発光素子の各層の積層構造および電極構造は、例示である。そのため、実施形態とは異なる積層構造であってももちろん構わない。そして、それぞれの図における各層の厚みは、概念的に示したものに過ぎない。また、サファイアウエハ上に形成された素子は、理解のため、大きく描いてある。そして、一部の図においては、サファイアウエハ上の素子を省略して描いてある。
【００２３】
１．半導体発光素子
図１は、本実施形態の半導体発光素子の製造方法により製造される発光素子１００を示す平面図である。図２は、図１のII-II 断面を示す断面図である。発光素子１００は、ｃ面サファイア基板の上にIII 族窒化物半導体を形成されたフェイスアップ型の発光素子である。
【００２４】
図２に示すように、発光素子１００は、サファイア基板１１０と、低温バッファ層１２０と、ｎ型コンタクト層１３０と、ｎ型ＥＳＤ層１４０と、ｎ型超格子層１５０と、発光層１６０と、ｐ型超格子層１７０と、ｐ型コンタクト層１８０と、を有する。
【００２５】
また、発光素子１００は、ｐ電極Ｐ１と、ｐ延伸電極Ｐ２と、ｎ電極Ｎ１と、ｎ延伸電極Ｎ２と、を有している。ｐ電極Ｐ１およびｐ延伸電極Ｐ２は、ｐ型コンタクト層１８０の上に形成されている。ｐ電極Ｐ１およびｐ延伸電極Ｐ２は、ｐ型コンタクト層１８０とオーミック接触している。ｎ電極Ｎ１およびｎ延伸電極Ｎ２は、ｎ型コンタクト層１３０の上に形成されている。ｎ電極Ｎ１およびｎ延伸電極Ｎ２は、ｎ型コンタクト層１３０とオーミック接触している。
【００２６】
図１および図２に示すように、サファイア基板１１０の中央領域には、半導体層が形成されており、外周領域には、ストリートＳ１、Ｓ２がある。本実施形態では、ストリートＳ１、Ｓ２は、半導体層のない領域である。つまり、ストリートＳ１、Ｓ２は、サファイア基板１１０が露出している領域である。このストリートＳ１、Ｓ２は、後述するように、サファイアウエハの上に形成された複数の半導体層を区画するためのものである。そして、ストリートＳ１、Ｓ２は、サファイアウエハから発光素子１００を切り出す際の切り代としての役割も果たす。
【００２７】
図１に示すように、ストリートＳ１は、発光素子１００の長尺方向にわたって形成されている。ストリートＳ１の幅は、Ｌ１である。ストリートＳ２は、発光素子１００の短尺方向にわたって形成されている。ストリートＳ２の幅は、Ｌ２である。ストリートＳ１、Ｓ２は、枠状に半導体層を囲っている。
【００２８】
２．積層ウエハ（分割前）
図３に、各々の発光素子１００に分割する前における積層ウエハＷ０を示す。積層ウエハＷ０は、サファイアウエハＳａの上にIII 族窒化物半導体層を形成されたウエハである。サファイアウエハＳａは、オリエンテーションフラットＯＦを形成されたものである。サファイアウエハＳａの直径は、例えば、７５ｍｍ以上２１０ｍｍ以下の範囲内である。もちろん、この範囲外の直径のものを用いてもよい。サファイアウエハＳａの厚みは、９０μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内である。もちろん、これ以外の厚みのものを用いてもよい。サファイアウエハＳａを分割することにより、図１、図２等に示したサファイア基板１１０となる。また、積層ウエハＷ０には、ストリートＳ１、Ｓ２が形成されている。
【００２９】
このストリートＳ１、Ｓ２は、後述するように、サファイアウエハＳａの上に成長させた単一の半導体層をエッチング等を実施することにより形成される。そして、ストリートＳ１、Ｓ２は、直線状に形成されている。そのため、ストリートＳ１、Ｓ２は、サファイアウエハＳａ上の複数の半導体層のそれぞれを区画する。発光素子１００として切り出す前の段階では、幅Ｌ１のストリートＳ１同士が並んでいる。そのため、切り出す前の段階では、隣り合う半導体層間の一方の距離は、Ｌ１の２倍である。発光素子１００として切り出す前の段階では、幅Ｌ２のストリートＳ２同士が並んでいる。そのため、切り出す前の段階では、隣り合う半導体層間の他方の距離は、Ｌ２の２倍である。
【００３０】
３．加工装置
本実施形態の分割方法では、サファイアウエハＳａに改質箇所の列を形成するレーザー加工装置と、その改質箇所の列に沿ってサファイアウエハＳａを分割するブレーキング装置と、を用いる。レーザー加工装置は、パルスレーザーを発振して照射するレーザー照射部と、レーザー照射部に対してＸＹ方向に可動するステージと、を有する。このため、パルスレーザーを照射しながらステージを動かすことにより、サファイアウエハＳａに改質箇所の列を形成することができる。
【００３１】
ここで照射するレーザーは、パルスレーザーである。パルス幅は、フェムト秒と、ピコ秒と、ナノ秒と、のうちいずれを用いてもよい。レーザーの波長は特に限定されない。レーザーの出力は、例えば、０．１Ｗ〜１Ｗの程度である。ただし、この範囲に限らない。また、チタンサファイアレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＶＯ4 レーザー、Ｎｄ：ＹＬＦレーザー、の他、種々のレーザーを用いることができる。
【００３２】
４．積層ウエハから発光素子への分割方法
本実施形態では、１枚の積層ウエハを分割して複数の分割ウエハを作製する。そして、複数の分割ウエハをさらに分割して、複数の発光素子１００を作製する。なお、図４、図６、図７、図９、図１０、図１４では、サファイアウエハと改質箇所との位置関係を示すこととし、半導体層の記載を省略してある。
【００３３】
４−１．第１の分割工程
４−１−１．第１のレーザー照射工程
まず、積層ウエハＷ０を４分割するために、図３の線Ｄ１と、線Ｄ２に沿ってレーザーを走査する。これにより、線Ｄ１、線Ｄ２に沿って複数の改質箇所が破線形状の列として形成される。なお、図３の線Ｄ１の向きは、サファイアウエハＳａのａ軸方向である。すなわち、発光素子１００の長手方向がサファイアウエハＳａのａ軸方向と平行である。もちろん、１°以内の範囲内で、発光素子１００の長手方向とサファイアウエハＳａのａ軸方向との間でずれが生じていてもよい。
【００３４】
この工程により、図４に示すように、線Ｄ１に沿う複数の改質箇所Ｒ１と、線Ｄ２に沿う複数の改質箇所Ｒ２とが、形成される。列Ａ１は、改質箇所Ｒ１が破線状に並んだものである。列Ａ２は、改質箇所Ｒ２が破線状に並んだものである。列Ａ１と列Ａ２とは、互いに交差している。改質箇所Ｒ１、Ｒ２は、サファイアウエハＳａの膜厚の内部に形成された閉領域である。改質箇所Ｒ１、Ｒ２は、レーザーの集光により一時的に溶融して、再凝固することにより、形成されたものである。
【００３５】
そのため、改質箇所Ｒ１、Ｒ２は、サファイアの結晶ではなく、非結晶状態の酸化アルミニウムであると考えられる。したがって、改質箇所Ｒ１、Ｒ２は、レーザー照射前のサファイアとは、異なる体積を有している。そのため、改質箇所Ｒ１、Ｒ２の箇所では、応力が発生するとともに、サファイアウエハＳａそのものも、わずかに変形する。ただし、この段階では、サファイアウエハＳａに占める改質箇所Ｒ１、Ｒ２の割合は比較的小さい。そのため、サファイアウエハＳａの変形の度合いも小さい。
【００３６】
４−１−２．第１のブレーキング工程
次に、ブレーキング装置を用いて、図４の改質箇所Ｒ１の列Ａ１と、改質箇所Ｒ２の列Ａ２と、に沿って、積層ウエハＷ０を分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４に切り離す。これらの分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を、図４の括弧内で示す。
【００３７】
４−２．第２の分割工程
４−２−１．第２のレーザー照射工程
次に、４分割した後のウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４について、それぞれ改質箇所を形成する。図５は、ウエハＷ１を例に挙げて、レーザーを走査する方向を示した図である。図５の矢印Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７に示すように、この順序でこれらの向きにレーザーを走査する。
【００３８】
図５に示すように、分割ウエハＷ１は、中心角９０°の扇形をしている。そして、分割ウエハＷ１は、表裏面の他に、分割面Ｃ１と、分割面Ｃ２と、円弧面Ｃ３と、を有している。分割面Ｃ１、Ｃ２は、第１の分割工程の分割により生じた面である。そのため、分割面Ｃ１、Ｃ２には、改質箇所Ｒ１、Ｒ２の痕が残留していることがある。分割面Ｃ１と分割面Ｃ２とは、交差する。そして、その交差する角の角度は、ほぼ９０°である。円弧面Ｃ３は、分割により生じた面でない非分割面であり、分割前の積層ウエハＷ０の外周面である。なお、本実施形態では、分割面Ｃ１は、ｍ軸に平行な面である。分割面Ｃ２は、ａ軸に平行な面である。
【００３９】
図５に示すように、レーザーを走査する走査開始位置Ｋ１は、分割面Ｃ１にある。そして、走査開始位置Ｋ１は、分割面Ｃ２に近く、円弧面Ｃ３から遠い位置にある。つまり、走査開始位置Ｋ１は、分割面Ｃ１の上に位置しているとともに、円弧面Ｃ３より分割面Ｃ２に近い位置にある。また、走査開始位置Ｋ１は、分割前の積層ウエハＷ０の中心Ｏ１に近い位置にある。ここで、走査開始位置Ｋ１は、サファイアウエハＳａのうち、パルスレーザーの照射位置に最初に入る位置である。レーザーがパルスレーザーであるため、必ずしも走査開始位置Ｋ１にレーザーが照射されるとは限らない。
【００４０】
そして、図５中の矢印Ｅ１に示すように、走査開始位置Ｋ１から分割面Ｃ２に対して平行な向きにレーザーを走査する。そして、図５中の矢印Ｅ２、Ｅ３に示すように、折り返して、分割面Ｃ２に平行な向きにレーザーを走査する。このようにして、図６に示すように、ａ軸に平行に改質箇所Ｒ３の列Ａ３を形成する。なお、図６は、このレーザー照射工程の途中を示す図である。
【００４１】
つまり、本実施形態では、扇形の分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４に対して、分割前の積層ウエハＷ０の中心Ｏ１であった箇所から近い位置から、ある分割面に平行にレーザーの走査を開始する。そして、ストリートＳ１に沿ってレーザーの走査を続ける。これにより、改質箇所Ｒ３の列Ａ３を形成する。このとき、隣り合う半導体層のちょうど真ん中にレーザーを照射することが好ましい。もしくは、隣り合う半導体層のちょうど真ん中から所定の距離だけシフトさせた位置にレーザーを照射させてもよい。そして、ブレーキング後に、隣り合う半導体層のちょうど真ん中で割れるようにする。
【００４２】
そして、次に、図７に示すように、複数の改質箇所Ｒ４を形成する。つまり、分割面Ｃ１に対して平行にレーザーを走査して改質箇所Ｒ４の列Ａ４を形成する。このように、列Ａ４を列Ａ３に交差させて形成する。図７では、改質箇所Ｒ４の列Ａ４をｍ軸に平行に形成している。ここで、列Ａ３および列Ａ４は、この後のブレーキング工程で分割する分割予定線でもある。
【００４３】
このように本実施形態では、複数の列Ａ３を形成したと仮定した場合に、その複数の列Ａ３のうちで最も長さの長い列Ａ３から形成する。
【００４４】
サファイアウエハＳａの軸方向に着目すると、第２のレーザー照射工程では、まず、ａ軸に平行な方向にレーザーの走査を行う。これにより、複数の列Ａ３を形成する。次に、ｍ軸に平行な方向にレーザーの走査を行う。これにより、複数の列Ａ４を形成する。
【００４５】
４−２−２．第２のブレーキング工程
次に、分割ウエハＷ１を、改質箇所Ｒ３の列Ａ３と、改質箇所Ｒ４の列Ａ４と、に沿って切り離す。これにより、分割ウエハＷ１を、多数の発光素子１００に分割する。他の分割ウエハＷ２、Ｗ３、Ｗ４に対しても、同様の分割を行う。
【００４６】
４−３．サファイアウエハの変形の抑制
図６は、図５の矢印Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に沿ってレーザーを走査する途中の分割ウエハＷ１を示している。ウエハＷ１の手前（図６中下側）には、改質箇所Ｒ３の列が２列形成されている。この段階では、改質箇所Ｒ３は、ウエハの幅方向（矢印Ｈ１）にわたって列状に形成されている。そのため、図６の領域Ｔ１と領域Ｔ２とで、改質箇所Ｒ３の偏りはほとんどない。つまり、分割ウエハＷ１では、変形が抑制されている。そのため、改質箇所Ｒ３の列Ａ３や、改質箇所Ｒ４の列Ａ４が、隣り合う半導体層間のほぼ中央に形成されるている。したがって、積層ウエハＷ０から発光素子１００への分割を高い精度で実施することができる。
【００４７】
５．第２のレーザー照射工程の変形例
第２のレーザー照射工程では、分割面Ｃ２に近い側から順に分割ウエハＷ１にレーザーを走査した。しかし、反対に、分割面Ｃ２から遠い側、すなわち円弧面Ｃ３に近い側から順にレーザーを走査することもできる。例えば、図８に示すように、レーザーを分割ウエハＷ１に照射する。すなわち、図８の矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７に沿ってレーザーを走査する。
【００４８】
この場合の走査開始位置Ｋ２は、円弧面Ｃ３の上にある。また、走査開始位置Ｋ２は、分割面Ｃ２から遠い側の位置にある。つまり、走査方向に平行な分割面Ｃ２から遠い側の位置にある。また、走査開始位置Ｋ２は、分割前の積層ウエハＷ０の中心Ｏ１から遠い側の位置にある。
【００４９】
図９は、図８の矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に沿ってレーザーを走査する途中の分割ウエハＷ１を示している。図９に示すように、領域Ｔ３には、多数の改質箇所Ｒ５が形成されている。一方、領域Ｔ４には、改質箇所Ｒ５がほとんど形成されていない。このように、領域Ｔ３と領域Ｔ４との間で、改質箇所Ｒ５の数に不均衡が生じている。
【００５０】
この場合、領域Ｔ３では、改質箇所Ｒ５に起因する応力が発生する。一方、領域Ｔ４では、改質箇所Ｒ５に起因する応力はほとんど発生しない。そのため、この応力の偏りにより、分割ウエハＷ１に反りや膨張が生じる。そのため、レーザーを走査するうちの後半、例えば、図８の矢印Ｆ７で示すレーザーを走査する頃には、既に分割ウエハＷ１が変形している。その結果、図８の矢印Ｆ７で示すレーザーを照射する位置の精度は、本実施形態に比べるとやや劣る。しかし、積層ウエハＷ０を４分割しているため、このずれは、ある程度抑制される。
【００５１】
６．半導体発光素子の製造方法
６−１．半導体層形成工程
ウエハ状のサファイアウエハＳａの上に、低温バッファ層１２０と、ｎ型コンタクト層１３０と、ｎ型ＥＳＤ層１４０と、ｎ型超格子層１５０と、発光層１６０と、ｐ型超格子層１７０と、ｐ型コンタクト層１８０と、をこの順序で形成する。その際には、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いればよい。
【００５２】
６−２．電極形成工程
次に、ｐ型コンタクト層１８０の側から、非貫通孔を空けることにより、ｎ型コンタクト層１３０を露出させる。そして、ｎ型コンタクト層１３０の露出部分の上にｎ電極Ｎ１およびｎ延伸電極Ｎ２を形成する。また、ｐ型コンタクト層１８０の上にｐ電極Ｐ１およびｐ延伸電極Ｐ２を形成する。
【００５３】
６−３．素子区画工程
そして、次に、ストリートＳ１、Ｓ２を形成する。そのために、マスクを使用してＩＣＰ等のドライエッチングを実施すればよい。これにより、サファイアウエハＳａを部分的に露出させたストリートＳ１、Ｓ２が形成される。そして、多数の半導体層が、発光素子１００のサイズに区画される。
【００５４】
６−４．素子分割工程
本実施形態では、半導体層を形成済みの積層ウエハＷ０を４分割する。その後、４分割した分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を、多数の発光素子１００に分割する。
【００５５】
６−４−１．第１のレーザー照射工程
第１のレーザー照射工程により、積層ウエハＷ０に４分割するための分割予定線に相当する箇所に、改質箇所Ｒ１の列Ａ１と、改質箇所Ｒ２の列Ａ２と、を形成する。
【００５６】
６−４−２．第１のブレーキング工程
次に、ブレーキング装置により、改質箇所Ｒ１の列Ａ１と、改質箇所Ｒ２の列Ａ２と、に沿って積層ウエハＷ０を分割する。これにより、４枚の分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４が作製される。これらの分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は、オリエンテーションフラットＯＦを除いて対称な形状をしている。
【００５７】
６−４−３．第２のレーザー照射工程
第２のレーザー照射工程では、分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４に改質箇所Ｒ３の列Ａ３と、改質箇所Ｒ４の列Ａ４と、を形成する。これにより、分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４に、全ての改質箇所が形成される。
【００５８】
６−４−４．第２のブレーキング工程
次に、ブレーキング装置により、改質箇所Ｒ３の列Ａ３と、改質箇所Ｒ４の列Ａ４と、に沿って分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を分割する。これにより、分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４から複数の発光素子１００が切り出される。
【００５９】
６−５．その他の工程
その他に、保護膜を形成する工程と、蛍光体を塗布する工程と、熱処理を行う工程と、を適宜実施する。また、上記以外の工程を実施してもよい。以上により、発光素子１００が製造される。
【００６０】
７．本実施形態の発光素子と従来の発光素子との比較
ここで、本実施形態の発光素子１００と、従来の発光素子とを比較する。表１は、本実施形態の発光素子１００と従来の発光素子とで、不良率を比較するための表である。本実施形態の発光素子１００における不良品の割合は、１．１８％であった。一方、従来の発光素子における不良品の割合は、２．９９％であった。このように、本実施形態の発光素子の製造方法を用いることにより、不良品の割合が１．８１％減少している。ここで、不良品とは、光学特性および電気特性が、予め定めた基準に満たないものをいう。
【００６１】
［表１］
本実施形態の発光素子          従来の発光素子
不良品の割合                      １．１８％              ２．９９％
【００６２】
８．本実施形態の発光素子と変形例の発光素子との比較
ここで、本実施形態の第２のレーザー照射工程と、変形例の第２のレーザー照射工程と、を比較した実験について説明する。本実験では、まず、積層ウエハＷ０を第１の分割工程により、４分割した。そして、第２のレーザー照射工程を実施した後に、分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４のずれ量を測定した。図１０に、ずれ量Ｇ１およびずれ量Ｇ２を示す。これらのずれ量Ｇ１、Ｇ２は、第２のレーザー照射工程により発生したずれを測定したものである。図１０に示すずれ量Ｇ１、Ｇ２は、分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４をテーブルにマウントした状態で、レーザー加工前に測定した形状（実線）と、レーザー加工後に測定した形状（破線）と、を比較したものである。つまり、ずれ量Ｇ１、Ｇ２は、レーザーの照射前後での分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の変位量を示している。
【００６３】
８−１．第１の場合（本実施形態）
図１１は、本実施形態の第２のレーザー照射工程（図５参照）を実施した場合に、ずれ量Ｇ３とその頻度を示すグラフである。ここで、ずれ量Ｇ３とは、レーザーの狙い位置と、実際に形成された改質箇所の位置と、の差である。図１１の横軸は、ずれ量Ｇ３である。図１１の縦軸は、そのずれ量Ｇ３が生じる頻度を示している。なお、この実験で用いたサンプル数は、１２８個である。図１１に示すように、１２８個のサンプルのすべてについて、ずれ量Ｇ３が４μｍ以内の範囲内である。
【００６４】
８−２．第２の場合（変形例）
図１２は、変形例の第２のレーザー照射工程（図８参照）を実施した場合に、ずれ量Ｇ３とその頻度を示すグラフである。図１２の横軸は、ずれ量Ｇ３である。図１２の縦軸は、そのずれ量Ｇ３が生じる頻度を示している。なお、この実験で用いたサンプル数は、１２８個である。図１２に示すように、１２８個のうちの多くのサンプルでは、ずれ量Ｇ３が４μｍ以内の範囲内である。しかし、いくつかのサンプルでは、ずれ量Ｇ３が４μｍ以下の範囲に入っていない。
【００６５】
このように、第１の場合（本実施形態）のほうが、第２の場合（変形例）よりも、ずれ量Ｇ３が全体的に小さい。ただし、いずれの場合であっても、第１の分割工程を経ているため、大口径のウエハから直接切り出すよりも、ずれは小さい。つまり、発光素子を製造する歩留まりは向上している。また、発光素子を設計する際に、ストリートの幅としてより小さい値を設定することができる。
【００６６】
９．本実施形態の効果
このように、本実施形態では、積層ウエハＷ０を分割する工程における加工精度は高い。そのため、歩留まりが向上する。また、前述したように、ストリートＳ１、Ｓ２は、積層ウエハＷ０から発光素子１００を分割する際に切り代の役割を果たす部分である。そのため、ストリートＳ１、Ｓ２の幅を狭く設計してもよい。その場合には、同じ口径の積層ウエハＷ０からより多くの発光素子１００を生産することができる。すなわち、生産性が高い。また、１枚のウエハから生産する発光素子１００の数を増やす代わりに、１個の発光素子１００の発光面積、すなわち、半導体層の面積を増やすことができる。つまり、より明るい発光素子を生産することができる。
【００６７】
１０．上記以外の変形例
１０−１．第１の分割工程で分割する個数
本実施形態では、積層ウエハＷ０を４分割することとした。しかし、それ以外の個数に分割してもよい。例えば、１６分割である。また、この他に、８分割や６分割、その他の個数に分割してもよい。いずれの場合であっても、サファイアウエハを直線状に分割するため、分割後のウエハの少なくとも一部には、円弧部分は残留している。そのため、分割後のウエハの少なくとも一部は、非対称な形状をしている。したがって、ウエハを複数の小片に分割した後に、その小片をさらに分割して発光素子１００を製造することとなる。
【００６８】
１０−２．素子の種類
本実施形態では、フェイスアップ型の発光素子であって、延伸電極を有するものを例に挙げて説明した。しかし、延伸電極を有さないフェイスアップ型の発光素子についても、本発明を適用することができる。また、フリップチップであってもよい。さらに、成長基板を除去する基板リフトオフ型の発光素子に対しても、成長基板をリフトオフする前に積層ウエハＷ０を分割する場合に適用できる。
【００６９】
１０−３．ストリートにおける半導体層
本実施形態では、図２に示すように、ストリートＳ１、Ｓ２は、半導体層のない箇所であるとした。しかし、図１３に示すように、ある程度の厚みのｎ型半導体層が残留していることとしてもよい。つまり、ドライエッチングにおいて、サファイアウエハＳａが露出する前にエッチングを辞めてもよい。この場合、ストリートＳ１、Ｓ２は、厚み方向にｎ型半導体層は存在するが発光層は存在しない箇所である。すなわち、ストリートＳ１、Ｓ２は、発光層を区画していることとなる。
【００７０】
１０−４．改質箇所の列の方向
例えば、積層ウエハＷ０を２分割する場合には、列Ａ１および列Ａ２の一方のみを形成すればよい。また、ａ軸方向に平行な向きにのみ、改質箇所の列を形成してもよい。例えば、図１４に示すように、平行な３本の列Ａ１を形成することとしてもよい。この場合には、列Ａ２を形成する必要はない。そのため、第１のレーザー照射工程では、列Ａ１と列Ａ２とのうち少なくとも一方を形成する。また、第１のブレーキング工程では、列Ａ１と列Ａ２との少なくとも一方に沿って積層ウエハＷ０から分割ウエハを切り離すこととなる。
【００７１】
１０−５．第３の分割工程
本実施形態では、分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４から発光素子１００を切り出すこととした。しかし、分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４をさらに小片に分割し、その小片から発光素子１００を切り出すこととしてもよい。この場合には、素子分割工程は、第２の分割工程において分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を分割した小片をさらに分割して発光素子１００とする第３の分割工程を有することとなる。
【００７２】
１０−６．深さの異なる改質箇所の列
また、図１５に示すように、サファイアウエハＳａの主面Ｓａ１からの距離が異なる改質箇所Ｒ１ａの列および改質箇所Ｒ１ｂの列の２本の列を形成することとしてもよい。改質箇所Ｒ１ａは、主面Ｓａ１から距離Ｘ１だけ離れた位置に形成されている。改質箇所Ｒ１ｂは、主面Ｓａ１から距離Ｘ２だけ離れた位置に形成されている。
【００７３】
１０−７．サファイアウエハ
本実施形態では、サファイアウエハＳａとしてｃ面サファイア基板を用いた。しかし、ｃ面サファイア以外のサファイアウエハを用いてもよい。また、発光素子１００の長手方向とサファイアウエハＳａのａ軸方向とが平行となるようにした。しかし、素子の方向とサファイアウエハＳａの軸方向とは、これ以外の関係性を持つようにしてもよい。例えば、ａ軸とｍ軸とを入れ替えて、発光素子１００を形成してもよい。また、サファイアウエハＳａの主面に微細な凹凸が形成されていてもよい。また、サファイアウエハとして直径が７５ｍｍ以上のものを用いることができる。
【００７４】
１０−８．組み合わせ
上記の変形例を互いに自由に組み合わせてもよい。
【００７５】
１１．本実施形態のまとめ
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る発光素子１００の製造方法は、半導体層を形成後の積層ウエハＷ０について、複数の領域に分割して分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４とする第１の分割工程と、それぞれの分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を発光素子１００に切り出す第２の分割工程と、を有する。大口径のサファイアウエハを直接に切り出すことがないため、発光素子を分割する工程における加工精度は高い。
【００７６】
また積層ウエハＷ０を分割した後に、分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４にレーザーを照射して、さらに発光素子１００を切り出す。分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は、非対称な形状をしているが、分割した分割面の側から、レーザーを照射することにより、レーザーを照射している途中の段階で、分割ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４に改質箇所が偏在することを抑制することができる。これにより、高い精度で発光素子１００を切り出すことのできる半導体発光素子の製造方法が実現されている。
【００７７】
そのため、この半導体発光素子の製造方法では、歩留まりが向上する。一方、発光素子１００におけるストリートの幅を狭いものとして設計することができる。この場合には、切り代であるストリートの面積を小さくできる。その結果、同じ口径の１枚のサファイアウエハから、より多くの発光素子１００を製造することができる。また、発光素子の全体大きさを変えないで、ストリートの幅を小さく設計することもできる。その場合には、発光素子の発光面積は、従来のものに比べて広い。つまり、より明るい発光素子を製造することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。半導体層の積層構造については、必ずしも図に示したものに限らない。積層構造や各層の繰り返し回数等、任意に選択してよい。また、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）に限らない。その他の結晶成長方法を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１００…発光素子
１１０…サファイア基板
１２０…低温バッファ層
１３０…ｎ型コンタクト層
１４０…ｎ型ＥＳＤ層
１５０…ｎ型超格子層
１６０…発光層
１７０…ｐ型超格子層
１８０…ｐ型コンタクト層
Ｐ１…ｐ電極
Ｎ１…ｎ電極
Ｓａ…サファイアウエハ
Ｓ１、Ｓ２…ストリート
Ｗ０…積層ウエハ
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４…分割ウエハ
Ｃ１、Ｃ２…分割面
Ｃ３…円弧面
Ｋ１、Ｋ２…走査開始位置
【図１】
2015103674.tif 000003
【図２】
2015103674.tif 000004
【図３】
2015103674.tif 000005
【図４】
2015103674.tif 000006
【図５】
2015103674.tif 000007
【図６】
2015103674.tif 000008
【図７】
2015103674.tif 000009
【図８】
2015103674.tif 000010
【図９】
2015103674.tif 000011
【図１０】
2015103674.tif 000012
【図１１】
2015103674.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2015103674.tif 000015
【図１４】
2015103674.tif 000016
【図１５】
2015103674.tif 000017